JP2020072417A - Mobile station, flight vehicle and mobile communication system - Google Patents
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Description
本発明は、移動局、並びに、その移動局を備える飛行体及び移動通信システムに関するものである。 The present invention relates to a mobile station, and an aircraft and a mobile communication system including the mobile station.
近年、災害や圏外解消への対策として、航空機、人工衛星、HAPS、気球、ドローンなどの飛行体(浮揚体)に組み込まれて移動可能な通信中継装置から地上、水上又は低高度の空中に向かって形成される三次元の大ゾーンセルの展開が有効とされている。この大ゾーンセル内にマクロセル基地局等の地上セル基地局で形成される地上セルが重畳するオーバレイセル構成において、地上セルと同一周波数帯を利用して大ゾーンセルを運用することにより、周波数利用効率を拡大することができる。 In recent years, as a measure against disasters and out-of-range resolution, we have been moving from a communication relay device that is movable by being incorporated in an aircraft (floating body) such as an aircraft, an artificial satellite, a HAPS, a balloon, and a drone to the ground, water or low altitude in the air. The development of three-dimensional large zone cells formed by the above is effective. In an overlay cell configuration in which a terrestrial cell formed by a terrestrial cell base station such as a macro cell base station is superposed in this large zone cell, by operating the large zone cell by using the same frequency band as the terrestrial cell, frequency utilization efficiency can be improved. Can be expanded.
上記オーバレイセル構成において、大ゾーンセルの通信中継装置と地上セル基地局との間に移動局が位置する場合、その移動局のアンテナにより、大ゾーンセルの通信中継装置及び地上セル基地局のいずれか又は両方との間で同一周波数帯の無線通信を行うと、大ゾーンセルと地上セルとの間のダウンリンク及びアップリンクのセル間干渉が発生するおそれがある。 In the overlay cell configuration, when the mobile station is located between the communication relay device of the large zone cell and the terrestrial cell base station, by the antenna of the mobile station, one of the communication relay device of the large zone cell and the terrestrial cell base station, or If wireless communication in the same frequency band is performed between the both, there is a possibility that downlink and uplink inter-cell interference between the large zone cell and the ground cell may occur.
特許文献1には、基地局から到来する電波を受信する受信アンテナと、受信した電波の電力を測定する電力測定部を含み、基地局から所定の距離離れた所定の位置に移動され、前記電波の到来方向と前記受信アンテナの向きが対応するように回転されるドローンが開示されている。特許文献1によれば、基地局から空間に放射された電波の電力を、放射面上のすべての点において高精度に測定することができる、とされている。
上記従来のオーバレイセル構成において、大ゾーンセルを形成する通信中継装置と地上セル基地局との間の高度に位置するドローンなどに組み込まれた移動局では、その移動局が無指向性のアンテナを有する場合、上記同一周波数帯のセル間の干渉により、大ゾーンセル及び地上セルのいずれか又は両方との間で無線通信することができない又は通信品質が著しく劣化する。前記移動局が指向性アンテナを有する場合、その移動局は、移動局が有するアンテナの指向性により、ドローンが回転しない限りは、大ゾーンセルまたは地上セルのいずれかとしか通信を行うことができない。また、上記特許文献1のドローンのように基地局からの電波の到来方向と受信アンテナの向きが対応するように回転する場合、大ゾーンセルの通信中継装置及び地上セル基地局それぞれとの間で上記同一周波数帯のセル間の干渉を抑制して無線通信するには、ドローンの回転が必要になり、大ゾーンセル及び地上セルそれぞれに同時に接続して無線通信することができない。
In the above conventional overlay cell configuration, in a mobile station incorporated in a drone or the like located at a high altitude between a communication relay device forming a large zone cell and a ground cell base station, the mobile station has an omnidirectional antenna. In this case, due to the interference between cells in the same frequency band, radio communication cannot be performed with either or both of the large zone cell and the terrestrial cell, or the communication quality is significantly deteriorated. When the mobile station has a directional antenna, the mobile station can communicate with only a large zone cell or a ground cell unless the drone rotates due to the directivity of the antenna of the mobile station. Further, in the case where the drone of the
本発明の一態様に係る移動通信システムの移動局は、大ゾーンセルを形成する通信中継装置と前記通信中継装置よりも低い高度に位置する低高度の基地局との間に位置する状態で使用され、同一周波数帯で用いられる複数のアンテナであって水平方向よりも上向きの指向性ビームを有する第1アンテナ及び水平方向よりも下向きの指向性ビームを有する第2アンテナと、前記同一周波数帯により前記第1アンテナを介して前記大ゾーンセルの通信中継装置と無線通信を行い前記第2アンテナを介して前記低高度の基地局と無線通信を行う無線通信部と、を備える。 A mobile station of a mobile communication system according to an aspect of the present invention is used in a state of being located between a communication relay device forming a large zone cell and a low-altitude base station located at an altitude lower than the communication relay device. A plurality of antennas used in the same frequency band, the first antenna having a directional beam upward from the horizontal direction and the second antenna having a directional beam downward from the horizontal direction; And a wireless communication unit that wirelessly communicates with the communication relay device of the large zone cell via a first antenna and wirelessly communicates with the low altitude base station via the second antenna.
前記移動局において、前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に選択し、前記低高度の基地局との間の無線通信の通信品質が劣化したとき又は前記低高度の基地局との無線通信が切断されたとき、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を確立し、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えてもよい。
前記移動局において、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記低高度の基地局との間の無線通信の通信品質が所定の閾値以上になったとき、前記低高度の基地局との通信回線を確立し、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替えてもよい。
When the mobile station preferentially selects wireless communication via a communication line with the low altitude base station, and when the communication quality of the wireless communication with the low altitude base station deteriorates, or When wireless communication with a low-altitude base station is disconnected, a communication line is established between the large-zone cell communication relay device and the communication connection destination from the low-altitude base station to the large-zone cell communication relay device. A switching control unit for switching to may be provided.
In the mobile station, when the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected, the communication quality of the wireless communication with the low altitude base station is a predetermined threshold value. When the above is reached, a communication line with the low altitude base station may be established, and the communication connection destination may be switched from the communication relay device of the large zone cell to the low altitude base station.
前記移動局において、前記低高度の基地局及び前記大ゾーンセルの通信中継装置それぞれとの間に通信回線を確立しておき、前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に選択し、前記低高度の基地局との間に無線通信の通信品質が劣化したとき又は前記低高度の基地局との無線通信が切断されたとき、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えてもよい。
前記移動局において、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記低高度の基地局との間の無線通信の通信品質が所定の閾値以上になったとき、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替え、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間に通信回線は維持してもよい。
In the mobile station, a communication line is established between each of the low-altitude base station and the communication relay device of the large zone cell, and wireless communication is performed via the communication line with the low-altitude base station. Select preferentially, when the communication quality of the wireless communication with the low altitude base station deteriorates or when the wireless communication with the low altitude base station is disconnected, the communication connection destination of the low altitude A switching control unit for switching from the base station to the communication relay device of the large zone cell may be provided.
In the mobile station, when the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected, the communication quality of the wireless communication with the low altitude base station is a predetermined threshold value. When the above is reached, the communication connection destination may be switched from the communication relay device of the large zone cell to the low altitude base station, and a communication line may be maintained between the communication relay device of the large zone cell.
