WO2000079705A1

WO2000079705A1 - Systeme de communications mobiles

Info

Publication number: WO2000079705A1
Application number: PCT/JP1999/003239
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Uchida
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2000-12-28
Also published as: US20010004583A1; EP1107484A1; EP1107484A4; CN1312985A; CN1115809C; US6374080B2

Description

明細書移動通信技術分野

この発明は、時分割多重アクセス（TDMA) 方式，符号分割多重ァクセス · 時分割双方向（C DMAZTDD) 方式または時分割 C DMA (T i m e D i v i d e d C DMA) 方式を用いて、地上の無線基地局と加入者局（例えば、固定無線局、半固定無線局、移動局、携帯無線局等）が無線通信する移動通信システムに関するものである。背景技術

移動通信システムは、例えば、移動車載通信装置や移動携帯通信装置などの移動局と地上の無線基地局が無線チャネルを介して情報を相互に通信するものである。

これらの移動通信システムに対して衛星を加え、その衛星が中継レピ —夕として機能する技術が特公平 7— 7 5 3 44号公報，特開昭 5 8 _ 1 3 1 8 4 2号公報，特開昭 5 9— 6 6 4 2号公報及び特開平 5 _ 1 3 0 0 1号公報に開示されている。

しかし、その衛星は、あくまでも中継レピ一夕として機能するだけであり、その衛星は、送受信する電波の位相を調整する機能を有していない。

従来の移動通信システムは以上のように構成されているので、衛星を中継レビー夕として使用することができるが、電波の位相を調整する機能が衛星等に備えられていないため、加入者局では地上の無線基地局から直接送信されてくる電波と、地上の無線基地局から衛星を経由して送信されてくる電波の位相にずれが生じ、一方の電波が弱くなつても、他方の電波にハンドオーバーすることが困難であるなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、加入者局が電波を受信する際、電波の状況に応じて、地上無線基地局から直接送信されてくる電波と、地上無線基地局から衛星（成層圏プラットホーム基地局）を経由して送信されてくる電波とを切り替えて使用することができる移動通信システムを得ることを目的とする。発明の開示

この発明に係る移動通信システムは、成層圏プラットホーム基地局に対して電波を送信後、所定の遅延時間が経過すると、その電波と同一情報に係る電波を加入者局に送信するようにしたものである。

このことによって、地上無線基地局から直接送信されてくる電波と、地上無線基地局から成層圏プラットホーム基地局を経由して送信されてくる電波の位相の同期が図られるため、一方の電波が弱くなれば、他方の電波にハンドオーバ一することができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、加入者局が地上無線基地局から送信される電波の位相と、成層圏プラットホーム基地局から転送される電波の位相とを比較して、その位相差情報を送信し、地上無線基地局が加入者局から位相差情報を受信して遅延時間を調整するようにしたものである。

このことによって、位相の同期が正確に行われ、ハンドオーバー時の通信の乱れを抑制することができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、加入者局が位相差情報を検出する位相検出器を複数個有し、複数の地上無線基地局に対して位相差情報を送信するようにしたものである。このことによって、加入者局が通信中に隣接する地上無線基地局のゾーンに移動しても、通信の乱れを抑制することができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、加入者局が 1 シンボル長を最小単位とする位相差情報を送信するようにしたものである。

このことによって、更にきめ細かく位相の同期を図ることができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、加入者局が 1チップレート長を最小単位とする位相差情報を送信するようにしたものである。

この発明に係る移動通信システムは、地上無線基地局が成層圏プラットホーム基地局から返送される電波の位相と、加入者局に送信した電波の位相とを比較し、その比較結果に基づいて遅延時間を調整するようにしたものである。

このことによって、きめ細かく位相の同期を図ることができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、地上無線基地局が 1 シンボル長を最小単位とする比較結果に基づいて遅延時間を調整するようにしたものである。

この発明に係る移動通信システムは、地上無線基地局が 1チップレート長を最小単位とする比較結果に基づいて遅延時間を調整するようにしたものである。このことによって、更にきめ細かく位相の同期を図ることができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、成層圏プラットホーム基地局が地上無線基地局から送信される電波を受信すると、その電波のフレーム長を計測して基準フレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整するようにしたものである。

このことによって、成層圏プラットホーム基地局が大気の流れによつて移動しても、位相の同期を図ることができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、成層圏プラットホーム基地局が地上無線基地局から送信される電波を受信すると、その電波のマルチフレーム長を計測して基準マルチフレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整するようにしたものである。

この発明に係る移動通信システムは、成層圏プラットホーム基地局が地上無線基地局から送信される電波を受信すると、その電波のスーパーフレーム長を計測して基準スーパーフレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整するようにしたものである。

この発明に係る移動通信システムは、成層圏プラットホーム基地局が複数の地上無線基地局とリンク回線を設定される場合、各地上無線基地局から送信される電波毎に遅延時間を個別に調整するようにしたものである。

このことによって、事故や自然条件によって一方のリンク回線が断線しても、情報の欠落を防止することができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、成層圏プラットホーム基地局が複数の地上無線基地局から送信される電波を受信すると、何れかの電波を選択して加入者局に転送するようにしたものである。

