JP6276313B2 - 通信端末装置、衛星基地局、基地局制御装置及び移動通信システム - Google Patents

通信端末装置、衛星基地局、基地局制御装置及び移動通信システム Download PDF

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Description

本発明は、移動通信システム並びに移動通信システムにおける通信端末装置、衛星基地局及び基地局制御装置に関するものである。
従来、地上に配置されたセルラー基地局を介した地上セルラー移動通信システム（以下、適宜「地上システム」と略す。）と、人工衛星を介した衛星移動通信システム（以下、適宜「衛星システム」と略す。）とを同一エリアで利用可能な通信端末装置が知られている（例えば非特許文献１及び特許文献１参照）。
上記衛星システムの人工衛星のアンテナ構成として、地上の通信サービスエリアを一つのビームでカバーするシングルビームアンテナ構成と、地上の通信サービスエリアを複数のビームでカバーするマルチビームアンテナ構成とがある。これら２種類のアンテナ構成のうちマルチビームアンテナ構成の人工衛星を用いる衛星システムと、上記地上システムとに共用することができる通信端末装置では、無線リソースの簡易な切り替え制御によって両システム間の干渉を回避しつつ衛星移動通信システムにおけるビーム間の干渉を回避することが課題となっている。
本発明の一態様に係る通信端末装置は、地上セルラー移動通信システムとマルチビーム方式の衛星移動通信システムとに共用される通信端末装置であって、同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように前記同一周波数帯の無線通信フレーム内の複数の時間スロットが割り当てられるとともに前記同一周波数帯の無線通信フレームにおいて前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、前記地上セルラー移動通信システムを利用するときは地上セルラー移動通信方式を選択して無線通信を行い、前記衛星移動通信システムを利用するときは衛星移動通信方式を選択して無線通信を行う送受信手段と、前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させ、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させ、前記複数のビームのいずれかがカバーするエリアのトラフィック量が減少したとき、前記衛星移動通信システムの全体に割り当てる時間スロットの数を減らすとともに前記トラフィック量が少なくなったエリアをカバーしているビームに割り当てる時間スロットの数を減らすように制御する。
また、本発明の他の態様に係る衛星基地局は、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおける人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局であって、同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように前記同一周波数帯の無線通信フレーム内の複数の時間スロットが割り当てられるとともに前記同一周波数帯の無線通信フレームにおいて前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、自局のいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏する通信端末装置と衛星移動通信方式で無線通信を行う送受信手段と、前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置が在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに対して割り当てられた時間スロットを用いて前記通信端末装置と前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させ、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させ、前記複数のビームのいずれかがカバーするエリアのトラフィック量が減少したとき、前記衛星移動通信システムの全体に割り当てる時間スロットの数を減らすとともに前記トラフィック量が少なくなったエリアをカバーしているビームに割り当てる時間スロットの数を減らすように制御する。
また、本発明の更に他の態様に係る基地局制御装置は、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおいて、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局とを制御する基地局制御装置であって、地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムそれぞれにおける無線通信に同一周波数帯が使用され、地上セルラー移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットと衛星移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットとを互いに重ならないように割り当てるとともに、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットは、隣り合うビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように割り当てるように制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させ、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させ、前記複数のビームのいずれかがカバーするエリアのトラフィック量が減少したとき、前記衛星移動通信システムの全体に割り当てる時間スロットの数を減らすとともに前記トラフィック量が少なくなったエリアをカバーしているビームに割り当てる時間スロットの数を減らすように制御する。
これらの通信端末装置、衛星基地局及び基地局制御装置によれば、衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置が在圏するとき、その在圏しているビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて衛星移動通信システムの無線通信を行う。この通信端末装置が在圏するビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットは、地上セルラー移動通信システムに割り当てられている時間スロットに重複しないだけでなく、そのビームエリアのビームに隣り合っているビームに割り当てられている時間スロットにも重複していない。このため、地上セルラー移動通信システムの信号による干渉を回避するとともに、衛星移動通信システムの隣接するビームにおける信号による干渉を回避することができる。
しかも、衛星移動通信システムの互いに隣り合っているビーム間で切り替えるように制御している衛星移動通信システムの無線リソースが、制御が容易な時間スロットであるため、周波数を切り替えるように制御する場合に比して無線リソースの切り替え制御が容易である。
前記通信端末装置において、前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
また、前記衛星基地局において、前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
