KR20200096300A - Haps의 피더 링크에 있어서의 사이트 다이버시티 적용시의 사이트간 전송·전반 지연 보정 - Google Patents

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Abstract

무선 중계 장치 및 게이트웨이국 각각에 있어서 강우 등의 감쇠의 영향을 받는 일 없이 충분한 수신 전력을 얻을 수 있는 통신 시스템을 제공한다. 통신 시스템은, 상공에 위치하는 무선 중계 장치를 통해 통신을 행한다. 무선 중계 장치와의 사이에 피더 링크의 무선 구간을 형성하는 복수의 게이트웨이국이, 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된다. 복수의 게이트웨이국은, 무선 중계 장치와의 사이에서, 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행한다.

Description

HAPS의 피더 링크에 있어서의 사이트 다이버시티 적용시의 사이트간 전송·전반 지연 보정
본 발명은 기지국, 무선 중계 장치, 게이트웨이국(Gateway station) 및 통신 시스템에 관한 것이다.
종래, 상공에 위치하는 무선 중계 장치를 통해 지상의 게이트웨이(GW : Gateway)국과 단말 장치와의 사이에 통신을 행하는 통신 시스템이 알려져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 아웃(out) 위성(무선 중계 장치)이나 다음에 비래(飛來)하는 인(in) 위성(무선 중계 장치)을 통해 기지국(GW국)과 단말국(단말 장치)과의 사이에 통신을 행하는 통신 시스템이 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2005-295096호 공보
상기 통신 시스템의 상공에 위치하는 무선 중계 장치와 지상의 기지국과의 사이의 피더 링크(feeder link)에 있어서, 상공의 구름이나 강우에 의한 감쇠의 영향을 받아 충분한 수신 전력이 얻어지지 않을 우려가 있다고 하는 과제가 있다. 특히 수 GHz대~수십 GHz대 등의 고주파수대를 이용한 피더 링크에서는, 상기 감쇠의 영향이 크고, 수전 전력이 저하하기 쉽다.
본 발명의 한 태양과 관련되는 통신 시스템은, 상공에 위치하는 무선 중계 장치를 통해 통신을 행하는 통신 시스템으로서, 상기 무선 중계 장치와의 사이에 복수의 피더 링크의 무선 구간을 형성하는 복수의 게이트웨이국이, 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치되고, 상기 복수의 게이트웨이국은, 상기 무선 중계 장치와의 사이에서, 상기 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 상기 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행한다. 상기 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 게이트웨이국으로부터 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 포워드 링크(forward link)에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋(offset)만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추어도 좋다. 여기서, 상기 게이트웨이국 또는 상기 무선 중계 장치는 기지국 기능을 가져도 좋다.
또, 상기 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 게이트웨이국에 접속된 기지국을 구비하고, 상기 기지국은, 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋(offset)만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추어도 좋다.
여기서, 상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 기지국은, 상기 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추고, 상기 기지국은, 상기 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추어도 좋다.
상기 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크(reverse link) 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 통신 시스템에 있어서, 상기 기지국은, 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국에 접속된 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 통신 시스템에 있어서, 상기 기지국은, 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 기지국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 통신 시스템에 있어서, 상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추고, 상기 기지국은, 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
상기 통신 시스템에 있어서, 상기 오프셋은, 상기 게이트웨이국과 기지국과의 사이의 거리 및 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 거리의 적어도 일방에 기초하여 설정해도 좋다.
본 발명의 다른 태양과 관련되는 게이트웨이국은, 상공에 위치하는 무선 중계 장치와의 사이에 피더 링크의 무선 구간을 형성하도록 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된 복수의 게이트웨이국의 몇 개의 게이트웨이국으로서, 상기 무선 중계 장치와의 사이에서, 상기 복수의 게이트웨이국 중에서 자국 이외의 다른 게이트웨이국과 협조한 신호의 동시 송수신 또는 상기 다른 게이트웨이국과의 변환을 수반하는 신호의 송수신을 행한다.
상기 게이트웨이국에 있어서, 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 포워드 링크(forward link) 또는 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 리버스 링크(reverse link)에 있어서, 자국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 상기 게이트웨이국에 있어서, 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 포워드 링크 또는 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 리버스 링크에 있어서, 자국과 기지국과의 사이의 전송 지연 시간과 자국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
본 발명의 또 다른 태양과 관련되는 기지국은, 상공에 위치하는 무선 중계 장치와의 사이에 복수의 피더 링크의 무선 구간을 형성하도록 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된 복수의 게이트웨이국에 접속되어 상기 무선 중계 장치와의 사이에서, 상기 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 상기 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행한다.
상기 기지국에 있어서, 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각 또는 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
또, 기지국에 있어서, 상기 복수의 포워드 링크 각각 또는 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 기지국 장치와 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추어도 좋다.
상기 게이트웨이국 및 상기 기지국에 있어서, 상기 오프셋은, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 거리 및 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 거리의 적어도 일방에 기초하여 설정해도 좋다.
본 발명의 또 다른 태양과 관련되는 무선 중계 장치는, 상공에 위치하는 무선 중계 장치로서, 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된 복수의 게이트웨이국과의 사이에 복수의 피더 링크를 형성하고, 상기 복수의 게이트웨이국과의 사이에서, 상기 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 상기 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행한다.
본 발명에 의하면, 상공의 무선 중계 장치와 복수의 게이트웨이국과의 사이에 형성된 복수의 피더 링크의 몇 개의 피더 링크가 강우 등의 감쇠의 영향을 받고 있는 경우에, 강우 등의 감쇠의 영향을 받고 있지 않은 다른 피더 링크를 통해 무선 중계 장치와 게이트웨이국과의 통신을 행하고, 무선 중계 장치 및 게이트웨이국 각각에 있어서 충분한 수신 전력을 얻을 수 있다. 따라서, 무선 중계 장치 및 게이트웨이국 각각에 있어서 강우 등의 감쇠의 영향을 받는 일 없이 충분한 수신 전력을 얻을 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 3차원화 네트워크를 실현하는 통신 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 실시 형태의 통신 시스템에 이용되는 HAPS의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시 형태의 통신 시스템에 이용되는 HAPS의 다른 예를 나타내는 측면도이다.
도 4는 실시 형태의 복수의 HAPS로 상공에 형성되는 무선 네트워크의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 또 다른 실시 형태와 관련되는 3차원화 네트워크를 실현하는 통신 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6은 실시 형태의 HAPS의 무선 중계국의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 실시 형태의 HAPS의 무선 중계국의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 실시 형태의 HAPS의 무선 중계국의 또 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 복수의 셀을 형성하면서 비행하는 HAPS와 게이트웨이국과의 위치 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 복수의 게이트웨이국과 HAPS(High Altitude Platform Station)와의 위치 관계의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11a는 복수의 GW국을 통한 HAPS와 기지국과의 사이의 멀티 패스(multi-path) 환경에 의한 수신 신호의 시간 지연차(신호 도달 타이밍 차)의 일례를 나타내는 설명도이고, 도 11b는 복수의 GW국을 통한 HAPS와 기지국과의 사이의 멀티 패스 환경에 의한 수신 신호의 시간 지연차(신호 도달 타이밍 차)의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 12a는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국을 통한 포워드 링크에 있어서의 신호의 송수신 타이밍 제어의 일례를 나타내는 설명도이고, 도 12b는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국을 통한 포워드 링크에 있어서의 신호의 송수신 타이밍 제어의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 13은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국을 통한 포워드 링크에 있어서의 신호의 송수신 타이밍 제어의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 14는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국을 통한 리버스 링크에 있어서의 신호의 송수신 타이밍 제어의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 15는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국을 통한 리버스 링크에 있어서의 신호의 송수신 타이밍 제어의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 16은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 GW국의 주요부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 17은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 기지국의 주요부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 HAPS의 무선 중계국의 주요부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
본 실시 형태와 관련되는 통신 시스템은, 다수의 단말 장치에의 동시 접속이나 저지연화 등에 대응하는 제5 세대 이동 통신의 3차원화 네트워크의 실현에 적합하다. 또, 본 명세서에 개시하는 통신 시스템, 무선 중계국, 기지국, 리피터 및 단말 장치에 적용이 가능한 이동 통신의 표준 규격은, 제5 세대의 이동 통신의 표준 규격 및, 제5 세대 이후의 다음다음 세대의 이동 통신의 표준 규격을 포함한다.