前記移動局において、前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に選択し、前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局と通信可能な三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、前記移動局が前記三次元エリア外に移動したとき、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を確立し、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えてもよい。
前記移動局において、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局と通信可能な三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、前記移動局が前記三次元エリア内に移動したとき、前記低高度の基地局との通信回線を確立し、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替えてもよい。
前記移動局において、前記低高度の基地局及び前記大ゾーンセルの通信中継装置それぞれとの間に通信回線を確立しておき、前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に行い、前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局と通信可能な三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、前記移動局が前記三次元エリア外に移動したとき、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えてもよい。
前記移動局において、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局の三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、前記移動局が前記三次元エリア内に移動したとき、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替え、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間に通信回線は維持してもよい。
前記移動局において、GNSS(Global Navigation Satellite System)を用いて前記移動局の現在位置を検出する位置検出部を備えてもよい。
In the mobile station, preferentially selects wireless communication via a communication line with the low-altitude base station, and using the position information of the mobile station, the mobile station is a low-altitude base station and Determine whether it is located inside or outside the communicable three-dimensional area, and when the mobile station moves out of the three-dimensional area, establish a communication line with the communication relay device of the large zone cell. A switching control unit that switches the communication connection destination from the low-altitude base station to the communication relay device of the large zone cell may be provided.
In the mobile station, when the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected, the location information of the mobile station is used to make the mobile station the low altitude base. Determine whether it is located in or outside the three-dimensional area capable of communicating with the station, when the mobile station moves into the three-dimensional area, establish a communication line with the low altitude base station, The communication connection destination may be switched from the communication relay device of the large zone cell to the low altitude base station.
In the mobile station, a communication line is established between each of the low-altitude base station and the communication relay device of the large zone cell, and wireless communication is performed via the communication line with the low-altitude base station. Performing with priority, using the position information of the mobile station, to determine whether the mobile station is located in or outside the three-dimensional area that can communicate with the low-altitude base station, the mobile station A switching control unit may be provided for switching the communication connection destination from the low-altitude base station to the communication relay device of the large zone cell when moving outside the three-dimensional area.
In the mobile station, when the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected, the location information of the mobile station is used to make the mobile station the low altitude base. It is determined whether the mobile station is located inside or outside the three-dimensional area of the station, and when the mobile station moves into the three-dimensional area, the communication connection destination is from the communication relay device of the large zone cell to the low altitude base. It is also possible to switch to a station and maintain a communication line with the communication relay device of the large zone cell.
The mobile station may include a position detection unit that detects the current position of the mobile station using a GNSS (Global Navigation Satellite System).
前記移動局は、前記低高度の基地局と前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の空間を移動可能な飛行体に設けてもよい。
前記飛行体は、前記低高度の基地局と前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の空間に位置するように、自立制御若しくは外部からの制御により又は前記飛行体に搭乗した操縦者の操縦により制御してもよい。
前記飛行体は、ドローン、飛行船、気球、航空機、ヘリコプター又はHAPSであってもよい。
The mobile station may be provided on a movable body in a space between the low altitude base station and the communication relay device of the large zone cell.
The aircraft is located in the space between the low-altitude base station and the communication relay device of the large zone cell, by self-sustaining control or external control, or by the operation of an operator on the aircraft. You may control.
The air vehicle may be a drone, airship, balloon, aircraft, helicopter or HAPS.
前記低高度の基地局は、地上又は海上にマクロセル又はスモールセルを形成する基地局であってもよく、前記大ゾーンセルの通信中継装置は、地上又は海上におけるセルサイズが前記マクロセル及び前記スモールセルよりも大きい大ゾーンセルを形成する大ゾーンセル基地局であってもよい。 The low-altitude base station may be a base station that forms a macro cell or a small cell on the ground or on the sea, and the communication relay device of the large zone cell has a cell size on the ground or on the sea from the macro cell and the small cell. May be a large zone cell base station forming a large large zone cell.
本発明の他の態様に係る飛行体は、前記いずれかの移動局を備える飛行体である。前記飛行体において、前記低高度の基地局と前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の空間に位置するように、自立制御若しくは外部からの制御により又は前記飛行体に搭乗した操縦者の操縦により制御されてもよい。 An aircraft according to another aspect of the present invention is an aircraft including any one of the mobile stations described above. In the air vehicle, so as to be located in the space between the low altitude base station and the communication relay device of the large zone cell, by self-sustaining control or control from the outside, or by the operation of the operator who boarded the air vehicle. It may be controlled.
本発明の更に他の態様に係る通信システムは、前記いずれかの移動局と、前記移動局と無線通信可能な低高度の基地局と、前記低高度の基地局のよりも高い高度に位置し、前記移動局と無線通信可能な低高度の基地局と、を含む。 A communication system according to still another aspect of the present invention is located at a higher altitude than any one of the mobile stations, a low altitude base station capable of wireless communication with the mobile station, and the low altitude base station. , A low-altitude base station capable of wirelessly communicating with the mobile station.
本発明によれば、大ゾーンセルの通信中継装置とその通信中継装置よりも低い低高度の基地局との間に移動局が位置する場合に、その移動局のアンテナにより、大ゾーンセルと地上セルとの間のダウンリンク及びアップリンクのセル間干渉を抑制することができるとともに、周波数利用効率の拡大を図りつつ大ゾーンセル及び低高度の基地局が形成するセルとの同時接続が可能になる。 According to the present invention, when a mobile station is located between a communication relay device of a large zone cell and a base station of a lower altitude lower than the communication relay device, the antenna of the mobile station causes the large zone cell and the ground cell to It is possible to suppress the inter-cell interference between the downlink and the uplink between the two, and simultaneously connect with the large zone cell and the cell formed by the low-altitude base station while expanding the frequency utilization efficiency.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る大ゾーンセル15A内に複数の低高度の基地局である地上セル10Aが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図である。災害や圏外解消への対策として、上空を移動可能な飛行体に中継通信局150が組み込まれた空中浮揚型の通信中継装置15から地上又は水上に向かって形成される大きなサイズの大ゾーンセル15Aの展開が有効である。また、この大ゾーンセル15Aにおいて急増する移動通信のトラフィックへの対策として、大ゾーンセル15A内に複数の地上セル10Aが重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。このオーバレイセル構成では、大ゾーンセル15Aと地上セル10Aとの間で同一周波数帯(f0)を利用することにより周波数利用効率を拡大できるとともに、移動局であるユーザ端末装置(以下「UE」ともいう。)30,31,35における通信品質(例えばスループット)を増大させることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a mobile communication system having an overlay cell configuration in which a
図1において、本実施形態の移動通信システムは、LTE(Long Term Evolution)/LTE−Advanced又は第5世代などの次世代の標準仕様に準拠した通信システムであり、地上のセルラー基地局を介した地上システム(地上セルラー移動通信システム)及び空中浮揚型の通信中継装置を介した通信システムが混在した移動通信システムである。 In FIG. 1, the mobile communication system of the present embodiment is a communication system complying with next-generation standard specifications such as LTE (Long Term Evolution) / LTE-Advanced or the fifth generation, and via a terrestrial cellular base station. It is a mobile communication system in which a terrestrial system (a terrestrial cellular mobile communication system) and a communication system via an aerial levitation type communication relay device are mixed.