このことによって、受信状況が良好な電波を加入者局に転送することができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、フレームを構成する各タイムスロッ卜に TDMA信号と時分割 C DMA信号を含めて、送信する情報を構築するようにしたものである。

このことによって、高速データと多くの低速データを同時に伝送することができる効果がある。

この発明に係る移動通信システムは、フレームを構成するタイムス口ットのうち、時間軸方向に連続して伝送されるタイムスロットの列の中に TDMA信号と時分割 C DM A信号を含めて、送信する情報を構築するようにしたものである。

このことによって、高速データと多くの低速データを同時に伝送することができる効果がある。図面の簡単な説明

第 1図はこの発明の実施の形態 1 による移動通信システムを示す構成図である。

第 2図は地上無線基地局 3の主要部を示す構成図である。

第 3図は TDMA及び時分割 C DMAによる P C S及びセルラー向けタイムスロット構成の一例を示す説明図である。第 4図は各局を結ぶ下り回線の情報伝送の遅延時間を示す説明図である。

第 5図はこの発明の実施の形態 2による移動通信システムにおける加入者局 1 0の主要部を示す構成図である。

第 6図はタイムスロットの位相同期を説明する説明図である。

第 7図はこの発明の実施の形態 4による移動通信システムを示す構成図である。

第 8図はこの発明の実施の形態 5による移動通信システムにおける成層圏プラットホーム基地局 7の主要部を示す構成図である。

第 9図はこの発明の実施の形態 6による移動通信システムを示す構成図である。

第 1 0図はこの発明の実施の形態 6による移動通信システムにおける成層圏プラットホーム基地局 7の主要部を示す構成図である。

第 1 1図は T DM A及び時分割 C DMAによる P C S及びセルラー向けタイムスロット構成の一例を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。実施の形態 1.

第 1図はこの発明の実施の形態 1 による移動通信システムを示す構成図であり、図において、 1は公衆網（P S TN : P u b l i c S w i t c h i n g T e l e p h o n \^ 0 ）、 2は？ 5丁1^ 1 と有線接続され、地上無線基地局 3を制御する移動交換局、 3は地上に設置され、成層圏プラットホーム基地局 7 と情報の双方向通信を実施するとともに、加入者局 1 0 と情報の双方向通信を実施する地上無線基地局（B S ) 、 4は成層圏プラットホーム基地局 7 と無線通信を実施するための指向性アンテナ、 5は加入者局 1 0 と無線通信を実施するためのアンテナである。

6は地上から約 2 O Kmの位置に停止し（薄い空気の流れである風に逆らってプロペラ等の動力で自動的に定位置に停留する）、全長が約 2 0 O mの成層圏プラットホームであり、成層圏プラットホーム 6は基地局を搭載しているバルーンである。 7は成層圏プラットホーム 6に設置され、地上無線基地局 3 と情報の双方向通信を実施するとともに、加入者局 1 0と情報の双方向通信を実施する成層圏プラットホーム基地局（ HA P S ) 、 8は地上無線基地局 3 と無線通信を実施するための指向性アンテナ、 9は加入者局 1 0 と無線通信を実施するためのアンテナである。

1 0は例えば、固定無線局，半固定無線局，移動局，携帯無線局などの加入者局（M S ) であり、加入者局 1 0は地上無線基地局 3 と情報の双方向通信を実施するとともに、成層圏プラットホーム基地局 7 と情報の双方向通信を実施する。 1 1 は地上無線基地局 3又は成層圏プラットホーム基地局 7 と無線通信を実施するためのアンテナである。

第 2図は地上無線基地局 3の主要部を示す構成図であり、図において、 2 1は移動交換局 2から送信される情報を受信し、その情報を成層圏プラットホーム基地局 7に送信するための所定の処理を実行する HA P S用情報処理部、 2 2は HA P S用情報処理部 2 1から出力された情報を電波に変換して送信する送信機、 2 3は情報の遅延時間を設定する時間設定部、 2 4は H A P S用情報処理部 2 1が受信する情報と同一の情報を受信し、その情報を加入者局 1 0に送信するための所定の処理を実行する M S用情報処理部、 2 5は時間設定部 2 3により設定された遅延時間だけ M S用情報処理部 2 4から出力された情報を保持する遅延制御部、 2 6は遅延制御部 2 5から出力された情報を電波に変換して送信する送信機である。

次に動作について説明する。

最初に、加入者局 1 0と成層圏プラットホーム基地局 7 との間、あるいは、加入者局 1 0 と地上無線基地局 3 との間では、ディジタル変調方式を用いて信号をやり取りし、周波数多重分割アクセス · 時分割双方向通信（F DMAZTD D : T i m e D i v i s i o n D u p l e x ) 方式、符号分割多重アクセス · 時分割双方向通信（C DMAZTDD ： C o d e D i v i s i o n Mu l t i p l e A c c e s s / T i m e D i v i s i o n D u p 1 e x) 方式、マルチキャリア一時分割多重アクセス · 周波数分割双方向通信（TDMAZF D D ： M u l t i — c a r r i e r s T i m e D i v i s i o n M u 1 t i p i e A c c e s s /F r e q u e n c y D i v i s i o n D u p i e x) 方式、 TDMAZTD D方式、時分割 C DMAZF D D方式、または、時分割 C DMAZTD D方式等で無線接続される。

