JP6721618B2 - 通信システム、ゲートウェイ局及び基地局 - Google Patents

通信システム、ゲートウェイ局及び基地局 Download PDF

Info

Publication number
JP6721618B2
JP6721618B2 JP2018000311A JP2018000311A JP6721618B2 JP 6721618 B2 JP6721618 B2 JP 6721618B2 JP 2018000311 A JP2018000311 A JP 2018000311A JP 2018000311 A JP2018000311 A JP 2018000311A JP 6721618 B2 JP6721618 B2 JP 6721618B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
station
gateway
base station
relay device
wireless relay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018000311A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019121909A (ja
JP2019121909A5 (ja
Inventor
兼次 星野
兼次 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SoftBank Corp
Original Assignee
SoftBank Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2018000311A priority Critical patent/JP6721618B2/ja
Application filed by SoftBank Corp filed Critical SoftBank Corp
Priority to EP18898400.9A priority patent/EP3737203B1/en
Priority to US16/959,689 priority patent/US11057856B2/en
Priority to PCT/JP2018/047258 priority patent/WO2019135369A1/ja
Priority to CA3087620A priority patent/CA3087620C/en
Priority to CN201880085483.6A priority patent/CN111557120B/zh
Priority to KR1020207020430A priority patent/KR102221972B1/ko
Publication of JP2019121909A publication Critical patent/JP2019121909A/ja
Publication of JP2019121909A5 publication Critical patent/JP2019121909A5/ja
Priority to IL275801A priority patent/IL275801B/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6721618B2 publication Critical patent/JP6721618B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/10—Monitoring; Testing of transmitters
    • H04B17/15—Performance testing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18504—Aircraft used as relay or high altitude atmospheric platform
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18515—Transmission equipment in satellites or space-based relays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18517—Transmission equipment in earth stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/32—Hierarchical cell structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/004—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay
    • H04W56/0045—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay compensating for timing error by altering transmission time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0055—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay
    • H04W56/006—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay using known positions of transmitter and receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0055—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay
    • H04W56/0065—Synchronisation arrangements determining timing error of reception due to propagation delay using measurement of signal travel time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/003—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management locating network equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

