WO2017159086A1 - 通信端末装置、衛星基地局、基地局制御装置及び移動通信システム - Google Patents

通信端末装置、衛星基地局、基地局制御装置及び移動通信システム Download PDF

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satellite
communication system
base station
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Definitions

  • the present invention relates to a mobile communication system and a communication terminal device, a satellite base station, and a base station control device in the mobile communication system.
  • terrestrial system via a cellular base station placed on the ground
  • satellite system via artificial satellites.
  • Communication terminal devices that can be used in the same area are known (see, for example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1).
  • the antenna configuration of the satellite of the satellite system includes a single beam antenna configuration that covers the ground communication service area with one beam and a multi-beam antenna configuration that covers the ground communication service area with a plurality of beams.
  • a satellite terminal that uses a satellite with a multi-beam antenna configuration and a communication terminal device that can be used for both the above-mentioned ground systems can prevent interference between the two systems through simple switching control of radio resources.
  • the problem is to avoid interference between beams in a satellite mobile communication system while avoiding them.
  • a communication terminal apparatus is a communication terminal apparatus shared by a terrestrial cellular mobile communication system and a multi-beam satellite mobile communication system, and uses the same frequency band. And radio resource time slot allocation information allocated to the satellite mobile communication system so that they do not overlap each other and to each of a plurality of beams of the satellite mobile communication system so as not to overlap between adjacent beams.
  • the storage means for storing is selected and wireless communication is performed by selecting the terrestrial cellular mobile communication system.
  • the satellite mobile communication system is selected and wirelessly selected.
  • a satellite base station is a satellite capable of wireless communication with a mobile communication terminal via an artificial satellite communication relay device in a mobile communication system including a terrestrial cellular mobile communication system and a satellite mobile communication system.
  • a base station that is allocated to a terrestrial cellular mobile communication system and a satellite mobile communication system that use the same frequency band so as not to overlap each other and that is adjacent to each of the plurality of beams of the satellite mobile communication system
  • Storage means for storing time slot allocation information of radio resources allocated so as not to overlap with each other, and wireless communication using a satellite mobile communication system with a communication terminal device located in a beam area covered by any of the beams of the local station Based on transmission / reception means for performing communication and time slot allocation information of the radio resource,
  • the communication terminal uses a time slot assigned to the beam covering the beam area.
  • a base station control apparatus is a mobile communication system including a terrestrial cellular mobile communication system and a satellite mobile communication system, and a terrestrial cellular base station and an artificial satellite capable of wireless communication with a communication terminal apparatus.
  • Base station controller that controls a satellite base station capable of wireless communication with a mobile communication terminal via a communication relay device of the same, using the same frequency band for wireless communication in each of the terrestrial cellular mobile communication system and the satellite mobile communication system And assigning the time slot of the radio resource used in the terrestrial cellular mobile communication system and the time slot of the radio resource used in the satellite mobile communication system so as not to overlap each other, and each of the plurality of beams of the satellite mobile communication system
  • the time slots corresponding to are not overlapped between adjacent beams
  • a control means for controlling to direct Ri
  • the communication terminal apparatus when the communication terminal apparatus is located in a beam area covered by any one of a plurality of beams of the satellite mobile communication system, Wireless communication of the satellite mobile communication system is performed using a time slot assigned to a beam that covers a beam area.
  • the time slot assigned to the beam covering the beam area in which this communication terminal device is located does not overlap with the time slot assigned to the terrestrial cellular mobile communication system, but is adjacent to the beam in that beam area. There is no overlap in the time slots assigned to certain beams. For this reason, it is possible to avoid interference due to signals in the terrestrial cellular mobile communication system and interference due to signals in adjacent beams of the satellite mobile communication system.
  • the radio resource of the satellite mobile communication system that is controlled to switch between adjacent beams of the satellite mobile communication system is a time slot that is easy to control, when controlling to switch the frequency In comparison, switching control of radio resources is easier.
  • the control means controls the number of time slots corresponding to each of the plurality of beams of the satellite mobile communication system so as to change according to the traffic amount of the beam area covered by each beam. Also good.
  • the control means controls the number of time slots corresponding to each of the plurality of beams of the satellite mobile communication system so as to change according to the traffic amount of the beam area covered by each beam. May be.
  • the control means changes the number of time slots allocated corresponding to each of the plurality of beams of the satellite mobile communication system according to the traffic amount of the beam area covered by each beam. You may control as follows.
  • satellite base stations, and base station control devices when there is a large amount of traffic in the beam area covered by any beam of the satellite mobile communication system, it is assigned to the beam in that beam area.
  • the frequency utilization factor in the beam area can be increased so as to cope with an increase in traffic volume.
  • the number of time slots allocated to the beam in the beam area is reduced, thereby allocating time slots wastefully. Can be avoided.
  • the control means determines the number of time slots allocated to each of the terrestrial cellular mobile communication system and the satellite mobile communication system as the traffic volume of at least one of the terrestrial cellular mobile communication system and the satellite mobile communication system. It may be controlled to change according to the above. Further, in the base station control device, the control means assigns the number of time slots allocated to each of the terrestrial cellular mobile communication system and the satellite mobile communication system to at least one of the terrestrial cellular mobile communication system and the satellite mobile communication system. It may be controlled so as to change according to the traffic volume. According to these communication terminal devices and base station control devices, when the traffic volume in the beam area where the satellite mobile communication system is used increases, the number of time slots allocated to the satellite mobile communication system is increased.
