JP7297173B1 - 通信制御装置、プログラム、飛行体、及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｔａｔｉｏｎ）でフェーズドアレイアンテナを運用する場合、機体高度に合わせてすべてのエリアに機体位置情報を送達する通信制御装置、プログラム、飛行体及び通信制御方法を提供する。【解決手段】ＨＡＰＳに搭載され、フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する通信制御装置１２０であって、飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得部１２２と、飛行体の高度に基づいて、フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算する計算部１２４と、計算部１２４による計算結果に応じて送信ビームを出力するようにフェーズドアレーアンテナを制御する通信制御部１２６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、通信制御装置、プログラム、飛行体、及び通信制御方法に関する。

特許文献１には、ＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｔａｔｉｏｎ）に搭載されるフェーズドアレーアンテナについて記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０２１－１１４７５３公報

本発明の一実施態様によれば、通信制御装置が提供される。前記通信制御装置は、飛行体に搭載され、フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供してよい。前記通信制御装置は、前記飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得部を備えてよい。前記通信制御装置は、前記飛行体の高度に基づいて、前記フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算する計算部を備えてよい。前記通信制御装置は、前記計算部による計算結果に応じて送信ビームを出力するように前記フェーズドアレーアンテナを制御する通信制御部を備えてよい。

前記通信制御装置において、前記計算部は、前記飛行体の高度に基づいて、地上のカバーエリアをカバーするためのリンクバジェットを計算し、計算した前記リンクバジェットから、前記フェーズドアレーアンテナの送信利得、ビーム半値角、及び前記アンテナ素子数を計算し、計算した前記ビーム半値角から、前記送信ビーム数及び前記各ビームの振り角を計算してよい。

前記いずれかの通信制御装置において、前記通信制御部は、ビーコン送信タイミングに合わせて、前記送信ビームによって前記飛行体の前記位置情報を含むビーコンを送信するように、前記フェーズドアレーアンテナを制御してよい。

前記いずれかの通信制御装置において、前記計算部は、計算した前記送信ビーム数、前記各ビームの振り角、及び前記アンテナ素子数に基づいて、送信用ビームコントロールテーブルを更新してよく、前記通信制御部は、計算部によって更新された前記送信用ビームコントロールテーブルを用いて前記フェーズドアレーアンテナを制御してよい。

本発明の一実施態様によれば、コンピュータを前記通信制御装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の一実施態様によれば、飛行体が提供される。前記飛行体は、フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供してよい。前記飛行体は、前記飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得部を備えてよい。前記飛行体は、前記飛行体の高度に基づいて、前記フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算する計算部とを備えてよい。前記飛行体は、前記計算部による計算結果に応じて送信ビームを出力するように前記フェーズドアレーアンテナを制御する通信制御部を備えてよい。

本発明の一実施態様によれば、通信制御方法が提供される。前記通信制御方法は、飛行体に搭載され、フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する通信制御装置によって実行されてよい。前記通信制御方法は、前記飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得段階を備えてよい。前記通信制御方法は、前記飛行体の高度に基づいて、前記フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算する計算段階を備えてよい。前記通信制御方法は、前記計算段階における計算結果に応じて送信ビームを出力するように前記フェーズドアレーアンテナを制御する通信制御段階を備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。 アンテナ１５０によるビーコンブロードキャストエリア１０４の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ１００の高度が変化した場合におけるビーコンブロードキャストエリア１０４の状況について説明するための説明図である。 ＨＡＰＳ１００の高度が変化した場合におけるビーコンブロードキャストエリア１０４の状況について説明するための説明図である。 ＨＡＰＳ１００の高度が変化した場合におけるビーコンブロードキャストエリア１０４の状況について説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による調整について説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による調整について説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による処理の流れの一例を概略的に示す。 通信制御装置１２０による制御の具体例を説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による制御の具体例を説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による制御の具体例を説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による制御の具体例を説明するための説明図である。 通信制御装置１２０による制御の具体例を説明するための説明図である。 送信用ビームコントロールテーブルの更新タイミングについて説明するための説明図である。 通信制御装置１２０として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

