JP7258263B2 - 端末、基地局、制御回路、記憶媒体および通信方法 - Google Patents

Description

本開示は、ヘリコプターに搭載される端末、基地局、制御回路、記憶媒体および通信方法に関する。

広域に移動するヘリコプターと地上局との間で無線通信を行うため、ヘリコプターに搭載される通信装置と地上局とが、通信衛星を介して通信を行うヘリコプター搭載衛星通信システムが実用化されている。ヘリコプター搭載衛星通信システムでは、ヘリコプターに搭載される通信装置と通信衛星との空中線上にヘリコプターの回転翼が存在するため、回転翼によって信号が間欠的に遮断される。また、従来のヘリコプター搭載衛星通信システムは、各ユーザを周波数分割し、各ユーザが特定の周波数を時間的に占有して通信を行っている。しかしながら、通信需要の増加に伴い、ヘリコプター搭載衛星通信システムにおいて、周波数利用効率のよい時間分割多重方式の適用が望まれる。更に、ヘリコプター搭載衛星通信システムは、他システムとの相互接続性を向上させるため、独自の通信方式でなく標準化に準拠した汎用の通信機器を採用できることが望ましい。

このような問題に対して、特許文献１には、回転翼の合間を縫って送受信できるように送信信号を複製して遅延させ、２波の送信信号を送信することによって回転翼の遮断に対して確達性を向上させる技術が開示されている。

特開２０２０－１０２１４号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、回転翼の遮断率が高い状況下においては、２波の送信信号のいずれも回転翼によって遮断される可能性がある、という問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、時間分割多重方式による無線通信において、回転翼による遮断が生じる状況下での信号の確達性を向上可能な端末を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける端末である。端末は、中継局と端末との間の空中線を回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視する回転翼状態監視部と、回転翼状態を基地局へ送信し、基地局から割り当てられた無線リソースでデータを送信する送受信部と、を備えることを特徴とする。

本開示に係る端末は、時間分割多重方式による無線通信において、回転翼による遮断が生じる状況下での信号の確達性を向上させることができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す図 実施の形態１に係る端末の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る基地局の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る端末および基地局のフォワードリンクのときの動作を示す図 実施の形態１に係る端末のフォワードリンクのときの動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る基地局のフォワードリンクのときの動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る端末および基地局のリターンリンクのときの動作を示す図 実施の形態１に係る端末のリターンリンクのときの動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る基地局のリターンリンクのときの動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る端末が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１に係る端末が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図 実施の形態２に係る端末の構成例を示すブロック図 実施の形態２に係る基地局の構成例を示すブロック図 実施の形態２に係る端末および基地局の動作を示す図 実施の形態２に係る端末において回転翼状態の情報をスロット番号に紐付けた例を示す図 実施の形態２に係る端末の動作を示すフローチャート 実施の形態２に係る基地局の動作を示すフローチャート 実施の形態２に係る基地局の動作の他の例を示すフローチャート 実施の形態２に係る通信システムの構成例を示す図

以下に、本開示の実施の形態に係る端末、基地局、制御回路、記憶媒体および通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る通信システム５０の構成例を示す図である。通信システム５０は、端末１０と、中継局２０と、基地局３０と、を備える。通信システム５０において、端末１０および基地局３０は、中継局２０を介して無線接続され、データなどを送受信する。端末１０は、回転翼を有する機器、具体的には、図示しないヘリコプターに搭載される通信装置である。中継局２０は、端末１０および基地局３０による無線通信を中継する通信装置である。中継局２０は、通信衛星でもよいし、高度に滞空する移動体であってもよい。以降では、中継局２０が通信衛星の場合を例にして説明する。基地局３０は、地上に設置された通信装置である。基地局３０は、地上に固定された通信装置でもよいし、移動可能な通信装置であってもよい。通信システム５０は、端末１０および基地局３０が、中継局２０を介して無線通信を行うヘリコプター搭載衛星通信システムである。

以降の説明では、通信システム５０において、基地局３０から中継局２０を介して端末１０へ通信することをフォワードリンクと称し、端末１０から中継局２０を介して基地局３０へ通信することをリターンリンクと称する。

つぎに、端末１０および基地局３０の構成および動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る端末１０の構成例を示すブロック図である。端末１０は、回転翼状態監視部１１と、送受信部１２と、データ処理部１３と、を備える。回転翼状態監視部１１は、中継局２０と端末１０との間の空中線をヘリコプターの回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視する。送受信部１２は、回転翼状態、無線リソースを要求する際のリソース要求、基地局３０から割り当てられた無線リソースでデータなどを基地局３０へ送信する。また、送受信部１２は、データ、リソース要求に対して無線リソースが割り当てられたリソース通知などを基地局３０から受信する。データ処理部１３は、基地局３０へ送信すべきデータの管理、基地局３０へ送信するデータの符号化および変調、基地局３０から受信したデータの復調および復号などを行う。