  • the frequency utilization rate can be increased so as to cope with an increase in traffic volume. Further, when the traffic volume in the beam area where the satellite mobile communication system is used decreases, the number of time slots allocated to the satellite mobile communication system and the beam area is reduced, so that the time slot is wasted. Can be avoided.
  • a mobile communication system is a mobile communication system including a terrestrial cellular mobile communication system and a satellite mobile communication system, a terrestrial cellular base station capable of wireless communication with a communication terminal device, and an artificial satellite.
  • a satellite base station capable of wireless communication with a communication terminal device via the communication relay device, and a base station control device for controlling the terrestrial cellular base station and the satellite base station. Any satellite base station.
  • a mobile communication system is a mobile communication system including a terrestrial cellular mobile communication system and a satellite mobile communication system, and a terrestrial cellular base station capable of wireless communication with a communication terminal device;
  • a satellite base station capable of wireless communication with a communication terminal device via a communication relay device for an artificial satellite, and the base station control device according to any one of the above aspects.
  • a satellite mobile communication system that can be shared by a terrestrial cellular mobile communication system and a multi-beam satellite mobile communication system, and avoids interference between both systems by simple switching control of radio resources. Interference between beams can be avoided.
  • Explanatory drawing which shows an example of the whole structure of the mobile communication system which can be utilized using the communication terminal device which concerns on embodiment of this invention.
  • the block diagram which shows the example of 1 structure of the communication terminal device which concerns on this embodiment.
  • the flowchart which shows an example of the selection / switching process of the ground system and satellite system in the communication terminal device which concerns on this embodiment.
  • Explanatory drawing which shows the structural example of the satellite station area (beam area) in which the communication relay apparatus of the artificial satellite which concerns on this embodiment communicates with the communication terminal apparatus on the ground.
  • Explanatory drawing which shows the structural example of the satellite station area (beam area) in which the communication relay apparatus of the artificial satellite which concerns on a comparative example communicates with the communication terminal apparatus on the ground.
  • Explanatory drawing which shows the structural example of the satellite station area (beam area) in which the communication relay apparatus of the artificial satellite which concerns on a comparative example communicates with the communication terminal apparatus on the ground.
  • Explanatory drawing which shows the structural example of the satellite station area (beam area) distributed in two dimensions in the satellite system which concerns on this embodiment.
  • Explanatory drawing which shows the structural example of the satellite station area (beam area) distributed in two dimensions in the satellite system which concerns on a comparative example.
  • Explanatory drawing which shows an example of the relationship between each beam area and a time slot in the satellite system of the multi-beam antenna structure of this embodiment. Explanatory drawing of the time slot utilized in each beam area.
  • Explanatory drawing which shows the other example of the relationship between each beam area and a time slot in the satellite system of the multi-beam antenna structure of this embodiment.
  • Explanatory drawing of the time slot utilized in each beam area Explanatory drawing which shows an example of the time slot allocated to each of a satellite system and a ground system before the traffic amount in the satellite system of the multi-beam antenna configuration of this embodiment increases.
  • Explanatory drawing which shows an example of the time slot allocated to each of a satellite system and a ground system after the traffic amount in the satellite system of FIG. 8A increased.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a mobile communication system (mobile phone system) that can be used by using a communication terminal device according to an embodiment of the present invention.
  • the communication terminal apparatus 10 of the present embodiment uses a ground system (terrestrial cellular mobile communication system) via a terrestrial cellular base station and a multi-beam satellite system (satellite mobile communication system) via an artificial geostationary satellite. Can do.
  • the communication operation mode when the communication terminal apparatus 10 performs communication using the ground system is referred to as “terrestrial communication mode”, and the communication terminal apparatus 10 performs communication using the satellite system.
  • the communication operation mode at the time of going is called “satellite communication mode”.
  • the case where the artificial satellite used in the satellite mobile communication system is a geostationary satellite hereinafter referred to as “artificial geostationary satellite”.
  • Artificial satellites such as satellites and quasi-zenith satellites may be used.
  • the mobile communication system of the present embodiment includes a base station (hereinafter referred to as “terrestrial cellular base station”) 20 capable of wireless communication with a communication terminal device 10 via a ground system, and a multi-beam which is a satellite relay station.
  • a satellite base station 30 capable of wireless communication with the communication terminal device 10 is provided via a communication relay device 41 of an artificial geostationary satellite 40 having an antenna configuration.
  • the base station device 21 of the terrestrial cellular base station 20, the base station device 31 of the satellite base station 30, and the base station control device 50 that controls each base station are respectively connected via wired communication lines such as dedicated lines and general-purpose lines. Connected to the core network 60.
  • the same wireless transmission method and the same frequency band are used for wireless communication between the communication terminal device 10 and the communication relay devices 41 of the terrestrial cellular base station 20 and the artificial geostationary satellite 40.
  • a wireless transmission method for example, a third generation mobile communication system (3G) communication method such as WCDMA (registered trademark) (Wideband Code Division Multiple Access) or CDMA-2000, LTE (Long Term Evolution) or LTE-Advanced A communication system, a 4th generation mobile phone communication system, and the like can be employed.