本実施形態の移動通信システムは、大気圏内又は大気圏外の上空を移動可能な空中浮揚型の通信中継装置15に搭載された中継通信局150と、その中継通信局150の無線通信エリアであるセル(以下「大ゾーンセル」という。)15A内に固定配置された複数の低高度の基地局としての地上セル基地局10とを備える。
The mobile communication system according to the present embodiment includes a
なお、低高度の基地局は、通信中継装置15の中継通信局150よりも低い高度に位置する基地局であり、地上に配置された地上セル基地局のほか、水上に設置された基地局、中継通信局150よりも低い高度に位置するドローンや気球などに設けらえた基地局であってもよい。
The low-altitude base station is a base station located at a lower altitude than the
中継通信局150は、移動通信網側のフィーダリンクFLの無線通信とUE(移動局)側のサービスリンクSLの無線通信とを中継するリピータである。中継通信局150は、例えば、フィーダリンクFL用アンテナ151及びサービスリンクSL用アンテナ152を備え、フィーダリンクFL(周波数:fc)の無線通信とUE(移動局)側のサービスリンクSL(周波数:f0)の無線通信とを、周波数変換して中継することができる。
The
サービスリンクSLの周波数帯は、例えば、数百MHz、数GHz、数十GHzなどから選択された周波数帯である。 The frequency band of the service link SL is, for example, a frequency band selected from several hundred MHz, several GHz, tens GHz and the like.
また、本実施形態の移動通信システムは、空中浮揚型の通信中継装置15の中継通信局150を介してUE20と無線通信可能な大ゾーンセル基地局(例えば、eNodeB、gNodeB)70を備えている。大ゾーンセル基地局70は、移動通信網側の周波数f0とフィーダリンクFLの周波数fcとを変換する周波数変換機能を有するゲートウェイ(GW)局71を介して、空中浮揚型の通信中継装置15の中継通信局150と通信する。
In addition, the mobile communication system of the present embodiment includes a large zone cell base station (e.g., eNodeB, gNodeB) 70 capable of wirelessly communicating with the UE 20 via the
大ゾーンセル基地局70、地上セル基地局(例えば、eNodeB、gNodeB)10、及び、各基地局を管理する基地局管理装置としての中央制御サーバはそれぞれ、例えば専用回線や汎用回線等からなる有線通信回線を介して移動通信網のコアネットワークに接続されている。
The large zone
なお、通信中継装置15の中継通信局150に大ゾーンセル基地局(例えば、eNodeB、gNodeB)70の機能を持たせてもよい。すなわち、中継通信局150は、レピータの機能ではなく基地局(例えば、eNodeB、gNodeB)の機能を有するものであってもよい。
The
地上セル基地局10は、例えば、通常のマクロセル基地局又はスモールセル基地局である。地上セル基地局10の無線通信エリアであるセル(以下、適宜「地上セル」という。)10Aは、大ゾーンセル15Aの内側に含まれている。大ゾーンセル15A内に配置されている地上セルの数は1〜4個でもよいし、6個以上であってもよい。また、大ゾーンセル15A内に位置する第1の基地局は、マクロセルよりも更に小さなスモールセルを形成するスモールセル基地局であってもよい。
The terrestrial
なお、図1では、中継通信局150を搭載する通信中継装置15が上空を移動可能な飛行体としての飛行船である例を示しているが、通信中継装置15は、上空を移動するように飛行可能なドローンのほか、気球、航空機、ヘリコプター、ソーラープレーンタイプのHAPS(「高高度プラットフォーム局」又は「高高度疑似衛星」)、飛行船タイプのHAPS、人工衛星などの他の無人又は有人の飛行体であってもよい。
Although FIG. 1 shows an example in which the
飛行体は、自律制御若しくは外部から制御により又は飛行体に搭乗する操縦者の操縦により、地面、海面、又は川若しくは湖などの水面から100[km]以下の高高度の空域を飛行して位置するように制御されてもよい。また、飛行体の飛行空域は、高度が11[km]以上及び50[km]以下の成層圏の空域であってもよい。更に、飛行体の飛行空域は、気象条件が比較的安定している高度15[km]以上25[km]以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ20[km]の空域であってもよい。 The flying object is located by flying in a high altitude air space of 100 [km] or less from the ground, the sea surface, or the water surface such as a river or a lake by the autonomous control, the control from the outside, or the operation of the pilot who gets on the flying object. May be controlled to do so. Further, the flight airspace of the air vehicle may be a stratospheric airspace having an altitude of 11 [km] or more and 50 [km] or less. Further, the flight airspace of the air vehicle may be an airspace having an altitude of 15 [km] or more and 25 [km] or less, in which the weather conditions are relatively stable, and particularly an airspace having an altitude of approximately 20 [km]. Good.
また、大ゾーンセルの中継通信局150は、地上セル基地局10よりも高い位置(大気圏内の位置、及び、その外側の宇宙空間の位置を含む)に設置されたものであってもよい。
Further, the
地上セル基地局10は、例えば、通常のマクロセル基地局又はスモールセル基地局である。マクロセル基地局は、移動体通信網において屋外に設置されている通常の半径数百m乃至数km程度の広域エリアである地上セルをカバーする大出力の基地局である。マクロセル基地局は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局は、回線終端装置及び専用回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバなどの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。スモールセル基地局は、広域のマクロセル基地局とは異なり、無線通信可能距離が数m乃至数百m程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の建物の内部にも設置することができる小出力の基地局である。スモールセル基地局についても、回線終端装置及びADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線などの通信回線を介して移動体通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。
The terrestrial
なお、大ゾーンセル15A内の地上セル基地局は、地上又は水上に設置された基地局でもよいし、ドローン、気球などの低高度の飛行体に設置された基地局であってもよい。
The ground cell base station in the
図1において、第1の移動局であるUE30は、大ゾーンセル15Aに在圏して中継通信局150に接続されたユーザ端末装置(MUE)であり、中継通信局150を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。UE30は、大ゾーンセル15Aと地上セル10Aとの境界部に近い位置に在圏しているため、地上セル10Aからの干渉を受けやすい状況にある。
In FIG. 1, a
第2の移動局であるUE31は、地上セル基地局10のセル10Aの外縁部に在圏して地上セル基地局10に接続されたユーザ端末装置(SUE)であり、地上セル基地局10を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。UE31は、地上セル10Aと大ゾーンセル15Aとの境界部に近い位置に在圏しているため、大ゾーンセル15Aからの干渉を受けやすい状況にある。
The
第3の移動局である上空端末としてのUE35は、大ゾーンセル15Aを形成する中継通信局150と地上セル基地局10との間に位置する状態で使用されるユーザ端末装置である。UE35は、大ゾーンセル15Aを形成する中継通信局150と地上セル基地局10との間の空間に移動可能な飛行体40に設けられている。
The