フェーズドアレーアンテナをＨＡＰＳで運用した場合、アンテナのスキャン角で無線カバレッジが決まることになる。無線カバレッジ内の全てのエリアで通信できるようにするためには、機体位置情報（ｂｅａｃｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔ）を全てのエリアに送達する必要がある。フェーズドアレーアンテナでｂｅａｃｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔを送信する際に、リンクバジェットと送信ビーム幅を考慮する必要がある。ＨＡＰＳ機体の飛行状況（上下）により地上との通信距離が変わり、リンクバジェットが変化してしまう。無線リンクバジェットが変化している場合、一定なビーム幅（利得）だと、送信信号が届かない又はｂｅａｃｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔが送達できないエリアが出来てしまう。本実施形態に係るＨＡＰＳ１００は、機体高度に合わせて、すべてのエリアにｂｅａｃｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔが送達できるように、フェーズドアレーアンテナの送信素子数を調整する。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。図２は、ＨＡＰＳ１００の機能構成の一例を概略的に示す。

ＨＡＰＳ１００は、飛行体の一例であってよい。ＨＡＰＳ１００は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。ＨＡＰＳ１００は、成層圏を飛行しながら、地上の無線通信機との間でフィーダリンクやバックホールリンクを形成してよい。ＨＡＰＳ１００は、地上に向けてビームを照射することにより、地上のカバーエリア２０に無線通信エリア１０２を形成する。ＨＡＰＳ１００は、無線通信エリア１０２内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する。

ＨＡＰＳ１００は、飛行制御装置１１０、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１１２、通信制御装置１２０、アンテナ１５０及びアンテナ１６０を備える。飛行制御装置１１０は、ＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。通信制御装置１２０は、ＨＡＰＳ１００の通信を制御する。

飛行制御装置１１０は、例えば、プロペラの回転、フラップやエレベータの角度等を制御することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。ＧＰＳ受信機１１２は、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する。ＨＡＰＳ１００の位置情報は、ＨＡＰＳ１００の緯度、経度、及び高度を含んでよい。飛行制御装置１１０は、ＧＰＳ受信機１１２から、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する。飛行制御装置１１０は、ＧＰＳ受信機１１２から、連続的にＨＡＰＳ１００の位置情報を取得してよい。飛行制御装置１１０は、例えば、５ｍｓ等の任意の時間毎にＨＡＰＳ１００の位置情報を取得してよい。

飛行制御装置１１０は、ＨＡＰＳ１００が備える各種センサを管理してよい。センサの例として、ジャイロセンサ、加速度センサ、及び風力センサ等が挙げられる。飛行制御装置１１０は、各種センサの出力によって、ＨＡＰＳ１００の位置、姿勢、移動方向、及び移動速度等を管理してよい。

通信制御装置１２０は、位置情報取得部１２２、計算部１２４、及び通信制御部１２６を備える。位置情報取得部１２２は、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する。位置情報取得部１２２は、ＧＰＳ受信機１１２から、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する。位置情報取得部１２２は、ＧＰＳ受信機１１２から、連続的にＨＡＰＳ１００の位置情報を取得してよい。位置情報取得部１２２は、例えば、５ｍｓ等の任意の時間毎にＨＡＰＳ１００の位置情報を取得してよい。

計算部１２４は、各種計算を実行する。通信制御部１２６は、ＨＡＰＳ１００の通信を制御する。通信制御部１２６は、アンテナ１５０を用いて、地上無線機３０と通信する。アンテナ１５０は、フェーズドアレーアンテナであってよい。通信制御部１２６は、アンテナ１６０を用いて、地上のユーザ端末と通信する。アンテナ１６０は、フェーズドアレーアンテナであってよい。

通信制御装置１２０は、例えば、地上無線機３０を介して地上のネットワークと通信し、ユーザ端末と地上のネットワークとの通信を中継する。当該地上のネットワークは、通信事業者によって管理されるコアネットワークを含んでよい。コアネットワークは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式に準拠してよい。コアネットワークは、５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式に準拠してよい。コアネットワークは、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式に準拠してもよく、６Ｇ（６ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式に準拠してもよい。地上のネットワークは、インターネットを含んでよい。