本発明は、基地局、無線中継装置、ゲートウェイ局及び通信システムに関するものである。
従来、上空に位置する無線中継装置を介して地上のゲートウェイ（ＧＷ）局と端末装置との間で通信を行う通信システムが知られている。例えば、特許文献１には、アウト衛星（無線中継装置）や次に飛来するイン衛星（無線中継装置）を介して基地局（ＧＷ局）と端末局（端末装置）との間で通信を行う通信システムが開示されている。
特開２００５−２９５０９６号公報
上記通信システムの上空に位置する無線中継装置と地上の基地局との間のフィーダリンクにおいて、上空の雲や降雨による減衰の影響を受けて十分な受信電力が得られないおそれがあるという課題がある。特に数ＧＨｚ帯〜数十ＧＨｚ帯等の高周波数帯を用いたフィーダリンクでは、上記減衰の影響が大きく、受電電力が低下しやすい。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信システムは、上空に位置する無線中継装置を介して通信を行う通信システムであって、前記無線中継装置との間に複数のフィーダリンクの無線区間を形成する複数のゲートウェイ局が、地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置され、前記複数のゲートウェイ局は、前記無線中継装置との間で、前記複数のフィーダリンクを介した信号の同時送受信又は前記フィーダリンクの切り替えを伴う信号の送受信を行う。前記通信システムにおいて、前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記ゲートウェイ局から前記無線中継装置に信号を送信するフォワードリンクにおいて、前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらしてもよい。ここで、前記ゲートウェイ局又は前記無線中継装置は基地局機能を有してもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記複数のゲートウェイ局に接続された基地局を備え、前記基地局は、前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置に信号を送信する複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらしてもよい。
ここで、前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらしてもよい。
また、前記基地局は、前記複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらしてもよい。
また、前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間とに応じて設定したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらし、前記基地局は、前記複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらしてもよい。
前記通信システムにおいて、前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記無線中継装置から信号を受信する複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらしてもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記基地局は、前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局に接続された基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらしてもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記基地局は、前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と基地局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらしてもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と前記基地局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらしてもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらし、前記基地局は、前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と前記基地局との間の伝送遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらしてもよい。
前記通信システムにおいて、前記オフセットは、前記ゲートウェイ局と基地局との間の距離及び前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の距離の少なくとも一方に基づいて設定してもよい。
本発明の他の態様に係るゲートウェイ局は、上空に位置する無線中継装置との間にフィーダリンクの無線区間を形成するように地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置された複数のゲートウェイ局のいずれかのゲートウェイ局であって、前記無線中継装置との間で、前記複数のゲートウェイ局のうち自局以外の他のゲートウェイ局と協調した信号の同時送受信又は前記他のゲートウェイ局との切り替えを伴う信号の送受信を行う。
前記ゲートウェイ局において、前記無線中継装置に信号を送信するフォワードリンク又は前記無線中継装置から信号を受信するリバースリンクにおいて、自局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記フォワードリンクの信号の送信タイミング又は前記リバースリンクの信号の受信タイミングをずらしてもよい。
また、前記ゲートウェイ局において、前記無線中継装置に信号を送信するフォワードリンク又は前記無線中継装置から信号を受信するリバースリンクにおいて、自局と基地局との間の伝送遅延時間と自局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記フォワードリンクの信号の送信タイミング又は前記リバースリンクの信号の受信タイミングをずらしてもよい。
本発明の更に他の態様に係る基地局は、上空に位置する無線中継装置との間に複数のフィーダリンクの無線区間を形成するように地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置された複数のゲートウェイ局に接続され、前記無線中継装置との間で、前記複数のフィーダリンクを介した信号の同時送受信又は前記フィーダリンクの切り替えを伴う信号の送受信を行う。
前記基地局において、前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置に信号を送信する複数のフォワードリンクそれぞれ又は前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置から信号を受信する複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記ゲートウェイ局と前記基地局との間の伝送遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記フォワードリンクの信号の送信タイミング又は前記リバースリンクの信号の受信タイミングをずらしてもよい。
また、基地局において、前記複数のフォワードリンクそれぞれ又は前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記基地局装置と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ前記フォワードリンクの信号の送信タイミング又は前記リバースリンクの信号の受信タイミングをずらしてもよい。
前記ゲートウェイ局及び前記基地局において、前記オフセットは、前記ゲートウェイ局と前記基地局との間の距離及び前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の距離の少なくとも一方に基づいて設定してもよい。
本発明の更に他の態様に係る無線中継装置は、上空に位置する無線中継装置であって、地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置された複数のゲートウェイ局との間に複数のフィーダリンクを形成し、前記複数のゲートウェイ局との間で、前記複数のフィーダリンクを介した信号の同時送受信又は前記フィーダリンクの切り替えを伴う信号の送受信を行う。
本発明によれば、上空の無線中継装置と複数のゲートウェイ局との間に形成された複数のフィーダリンクのいずれかのフィーダリンクが降雨などの減衰の影響を受けている場合に、降雨などの減衰の影響を受けていない他のフィーダリンクを介して無線中継装置とゲートウェイ局との通信を行い、無線中継装置及びゲートウェイ局それぞれにおいて十分な受信電力を得ることができる。よって、無線中継装置及びゲートウェイ局それぞれにおいて降雨などの減衰の影響を受けることなく十分な受信電力が得られる、という効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る３次元化ネットワークを実現する通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図。 実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳの一例を示す斜視図。 実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳの他の例を示す側面図。 実施形態の複数のＨＡＰＳで上空に形成される無線ネットワークの一例を示す説明図。 更に他の実施形態に係る３次元化ネットワークを実現する通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図。 実施形態のＨＡＰＳの無線中継局の一構成例を示すブロック図。 実施形態のＨＡＰＳの無線中継局の他の構成例を示すブロック図。 実施形態のＨＡＰＳの無線中継局の更に他の構成例を示すブロック図。 複数のセルを形成しながら飛行するＨＡＰＳとゲートウェイ局との位置関係の一例を示す説明図。 実施形態に係る通信システムにおける複数のゲートウェイ局とＨＡＰＳとの位置関係の一例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）は、複数のＧＷ局を介したＨＡＰＳと基地局との間のマルチパス環境による受信信号の時間遅延差（信号到達タイミング差）の一例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局を介したフォワードリンクにおける信号の送受信タイミング制御の一例を示す説明図。 実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局を介したフォワードリンクにおける信号の送受信タイミング制御の他の例を示す説明図。 実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局を介したリバースリンクにおける信号の送受信タイミング制御の一例を示す説明図。 実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局を介したリバースリンクにおける信号の送受信タイミング制御の他の例を示す説明図。 実施形態に係る通信システムにおけるＧＷ局の主要部の一構成例を示すブロック図。 実施形態に係る通信システムにおける基地局の主要部の一構成例を示すブロック図。 実施形態に係る通信システムにおけるＨＡＰＳの無線中継局の主要部の一構成例を示すブロック図。
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、本発明の一実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る通信システムは、多数の端末装置への同時接続や低遅延化などに対応する第５世代移動通信の３次元化ネットワークの実現に適する。
図１に示すように、通信システムは、複数の空中浮揚型の通信中継装置（無線中継装置）としての高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）１０，２０を備えている。ＨＡＰＳ１０，２０は、所定高度の空域に位置して、所定高度のセル形成目標空域４０に図中ハッチング領域で示すような３次元セル（３次元エリア）４１，４２を形成する。ＨＡＰＳ１０，２０は、自律制御又は外部から制御により地面又は海面から１００［ｋｍ］以下の高高度の空域（浮揚空域）５０に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される浮揚体（例えば、ソーラープレーン、飛行船）に、無線中継局が搭載されたものである。