  • the frequency band for wireless communication (service link) with the communication terminal apparatus 10 is, for example, in the MSS band (uplink 1980 to 2010 MHz and downlink 2170 to 2200 MHz) standardized by IMT (International Mobile Telecommunication) -2000.
  • a frequency band of a predetermined band (for example, 30 MHz) can be assigned. Further, as a frequency band of wireless communication (feeder link) between the communication relay device 41 of the artificial geostationary satellite 40 and the ground satellite base station 30, for example, a frequency in a predetermined band in the Ku band (up 14 GHz and down 12 GHz). Bands can be assigned.
  • the communication terminal device 10 is a mobile phone, a smart horn, a mobile personal computer having a mobile communication function, or the like, and is also called a user device (UE), a mobile device, a mobile station device, or a portable communication terminal.
  • the communication terminal apparatus 10 is, for example, an area (hereinafter referred to as “satellite”) that is capable of wireless communication with an area (hereinafter referred to as “ground station area”) 200 capable of wireless communication with the terrestrial cellular base station 20 and a communication relay apparatus 41 of the artificial geostationary satellite 40. Station area ”.)
  • the ground system and the satellite system can be used.
  • the communication terminal apparatus 10 preferentially uses the terrestrial system.
  • the communication terminal apparatus 10 can use the satellite system when it is outside the ground station area 200 and within the satellite station areas 400A, 400B, and 400C.
  • the terrestrial cellular base station 20 includes a base station device 21, an antenna, and the like, and can communicate with the communication terminal device 10 at a frequency f0 within the predetermined frequency band described above using a predetermined wireless transmission method (modulation method). it can.
  • a wide area macro base station that covers a macro cell that is a wide area with a normal radius of several hundreds to several kilometers, or an area smaller than an area covered by a wide area macro base station ( For example, a small base station provided so as to cover a pico cell or a femto cell may be used.
  • Macro base stations are called “macro cell base stations”, “Macro e-Node B”, etc., and small base stations are sometimes called “small cell base stations”, “micro cell base stations”.
  • the satellite base station 30 includes a base station device 31, a frequency conversion device 32, an antenna, and the like similar to the base station device 21 of the terrestrial cellular base station 20, and may be referred to as a “feeder link station”.
  • the satellite base station 30 communicates with the communication repeater 41 of the artificial geostationary satellite 40 by converting the frequency f0 to the frequency fc for satellite communication using a predetermined wireless transmission method (modulation method) similar to the terrestrial cellular base station 20. It can be performed.
  • the frequency conversion device 32 relays communication between the base station device 31 and the communication relay device 41 of the artificial geostationary satellite 40.
  • the frequency f0 used in the base station device 31 and the communication relay device of the artificial geostationary satellite 40 are relayed. It functions as a frequency conversion means for performing conversion between the frequency fc for satellite communication used for communication with 41.
  • the communication relay device 41 of the artificial geostationary satellite 40 has frequency conversion means for performing non-regenerative frequency conversion relay.
  • This frequency conversion means uses a frequency f0 used for communication with the communication terminal device 10 and a satellite used for communication with the satellite base station 30 when relaying communication between the communication terminal device 10 and the satellite base station 30. Conversion to and from the communication frequency fc is performed.
  • the communication relay device 41 can convert the frequency fc of the signal received from the satellite base station 30 to f0 and communicate with the communication terminal device 10 at the frequency f0.
  • the base station control device 50 allocates radio resources (frequency, time slot) for the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 corresponding to a common area where at least a part of the area capable of wireless communication with the communication terminal device 10 overlaps. Can be controlled. That is, the base station controller 50 performs control to allocate radio resources used in the terrestrial cellular base station 20 and radio resources used in the satellite base station 30 so as not to overlap each other. Further, the base station controller 50 increases the radio resources (for example, time slots) allocated to the satellite base station 30 in an emergency when a part of the terrestrial cellular base station 20 fails due to a disaster or the like. It can also be controlled.
  • the base station controller 50 increases the allocation rate of radio resources (eg, time slots) allocated to the satellite base station 30 in an emergency when a part of the terrestrial cellular base station 20 fails due to a disaster or the like. Control to do. These controls can be performed, for example, by transmitting predetermined control data from the base station controller 50 to the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30.
  • the “allocation rate” of radio resources allocated to the satellite base station 30 is the radio resource allocated to the satellite base station 30 among the radio resources allocated to the entire terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 in the common area. It is a ratio.
  • the base station controller 50 assigns the radio resource time slot used in the terrestrial cellular base station 20 and the radio resource time slot used in the satellite base station 30 so as not to overlap each other. Take control.
  • the radio resource time slot is a time interval obtained by dividing a radio communication frame having a predetermined time length by a predetermined number, and is a basic unit for temporal allocation control of the radio resource. For example, when the radio communication frame of the radio resource allocated to the entire terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 is divided into eight or ten, the terrestrial cellular for eight or ten time slots in the radio communication frame.
  • the base station 20 and the satellite base station 30 are assigned so as not to overlap each other.
  • the allocation information of the radio resources (time slots) allocated to the terrestrial system and the satellite system is sent from the base station controller 50 to the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30, respectively. Stored in a storage device. Based on the radio resource (time slot) allocation information, the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 perform downlink and uplink communications with the communication terminal device 10, respectively. The radio resource (time slot) allocation information is sent from the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 to the communication terminal device 10 and stored in the storage device of the communication terminal device 10, for example. Based on the radio resource (time slot) allocation information, the communication terminal apparatus 10 performs downlink and uplink communications with the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30, respectively.