これらの移動通信システムに関しては、我々の既出願特許 P C TZ J P 9 7 / 0 2 8 9 0及び P C TZ J P 9 7 / 0 3 4 9 2に詳細に説明されているが、成層圏プラットホームに無線基地局が設置された場合を考慮した移動通信システムについては、前記既提出特許では言及していないので、以下詳細に記述する。

第 3図は、 T D M A及び時分割 C D M Aによる P C S (P e r s o n a 1 C ommu n i c a t i o n S y s t e m) 及ひセルラー向けタイムスロット構成の一例を示している。

第 3図の内容を簡単に説明すると、 # 2 1 — 0 A〜 5 A， # 2 1 — 0 B〜 1 Bは第 1及び第 2フレーム中の P C S高速デ一夕伝送用時分割 C DMAタイムスロットである。

# 2 2 _ 0 A〜 5 A, # 2 2 — 0 B〜： L Bは第 1及び第 2フレーム中の P C S低速データ伝送用時分割 C DMAタイムスロットである。

# 2 3 _ 1 A〜 5 A， # 2 3 _ 0 Bは第 1及び第 2フレームの P C S 低速データ伝送用 TDMAタイムスロットであり、 # 2 4— 0 A〜 4 A 及び # 2 4— 1 Bは第 1及び第 2フレームの P C S中速データ伝送用 T DMAタイムスロットである。

# 2 6 — 1 Α〜 5 Α， # 2 6 — 0 Bは第 1及び第 2フレームの P C S P e r s o n a 1 C o mmu n i c a t i o n S y s t e m) 咼速データ伝送用 TDMAタイムスロットである。

# 2 5 — 0 A〜 5 A及び # 2 5 — 0 B〜： L Bは第 1及び第 2フレームのセルラ一低速データ伝送用 T D MAタイムスロットであり、 # 2 7 一 0 A〜 4 A及び # 2 7 — 1 Bは第 1及び第 2フレームのセルラ一高速デ一夕通信のための時分割 C D MAタイムスロットである。

第 3図は T D D (T i m e D i v i s i o n D u p l e x) の U p - L i n k及び D o wn _ L i n kを表しており、 U p— L i n kは時間軸横の R 1 。 _B〜 R 1 Bによって表現されているタイムスロットであり、 D o w n _ L i n kは時間軸横の T 1 。_A〜T 1 _{5 A}及び T 2 _{Q A}〜 T 2 _{3 A}によって表現されているタイムス口ットである。

なお、 U p — L i n kのタイムスロット R 1 。_B〜 R 1 _{1 B}と、 D o w n - L i n kのタイムスロット T 1 。_A〜T 1 _{5 A}とが 1 フレームを構成しており、タイムスロット T 2 。_A〜 T 2 _{3 A}は次のフレームに属する夕ィムスロットである。即ち、第 3図は、 1 フレームと 1 / 2フレームとを表現している。

まず、相手局から P S T N 1及び移動交換局 2を通じて情報が伝送されると、地上無線基地局 3は、その情報を電波に変換して指向性アンテナ 4から成層圏ブラットホーム基地局 7に送信するとともに、その情報と同一の情報を電波に変換してアンテナ 5から加入者局 1 0に送信するそして、成層圏プラットホーム基地局 7は、地上無線基地局 3より送信された電波を指向性アンテナ 8から受信すると、その電波をアンテナ 9から加入者局 1 0に転送する。

そして、加入者局 1 0は、地上無線基地局 3より送信された電波をァンテナ 1 1から受信するとともに、成層圏プラットホーム基地局 7より転送された電波をアンテナ 1 1から受信する。

ここで、第 4図は各局を結ぶ下り回線の情報伝送の遅延時間を示す説明図である。

地上無線基地局 3の指向性アンテナ 4から発射された直後の電波の時間位置を Aに示し、その電波が成層圏プラットホーム基地局 7の指向性アンテナ 8で受信された時間位置を Bに示す。

従って、遅延時間 Fは、地上無線基地局 3の指向性アンテナ 4から発射された電波が成層圏プラットホーム基地局 7の指向性アンテナ 8に受信されるまでの伝播時間を示す。

成層圏プラットホーム基地局 7を有する移動通信システムにおいては、成層圏プラットホーム 6の高度が 2 0 km程度と考えられるので、地上無線基地局 3と成層圏プラットホーム基地局 7 との直線距離を 3 0 k mと仮定すると、この遅延時間 Fは 3 0 X 1 0 ³/ 3 X 1 0 ⁸ = 0. 1 X I 0 ^{_ 3}= 0. 1 m s e c となる。