本実施形態においてUE35が搭載された飛行体40はドローン(無人飛行体)である。飛行体40は、ドローンのほか、飛行船、気球、航空機、ヘリコプター、ソーラープレーンタイプのHAPS(「高高度プラットフォーム局」又は「高高度疑似衛星」)、飛行船タイプのHAPSであってもよい。UE35が搭載された飛行体40の飛行空域は、例えば、高度が数十[m]以上数[km]以下の空域であり、特に高度が100[m]以上1[km]以下の空域であってもよい。
In the present embodiment, the
飛行体40に搭載されたUE35は、地上セル基地局10に優先的に接続され、地上セル基地局10を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能である。UE35は、地上セル基地局10との通信品質が劣化したとき又は地上セル基地局10との通信回線が切断されたときは、大ゾーンセル15Aの中継通信局150との接続に切り替られ、中継通信局150との通信回線が確立されることにより、大ゾーンセル15Aの中継通信局150を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能である。
The
UE30、31、35は、大ゾーンセル15Aや地上セル10Aに在圏するときに、その在圏するセルに対応するマクロセル基地局、スモールセル基地局、大ゾーンセル基地局などと間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。UE30、31、35は、例えばCPUやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局10,中継通信局150、基地局70等との間の無線通信等を行うことができる。
When the
UE30、31、35はそれぞれ、そのUE自体の現在位置を検出する位置検出部を備えてもよい。位置検出部は、例えば、GPS(Global Positioning System)等のGNSS(Global Navigation Satellite System)を用いて、複数の人工衛星からの信号を受信してUE自体の現在位置(緯度、経度、高度)の値を算出して検出するものであってもよい。
Each of the
本実施形態において、大ゾーンセル15Aの中継通信局150、大ゾーンセル基地局70及び地上セル基地局10はそれぞれ、例えばCPUやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてUE30、31、35との間の無線通信を行ったりすることができる。
In the present embodiment, the
各基地局10、70は、移動局であるUEに対してOFDM(直交周波数分割多重)方式の下りリンクの無線通信可能な基地局である。基地局10、70は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器(DUP:Duplexer)、下り無線受信部とOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)復調部、上り無線受信部、SC−FDMA(Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access)復調部など備える。更に、各基地局10、70は、OFDM変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。
Each of the
SC−FDMA復調部は、上り無線受信部で受信した受信信号に対してSC−FDMA方式の復調処理を実行し、復調されたデータを制御部に渡す。OFDM変調部は、制御部から受けた自局のセルに在圏しているUEに向けて送信する下り信号のデータを、所定の電力で送信されるように、OFDM方式で変調する。また、基地局が例えばサーバから送信停止対象のサブフレームの情報を受信した場合、OFDM変調部は、無線通信フレーム中の特定のサブフレームについてのみ下り送信を停止するように制御される。下り無線送信部は、OFDM変調部で変調した送信信号を、送受共用器、無線信号経路切り換え部及びアンテナを介して送信する。 The SC-FDMA demodulation unit performs SC-FDMA demodulation processing on the reception signal received by the uplink radio reception unit, and passes the demodulated data to the control unit. The OFDM modulator modulates the data of the downlink signal transmitted from the controller to the UE residing in the cell of the own station by the OFDM method so as to be transmitted with a predetermined power. Further, when the base station receives, for example, the information of the subframe of which transmission is to be stopped from the server, the OFDM modulation unit is controlled to stop the downlink transmission of only a specific subframe in the wireless communication frame. The downlink wireless transmission unit transmits the transmission signal modulated by the OFDM modulation unit via the duplexer, the wireless signal path switching unit and the antenna.
基地局10、70の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。
The control unit of the
図2及び図3はそれぞれ、大ゾーンセル15Aの中継通信局150と地上セル基地局10との間の空間にUE35が位置するときのダウンリンク及びアップリンクにおけるセル間干渉の例を示す説明図である。
図2において、大ゾーンセル15Aの中継通信局150から大ゾーンセル15Aに在圏するUE35に向けてダウンリンク信号が送信されているとき、大ゾーンセル15Aと同じ周波数帯を使用する地上セル基地局10からの干渉により、UE35で受信されるダウンリンク信号の品質が劣化するおそれがある。
また、図3において、大ゾーンセル15Aに在圏するUE35から大ゾーンセル15Aの中継通信局150に向けてアップリンク信号が送信されているとき、UE35から送信されたアップリンク信号が、大ゾーンセル15Aと同じ周波数帯を使用する地上セル基地局10に到達して干渉するおそれがある。
2 and 3 are explanatory diagrams showing examples of inter-cell interference in the downlink and the uplink when the
In FIG. 2, when a downlink signal is transmitted from the
Further, in FIG. 3, when the uplink signal is transmitted from the
そこで、本実施形態では、図1に示すように、上記ダウンリンク及びアップリンクにおける干渉を抑圧するため、上空端末であるUE35に、水平方向よりも上向きの指向性ビームを有する同一周波数帯(f0)用の第1アンテナ(以下「上向きアンテナ」という。)351と、水平方向よりも下向きの指向性ビームを有する同一周波数帯(f0)用の第2アンテナ(以下「下向きアンテナ」という。)352が設けられている。UE35は、上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aの中継通信局150と無線通信を行い、下向きアンテナ352を介して地上セル基地局10と無線通信を行う。これにより、周波数利用効率の拡大を図りつつ大ゾーンセル15A及び地上セル10Aとの同時接続が可能になるとともに、地上セル10Aと大ゾーンセル15Aとの間のセル間干渉を抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, in order to suppress the interference in the downlink and the uplink, the
なお、本実施形態において、上向きアンテナ351の指向性ビームのビーム幅及びアンテナ利得は、大ゾーンセル15Aの中継通信局150が搭載される通信中継装置15の種類に応じて変更してもよい。例えば、通信中継装置15が、UE35に対する相対的な位置の変化の小さい人工衛星の場合、上向きアンテナ351の指向性ビームのビーム幅を狭くするとともにアンテナ利得を高くしてもよい。また、通信中継装置15が、UE35に対する相対的な位置の変化の大きなHAPSの場合、上向きアンテナ351の指向性ビームのビーム幅を広くするとともにアンテナ利得を低くしてもよい。
In addition, in the present embodiment, the beam width and the antenna gain of the directional beam of the
また、本実施形態において、UE35が姿勢変化したりUE35が移動したりした場合に、UE35の上向きアンテナ351の指向性ビームが常に中継通信局150に対して向くようにしてもよい。例えば、慣性センサや重力センサなどで検知したUE35の姿勢変化の検知結果やGNSS受信機などで測定されたUE35の位置変化の情報等に基づいて、UE35の上向きアンテナ351の指向性ビームを中継通信局150に追従させるように上向きアンテナ351を機械的に又は電気的に制御してもよい。