  • the communication terminal device 10, the terrestrial cellular base station 20, and the satellite base station 30 of the present embodiment are time-synchronized with each other with a predetermined time accuracy (for example, 1 ⁇ s or less) so as to support the time slot allocation control of the radio resource. Yes.
  • This time synchronization can be performed, for example, by accessing a predetermined time server or receiving a signal from a GPS satellite.
  • the communication terminal device 10 is configured using hardware such as a computer device having a CPU, a memory, and the like, and a wireless communication unit, for example.
  • the communication terminal device 10 is connected to the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 by executing a predetermined program. Wireless communication and the like can be performed.
  • the terrestrial cellular base station 20 and the satellite base station 30 are configured by using hardware such as a computer device having a CPU, a memory, etc., an external communication interface unit for the core network 60, a wireless communication unit, and the like. By being executed, wireless communication with the communication terminal device 10 and communication with the core network 60 side can be performed.
  • the base station control device 50 is configured by using, for example, a computer device having a CPU, a memory, and the like, and an external communication interface unit for the core network 60, and by executing a predetermined program, the terrestrial cellular base station 20 and the satellite The base station 30 can be controlled.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the communication terminal device 10 according to the present embodiment.
  • the configuration of the communication terminal device 10 is not limited to the configuration of FIG. 2, but can be used for the terrestrial system and the satellite system, and can correspond to the time slot allocation control of the radio resources in the terrestrial system and the satellite system. If it is.
  • the communication terminal device 10 includes a first antenna 11 used for wireless communication with the terrestrial cellular base station 20 in the ground system, and a second antenna 12 used for wireless communication with the artificial geostationary satellite 40 in the satellite system. And an antenna changeover switch (SW) 181 as an antenna changeover means.
  • the first antenna 11 is, for example, a linear antenna corresponding to the vertical polarization of the ground system
  • the second antenna 12 is a helical antenna or a patch antenna corresponding to the circular polarization of the satellite system.
  • the antenna changeover switch 181 switches between the first antenna 11 and the second antenna 12 according to the selected ground system or satellite system.
  • the communication terminal apparatus 10 includes a baseband unit 13 as a common baseband processing means, and a storage device 14 as a storage means for storing a system parameter group used for the baseband unit 13.
  • the baseband unit 13 is configured to receive a downlink reception signal R and an uplink transmission signal based on a system parameter group including values set in advance for each of a plurality of types of system parameters defined in common for the ground system and the satellite system. Process T is performed.
  • the baseband unit 13 modulates transmission data in a predetermined time slot based on a predetermined radio transmission scheme (for example, a radio transmission scheme specified by 3GPP LTE or LTE-Advanced), thereby transmitting an uplink transmission signal. T is generated, or a process of acquiring data by demodulating the received signal R in a predetermined time slot of the downlink is executed.
  • a predetermined radio transmission scheme for example, a radio transmission scheme specified by 3GPP LTE or LTE-Advanced
  • the storage device 14 stores a first system parameter group optimized for the ground system and a second system parameter group optimized for the satellite system as system parameter groups used for the baseband unit 13.
  • the plurality of types of system parameters are, for example, a modulation scheme, an error correction code coding rate, a maximum number of retransmissions during retransmission control, and a transmission / reception buffer amount for storing transmission / reception data.
  • the storage device 14 stores allocation information of radio resources (time slots) allocated to the above-described ground system and satellite system.
  • the communication terminal device 10 includes power amplification means 15 that amplifies the power of each of the reception signal R input to the baseband unit 13 and the transmission signal T output from the baseband unit 13.
  • the power amplifying means 15 of this configuration example includes a common low noise received power amplifier (hereinafter referred to as “received power amplifier”) 151 used for power amplification of the received signal R of each of the ground system and the satellite system, and the ground system.
  • a first transmission power amplifier 152 used for power amplification of the transmission signal T and a second transmission power amplifier 153 used for power amplification of the transmission signal T of the satellite system are included.
  • the first transmission power amplifier 152 amplifies the power of the transmission signal T of the ground system so that the transmission power becomes 0.2 [W], for example.
  • the second transmission power amplifier 153 amplifies the power of the transmission signal T of the satellite system so that the transmission power becomes 1 [W], for example.
  • the first antenna 11 and the first transmission power amplifier 152 are components 10A dedicated to the ground system, and the second antenna 12 and the second transmission power amplifier 153 are configurations dedicated to the satellite system. Element 10B.
  • the path of the reception signal R received by the antennas 11 and 12 and the path of the transmission signal T toward the antennas 11 and 12 are separated by a DUP (Duplexer: duplexer) 171. Further, the path of the transmission signal T passing through the first transmission power amplifier 152 and the path of the transmission signal T passing through the second transmission power amplifier 153 are switched by transmission path switching switches (SW) 182 and 183.
  • DUP Duplexer: duplexer
  • the communication terminal device 10 includes a selection unit that selects one of the ground system and the satellite system, and a first system stored in the storage device 14 according to the ground system or the satellite system selected by the selection unit.