ＨＡＰＳ１０，２０の位置する空域５０は、例えば、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域である。この空域５０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。図中のＨｒｓｌ及びＨｒｓｕはそれぞれ、地面（ＧＬ）を基準にしたＨＡＰＳ１０，２０の位置する空域５０の下端及び上端の相対的な高度を示している。
セル形成目標空域４０は、本実施形態の通信システムにおける１又は２以上のＨＡＰＳで３次元セルを形成する目標の空域である。セル形成目標空域４０は、ＨＡＰＳ１０，２０が位置する空域５０と従来のマクロセル基地局等の基地局（例えばＬＴＥのｅＮｏｄｅＢ）９０がカバーする地面近傍のセル形成領域との間に位置する、所定高度範囲（例えば、５０［ｍ］以上１０００［ｍ］以下の高度範囲）の空域である。図中のＨｃｌ及びＨｃｕはそれぞれ、地面（ＧＬ）を基準にしたセル形成目標空域４０の下端及び上端の相対的な高度を示している。
なお、本実施形態の３次元セルが形成されるセル形成目標空域４０は、海、川又は湖の上空であってもよい。
ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局はそれぞれ、移動局である端末装置と無線通信するためのビーム１００，２００を地面に向けて形成する。端末装置は、遠隔操縦可能な小型のヘリコプター等の航空機であるドローン６０に組み込まれた通信端末モジュールでもよいし、飛行機６５の中でユーザが使用するユーザ装置であってもよい。セル形成目標空域４０においてビーム１００，２００が通過する領域が３次元セル４１，４２である。セル形成目標空域４０において互いに隣り合う複数のビーム１００，２００は部分的に重なってもよい。
ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局はそれぞれ、例えば、地上（又は海上）側のコアネットワークに接続された中継局としてのゲートウェイ局（「フィーダ局」ともいう。）７０と無線通信する基地局、又は、地上（又は海上）側の基地局に接続された中継局としてのフィーダ局（リピーター親機）７０と無線通信するリピーター子機である。ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局はそれぞれ、地上又は海上に設置されたフィーダ局７０を介して、移動通信網８０のコアネットワークに接続されている。ＨＡＰＳ１０，２０とフィーダ局７０との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。
ＨＡＰＳ１０，２０はそれぞれ、内部に組み込まれたコンピュータ等で構成された制御部が制御プログラムを実行することにより、自身の浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理を自律制御してもよい。例えば、ＨＡＰＳ１０，２０はそれぞれ、自身の現在位置情報（例えばＧＰＳ位置情報）、予め記憶した位置制御情報（例えば、飛行スケジュール情報）、周辺に位置する他のＨＡＰＳの位置情報などを取得し、それらの情報に基づいて浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理を自律制御してもよい。
また、ＨＡＰＳ１０，２０それぞれの浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理は、移動通信網８０の通信センター等に設けられた管理装置としての遠隔制御装置８５によって制御できるようにしてもよい。この場合、ＨＡＰＳ１０，２０は、遠隔制御装置８５からの制御情報を受信したり遠隔制御装置８５に各種情報を送信したりできるように制御用通信端末装置（例えば、移動通信モジュール）が組み込まれ、遠隔制御装置８５から識別できるように端末識別情報（例えば、ＩＰアドレス、電話番号など）が割り当てられるようにしてもよい。制御用通信端末装置の識別には通信インターフェースのＭＡＣアドレスを用いてもよい。また、ＨＡＰＳ１０，２０はそれぞれ、自身又は周辺のＨＡＰＳの浮揚移動（飛行）や無線中継局での処理に関する情報や各種センサなどで取得した観測データなどの情報を、遠隔制御装置８５等の所定の送信先に送信するようにしてもよい。
セル形成目標空域４０では、ＨＡＰＳ１０，２０のビーム１００，２００が通過していない領域（３次元セル４１，４２が形成されない領域）が発生するおそれがある。この領域を補完するため、図１の構成例のように、地上側又は海上側から上方に向かって放射状のビーム３００を形成して３次元セル４３を形成してＡＴＧ（Ａｉｒ Ｔｏ Ｇｒｏｕｎｄ）接続を行う基地局（以下「ＡＴＧ局」という。）３０を備えてもよい。
また、ＡＴＧ局３０を用いずに、ＨＡＰＳ１０，２０の位置やビーム１００，２００の発散角（ビーム幅）等を調整することにより、ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局が、セル形成目標空域４０に３次元セルがくまなく形成されるように、セル形成目標空域４０の上端面の全体をカバーするビーム１００，２００を形成してもよい。
なお、前記ＨＡＰＳ１０，２０で形成する３次元セルは、地上又は海上に位置する端末装置との間でも通信できるよう地面又は海面に達するように形成してもよい。
図２は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳ１０の一例を示す斜視図である。
図２のＨＡＰＳ１０は、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳであり、長手方向の両端部側が上方に沿った主翼部１０１と、主翼部１０１の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ１０３とを備える。主翼部１０１の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル（以下「ソーラーパネル」という。）１０２が設けられている。また、主翼部１０１の下面の長手方向の２箇所には、板状の連結部１０４を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド１０５が連結されている。各ポッド１０５の内部には、ミッション機器としての無線中継局１１０と、バッテリー１０６とが収容されている。また、各ポッド１０５の下面側には離発着時に使用される車輪１０７が設けられている。ソーラーパネル１０２で発電された電力はバッテリー１０６に蓄電され、バッテリー１０６から供給される電力により、プロペラ１０３のモータが回転駆動され、無線中継局１１０による無線中継処理が実行される。
ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０は、例えば旋回飛行を行ったり８の字飛行を行ったりすることにより揚力で浮揚し、所定の高度で水平方向の所定の範囲に滞在するように浮揚することができる。なお、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０は、プロペラ１０３が回転駆動されていないときは、グライダーのように飛ぶこともできる。例えば、昼間などのソーラーパネル１０２の発電によってバッテリー１０６の電力が余っているときに高い位置に上昇し、夜間などのソーラーパネル１０２で発電できないときにバッテリー１０６からモータへの給電を停止してグライダーのように飛ぶことができる。
また、ＨＡＰＳ１０は、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部としての３次元対応指向性の光アンテナ装置１３０を備えている。なお、図２の例では主翼部１０１の長手方向の両端部に光アンテナ装置１３０を配置しているが、ＨＡＰＳ１０の他の箇所に光アンテナ装置１３０を配置してもよい。なお、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部は、このような光通信を行うものに限らず、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信であってもよい。
図３は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳ２０の他の例を示す斜視図である。
図３のＨＡＰＳ２０は、無人飛行船タイプのＨＡＰＳであり、ペイロードが大きいため大容量のバッテリーを搭載することができる。ＨＡＰＳ２０は、浮力で浮揚するためのヘリウムガス等の気体が充填された飛行船本体２０１と、バス動力系の推進装置としてのモータ駆動のプロペラ２０２と、ミッション機器が収容される機器収容部２０３とを備える。機器収容部２０３の内部には、無線中継局２１０とバッテリー２０４とが収容されている。バッテリー２０４から供給される電力により、プロペラ２０２のモータが回転駆動され、無線中継局２１０による無線中継処理が実行される。
なお、飛行船本体２０１の上面に、太陽光発電機能を有するソーラーパネルを設け、ソーラーパネルで発電された電力をバッテリー２０４に蓄電するようにしてもよい。
また、無人飛行船タイプのＨＡＰＳ２０も、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部としての３次元対応指向性の光アンテナ装置２３０を備えている。なお、図３の例では飛行船本体２０１の上面部及び機器収容部２０３の下面部に光アンテナ装置２３０を配置しているが、ＨＡＰＳ２０の他の部分に光アンテナ装置２３０を配置してもよい。なお、他のＨＡＰＳや人工衛星と光通信に用いられる通信部は、このような光通信を行うものに限らず、マイクロ波などの電波による無線通信などの他の方式による無線通信を行うものであってもよい。
図４は、実施形態の複数のＨＡＰＳ１０，２０で上空に形成される無線ネットワークの一例を示す説明図である。
複数のＨＡＰＳ１０，２０は、上空で互いに光通信によるＨＡＰＳ間通信ができるように構成され、３次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができるロバスト性に優れた無線通信ネットワークを形成する。この無線通信ネットワークは、各種環境や各種情報に応じたダイナミックルーティングによるアドホックネットワークとして機能することもできる。前記無線通信ネットワークは、２次元又は３次元の各種トポロジーを有するように形成することができ、例えば、図４に示すようにメッシュ型の無線通信ネットワークであってもよい。
図５は、他の実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。
なお、図５において、前述の図１と共通する部分については同じ符号を付し、その説明は省略する。
図５の実施形態では、ＨＡＰＳ１０と移動通信網８０のコアネットワークとの間の通信を、フィーダ局７０及び低軌道の人工衛星７２を介して行っている。この場合、人工衛星７２とフィーダ局７０との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。また、ＨＡＰＳ１０と人工衛星７２との間の通信については、レーザ光などを用いた光通信で行っている。
図６は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の一構成例を示すブロック図である。
図５の無線中継局１１０，２１０はリピータータイプの無線中継局の例である。無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、３Ｄセル形成アンテナ部１１１と、送受信部１１２と、フィード用アンテナ部１１３と、送受信部１１４と、リピーター部１１５と、監視制御部１１６と、電源部１１７とを備える。更に、無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、ＨＡＰＳ間通信などに用いる光通信部１２５と、ビーム制御部１２６とを備える。
３Ｄセル形成アンテナ部１１１は、セル形成目標空域４０に向けて放射状のビーム１００，２００を形成するアンテナを有し、端末装置と通信可能な３次元セル４１，４２を形成する。送受信部１１２は、３Ｄセル形成アンテナ部１１１とともに第一無線通信部を構成し、送受共用器（ＤＵＰ：ＤＵＰｌｅｘｅｒ）や増幅器などを有し、３Ｄセル形成アンテナ部１１１を介して、３次元セル４１，４２に在圏する端末装置に無線信号を送信したり端末装置から無線信号を受信したりする。
フィード用アンテナ部１１３は、地上又は海上のフィーダ局７０と無線通信するための指向性アンテナを有する。送受信部１１４は、フィード用アンテナ部１１３とともに第二無線通信部を構成し、送受共用器（ＤＵＰ：ＤＵＰｌｅｘｅｒ）や増幅器などを有し、フィード用アンテナ部１１３を介して、フィーダ局７０に無線信号を送信したりフィーダ局７０から無線信号を受信したりする。
リピーター部１１５は、端末装置との間で送受信される送受信部１１２の信号と、フィーダ局７０との間で送受信される送受信部１１４の信号とを中継する。リピーター部１１５は、所定周波数の中継対象信号を所定のレベルまで増幅するアンプ機能を有する。リピーター部１１５は、中継対象信号の周波数を変換する周波数変換機能を有してもよい。