また、前記基地局制御装置において、前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応させて割り当てる時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
これらの通信端末装置、衛星基地局及び基地局制御装置によれば、衛星移動通信システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が多いときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を増やすことにより、トラフィック量の増加に対応できるように当該ビームエリアにおける周波数利用率を高めることができる。また、衛星移動通信システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が少ないときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
前記通信端末装置において、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
また、前記基地局制御装置において、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
これらの通信端末装置及び基地局制御装置によれば、衛星移動通信システムが使用されるビームエリアにおけるトラフィック量が多くなったときは、その衛星移動通信システムに割り当てられている時間スロットの数を増やすことにより、トラフィック量の増加に対応できるように周波数利用率を高めることができる。また、衛星移動通信システムが使用されるビームエリアにおけるトラフィック量が少なくなったときは、衛星移動通信システム及び当該ビームエリアに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
本発明の更に他の態様に係る移動通信システムは、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、前記地上セルラー基地局及び前記衛星基地局を制御する基地局制御装置とを備え、その衛星基地局は、前記態様のいずれかの衛星基地局である。
また、本発明の更に他の態様に係る移動通信システムは、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、前記態様のいずれかの基地局制御装置と、を備える。
本発明によれば、地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに共用することができるとともに、無線リソースの簡易な切り替え制御により両システム間の干渉を回避しつつ衛星移動通信システムにおけるビーム間の干渉を回避することができる。
本発明の実施形態に係る通信端末装置を用いて利用可能な移動通信システムの全体構成の一例を示す説明図。 本実施形態に係る通信端末装置の一構成例を示すブロック図。 本実施形態に係る通信端末装置における地上システム及び衛星システムの選択・切替処理の一例を示すフローチャート。 （ａ）は本実施形態に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ比較例に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 （ａ）は本実施形態に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。（ｂ）は比較例に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 （ａ）は本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の一例を示す説明図。（ｂ）は各ビームエリアで利用される時間スロットの説明図。 （ａ）は本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の他の例を示す説明図。（ｂ）は各ビームエリアで利用される時間スロットの説明図。 （ａ）は本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおけるトラフィック量が増加する前の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図。（ｂ）はその衛星システムにおけるトラフィック量が増加した後の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図。
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通信端末装置を用いて利用可能な移動通信システム（携帯電話システム）の全体構成の一例を示す説明図である。本実施形態の通信端末装置１０は、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）及び人工静止衛星を介したマルチビーム方式の衛星システム（衛星移動通信システム）を利用することができる。なお、本実施形態において、通信端末装置１０が地上システムを利用して通信を行っているときの通信動作モードを「地上通信モード」といい、通信端末装置１０が衛星システムを利用して通信を行っているときの通信動作モードを「衛星通信モード」という。また、本実施形態では、衛星移動通信システムで用いられる人工衛星が静止衛星（以下「人工静止衛星」という。）の場合について説明するが、衛星移動通信システムには、人工静止衛星以外の非静止衛星や準天頂衛星などの人工衛星を用いてもよい。
図１において、本実施形態の移動通信システムは、地上システムを介して通信端末装置１０と無線通信可能な基地局（以下「地上セルラー基地局」という。）２０と、衛星中継局であるマルチビームアンテナ構成の人工静止衛星４０の通信中継装置４１を介して通信端末装置１０と無線通信可能な衛星基地局３０とを備える。地上セルラー基地局２０の基地局装置２１と、衛星基地局３０の基地局装置３１と、各基地局を制御する基地局制御装置５０はそれぞれ、専用回線や汎用回線等からなる有線通信回線を介してコアネットワーク６０に接続されている。
地上セルラー基地局２０及び人工静止衛星４０の通信中継装置４１それぞれと通信端末装置１０との間の無線通信には、同一無線伝送方式及び同一周波数帯が使用されている。無線伝送方式としては、例えば、ＷＣＤＭＡ（登録商標）（Wideband Code Division Multiple Access）やＣＤＭＡ−２０００等の第３世代移動通信システム（３Ｇ）の通信方式、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの通信方式、第４世代携帯電話の通信方式などを採用することができる。また、通信端末装置１０との間の無線通信（サービスリンク）の周波数帯としては、例えば、ＩＭＴ（International Mobile Telecommunication）−２０００で規格されたＭＳＳ帯（上り１９８０〜２０１０ＭＨｚ及び下り２１７０〜２２００ＭＨｚ）における所定帯域（例えば３０ＭＨｚ）の周波数帯を割り当てることができる。また、人工静止衛星４０の通信中継装置４１と地上の衛星基地局３０との間の無線通信（フィーダリンク）の周波数帯としては、例えば、Ｋｕ帯（上り１４ＧＨｚ及び下り１２ＧＨｚ）における所定帯域の周波数帯を割り当てることができる。