ユーザ端末は、ＨＡＰＳ１００と通信可能であればどのような通信端末であってもよい。例えば、ユーザ端末は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ユーザ端末は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。

ＨＡＰＳ１００は、カバーエリア２０をカバーすべく、カバーエリア２０の上空を旋回してよい。ＨＡＰＳ１００は、例えば、カバーエリア２０の上空を円形、Ｄ字形、８文字型形等の予め定められた飛行経路を巡回飛行してよい。

通信制御装置１２０から地上無線機３０と、地上無線機３０から通信制御装置１２０への追従は、双方の位置情報を使用する。カバーエリア２０内に設置されているすべての地上無線機３０がリンクアップし、通信できるように、常に地上無線機３０が通信制御装置１２０を追従するためのＨＡＰＳ１００の位置情報を、すべての地上無線機３０に送達する必要がある。

通信制御装置１２０は、ＨＡＰＳ１００の位置情報を含むビーコンをブロードキャストすることによって、複数の地上無線機３０に対して、ＨＡＰＳ１００の位置情報を送信する。

図３、図４、及び図５は、ＨＡＰＳ１００の高度が変化した場合におけるビーコンブロードキャストエリア１０４の状況について説明するための説明図である。通信制御装置１２０は、ビーコンをカバーエリア２０の全体に送達すべく、アンテナ１５０のアンテナ素子１５２をグルーピングして、分割送信を行う。

通信制御装置１２０は、アンテナ１５０としてフェーズドアレーアンテナを用いてよいが、フェーズドアレーアンテナの仕組み上（アンテナ素子で利得→ビーム幅が決まる）、カバーエリア２０の全体をカバーするために、送信ビームを分けて、送信ビーム角を制御する必要がある。

ＨＡＰＳ１００の飛行中に、機体の上下によりリンクバジェット及びビーム角による、カバーできる地上面積が変化するので、仮に一定なビームで送信する場合、カバーエリア２０の全体にビーコンが到達しない可能性がある。

例えば、図３に示すように、カバーエリア２０の全体をビーコンブロードキャストエリア１０４によってカバーできている場合は、カバーエリア２０の全体にビーコンが到達するが、図４に示すように、アンテナ１５０の高度が下がると、各ビームがカバーするエリアが変化して、カバーできないエリアができてしまう。また、図５に示すように、アンテナ１５０の高度が上がると、各ビームがリンクバジェット的に足りなくなり、ビーコンが到達しなくなってしまう。

それに対して、本実施形態に係る通信制御装置１２０は、ＨＡＰＳ１００の高度の変化に応じて、アンテナ１５０の利得（ビーム角）を調整する。

図６及び図７は、通信制御装置１２０による調整について説明するための説明図である。図６は、ＨＡＰＳ１００の高度が比較的高い場合、図７は、ＨＡＰＳ１００の高度が比較的低い場合を例示している。

ＨＡＰＳ１００の高度が高いほど、リンクバジェットが劣化することになるので、通信制御装置１２０は、アンテナ１５０の送信素子数を増やす。送信素子数を増やすと、アンテナ利得が上がり、送信ビーム角が狭くなることになるので、通信制御装置１２０は、送信ビーム数を増やす。これにより、ＨＡＰＳ１００の高度が高くなっても、ビーコンがカバーエリア２０の全体に到達するようにできる。

ＨＡＰＳ１００の高度が低いほど、リンクバジェットが改善することになるので、通信制御装置１２０は、アンテナ１５０の送信素子数を減らす。送信素子数を減らすと、アンテナ利得が下がり、送信ビーム角が広くなることになるので、通信制御装置１２０は、送信ビーム数を減らす。これにより、ＨＡＰＳ１００の高度が高くなっても、ビーコンがカバーエリア２０の全体に到達するようにできる。また、省エネルギーに貢献することができる。

図８は、通信制御装置１２０による処理の流れの一例を概略的に示す。全体的には、位置情報取得部１２２が、ＨＡＰＳ１００の位置情報を取得し、計算部１２４が、ＨＡＰＳ１００の高度に基づいて、アンテナ１５０による送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算し、通信制御部１２６が、計算部１２４による計算結果に応じて送信ビームを出力するようにアンテナ１５０を制御する。