도 1에 나타내듯이, 통신 시스템은, 복수의 공중 부양형의 통신 중계 장치(무선 중계 장치)로서의 고고도 플랫폼국(Platform Station)(HAPS)(「고고도 의사 위성」이라고도 한다.)(10, 20)을 구비하고 있다. HAPS(10, 20)는, 소정 고도의 공역에 위치하여, 소정 고도의 셀 형성 목표 공역(40)에 도 중에서 햇칭 영역으로 나타내는 것 같은 3차원 셀(3차원 에리어(area))(41, 42)을 형성한다. HAPS(10, 20)는, 자율 제어 또는 외부로부터 제어에 의해 지면 또는 해면으로부터 100km 이하의 고고도의 공역(부양 공역)(50)에 부유 혹은 비행하여 위치하도록 제어되는 부양체(예를 들면, 태양전지 동력의 비행기, 비행선)에 무선 중계국이 탑재된 것이다.
HAPS(10, 20)가 위치하는 공역(50)은, 예를 들면, 고도가 11km 이상 및 50km 이하의 성층권의 공역이다. 이 공역(50)은, 기상 조건이 비교적 안정되어 있는 고도 15km 이상 25km 이하의 공역이라도 좋고, 특히 고도가 거의 20km인 공역이라도 좋다. 도 중의 Hrsl 및 Hrsu는 각각, 지면(GL)을 기준으로 한 HAPS(10, 20)가 위치하는 공역(50)의 하단 및 상단의 상대적인 고도를 나타내고 있다.
셀 형성 목표 공역(40)은, 본 실시 형태의 통신 시스템에 있어서의 1 또는 2 이상의 HAPS로 3차원 셀을 형성하는 목표의 공역이다. 셀 형성 목표 공역(40)은, HAPS(10, 20)가 위치하는 공역(50)과 종래의 매크로(macro) 셀 기지국 등의 기지국(예를 들면 LTE의 eNodeB) 90이 커버하는 지면 근방의 셀 형성 영역과의 사이에 위치하는, 소정 고도 범위(예를 들면, 50m 이상 1000m 이하의 고도 범위)의 공역이다. 도 중의 Hcl 및 Hcu는 각각, 지면(GL)을 기준으로 한 셀 형성 목표 공역(40)의 하단 및 상단의 상대적인 고도를 나타내고 있다.
또한 본 실시 형태의 3차원 셀이 형성되는 셀 형성 목표 공역(40)은, 바다, 하천 또는 호수의 상공이라도 좋다.
HAPS(10, 20)의 무선 중계국은 각각, 이동국인 단말 장치와 무선 통신하기 위한 빔(100, 200)을 지면을 향해 형성한다. 단말 장치는, 원격 조종 가능한 소형의 헬리콥터 등의 항공기인 무선 조정 무인기(60)에 조립되어 넣어진 통신 단말 모듈이라도 좋고, 비행기(65) 안에서 사용자가 사용하는 사용자 장치라도 좋다. 셀 형성 목표 공역(40)에 있어서 빔(100, 200)이 통과하는 영역이 3차원 셀(41, 42)이다. 셀 형성 목표 공역(40)에 있어서 서로 이웃하게 되는 복수의 빔(100, 200)은 부분적으로 겹쳐져도 좋다.
HAPS(10, 20)의 무선 중계국은 각각, 예를 들면, 지상(또는 해상) 측의 코어 네트워크에 접속된 중계국으로서의 게이트웨이국(「피더국(feeder station)」이라고도 한다.)(70)과 무선 통신하는 기지국, 또는 지상(또는 해상) 측의 기지국에 접속된 중계국으로서의 피더국(리피터(repeater) 모기(母機)(70)과 무선 통신하는 리피터(repeater) 자기(子機)이다. HAPS(10, 20)의 무선 중계국은 각각, 지상 또는 해상에 설치된 피더국(70)을 통해, 이동 통신망(80)의 코어 네트워크에 접속되어 있다. HAPS(10, 20)와 피더국(70)과의 사이의 통신은, 마이크로파 등의 전파에 의한 무선 통신으로 행하여도 좋고, 레이저 광 등을 이용한 광통신으로 행하여도 좋다.
HAPS(10, 20)는 각각, 내부에 조립되어 넣어진 컴퓨터 등으로 구성된 제어부가 제어 프로그램을 실행함으로써, 자신의 부양 이동(비행)이나 무선 중계국에서의 처리를 자율 제어해도 좋다. 예를 들면, HAPS(10, 20)는 각각, 자신의 현재 위치 정보(예를 들면 GPS 위치 정보), 미리 기억한 위치 제어 정보(예를 들면, 비행 스케줄 정보), 주변에 위치하는 다른 HAPS의 위치 정보 등을 취득하고, 그들 정보에 기초하여 부양 이동(비행)이나 무선 중계국에서의 처리를 자율 제어해도 좋다.
또, HAPS(10, 20) 각각의 부양 이동(비행)이나 무선 중계국에서의 처리는, 이동 통신망(80)의 통신 센터 등에 설치된 관리 장치로서의 원격 제어 장치(85)에 의해 제어할 수 있도록 해도 좋다. 이 경우, HAPS(10, 20)는, 원격 제어 장치(85)로부터의 제어 정보를 수신하거나 원격 제어 장치(85)에 각종 정보를 송신하거나 할 수 있도록 제어용 통신 단말 장치(예를 들면, 이동 통신 모듈)가 조립되어 넣어지고, 원격 제어 장치(85)로부터 식별할 수 있도록 단말 식별 정보(예를 들면, IP 주소, 전화번호 등)를 할당할 수 있도록 해도 좋다. 제어용 통신 단말 장치의 식별에는 통신 인터페이스의 MAC 주소를 이용해도 좋다. 또, HAPS(10, 20)는 각각, 자신 또는 주변의 HAPS의 부양 이동(비행)이나 무선 중계국에서의 처리에 관한 정보나 각종 센서 등으로 취득한 관측 데이터 등의 정보를 원격 제어 장치(85) 등의 소정의 송신지에 송신하도록 해도 좋다.
셀 형성 목표 공역(40)에서는, HAPS(10, 20)의 빔(100, 200)이 통과하고 있지 않는 영역(3차원 셀(41, 42)이 형성되지 않는 영역)이 발생할 우려가 있다. 이 영역을 보완하기 위해, 도 1의 구성예와 같이, 지상측 또는 해상측으로부터 상방을 향해 방사상의 빔(300)을 형성하고 3차원 셀(43)을 형성하여 ATG(Air To Ground) 접속을 행하는 기지국(이하 「ATG국」이라고 한다.)(30)을 구비하여도 좋다.
또, ATG국(30)을 이용하지 않고, HAPS(10, 20)의 위치나 빔(100, 200)의 발산각(빔(beam) 폭) 등을 조정함으로써, HAPS(10, 20)의 무선 중계국이, 셀 형성 목표 공역(40)에 3차원 셀이 빠짐없이 형성되도록, 셀 형성 목표 공역(40)의 상단면의 전체를 커버하는 빔(100, 200)을 형성해도 좋다.
또한, 상기 HAPS(10, 20)로 형성하는 3차원 셀은, 지상 또는 해상에 위치하는 단말 장치와의 사이에서도 통신할 수 있도록 지면 또는 해면에 이르도록 형성해도 좋다.
도 2는 실시 형태의 통신 시스템에 이용되는 HAPS(10)의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2의 HAPS(10)는, 태양전지 동력의 비행기 타입의 HAPS이며, 긴 방향의 양단부측이 상방을 따른 주 날개부(101)와 주 날개부(101)의 짧은 방향의 일단 테두리부에 버스 동력계의 추진 장치로서의 복수의 모터 구동의 프로펠러(103)를 구비한다. 주 날개부(101)의 상면에는, 태양광 발전 기능을 가지는 태양광 발전부로서의 태양광 발전 패널(이하 「태양전지 패널」이라고 한다.)(102)이 설치되어 있다. 또, 주 날개부(101)의 하면의 긴 방향의 2개소에는, 판상의 연결부(104)를 통해, 미션(mission) 기기가 수용되는 복수의 기기 수용부로서의 포드(pod)(105)가 연결되어 있다. 각 포드(105)의 내부에는, 미션 기기로서의 무선 중계국(110)과 배터리(106)가 수용되어 있다. 또, 각 포드(105)의 하면측에는 이발착시에 사용되는 차륜(107)이 설치되어 있다. 태양전지 패널(102)에서 발전된 전력은 배터리(106)에 축전되고, 배터리(106)로부터 공급되는 전력에 의해, 프로펠러(103)의 모터가 회전 구동되고, 무선 중계국(110)에 의한 무선 중계 처리가 실행된다.