  • a control device 16 as control means for controlling the parameter group or the second system parameter group to be used in the baseband unit 13.
  • the control device 16 is composed of, for example, a CPU and a memory such as a RAM and a ROM, and functions as the control means by reading and executing a predetermined control program.
  • the control device 16 in the present embodiment also functions as a selection unit that selects either the terrestrial system or the satellite system based on a base station identifier or received power included in a common control signal described later.
  • the communication terminal device 10 may include a display unit such as a liquid crystal panel having a touch panel function connected to the control device 16 and an operation unit such as an operation button.
  • a display unit or an operation unit may be used as the selection unit so that the user can arbitrarily select either the ground system or the satellite system.
  • the reception signal R in the predetermined time slot of the downlink from the terrestrial cellular base station 20 received by the first antenna 11 is received.
  • the baseband unit 13 After being amplified by the power amplifier 151, the baseband unit 13 performs processing so as to obtain original data based on the first system parameter group.
  • the transmission signal T in a predetermined uplink time slot generated from the transmission target data in the baseband unit 13 based on the first system parameter group is predetermined by the first transmission power amplifier 152 for the terrestrial system. After being amplified to power (for example, 0.2 [W]), it is transmitted from the first antenna 11 toward the terrestrial cellular base station 20 in a predetermined time slot.
  • the received signal R of the predetermined downlink time slot received from the artificial geostationary satellite 40 received by the second antenna 12 is amplified by the reception power amplifier 151 and then the baseband.
  • the unit 13 is processed to obtain original data based on the second group of system parameters.
  • the transmission signal T in a predetermined uplink time slot generated from the transmission target data in the baseband unit 13 based on the second system parameter group is predetermined by the second transmission power amplifier 153 for the satellite system. And then transmitted from the second antenna 12 toward the artificial geostationary satellite 40 in a predetermined time slot.
  • the first or second system optimized using the dedicated antennas 11 and 12 according to the mobile communication system selected from the ground system and the satellite system. Since the parameter group can be used in the baseband unit 13, wireless communication corresponding to the wireless transmission environment of the selected mobile communication system becomes possible. Moreover, the ground system and the satellite system can be easily switched by switching the antennas 11 and 12 and the system parameter group. In addition, since the baseband unit 13 that processes the reception signal R and the transmission signal T based on the system parameter group can be shared by the ground system and the satellite system, the ground system and the satellite system each have a dedicated baseband unit. Compared to the configuration, the configuration can be simplified.
  • dedicated transmission power amplifiers 152 and 153 can be used according to the mobile communication system selected from the terrestrial system and the satellite system, so that the gain of the amplifier is adjusted. Therefore, it is possible to amplify the power of the transmission signal T corresponding to the radio transmission environment of the selected mobile communication system, and it is possible to use an optimum power amplifier with low power consumption in consideration of power efficiency. Further, since the reception power amplifier 151 can be shared by both the ground system and the satellite system, a simpler configuration can be achieved.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of selection / switching processing of the ground system and the satellite system in the communication terminal apparatus according to the present embodiment.
  • the ground system is selected (S102) and switched to the ground system antenna 11 and the first system parameter group.
  • Pth1 a predetermined first threshold value
  • the received power received from the artificial geostationary satellite 40 of the satellite system is larger than a predetermined second threshold Pth2 (S105).
  • the base station identifier in the common control signal included in the received signal is received (S106), and the reception is performed based on the base station identifier.
  • the signal is a satellite system received signal (S107).
  • reception by the satellite system is continued (S108).
  • the system is switched to the ground system (S102).
  • step S103 when the reception power of the ground system is larger than the first threshold value Pth1 (YES in S103), reception in the ground system is continued (S109).
  • a base station identifier in the common control signal included in the received signal is received (S110), and based on the base station identifier, it is determined whether the received signal is a received signal of the ground system (S111). ).
  • reception by the ground system is continued (S112).
  • the satellite system is switched (S104).
  • a terrestrial system with a more stable wireless transmission environment during normal use can be preferentially used, and a received signal from the terrestrial system becomes weak for some reason. In the event of a satellite system.
  • step S103 it is determined in step S103 whether or not the received power received from the terrestrial cellular base station 20 of the terrestrial system is greater than the first threshold value Pth1. However, it may be determined whether the received power is equal to or greater than the first threshold value Pth1.
  • step S105 it is determined whether or not the received power received from the artificial geostationary satellite 40 of the satellite system is greater than the second threshold Pth2, but whether or not the received power is greater than or equal to the second threshold Pth2. You may judge.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a satellite station area (beam area) in which the satellite communication relay device according to the present embodiment communicates with a ground communication terminal device.
  • FIG. 4B and FIG. 4C are explanatory diagrams showing configuration examples of a satellite station area (beam area) in which the communication relay device of the artificial satellite according to the comparative example communicates with the communication terminal device on the ground. 4 illustrates the case where the number of satellite station areas (beam areas) is three, the number of satellite station areas (beam areas) may be two or four or more.
  • the satellite station area in which the communication relay device 41 of the artificial geostationary satellite 40 can communicate with the communication terminal device 10 includes beams 410A, 410B, A plurality of beam areas 400A, 400B, and 400C corresponding to 410C are spatially shifted from each other.