通信制御装置１２０の位置情報取得部１２２は、連続的に、ＧＰＳ受信機１１２からＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する。計算部１２４は、位置情報取得部１２２がＨＡＰＳ１００の位置情報を取得する毎に、図８に示す計算を実行してよい。

ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、計算部１２４が、ＨＡＰＳ１００の高度に対応する、カバーエリア２０の全体をカバーするために必要なリンクバジェットを計算する。Ｓ１０４では、計算部１２４が、Ｓ１０２において計算したリンクバジェットから、アンテナ１５０の送信利得、ビーム半値角、アンテナ素子数を計算する。Ｓ１０６では、計算部１２４が、Ｓ１０４において計算したビーム半値角から、カバーエリア２０の全体をカバーするために必要な送信ビーム数及び各ビームの振り角を計算する。

Ｓ１０８では、計算部１２４が、計算した送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各ビームの出力に用いるアンテナ素子数を含む送信ビーム情報を通信制御部１２６に通知する。Ｓ１１０では、通信制御部１２６が、Ｓ１０８によって通知された送信ビーム情報から、送信素子、素子への位相及び振幅を含む送信ビームパターンを決定する。通信制御部１２６は、ビーコン送信タイミングに合わせて、Ｓ１１０において決定した送信ビームパターンにて、ＨＡＰＳ１００の位置情報を含むビーコンの送信を実行する。

図９、図１０、図１１、図１２、図１３は、通信制御装置１２０による制御の具体例を説明するための説明図である。ここでは、ＨＡＰＳ１００の高度：２０ｋｍ→１５ｋｍ、フェーズドアレーアンテナのスキャン角：±７０°でカバレッジを設計した場合について例示する。なお、周波数／帯域幅：３９ＧＨｚ／８８０ＭＨｚであり、フェーズドアレーアンテナの素子ゲイン、出力パワーが５ｄＢｉ／１８ｄＢｍ、Ｒｘゲインに：５０ｄＢｉであり、ビーコンブロードキャストのＭＣＳ及び必要なＳＮＲ：ＭＣＳ９／－１１ｄＢであり、Ｌｉｎｋ Ｍａｒｇｉｎ：１０ｄＢであるものとする。

まず、計算部１２４は、通信制御部１２６による無線カバレッジの面積を計算する。そして、計算部１２４は、ＨＡＰＳ１００の高度が１５ｋｍになったときの必要リンクバジェットを計算する。計算部１２４は、計算したリンクバジェットから、アンテナ１５０の必要な送信利得、送信素子数、ビーム半値角を計算する。計算部１２４は、計算したビーム半値角から、カバレッジエッジへのカバーできる面積（ａ）及びビーム振り角（Ｉ）を計算し、ａのエッジに合わせ、次のビームのカバー面積（ｂ）とビーム振り角（ＩＩ）を計算し、カバレッジエッジを一周するためのすべてのビームの面積及び振り角を計算する。

計算部１２４は、計算した一週目のカバー面積の内側エッジに合わせて、一週目と同様に、二週目のビームのカバー面積及び振り角を計算する。計算部１２４は、全カバレッジをカバーするための必要なビーム数及び各ビームの振り角を計算し、下記表１に示すように、送信用ビームコントロールテーブルを更新する。

ブロードキャスト第一週目のリンクバジェット計算にて計算した必要アンテナ利得は１２．８ｄＢｉとなり、必要アンテナ素子数が２４となる。計算部１２４は、必要アンテナ利得からビーム半値角及びブロードキャスト第一週目の必要ビーム数及びビームカバー面積を計算する。絶対利得（Ｄ）＝相対利得―２．１４＝１２．８－２．１４＝１０．６６ｄＢ＝１１．６４となり、絶対利得（Ｄ）＝４π／θ＾２のため、半値角（θ）＝（４π／１１．６４）＾１／２＝（４１２５３／１１．６４）＾１／２≒６０°となる。必要ビーム数は、３６０／６０＝６となり、ビームカバー面積は、π×ａ×ｂとなる。