태양전지 동력의 비행기 타입의 HAPS(10)는, 예를 들면, 선회비행을 행하거나 8자 비행을 행하거나 함으로써 양력으로 부양하고, 소정의 고도에서 수평 방향의 소정의 범위에 체재하도록 부양할 수가 있다. 또한, 태양전지 동력의 비행기 타입의 HAPS(10)는, 프로펠러(103)가 회전 구동되어 있지 않을 때는, 글라이더와 같이 날 수도 있다. 예를 들면, 낮등의 태양전지 패널(102)의 발전에 의해 배터리(106)의 전력이 남아 있을 때 높은 위치로 상승해, 야간등의 태양전지 패널(102)에서 발전할 수 없을 때에 배터리(106)로부터 모터로의 급전을 정지하여 글라이더(glider)와 같이 날 수가 있다.
또, HAPS(10)는, 다른 HAPS나 인공위성과 광통신에 이용되는 통신부로서의 3차원 대응 지향성의 광 안테나 장치(130)를 구비하고 있다. 또한, 도 2의 예에서는 주 날개부(101)의 긴 방향의 양단부에 광 안테나 장치(130)를 배치하고 있지만, HAPS(10)의 다른 개소에 광 안테나 장치(130)를 배치해도 좋다. 또, 다른 HAPS나 인공위성과 광통신에 이용되는 통신부는, 이러한 광통신을 행하는 것에 한정하지 않고, 마이크로파 등의 전파에 의한 무선 통신 등의 다른 방식에 의한 무선 통신이라도 좋다.
도 3은 실시 형태의 통신 시스템에 이용되는 HAPS(20)의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 3의 HAPS(20)는, 무인 비행선 타입의 HAPS이며, 유료하중(payload)이 크기 때문에 대용량의 배터리를 탑재할 수가 있다. HAPS(20)는, 부력으로 부양하기 위한 헬륨 가스 등의 기체가 충전된 비행선 본체(201)와, 버스 동력계의 추진 장치로서의 모터 구동의 프로펠러(202)와, 미션 기기가 수용되는 기기 수용부(203)를 구비한다. 기기 수용부(203)의 내부에는, 무선 중계국(210)과 배터리(204)가 수용되어 있다. 배터리(204)로부터 공급되는 전력에 의해, 프로펠러(202)의 모터가 회전 구동되고, 무선 중계국(210)에 의한 무선 중계 처리가 실행된다.
또한, 비행선 본체(201)의 상면에, 태양광 발전 기능을 가지는 태양전지 패널을 설치하고, 태양전지 패널에서 발전된 전력을 배터리(204)에 축전하도록 해도 좋다.
또, 무인 비행선 타입의 HAPS(20)도, 다른 HAPS나 인공위성과 광통신에 이용되는 통신부로서의 3차원 대응 지향성의 광 안테나 장치(230)를 구비하고 있다. 또한, 도 3의 예에서는 비행선 본체(201)의 상면부 및 기기 수용부(203)의 하면부에 광 안테나 장치(230)를 배치하고 있지만, HAPS(20)의 다른 부분에 광 안테나 장치(230)를 배치해도 좋다. 또, 다른 HAPS나 인공위성과 광통신에 이용되는 통신부는, 이러한 광통신을 행하는 것에 한정하지 않고, 마이크로파 등의 전파에 의한 무선 통신 등의 다른 방식에 의한 무선 통신을 행하는 것이라도 좋다.
도 4는 실시 형태의 복수의 HAPS(10, 20)로 상공에 형성되는 무선 네트워크의 일례를 나타내는 설명도이다.
복수의 HAPS(10, 20)는, 상공에서 서로 광통신에 의한 HAPS간 통신을 할 수 있도록 구성되고, 3차원화한 네트워크를 광역에 걸쳐서 안정하게 실현될 수가 있는 로버스트성(robust property)이 뛰어난 무선 통신 네트워크를 형성한다. 이 무선 통신 네트워크는, 각종 환경이나 각종 정보에 따른 동적 라우팅(dynamic routing)에 의한 애드 호크(ad-hoc) 네트워크로서 기능할 수도 있다. 상기 무선 통신 네트워크는, 2차원 또는 3차원의 각종 토폴로지(topology)를 가지도록 형성할 수가 있고, 예를 들면, 도 4에 나타내듯이 메쉬형(mesh type)의 무선 통신 네트워크라도 좋다.
도 5는 다른 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
또한, 도 5에 있어서, 전술의 도 1과 공통되는 부분에 대해서는 같은 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
도 5의 실시 형태에서는, HAPS(10)와 이동 통신망(80)의 코어(core) 네트워크와의 사이의 통신을 피더국(70) 및 저궤도의 인공위성(72)을 통해 행하고 있다. 이 경우, 인공위성(72)과 피더국(70)과의 사이의 통신은, 마이크로파 등의 전파에 의한 무선 통신으로 행하여도 좋고, 레이저 광 등을 이용한 광통신으로 행하여도 좋다. 또, HAPS(10)와 인공위성(72)과의 사이의 통신에 대해서는, 레이저 광 등을 이용한 광통신으로 행하고 있다.
도 6은 실시 형태의 HAPS(10, 20)의 무선 중계국(110, 210)의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 5의 무선 중계국(110, 210)은 리피터(repeater) 타입의 무선 중계국의 예이다. 무선 중계국(110, 210)은 각각, 3D 셀 형성 안테나부(111)와, 송수신부(112)와, 피드(feed)용 안테나부(113)와, 송수신부(114)와, 리피터부(115)와, 감시 제어부(116)와, 전원부(117)를 구비한다. 또한, 무선 중계국(110, 210)은 각각, HAPS간 통신 등에 이용하는 광통신부(125)와 빔 제어부(126)를 구비한다.
3D 셀 형성 안테나부(111)는, 셀 형성 목표 공역(40)을 향해 방사상의 빔(100, 200)을 형성하는 안테나를 가지고, 단말 장치와 통신 가능한 3차원 셀(41, 42)을 형성한다. 송수신부(112)는, 3D 셀 형성 안테나부(111)와 함께 제1 무선 통신부를 구성하고, 송수 공용기(DUP : DUPlexer)나 증폭기 등을 가지고, 3D 셀 형성 안테나부(111)를 통해, 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 단말 장치에 무선 신호를 송신하거나 단말 장치로부터 무선 신호를 수신하거나 한다.
피드용 안테나부(113)는, 지상 또는 해상의 피더국(70)과 무선 통신하기 위한 지향성 안테나를 가진다. 송수신부(114)는, 피드용 안테나부(113)와 함께 제2 무선 통신부를 구성하고, 송수 공용기(DUP : DUPlexer)나 증폭기 등을 가지고, 피드용 안테나부(113)를 통해, 피더국(70)에 무선 신호를 송신하거나 피더국(70)으로부터 무선 신호를 수신하거나 한다.
리피터부(115)는, 단말 장치와의 사이에 송수신 되는 송수신부(112)의 신호와 피더국(70)과의 사이에 송수신 되는 송수신부(114)의 신호를 중계한다. 리피터부(115)는, 소정 주파수의 중계 대상 신호를 소정의 레벨까지 증폭하는 증폭 기능을 가진다. 리피터부(115)는, 중계 대상 신호의 주파수를 변환하는 주파수 변환 기능을 가져도 좋다.
감시 제어부(116)는, 예를 들면, CPU 및 메모리 등으로 구성되고, 미리 조립되어 넣어진 프로그램을 실행함으로써, HAPS(10, 20) 내의 각부의 동작 처리 상황을 감시하거나 각부를 제어하거나 한다. 특히, 감시 제어부(116)는, 제어 프로그램을 실행함으로써, 프로펠러(103, 202)를 구동하는 모터 구동부(141)를 제어하고, HAPS(10, 20)를 목표 위치에 이동시키고, 또 목표 위치 부근에 머물도록 제어한다.
전원부(117)는, 배터리(106, 204)로부터 출력된 전력을 HAPS(10, 20) 내의 각부에 공급한다. 전원부(117)는, 태양광 발전 패널 등으로 발전한 전력이나 외부로부터 급전된 전력을 배터리(106, 204)에 축전시키는 기능을 가져도 좋다.