図３は、実施の形態１に係る基地局３０の構成例を示すブロック図である。基地局３０は、伝送制御部３１と、送受信部３２と、データ処理部３３と、を備える。伝送制御部３１は、端末１０からリソース要求があった場合、回転翼状態などを用いて、端末１０に割り当てる無線リソースを決定する。送受信部３２は、データ、リソース要求に対して無線リソースが割り当てられたリソース通知などを基地局３０へ送信する。また、送受信部３２は、回転翼状態、無線リソースを要求する際のリソース要求、データなどを端末１０から受信する。データ処理部３３は、端末１０へ送信すべきデータの管理、端末１０へ送信するデータの符号化および変調、端末１０から受信したデータの復調および復号などを行う。

まず、端末１０および基地局３０のフォワードリンクのときの動作について説明する。図４は、実施の形態１に係る端末１０および基地局３０のフォワードリンクのときの動作を示す図である。はじめに、端末１０において、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態を監視する。具体的には、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態の監視として、中継局２０と端末１０との間の空中線を回転翼が遮断するタイミングを測定する。遮断するタイミングとは、具体的には、遮断周期、遮断時間または遮断率、遮断時間の時間的安定度などである。時間的安定度とは、例えば、分散である。回転翼状態監視部１１は、ヘリコプターの姿勢、位置情報、回転翼の検出情報、通信衛星である中継局２０の位置などを用い、既存の技術の組み合わせによって、遮断するタイミングを測定することができる。中継局２０と端末１０との間の空中線を回転翼が遮断するタイミング、すなわち回転翼状態には、前述の遮断周期、遮断時間または遮断率、遮断時間の時間的安定度のうち少なくとも１つが含まれるものとする。

端末１０の送受信部１２は、回転翼状態監視部１１で測定された中継局２０と端末１０との間の空中線を回転翼が遮断するタイミングを回転翼状態として、中継局２０を介して基地局３０へ送信する。端末１０と基地局３０との間の通信は、前述のように中継局２０を介して行われることになるが、記載を簡潔にするため、以降の説明では、「中継局２０を介して」の部分は省略する。送受信部１２は、基地局３０への回転翼状態の送信に際して、基地局３０の伝送制御部３１から端末１０に対して個別のリターンリンクの無線リソース、例えば、送信可能時間、周波数などが割り当てられている場合、割り当て済の無線リソースの送信可能時間のうち、回転翼に遮断されない時間で回転翼状態を送信する。送受信部１２は、基地局３０の伝送制御部３１から端末１０に対して個別のリターンリンクの無線リソースが割り当てられていない場合、伝送制御部３１が予め決定した衝突型のランダムアクセスなどに割り当てている無線リソースを用いて、回転翼状態を送信してもよい。

基地局３０において、送受信部３２は、端末１０から回転翼状態を受信する。伝送制御部３１は、データ処理部３３が管理しているフォワードリンクで端末１０へ送信すべきデータのデータ量、回転翼状態、所望の通信品質を満たす無線通信速度、要求されるデータの誤り率などから、フォワードリンクで送信すべきデータを複製して送受信部３２が連送する回数、すなわち連送回数を決定する。所望の通信品質とは、例えば、誤り率である。要求されるデータの誤り率とは、例えば、パケット誤り率である。伝送制御部３１は、例えば、送受信部３２が時間的に隙間なく連送することができる場合、回転翼による遮断時間＜無線フレーム長×連送回数となるように連送回数を決定する。言い換えると、伝送制御部３１は、例えば、送受信部３２が時間的に隙間なく連送することができる場合、回転翼による遮断時間が、無線フレーム長に連送回数を乗じた値より小さくなるように連送回数を決定する。無線フレーム長は、データを送信する際に用いられる無線フレームの長さである。これにより、端末１０は、回転翼によって遮断していない時間において、少なくとも１つの無線フレーム、すなわち少なくとも１つのデータを受信することができる。

また、送受信部３２がブラックボックスでＩＰ（Internet Protocol）パケットレベルでの連送しか許容されない場合、送受信部３２が時間的に隙間なくデータを連送することができないことも想定される。この場合、伝送制御部３１は、１－回転翼による遮断率^連送回数＞所望の誤り率となるように連送回数を決定する。言い換えると、伝送制御部３１は、１から、回転翼による遮断率を底とし連送回数を指数とする累乗で表される値を減じた値が、所望の誤り率より大きくなるように連送回数を決定する。送受信部３２は、１－回転翼による遮断率^連送回数＞所望の誤り率を満たす連送回数分、ＩＰパケットを複製して送信する。これにより、端末１０は、所望の誤り率以上の確率で無線フレーム、すなわちデータを受信することができる。なお、伝送制御部３１は、端末１０が搭載されるヘリコプターの姿勢によって回転翼状態が変動する可能性があることから、連送回数を決定する際、連送回数に、回転翼状態の安定度、例えば、遮断周期、遮断率などの分散に基づいて補正係数を乗算して補正してもよい。伝送制御部３１は、例えば、分散が大きい場合は連送回数が多くなるように補正することで、基地局３０から端末１０へのデータの確達性を向上させることができる。送受信部３２は、伝送制御部３１で決定された連送回数だけ、端末１０に対してデータを複製して連送する。