Further, in the present embodiment, the directional beam of the
また、本実施形態において、中継通信局150を搭載した通信中継装置15が移動した場合に、UE35の上向きアンテナ351の指向性ビームが常に中継通信局150に対して向くようにしてもよい。例えば、GNSS受信機などで測定された通信中継装置15の位置変化の情報の取得結果やパイロット信号の送受信結果等に基づいて、上向きアンテナ351の指向性ビームを中継通信局150に追従させるように上向きアンテナ351を機械的に又は電気的に制御してもよい。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態において、地上セル10A及び大ゾーンセル15Aそれぞれの無線通信では互いに同一の周波数帯f0が用いられるが、地上セル10Aにおける無線通信方式と大ゾーンセル15Aにおける通信方式は同一の方式でもよいし、互いに異なる方式でもよい。
Further, in the present embodiment, the same frequency band f0 is used in the radio communication of each of the
図4は、本実施形態に係るUE(移動局)35の主要部構成の一例を示すブロック図である。図4において、移動局35は、大ゾーンセル用の無線通信部353と、地上セル用の無線通信部354と、切替制御部としても機能する制御部355と、データ送受信部356と、サービス処理部357とを備える。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the main configuration of the UE (mobile station) 35 according to this embodiment. In FIG. 4, the
無線通信部353は、サービスリンクSLの所定の周波数帯f0により上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aの通信中継装置15と無線通信を行う。無線通信部354は、大ゾーンセル15Aと同じ周波数帯f0により下向きアンテナ352を介して地上セル基地局10と無線通信を行う。
The
無線通信部353及び無線通信部354はそれぞれ、無線送受信部3531及び3541と、変調・復調部3532及び3542とを備える。無線送受信部3531及び3541はそれぞれ、例えば、送信用アンプ、受信用アンプ、周波数変換器などを備える。変調・復調部3532及び3542はそれぞれ、例えば、所定の符号方式及び変調方式により送信対象のデータを変調して送信信号を生成したり受信信号を復調してデータを復元したりする。
The
地上セル用の無線通信部354の変調・復調部3542は、地上セル基地局10から受信した受信信号に基づいて、地上セル10Aの通信品質情報(例えば、RSRPの値)を生成して制御部355に出力する。
The modulation / demodulation unit 3542 of the ground-cell
制御部355は、所定の制御プログラムを読み込んで実行することにより、無線通信部353及び無線通信部354による無線通信やアンテナ切り換え等の制御を行う。
The
例えば、制御部355は、地上セル基地局10との間の通信回線を介した無線通信を優先的に行い、地上セル基地局10との間の無線通信の通信品質が劣化したとき又は地上セル基地局10との無線通信が切断されたとき、地上セル基地局10との間の通信回線を解除するとともに大ゾーンセル15Aの通信中継装置15(中継通信局150)との間の通信回線を確立し、通信接続先を地上セル基地局10から大ゾーンセル15Aの通信中継装置15に切り替えるように、無線通信部353及び無線通信部354を制御してもよい。
For example, the
また、制御部355は、大ゾーンセル15Aに接続して無線通信を行っているときに地上セル基地局10との間の無線通信の通信品質(例えばRSRP)が所定の閾値以上になったとき、大ゾーンセル15Aの通信中継装置15との間の通信回線を解除するとともに地上セル基地局10との通信回線を確立し、通信接続先を大ゾーンセルの通信中継装置15から地上セル基地局10に切り替えるように、無線通信部353及び無線通信部354を制御してもよい。
In addition, the
また、制御部355は、地上セル基地局10及び大ゾーンセル15Aの通信中継装置15それぞれとの間に通信回線を同時に確立しておき、地上セル基地局10との間の通信回線を介した無線通信を優先的に行い、地上セル基地局10との間に無線通信の通信品質が劣化したとき又は地上セル基地局10との無線通信が切断されたとき、通信接続先を地上セル基地局10から大ゾーンセル15Aの通信中継装置15に切り替えるように、無線通信部353及び無線通信部354を制御してもよい。
The
また、制御部355は、大ゾーンセル15Aと無線通信を行っているときに地上セル基地局10との間の無線通信の通信品質(例えばRSRP)が所定の閾値以上になったとき、通信接続先を大ゾーンセル15Aの通信中継装置15から地上セル基地局10に切り替えるように、無線通信部353及び無線通信部354を制御してもよい。
Further, the
データ送受信部256は、例えば、サービス処理部357からの指令などに基づいて送信対象のデータを生成し、生成した送信対象のデータを、無線通信部353の変調・復調部3532及び無線通信部354の変調・復調部3542それぞれに対して出力する。
The data transmission / reception unit 256 generates transmission target data based on, for example, a command from the
また、データ送受信部256は、大ゾーンセル15Aや地上セル10Aから受信した受信データを無線通信部353の変調・復調部3532及び無線通信部354の変調・復調部3542それぞれから受け取り、サービス処理部357に渡す。
Further, the data transmission / reception unit 256 receives the reception data received from the
サービス処理部357は、例えば、大ゾーンセル15Aや地上セル10Aとの無線通信を介して通信サービスを利用した各種アプリケーションを実行し、データ送受信部256にデータ送信を指令したり、データ送受信部256から受信データを受けたりする。
The
図5は、本実施形態に係るUE(移動局)35の主要部構成の他の例を示すブロック図である。図5の例は、データ送受信部256が、無線通信部353の変調・復調部3532及び無線通信部354の変調・復調部3542ではなく制御部355に接続された構成例である。なお、図5において、図4と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing another example of the main part configuration of the UE (mobile station) 35 according to the present embodiment. The example of FIG. 5 is a configuration example in which the data transmitting / receiving unit 256 is connected to the
図5において、データ送受信部256は、例えば、サービス処理部357からの指令などに基づいて送信対象のデータを生成し、生成した送信対象のデータを、制御部355に対して出力する。制御部355は、上向きアンテナ351及び下向きアンテナ352の切替に応じて、送信対象のデータを無線通信部353の変調・復調部3532又は無線通信部354の変調・復調部3542に出力する。例えば、制御部355は、大ゾーンセル15Aと無線通信するように上向きアンテナ351に切り替えたときは、送信対象のデータを無線通信部353の変調・復調部3532に出力し、地上セル10Aと無線通信するように下向きアンテナ352に切り替えたときは、送信対象のデータを無線通信部354の変調・復調部3542に出力する。
In FIG. 5, the data transmission / reception unit 256 generates transmission target data based on, for example, a command from the
また、図5において、制御部355は、上向きアンテナ351及び下向きアンテナ352の切替に応じて、大ゾーンセル15Aや地上セル10Aから受信した受信データを無線通信部353の変調・復調部3532及び無線通信部354の変調・復調部3542それぞれから受け取り、データ送受信部256に渡す。
Further, in FIG. 5, the
図6は、本実施形態に係るUE(移動局)35におけるセル切替制御の一例を示すフローチャートである。
図6において、大ゾーンセル15Aの通信中継装置15(中継通信局150)及びUE35の省電力を図るとともに大ゾーンセル15Aでのリソース制限に対応するために、UE35は、通常時に地上セル10Aを優先的に選択して無線通信を行うように下向きアンテナ352を選択し、下向きアンテナ352を介して地上セル10Aと接続して通信回線を確立して無線通信を行う(S101)。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of cell switching control in the UE (mobile station) 35 according to this embodiment.