광통신부(125)는, 레이저 광 등의 광통신 매체를 통해 주변의 다른 HAPS(10, 20)나 인공위성(72)과 통신한다. 이 통신에 의해, 무선 조정 무인기(60) 등의 단말 장치와 이동 통신망(80)과의 사이의 무선 통신을 동적으로 중계하는 동적 라우팅이 가능하게 됨과 아울러, 몇 개의 HAPS가 고장났을 때에 다른 HAPS가 백업(backup)하여 무선 중계함으로써 이동 통신 시스템의 로버스트성(robust property)을 높일 수가 있다.
빔 제어부(126)는, HAPS간 통신이나 인공위성(72)과의 통신에 이용하는 레이저 광 등의 빔의 방향 및 강도를 제어하거나 주변의 다른 HAPS(무선 중계국)와의 사이의 상대적인 위치의 변화에 따라 레이저 광 등의 광 빔에 의한 통신을 행하는 다른 HAPS(무선 중계국)를 전환하도록 제어하거나 한다. 이 제어는, 예를 들면, HAPS 자신의 위치 및 자세, 주변의 HAPS의 위치 등에 기초하여 행하여도 좋다. HAPS 자신의 위치 및 자세의 정보는, 그 HAPS에 조립하여 넣은 GPS 수신 장치, 자이로 센서(gyro sensor), 가속도 센서 등의 출력에 기초하여 취득하고, 주변의 HAPS의 위치의 정보는, 이동 통신망(80)에 설치한 원격 제어 장치(85), 또는 HAPS 관리 서버나 어플리케이션(application) 서버 등의 서버(86)로부터 취득해도 좋다.
도 7은 실시 형태의 HAPS(10, 20)의 무선 중계국(110, 210)의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 7의 무선 중계국(110, 210)은 기지국 타입의 무선 중계국의 예이다.
또한, 도 7에 있어서, 도 6과 같은 구성 요소에 대해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 7의 무선 중계국(110, 210)은 각각, 모뎀부(118)를 더 구비하고, 리피터부(115) 대신에 기지국 처리부(119)를 구비한다. 또한, 무선 중계국(110, 210)은 각각, 광통신부(125)와 빔 제어부(126)를 구비한다.
모뎀부(118)는, 예를 들면, 피더국(70)으로부터 피드용 안테나부(113) 및 송수신부(114)를 통해 수신한 수신 신호에 대해서 복조 처리 및 복호 처리를 실행하고, 기지국 처리부(119) 측으로 출력하는 데이터 신호를 생성한다. 또, 모뎀부(118)는, 기지국 처리부(119) 측으로부터 수신한 데이터 신호에 대해서 부호화(encode) 처리 및 변조 처리를 실행하고, 피드용 안테나부(113) 및 송수신부(114)를 통해 피더국(70)에 송신하는 송신 신호를 생성한다.
기지국 처리부(119)는, 예를 들면, LTE/LTE-Advanced의 표준 규격에 준거한 방식에 기초하여 전용선 접속 시스템 처리를 행하는 e-NodeB로서의 기능을 가진다. 기지국 처리부(119)는, 제5 세대 등의 장래의 이동 통신의 표준 규격에 준거하는 방식으로 처리하는 것이라도 좋다.
기지국 처리부(119)는, 예를 들면, 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 단말 장치로부터 3D 셀 형성 안테나부(111) 및 송수신부(112)를 통해 수신한 수신 신호에 대해서 복조 처리 및 복호 처리를 실행하고, 모뎀부(118) 측으로 출력하는 데이터 신호를 생성한다. 또, 기지국 처리부(119)는, 모뎀부(118) 측으로부터 수신한 데이터 신호에 대해서 부호화(encode) 처리 및 변조 처리를 실행하고, 3D 셀 형성 안테나부(111) 및 송수신부(112)를 통해 3차원 셀(41, 42)의 단말 장치에 송신하는 송신 신호를 생성한다.
도 8은 실시 형태의 HAPS(10, 20)의 무선 중계국(110, 210)의 또 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 8의 무선 중계국(110, 210)은 엣지 컴퓨팅 기능을 가지는 고기능의 기지국 타입의 무선 중계국의 예이다. 또한, 도 8에 있어서, 도 6 및 도 7과 같은 구성 요소에 대해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 8의 무선 중계국(110, 210)은 각각, 도 7의 구성 요소에 더하여 엣지 컴퓨팅부(edge computing part)(120)를 더 구비한다.
엣지 컴퓨팅부(120)는, 예를 들면, 소형의 컴퓨터로 구성되어 미리 조립되어 넣어진 프로그램을 실행함으로써, HAPS(10, 20)의 무선 중계국(110, 210)에 있어서의 무선 중계 등에 관한 각종의 정보 처리를 실행할 수가 있다.
예를 들면, 엣지 컴퓨팅부(120)는, 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 단말 장치로부터 수신한 데이터 신호에 기초하여, 그 데이터 신호의 송신지를 판정하고, 그 판정 결과에 기초하여 통신의 중계처를 전환하는 처리를 실행한다. 보다 구체적으로는, 기지국 처리부(119)로부터 출력된 데이터 신호의 송신지가 자신의 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 단말 장치인 경우는, 그 데이터 신호를 모뎀부(118)에 건네주지 않고, 기지국 처리부(119)에 되돌려 자신의 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 송신지의 단말 장치에 송신하도록 한다. 한편, 기지국 처리부(119)로부터 출력된 데이터 신호의 송신지가 자신의 3차원 셀(41, 42) 이외의 다른 셀에 재권하는 단말 장치인 경우는, 그 데이터 신호를 모뎀부(118)에 건네주어 피더국(70)에 송신하고, 이동 통신망(80)을 통해 송신지의 다른 셀에 재권하는 송신지의 단말 장치에 송신하도록 한다.
엣지 컴퓨팅부(120)는, 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 다수의 단말 장치로부터 수신한 정보를 분석하는 처리를 실행하여도 좋다. 이 분석 결과는 3차원 셀(41, 42)에 재권하는 다수의 단말 장치에 송신하거나 이동 통신망(80)에 설치한 원격 제어 장치(85), 또는 HAPS 관리 서버나 어플리케이션(application) 서버(어플리(appli) 서버) 등의 서버(86) 등에 송신하거나 해도 좋다.
무선 중계국(110, 210)을 매개로 한 단말 장치와의 무선 통신의 상향 링크 및 하향 링크의 이중 방식은 특정 방식에 한정되지 않으며, 예를 들어 시분할 이중(Time Division Duplex : TDD) 방식도 좋으며, 주파수분할 이중(Frequency Division Duplex : FDD) 방식도 좋다. 또, 무선 중계국(110, 210)을 통한 단말 장치와의 무선 통신의 액세스(access) 방식은, 특정 방식에 한정되지 않고, 예를 들면, FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식, CDMA(Code Division Multiple Access) 방식, 또는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)도 좋다. 또, 상기 무선 통신에는, 다이버시티·코딩(diversity·송신 빔 포밍(beam forming), 공간분할 다중화(SDM : Spatial Division Multiplexing) 등의 기능을 가지며, 송수신 양쪽 모두 복수의 안테나를 동시에 이용함으로써, 단위 주파수 당의 전송 용량을 늘릴 수 있는 MIMO(다입력 다출력 : Multi-Input and Multi-Output) 기술을 이용해도 된다. 또한 상기 MIMO 기술은 하나의 기지국이 하나의 단말 장치와 동일 시각·동일 주파수로 복수의 신호를 송신하는 SU-MIMO(Single-User MIMO) 기술도 좋으며, 하나의 기지국이 복수의 서로 다른 단말 장치에 동일 시각·동일 주파수로 신호를 송신하는 MU-MIMO(Multi-User MIMO) 기술도 좋다.
이하, 단말 장치와 무선 통신하는 무선 중계 장치가, 무선 중계국(110)을 가지는 태양전지 동력의 비행기 타입의 HAPS(10)인 경우에 대해 설명하지만, 이하의 실시 형태는, 무선 중계국(210)을 가지는 무인 비행선 타입의 HAPS(20) 등의 상공을 이동 가능한 다른 무선 중계 장치에도 마찬가지로 적용할 수 있다.