第 4図には標準的な一例として、 1 フレーム長が 1 0 m s e cを示しているが、この遅延時間 Fは衛星通信の場合の 2 0 0 m s e c とは異なり、 1 フレーム長の 1 %程度であり、制御し易いという特徴がある。成層圏プラットホーム基地局 7の導入が、移動通信システムにとって取扱い易いという理由の一つがここにある。

第 4図の時間位置 Cは、時間位置 Bの電波が成層圏プラットホーム基地局 7の指向性アンテナ 8で受信されて、アンテナ 9から加入者局 1 0 に送信され、加入者局 1 0のアンテナ 1 1で受信された直後の電波の時間位置を示す。

従って、遅延時間 Gは、成層圏プラットホーム基地局 7が受信した時間から、成層圏プラットホーム基地局 7の内部で信号処理されて、成層圏プラットホーム基地局 7から送信された電波が加入者局 1 0に受信されるまでの合計時間（成層圏プラットホーム基地局 7内の処理時間と伝播時間の合計）を示す。

また、加入者局 1 0のアンテナ 1 1 には、直接地上無線基地局 3のァンテナ 5から送信された電波も到来するので、その電波が加入者局 1 0 のアンテナ 1 1で受信された時間位置を Dに示す。

勿論時間位置 Dに電波が到来するように電波を発射するためには、地上無線基地局 3は、それ以前の時間に電波を送信する必要があり、その送信に関する時間位置を Eに示す。

加入者局 1 0に到着する前に、地上無線基地局 3が電波を発射する事前時間を I に示す。

以上より、地上無線基地局 3は、成層圏プラットホーム基地局 7に電波を発射した後、遅延時間 Jが経過すると、加入者局 1 0に電波を送信するようにする。

以下、第 2図を参照して地上無線基地局 3の送信時間の遅延機能を説明する。

まず、地上無線基地局 3の H A P S用情報処理部 2 1は、移動交換局 2から加入者局 1 0に伝送する情報を受けると、その情報を成層圏ブラットホーム基地局 7に送信するための所定の処理を実行する。そして、送信機 2 2は、 H A P S用情報処理部 2 1 による処理後の情報を電波に変換して指向性アンテナ 4から成層圏プラットホーム基地局 7に送信する。

一方、地上無線基地局 3の M S用情報処理部 2 4は、移動交換局 2から加入者局 1 0に伝送する情報を受けると（移動交換局 2から H A P S 用情報処理部 2 1 と同一の情報を受信する）、その情報を加入者局 1 0 に送信するための所定の処理を実行する。

遅延制御部 2 5は、加入者局 1 0が地上無線基地局 3から直接受信する電波の位相と、地上無線基地局 3から成層圏プラットホーム基地局 7 を経由して受信する電波の位相の同期を図るため、時間設定部 2 3により設定された遅延時間（第 4図に示す遅延時間 J ) だけ、 M S用情報処理部 2 4から出力された情報を一時的に保持する。即ち、 M S用情報処理部 2 4が処理後の情報を出力後、遅延時間 Jが経過してから、その情報を送信機 2 6に出力する。

そして、送信機 2 6は、遅延制御部 2 5から出力された情報を電波に変換してアンテナ 5から加入者局 1 0に送信する。

以上で明らかなように、この実施の形態 1 によれば、成層圏プラットホーム基地局 7に対して電波を送信後、遅延時間 Jが経過すると、その電波と同一情報に係る電波を加入者局 1 0に送信するように構成したので、地上無線基地局 3から直接送信されてくる電波と、地上無線基地局 3から成層圏プラットホーム基地局 7を経由して送信されてくる電波の位相の同期が図られ、その結果、一方の電波が弱くなれば、他方の電波にハンドオーバーすることができる効果を奏する。実施の形態 2 .

第 5図はこの発明の実施の形態 2による移動通信システムにおける加入者局 1 0の主要部を示す構成図であり、図において、 3 1はアンテナ 1 1 により受信された電波を増幅する増幅器、 3 2〜 3 4は増幅器 3 1 により増幅された電波からタイムスロットを検出するタイムスロット検出器であり、第 5図の例では n個のタイムスロット検出器が用意されている。 3 5〜 3 7はタイムスロット検出器 3 2〜 3 4により検出されたタイムスロット内の情報を検出する情報検出器、 3 8はタイムスロット検出器 3 2〜 3 4により検出されたタイムスロットの時間ずれ（位相差 ) を検出し、その位相差情報を地上無線基地局 3の遅延制御部 2 5に送信する遅延時間計測器である。

次に動作について説明する。

上記実施の形態 1では、地上無線基地局 3の遅延制御部 2 5が時間設定部 2 3により設定された遅延時間 Jだけ、 M S用情報処理部 2 4から出力された情報を一時的に保持して、双方の電波の位相を合わせるものについて示したが、例えば、加入者局 1 0が移動すると、電波の位相同期を図るための遅延時間 J も若干変動するので、正確に同期を図るためには遅延時間 J を調整する必要もある。

そこで、この実施の形態 2では、地上無線基地局 3から送信される電波を直接受信するタイムスロットと、成層圏プラットホーム基地局 7を経由して到来する電波を受信するタイムスロットとを同時に受信するための機能を加入者局 1 0に設けるようにしている。