In FIG. 6, in order to save power of the communication relay device 15 (relay communication station 150) of the
次に、UE35は、地上セル10Aと接続して無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、地上セル10Aの通信品質(例えばRSRP)の情報を取得し(S102)、地上セル10Aの通信品質が劣化したか又は地上セル10Aとの無線通信が切断したかを判断する(S103)。
Next, the
地上セル10Aの通信品質が劣化したとき又は地上セル10Aとの無線通信が切断したとき(S103でYES)、UE35は、下向きアンテナ352から上向きアンテナ351に切り替え(S104)、上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aと接続して通信回線を確立して無線通信を行う(S105)。これにより、UE35では、地上セル10Aから大ゾーンセル15Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the communication quality of the
更に、UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aからのダウンリンクの無線信号を受信することできるので、地上セルからのダウンリンクの無線信号による被干渉を抑制することができる。UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aへのアップリンクの無線信号を送信することできるので、地上セルへのアップリンクの無線信号による与干渉を抑制することができる。
Further, since the
その後、UE35は、大ゾーンセル15Aと接続して無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、地上セル10Aの通信品質(例えばRSRP)の情報を取得し(S106)、地上セル10Aの通信品質が回復して所定の閾値以上になったかを判断する(S107)。
After that, the
地上セル10Aの通信品質が回復して所定の閾値以上になったとき、UE35は、上向きアンテナ351から下向きアンテナ352に切り替え(S108)、下向きアンテナ352を介して地上セル10Aと接続して通信回線を確立して無線通信を行う(S109)。これにより、UE35では、大ゾーンセル15Aから地上セル10Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the communication quality of the
また、大ゾーンセル15Aの容量は限られるため、地上セル10Aの通信品質が高い通常時は優先的に地上セル10Aと接続して通信を行うことで、大ゾーンセル15Aの容量を節約することができる。また、通常時は地上セル10Aと接続しているので、UE35及び大ゾーンセル15Aの通信中継装置15(中継通信局150)それぞれの電力を節約することができる。
Further, since the capacity of the
図7は、本実施形態に係るUE(移動局)35におけるセル切替制御の他の例を示すフローチャートである。図7の例は、予め大ゾーンセル15A及び地上セル10Aの両方とUE35との通信回線を確立しておく制御例である。なお、図7において、図6と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 7 is a flowchart showing another example of cell switching control in the UE (mobile station) 35 according to this embodiment. The example of FIG. 7 is a control example in which a communication channel between both the
図7において、UE35は、上向きアンテナ351及び下向きアンテナ352を介して大ゾーンセル15A及び地上セル10Aの両方と接続して通信回線を確立しておき(S201)、通常時は地上セル10Aのみと無線通信を行う(S202)。
In FIG. 7, the
次に、UE35は、地上セル10Aと無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、地上セル10Aの通信品質(例えばRSRP)の情報を取得し(S203)、地上セル10Aの通信品質が劣化したか又は地上セル10Aとの無線通信が切断したかを判断する(S204)。
Next, while performing wireless communication with the
地上セル10Aの通信品質が劣化したとき又は地上セル10Aとの無線通信が切断したとき(S204でYES)、UE35は、下向きアンテナ352から上向きアンテナ351に切り替え、上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15A無線通信を行う(S205)。これにより、UE35では、地上セル10Aから大ゾーンセル15Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the communication quality of the
特に、本例では、予め大ゾーンセル15Aとの通信回線の確立を行っておくことで、地上セル10Aとの通信の切断時に、冗長性の高いサービスをよりスムーズに且つ確実に維持できる。
Particularly, in this example, by establishing a communication line with the
更に、UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aからのダウンリンクの無線信号を受信することできるので、地上セルからのダウンリンクの無線信号による被干渉を抑制することができる。UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aへのアップリンクの無線信号を送信することできるので、地上セルへのアップリンクの無線信号による与干渉を抑制することができる。
Further, since the
その後、UE35は、大ゾーンセル15Aと接続して無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、地上セル10Aの通信品質(例えばRSRP)の情報を取得し(S206)、地上セル10Aの通信品質が回復して所定の閾値以上になったかを判断する(S207)。
After that, the
地上セル10Aの通信品質が回復して所定の閾値以上になったとき、UE35は、上向きアンテナ351から下向きアンテナ352に切り替え、下向きアンテナ352を介して地上セル10Aと無線通信を行う(S208)。これにより、UE35では、大ゾーンセル15Aから地上セル10Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the communication quality of the
特に、本例では、予め地上セル10Aとの通信回線の確立を行っておくことで、地上セル10Aとの通信への復帰時に、冗長性の高いサービスをよりスムーズに且つ確実に維持できる。
Particularly, in this example, by establishing a communication line with the
また、大ゾーンセル15Aの容量は限られるため、地上セル10Aの通信品質が高い通常時は優先的に地上セル10Aと通信を行うことで、大ゾーンセル15Aの容量を節約することができる。また、通常時は地上セル10Aと通信しているので、UE35及び大ゾーンセル15Aの通信中継装置15(中継通信局150)それぞれの電力を節約することができる。
Moreover, since the capacity of the
図8は、本実施形態に係るUE(移動局)35におけるセル切替制御の更に他の例を示すフローチャートである。図8の例は、セル接続時の通信品質ではなくUE35の位置情報に基づいてセルを切り替える制御例である。本例において、UE35は、GPS等のGNSSを用いた測定などにより、そのUE自体の現在位置を検出する位置検出部を備える。
FIG. 8 is a flowchart showing still another example of cell switching control in the UE (mobile station) 35 according to this embodiment. The example of FIG. 8 is an example of control for switching cells based on the position information of the
図8において、UE35は、通常時に地上セル10Aを優先的に選択して無線通信を行うように下向きアンテナ352を選択し、下向きアンテナ352を介して地上セル10Aと接続して通信回線を確立して無線通信を行う(S301)。
In FIG. 8, the
次に、UE35は、地上セル10Aと接続して無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、そのUE自体の現在位置を検出し(S302)、その位置情報に基づいて、UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断する(S303)。
Next, the
UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア外に移動したとき、UE35は、下向きアンテナ352から上向きアンテナ351に切り替え(S304)、上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aと接続して通信回線を確立して無線通信を行う(S305)。これにより、UE35では、地上セル10Aから大ゾーンセル15Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the
更に、UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aからのダウンリンクの無線信号を受信することできるので、地上セルからのダウンリンクの無線信号による被干渉を抑制することができる。UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aへのアップリンクの無線信号を送信することできるので、地上セルへのアップリンクの無線信号による与干渉を抑制することができる。
Further, since the
その後、UE35は、大ゾーンセル15Aと接続して無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、そのUE自体の現在位置を検出し(S306)、その位置情報に基づいて、UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断する(S307)。
After that, when the
UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア内に移動したとき、UE35は、上向きアンテナ351から下向きアンテナ352に切り替え(S308)、下向きアンテナ352を介して地上セル10Aと接続して通信回線を確立して無線通信を行う(S309)。これにより、UE35では、大ゾーンセル15Aから地上セル10Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the
また、大ゾーンセル15Aの容量は限られるため、地上セル10Aの通信品質が高い通常時は優先的に地上セル10Aと接続して通信を行うことで、大ゾーンセル15Aの容量を節約することができる。また、通常時は地上セル10Aと接続しているので、UE35及び大ゾーンセル15Aの通信中継装置15(中継通信局150)それぞれの電力を節約することができる。
Further, since the capacity of the
図9は、本実施形態に係るUE(移動局)35におけるセル切替制御の更に他の例を示すフローチャートである。図9の例は、予め大ゾーンセル15A及び地上セル10Aの両方とUE35との通信回線を確立しておき、セル接続時の通信品質ではなくUE35の位置情報に基づいてセルを切り替える制御例である。本例において、UE35は、GPS等のGNSSを用いた測定などにより、そのUE自体の現在位置を検出する位置検出部を備える。
FIG. 9 is a flowchart showing still another example of cell switching control in the UE (mobile station) 35 according to this embodiment. The example of FIG. 9 is a control example in which communication lines between both the
図9において、UE35は、上向きアンテナ351及び下向きアンテナ352を介して大ゾーンセル15A及び地上セル10Aの両方と接続して通信回線を確立しておき(S401)、通常時は地上セル10Aのみと無線通信を行う(S402)。
In FIG. 9, the
次に、UE35は、地上セル10Aと無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、そのUE自体の現在位置を検出し(S403)、その位置情報に基づいて、UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断する(S404)。
Next, while performing radio communication with the
UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア外に移動したとき、UE35は、下向きアンテナ352から上向きアンテナ351に切り替え、上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15A無線通信を行う(S405)。これにより、UE35では、地上セル10Aから大ゾーンセル15Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the
特に、本例では、予め大ゾーンセル15Aとの通信回線の確立を行っておくことで、地上セル10Aとの通信の切断時に、冗長性の高いサービスをよりスムーズに且つ確実に維持できる。
Particularly, in this example, by establishing a communication line with the
更に、UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aからのダウンリンクの無線信号を受信することできるので、地上セルからのダウンリンクの無線信号による被干渉を抑制することができる。UE35は、大ゾーンセル15A用の上向きアンテナ351を介して大ゾーンセル15Aへのアップリンクの無線信号を送信することできるので、地上セルへのアップリンクの無線信号による与干渉を抑制することができる。
Further, since the
その後、UE35は、大ゾーンセル15Aと接続して無線通信を行っているときに、例えば所定の時間間隔で、そのUE自体の現在位置を検出し(S406)、その位置情報に基づいて、UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断する(S407)。
After that, when the