  • the communication relay device 41 is located in each of the beam areas 400A, 400B, and 400C by using different time slots between adjacent beam areas as described later. It is possible to communicate with the communication terminal device 10 at a predetermined same frequency f0. As described above, since the same frequency can be repeatedly reused by a plurality of different beams 410A, 410B, and 410C, it is possible to improve the frequency utilization rate (increase the number of simultaneously accommodated users). Also, the antenna gain can be increased.
  • the satellite system of the comparative example shown in FIGS. 4B and 4C shows an example in which the same frequency f0 is repeated every two beams.
  • the number of beams at which the same frequency is repeated is set in accordance with, for example, the directivity of the beam (sidelobe characteristics or the like). The smaller the number of repetitions of the beam that repeats the same frequency, the better the frequency utilization rate.
  • the frequency allocated to the satellite system is divided into N or more (hereinafter, each divided frequency is referred to as “channel” as appropriate), and each beam 410A to 410C covers.
  • the number of channels fixedly assigned to the beams 410A to 410C (beam areas 400A to 400C) is changed according to the traffic amount in the beam areas 400A to 400C.
  • channels (f0, f1) are fixedly assigned to the beams 410A to 410C one by one.
  • the traffic volume in the beam areas 400A and 400C is larger than the traffic volume in the beam area 400B, one channel (f1) is fixedly assigned to the beam 410B, Two channels (f0, f2) are fixedly assigned to each 410C.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing a configuration example of a two-dimensionally distributed satellite station area (beam area) in the satellite system according to the present embodiment
  • FIG. 5B is two-dimensionally in the satellite system according to the comparative example. It is explanatory drawing which shows the structural example of the distributed satellite station area (beam area).
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing a configuration example of a two-dimensionally distributed satellite station area (beam area) in the satellite system according to the present embodiment
  • FIG. 5B is two-dimensionally in the satellite system according to the comparative example. It is explanatory drawing which shows the structural example of the distributed satellite station area (beam area).
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing a configuration example of a two-dimensionally distributed satellite station area (beam area) in the satellite system according to the present embodiment
  • FIG. 5B is two-dimensionally in the satellite system according to the comparative example. It is explanatory drawing which shows the structural example of the distributed satellite station area (beam
  • the satellite station area in which the artificial geostationary satellite 40 has a multi-beam antenna configuration indicating a plurality of different directivity directions, and the communication relay device 41 of the artificial geostationary satellite 40 can communicate with the communication terminal device 10 is
  • the antennas of the communication relay device 41 are a plurality of beam areas that are two-dimensionally distributed in a spatially shifted manner corresponding to beams indicating a plurality of different directivity directions.
  • a plurality of beam areas are two-dimensionally arranged so as to cover all over Japan including remote islands.
  • the communication repeater 41 communicates in all beam areas 401 to 403. It is possible to communicate with the terminal device 10 at a predetermined same frequency f0. As described above, since the same frequency can be repeatedly reused with a plurality of different beams, the frequency utilization rate can be improved (the number of simultaneously accommodated users can be increased). Also, the antenna gain can be increased.
  • the beam areas having the same frequency are arranged so as not to be adjacent to each other.
  • a beam area 400 that uses the frequency f0, a beam area 401 that uses the frequency f1, and a beam area 402 that uses the frequency f2 are repeatedly and two-dimensionally arranged so that beam areas of the same frequency are not adjacent to each other.
  • the number of channels fixedly allocated to each beam can be changed according to the traffic amount in each beam area 400 to 402.
  • the number of channels fixedly allocated to each beam is changed according to the traffic amount in the beam area covered by each beam. Yes.
  • the control for changing the number of channels assigned to each beam according to the traffic amount in the beam area is complicated control, there is a possibility that it cannot follow the fluctuation of the traffic amount at high speed.
  • time slots are assigned to a plurality of beams so as not to overlap between adjacent beams. Then, based on the allocation information of the time slot, when the communication terminal apparatus 10 is located in the beam area covered by any one of the plurality of beams of the satellite system, it is assigned to the beam that covers the beam area.
  • the communication terminal apparatus 10 performs wireless communication of the satellite system using the time slot.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram illustrating an example of a relationship between each beam area and a time slot in the satellite system having the multi-beam antenna configuration of the present embodiment
  • FIG. 6B is an explanatory diagram of a time slot used for each beam.
  • the same time slot is repeated every two beams and used in each beam 410A to 410C so as not to overlap between adjacent beams.
  • Determine and assign time slots For example, as shown in the figure, among the time slots T1 to T4 assigned to the satellite system, the time slots T1 and T2 are used by the beams 410A and 410C, and the time slots T3 and T4 are used by the beam 410B. Assigned.
  • the communication terminal apparatus 10 assigns the beam to the beam area covering the existing area. Wireless communication of the satellite system is performed using the determined time slot.
  • the time slot assigned to the beam covering the beam area where the communication terminal device 10 is located does not overlap with the time slot assigned to the terrestrial system. There is no overlap in the time slots assigned to adjacent beams. For this reason, it is possible to avoid interference due to signals in the ground system and avoid interference due to signals in adjacent beams of the satellite system. Moreover, since the radio resource of the satellite system that is controlled to switch between adjacent beams of the satellite system is a time slot that is easy to control, it is wireless compared to the case of controlling to switch the frequency. Resource switching control is easy.