端末１０において、送受信部１２は、基地局３０からデータを受信する。データ処理部１３は、送受信部１２で受信されたデータを復調および復号するとともに、送受信部１２を介して基地局３０に対して受信応答を送信する。

基地局３０の送受信部３２は、データの連送中に端末１０から受信応答を受信した場合、これ以上のデータの連送は不要であることから、データの連送を停止してもよい。また、端末１０の送受信部１２は、基地局３０から連送されるデータのうち複数個を重複して受信する可能性があることから、受信したデータの重複をチェックし、受信済みのデータと重複するデータについては破棄してもよい。

なお、端末１０、中継局２０、および基地局３０が携帯電話の標準規格、例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）に準拠している場合、基地局３０は、３ＧＰＰで規定されているＤＬ＿ＲＥＰＥＴＩＴＩＯＮ＿ＮＵＭＢＥＲを上記で決定した連送回数に設定することで、データの連送が可能である。また、端末１０、中継局２０、および基地局３０がＤＶＢ（Digital Video Broadcasting）－Ｓ２（Satellite Second Generation）またはＤＶＢ－Ｓ２Ｘ（Satellite Second Generation Extensions）に準拠している場合、上述した無線フレームはＰＬＦＲＡＭＥであり、基地局３０は、ＰＬＦＲＡＭＥを複製して連送してもよい。すなわち、基地局３０の送受信部３２は、ＤＶＢ－Ｓ２またはＤＶＢ－Ｓ２Ｘに規定されているＰＬＦＲＡＭＥを連送回数分、複製して連送する。

図５は、実施の形態１に係る端末１０のフォワードリンクのときの動作を示すフローチャートである。端末１０において、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態を監視する（ステップＳ１０１）。送受信部１２は、回転翼状態を基地局３０へ送信する（ステップＳ１０２）。送受信部１２は、基地局３０からデータを受信する（ステップＳ１０３）。データ処理部１３は、送受信部１２を介して基地局３０に対して受信応答を送信する（ステップＳ１０４）。

図６は、実施の形態１に係る基地局３０のフォワードリンクのときの動作を示すフローチャートである。基地局３０において、送受信部３２は、端末１０から回転翼状態を受信する（ステップＳ３０１）。伝送制御部３１は、端末１０にデータを送信する際の連送回数を決定する（ステップＳ３０２）。送受信部３２は、伝送制御部３１で決定された連送回数で、端末１０へデータを送信する（ステップＳ３０３）。送受信部３２は、端末１０から受信応答を受信する（ステップＳ３０４）。このとき、送受信部３２は、データを連送中の場合はデータの連送を停止する（ステップＳ３０５）。

つぎに、端末１０および基地局３０のリターンリンクのときの動作について説明する。図７は、実施の形態１に係る端末１０および基地局３０のリターンリンクのときの動作を示す図である。フォワードリンクで通信を行う場合と同様、端末１０において、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態を監視する。また、データ処理部１３は、端末１０が送信すべきデータのデータ速度を監視する。そして、送受信部１２は、基地局３０に対して、回転翼状態とともに、データ速度を満たすために必要な無線リソースを要求するリソース要求を送信する。リソース要求で要求する無線リソースとは、端末１０がリターンリンクでデータを送信する際の無線リソースであって、例えば、時間、周波数または伝送速度またはデータのバッファ滞留量などである。ここで、リソース要求で要求される伝送速度を、例えば、データ速度を（１－遮断率）で除算した値にすることで、端末１０は、遮断率が高い場合により多くの伝送速度を要求し、非遮断区間で所望のデータを伝送することができる。データ速度を（１－遮断率）で除算した値は、データ速度を、１から遮断率を減じた値で除算した値とも言う。なお、リソース要求で要求される情報が伝送速度ではない場合、端末１０は、リソース要求で要求される情報として、伝送速度と等価となる時間、周波数などの情報に変換した値で要求してもよいし、伝送速度を単位時間内で送信可能なデータ量であるデータ滞留量に変換した値で要求してもよい。端末１０の送受信部１２は、フォワードリンクのときの基地局３０と同様、回転翼による遮断率が、端末１０が搭載されるヘリコプターの姿勢によって変動する場合、回転翼状態の安定度に基づいて、伝送速度に補正係数を乗算してもよい。