UE35が地上セル基地局10と通信可能な地上セルの三次元エリア内に移動したとき、UE35は、上向きアンテナ351から下向きアンテナ352に切り替え、下向きアンテナ352を介して地上セル10Aと無線通信を行う(S408)。これにより、UE35では、大ゾーンセル15Aから地上セル10Aへの切替をスムーズに行い、移動通信システムを介して提供される各種サービスを継続して利用することができ、サービスの切断を抑制することができる。
When the
特に、本例では、予め地上セル10Aとの通信回線の確立を行っておくことで、地上セル10Aとの通信への復帰時に、冗長性の高いサービスをよりスムーズに且つ確実に維持できる。
Particularly, in this example, by establishing a communication line with the
また、大ゾーンセル15Aの容量は限られるため、地上セル10Aの通信品質が高い通常時は優先的に地上セル10Aと通信を行うことで、大ゾーンセル15Aの容量を節約することができる。また、通常時は地上セル10Aと通信しているので、UE35及び大ゾーンセル15Aの通信中継装置15(中継通信局150)それぞれの電力を節約することができる。
Moreover, since the capacity of the
また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、大ゾーンセルの中継通信局150、大ゾーンセル基地局70、地上セル基地局10及びユーザ端末装置(移動局)30,31、35の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
Further, the processing steps and the mobile communication system, the large-zone cell
ハードウェア実装については、実体(例えば、各種無線通信装置、Node B、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置)において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、1つ又は複数の、特定用途向けIC(ASIC)、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。 As for hardware implementation, means such as a processing unit used to implement the above steps and components in a substance (for example, various wireless communication devices, Node Bs, terminals, hard disk drive devices, or optical disk drive devices) One or more application specific ICs (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processors (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors , A controller, a microcontroller, a microprocessor, an electronic device, other electronic units designed to perform the functions described herein, a computer, or a combination thereof.
また、ファームウェア及び/又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム(例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード)で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び/又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ/プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び/又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、FLASHメモリ、フロッピー(登録商標)ディスク、コンパクトディスク(CD)、デジタルバーサタイルディスク(DVD)、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、1又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。 Also, for firmware and / or software implementations, means such as processing units used to implement the components described above may be programs (eg, procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , Etc.) may be implemented. In general, any computer / processor readable medium embodying firmware and / or software code, means, such as a processing unit, used to implement the steps and components described herein. May be used to implement. For example, firmware and / or software code may be stored in memory and executed by a computer or processor, eg, at the controller. The memory may be mounted inside the computer or the processor, or may be mounted outside the processor. The firmware and / or software code may be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM). ), A FLASH memory, a floppy disk, a compact disk (CD), a digital versatile disk (DVD), a magnetic or optical data storage device, and the like, even when stored on a computer or processor readable medium. Good. The code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform the functional aspects described herein.
また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの2以上が混在したものであってもよい。 Further, the medium may be a non-transitory recording medium. In addition, the code of the program may be readable and executable by a computer, a processor, or another device or machine, and its format is not limited to a particular format. For example, the code of the program may be any of source code, object code, and binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.
また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。 Also, the description of the embodiments disclosed herein is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to this disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other variations without departing from the spirit or scope of this disclosure. Therefore, the present disclosure should not be limited to the examples and designs described herein, but should be admitted to the broadest extent consistent with the principles and novel features disclosed herein.
10 地上セル基地局
10A 地上セル
15 通信中継装置(飛行体)
15A 大ゾーンセル
30 地上セルに接続された地上の移動局(ユーザ端末装置,UE)
31 大ゾーンセルに接続された地上の移動局(ユーザ端末装置,UE)
35 上空の移動局(ユーザ端末装置,UE)
150 大ゾーンセルの中継通信局
351 上向きアンテナ
352 下向きアンテナ
353,354 無線通信部
355 制御部
356 データ送受信部
357 サービス処理装置
3531,3541 送受信機
3532,3542 変調・復調部
10 ground
15A
31 Terrestrial mobile stations (user terminals, UE) connected to large zone cells
35 Mobile station in the sky (user terminal device, UE)
150 Large Zone Cell
Claims (18)
大ゾーンセルを形成する通信中継装置と前記通信中継装置よりも低い高度に位置する低高度の基地局との間に位置する状態で使用され、
同一周波数帯で用いられる複数のアンテナであって水平方向よりも上向きの指向性ビームを有する第1アンテナ及び水平方向よりも下向きの指向性ビームを有する第2アンテナと、
前記同一周波数帯により前記第1アンテナを介して前記大ゾーンセルの通信中継装置と無線通信を行い前記第2アンテナを介して前記低高度の基地局と無線通信を行う無線通信部と、
を備えることを特徴とする移動局。 A mobile station of a mobile communication system,
Used in a state of being located between a communication relay device forming a large zone cell and a low altitude base station located at a lower altitude than the communication relay device,
A plurality of antennas used in the same frequency band, the first antenna having a directional beam above the horizontal direction and the second antenna having a directional beam below the horizontal direction;
A wireless communication unit that wirelessly communicates with the communication relay device of the large zone cell via the first antenna in the same frequency band and wirelessly communicates with the low altitude base station via the second antenna;
A mobile station comprising:
前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に選択し、
前記低高度の基地局との間の無線通信の通信品質が劣化したとき又は前記低高度の基地局との無線通信が切断されたとき、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を確立し、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1,
Select preferentially wireless communication via a communication line with the low altitude base station,
When the communication quality of wireless communication with the low-altitude base station is deteriorated or when the wireless communication with the low-altitude base station is disconnected, a communication line with the communication relay device of the large zone cell is provided. A mobile station comprising a switching control unit that is established and switches a communication connection destination from the low-altitude base station to the communication relay device of the large zone cell.
前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記低高度の基地局との間の無線通信の通信品質が所定の閾値以上になったとき、前記低高度の基地局との通信回線を確立し、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替えることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1 or 2,
When the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected and the communication quality of the wireless communication with the low altitude base station becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. A mobile station, characterized by establishing a communication line with the low-altitude base station and switching a communication connection destination from the communication relay device of the large zone cell to the low-altitude base station.