또, 무선 중계국(110)을 가지는 HAPS(10)와 피더국으로서의 게이트웨이국(이하 「GW국」이라고 생략한다.)(70)을 통한 기지국(90)과의 사이의 링크를 「피더 링크」라고 하고, HAPS(10)와 단말 장치(61)의 사이의 링크를 「서비스 링크」라고 한다. 특히, HAPS(10)와 GW국(70)과의 사이의 구간을 「피더 링크의 무선 구간」이라고 한다. 또, GW국(70)으로부터 HAPS(10)를 경유하여 단말 장치(61)를 향하는 통신의 다운 링크(down link)를 「포워드 링크」라고 하고, 단말 장치(61)로부터 HAPS(10)를 경유하여 GW국(70)을 향하는 통신의 업 링크(up link)를 「리버스 링크」라고 한다.
도 9는 복수의 셀(100A(1), 100A(2))을 형성하면서 비행하는 HAPS(10)와 GW국(70)과의 위치 관계의 일례를 나타내는 설명도이다. HAPS(10)는, 복수의 빔(100(1), 100(2))에 의해 지상의 2차원적인 셀(100A(1), 100A(2))을 형성하면서, 도 중의 좌방향 F로 비행하고 있다. 빔(100(1), 100(2))과 셀(100A(1), 100A(2))로 둘러싸인 공간에 의해 3차원 셀이 형성된다. 비행 방향 F로 비행하고 있는 HAPS(10)의 무선 중계국은, 피더 링크의 무선 구간을 통해 이동 통신망측의 GW국(70)과 무선 통신한다. 또, HAPS(10)의 무선 중계국은, 서비스 링크를 통해 각 셀(100A(1), 100A(2))에 재권하는 단말 장치(61(1), 61(2))와 무선 통신한다.
도 9의 피더 링크에 있어서는, 상공의 구름(45)이나 강우(46) 등에 의한 감쇠, 송신 전력의 제한 등에 의해, HAPS(10)의 무선 중계국, GW국(70) 및 기지국(90)에서 충분한 수신 전력이 얻어지지 않을 우려가 있다. 특히 수 GHz대~수십 GHz대 등의 고주파수대를 이용한 피더 링크에 있어서는, 상기 감쇠나 송신 전력의 제한 등의 영향이 크고, 수신 전력이 저하하기 쉽다.
그래서, 이하에 나타내는 각 실시 형태에서는, HAPS(10)의 무선 중계국과의 사이에 신호의 동시 송수신 가능한 복수의 GW국을 배치하고, 각 GW국과 HAPS(10)의 무선 중계국과의 사이의 복수의 피더 링크로 동일 신호를 동시 송수신 하거나 HAPS(10)의 무선 중계국과의 사이에 신호를 송수신하는 GW국(피더 링크)을 전환하거나 하는 사이트(site) 다이버시티(diversity)를 실시하고 있다.
도 10은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 복수의 GW국(70(1)~70(3))과 HAPS(10)와의 위치 관계의 일례를 나타내는 설명도이다. 복수의 GW국(70(1)~70(3))은, 지리적으로 떨어진 서로 다른 위치에 배치되고, 고속의 유선 회선인 광 장출(張出)의 회선(광회선)에 의해 기지국(90)에 접속되어 있다. 또, 복수의 GW국(70(1)~70(3))은 서로 시간 동기하고 있다. GW국 사이에 동기를 맞추는 방법은, 각 GW국이 수신한 GPS 신호를 사용하는 방법이라도 좋고, 각 GW국이 이더네트(ethernet)(등록상표)를 통해 동기하는 방법(예를 들면, IEEE1588에 준거한 방법)이라도 좋다. 또한, 도 10에서는 GW국의 수가 3국인 경우를 예시하고 있지만, GW국의 수는 2국이라도 좋고 4국 이상이라도 좋다.
도 10에 있어서, 상공의 HAPS(10)와 복수의 GW국(70(1)~70(3))과의 사이에 형성된 복수의 피더 링크의 몇 개의 피더 링크가 강우(46) 등의 감쇠의 영향을 받고 있는 경우에, 강우 등의 감쇠의 영향을 받고 있지 않은 다른 피더 링크를 통해 무선 중계 장치와 GW국과의 통신을 행하고, HAPS(10) 및 GW국 각각에 있어서 충분한 수신 전력을 얻을 수 있다.
예를 들면, 복수의 GW국(70(1)~70(3))을 통한 복수의 피더 링크로 동일 신호를 동시 송수신 하고 있을 때, 제1 GW국(70(1))의 피더 링크의 무선 구간에 구름(45)이나 강우(46)의 에리어(area)가 발생하여 무선 신호의 감쇠가 커져도, 다른 제2 GW국(70(2)) 및 제3 GW국(70(3)) 각각의 피더 링크를 통해 상기 동일 신호의 동시 송수신을 계속하여, HAPS(10) 및 GW국(70(2), 70(3)) 각각에 있어서 충분한 수신 전력을 얻을 수 있다.
또, 예를 들면, 제1 GW국(70(1))을 통한 피더 링크로 신호를 송수신 하고 있을 때, 그 피더 링크의 무선 구간에 구름(45)이나 강우(46)의 에리어가 발생하여 무선 신호의 감쇠가 커져도, 구름(45)이나 강우(46)의 영향을 받지 않는 다른 제2 GW국(70(2)) 또는 제3 GW국(70(3))으로 전환하여 상기 신호의 송수신을 계속하고, HAPS(10) 및 GW국(70(2)) 또는 GW국(70(3))에 대해 충분한 수신 전력을 얻을 수 있다.
상기 실시 형태의 통신 시스템에 있어서, 비행하고 있는 HAPS(10)와의 복수의 GW국(70) 각각과의 거리가 서로 다르면, 복수의 GW국(70)에 있어서, HAPS(10)와 GW국(70)과의 사이의 피더 링크를 통한 무선 신호의 전반 거리가 서로 다르다. 또, 기지국(90)과 복수의 GW국(70) 각각과의 거리가 서로 다르면, 복수의 GW국(70)에 있어서, 기지국(90)으로 GW국(70)과의 사이의 광 장출의 회선(91)을 통한 신호의 전송 거리가 서로 다르다. 이와 같이 신호의 전반 거리나 전송 거리가 서로 다름으로써, 복수의 피더 링크를 통한 포워드 링크 및 리버스 링크로 기지국(90)이나 HAPS(10)에서 수신하는 복수의 수신 신호에 시간 지연차(신호 도달 타이밍 차)가 생기는 멀티 패스 환경으로 되어, 피더 링크의 통신 품질이 열화할 우려가 있다.
도 11a 및 도 11b는 복수의 GW국(70(1)~70(3))을 통한 HAPS(10)와 기지국(90)과의 사이의 멀티 패스 환경에 의한 수신 신호의 시간 지연차(신호 도달 타이밍 차)의 일례를 나타내는 설명도이다. 본 예는 도 10의 통신 시스템에 있어서, 복수의 GW국(70(1)~70(3))의 피더 링크 각각을 통해 기지국(90)으로부터 HAPS(10)에 동일 신호 Sf(1)~Sf(3)를 송신하는 포워드 링크의 예이다. 도 11a에 있어서, T90(1)~T90(3)는 각각, 기지국(90)이 각 GW국(70(1)~70(3))에 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)를 송신하는 시각(타이밍)을 나타내고 있다. 또, T70(1)~T70(3)는 각각, 각 GW국(70(1)~70(3))이 기지국(90)으로부터 수신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)를 HAPS(10)에 송신하는 시각(타이밍)을 나타내고 있다.
도 11a의 복수의 GW국(70(1)~70(3)) 각각을 통한 복수의 제1~제3 피더 링크에 있어서, 기지국(90)은 동일 송신 타이밍(동일 시각) T90(1)~T90(3)에 동일한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)를 HAPS(10)에 송신한다. 기지국(90)으로부터 송신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)는, 각 피더 링크의 광 장출의 회선(91(1)~91(3))의 전송 거리에 따른 전송 지연 시간만큼 어긋나 GW국(70(1)~70(3)) 각각에 도달한다. 각 GW국(70(1)~70(3))은, 수신한 신호를 그대로 중계하고, 상기 전송 지연 시간만큼 어긋난 송신 타이밍 T70(1)~T70(3)로 HAPS(10)를 향해 송신한다. 각 GW국(70(1)~70(3))으로부터 송신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)는, 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 거리에 따른 전반 지연 시간만큼 더 어긋나 HAPS(10)에 도달한다(도 11b 참조). 이와 같이 피더 링크 사이에 신호의 전반 거리나 전송 거리가 서로 다름으로써, 복수의 피더 링크를 통한 포워드 링크로 기지국(90)이나 HAPS(10)에서 수신하는 복수의 수신 신호에 시간 지연차(신호 도달 타이밍 차)가 생기는 멀티 패스 환경으로 되어, 피더 링크에 있어서의 포워드 링크의 통신 품질이 열화할 우려가 있다.