  • FIG. 7A is an explanatory diagram illustrating another example of the relationship between each beam area and a time slot in the satellite system having the multi-beam antenna configuration of the present embodiment
  • FIG. 7B is an explanatory diagram of a time slot used for each beam. is there.
  • the time slots used in each beam of the satellite system are allocated temporally and adaptively. For example, at a certain time t1, time slots T1 and T2 are used by the beams 410A and 410C among the time slots T1 to T4 allocated to the satellite system as in the example of FIG. 6, and the time slots T3 and T4 are used by the beam 410B. Time slots are allocated for use.
  • FIG. 8A is an explanatory diagram showing an example of time slots allocated to the satellite system and the terrestrial system before the traffic amount increases in the satellite system having the multi-beam antenna configuration of the present embodiment.
  • FIG. 8B is an explanatory diagram showing an example of time slots allocated to the satellite system and the terrestrial system after the traffic volume in the satellite system has increased.
  • the number of time slots allocated to the entire satellite system is increased from four to six. Yes.
  • the frequency utilization rate can be increased so as to cope with an increase in traffic volume in the satellite system.
  • the entire satellite system and the number of time slots allocated to the beam area are reduced, Avoid wasting time slots.
  • the present embodiment can be shared by the ground system and the multi-beam satellite system, and the interference between the beams in the satellite system while avoiding the interference between the two systems by the simple switching control of the radio resources. Can be avoided.
  • processing steps described in this specification and the components of the mobile communication system, base station, communication terminal device (user terminal device, mobile station), and router device can be implemented by various means.
  • these steps and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • means such as a processing unit used to realize the above steps and components in an entity Is one or more application specific ICs (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processors (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs) May be implemented in a processor, controller, microcontroller, microprocessor, electronic device, other electronic unit designed to perform the functions described herein, a computer, or combinations thereof .
  • ASICs application specific ICs
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processors
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • each unit used to realize the above components includes a program (for example, a procedure, a function, a module, an instruction, etc.) that executes the functions described in this specification. ).
  • any computer / processor readable medium that specifically embodies firmware and / or software code is means such as a processing unit used to implement the steps and components described herein. May be used to implement
  • firmware and / or software code may be stored in a memory and executed by a computer or a processor, for example, in a control device or a storage device.
  • the memory may be implemented inside the computer or processor, or may be implemented outside the processor.
  • the firmware and / or software code may be, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), nonvolatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM) ), FLASH memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage, etc. Good.
  • the code may be executed by one or more computers or processors, and may cause the computers or processors to perform the functional aspects described herein.

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Abstract

地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに共用することができるとともに、無線リソースの簡易な切り替え制御により両システム間の干渉を回避しつつ衛星移動通信システムにおけるビーム間の干渉を回避することができる通信端末装置、基地局、基地局制御装置及び移動通信システムを提供する。地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムそれぞれに互いに重複しないように且つ衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応させて隣り合うビーム間で重複しないように無線リソースの時間スロットを割り当てる。衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて衛星移動通信システムの無線通信を行う。

Description

通信端末装置、衛星基地局、基地局制御装置及び移動通信システム
　本発明は、移動通信システム並びに移動通信システムにおける通信端末装置、衛星基地局及び基地局制御装置に関するものである。
　従来、地上に配置されたセルラー基地局を介した地上セルラー移動通信システム（以下、適宜「地上システム」と略す。）と、人工衛星を介した衛星移動通信システム（以下、適宜「衛星システム」と略す。）とを同一エリアで利用可能な通信端末装置が知られている（例えば非特許文献１及び特許文献１参照）。
特開２０１４－０６４２１９号公報
蓑輪　正、外６名、「安心・安全のための地上／衛星統合移動通信システム」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ９１－Ｂ、Ｎｏ．１２、ｐｐ．１６２９－１６４０、２００８／１２．
　上記衛星システムの人工衛星のアンテナ構成として、地上の通信サービスエリアを一つのビームでカバーするシングルビームアンテナ構成と、地上の通信サービスエリアを複数のビームでカバーするマルチビームアンテナ構成とがある。これら２種類のアンテナ構成のうちマルチビームアンテナ構成の人工衛星を用いる衛星システムと、上記地上システムとに共用することができる通信端末装置では、無線リソースの簡易な切り替え制御によって両システム間の干渉を回避しつつ衛星移動通信システムにおけるビーム間の干渉を回避することが課題となっている。