監視制御部１１６は、例えばＣＰＵ及びメモリ等で構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、ＨＡＰＳ１０，２０内の各部の動作処理状況を監視したり各部を制御したりする。特に、監視制御部１１６は、制御プログラムを実行することにより、プロペラ１０３，２０２を駆動するモータ駆動部１４１を制御して、ＨＡＰＳ１０，２０を目標位置へ移動させ、また、目標位置近辺に留まるように制御する。
電源部１１７は、バッテリー１０６，２０４から出力された電力をＨＡＰＳ１０，２０内の各部に供給する。電源部１１７は、太陽光発電パネル等で発電した電力や外部から給電された電力をバッテリー１０６，２０４に蓄電させる機能を有してもよい。
光通信部１２５は、レーザ光等の光通信媒体を介して周辺の他のＨＡＰＳ１０，２０や人工衛星７２と通信する。この通信により、ドローン６０等の端末装置と移動通信網８０との間の無線通信を動的に中継するダイナミックルーティングが可能になるとともに、いずれかのＨＡＰＳが故障したときに他のＨＡＰＳがバックアップして無線中継することにより移動通信システムのロバスト性を高めることができる。
ビーム制御部１２６は、ＨＡＰＳ間通信や人工衛星７２との通信に用いるレーザ光などのビームの方向及び強度を制御したり、周辺の他のＨＡＰＳ（無線中継局）との間の相対的な位置の変化に応じてレーザ光等の光ビームによる通信を行う他のＨＡＰＳ（無線中継局）を切り替えるように制御したりする。この制御は、例えば、ＨＡＰＳ自身の位置及び姿勢、周辺のＨＡＰＳの位置などに基づいて行ってもよい。ＨＡＰＳ自身の位置及び姿勢の情報は、そのＨＡＰＳに組み込んだＧＰＳ受信装置、ジャイロセンサ、加速度センサなどの出力に基づいて取得し、周辺のＨＡＰＳの位置の情報は、移動通信網８０に設けた遠隔制御装置８５、又は、ＨＡＰＳ管理サーバやアプリケーションサーバ等のサーバ８６から取得してもよい。
図７は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の他の構成例を示すブロック図である。
図７の無線中継局１１０，２１０は基地局タイプの無線中継局の例である。
なお、図７において、図６と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図７の無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、モデム部１１８を更に備え、リピーター部１１５の代わりに基地局処理部１１９を備える。更に、無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、光通信部１２５とビーム制御部１２６とを備える。
モデム部１１８は、例えば、フィーダ局７０からフィード用アンテナ部１１３及び送受信部１１４を介して受信した受信信号に対して復調処理及び復号処理を実行し、基地局処理部１１９側に出力するデータ信号を生成する。また、モデム部１１８は、基地局処理部１１９側から受けたデータ信号に対して符号化処理及び変調処理を実行し、フィード用アンテナ部１１３及び送受信部１１４を介してフィーダ局７０に送信する送信信号を生成する。
基地局処理部１１９は、例えば、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準規格に準拠した方式に基づいてベースバンド処理を行うｅ−ＮｏｄｅＢとしての機能を有する。基地局処理部１１９は、第５世代等の将来の移動通信の標準規格に準拠する方式で処理するものであってもよい。
基地局処理部１１９は、例えば、３次元セル４１，４２に在圏する端末装置から３Ｄセル形成アンテナ部１１１及び送受信部１１２を介して受信した受信信号に対して復調処理及び復号処理を実行し、モデム部１１８側に出力するデータ信号を生成する。また、基地局処理部１１９は、モデム部１１８側から受けたデータ信号に対して符号化処理及び変調処理を実行し、３Ｄセル形成アンテナ部１１１及び送受信部１１２を介して３次元セル４１，４２の端末装置に送信する送信信号を生成する。
図８は、実施形態のＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０の更に他の構成例を示すブロック図である。
図８の無線中継局１１０，２１０はエッジコンピューティング機能を有する高機能の基地局タイプの無線中継局の例である。なお、図８において、図６及び図７と同様な構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図８の無線中継局１１０，２１０はそれぞれ、図７の構成要素に加えてエッジコンピューティング部１２０を更に備える。
エッジコンピューティング部１２０は、例えば小型のコンピュータで構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、ＨＡＰＳ１０，２０の無線中継局１１０，２１０における無線中継などに関する各種の情報処理を実行することができる。
例えば、エッジコンピューティング部１２０は、３次元セル４１，４２に在圏する端末装置から受信したデータ信号に基づいて、そのデータ信号の送信先を判定し、その判定結果に基づいて通信の中継先を切り換える処理を実行する。より具体的には、基地局処理部１１９から出力されたデータ信号の送信先が自身の３次元セル４１，４２に在圏する端末装置の場合は、そのデータ信号をモデム部１１８に渡さずに、基地局処理部１１９に戻して自身の３次元セル４１，４２に在圏する送信先の端末装置に送信するようにする。一方、基地局処理部１１９から出力されたデータ信号の送信先が自身の３次元セル４１，４２以外の他のセルに在圏する端末装置の場合は、そのデータ信号をモデム部１１８に渡してフィーダ局７０に送信し、移動通信網８０を介して送信先の他のセルに在圏する送信先の端末装置に送信するようにする。
エッジコンピューティング部１２０は、３次元セル４１，４２に在圏する多数の端末装置から受信した情報を分析する処理を実行してもよい。この分析結果は３次元セル４１，４２に在圏する多数の端末装置に送信したり、移動通信網８０に設けた遠隔制御装置８５、又は、ＨＡＰＳ管理サーバやアプリケーションサーバ（アプリサーバ）等のサーバ８６などに送信したりしてもよい。
無線中継局１１０、２１０を介した端末装置との無線通信の上りリンク及び下りリンクの複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）方式でもよいし、周波数分割複信（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：ＦＤＤ）方式でもよい。また、無線中継局１１０、２１０を介した端末装置との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、又は、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）であってもよい。また、前記無線通信には、ダイバーシティ・コーディング、送信ビームフォーミング、空間分割多重化（ＳＤＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の機能を有し、送受信両方で複数のアンテナを同時に利用することにより、単位周波数当たりの伝送容量を増やすことができるＭＩＭＯ（多入力多出力：Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を用いてもよい。また、前記ＭＩＭＯ技術は、１つの基地局が１つの端末装置と同一時刻・同一周波数で複数の信号を送信するＳＵ−ＭＩＭＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）技術でもよいし、１つの基地局が複数の異なる端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信又は複数の異なる基地局が１つの端末装置に同一時刻・同一周波数で信号を送信するＭＵ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）技術であってもよい。
以下、端末装置と無線通信する無線中継装置が、無線中継局１１０を有するソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０である場合について説明するが、以下の実施形態は、無線中継局２１０を有する無人飛行船タイプのＨＡＰＳ２０等の上空を移動可能な他の無線中継装置にも同様に適用できる。
また、無線中継局１１０を有するＨＡＰＳ１０とフィーダ局としてのゲートウェイ局（以下「ＧＷ局」と略す。）７０を介した基地局９０との間のリンクを「フィーダリンク」といい、ＨＡＰＳ１０と端末装置６１の間のリンクを「サービスリンク」という。特に、ＨＡＰＳ１０とＧＷ局７０との間の区間を「フィーダリンクの無線区間」という。また、ＧＷ局７０からＨＡＰＳ１０を経由して端末装置６１に向かう通信のダウンリンクを「フォワードリンク」といい、端末装置６１からＨＡＰＳ１０を経由してＧＷ局７０に向かう通信のアップリンクを「リバースリンク」という。
図９は、複数のセル１００Ａ（１），１００Ａ（２）を形成しながら飛行するＨＡＰＳ１０とＧＷ局７０との位置関係の一例を示す説明図である。ＨＡＰＳ１０は、複数のビーム１００（１），１００（２）により地上の二次元的なセル１００Ａ（１），１００Ａ（２）を形成しながら、図中の左方向Ｆに飛行している。ビーム１００（１），１００（２）とセル１００Ａ（１），１００Ａ（２）とで囲まれて空間により３次元セルが形成される。飛行方向Ｆに飛行しているＨＡＰＳ１０の無線中継局は、フィーダリンクの無線区間を介して移動通信網側のＧＷ局７０と無線通信する。また、ＨＡＰＳ１０の無線中継局は、サービスリンクを介して各セル１００Ａ（１），１００Ａ（２）に在圏する端末装置６１（１），６１（２）と無線通信する。
図９のフィーダリンクにおいては、上空の雲４５や降雨４６などによる減衰、送信電力の制限などにより、ＨＡＰＳ１０の無線中継局、ＧＷ局７０及び基地局９０で十分な受信電力が得られないおそれがある。特に数ＧＨｚ帯〜数十ＧＨｚ帯等の高周波数帯を用いたフィーダリンクにおいては、上記減衰や送信電力の制限などの影響が大きく、受信電力が低下しやすい。
そこで、以下に示す各実施形態では、ＨＡＰＳ１０の無線中継局との間で信号の同時送受信可能な複数のＧＷ局を配置し、各ＧＷ局とＨＡＰＳ１０の無線中継局との間の複数のフィーダリンクで同一信号を同時送受信したり、ＨＡＰＳ１０の無線中継局との間で信号の送受信するＧＷ局（フィーダリンク）を切り替えたりする、サイトダイバーシチを実施している。
図１０は、実施形態に係る通信システムにおける複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）とＨＡＰＳ１０との位置関係の一例を示す説明図である。複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）は、地理的に離れた互いに異なる位置に配置され、高速の有線回線である光張り出しの回線（光回線）により基地局９０に接続されている。また、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）は互いに時間同期している。ＧＷ局間で同期を合わせる方法は、各ＧＷ局が受信したＧＰＳ信号を使う方法でもよいし、各ＧＷ局がイーサネット（登録商標）を介して同期する方法（例えば、ＩＥＥＥ１５８８に準拠した方法）でもよい。なお、図１０ではＧＷ局の数が３局である場合を例示しているが、ＧＷ局の数は２局でもよいし４局以上であってもよい。
図１０において、上空のＨＡＰＳ１０と複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間に形成された複数のフィーダリンクのいずれかのフィーダリンクが降雨４６などの減衰の影響を受けている場合に、降雨などの減衰の影響を受けていない他のフィーダリンクを介して無線中継装置とＧＷ局との通信を行い、ＨＡＰＳ１０及びＧＷ局それぞれにおいて十分な受信電力を得ることができる。
例えば、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介した複数のフィーダリンクで同一信号を同時送受信しているときに、第一ＧＷ局７０（１）のフィーダリンクの無線区間に雲４５や降雨４６のエリアが発生して無線信号の減衰が大きくなっても、他の第二ＧＷ局７０（２）及び第三ＧＷ局７０（３）それぞれのフィーダリンクを介して上記同一信号の同時送受信を継続し、ＨＡＰＳ１０及びＧＷ局７０（２），７０（３）それぞれにおいて十分な受信電力を得ることができる。
また例えば、第一ＧＷ局７０（１）を介したフィーダリンクで信号を送受信しているときに、そのフィーダリンクの無線区間に雲４５や降雨４６のエリアが発生して無線信号の減衰が大きくなっても、雲４５や降雨４６の影響を受けない他の第二ＧＷ局７０（２）又は第三ＧＷ局７０（３）に切り替えて上記信号の送受信を継続し、ＨＡＰＳ１０及びＧＷ局７０（２）又は７０（３）において十分な受信電力を得ることができる。