이상 나타낸 것처럼, 서로 떨어진 GW국(70(1)~70(3))으로부터 동시 송수신 또는 전환을 하여 송신하는 경우, GW국(70(1)~70(3))으로부터 HAPS(10)까지의 경로 길이의 차에 의해 무선 신호의 지연 분산이 생기거나 기지국(90)으로부터 GW국(70(1)~70(3))까지의 경로 길이의 차에 의해 전송 신호의 지연 분산이 생기거나 함으로써, 포워드 링크나 리버스 링크에 있어서 통신 품질이 열화할 우려가 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 복수의 GW국(70(1)~70(3))은 각각, 기지국(90)으로부터 GW국(70)을 통해 HAPS(10)에 신호를 송신하는 포워드 링크에 있어서의 전송·전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 신호의 송신 타이밍을 늦추도록 제어하고 있다. 여기서, 제어 대상의 송신 타이밍은, 예를 들면, LTE/LTE-Advanced의 규격에 준거한 시간축 상에 있어서의 무선 프레임, 서브프레임(sub-frame), 자원 블록, 슬롯(slot) 또는 심볼(symbol)의 선두의 시간 타이밍이다.
또한, 이하의 예에서는, 복수의 피더 링크를 통해 동일 신호를 송수신하는 경우의 오프셋 설정 및 송신 타이밍의 제어에 대해 설명하지만, 동일한 오프셋 설정 및 송신 타이밍의 제어는, 복수의 피더 링크를 전환하여 신호를 송수신하는 경우에도 적용할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국(70(1)~70(3))을 통한 포워드 링크에 있어서의 신호 Sf(1)~Sf(3)의 송수신 타이밍 제어의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 12a의 복수의 제1~제3 피더 링크에 있어서, 기지국(90)은 동일 송신 타이밍(동일 시각) T90(1)~T90(3)에 동일한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)를 HAPS(10)에 송신한다. 기지국(90)으로부터 송신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)는, 각 피더 링크의 광 장출의 회선 91(1)~91(3)의 전송 거리에 따른 전송 지연 시간만큼 어긋나 GW국(70(1)~70(3)) 각각에 도달한다. GW국(70(1)~70(3))은 각각, 상기 전송 지연 시간 및 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 지연 시간(GW국과 HAPS와의 거리에 따른 전반 지연 시간)에 따라 설정한 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3)만큼 어긋난 송신 타이밍 T70(1)~T70(3)로 HAPS(10)를 향해 송신한다. 본 예에 있어서, 3개의 피더 링크 중에서, 제1 피더 링크의 전송 지연 시간 및 전반 지연 시간은 상대적으로 짧기 때문에, 제1 피더 링크의 오프셋 ΔTf(1)는 길게 설정하고, 제3 피더 링크의 전송 지연 시간 및 전반 지연 시간은 상대적으로 길기 때문에, 제3 피더 링크의 오프셋 ΔTf(3)는 짧게 설정하고 있다. 이와 같이 소정의 오프셋만큼 어긋나 각 GW국(70(1)~70(3))으로부터 송신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)는 각 피더 링크의 무선 구간의 전송 지연 시간만큼 어긋나 HAPS(10)에 동시에 도달한다(도 12b 참조). 따라서, 복수의 GW국(70(1)~70(3))에 의한 사이트 다이버시티 적용시의 피더 링크에 있어서의 포워드 링크의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
도 13은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국(70(1)~70(3))을 통한 포워드 링크에 있어서의 신호 Sf(1)~Sf(3)의 송수신 타이밍 제어의 다른 예를 나타내는 설명도이다. 도 13의 복수의 제1~제3 피더 링크에 있어서, 기지국(90)은, 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 전송 지연 시간 및 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 지연 시간(GW국과 HAPS와의 거리에 따른 전반 지연 시간)에 따라 설정한 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3)만큼 어긋난 송신 타이밍 T90(1)~T90(3)로 동일한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)를 각 GW국(70(1)~70(3))에 송신한다. 기지국(90)으로부터 송신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)는, 각 피더 링크의 광 장출의 회선(91(1)~91(3))의 전송 거리에 따른 전송 지연 시간만큼 어긋나 GW국(70(1)~70(3)) 각각에 도달한다. GW국(70(1)~70(3))은 각각, 그대로 오프셋 설정 없음의 송신 타이밍 T70(1)~T70(3)로 HAPS(10)를 향해 송신한다. 이와 같이 소정의 오프셋만큼 어긋나 기지국(90)으로부터 송신한 포워드 링크 신호 Sf(1)~Sf(3)는 각 GW국(70(1)~70(3))을 통해 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 지연 시간만큼 어긋나 HAPS(10)에 동시에 도달한다. 따라서, 복수의 GW국(70(1)~70(3))에 의한 사이트 다이버시티 적용시의 피더 링크에 있어서의 포워드 링크의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
도 14는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국(70(1)~70(3))을 통한 리버스 링크에 있어서의 신호 Sr(1)~Sr(3)의 송수신 타이밍 제어의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 14의 복수의 제1~제3 피더 링크에 있어서, HAPS(10)는 동일 송신 타이밍(동일 시각) T10(1)~T10(3)에 동일한 리버스 링크 신호 Sr(1)~Sr(3)를 각 GW국(70(1)~70(3))에 송신한다. HAPS(10)로부터 송신한 리버스 링크 신호 Sr(1)~Sr(3)는, 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 거리에 따른 전반 지연 시간만큼 어긋나 GW국(70(1)~70(3)) 각각에 도달한다. GW국(70(1)~70(3))은 각각, 상기 전반 지연 시간 및 각 피더 링크의 GW국과 기지국(90)과의 거리에 따른 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋 ΔTr(1)~ΔTr(3)만큼 어긋난 수신 타이밍 T70(1)~T70(3)로 신호를 수신하고, 그 후, 수신한 신호를 기지국(90)을 향해 송신한다. 이와 같이 소정의 오프셋만큼 어긋나 각 GW국(70(1)~70(3))에서 수신한 리버스 링크 신호 Sr(1)~Sr(3)는 각 피더 링크의 전송 지연 시간만큼 어긋나 기지국(90)에 동시에 도달한다. 따라서, 복수의 GW국(70(1)~70(3))에 의한 사이트 다이버시티 적용시의 피더 링크에 있어서의 리버스 링크의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
도 15는 실시 형태와 관련되는 통신 시스템의 복수의 GW국(70(1)~70(3))을 통한 리버스 링크에 있어서의 신호 Sr(1)~Sr(3)의 송수신 타이밍 제어의 다른 예를 나타내는 설명도이다. 도 15의 복수의 제1~제3 피더 링크에 있어서, HAPS(10)는, 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 전반 지연 시간 및 각 피더 링크의 GW국과 기지국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋 ΔTr(1)~ΔTr(3)만큼 어긋난 송신 타이밍 T10(1)~T10(3)로 동일한 리버스 링크 신호 Sr(1)~Sr(3)를 각 GW국(70(1)~70(3))에 송신한다. HAPS(10)로부터 송신한 리버스 링크 신호 Sr(1)~Sr(3)는, 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 거리에 따른 전반 지연 시간만큼 어긋나 GW국(70(1)~70(3)) 각각에 도달한다. GW국(70(1)~70(3))은 각각, 그대로 오프셋 설정 없음의 송신 타이밍 T70(1)~T70(3)로 기지국(90)을 향해 송신한다. 이와 같이 소정의 오프셋만큼 어긋나 HAPS(10)로부터 송신한 리버스 링크 신호 Sr(1)~Sr(3)는, 각 GW국(70(1)~70(3))을 통해 각 피더 링크의 전송 지연 시간만큼 어긋나 기지국(90)에 동시에 도달한다. 따라서, 복수의 GW국(70(1)~70(3))에 의한 사이트 다이버시티 적용시의 피더 링크에 있어서의 리버스 링크의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
상기 복수의 피더 링크에 있어서의 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)는, 예를 들면, 기지국(90)과 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 거리와 각 GW국(70(1)~70(3))과 HAPS(10)와의 사이의 거리와에 기초하여 계산하여 설정한다. 여기서, 기지국(90)과 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 거리에 대응하는 전송 지연 시간이 서로 거의 같으면, 각 GW국(70(1)~70(3))과 HAPS(10)와의 사이의 거리에 기초하여 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)를 계산하여 설정해도 좋다. 또, 각 GW국(70(1)~70(3))과 HAPS(10)와의 사이의 피더 링크 무선 구간에 있어서의 거리에 대응하는 전반 지연 시간이 서로 거의 같으면, 기지국(90)과 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 거리에 기초하여 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)를 계산하여 설정해도 좋다.