通信端末装置１０は、携帯電話機、スマートホーン、移動通信機能を有する携帯パソコン等であり、ユーザ装置（ＵＥ）、移動機、移動局装置、携帯型の通信端末とも呼ばれている。通信端末装置１０は、例えば、地上セルラー基地局２０と無線通信可能なエリア（以下「地上局エリア」という。）２００及び人工静止衛星４０の通信中継装置４１と無線通信可能なエリア（以下「衛星局エリア」という。）４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃが重複しているエリアに在圏しているときに、地上システムと衛星システムとを利用することができる。なお、この重複エリアでは、地上セルラー基地局２０からの信号の受信強度（受信電力）が大きいため、通信端末装置１０は地上システムを優先的に利用する。また、通信端末装置１０は、地上局エリア２００の圏外であって衛星局エリア４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃの圏内のエリアに在圏しているときには、衛星システムを利用することができる。
地上セルラー基地局２０は、基地局装置２１やアンテナ等を有し、所定の無線伝送方式（変調方式）を用いて前述の所定周波数帯域内の周波数ｆ０で通信端末装置１０と通信を行うことができる。地上セルラー基地局２０としては、例えば、通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする広域のマクロ基地局や、広域のマクロ基地局がカバーするエリアよりも小さなエリア（例えばピコセルやフェムトセル）をカバーするように設けられた小型基地局などが挙げられる。マクロ基地局は、「マクロセル基地局」、「Ｍａｃｒｏ ｅ−Ｎｏｄｅ Ｂ」、等と呼ばれ、小型基地局は、「スモールセル基地局」、「マイクロセル基地局」、と呼ばれる場合もある。
衛星基地局３０は、地上セルラー基地局２０の基地局装置２１と同様な基地局装置３１、周波数変換装置３２、アンテナなどを有し、「フィーダリンク局」と呼ばれる場合もある。衛星基地局３０は、地上セルラー基地局２０と同様な所定の無線伝送方式（変調方式）を用い、周波数ｆ０を衛星通信用の周波数ｆｃに変換して人工静止衛星４０の通信中継装置４１と通信を行うことができる。周波数変換装置３２は、基地局装置３１と人工静止衛星４０の通信中継装置４１との間の通信を中継するときに、基地局装置３１で使用される周波数ｆ０と人工静止衛星４０の通信中継装置４１との通信に使用される衛星通信用の周波数ｆｃとの間の変換を行う周波数変換手段として機能する。
人工静止衛星４０の通信中継装置４１は、非再生周波数変換中継を行う周波数変換手段を有する。この周波数変換手段は、通信端末装置１０と衛星基地局３０との通信を中継するときに、通信端末装置１０との通信に使用される周波数ｆ０と衛星基地局３０との通信に使用される衛星通信用の周波数ｆｃとの間の変換を行う。例えば、通信中継装置４１は、衛星基地局３０から受信した信号の周波数ｆｃをｆ０に変換し、周波数ｆ０で通信端末装置１０と通信を行うことができる。
基地局制御装置５０は、通信端末装置１０と無線通信可能なエリアの少なくとも一部が重複する共通エリアに対応する地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０について無線リソース（周波数、時間スロット）の割り当てを制御することができる。すなわち、基地局制御装置５０は、地上セルラー基地局２０で使用される無線リソースと衛星基地局３０で使用される無線リソースとを互いに重ならないように割り当てる制御を行う。また、基地局制御装置５０は、災害などにより地上セルラー基地局２０の一部に障害が発生した非常時に、衛星基地局３０に割り当てる無線リソース（例えば時間スロット）を平常時よりも多くするように制御することもできる。例えば、基地局制御装置５０は、災害などにより地上セルラー基地局２０の一部に障害が発生した非常時に、衛星基地局３０に割り当てる無線リソース（例えば時間スロット）の割り当て率を平常時よりも大きくするように制御する。これらの制御は、例えば基地局制御装置５０から地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０に所定の制御データを送信することにより行うことができる。ここで、衛星基地局３０に割り当てる無線リソースの「割り当て率」とは、共通エリアにおいて地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０の全体に割り当てる無線リソースのうち、衛星基地局３０に割り当てる無線リソースの割合である。
特に、本実施形態では、基地局制御装置５０は、地上セルラー基地局２０で使用される無線リソースの時間スロットと衛星基地局３０で使用される無線リソースの時間スロットとを互いに重ならないように割り当てる制御を行う。この無線リソースの時間スロットは、所定時間長の無線通信フレームを所定数で分割した時間間隔であり、前記無線リソースの時間的な割り当て制御の基本単位である。例えば、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０の全体に割り当てる無線リソースの無線通信フレームが８分割又は１０分割されている場合、その無線通信フレーム内の８個又は１０個の時間スロットについて地上セルラー基地局２０と衛星基地局３０とで互いに重ならないように割り当てられる。
上記地上システム及び衛星システムそれぞれに割り当てられた無線リソース（時間スロット）の割り当て情報は、基地局制御装置５０から地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０それぞれに送られ、各基地局２０、３０の記憶装置に記憶される。この無線リソース（時間スロット）の割り当て情報に基づいて、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０はそれぞれ、通信端末装置１０との間で下り回線及び上り回線の通信を行う。また、上記無線リソース（時間スロット）の割り当て情報は、例えば、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０から通信端末装置１０に送られ、通信端末装置１０の記憶装置に記憶される。この無線リソース（時間スロット）の割り当て情報に基づいて、通信端末装置１０は、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０それぞれとの間で下り回線及び上り回線の通信を行う。
本実施形態の通信端末装置１０、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０は、前記無線リソースの時間スロットの割り当て制御に対応できるように所定の時間精度（例えば１μｓ以下）で互いに時間同期されている。この時間同期は、例えば所定の時刻サーバにアクセスしたりＧＰＳ衛星からの信号を受信したりすることにより行うことができる。
通信端末装置１０は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、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地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０との間の無線通信等を行うことができる。また、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０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６０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、通信端末装置１０との間の無線通信やコアネットワーク６０側との通信を行ったりすることができる。また、基地局制御装置５０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６０に対する外部通信インターフェース部を用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０の制御を行うことができる。