基地局３０において、送受信部３２は、端末１０から回転翼状態およびリソース要求を受信する。伝送制御部３１は、回転翼状態およびリソース要求に基づいて、リターンリンクで端末１０が送信可能な時間を決定し、端末１０がデータを送信するための無線リソースを割り当てる。送受信部３２は、伝送制御部３１で割り当てられた無線リソースをリソース通知として端末１０へ送信する。なお、送受信部３２は、リソース通知自体が回転翼で遮断されることを防ぐため、回転翼状態に基づいてリソース通知の連送回数を決定し、リソース通知を連送してもよい。

端末１０において、送受信部１２は、基地局３０からリソース通知を受信すると、リソース通知に対する受信応答を基地局３０へ返送する。また、送受信部１２は、データ処理部１３から送信すべきデータを引き出す。送受信部１２は、基地局３０からリソース通知で無線リソースとして、リターンリンクで端末１０が送信可能な時間、周波数などが割り当てられた場合、送信可能な時間、周波数のうち回転翼で遮断されない時間でデータを基地局３０へ送信する。

図８は、実施の形態１に係る端末１０のリターンリンクのときの動作を示すフローチャートである。端末１０において、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態を監視する（ステップＳ１１１）。送受信部１２は、回転翼状態、および必要な無線リソースを要求するリソース要求を基地局３０へ送信する（ステップＳ１１２）。送受信部１２は、基地局３０からリソース通知を受信すると（ステップＳ１１３）、基地局３０に対して受信応答を送信する（ステップＳ１１４）。送受信部１２は、データ処理部１３から送信すべきデータを引き出し、リソース通知に基づいて、データを送信する（ステップＳ１１５）。

図９は、実施の形態１に係る基地局３０のリターンリンクのときの動作を示すフローチャートである。基地局３０において、送受信部３２は、端末１０から回転翼状態およびリソース要求を受信する（ステップＳ３１１）。送受信部３２は、回転翼状態およびリソース要求に基づいて、端末１０に無線リソースを割り当て（ステップＳ３１２）、リソース通知を端末１０へ送信する（ステップＳ３１３）。送受信部３２は、端末１０から受信応答を受信し（ステップＳ３１４）、その後、端末１０からデータを受信する（ステップＳ３１５）。

つづいて、端末１０のハードウェア構成について説明する。端末１０において、送受信部１２は、通信機である。回転翼状態監視部１１およびデータ処理部１３は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

図１０は、実施の形態１に係る端末１０が備える処理回路をプロセッサ９１およびメモリ９２で実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図１０に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、端末１０の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能を端末１０に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。

上記プログラムは、回転翼状態監視部１１が、中継局２０と端末１０との間の空中線を回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視する第１のステップと、送受信部１２が、回転翼状態を基地局３０へ送信し、基地局３０から割り当てられた無線リソースでデータを送信する第２のステップと、を端末１０に実行させるプログラムであるとも言える。

ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

図１１は、実施の形態１に係る端末１０が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図１１に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

基地局３０のハードウェア構成も、端末１０のハードウェア構成と同様である。基地局３０において、送受信部３２は、通信機である。伝送制御部３１およびデータ処理部３３は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、端末１０は、回転翼状態を監視し、回転翼状態を基地局３０へ送信する。フォワードリンクによる通信の場合、基地局３０は、回転翼状態からデータの連送回数を決定してデータを連送する。リターンリンクによる通信の場合、基地局３０は、回転翼状態に基づいて端末１０がデータを送信可能な無線リソースを割り当て、端末１０は、割り当てられた無線リソースの中から回転翼で遮断されないタイミングでデータを送信する。これにより、端末１０および基地局３０は、時間分割多重方式による無線通信において、回転翼による遮断が生じる状況下での信号、例えば、データ、リソース通知などの確達性を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、回転翼で電波が遮断されることを考慮して基地局３０が端末１０に無線リソースを割り当てることによって、フォワードリンクでは基地局３０がデータを連送し、リターンリンクでは端末１０が非遮断区間のみでデータを送信していた。しかしながら、実施の形態１では、無線リソースを冗長的に割り当てるため、周波数利用効率が低いという問題があった。そのため、実施の形態２では、冗長的な無線リソースを割り当てることなく回転翼の遮断を回避した通信を実現する方法について説明する。