具体的には、タイムスロット検出器 3 2が地上無線基地局 3から送信される電波のタイムスロットを検出し、タイムスロット検出器 3 3が成層圏プラットホーム基地局 7 を経由して到来する電波のタイムスロットを検出する場合、遅延時間計測器 3 8は、双方のタイムスロットの位相差を検出する。第 6図の例では、成層圏プラットホーム基地局 7を経由して到来する電波のタイムスロットしが、地上無線基地局 3から直接送信される電波のタイムスロットより 2タイムスロット分、フレーム全体から前方にずれていることを検出する。

そして、遅延時間計測器 3 8は、双方のタイムスロットの位相差を検出すると、 1 シンポル長を最小単位とする位相差情報を地上無線基地局 3の遅延制御部 2 5に送信する。

前記位相差情報を測定する場合、第 6図において、地上 B S直接信号 Kが周波数—タイムスロット F 1 1 4— T 1 0 4に到来することは、予め制御チャネルを通して基地局 3から加入者局 1 0へ連絡されており、従って、測定すべき位相差（第 4図の時間 J と同じである）は、前記地上 B S直接信号 Kが正確に F 1 1 4 - T 1 0 4に到来しないで、第 6図中の Kのように少し前にずれており、このずれの時間を測定するものである。このずれの時間が第 4図の時間 J に相当する。第 6図において、 H A P S経由の信号 Lはタイムスロット T 1 0 1 にあり、他方地上 B S 直接信号 Kはタイムスロット T 1 0 4にあるが、タイムスロット T 1 0 1 と T 1 0 4とのタイムスロット差はそのように配置したものであり、測定すべき時間 J には含まれない。

これにより、地上無線基地局 3の遅延制御部 2 5は、加入者局 1 0の遅延時間計測器 3 8から位相差情報を受信すると、その位相差情報に基づいて時間設定部 2 3により設定された遅延時間 J を調整し、正確に電波間の位相の同期を図れるようにする。

以上で明らかなように、この実施の形態 2によれば、加入者局 1 0が地上無線基地局 3から送信される電波の位相と、成層圏プラットホーム基地局 7から転送される電波の位相とを比較して、その位相差情報を地上無線基地局 3に送信するように構成したので、位相の同期が正確に行われ、ハンドオーバ一時の通信の乱れを抑制することができる効果を奏する。一方、きめ細かく位相の同期を図る必要がある場合には、 1チップレ一ト長を最小単位とする位相差情報を送信するようにしてもよい。実施の形態 3 .

上記実施の形態 2では、加入者局 1 0が遅延時間計測器 3 8 (位相検出器）を 1個有し、 1つの地上無線基地局 3に対して位相差情報を送信するものについて示したが、加入者局が 1組の地上無線基地局 3及び成層圏プラットホーム基地局 7だけでなく、複数組の地上無線基地局 3及び成層圏ブラットホーム基地局 7 と情報通信を実行することができる場合には、加入者局 1 0に遅延時間計測器 3 8を複数個設置し、複数の地上無線基地局 3に対して位相差情報を送信するようにしてもよい。

これにより、加入者局 1 0が通信中に隣接する地上無線基地局 3のゾーンに移動しても、通信の乱れを抑制することができる効果を奏する。即ち、情報の欠落を招くことなく、他の地上無線基地局 3に八ンドォ一バーすることができる効果を奏する。実施の形態 4 .

上記実施の形態 2では、加入者局 1 0が電波の位相差を検出して、その位相差情報を地上無線基地局 3に送信するものについて示したが、地上無線基地局 3が自ら電波の位相差を検出して、遅延時間 J を調整するようにしてもよい。

具体的には、地上無線基地局 3が、第 5図に示した加入者局 1 0 と同様に、複数個のタイムスロット検出器と遅延時間計測器を備えるとともに、成層圏プラットホーム基地局 7 と地上無線基地局 3間にリンク 4 0 を新たに加えるようにする（第 7図を参照）。

そして、一方のタイムスロット検出器が、成層圏プラットホーム基地局 7から返送された電波（地上無線基地局 3が成層圏プラットホーム基地局 7に送信した電波であって、成層圏プラットホーム基地局 7から戻された電波）のタイムスロットを検出し、他方のタイムスロット検出器が、地上無線基地局 3が加入者局 1 0に送信した電波のタイムスロッ卜を検出すると、遅延時間計測器 3 8は、双方のタイムスロットの位相差を検出する。

ただし、成層圏プラットホーム基地局 7から返送された電波には、地上無線基地局 3 と成層圏プラットホーム基地局 7間の伝搬時間が考慮されているのに対し、地上無線基地局 3が加入者局 1 0に送信した電波には、地上無線基地局 3 と加入者局 1 0間の伝搬時間が考慮されていないので、タイムスロットの位相差を検出する際、他方のタイムスロット検出器が検出する電波（地上無線基地局 3が加入者局 1 0に送信した電波 ) の位相に所定の遅延時間を加算して、タイムスロットの位相差を検出する。