図２は、本実施形態に係る通信端末装置１０の一構成例を示すブロック図である。なお、通信端末装置１０の構成は、図２の構成に限定されるものではなく、地上システム及び衛星システムに利用でき、地上システム及び衛星システムでの無線リソースの時間スロットの割り当て制御に対応できる構成であればよい。
図２において、通信端末装置１０は、地上システムにおける地上セルラー基地局２０との無線通信に用いる第１のアンテナ１１と、衛星システムにおける人工静止衛星４０との無線通信に用いる第２のアンテナ１２と、アンテナ切替手段としてのアンテナ切替スイッチ（ＳＷ）１８１とを備える。第１のアンテナ１１は例えば地上システムの垂直偏波に対応する線状アンテナであり、第２のアンテナ１２は衛星システムの円偏波に対応するヘリカルアンテナまたはパッチアンテナである。アンテナ切替スイッチ１８１は、選択された地上システム又は衛星システムに応じて第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２とを切り替える。
更に、通信端末装置１０は、共用のベースバンド処理手段としてのベースバンドユニット１３と、そのベースバンドユニット１３に用いるシステムパラメータ群を記憶する記憶手段としての記憶装置１４とを備える。ベースバンドユニット１３は、地上システム及び衛星システムに共通に定義された複数種類のシステムパラメータそれぞれについて予め設定された値からなるシステムパラメータ群に基づいて、下り回線の受信信号Ｒ及び上り回線の送信信号Ｔの処理を行う。
ベースバンドユニット１３は、所定の無線伝送方式（例えば３ＧＰＰのＬＴＥやＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄで規定されている無線伝送方式）に基づいて、所定の時間スロットの送信データを変調することにより上り回線の送信信号Ｔを生成したり、下り回線の所定の時間スロットの受信信号Ｒを復調してデータを取得する処理を実行する。このベースバンドユニット１３における処理に、地上システムに最適化された第１のシステムパラメータ群又は衛星システムに最適化された第２のシステムパラメータ群が用いられる。
記憶装置１４は、ベースバンドユニット１３に用いるシステムパラメータ群として、地上システムに最適化された第１のシステムパラメータ群と、衛星システムに最適化された第２のシステムパラメータ群とを記憶する。複数種類のシステムパラメータは、例えば、変調方式、誤り訂正符号の符号化率、再送制御時の最大再送回数、送受信データを蓄積する送受信バッファー量である。また、記憶装置１４は、前述の地上システム及び衛星システムそれぞれに割り当てられた無線リソース（時間スロット）の割り当て情報を記憶する。
また、通信端末装置１０は、ベースバンドユニット１３に入力される受信信号Ｒ及びベースバンドユニット１３から出力される送信信号Ｔそれぞれの電力を増幅する電力増幅手段１５を備える。本構成例の電力増幅手段１５は、地上システム及び衛星システムそれぞれの受信信号Ｒの電力増幅に使用される共用の低雑音受信電力増幅器（以下「受信電力増幅器」という。）１５１と、地上システムの送信信号Ｔの電力増幅に使用される第１の送信電力増幅器１５２と、衛星システムの送信信号Ｔの電力増幅に使用される第２の送信電力増幅器１５３とを有している。第１の送信電力増幅器１５２は、送信電力が例えば０．２［Ｗ］になるように地上システムの送信信号Ｔの電力を増幅する。また、第２の送信電力増幅器１５３は、送信電力が例えば１［Ｗ］になるように衛星システムの送信信号Ｔの電力を増幅する。
図２の構成例では、第１のアンテナ１１及び第１の送信電力増幅器１５２が地上システム専用の構成要素１０Ａであり、第２のアンテナ１２及び第２の送信電力増幅器１５３が衛星システム専用の構成要素１０Ｂである。
アンテナ１１，１２で受信された受信信号Ｒの経路とアンテナ１１，１２へ向かう送信信号Ｔの経路は、ＤＵＰ（Duplexer：送受共用器）１７１によって経路を分離される。また、第１の送信電力増幅器１５２を通過する送信信号Ｔの経路と第２の送信電力増幅器１５３を通過する送信信号Ｔの経路は、送信経路切替スイッチ（ＳＷ）１８２，１８３で切り替えられる。
また、通信端末装置１０は、地上システム及び衛星システムのいずれかを選択する選択手段と、選択手段で選択された地上システム又は衛星システムに応じて、記憶装置１４に記憶されている第１のシステムパラメータ群又は第２のシステムパラメータ群をベースバンドユニット１３に用いるように制御する制御手段としての制御装置１６とを備える。制御装置１６は、例えばＣＰＵ及びＲＡＭやＲＯＭ等のメモリで構成され、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、上記制御手段として機能する。また、本実施形態における制御装置１６は、後述の共通制御信号に含まれる基地局識別子や受信電力などに基づいて地上システム及び衛星システムのいずれかを選択する選択手段としても機能する。
なお、通信端末装置１０は、制御装置１６に接続されたタッチパネル機能を有する液晶パネル等の表示部や操作ボタン等などの操作部を備えてもよい。この場合、地上システム及び衛星システムのいずれかをユーザが任意に選択できるように、上記選択手段として、表示部又は操作部を用いてもよい。
図２の構成例の通信端末装置１０において、地上システムが選択された場合、第１のアンテナ１１で受信された地上セルラー基地局２０からの下り回線の所定の時間スロットの受信信号Ｒは、受信電力増幅器１５１で増幅された後、ベースバンドユニット１３において第１のシステムパラメータ群に基づいて元のデータを得るように処理される。また、ベースバンドユニット１３において第１のシステムパラメータ群に基づいて送信対象のデータから生成された上り回線の所定の時間スロットの送信信号Ｔは、地上システム用の第１の送信電力増幅器１５２で所定電力（例えば０．２［Ｗ］）に増幅された後、第１のアンテナ１１から地上セルラー基地局２０に向けて所定の時間スロットで送信される。
一方、衛星システムが選択された場合、第２のアンテナ１２で受信された人工静止衛星４０からの下り回線の所定の時間スロットの受信信号Ｒは、受信電力増幅器１５１で増幅された後、ベースバンドユニット１３において第２のシステムパラメータ群に基づいて元のデータを得るように処理される。また、ベースバンドユニット１３において第２のシステムパラメータ群に基づいて送信対象のデータから生成された上り回線の所定の時間スロットの送信信号Ｔは、衛星システム用の第２の送信電力増幅器１５３で所定の電力（例えば１［Ｗ］）に増幅された後、第２のアンテナ１２から人工静止衛星４０に向けて所定の時間スロットで送信される。
以上、図２の構成例の通信端末装置１０では、地上システム及び衛星システムから選択された移動通信システムに応じて、専用のアンテナ１１，１２を用いるとともに最適化された第１又は第２のシステムパラメータ群をベースバンドユニット１３で用いることができるため、選択された移動通信システムの無線伝送環境に対応した無線通信が可能になる。また、アンテナ１１，１２及びシステムパラメータ群の切り替えにより、地上システムと衛星システムとを容易に切り替えることができる。しかも、システムパラメータ群に基づいて受信信号Ｒ及び送信信号Ｔの処理を行うベースバンドユニット１３を、地上システム及び衛星システムに共用できるため、地上システム及び衛星システムそれぞれに専用のベースバンドユニットを備える構成に比して簡易な構成にすることができる。