上記実施形態の通信システムにおいて、飛行しているＨＡＰＳ１０との複数のＧＷ局７０それぞれとの距離が互いに異なると、複数のＧＷ局７０において、ＨＡＰＳ１０とＧＷ局７０との間のフィーダリンクを介した無線信号の伝搬距離が互いに異なる。また、基地局９０と複数のＧＷ局７０それぞれとの距離が互いに異なると、複数のＧＷ局７０において、基地局９０とＧＷ局７０との間の光張り出しの回線９１を介した信号の伝送距離が互いに異なる。このように信号の伝搬距離や伝送距離が互いに異なることにより、複数のフィーダリンクを介したフォワードリンク及びリバースリンクで基地局９０やＨＡＰＳ１０で受信する複数の受信信号に時間遅延差（信号到達タイミング差）が生じるマルチパス環境となり、フィーダリンクの通信品質が劣化するおそれがある。
図１１（ａ）及び（ｂ）は、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介したＨＡＰＳ１０と基地局９０との間のマルチパス環境による受信信号の時間遅延差（信号到達タイミング差）の一例を示す説明図である。本例は、図１０の通信システムにおいて、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）のフィーダリンクそれぞれを介して基地局９０からＨＡＰＳ１０に同一信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）を送信するフォワードリンクの例である。図１１（ａ）において、Ｔ９０（１）〜Ｔ９０（３）はそれぞれ、基地局９０が各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）にフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）を送信する時刻（タイミング）を示している。また、Ｔ７０（１）〜Ｔ７０（３）はそれぞれ、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）が基地局９０から受信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）をＨＡＰＳ１０に送信する時刻（タイミング）を示している。
図１１（ａ）の複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）それぞれを介した複数の第一〜第三フィーダリンクにおいて、基地局９０は同じ送信タイミング（同時刻）Ｔ９０（１）〜Ｔ９０（３）に同一のフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）をＨＡＰＳ１０に送信する。基地局９０から送信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）は、各フィーダリンクの光張り出しの回線９１（１）〜９１（３）の伝送距離に応じた伝送遅延時間だけずれてＧＷ局７０（１）〜７０（３）それぞれに到達する。各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）は、受信した信号をそのまま中継し、上記伝送遅延時間だけずれた送信タイミングＴ７０（１）〜Ｔ７０（３）でＨＡＰＳ１０に向けて送信する。各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）から送信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）は、各フィーダリンクの無線区間の伝搬距離に応じた伝搬遅延時間だけさらにずれてＨＡＰＳ１０に到達する（図１１（ｂ）参照）。このようにフィーダリンク間で信号の伝搬距離や伝送距離が互いに異なることにより、複数のフィーダリンクを介したフォワードリンクで基地局９０やＨＡＰＳ１０で受信する複数の受信信号に時間遅延差（信号到達タイミング差）が生じるマルチパス環境となり、フィーダリンクにおけるフォワードリンクの通信品質が劣化するおそれがある。
以上示したように、互いに離れたＧＷ局７０（１）〜７０（３）から同時送受信又は切り替えをして送信する場合、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）からＨＡＰＳ１０までの経路長の差によって無線信号の遅延分散が生じたり、基地局９０からＧＷ局７０（１）〜７０（３）までの経路長の差によって伝送信号の遅延分散が生じたりすることにより、フォワードリンクやリバースリンクにおいて通信品質が劣化するおそれがある。
そこで、本実施形態では、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）はそれぞれ、基地局９０からＧＷ局７０を介してＨＡＰＳ１０に信号を送信するフォワードリンクにおける伝送・伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけ信号の送信タイミングをずらすように制御している。ここで、制御対象の送信タイミングは、例えば、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの規格に準拠した時間軸上における無線フレーム、サブフレーム、リソースブロック、スロット又はシンボルの先頭の時間タイミングである。
なお、以下の例では、複数のフィーダリンクを介して同一信号を送受信する場合のオフセット設定及び送信タイミングの制御について説明するが、同様なオフセット設定及び送信タイミングの制御は、複数のフィーダリンクを切り替えて信号を送受信する場合にも適用できる。
図１２（ａ）及び（ｂ）は、実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介したフォワードリンクにおける信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）の送受信タイミング制御の一例を示す説明図である。図１２（ａ）の複数の第一〜第三フィーダリンクにおいて、基地局９０は同じ送信タイミング（同時刻）Ｔ９０（１）〜Ｔ９０（３）に同一のフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）をＨＡＰＳ１０に送信する。基地局９０から送信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）は、各フィーダリンクの光張り出しの回線９１（１）〜９１（３）の伝送距離に応じた伝送遅延時間だけずれてＧＷ局７０（１）〜７０（３）それぞれに到達する。ＧＷ局７０（１）〜７０（３）はそれぞれ、上記伝送遅延時間及び各フィーダリンクの無線区間の伝搬遅延時間（ＧＷ局とＨＡＰＳとの距離に応じた伝搬遅延時間）に応じて設定したオフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３）だけずれた送信タイミングＴ７０（１）〜Ｔ７０（３）でＨＡＰＳ１０に向けて送信する。本例において、３つのフィーダリンクのうち、第一フィーダリンクの伝送遅延時間及び伝搬遅延時間は相対的に短いので、第一フィーダリンクのオフセットΔＴｆ（１）は長めに設定し、第三フィーダリンクの伝送遅延時間及び伝搬遅延時間は相対的に長いので、第三フィーダリンクのオフセットΔＴｆ（３）は短めに設定している。このように所定のオフセットだけずらして各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）から送信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）は各フィーダリンクの無線区間の伝送遅延時間だけずれてＨＡＰＳ１０に同時に到達する（図１２（ｂ）参照）。よって、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）によるサイトダイバーシチ適用時のフィーダリンクにおけるフォワードリンクの通信品質の劣化を防止できる。
図１３は、実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介したフォワードリンクにおける信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）の送受信タイミング制御の他の例を示す説明図である。図１３の複数の第一〜第三フィーダリンクにおいて、基地局９０は、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の伝送遅延時間及び各フィーダリンクの無線区間の伝搬遅延時間（ＧＷ局とＨＡＰＳとの距離に応じた伝搬遅延時間）に応じて設定したオフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３）だけずれた送信タイミングＴ９０（１）〜Ｔ９０（３）で、同一のフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）を各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）に送信する。基地局９０から送信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）は、各フィーダリンクの光張り出しの回線９１（１）〜９１（３）の伝送距離に応じた伝送遅延時間だけずれてＧＷ局７０（１）〜７０（３）それぞれに到達する。ＧＷ局７０（１）〜７０（３）はそれぞれ、そのままオフセット設定なしの送信タイミングＴ７０（１）〜Ｔ７０（３）でＨＡＰＳ１０に向けて送信する。このように所定のオフセットだけずらして基地局９０から送信したフォワードリンク信号Ｓｆ（１）〜Ｓｆ（３）は各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して各フィーダリンクの無線区間の伝搬遅延時間だけずれてＨＡＰＳ１０に同時に到達する。よって、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）によるサイトダイバーシチ適用時のフィーダリンクにおけるフォワードリンクの通信品質の劣化を防止できる。
図１４は、実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介したリバースリンクにおける信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）の送受信タイミング制御の一例を示す説明図である。図１４の複数の第一〜第三フィーダリンクにおいて、ＨＡＰＳ１０は同じ送信タイミング（同時刻）Ｔ１０（１）〜Ｔ１０（３）に同一のリバースリンク信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）を各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）に送信する。ＨＡＰＳ１０から送信したリバースリンク信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）は、各フィーダリンクの無線区間の伝搬距離に応じた伝搬遅延時間だけずれてＧＷ局７０（１）〜７０（３）それぞれに到達する。ＧＷ局７０（１）〜７０（３）はそれぞれ、上記伝搬遅延時間及び各フィーダリンクのＧＷ局と基地局９０との距離に応じた伝送遅延時間に応じて設定したオフセットΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）だけずれた受信タイミングＴ７０（１）〜Ｔ７０（３）で信号を受信し、その後、受信した信号を基地局９０に向けて送信する。このように所定のオフセットだけずらして各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）で受信したリバースリンク信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）は各フィーダリンクの伝送遅延時間だけずれて基地局９０に同時に到達する。よって、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）によるサイトダイバーシチ適用時のフィーダリンクにおけるリバースリンクの通信品質の劣化を防止できる。