そして、地上無線基地局 3の遅延制御部 2 5は、遅延時間計測器 3 8 により検出された位相差に基づいて時間設定部 2 3により設定された遅延時間 J を調整し、正確に電波間の位相の同期を図れるようにする。以上で明らかなように、この実施の形態 4によれば、地上無線基地局 3が成層圏プラットホーム基地局 7から返送される電波の位相と、加入者局 1 0に送信した電波の位相とを比較し、その比較結果に基づいて遅延時間 J を調整するように構成したので、位相の同期が正確に行われ、ハンドオーバ一時の通信の乱れを抑制することができる効果を奏する。一方、きめ細かく位相の同期を図る必要がある場合には、 1チップレ一ト長を最小単位とする位相の比較結果に基づいて遅延時間 J を調整するようにしてもよい。実施の形態 5.

第 8図はこの発明の実施の形態 5による移動通信システムにおける成層圏プラットホーム基地局 7の主要部を示す構成図であり、図において、 5 1 は 1 0 ⁹程度の精度を有する周波数基準器、 5 2は周波数基準器 5 1の基準周波数に同期して基準のマルチフレーム長を計測する 7 2 0 m s e cカウン夕、 5 3は地上無線基地局 3から送信された電波を受信する受信機、 5 4は 7 2 0 m s e c長を計測して、受信機 5 3により受信された電波からマルチフレーム長を検出する 7 2 0 m sマルチフレ —ムカウン夕である。

5 5は 7 2 0 m sマルチフレームカウン夕 5 4により検出されたマルチフレーム長と 7 2 0 m s e cカウン夕 5 2により計測された基準のマルチフレーム長を比較し、前者が後者より長い場合には遅延時間を短くする旨を可変遅延器 5 7に指示し、前者が後者より短い場合には遅延時間を長くする旨を可変遅延器 5 7に指示する位相比較器、 5 6は予め設定された固定の遅延時間だけ受信機 5 3により受信された電波を保持する固定遅延器、 5 7は位相比較器 5 5の指示の下で設定される可変の遅延時間だけ受信機 5 3により受信された電波を保持する可変遅延器、 5 8は可変遅延器 5 7から出力された電波を加入者局 1 0に送信する送信機である。

次に動作について説明する。

成層圏プラットホーム 6は、大気の流れ（風）によって動かされるが、プロペラ等によって元の位置に復帰するように制御される。

しかし、成層圏プラットホーム 6の制御は、風の強度や成層圏プラットホーム 6 自体の慣性やプロペラの制御能力に依存するので、成層圏プラットホーム 6は、ある制限内（例えば、 3 km以内）の位置に存在することになる。例えば、高度 2 0 k mで浮遊している成層圏プラットホーム 6が、地上無線基地局 3から 3 0 k m ( 3 0 ± 3 km) の位置に存在するとすると、移動可能距離 3 kmは、電波の速度から時間に換算すると 1 0 s であり、データ伝送速度が 2 M b p s とすると、 4相位相変調方式では 1 シンポル長が 1 sであるので、成層圏プラットホーム 6の位置変動は、 ± 1 0シンポル長に相当する。

通常、 T D M A方式の通話路 · タイムスロット間のガードタイムは、 2， 3シンボル長であるので、シンボル長の変動を制御するには、 1 シンポル長の精度で制御すれば、実用上不都合はないと仮定する。また、風の速度を最大 6 0 m/ s とすれば、 1 シンボル長の 1 a s に相当する距離 3 0 0 mを移動するには 5秒を要するので、 1秒間に 1回、遅延変動の補正制御を実行すれば十分である。

例えば、 I MT— 2 0 0 0の TDD方式のスーパーフレーム長は 7 2 0 m sであるので、この時間毎に制御することも可能である。

以下、第 8図を参照して、遅延変動の補正制御を説明する。

まず、 7 2 0 m s e cカウンタ 5 2は、周波数基準器 5 1 の基準周波数に同期して基準のマルチフレーム長を計測する。

一方、 7 2 0 m sマルチフレームカウンタ 5 4は、 7 2 0 m s e c長を計測することにより、受信機 5 3により受信された電波からマルチフレーム長を検出する。

そして、位相比較器 5 5は、 7 2 0 m sマルチフレームカウン夕 5 4 により検出されたマルチフレーム長と 7 2 0 m s e cカウン夕 5 2により計測された基準のマルチフレーム長を比較する。

受信電波に係るマルチフレーム長が基準のマルチフレーム長より長い場合には、遅延時間を短くする旨を可変遅延器 5 7に指示し、逆に受信電波に係るマルチフレーム長が基準のマルチフレーム長より短い場合には、遅延時間を長くする旨を可変遅延器 5 7に指示する。

これにより、受信機 5 3により受信された電波は、固定遅延器 5 6により固定の遅延時間だけ保持された後、可変遅延器 5 7により可変の遅延時間（位相比較器 5 5により設定される遅延時間）だけ保持されて、送信機 5 8から加入者局 1 0に送信される。