計算部１２４は、計算した第一週目ブロードキャストから最終目ブロードキャストのすべてのビーム情報を送信用ビームコントロールテーブルに入力し、情報を常に（時間インタバルはＧＰＳ受信機１１２の出力分解能に依存する）更新する。

図１４は、送信用ビームコントロールテーブルの更新タイミングについて説明するための説明図である。ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格で通信する場合について例示している。図１４に示す例において、１スロットが１００μ秒であり、１フレームが５ｍ秒である。

計算部１２４は、図１４に例示するビーコンタイムスロットで、ビーコンブロードキャストを送信する前の更新タイミング３００において、送信用ビームコントロールテーブルを更新してよい。ただし、更新間隔がフレーム長で設定できるようにパラメータ化する。

図６は、通信制御装置１２０として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、上記実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、並びにＤＶＤドライブ及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレー（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレー（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

上記実施形態では、地上に向けてビームを照射することにより無線通信エリアを形成して、無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供するためのアンテナを有する飛行体の例としてＨＡＰＳ１００を挙げて説明したが、これに限らない。飛行体の例として、無線通信エリアを形成可能な気球、飛行船、飛行機、及びドローン等の無人航空機が挙げられる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

２０ カバーエリア、３０ 地上無線機、１００ ＨＡＰＳ、１０２ 無線通信エリア、１０４ ビーコンブロードキャストエリア、１１０ 飛行制御装置、１１２ ＧＰＳ受信機、１２０ 通信制御装置、１２２ 位置情報取得部、１２４ 計算部、１２６ 通信制御部、１５０ アンテナ、１５２ アンテナ素子、１６０ アンテナ、３００ 更新タイミング、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (6)

1. 飛行体に搭載され、フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する通信制御装置であって、
   前記飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記飛行体の高度に基づいて、前記フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算し、計算した前記送信ビーム数、前記各ビームの振り角、及び前記アンテナ素子数に基づいて、送信用ビームコントロールテーブルを更新する計算部と、
   前記計算部によって更新された前記送信用ビームコントロールテーブルを用いて、送信ビームを出力するように前記フェーズドアレーアンテナを制御する通信制御部と
   を備える通信制御装置。
2. 前記計算部は、前記飛行体の高度に基づいて、地上のカバーエリアをカバーするためのリンクバジェットを計算し、計算した前記リンクバジェットから、前記フェーズドアレーアンテナの送信利得、ビーム半値角、及び前記アンテナ素子数を計算し、計算した前記ビーム半値角から、前記送信ビーム数及び前記各ビームの振り角を計算する、請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記通信制御部は、ビーコン送信タイミングに合わせて、前記送信ビームによって前記飛行体の前記位置情報を含むビーコンを送信するように、前記フェーズドアレーアンテナを制御する、請求項１に記載の通信制御装置。
4. コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信制御装置として機能させるためのプログラム。
5. フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体であって、
   前記飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記飛行体の高度に基づいて、前記フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算し、計算した前記送信ビーム数、前記各ビームの振り角、及び前記アンテナ素子数に基づいて、送信用ビームコントロールテーブルを更新する計算部と、
   前記計算部によって更新された前記送信用ビームコントロールテーブルを用いて、送信ビームを出力するように前記フェーズドアレーアンテナを制御する通信制御部と
   を備える飛行体。
6. 飛行体に搭載され、フェーズドアレーアンテナを用いて地上に無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する通信制御装置によって実行される通信制御方法であって、
   前記飛行体の高度を含む位置情報を取得する位置情報取得段階と、
   前記飛行体の高度に基づいて、前記フェーズドアレーアンテナによる送信ビーム数、各ビームの振り角、及び各送信ビームの出力に用いるアンテナ素子数を計算し、計算した前記送信ビーム数、前記各ビームの振り角、及び前記アンテナ素子数に基づいて、送信用ビームコントロールテーブルを更新する計算段階と、
   前記計算段階によって更新された前記送信用ビームコントロールテーブルを用いて、送信ビームを出力するように前記フェーズドアレーアンテナを制御する通信制御段階と
   を備える通信制御方法。

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