特に、図２の構成例の通信端末装置１０では、地上システム及び衛星システムから選択された移動通信システムに応じて専用の送信電力増幅器１５２、１５３を用いることができるため、増幅器のゲインを調整することなく、選択された移動通信システムの無線伝送環境に対応した送信信号Ｔの電力増幅が可能になると共に、電力効率を考慮して消費電力の少ない最適な電力増幅器を利用できる。また、地上システム及び衛星システムの両方に受信電力増幅器１５１を共用できるため更に簡易な構成にすることができる。
図３は、本実施形態に係る通信端末装置における地上システム及び衛星システムの選択・切替処理の一例を示すフローチャートである。
図３において、通信端末装置１０の電源がＯＮされる（Ｓ１０１）と、地上システムが選択され（Ｓ１０２）、地上システム用のアンテナ１１及び第１のシステムパラメータ群に切り替えられる。次に、地上システムの地上セルラー基地局２０から受信した受信信号Ｒの電力（受信電力）が所定の第１の閾値Ｐｔｈ１より大きいか否かが判断される（Ｓ１０３）。地上システムの受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１以下の場合（Ｓ１０３でＮＯ）は、地上システムから衛星システムに切り替えられ（Ｓ１０４）、衛星システム用のアンテナ１２及び第２のシステムパラメータ群に切り替えられる。
次に、衛星システムの人工静止衛星４０から受信した受信電力が所定の第２の閾値Ｐｔｈ２より大きいか否かが判断される（Ｓ１０５）。衛星システムの受信電力が第２の閾値Ｐｔｈ２より大きい場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）は、受信信号に含まれる共通制御信号内の基地局識別子が受信され（Ｓ１０６）、その基地局識別子に基づいて当該受信信号が衛星システムの受信信号であるか否かが判断される（Ｓ１０７）。ここで、衛星システムの受信信号であると判断された場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）は、衛星システムでの受信が継続される（Ｓ１０８）。一方、衛星システムの受信信号でないと判断された場合は（Ｓ１０７でＮＯ）、地上システムに切り替えられる（Ｓ１０２）。
また、上記ステップＳ１０３において、地上システムの受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１よりも大きい場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）は、地上システムでの受信が継続される（Ｓ１０９）。次に、受信信号に含まれる共通制御信号内の基地局識別子が受信され（Ｓ１１０）、その基地局識別子に基づいて当該受信信号が地上システムの受信信号であるか否かが判断される（Ｓ１１１）。ここで、地上システムの受信信号であると判断された場合（Ｓ１１１でＹＥＳ）は、地上システムでの受信が継続される（Ｓ１１２）。一方、地上システムの受信信号でないと判断された場合は（Ｓ１１１でＮＯ）、衛星システムに切り替えられる（Ｓ１０４）。
上記図３の地上システム及び衛星システムの選択・切替処理によれば、通常時における無線伝送環境がより安定した地上システムを優先的に利用できるとともに、何らかの原因により地上システムからの受信信号が弱くなった場合に衛星システムへの自動切り替えが可能になる。
なお、上記図３の地上システム及び衛星システムの選択・切替処理では、ステップＳ１０３において、地上システムの地上セルラー基地局２０から受信した受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１より大きいか否かを判断しているが、当該受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上か否かを判断してもよい。また、ステップＳ１０５において、衛星システムの人工静止衛星４０から受信した受信電力が第２の閾値Ｐｔｈ２より大きいか否かを判断しているが、当該受信電力が第２の閾値Ｐｔｈ２以上か否かを判断してもよい。
次に、本実施形態の移動通信システムを構成するマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける無線リソースの割り当てについて説明する。
図４（ａ）は本実施形態に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図である。図４（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ比較例に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図である。なお、図４では、衛星局エリア（ビームエリア）の数が３の場合について例示しているが、衛星局エリア（ビームエリア）の数は２又は４以上であってもよい。
図４（ａ）〜（ｃ）において、人工静止衛星４０の通信中継装置４１が通信端末装置１０と通信可能な衛星局エリアは、通信中継装置４１のアンテナの互いに異なる複数の指向方向を示すビーム４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃに対応した互いに空間的にずれた複数のビームエリア４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃになっている。
図４（ａ）に示す本実施形態に係る衛星システムでは、後述のように互いに隣り合うビームエリア間で異なる時間スロットを利用することにより、通信中継装置４１は各ビームエリア４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃに在圏する通信端末装置１０と所定の同一周波数ｆ０で通信することができる。このように互いに異なる複数のビーム４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃで同一周波数を繰り返し再利用できることから、周波数利用率の向上（同時収容ユーザ数の増大）を図ることができる。また、アンテナ利得を大きくすることができる。
これに対し、図４（ｂ）及び（ｃ）に示す比較例の衛星システムでは、同一周波数ｆ０を２ビーム毎に繰り返している例を示している。同一周波数を何ビーム毎に繰り返すかは、例えばビームの指向性（サイドローブ特性等）に応じて設定される。同一周波数を繰り返すビームの繰り返し数が小さいほど周波数利用率は向上する。また、図４（ｂ）及び（ｃ）に示す比較例では、衛星システムに割り当てられた周波数をＮ個以上に分割し（以下分割した各周波数を適宜「チャネル」という。）、各ビーム４１０Ａ〜４１０Ｃがカバーするビームエリア４００Ａ〜４００Ｃ内のトラフィック量に応じて、各ビーム４１０Ａ〜４１０Ｃ（ビームエリア４００Ａ〜４００Ｃ）に固定的に割り当てるチャネルの数を変えている。例えば、図４（ｂ）の比較例では、ビームエリア４００Ａ〜４００Ｃ内のトラフィック量が同程度であるため、各ビーム４１０Ａ〜４１０Ｃにチャネル（ｆ０，ｆ１）を一つずつ固定的に割り当てられる。一方、図４（ｃ）の比較例では、ビームエリア４００Ａ，４００Ｃ内のトラフィック量がビームエリア４００Ｂ内のトラフィック量よりも多いため、ビーム４１０Ｂに１つのチャネル（ｆ１）が固定的に割り当てられ、ビーム４１０Ａ，４１０Ｃそれぞれに２つのチャネル（ｆ０，ｆ２）が固定的に割り当てられる。
図５（ａ）は、本実施形態に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図であり、図５（ｂ）は、比較例に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図である。図５の例では、人工静止衛星４０が互いに異なる多数の指向方向を示すマルチビームアンテナ構成を有し、人工静止衛星４０の通信中継装置４１が通信端末装置１０と通信可能な衛星局エリアは、通信中継装置４１のアンテナの互いに異なる複数の指向方向を示すビームに対応した互いに空間的にずれて２次元的に分布している複数のビームエリアになっている。この図５の例では、例えば離島を含めて日本全土をくまなくカバーするように複数のビームエリアが２次元的に配置されている。