図１５は、実施形態に係る通信システムの複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介したリバースリンクにおける信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）の送受信タイミング制御の他の例を示す説明図である。図１５の複数の第一〜第三フィーダリンクにおいて、ＨＡＰＳ１０は、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の伝搬遅延時間及び各フィーダリンクのＧＷ局と基地局との間の伝送遅延時間に応じて設定したオフセットΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）だけずれた送信タイミングＴ１０（１）〜Ｔ１０（３）で、同一のリバースリンク信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）を各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）に送信する。ＨＡＰＳ１０から送信したリバースリンク信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）は、各フィーダリンクの無線区間の伝搬距離に応じた伝搬遅延時間だけずれてＧＷ局７０（１）〜７０（３）それぞれに到達する。ＧＷ局７０（１）〜７０（３）はそれぞれ、そのままオフセット設定なしの送信タイミングＴ７０（１）〜Ｔ７０（３）で基地局９０に向けて送信する。このように所定のオフセットだけずらしてＨＡＰＳ１０から送信したリバースリンク信号Ｓｒ（１）〜Ｓｒ（３）は、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して各フィーダリンクの伝送遅延時間だけずれて基地局１０に同時に到達する。よって、複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）によるサイトダイバーシチ適用時のフィーダリンクにおけるリバースリンクの通信品質の劣化を防止できる。
上記複数のフィーダリンクにおけるオフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）は、例えば、基地局９０と各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の距離と、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）とＨＡＰＳ１０との間の距離と、に基づいて計算して設定する。ここで、基地局９０と各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の距離に対応する伝送遅延時間が互いにほぼ同じであれば、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）とＨＡＰＳ１０との間の距離に基づいてオフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）を計算して設定してもよい。また、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）とＨＡＰＳ１０との間のフィーダリンク無線区間における距離に対応する伝搬遅延時間が互いにほぼ同じであれば、基地局９０と各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の距離に基づいてオフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）を計算して設定してもよい。
また、複数のフィーダリンクのうち上記伝搬・伝送遅延時間が最も長いフィーダリンク（例えば図１１（ａ）の第三フィーダリンク）を基準にし、その基準のフィーダリンクのオフセットをゼロに設定し、他のフィーダリンク（例えば図１１（ａ）の第一及び第二フィーダリンク）のオフセットを計算して設定してもよい。
また、上記オフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）は、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）で計算して設定してもよいし、基地局９０、前述の遠隔制御装置８５又はサーバ８６で計算してその計算結果をＧＷ局７０（１）〜７０（３）に送信するようにしてもよい。
上記オフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）は、基地局９０、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）及びＨＡＰＳ１０の位置情報に基づいて計算して設定してもよい。例えば、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）とＨＡＰＳ１０との間の距離及び基地局９０と各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の距離を計算し、その各距離に基づいて上記オフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）を計算して設定してもよい。ここで、基地局９０、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）及びＨＡＰＳ１０の位置情報は、各装置（基地局９０、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）及びＨＡＰＳ１０）から取得してもよいし、それらの情報を管理する前述の遠隔制御装置８５又はサーバ８６から取得してもよい。また、上記オフセットΔＴｆ（１）〜ΔＴｆ（３），ΔＴｒ（１）〜ΔＴｒ（３）は上記伝搬・伝送遅延時間の測定結果に基づいて計算してもよい。
図１６は実施形態に係る通信システムにおけるＧＷ局７０の主要部の一構成例を示すブロック図である。なお、図１６では、複数のＧＷ局のうち第一ＧＷ局７０（１）の構成例についてのみ表示しているが、他の第二ＧＷ局７０（２）及び第三ＧＷ局７０（３）も同様に構成することができる。
図１６において、ＧＷ局７０（１）は、リピーター親機として機能し、フィーダリンク無線通信部７００と中継制御部７０１と光張り出し通信部７０２とを備える。フィーダリンク無線通信部７００は、例えばアンテナ、高周波アンプ、周波数変換器などを有し、フィーダリンクの無線区間を介してＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０と無線通信する。光張り出し通信部７０２は、光張り出しの回線を介して基地局９０と通信する。
中継制御部７０１は、基地局９０から受信したフォワードリンク信号を中継するときの送信タイミング及びＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０から受信したリバースリンク信号を中継するときの受信タイミングを制御する機能を有する。
例えば、中継制御部７０１は、基地局９０から受信したフォワードリンク信号（ダウンリンク信号）を、上記伝送遅延時間及び伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけずれた送信タイミングでＨＡＰＳ１０に送信するように制御する。ＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０は、基地局９０からＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して同時に到達する複数の同一フォワードリンク信号を受信することにより、フォワードリンク信号の通信品質の劣化を防止できる。
また例えば、中継制御部７０１は、ＨＡＰＳ１０から送信されたリバースリンク信号（アップリンク信号）を、上記伝送遅延時間及び伝搬遅延時間に応じて設定したオフセットだけずれた受信タイミングで受信するように制御する。基地局９０は、端末装置からＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０及びＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して同時に到達する複数の同一リバースリンク信号を受信することにより、リバースリンク信号の通信品質の劣化を防止できる。
図１７は実施形態に係る通信システムにおける基地局９０の主要部の一構成例を示すブロック図である。図１７において、基地局９０は、光張り出し通信部９００と送受信信号処理部９０１と制御部９０２とデータ送受信部９０３とを備える。光張り出し通信部９００は、光張り出しの回線を介して複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）と通信する。送受信信号処理部９０１は、所定の無線伝送方式（例えば３ＧＰＰのＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、５Ｇなどで規定されている無線伝送方式）に基づいて、送信データを変調することによりフォワードリンク信号を生成したり、受信信号を復調して受信データを生成したりする。データ送受信部９０３は、移動通信のコアネットワークなどから送信対象の各種データを受信したり、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して受信した各種データを移動通信のコアネットワークなどに送信する。
制御部９０２は、送受信信号処理部９０１によるフォワードリンク信号の生成・送信、リバースリンク信号の受信、受信データの生成などを制御する。本実施形態では、制御部９０２は、各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）との間の伝送遅延時間及び各フィーダリンクの無線区間の伝搬遅延時間（ＧＷ局とＨＡＰＳとの距離に応じた伝搬遅延時間）に応じて設定したオフセットだけずれた送信タイミングで、上記生成した同一のフォワードリンク信号を各ＧＷ局７０（１）〜７０（３）に送信したり、ＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介してＨＡＰＳ１０から送信されてきたリバースリンク信号を上記オフセットだけずらして受信したりするように制御する。
ＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０は、基地局９０からＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して同時に到達する複数の同一フォワードリンク信号を受信することにより、フォワードリンク信号の通信品質の劣化を防止できる。また、基地局９０は、ＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０からＧＷ局７０（１）〜７０（３）を介して複数の同一リバースリンク信号を同時に受信することにより、リバースリンク信号の通信品質の劣化を防止できる。
図１８は実施形態に係る通信システムにおけるＨＡＰＳ１０の無線中継局１１０の主要部の一構成例を示すブロック図である。図１８において、無線中継局１１０は、リピーター子機として機能し、サービスリンク無線通信部１５０と中継制御部１５１とフィーダリンク無線通信部１５２とを備える。サービスリンク無線通信部１５０は、例えばアンテナ、高周波アンプなどを有し、サービスリンクを介して端末装置と無線通信する。フィーダリンク無線通信部１５２は、例えばアンテナ、高周波アンプ、周波数変換器などを有し、フィーダリンクの無線区間を介して複数のＧＷ局７０（１）〜７０（３）と無線通信する。
なお、本明細書で説明された処理工程並びにＨＡＰＳ１０，２０等の通信中継装置の無線中継局、フィーダ局、遠隔制御装置、サーバ、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）、基地局及び基地局装置の構成要素は、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、無線中継局、フィーダ局、基地局、基地局装置、無線中継局装置、端末装置（ユーザ装置、移動局、通信端末）、遠隔制御装置、サーバ、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）において前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、前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前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。
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 ＨＡＰＳ（ソーラープレーンタイプ）
２０ ＨＡＰＳ（飛行船タイプ）
４０ セル形成目標空域
４１，４２，４３ ３次元セル
４５ 雲
４６ 降雨
５０ ＨＡＰＳが位置する空域
６０ ドローン
６１ 端末装置
６１（１），６１（２） 端末装置
６５ 飛行機
７０ ゲートウェイ局（ＧＷ局）
７０（１） 第一ゲートウェイ局（第一ＧＷ局）
７０（２） 第二ゲートウェイ局（第二ＧＷ局）
７０（３） 第三ゲートウェイ局（第三ＧＷ局）
７２ 人工衛星
８０ 移動通信網
８５ 遠隔制御装置（管制センター）
８６ サーバ
９０ 基地局（ｅＮｏｄｅＢ）
９１（１）〜９１（３） 光張り出しの回線
１００，２００、３００ ビーム
１００Ａ，１００Ａ（１），１００Ａ（２） セル
１１０，２１０ 無線中継局
１５０ サービスリンク無線通信部
１５１ 中継制御部
１５２ フィーダリンク無線通信部
７００ フィーダリンク無線通信部
７０１ 中継制御部
７０２ 光張り出し通信部
９００ 光張り出し通信部
９０１ 送受信信号処理部
９０２ 制御部
９０３ データ送受信部