前記低高度の基地局及び前記大ゾーンセルの通信中継装置それぞれとの間に通信回線を確立しておき、
前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に選択し、
前記低高度の基地局との間に無線通信の通信品質が劣化したとき又は前記低高度の基地局との無線通信が切断されたとき、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1,
A communication line is established between each of the low altitude base station and the communication relay device of the large zone cell,
Select preferentially wireless communication via a communication line with the low altitude base station,
When the communication quality of wireless communication with the low-altitude base station deteriorates or when the wireless communication with the low-altitude base station is disconnected, the communication connection destination from the low-altitude base station to the large zone cell A mobile station comprising a switching control unit for switching to the communication relay device.
前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記低高度の基地局との間の無線通信の通信品質が所定の閾値以上になったとき、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替え、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間に通信回線は維持することを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1 or 4,
When the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected and the communication quality of the wireless communication with the low altitude base station becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. The mobile station is characterized in that the communication connection destination is switched from the communication relay device of the large zone cell to the low altitude base station and a communication line is maintained between the communication relay device of the large zone cell.
前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に選択し、
前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局と通信可能な三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、前記移動局が前記三次元エリア外に移動したとき、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を確立し、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1,
Select preferentially wireless communication via a communication line with the low altitude base station,
The position information of the mobile station is used to determine whether the mobile station is located inside or outside a three-dimensional area in which the mobile station can communicate with the low-altitude base station, and the mobile station is located outside the three-dimensional area. When the mobile station moves to, the communication line is established with the communication relay device of the large zone cell, and a switching control unit for switching the communication connection destination from the base station of the low altitude to the communication relay device of the large zone cell is provided. And mobile stations.
前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局と通信可能な三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、
前記移動局が前記三次元エリア内に移動したとき、前記低高度の基地局との通信回線を確立し、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替えることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1 or 6,
When the wireless communication via the communication line with the communication relay device of the large zone cell is selected, the mobile station can communicate with the low altitude base station by using the position information of the mobile station. Determine whether it is located inside or outside the three-dimensional area,
When the mobile station moves into the three-dimensional area, establish a communication line with the low-altitude base station, and switch the communication connection destination from the communication relay device of the large zone cell to the low-altitude base station. Characteristic mobile station.
前記低高度の基地局及び前記大ゾーンセルの通信中継装置それぞれとの間に通信回線を確立しておき、
前記低高度の基地局との間の通信回線を介した無線通信を優先的に行い、
前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局と通信可能な三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、
前記移動局が前記三次元エリア外に移動したとき、通信接続先を前記低高度の基地局から前記大ゾーンセルの通信中継装置に切り替える切替制御部を備えることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1,
A communication line is established between each of the low altitude base station and the communication relay device of the large zone cell,
Priority is given to wireless communication via a communication line with the low altitude base station,
Using the position information of the mobile station, to determine whether the mobile station is located in or outside the three-dimensional area capable of communicating with the low altitude base station,
A mobile station, comprising: a switching control unit that switches a communication connection destination from the low-altitude base station to the communication relay device of the large zone cell when the mobile station moves out of the three-dimensional area.
前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の通信回線を介した無線通信を選択している場合に、前記移動局の位置情報を用いて、前記移動局が前記低高度の基地局の三次元エリア内または外のいずれに位置しているかを判断し、
前記移動局が前記三次元エリア内に移動したとき、通信接続先を前記大ゾーンセルの通信中継装置から前記低高度の基地局に切り替え、前記大ゾーンセルの通信中継装置との間に通信回線は維持することを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 1 or 8,
When selecting wireless communication via a communication line with the communication relay device of the large zone cell, using the position information of the mobile station, the mobile station is a three-dimensional area of the low altitude base station. Determine whether it is inside or outside,
When the mobile station moves into the three-dimensional area, the communication connection destination is switched from the communication relay device of the large zone cell to the low altitude base station, and a communication line is maintained between the mobile station and the communication relay device of the large zone cell. A mobile station characterized by:
GNSS(Global Navigation Satellite System)を用いて前記移動局自体の現在位置を検出する位置検出部を備えることを特徴とする移動局。 The mobile station according to any one of claims 6 to 9,
A mobile station comprising a position detection unit that detects the current position of the mobile station itself using a GNSS (Global Navigation Satellite System).
前記低高度の基地局と前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の空間を移動可能な飛行体に設けられていることを特徴とする移動局。 The mobile station according to any one of claims 1 to 10,
A mobile station, which is provided in an air vehicle that can move in a space between the low-altitude base station and the communication relay device of the large zone cell.
前記飛行体は、前記低高度の基地局と前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の空間に位置するように、自立制御若しくは外部からの制御により又は前記飛行体に搭乗した操縦者の操縦により制御されることを特徴とする移動局。 In the mobile station according to claim 11,
The aircraft is located in the space between the low-altitude base station and the communication relay device of the large zone cell, by self-sustaining control or external control, or by the operation of an operator on the aircraft. A mobile station characterized by being controlled.
前記飛行体は、ドローン、飛行船、気球、航空機、ヘリコプター又はHAPSであることを特徴とする移動局。 The mobile station according to claim 11 or 12,
The mobile station, wherein the flying body is a drone, an airship, a balloon, an aircraft, a helicopter, or HAPS.
前記低高度の基地局は、地上又は海上にマクロセル又はスモールセルを形成する基地局であり、
前記大ゾーンセルの通信中継装置は、地上又は海上におけるセルサイズが前記マクロセル及び前記スモールセルよりも大きい大ゾーンセルを形成する大ゾーンセル基地局であることを特徴とする移動局。 The mobile station according to any one of claims 1 to 13,
The low-altitude base station is a base station that forms a macro cell or a small cell on the ground or at sea.
The mobile station, wherein the communication relay device of the large zone cell is a large zone cell base station forming a large zone cell having a cell size on the ground or at sea larger than that of the macro cell and the small cell.
前記低高度の基地局と前記大ゾーンセルの通信中継装置との間の空間に位置するように、自立制御若しくは外部からの制御により又は前記飛行体に搭乗した操縦者の操縦により制御されることを特徴とする飛行体。 The air vehicle according to claim 15,
In order to be located in the space between the low altitude base station and the communication relay device of the large zone cell, it is controlled by self-sustaining control or control from the outside, or by the control of the pilot on board the aircraft. Characterized flying body.
請求項1乃至13のいずれかの移動局と、
大ゾーンセルを形成する通信中継装置と、
前記通信中継装置よりも低い高度に位置する低高度の基地局と、を含むことを特徴とする移動通信システム。 A mobile communication system,
A mobile station according to any one of claims 1 to 13,
A communication relay device forming a large zone cell;
A low-altitude base station located at a lower altitude than the communication relay device, and a mobile communication system.
前記低高度の基地局は、地上又は海上にマクロセル又はスモールセルを形成する基地局であり、
前記大ゾーンセルの通信中継装置は、地上又は海上におけるセルサイズが前記マクロセル及び前記スモールセルよりも大きい大ゾーンセルを形成することを特徴とする移動通信システム。 The mobile communication system according to claim 17,
The low-altitude base station is a base station that forms a macro cell or a small cell on the ground or at sea.
The mobile communication system, wherein the communication relay device of the large zone cell forms a large zone cell having a cell size on the ground or at sea larger than that of the macro cell and the small cell.
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