図５（ａ）に示す本実施形態に係る衛星システムでは、後述のように互いに隣り合うビームエリア間で異なる時間スロットを利用することにより、通信中継装置４１はすべてのビームエリア４０１〜４０３に在圏する通信端末装置１０と所定の同一周波数ｆ０で通信することができる。このように互いに異なる複数のビームで同一周波数を繰り返し再利用できることから、周波数利用率の向上（同時収容ユーザ数の増大）を図ることができる。また、アンテナ利得を大きくすることができる。
これに対し、図５（ｂ）に示す比較例の衛星システムでは、同一周波数のビームエリアが隣り合わないように配置される。例えば、同一周波数のビームエリアが隣り合わないように、周波数ｆ０を使用するビームエリア４００、周波数ｆ１を使用するビームエリア４０１及び周波数ｆ２を使用するビームエリア４０２が繰り返し２次元的に配置される。この図５（ｂ）の比較例の衛星システムにおいても、各ビームエリア４００〜４０２内のトラフィック量に応じて、各ビーム（ビームエリア４００〜４０２）に固定的に割り当てるチャネルの数が変えられる。
図４（ｂ）、（ｃ）及び図５（ｂ）に示したように、比較例に係る衛星システムでは、各ビームがカバーするビームエリア内のトラフィック量に応じて、各ビームに固定的に割り当てるチャネルの数を変えている。しかしながら、ビームエリア内のトラフィック量に応じて各ビームに割り当てるチャネル数を変える制御は複雑な制御になるため、トラフィック量の変動に対して高速に追従することができないおそれがある。
そこで、本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムでは、複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように時間スロットを割り当てている。そして、その時間スロットの割り当て情報に基づいて、衛星システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置１０が在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて通信端末装置１０が衛星システムの無線通信を行うようにしている。
図６（ａ）は本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の一例を示す説明図であり、図６（ｂ）は各ビームで利用される時間スロットの説明図である。
図６の例では、衛星システムに割り当てられた時間スロットＴ１〜Ｔ４に対して、同一時間スロットを２ビーム毎に繰りして隣接するビーム間で重複しないように、各ビーム４１０Ａ〜４１０Ｃで利用する時間スロットを決定して割り当てている。例えば、図示のように、衛星システムに割り当てられた時間スロットＴ１〜Ｔ４のうち時間スロットＴ１，Ｔ２をビーム４１０Ａ，４１０Ｃで利用し、時間スロットＴ３，Ｔ４をビーム４１０Ｂで利用するように時間スロットを割り当てている。そして、通信端末装置１０は、衛星システムの複数のビーム４１０Ａ〜４１０Ｃのいずれかのビームがカバーするビームエリア４００Ａ〜４００Ｃに在圏するとき、その在圏しているビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて衛星システムの無線通信を行う。
図６の例において、通信端末装置１０が在圏するビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットは、地上システムに割り当てられている時間スロットに重複しないだけでなく、そのビームエリアのビームに隣り合っているビームに割り当てられている時間スロットにも重複していない。このため、地上システムの信号による干渉を回避するとともに、衛星システムの隣接するビームにおける信号による干渉を回避することができる。しかも、衛星システムの互いに隣り合っているビーム間で切り替えるように制御している衛星システムの無線リソースが、制御が容易な時間スロットであるため、周波数を切り替えるように制御する場合に比して無線リソースの切り替え制御が容易である。
図７（ａ）は本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の他の例を示す説明図であり、図７（ｂ）は各ビームで利用される時間スロットの説明図である。
図７の例では、衛星システムの各ビームで利用する時間スロットを時間的に且つ適応的に割り当てている。例えば、ある時間ｔ１において、図６の例と同様に衛星システムに割り当てられた時間スロットＴ１〜Ｔ４のうち時間スロットＴ１，Ｔ２をビーム４１０Ａ，４１０Ｃで利用し、時間スロットＴ３，Ｔ４をビーム４１０Ｂで利用するように時間スロットを割り当てている。その後の時間ｔ２において、中央のビーム４１０Ｂでカバーするビームエリア４００Ｂ内のトラフィック量がその両側のビームエリア４００Ａ，４００Ｃよりも増加したとき、時間スロットＴ１のみをビーム４１０Ａ，４１０Ｃで利用し、時間スロットＴ２，Ｔ３，Ｔ４をビーム４１０Ｂで利用するように時間スロットの割り当てを変更している。このように衛星システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が多いときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を増やすことにより、トラフィック量の増加に対応できるように当該ビームエリアにおける周波数利用率を高めることができる。また、衛星システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が少ないときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
図８（ａ）は本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおけるトラフィック量が増加する前の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図である。また、図８（ｂ）はその衛星システムにおけるトラフィック量が増加した後の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図である。
図８の例では、衛星システムが使用される各ビームエリア４００Ａ〜４００Ｃにおけるトラフィック量が多くなったとき、その衛星システムの全体に割り当てられている時間スロットの数を４つから６つに増やしている。これにより、衛星システムでのトラフィック量の増加に対応できるように周波数利用率を高めることができる。また、衛星システムが使用されるビームエリア４００Ａ〜４００Ｃの少なくとも一つにおけるトラフィック量が少なくなったときは、その衛星システムの全体及び当該ビームエリアに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
以上、本実施形態によれば、地上システム及びマルチビーム方式の衛星システムに共用することができるとともに、無線リソースの簡易な切り替え制御により両システム間の干渉を回避しつつ衛星システムにおけるビーム間の干渉を回避することができる。
なお、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、基地局、通信端末装置（ユーザ端末装置、移動局）及びルータ装置の構成要素は、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。