Claims (14)

  1. 上空に位置する無線中継装置を介して通信を行う通信システムであって、
    前記無線中継装置との間に複数のフィーダリンクの無線区間を形成する複数のゲートウェイ局が、地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置され、
    前記複数のゲートウェイ局に接続された基地局を備え、
    前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報を管理する管理装置を備え、
    前記複数のゲートウェイ局は、前記無線中継装置との間で、前記複数のフィーダリンクを介した信号の同時送受信又は前記フィーダリンクの切り替えを伴う信号の送受信を行い、
    前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記ゲートウェイ局から前記無線中継装置に信号を送信するフォワードリンクにおいて、前記管理装置から取得した前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間の両方の遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらすことを特徴とする通信システム。
  2. 上空に位置する無線中継装置を介して通信を行う通信システムであって、
    前記無線中継装置との間に複数のフィーダリンクの無線区間を形成する複数のゲートウェイ局が、地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置され、
    前記複数のゲートウェイ局に接続された基地局を備え、
    前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報を管理する管理装置を備え、
    前記基地局は、前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置に信号を送信する複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記管理装置から取得した前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間の両方の遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらすことを特徴とする通信システム。
  3. 請求項１又は２の通信システムにおいて、
    前記複数のフォワードリンクのうち前記両方の遅延時間が最も長いフォワードリンクを基準にし、前記基準のフォワードリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のフォワードリンクに対応するオフセットの計算を行うことを特徴とする通信システム。
  4. 上空に位置する無線中継装置を介して通信を行う通信システムであって、
    前記無線中継装置との間に複数のフィーダリンクの無線区間を形成する複数のゲートウェイ局が、地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置され、
    前記複数のゲートウェイ局に接続された基地局を備え、
    前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報を管理する管理装置を備え、
    前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置に信号を送信する複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記管理装置から取得した前記無線中継装置及び前記ゲートウェイ局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらし、
    前記基地局は、前記複数のフォワードリンクそれぞれにおいて、前記管理装置から取得した前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の送信タイミングをずらすことを特徴とする通信システム。
  5. 請求項４の通信システムにおいて、
    前記複数のフォワードリンクのうち前記伝搬遅延時間が最も長いフォワードリンクを基準にし、前記基準のフォワードリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のフォワードリンクに対応するオフセットの計算を行い、
    前記複数のフォワードリンクのうち前記伝送遅延時間が最も長いフォワードリンクを基準にし、前記基準のフォワードリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のフォワードリンクに対応するオフセットの計算を行うことを特徴とする通信システム。
  6. 請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
    前記基地局は、前記無線中継装置から前記複数のゲートウェイ局を介して信号を受信する複数のリバースリンクそれぞれにおいて、管理装置から取得した前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間の両方の遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらすことを特徴とする通信システム。
  7. 請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
    前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記無線中継装置から信号を受信する複数のリバースリンクそれぞれにおいて、管理装置から取得した前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記基地局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間の両方の遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらすことを特徴とする通信システム。
  8. 請求項６又は７の通信システムにおいて、
    前記複数のリバースリンクのうち前記両方の遅延時間が最も長いリバースリンクを基準にし、前記基準のリバースリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のリバースリンクに対応するオフセットの計算を行うことを特徴とする通信システム。
  9. 請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
    前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記無線中継装置から信号を受信する複数のリバースリンクそれぞれにおいて、管理装置から取得した前記無線中継装置及び前記ゲートウェイ局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらし、
    前記基地局は、前記複数のリバースリンクそれぞれにおいて、前記管理装置から取得した前記ゲートウェイ局及び前記基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、前記ゲートウェイ局と前記基地局との間の伝送遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記信号の受信タイミングをずらすことを特徴とする通信システム。
  10. 請求項９の通信システムにおいて、
    前記基地局は、前記複数のリバースリンクのうち前記伝送遅延時間が最も長いリバースリンクを基準にし、前記基準のリバースリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のリバースリンクに対応するオフセットの計算を行い、
    前記複数のゲートウェイ局はそれぞれ、前記複数のリバースリンクのうち前記伝搬遅延時間が最も長いリバースリンクを基準にし、前記基準のリバースリンクに対応する前記オフセットをゼロに設定し、他のリバースリンクに対応する前記オフセットの計算を行うことを特徴とする通信システム。
  11. 上空に位置する無線中継装置との間にフィーダリンクの無線区間を形成するように地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置された複数のゲートウェイ局のいずれかのゲートウェイ局であって、
    前記無線中継装置との間で、前記複数のゲートウェイ局のうち自局以外の他のゲートウェイ局と協調した信号の同時送受信又は前記他のゲートウェイ局との切り替えを伴う信号の送受信を行い、
    前記無線中継装置に信号を送信するフォワードリンク又は前記無線中継装置から信号を受信するリバースリンクにおいて、管理装置から取得した前記無線中継装置、自局及び自局に接続された基地局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、自局と前記基地局との間の伝送遅延時間と自局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間の両方の遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記フォワードリンクの信号の送信タイミング又は前記リバースリンクの信号の受信タイミングをずらすことを特徴とするゲートウェイ局。
  12. 請求項１１のゲートウェイ局において、
    前記複数のフォワードリンクのうち前記両方の遅延時間が最も長いフォワードリンクを基準にし、前記基準のフォワードリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のフォワードリンクに対応するオフセットの計算を行い、
    前記複数のリバースリンクのうち前記両方の遅延時間が最も長いリバースリンクを基準にし、前記基準のリバースリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のリバースリンクに対応するオフセットの計算を行うことを特徴とするゲートウェイ局。
  13. 上空に位置する無線中継装置との間に複数のフィーダリンクの無線区間を形成するように地上又は海上の地理的に互いに離れた複数の位置に配置された複数のゲートウェイ局に接続され、
    前記無線中継装置との間で、前記複数のフィーダリンクを介した信号の同時送受信又は前記フィーダリンクの切り替えを伴う信号の送受信を行い、
    前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置に信号を送信する複数のフォワードリンクそれぞれ又は前記複数のゲートウェイ局を介して前記無線中継装置から信号を受信する複数のリバースリンクそれぞれにおいて、管理装置から取得した前記無線中継装置、前記ゲートウェイ局及び自局それぞれの現在位置の位置情報に基づいて、自局と前記ゲートウェイ局との間の伝送遅延時間と前記ゲートウェイ局と前記無線中継装置との間の伝搬遅延時間の両方の遅延時間に応じたオフセットを計算し、その計算したオフセットだけ前記フォワードリンクの信号の送信タイミング又は前記リバースリンクの信号の受信タイミングをずらすことを特徴とする基地局。
  14. 請求項１３の基地局において、
    前記複数のフォワードリンクのうち前記両方の遅延時間が最も長いフォワードリンクを基準にし、前記基準のフォワードリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のフォワードリンクに対応するオフセットの計算を行い、
    前記複数のリバースリンクのうち前記両方の遅延時間が最も長いリバースリンクを基準にし、前記基準のリバースリンクに対応するオフセットをゼロに設定し、他のリバースリンクに対応するオフセットの計算を行うことを特徴とする基地局。
JP2018000311A 2018-01-04 2018-01-04 通信システム、ゲートウェイ局及び基地局 Active JP6721618B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018000311A JP6721618B2 (ja) 2018-01-04 2018-01-04 通信システム、ゲートウェイ局及び基地局
US16/959,689 US11057856B2 (en) 2018-01-04 2018-12-21 Site-to-site transmission/propagation delay correction during application of site diversity in haps feeder link
PCT/JP2018/047258 WO2019135369A1 (ja) 2018-01-04 2018-12-21 Ｈａｐｓのフィーダリンクにおけるサイトダイバーシチ適用時のサイト間伝送・伝搬遅延補正
CA3087620A CA3087620C (en) 2018-01-04 2018-12-21 Inter-site transmission/propagation delay correction when applying site diversity in haps feeder link
EP18898400.9A EP3737203B1 (en) 2018-01-04 2018-12-21 Site-to-site transmission/propagation delay correction during application of site diversity in haps feeder link
CN201880085483.6A CN111557120B (zh) 2018-01-04 2018-12-21 通信系统、网关站和基站
KR1020207020430A KR102221972B1 (ko) 2018-01-04 2018-12-21 Haps의 피더 링크에 있어서의 사이트 다이버시티 적용시의 사이트간 전송·전반 지연 보정
IL275801A IL275801B (en) 2018-01-04 2020-07-01 Fixed site-to-site transmission delay/propagation during application of site diversity on a haps feeder link