또, 복수의 피더 링크 중에서 상기 전반·전송 지연 시간이 가장 긴 피더 링크(예를 들면 도 11a의 제3 피더 링크)를 기준으로 하고, 그 기준의 피더 링크의 오프셋을 제로(zero)로 설정하고, 다른 피더 링크(예를 들면 도 11a의 제1 및 제2 피더 링크)의 오프셋을 계산하여 설정해도 좋다.
또, 상기 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)는, GW국(70(1)~70(3))에서 계산하여 설정해도 좋고, 기지국(90), 전술의 원격 제어 장치(85) 또는 서버(86)에서 계산하고 그 계산 결과를 GW국(70(1)~70(3))에 송신하도록 해도 좋다.
상기 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)는, 기지국(90), GW국(70(1)~70(3)) 및 HAPS(10)의 위치 정보에 기초하여 계산하여 설정해도 좋다. 예를 들면, 각 GW국(70(1)~70(3))과 HAPS(10)와의 사이의 거리 및 기지국(90)과 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 거리를 계산하고, 그 각 거리에 기초하여 상기 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)를 계산하여 설정해도 좋다. 여기서, 기지국(90), GW국(70(1)~70(3)) 및 HAPS(10)의 위치 정보는, 각 장치(기지국(90), GW국(70(1)~70(3)) 및 HAPS(10))으로부터 취득해도 좋고, 그러한 정보를 관리하는 전술의 원격 제어 장치(85) 또는 서버(86)로부터 취득해도 좋다. 또, 상기 오프셋 ΔTf(1)~ΔTf(3), ΔTr(1)~ΔTr(3)는 상기 전반·전송 지연 시간의 측정 결과에 기초하여 계산해도 좋다.
도 16은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 GW국(70)의 주요부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다. 또한, 도 16에서는, 복수의 GW국중에서 제1 GW국(70(1))의 구성예에 대해서만 표시하고 있지만, 다른 제2 GW국(70(2)) 및 제3 GW국(70(3))도 이와 마찬가지로 구성할 수가 있다.
도 16에 있어서, GW국(70(1))은, 리피터 모기로서 기능하고, 피더 링크 무선 통신부(700)와, 중계 제어부(701)와, 광 장출 통신부(702)를 구비한다. 피더 링크 무선 통신부(700)는, 예를 들면, 안테나, 고주파 증폭기, 주파수 변환기 등을 가지고, 피더 링크의 무선 구간을 통해 HAPS(10)의 무선 중계국(110)과 무선 통신한다. 광 장출 통신부(702)는, 광 장출의 회선을 통해 기지국(90)과 통신한다.
중계 제어부(701)는, 기지국(90)으로부터 수신한 포워드 링크 신호를 중계할 때의 송신 타이밍 및 HAPS(10)의 무선 중계국(110)으로부터 수신한 리버스 링크 신호를 중계할 때의 수신 타이밍을 제어하는 기능을 가진다.
예를 들면, 중계 제어부(701)는, 기지국(90)으로부터 수신한 포워드 링크 신호(다운 링크(애주 link) 신호)를 상기 전송 지연 시간 및 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 어긋난 송신 타이밍에 HAPS(10)에 송신하도록 제어한다. HAPS(10)의 무선 중계국(110)은, 기지국(90)으로부터 GW국(70(1)~70(3))을 통해 동시에 도달하는 복수의 동일 포워드 링크 신호를 수신함으로써, 포워드 링크 신호의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
또, 예를 들면, 중계 제어부(701)는, HAPS(10)로부터 송신된 리버스 링크 신호(업 링크(up link) 신호)를 상기 전송 지연 시간 및 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 어긋난 수신 타이밍에 수신하도록 제어한다. 기지국(90)은, 단말 장치로부터 HAPS(10)의 무선 중계국(110) 및 GW국(70(1)~70(3))을 통해 동시에 도달하는 복수의 동일 리버스 링크 신호를 수신함으로써, 리버스 링크 신호의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
도 17은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 기지국(90)의 주요부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 17에 있어서, 기지국(90)은, 광 장출 통신부(900)와, 송수신 신호 처리부(901)와, 제어부(902)와, 데이터 송수신부(903)를 구비한다. 광 장출 통신부(900)는, 광 장출의 회선을 통해 복수의 GW국(70(1)~70(3))과 통신한다. 송수신 신호 처리부(901)는, 소정의 무선 전송 방식(예를 들면 3GPP의 LTE, LTE-Advanced, 5G 등으로 규정되고 있는 무선 전송 방식)에 기초하여, 송신 데이터를 변조함으로써 포워드 링크 신호를 생성하거나 수신 신호를 복조하여 수신 데이터를 생성하거나 한다. 데이터 송수신부(903)는, 이동 통신의 코어 네트워크 등으로부터 송신 대상의 각종 데이터를 수신하거나 GW국(70(1)~70(3))을 통해 수신한 각종 데이터를 이동 통신의 코어(core) 네트워크 등에 송신한다.
제어부(902)는, 송수신 신호 처리부(901)에 의한 포워드 링크 신호의 생성·송신, 리버스 링크 신호의 수신, 수신 데이터의 생성 등을 제어한다. 본 실시 형태에서는, 제어부(902)는, 각 GW국(70(1)~70(3))과의 사이의 전송 지연 시간 및 각 피더 링크의 무선 구간의 전반 지연 시간(GW국과 HAPS와의 거리에 따른 전반 지연 시간)에 따라 설정한 오프셋만큼 어긋난 송신 타이밍으로, 상기 생성한 동일한 포워드 링크 신호를 각 GW국(70(1)~70(3))에 송신하거나 GW국(70(1)~70(3))을 통해 HAPS(10)로부터 송신되어 온 리버스 링크 신호를 상기 오프셋만큼 어긋나 수신하거나 하도록 제어한다.
HAPS(10)의 무선 중계국(110)은, 기지국(90)으로부터 GW국(70(1)~70(3))을 통해 동시에 도달하는 복수의 동일 포워드 링크 신호를 수신함으로써, 포워드 링크 신호의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다. 또, 기지국(90)은, HAPS(10)의 무선 중계국(110)으로부터 GW국(70(1)~70(3))을 통해 복수의 동일 리버스 링크 신호를 동시에 수신함으로써, 리버스 링크 신호의 통신 품질의 열화를 방지할 수 있다.
도 18은 실시 형태와 관련되는 통신 시스템에 있어서의 HAPS(10)의 무선 중계국(110)의 주요부의 하나의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 18에 있어서, 무선 중계국(110)은, 리피터 자기로서 기능하고, 서비스 링크 무선 통신부(150)와, 중계 제어부(151)와, 피더 링크 무선 통신부(152)를 구비한다. 서비스 링크 무선 통신부(150)는, 예를 들면, 안테나, 고주파 증폭기 등을 가지고, 서비스 링크를 통해 단말 장치와 무선 통신한다. 피더 링크 무선 통신부(152)는, 예를 들면, 안테나, 고주파 증폭기, 주파수 변환기 등을 가지고, 피더 링크의 무선 구간을 통해 복수의 GW국(70(1)~70(3))과 무선 통신한다.
또한, 본 명세서에서 설명된 처리 공정 및 HAPS(10, 20) 등의 통신 중계 장치의 무선 중계국, 피더국, 원격 제어 장치, 서버, 단말 장치(사용자 장치, 이동국, 통신 단말), 기지국 및 기지국 장치의 구성 요소는, 여러 가지 수단에 의해 실장할 수가 있다. 예를 들면, 이러한 공정 및 구성 요소는, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그러한 조합으로 실장되어도 좋다.