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、通信端末装置、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。
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各部は、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、例えば制御装置や記憶装置において、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。
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。
１０ 通信端末装置
２０ 地上セルラー基地局
３０ 衛星基地局
４０ 人工静止衛星
４１ 通信中継装置
５０ 基地局制御装置
６０ コアネットワーク
２００ 地上局エリア
４００ 衛星局エリア
４１０ ビーム
特開２０１４−０６４２１９号公報
蓑輪 正、外６名、「安心・安全のための地上／衛星統合移動通信システム」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ９１−Ｂ、Ｎｏ．１２、ｐｐ．１６２９−１６４０、２００８／１２．

Claims (5)

  1. 地上セルラー移動通信システムとマルチビーム方式の衛星移動通信システムとに共用される通信端末装置であって、
    同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように前記同一周波数帯の無線通信フレーム内の複数の時間スロットが割り当てられるとともに前記同一周波数帯の無線通信フレームにおいて前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、
    前記地上セルラー移動通信システムを利用するときは地上セルラー移動通信方式を選択して無線通信を行い、前記衛星移動通信システムを利用するときは衛星移動通信方式を選択して無線通信を行う送受信手段と、
    前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させ、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させ、前記複数のビームのいずれかがカバーするエリアのトラフィック量が減少したとき、前記衛星移動通信システムの全体に割り当てる時間スロットの数を減らすとともに前記トラフィック量が少なくなったエリアをカバーしているビームに割り当てる時間スロットの数を減らすように制御することを特徴とする通信端末装置。
  2. 地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおける人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局であって、
    同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように前記同一周波数帯の無線通信フレーム内の複数の時間スロットが割り当てられるとともに前記同一周波数帯の無線通信フレームにおいて前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、
    自局のいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏する通信端末装置と衛星移動通信方式で無線通信を行う送受信手段と、
    前記衛星移動通信システムに割り当てられた複数の時間スロットが前記衛星移動通信システムの隣接するビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように更に割り当てられた前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置が在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに対して割り当てられた時間スロットを用いて前記通信端末装置と前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させ、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させ、前記複数のビームのいずれかがカバーするエリアのトラフィック量が減少したとき、前記衛星移動通信システムの全体に割り当てる時間スロットの数を減らすとともに前記トラフィック量が少なくなったエリアをカバーしているビームに割り当てる時間スロットの数を減らすように制御することを特徴とする衛星基地局。
  3. 地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、
    通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、
    人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、
    前記地上セルラー基地局及び前記衛星基地局を制御する基地局制御装置とを備え、
    前記衛星基地局は、請求項２の衛星基地局であることを特徴とする移動通信システム。
  4. 地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおいて、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局とを制御する基地局制御装置であって、
    地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムそれぞれにおける無線通信に同一周波数帯が使用され、
    地上セルラー移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットと衛星移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットとを互いに重ならないように割り当てるとともに、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットは、隣り合うビーム間で重複しないように且つ一ビームおきに重複するように割り当てるように制御する制御手段を備え、
    前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させ、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させ、前記複数のビームのいずれかがカバーするエリアのトラフィック量が減少したとき、前記衛星移動通信システムの全体に割り当てる時間スロットの数を減らすとともに前記トラフィック量が少なくなったエリアをカバーしているビームに割り当てる時間スロットの数を減らすように制御することを特徴とする基地局制御装置。
  5. 地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、
    通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、
    人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、