なお、固定遅延器 5 6及び可変遅延器 5 7の遅延時間は、成層圏ブラットホーム 6の最大移動距離である 3 k mを光の時間長に換算し、この時間長が 1 0 sであるとすると、この場合の遅延調整をカバーし得ることになる。

以上で明らかなように、この実施の形態 5によれば、成層圏プラットホーム基地局 7が地上無線基地局 3から送信される電波を受信すると、その電波のフレーム長を計測して基準フレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整するように構成したので、成層圏プラットホーム基地局 7が大気の流れによつて移動しても、位相の同期を図ることができる効果を奏する。

なお、この実施の形態 5では、電波のフレーム長を計測して基準フレーム長と比較するものについて示したが、電波のマルチフレーム長を計測して基準マルチフレーム長と比較するようにしてもよく同様の効果を奏する。

また、電波のスーパ一フレーム長を計測して基準スーパ一フレーム長と比較するようにしてもよく同様の効果を奏する。実施の形態 6 .

第 9図はこの発明の実施の形態 6による移動通信システムを示す構成図であり、図において、第 1図と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。 3 a , 3 bは地上無線基地局 3 と同様の地上無線基地局、 4 a， 4 b は指向性アンテナ 4と同様の指向性アンテナ、 5 a， 5 bはアンテナ 5 と同様のアンテナ、 8 a， 8 bは指向性アンテナ 8 と同様の指向性アンテナである。

第 1 0図はこの発明の実施の形態 6による移動通信システムにおける成層圏プラットホ一ム基地局 7の主要部を示す構成図であり、図において、第 8図と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する

5 3 a , 5 3 bは受信機 5 3 と同様の受信機、 5 4 a， 5 4 bは 7 2 0 m sマルチフレームカウン夕 5 4と同様の 7 2 0 m sマルチフレームカウンタ、 5 6 a， 5 6 bは固定遅延器 5 6 と同様の固定遅延器、 5 7 a , 5 7 bは可変遅延器 5 7 と同様の可変遅延器、 6 1は 7 2 0 m sマルチフレームカウン夕 5 4 aにより検出されたマルチフレーム長と 7 2 0 m s e cカウン夕 5 2により計測された基準のマルチフレーム長を比較するとともに、 7 2 0 m sマルチフレームカウン夕 5 4 bにより検出されたマルチフレーム長と 7 2 0 m s e cカウン夕 5 2により計測された基準のマルチフレーム長を比較し、それらの比較結果をプロセッサ 6 2に通知する位相比較器、 6 2は位相比較器 6 1の比較結果に基づいて可変遅延器 5 7 a， 5 7 bの遅延時間を制御するとともに、切替器 6 3 の切替先を制御するプロセッサ、 6 3はプロセッサ 6 2の指示の下、可変遅延器 5 7 aが出力する電波又は可変遅延器 5 7 bが出力する電波を選択する切替器である。

次に動作について説明する。

上記実施の形態 1では、成層圏プラットホーム基地局 7 と地上無線基地局 3が 1対 1で双方向通信を実施するものについて示したが、成層圏プラットホーム基地局 7が複数の地上無線基地局 3 a， 3 bと双方向通信を実施するようにしてもよい。

ただし、成層圏プラットホーム基地局 7が複数の地上無線基地局 3 a ， 3 bと双方向通信を実施する場合、成層圏プラットホーム 6は、必ずしも地上無線基地局 3 aと地上無線基地局 3 bの中間位置に存在するとは限らないので、地上無線基地局 3 aと成層圏プラットホーム 6間の遅延時間と、地上無線基地局 3 と成層圏プラットホーム 6間の遅延時間は異なる。

しかし、移動交換局 2からシステム同期信号が地上無線基地局 3 aと地上無線基地局 3 bへ同時に到着するように制御されているものとすると、指向性アンテナ 4 aから出力されるシステム同期信号と指向性アンテナ 4 bから出力されるシステム同期信号は、同時に発射されているとみなすことができる。

上記のように、システム同期信号が指向性アンテナ 4 a , 4 bから同時に送信されるとすれば、地上無線基地局 3 aと成層圏プラットホーム 6間の距離と、地上無線基地局 3 bと成層圏プラットホーム 6間の距離が異なるので、固定遅延器 5 6 a及び可変遅延器 5 7 aによる遅延時間と、固定遅延器 5 6 b及び可変遅延器 5 7 bによる遅延時間が異なる。一旦、成層圏プラットホーム 6の位置を決めれば、固定遅延器 5 6 a ， 5 6 bの遅延時間て 1 , て 2は固定される。

その状態で、成層圏プラットホーム 6の位置が風で動かされた場合には、その移動による位相変動は可変遅延器 5 7 a， 5 7 bによって吸収される（上記実施の形態 5では、位相比較器 5 5が直接可変遅延器 5 7 を制御するが、この実施の形態 6では、位相比較器 5 5の比較結果を受けたプロセッサ 6 2が可変遅延器 5 7 a , 5 7 bを制御する点で異なる。ただし、制御内容は同一である）。