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018000311A JP6721618B2 (ja) 2018-01-04 2018-01-04 通信システム、ゲートウェイ局及び基地局

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019121909A JP2019121909A (ja) 2019-07-22
JP2019121909A5 JP2019121909A5 (ja) 2020-04-23
JP6721618B2 true JP6721618B2 (ja) 2020-07-15

Family

ID=67143694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018000311A Active JP6721618B2 (ja) 2018-01-04 2018-01-04 通信システム、ゲートウェイ局及び基地局

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11057856B2 (ja)
EP (1) EP3737203B1 (ja)
JP (1) JP6721618B2 (ja)
KR (1) KR102221972B1 (ja)
CN (1) CN111557120B (ja)
CA (1) CA3087620C (ja)
IL (1) IL275801B (ja)
WO (1) WO2019135369A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7010901B2 (ja) * 2019-07-23 2022-01-26 Ｈａｐｓモバイル株式会社 Ｈａｐｓ通信システムにおける動的サイトダイバーシチ
US11616568B2 (en) * 2020-02-28 2023-03-28 Nokia Technologies Oy Dynamic cell-specific delay for timing scaling in a non-terrestrial network (NTN)
EP4152824A4 (en) * 2020-05-13 2023-10-11 Sony Group Corporation COMMUNICATION DEVICE, NON-GEOSTATIONARY SATELLITE, GROUND STATION AND COMMUNICATION METHOD
JPWO2022244152A1 (ja) * 2021-05-19 2022-11-24
CN114448837B (zh) * 2022-01-30 2024-04-02 北京航天飞行控制中心 天地回路时延的测量方法及测量装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9608410A (pt) * 1995-06-06 1998-12-29 Globalstar Lp Sistema de administração de recursos de diversidade de satélites repetidores
JP4031868B2 (ja) * 1998-06-19 2008-01-09 株式会社日立コミュニケーションテクノロジー 通信装置、基地局および通信方法
CN1115809C (zh) * 1999-06-17 2003-07-23 三菱电机株式会社 在地面无线站与用户站之间进行无线通信的移动通信系统
GB2359960B (en) 2000-03-03 2004-06-16 Mitel Corp Embedded loop delay compensation circuit for multi-channel transceiver
US6965816B2 (en) * 2001-10-01 2005-11-15 Kline & Walker, Llc PFN/TRAC system FAA upgrades for accountable remote and robotics control to stop the unauthorized use of aircraft and to improve equipment management and public safety in transportation
JP4037302B2 (ja) 2003-03-28 2008-01-23 三菱電機株式会社 衛星通信システム、基地局及び移動局
JP2005295096A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Mitsubishi Electric Corp 通信システム、基地局及び端末局
EP2254265A3 (en) * 2005-01-05 2013-11-27 ATC Technologies, LLC Adaptive beam forming with multi-user detection and interference reduction in satellite communication systems and methods
US7460866B2 (en) * 2005-08-18 2008-12-02 Tecore, Inc. Position location for airborne networks
US8274947B1 (en) * 2007-10-05 2012-09-25 Zte (Usa) Inc. Providing timing reference for femto cell in wireless communication networks
JP5147476B2 (ja) 2008-03-17 2013-02-20 株式会社日立製作所 無線通信システム、基地局およびデータ送信タイミング制御方法
US8484661B2 (en) * 2010-03-19 2013-07-09 At&T Mobility Ii Llc Agnostic execution cluster for an agnostic execution environment
US9083425B1 (en) * 2014-08-18 2015-07-14 Sunlight Photonics Inc. Distributed airborne wireless networks
US9302782B2 (en) * 2014-08-18 2016-04-05 Sunlight Photonics Inc. Methods and apparatus for a distributed airborne wireless communications fleet
US9596020B2 (en) * 2014-08-18 2017-03-14 Sunlight Photonics Inc. Methods for providing distributed airborne wireless communications
US9900856B2 (en) * 2015-03-20 2018-02-20 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for time or frequency synchronization in non-geosynchronous satellite communication systems
MX2017012969A (es) 2015-04-10 2017-11-24 Viasat Inc Satelites y sistemas para la formacion de haz de extremo a extremo.
KR102165085B1 (ko) 2015-04-30 2020-10-13 주식회사 쏠리드 위성 신호 중계 시스템
US9888426B2 (en) * 2015-05-01 2018-02-06 Qualcomm Incorporated Handoff for satellite communication
US9933780B2 (en) * 2015-06-17 2018-04-03 Qualcomm Incorporated Systems and methods for remote distributed control of unmanned aircraft
FR3046313B1 (fr) * 2015-12-23 2019-05-31 Thales Solution a repartition spatiale massive pour constellation telecom
SG10201912444VA (en) * 2016-01-13 2020-02-27 Viasat Inc System for end-to-end beamforming with multi-frequency access nodes
JP6134024B1 (ja) 2016-02-29 2017-05-24 ソフトバンク株式会社 通信システム及びスモールセル基地局
MX2019003299A (es) * 2016-09-23 2019-05-22 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd Procedimiento y dispositivo de comunicación inalámbrica.
JP6615827B2 (ja) * 2017-05-12 2019-12-04 ソフトバンク株式会社 通信システム及び遠隔制御装置
JP6813520B2 (ja) * 2018-02-06 2021-01-13 ソフトバンク株式会社 システム、管理装置及び飛行方法
US10470143B2 (en) * 2018-03-13 2019-11-05 Qualcomm Incorporated Systems and methods for timing synchronization and synchronization source selection for vehicle-to-vehicle communications

Also Published As

Publication number Publication date
IL275801B (en) 2021-04-29
US20200383078A1 (en) 2020-12-03
CA3087620A1 (en) 2019-07-11
EP3737203A1 (en) 2020-11-11
JP2019121909A (ja) 2019-07-22
EP3737203B1 (en) 2022-09-14
KR102221972B1 (ko) 2021-03-03
CN111557120B (zh) 2021-06-18
US11057856B2 (en) 2021-07-06
CA3087620C (en) 2021-06-22
WO2019135369A1 (ja) 2019-07-11
KR20200096300A (ko) 2020-08-11
IL275801A (en) 2020-08-31
CN111557120A (zh) 2020-08-18
EP3737203A4 (en) 2021-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018267309B2 (en) Inter-haps communication and high-capacity multi-cell haps for constructing three-dimensionalized network of fifth- generation communication
JP6898258B2 (ja) 通信システム及び無線中継装置
CA3090214C (en) Haps cooperative flight system
US11239902B2 (en) Monitoring of radio relay apparatus using feeder link
JP6721618B2 (ja) 通信システム、ゲートウェイ局及び基地局
US10985839B2 (en) 3D-compatible directional optical antenna
JP2020010219A (ja) Ｈａｐｓを用いた単一周波数ネットワークセル構成
OA19809A (en) Inter-HAPS communication that builds three-dimensionally formed network of fifthgeneration communication, and large-capacity and multi-cell captive airship-type HAPS.

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200312

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200312

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20200312

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20200513

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200605

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6721618

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250