    請求項４の基地局制御装置と、を備えることを特徴とする移動通信システム。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745111C1 (ru) * 2017-09-22 2021-03-22 Виасат, Инк. Гибкие внутриспутниковые маршруты сигналов
JP7339943B2 (ja) * 2017-09-29 2023-09-06 フラウンホーファー－ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン 非地上通信システム
US20190199425A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Telcom Ventures, Llc Interference reduction from terrestrial base station transmission to fixed satellite service
WO2019155953A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 三菱電機株式会社 リソース割当方法
JP6877373B2 (ja) * 2018-02-09 2021-05-26 三菱電機株式会社 リソース割当方法
CN108495278B (zh) * 2018-02-11 2021-04-13 北京盛安同力科技开发有限公司 一种卫星网络中低时延资源控制的业务传输方法
EP3756284A1 (en) * 2018-02-21 2020-12-30 Hughes Network Systems, LLC Efficient resource sharing across diverse networks
JP7217078B2 (ja) * 2018-09-06 2023-02-02 リンク グローバル、インコーポレイテッド 宇宙におけるセルラコアネットワークおよび無線アクセスネットワークのインフラストラクチャおよび管理
JP2020072417A (ja) * 2018-11-01 2020-05-07 ソフトバンク株式会社 移動局、飛行体及び移動通信システム
US10588034B1 (en) * 2018-12-11 2020-03-10 At&T Mobility Ii Llc Antenna farm intelligent software defined networking enabled dynamic resource controller in advanced networks
JP7154318B2 (ja) * 2019-01-30 2022-10-17 三菱電機株式会社 リソース割当方法、及び通信衛星
JP7244302B2 (ja) 2019-03-01 2023-03-22 Ｈａｐｓモバイル株式会社 Ｈａｐｓマルチフィーダリンクにおける干渉キャンセリング
WO2020204816A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Agency For Science, Technology And Research Method of controlling access to a satellite uplink channel in a vhf data exchange system (vdes) and system thereof
US11621768B2 (en) 2019-12-24 2023-04-04 Huawei Technologies Co., Ltd. Terrestrial and non-terrestrial communication systems, apparatuses, and methods
CN111245503B (zh) * 2020-01-17 2020-11-03 东南大学 一种卫星通信与地面通信的频谱共享方法
JP2023521807A (ja) * 2020-04-10 2023-05-25 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 無線通信システムで衛星通信可能端末のデータ及び制御信号の送受信方法及び装置
WO2022021447A1 (zh) * 2020-07-31 2022-02-03 华为技术有限公司 一种通信方法和通信装置
CN112887005B (zh) * 2021-01-06 2022-11-15 成都天奥集团有限公司 一种消解卫星切换影响的全交换方法及装置
US20230261847A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 T-Mobile Usa, Inc. Reducing an interference between channels enabling communication between a satellite and a wireless telecommunication network
CN115065403B (zh) * 2022-08-17 2022-12-02 成都迅翼卫通科技有限公司 一种天地一体化通信设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008116075A1 (en) * 2007-03-21 2008-09-25 Viasat, Inc. Techniques for providing broadcast services on spot beam satellites
JP5396637B2 (ja) * 2009-05-29 2014-01-22 独立行政法人情報通信研究機構 地上／衛星共用携帯電話システム
US8675545B2 (en) * 2009-08-24 2014-03-18 Electronics & Telecommunications Research Institute Method and apparatus for allocating traffic resources in multi-beam satellite communication system
JP5693401B2 (ja) * 2011-06-30 2015-04-01 三菱電機株式会社 制御局、中継器、送信器、通信システムおよび通信方法
US8542629B2 (en) * 2011-12-08 2013-09-24 Viasat, Inc. Interference management in a hub-spoke spot beam satellite communication system
US20130315112A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 Eden Rock Communications, Llc System and methods for cellular/satellite network coexistence
US10110463B2 (en) * 2012-09-11 2018-10-23 Higher Ground Llc Personal communications device for multiple communications systems
JP5478688B2 (ja) 2012-09-22 2014-04-23 ソフトバンクモバイル株式会社 移動通信システム及び基地局制御装置
US10149176B2 (en) * 2014-01-28 2018-12-04 Softbank Corp. Mobile communication system and base station control apparatus

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