図１２は、実施の形態２に係る端末１０ａの構成例を示すブロック図である。端末１０ａは、回転翼状態監視部１１と、送受信部１２と、データ処理部１３と、同期部１４と、を備える。端末１０ａは、図２に示す実施の形態１の端末１０に、同期部１４を追加したものである。図１３は、実施の形態２に係る基地局３０ａの構成例を示すブロック図である。基地局３０ａは、伝送制御部３１と、送受信部３２と、データ処理部３３と、同期部３４と、を備える。基地局３０ａは、図３に示す実施の形態１の基地局３０に、同期部３４を追加したものである。端末１０ａの同期部１４、および基地局３０ａの同期部３４は、端末１０ａおよび基地局３０ａのジオメトリに起因した遅延差を補正することで送受信タイミングが一意に定まる時刻を管理する。すなわち、端末１０ａの同期部１４、および基地局３０ａの同期部３４は、端末１０ａと基地局３０ａとの間のデータなどの送信または受信にかかる遅延差を補正する。端末１０ａの同期部１４、および基地局３０ａの同期部３４の間で同期が取れている状態は、例えば、３ＧＰＰにおけるＴｉｍｉｎｇ ａｌｉｇｎｍｅｎｔが確立している状態である。

図１４は、実施の形態２に係る端末１０ａおよび基地局３０ａの動作を示す図である。端末１０ａの同期部１４および基地局３０ａの同期部３４は、予め決められたスロット番号で時刻を管理しており、ジオメトリに起因した遅延差Δｄを把握した状態とする。図１４の例では、遅延差Δｄは２．５スロット分に相当する。端末１０ａがスロットＳ０１で送信したデータなどを基地局３０ａが遅延差Δｄ後に受信した時刻が、基地局３０ａにおけるスロットＳ０１となる。なお、基地局３０ａから端末１０ａへデータなどを送信する場合の遅延差Δｄも、同様に２．５スロットになる。そのため、端末１０ａがスロットＳ１１でデータなどを受信するためには、基地局３０ａはスロットＳ０６でデータなどを送信すればよい。

はじめに、端末１０ａにおいて、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態を監視する。送受信部１２は、回転翼状態を基地局３０ａへ送信する。ここで、回転翼状態は、実施の形態１と同様、遮断周期、遮断時間または遮断率、遮断時間の時間的安定度などであるが、遮断周期、遮断時間についてはスロット番号に紐付ける。図１５は、実施の形態２に係る端末１０ａにおいて回転翼状態の情報をスロット番号に紐付けた例を示す図である。例えば、通信開始時間、通信可能期間、および遮断周期というフォーマットを定義し、通信開始時間はスロットＳ０１、通信可能期間は２スロット、遮断周期は５スロットというように紐付ける。なお、図１５では図示していないが、遮断時間は遮断周期－通信可能期間＝３スロットとなる。実施の形態２において、端末１０ａから基地局３０ａへ送信される回転翼状態には、通信開始時間、通信可能期間、および遮断周期のうち少なくとも１つが含まれることとする。また、本実施の形態を３ＧＰＰの規格で実現する場合、通信開始時間を３ＧＰＰにおけるｄｒｘＳｔａｒｔＯｆｆｓｅｔ、通信可能期間を３ＧＰＰにおけるｏｎＤｕｒａｔｉｏｎＴｉｍｅｒ、遮断周期を３ＧＰＰにおけるＤＲＸｃｙｃｌｅへ適合するようにしてもよい。

送受信部１２は、基地局３０ａへの回転翼状態の送信に際して、基地局３０ａの伝送制御部３１から端末１０ａに対して個別のリターンリンクの無線リソース、例えば、送信可能時間、周波数などが割り当てられている場合、割り当て済の無線リソースのうち回転翼に遮断されない時間で回転翼状態を送信する。送受信部１２は、基地局３０ａの伝送制御部３１から端末１０ａに対して個別のリターンリンクの無線リソースが割り当てられていない場合、伝送制御部３１が予め決定した衝突型のランダムアクセスなどに割り当てている無線リソースを用いて、回転翼状態を送信してもよい。

基地局３０ａにおいて、送受信部３２は、端末１０ａから回転翼状態を受信する。伝送制御部３１は、データ処理部３３が管理しているフォワードリンクで端末１０ａへ送信すべきデータのデータ量、回転翼状態などから、端末１０ａがデータなどを受信可能な期間、すなわち回転翼で通信が遮断されない通信可能期間を推定する。送受信部３２は、伝送制御部３１で推定された通信可能期間で端末１０ａがフォワードリンクのデータを受信できるように、端末１０ａへフォワードリンクのデータを送信する。また、送受信部３２がリターンリンクのリソース要求を端末１０ａから受信している場合、伝送制御部３１は、通信可能期間で端末１０ａがデータを送信するためのリソース割当を決定する。送受信部３２は、伝送制御部３１で割り当てられた無線リソースを通知するためのリソース通知を、通信可能期間で端末１０ａが受信できるように送信する。

端末１０ａにおいて、送受信部１２は、基地局３０ａからデータおよびリソース通知を受信する。データ処理部１３は、受信したデータに対して送受信部１２を介して基地局３０ａへ受信応答を送信する。また、送受信部１２は、リターンリンクで送信すべきデータがある、且つ端末１０ａからリソース通知を受信している場合、リソース通知で割り当てられた無線リソースで基地局３０ａへデータを送信する。