したがって、切替器 6 3の入力端では、地上無線基地局 3 aから送信された電波の位相と地上無線基地局 3 bから送信された電波の位相が同期していることになり、どちらの電波を加入者局 1 0に送信してもよいが、プロセッサ 6 2は、信号強度が強い電波を送信するため、現在選択している電波の信号強度が基準値より高い場合には、引き続き、その電波を選択して送信させる。しかし、現在選択している電波の信号強度が基準値より低くなると、他方の電波を選択して送信させる。ただし、他方の電波の信号強度が現在選択している電波の信号強度より低い場合には、他方の電波を選択せず、引き続き、現在選択している電波を送信する。

以上で明らかなように、この実施の形態 6によれば、成層圏プラットホーム基地局 7が複数の地上無線基地局 3 a， 3 bとリンク回線を設定される場合、各地上無線基地局 3 a， 3 bから送信される電波毎に遅延時間を個別に調整するように構成したので、例えば、事故や自然条件によって一方のリンク回線が断線しても、情報の欠落を防止することができる効果を奏する。実施の形態 7.

上記実施の形態 1では、第 3図に示すように、地上無線基地局 3は、フレームを構成する各タイムスロットに TDMA信号と時分割 C DMA 信号を含めて、送信する情報を構築するものについて示したが、第 1 1 図に示すように、地上無線基地局 3は、フレームを構成するタイムス口ッ卜のうち、時間軸方向に連続して伝送されるタイムスロッ卜の列の中に（# 2 1 — 0 A〜 4 A, # 2 0 — 5 A, # 2 1 — 0 B〜； L Bを参照 ) 、 TDMA信号と時分割 C DM A信号を含めて、送信する情報を構築するようにしてもよい。

何れの場合にも、高速データと多くの低速データを同時に伝送することができる効果を奏する。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る移動通信システムは、地上無線基地局と加入者局が無線通信を実行する際、一方の電波が弱くなると、他方の電波にハンドオーバーするのに適している。

Claims

求の範囲

1 . 移動交換局から送信される情報を電波に変換して送信する地上無線基地局と、上記地上無線基地局から送信される電波を受信して、その電波に含まれる情報を転送する成層圏プラットホーム基地局と、上記地上無線基地局から送信される電波及び上記成層圏ブラットホーム基地局から転送される電波を受信する加入者局とを備えた移動通信システムにおいて、上記地上無線基地局は上記成層圏ブラットホーム基地局に対して電波を送信後、所定の遅延時間が経過すると、その電波と同一情報に係る電波を上記加入者局に送信することを特徴とする移動通信システム。

2 . 加入者局が地上無線基地局から送信される電波の位相と、成層圏プラットホーム基地局から転送される電波の位相とを比較して、その位相差情報を送信する場合、上記地上無線基地局は、上記加入者局から位相差情報を受信して遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の移動通 i

3 . 加入者局は、位相差情報を検出する位相検出器を複数個有し、複数の地上無線基地局に対して位相差情報を送信することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の移動通信

4 . 加入者局は、 1シンボル長を最小単位とする位相差情報を送信することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の移動通 {

5 . 加入者局は、 1チップレート長を最小単位とする位相差情報を送信することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の移動通信システム。

6 . 地上無線基地局は、成層圏プラットホーム基地局から返送される電波の位相と、加入者局に送信した電波の位相とを比較し、その比較結果に基づいて遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の移動通 {1

7 . 地上無線基地局は、 1 シンボル長を最小単位とする比較結果に基づいて遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 6項記載の移動 a

8 . 地上無線基地局は、 1チップレート長を最小単位とする比較結果に基づいて遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 6項記載の移動通信システム。

9 . 成層圏プラットホーム基地局は、地上無線基地局から送信される電波を受信すると、その電波のフレーム長を計測して基準フレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の移動通信システム。

1 0 . 成層圏プラットホーム基地局は、地上無線基地局から送信される電波を受信すると、その電波のマルチフレーム長を計測して基準マルチフレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の移動通 I

1 1. 成層圏プラットホーム基地局は、地上無線基地局から送信される電波を受信すると、その電波のス一パ一フレーム長を計測して基準スーパ一フレーム長と比較し、その比較結果に応じて当該電波を受信してから転送するまでの遅延時間を調整することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の移動通 {Ϊ

1 2. 成層圏プラットホーム基地局が複数の地上無線基地局とリンク回線を設定される場合、成層圏プラットホーム基地局は、各地上無線基地局から送信される電波毎に遅延時間を個別に調整することを特徴とする請求の範囲第 9項記載の移動通信システム。

1 3. 成層圏プラットホーム基地局は、複数の地上無線基地局から送信される電波を受信すると、何れかの電波を選択して加入者局に転送することを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の移動通信システム。

1 4. 地上無線基地局は、フレームを構成する各タイムスロットに TD MA信号と時分割 C DMA信号を含めて、送信する情報を構築することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の移動通信システム。

1 5. 地上無線基地局は、フレームを構成するタイムスロットのうち、時間軸方向に連続して伝送されるタイムスロットの列の中に TDMA信号と時分割 C DM A信号を含めて、送信する情報を構築することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の移動通信システム。