하드웨어 실장에 대해서는, 실체(예를 들면, 무선 중계국, 피더국, 기지국, 기지국 장치, 무선 중계국 장치, 단말 장치(사용자 장치, 이동국, 통신 단말), 원격 제어 장치, 서버, 하드디스크 드라이브 장치, 또는 광 디스크 드라이브 장치)에 있어서 상기 공정 및 구성 요소를 실현하기 위해서 이용되는 처리 유닛 등의 수단은, 1개 또는 복수의 특정용도전용 IC(ASIC), 디지털 시그널 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 디지탈 신호 처리 장치(DSPD), 프로그래머블 논리 디바이스(PLD : Programable Logic Device), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA : Field Programable Gate Array), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서, 전자 디바이스, 본 명세서에서 설명된 기능을 실행하도록 디자인된 다른 전자 유닛, 컴퓨터, 또는 그러한 조합의 안에 실장되어도 좋다.
또, 펌웨어(firm-ware) 및/또는 소프트웨어 실장에 대해서는, 상기 구성 요소를 실현하기 위해서 이용되는 처리 유닛 등의 수단은, 본 명세서에서 설명된 기능을 실행하는 프로그램(예를 들면, 프로시저, 함수, 모듈, 인스트럭션(instruction), 등의 코드(code))으로 실장되어도 좋다. 일반적으로, 펌웨어 및/또는 소프트웨어의 코드를 명확하게 구체화하는 임의의 컴퓨터/프로세서 읽어내기 가능한 매체가, 본 명세서에서 설명된 상기 공정 및 구성 요소를 실현하기 위해서 이용되는 처리 유닛 등의 수단의 실장에 이용되어도 좋다. 예를 들면, 펌웨어 및/또는 소프트웨어 코드는, 예를 들면, 제어 장치에 있어서, 메모리에 기억되어 컴퓨터나 프로세서에 의해 실행되어도 좋다. 그 메모리는, 컴퓨터나 프로세서의 내부에 실장되어도 좋고, 또는 프로세서의 외부에 실장되어도 좋다. 또, 펌웨어(firm-ware) 및/또는 소프트웨어 코드는, 예를 들면, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 불휘발성 RAM(NVRAM), PROM(Programable Read Only Memory), 전기적 소거 가능 PROM(EEPROM), 플래쉬(flash) 메모리, 플로피(등록상표) 디스크, 콤팩트 디스크(CD), DVD(Digital Versatile Disc), 자기 또는 광 데이터 기억 장치 등과 같이, 컴퓨터나 프로세서로 읽어내기 가능한 매체에 기억되어도 좋다. 그 코드는, 하나 또는 복수의 컴퓨터나 프로세서에 의해 실행되어도 좋고, 또 컴퓨터나 프로세서에 본 명세서에서 설명된 기능성이 있는 태양을 실행시켜도 좋다.
또, 상기 매체는 비일시적인 기록 매체라도 좋다. 또, 상기 프로그램의 코드는, 컴퓨터, 프로세서, 또는 다른 디바이스 혹은 장치 기계로 읽어들여 실행이 가능하면 좋고, 그 형식은 특정의 형식에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 프로그램의 코드는, 원시 코드, 오브젝트(object) 코드 및 바이너리(binary) 코드의 어느 것이라도 좋고, 또 그러한 코드의 2이상이 혼재한 것이라도 좋다.
또, 본 명세서에서 개시된 실시 형태의 설명은, 당업자가 본 개시를 제조 또는 사용하는 것을 가능하게 하기 위해서 제공된다. 본 개시에 대한 다양한 수정은 당업자에게는 용이하고 명백하게 되고, 본 명세서에서 정의되는 일반적 원리는, 본 개시의 취지 또는 범위로부터 일탈하는 일 없이 다른 바리에이션(variation)에 적용이 가능하다. 그러므로, 본 개시는 본 명세서에서 설명되는 예 및 디자인에 한정되는 것은 아니고, 본 명세서에서 개시된 원리 및 신규한 특징에 합치하는 가장 넓은 범위로 인정되어야 하는 것이다.
10 HAPS(태양전지 동력의 비행기 타입)
20 HAPS(비행선 타입)
40 셀 형성 목표 공역
41, 42, 43 3차원(3 Dimension) 셀(cell)
45 구름 46 강우
50 HAPS가 위치하는 공역
60 무선 조정 무인기
61 단말 장치 61(1), 61(2) 단말 장치
65 비행기
70 게이트웨이국(Gateway station)(GW국)
70(1) 제1 게이트웨이국(제1 GW국)
70(2) 제2 게이트웨이국(제2 GW국)
70(3) 제3 게이트웨이국(제3 GW국)
72 인공위성
80 이동 통신망
85 원격 제어 장치(관제 센터) 86 서버(server)
90 기지국(eNodeB)
91(1)~91(3) 광 장출의 회선
100, 200, 300 빔(beam)
100A, 100A(1), 100A(2) 셀(cell)
110, 210 무선 중계국
150 서비스 링크 무선 통신부 151 중계 제어부
152 피더 링크(feeder link) 무선 통신부
700 피더 링크 무선 통신부 701 중계 제어부
702 광 장출(張出) 통신부
900 광 장출(張出) 통신부
901 송수신 신호 처리부 902 제어부
903 데이터 송수신부

Claims (20)

  1. 상공에 위치하는 무선 중계 장치를 통해 통신을 행하는 통신 시스템으로서,
    상기 무선 중계 장치와의 사이에 복수의 피더 링크의 무선 구간을 형성하는 복수의 게이트웨이국이, 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치되고,
    상기 복수의 게이트웨이국은, 상기 무선 중계 장치와의 사이에서, 상기 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 상기 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 게이트웨이국으로부터 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 포워드 링크에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서.
    상기 게이트웨이국 또는 상기 무선 중계 장치는 기지국 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국에 접속된 기지국을 구비하고,
    상기 기지국은, 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국에 접속된 기지국을 구비하고,
    상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국에 접속된 기지국을 구비하고,
    상기 기지국은, 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  7. 제1항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국에 접속된 기지국을 구비하고,
    상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추고,
    상기 기지국은, 상기 복수의 포워드 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 송신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 기지국은, 상기 무선 중계 장치로부터 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국에 접속된 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  10. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 기지국은, 상기 무선 중계 장치로부터 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  11. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  12. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 복수의 게이트웨이국은 각각, 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추고,
    상기 기지국은, 상기 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 신호의 송신 타이밍 또는 수신 타이밍을 늦추는 오프셋은, 상기 게이트웨이국과 기지국과의 사이의 거리 및 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 거리의 적어도 일방에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  14. 상공에 위치하는 무선 중계 장치와의 사이에 피더 링크의 무선 구간을 형성하도록 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된 복수의 게이트웨이국의 몇 개의 게이트웨이국으로서,
    상기 무선 중계 장치와의 사이에서, 상기 복수의 게이트웨이국 중에서 자국 이외의 다른 게이트웨이국과 협조한 신호의 동시 송수신 또는 상기 다른 게이트웨이국과의 변환을 수반하는 신호의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 포워드 링크 또는 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 리버스 링크에 있어서, 자국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 게이트웨이국.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 포워드 링크 또는 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 리버스 링크에 있어서, 자국과 기지국과의 사이의 전송 지연 시간과 자국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 게이트웨이국.
  17. 상공에 위치하는 무선 중계 장치와의 사이에 복수의 피더 링크의 무선 구간을 형성하도록 지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된 복수의 게이트웨이국에 접속되고,
    상기 무선 중계 장치와의 사이에서, 상기 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 상기 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각 또는 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 게이트웨이국과 상기 기지국과의 사이의 전송 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치에 신호를 송신하는 복수의 포워드 링크 각각 또는 상기 복수의 게이트웨이국을 통해 상기 무선 중계 장치로부터 신호를 수신하는 복수의 리버스 링크 각각에 있어서, 상기 기지국과 상기 게이트웨이국과의 사이의 전송 지연 시간과 상기 게이트웨이국과 상기 무선 중계 장치와의 사이의 전반 지연 시간에 따라 설정한 오프셋만큼 상기 포워드 링크의 신호의 송신 타이밍 또는 상기 리버스 링크의 신호의 수신 타이밍을 늦추는 것을 특징으로 하는 기지국.
  20. 상공에 위치하는 무선 중계 장치로서,
    지상 또는 해상의 지리적으로 서로 떨어진 복수의 위치에 배치된 복수의 게이트웨이국과의 사이에 복수의 피더 링크를 형성하고,
    상기 복수의 게이트웨이국과의 사이에서, 상기 복수의 피더 링크를 통한 신호의 동시 송수신 또는 상기 피더 링크의 전환을 수반하는 신호의 송수신을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 중계 장치.
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