なお、本実施の形態では、端末１０ａおよび基地局３０ａがともに同期した時刻で回転翼の状態を把握できていることから、一般的な間欠送受信と同様の扱いができる。よって、端末１０ａは、間欠送受信の対象区間以外、すなわち通信可能期間以外では送受信機能を停止することも可能である。例えば、端末１０ａは、待ち受け状態をＡｃｔｉｖｅ、Ｉｄｌｅ、Ｄｏｒｍａｎｔなどのように状態管理している場合、通信可能期間以外はＩｄｌｅモードに遷移してもよい。

図１６は、実施の形態２に係る端末１０ａの動作を示すフローチャートである。端末１０ａにおいて、回転翼状態監視部１１は、回転翼状態を監視する（ステップＳ１２１）。送受信部１２は、回転翼状態を基地局３０ａへ送信する（ステップＳ１２２）。送受信部１２は、基地局３０ａからデータおよびリソース通知を受信する（ステップＳ１２３）。データ処理部１３は、送受信部１２を介して基地局３０ａに対して、データに対する受信応答を送信し、リソース通知で割り当てられた無線リソースを用いてデータを送信する（ステップＳ１２４）。

図１７は、実施の形態２に係る基地局３０ａの動作を示すフローチャートである。基地局３０ａにおいて、送受信部３２は、端末１０ａから回転翼状態を受信する（ステップＳ３２１）。伝送制御部３１は、端末１０ａの受信可能期間を推定する（ステップＳ３２２）。送受信部３２は、端末１０ａが受信可能期間でデータを受信できるようにデータを送信し、リターンリンクのリソース要求を端末１０ａから受信している場合はリソース通知を送信する（ステップＳ３２３）。送受信部３２は、端末１０ａから、送信したデータに対する受信応答、およびデータを受信する（ステップＳ３２４）。

なお、基地局３０ａは、本実施の形態で説明した間欠送受信の方法と、実施の形態１で説明した連送の方法とを組み合わせて制御してもよい。図１８は、実施の形態２に係る基地局３０ａの動作の他の例を示すフローチャートである。基地局３０ａにおいて、送受信部３２は、端末１０ａから回転翼状態を受信する（ステップＳ３３１）。伝送制御部３１は、回転翼状態が安定しているか否かを判定する（ステップＳ３３２）。伝送制御部３１は、回転翼状態の安定度について、例えば、遮断率、遮断周期などの分散と予め決められた閾値とを比較することによって判定する。回転翼状態が安定している場合（ステップＳ３３２：Ｙｅｓ）、同期部３４は、基地局３０ａと端末１０ａとの同期状態を判定する（ステップＳ３３３）。基地局３０ａと端末１０ａとが同期状態の場合（ステップＳ３３３：Ｙｅｓ）、送受信部３２は、実施の形態２で説明した間欠通信制御が可能と判断し、間欠通信モードを適用する（ステップＳ３３４）。回転翼状態が安定していない場合（ステップＳ３３２：Ｎｏ）、または基地局３０ａと端末１０ａとが同期状態にない場合（ステップＳ３３３：Ｎｏ）、送受信部３２は、実施の形態１で説明した連送制御が可能と判断し、連送モードを適用する（ステップＳ３３５）。このように、送受信部３２は、回転翼状態が安定し、且つ端末１０ａとの同期が確立している場合、通信可能期間で端末１０ａがデータを受信できるように、端末１０ａへデータを送信し、その他の場合は端末１０ａへデータを連送する。

また、端末１０ａは、図１９に示すように、通信可能な中継局２０および基地局３０ａが複数存在する場合、回転翼状態の監視を複数の中継局２０に対して行い、各基地局３０ａに対して個別の回転翼状態を送信してもよい。図１９は、実施の形態２に係る通信システム５０ａの構成例を示す図である。通信システム５０ａは、端末１０ａと、２つの中継局２０と、２つの基地局３０ａと、を備える。異なる中継局２０を介して異なる基地局３０ａと通信が可能な場合、端末１０ａにおいて、回転翼状態監視部１１は、基地局３０ａごとに回転翼状態を監視する。送受信部１２は、最も回転翼状態が安定し、且つ同期状態にある基地局３０ａを通信対象とする。これにより、端末１０ａは、周波数利用効率および通信の確達性を向上させることができる。なお、図１９では、中継局２０および基地局３０ａが２つであるが、一例であり、中継局２０および基地局３０ａが３つ以上であってもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、端末１０ａは同期部１４を備え、基地局３０ａは同期部３４を備える。端末１０ａおよび基地局３０ａが時刻同期した状態において、端末１０ａは、スリット番号に紐付けて回転翼状態を基地局３０ａへ送信する。基地局３０ａは、間欠通信と同様の考え方で、回転翼の非遮断区間のみで通信を行う。また、基地局３０ａは、回転翼状態の安定度、同期状態などに基づいて、間欠通信モードと連送モードとを切り替え制御できることとした。これにより、端末１０ａおよび基地局３０ａは、回転翼による遮断が生じる状況下においても無線リソースの冗長的な割り当てを抑止しつつ、信号、例えば、データ、リソース通知などの確達性を向上させることができる。実施の形態２では、端末１０ａおよび基地局３０ａは、実施の形態１の端末１０および基地局３０と比較して、周波数利用効率を向上させることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０，１０ａ 端末、１１ 回転翼状態監視部、１２，３２ 送受信部、１３，３３ データ処理部、１４，３４ 同期部、２０ 中継局、３０，３０ａ 基地局、３１ 伝送制御部、５０，５０ａ 通信システム。

Claims (35)

1. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記端末であって、
   前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視する回転翼状態監視部と、
   前記回転翼状態を前記基地局へ送信し、前記基地局から割り当てられた無線リソースで前記データを送信する送受信部と、
   を備えることを特徴とする端末。
2. 前記送受信部は、受信した前記データの重複をチェックし、受信済みの前記データと重複する前記データを破棄する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の端末。
3. 前記送受信部は、前記基地局から、前記無線リソースとして、リターンリンクで前記端末が送信可能な時間が割り当てられた場合、送信可能な時間のうち前記回転翼で遮断されない時間で前記データを前記基地局へ送信する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の端末。
4. 前記送受信部は、リターンリンクで前記データを送信する際の無線リソースを要求するリソース要求を前記基地局へ送信し、
   前記リソース要求で要求される伝送速度は、データ速度を、１から遮断率を減じた値で除算した値である、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の端末。
5. 前記送受信部は、リターンリンクで前記データを送信する際の無線リソースを要求するリソース要求を前記基地局へ送信し、
   前記リソース要求で要求される情報は、伝送速度と等価となる時間、または周波数の情報に変換した値である、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の端末。
6. 前記送受信部は、リターンリンクで前記データを送信する際の無線リソースを要求するリソース要求を前記基地局へ送信し、
   前記リソース要求で要求される情報は、伝送速度を単位時間内で送信可能なデータ滞留量に変換した値である、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の端末。
7. 前記送受信部は、前記回転翼による遮断率が前記機器の姿勢によって変動する場合、前記回転翼状態の安定度に基づいて、前記伝送速度に補正係数を乗算する、
   ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の端末。
8. 前記回転翼状態には、遮断率、遮断周期、および遮断時間の時間的安定度のうち少なくとも１つが含まれる、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の端末。
9. 前記基地局との前記データの送信または受信にかかる遅延差を補正する同期部、
   を備え、
   前記同期部において前記基地局と同期が取れている状態は、３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるＴｉｍｉｎｇ ａｌｉｇｎｍｅｎｔが確立している状態である、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の端末。
10. 前記回転翼状態には、通信開始時間、通信可能期間、および遮断周期のうち少なくとも１つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の端末。
11. 前記通信開始時間は前記３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるｄｒｘＳｔａｒｔＯｆｆｓｅｔであり、前記通信可能期間は前記３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるｏｎＤｕｒａｔｉｏｎＴｉｍｅｒであり、前記遮断周期は前記３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるＤＲＸｃｙｃｌｅである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の端末。
12. 異なる前記中継局を介して異なる前記基地局と通信が可能であり、
    前記回転翼状態監視部は、前記基地局ごとに前記回転翼状態を監視し、
    前記送受信部は、前記回転翼状態が安定し、且つ同期状態にある前記基地局を通信対象とする、
    ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載の端末。
13. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記基地局であって、
    前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングが前記端末で測定された結果である回転翼状態を前記端末から受信する送受信部と、
    前記回転翼状態を用いて、前記端末に割り当てる無線リソースを決定する伝送制御部と、
    を備えることを特徴とする基地局。
14. 前記伝送制御部は、フォワードリンクで送信するデータを複製および連送する連送回数を決定し、
    前記送受信部は、前記連送回数だけ前記端末に対して前記データを連送する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の基地局。
15. 前記伝送制御部は、前記回転翼による遮断時間が、前記データを送信する際の無線フレーム長に前記連送回数を乗じた値より小さくなるように前記連送回数を決定する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の基地局。
16. 前記伝送制御部は、１から、前記回転翼による遮断率を底とし前記連送回数を指数とする累乗で表される値を減じた値が、所望の誤り率より大きくなるように前記連送回数を決定する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の基地局。
17. 前記伝送制御部は、前記連送回数に、前記回転翼状態の安定度に基づいて補正係数を乗算して補正する、
    ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１つに記載の基地局。
18. 前記送受信部は、前記連送回数分、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌパケットを複製して送信する、
    ことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１つに記載の基地局。
19. 前記送受信部は、前記データの連送中に前記端末から前記データの受信応答を受信した場合、前記データの連送を停止する、
    ことを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１つに記載の基地局。
20. ３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔで規定されているＤＬ＿ＲＥＰＥＴＩＴＩＯＮ＿ＮＵＭＢＥＲを前記連送回数に設定する、
    ことを特徴とする請求項１４から１９のいずれか１つに記載の基地局。
21. 前記送受信部は、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ－Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｅｃｏｎｄ ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎまたはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓに規定されているＰＬＦＲＡＭＥを前記連送回数分、複製して連送する、
    ことを特徴とする請求項１４から１９のいずれか１つに記載の基地局。
22. 前記伝送制御部は、前記無線リソースとして、リターンリンクで前記端末が送信可能な時間を決定し、
    前記送受信部は、前記無線リソースをリソース通知として前記端末へ送信する、
    ことを特徴とする請求項１３から２０のいずれか１つに記載の基地局。
23. 前記回転翼状態には、遮断率、遮断周期、および遮断時間の時間的安定度のうち少なくとも１つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項１３から２２のいずれか１つに記載の基地局。
24. 前記端末との前記データの送信または受信にかかる遅延差を補正する同期部、
    を備え、
    前記伝送制御部は、前記回転翼状態を用いて、前記回転翼で通信が遮断されない通信可能期間を推定し、
    前記送受信部は、前記通信可能期間で前記端末が前記データを受信できるように、前記端末へ前記データを送信する、
    ことを特徴とする請求項１３から２３のいずれか１つに記載の基地局。
25. 前記同期部において前記端末と同期が取れている状態は、３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるＴｉｍｉｎｇ ａｌｉｇｎｍｅｎｔが確立している状態である、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の基地局。
26. 前記回転翼状態には、通信開始時間、通信可能期間、および遮断周期のうち少なくとも１つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項２４または２５に記載の基地局。
27. 前記通信開始時間は３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるｄｒｘＳｔａｒｔＯｆｆｓｅｔであり、前記通信可能期間は前記３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるｏｎＤｕｒａｔｉｏｎＴｉｍｅｒであり、前記遮断周期は前記３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰｒｏｊｅｃｔにおけるＤＲＸｃｙｃｌｅである、
    ことを特徴とする請求項２６に記載の基地局。
28. 前記伝送制御部は、前記通信可能期間で前記端末が前記データを送信するためのリソース割当を決定し、
    前記送受信部は、前記リソース割当を通知するためのリソース通知を、前記通信可能期間で前記端末が受信できるように送信する、
    ことを特徴とする請求項２６または２７に記載の基地局。
29. 前記送受信部は、前記回転翼状態が安定し、且つ前記端末との同期が確立している場合、前記通信可能期間で前記端末が前記データを受信できるように、前記端末へ前記データを送信し、その他の場合は前記端末へ前記データを連送する、
    ことを特徴とする請求項２４から２８のいずれか１つに記載の基地局。
30. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記端末を制御するための制御回路であって、
    前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視、
    前記回転翼状態を前記基地局へ送信し、前記基地局から割り当てられた無線リソースで前記データを送信、
    を前記端末に実行させることを特徴とする制御回路。
31. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記基地局を制御するための制御回路であって、
    前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングが前記端末で測定された結果である回転翼状態を前記端末から受信、
    前記回転翼状態を用いて、前記端末に割り当てる無線リソースを決定、
    を前記基地局に実行させることを特徴とする制御回路。
32. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記端末を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記プログラムは、
    前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視、
    前記回転翼状態を前記基地局へ送信し、前記基地局から割り当てられた無線リソースで前記データを送信、
    を前記端末に実行させることを特徴とする記憶媒体。
33. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記基地局を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記プログラムは、
    前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングが前記端末で測定された結果である回転翼状態を前記端末から受信、
    前記回転翼状態を用いて、前記端末に割り当てる無線リソースを決定、
    を前記基地局に実行させることを特徴とする記憶媒体。
34. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記端末の通信方法であって、
    回転翼状態監視部が、前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングを測定することで、回転翼状態を監視する第１のステップと、
    送受信部が、前記回転翼状態を前記基地局へ送信し、前記基地局から割り当てられた無線リソースで前記データを送信する第２のステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。
35. 回転翼を有する機器に搭載される端末と基地局とが中継局を介してデータを送受信する通信システムにおける前記基地局の通信方法であって、
    送受信部が、前記中継局と前記端末との間の空中線を前記回転翼が遮断するタイミングが前記端末で測定された結果である回転翼状態を前記端末から受信する第１のステップと、
    伝送制御部が、前記回転翼状態を用いて、前記端末に割り当てる無線リソースを決定する第２のステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。

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