　本発明の一態様に係る通信端末装置は、地上セルラー移動通信システムとマルチビーム方式の衛星移動通信システムとに共用される通信端末装置であって、同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように割り当てられるとともに前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、前記地上セルラー移動通信システムを利用するときは地上セルラー移動通信方式を選択して無線通信を行い、前記衛星移動通信システムを利用するときは衛星移動通信方式を選択して無線通信を行う送受信手段と、前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備える。
　また、本発明の他の態様に係る衛星基地局は、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおける人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局であって、同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように割り当てられるとともに前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、自局のいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏する通信端末装置と衛星移動通信方式で無線通信を行う送受信手段と、前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置が在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに対して割り当てられた時間スロットを用いて前記通信端末装置と前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備える。
　また、本発明の更に他の態様に係る基地局制御装置は、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおいて、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局とを制御する基地局制御装置であって、地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムそれぞれにおける無線通信に同一周波数帯が使用され、地上セルラー移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットと衛星移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットとを互いに重ならないように割り当てるとともに、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットは、隣り合うビーム間で重複しないように割り当てるように制御する制御手段を備える。
　これらの通信端末装置、衛星基地局及び基地局制御装置によれば、衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置が在圏するとき、その在圏しているビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて衛星移動通信システムの無線通信を行う。この通信端末装置が在圏するビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットは、地上セルラー移動通信システムに割り当てられている時間スロットに重複しないだけでなく、そのビームエリアのビームに隣り合っているビームに割り当てられている時間スロットにも重複していない。このため、地上セルラー移動通信システムの信号による干渉を回避するとともに、衛星移動通信システムの隣接するビームにおける信号による干渉を回避することができる。
　しかも、衛星移動通信システムの互いに隣り合っているビーム間で切り替えるように制御している衛星移動通信システムの無線リソースが、制御が容易な時間スロットであるため、周波数を切り替えるように制御する場合に比して無線リソースの切り替え制御が容易である。
　前記通信端末装置において、前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
　また、前記衛星基地局において、前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
　また、前記基地局制御装置において、前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応させて割り当てる時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
　これらの通信端末装置、衛星基地局及び基地局制御装置によれば、衛星移動通信システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が多いときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を増やすことにより、トラフィック量の増加に対応できるように当該ビームエリアにおける周波数利用率を高めることができる。また、衛星移動通信システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が少ないときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
　前記通信端末装置において、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
　また、前記基地局制御装置において、前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させるように制御してもよい。
　これらの通信端末装置及び基地局制御装置によれば、衛星移動通信システムが使用されるビームエリアにおけるトラフィック量が多くなったときは、その衛星移動通信システムに割り当てられている時間スロットの数を増やすことにより、トラフィック量の増加に対応できるように周波数利用率を高めることができる。また、衛星移動通信システムが使用されるビームエリアにおけるトラフィック量が少なくなったときは、衛星移動通信システム及び当該ビームエリアに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
　本発明の更に他の態様に係る移動通信システムは、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、前記地上セルラー基地局及び前記衛星基地局を制御する基地局制御装置とを備え、その衛星基地局は、前記態様のいずれかの衛星基地局である。
　また、本発明の更に他の態様に係る移動通信システムは、地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、前記態様のいずれかの基地局制御装置と、を備える。
　本発明によれば、地上セルラー移動通信システム及びマルチビーム方式の衛星移動通信システムに共用することができるとともに、無線リソースの簡易な切り替え制御により両システム間の干渉を回避しつつ衛星移動通信システムにおけるビーム間の干渉を回避することができる。
本発明の実施形態に係る通信端末装置を用いて利用可能な移動通信システムの全体構成の一例を示す説明図。 本実施形態に係る通信端末装置の一構成例を示すブロック図。 本実施形態に係る通信端末装置における地上システム及び衛星システムの選択・切替処理の一例を示すフローチャート。 本実施形態に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 比較例に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 比較例に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 本実施形態に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 比較例に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図。 本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の一例を示す説明図。 各ビームエリアで利用される時間スロットの説明図。 本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の他の例を示す説明図。 各ビームエリアで利用される時間スロットの説明図。 本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおけるトラフィック量が増加する前の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図。 図８Ａの衛星システムにおけるトラフィック量が増加した後の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図。
　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、本発明の実施形態に係る通信端末装置を用いて利用可能な移動通信システム（携帯電話システム）の全体構成の一例を示す説明図である。本実施形態の通信端末装置１０は、地上のセルラー基地局を介した地上システム（地上セルラー移動通信システム）及び人工静止衛星を介したマルチビーム方式の衛星システム（衛星移動通信システム）を利用することができる。なお、本実施形態において、通信端末装置１０が地上システムを利用して通信を行っているときの通信動作モードを「地上通信モード」といい、通信端末装置１０が衛星システムを利用して通信を行っているときの通信動作モードを「衛星通信モード」という。また、本実施形態では、衛星移動通信システムで用いられる人工衛星が静止衛星（以下「人工静止衛星」という。）の場合について説明するが、衛星移動通信システムには、人工静止衛星以外の非静止衛星や準天頂衛星などの人工衛星を用いてもよい。
　図１において、本実施形態の移動通信システムは、地上システムを介して通信端末装置１０と無線通信可能な基地局（以下「地上セルラー基地局」という。）２０と、衛星中継局であるマルチビームアンテナ構成の人工静止衛星４０の通信中継装置４１を介して通信端末装置１０と無線通信可能な衛星基地局３０とを備える。地上セルラー基地局２０の基地局装置２１と、衛星基地局３０の基地局装置３１と、各基地局を制御する基地局制御装置５０はそれぞれ、専用回線や汎用回線等からなる有線通信回線を介してコアネットワーク６０に接続されている。
　地上セルラー基地局２０及び人工静止衛星４０の通信中継装置４１それぞれと通信端末装置１０との間の無線通信には、同一無線伝送方式及び同一周波数帯が使用されている。無線伝送方式としては、例えば、ＷＣＤＭＡ（登録商標）（Wideband Code Division Multiple Access）やＣＤＭＡ－２０００等の第３世代移動通信システム（３Ｇ）の通信方式、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄの通信方式、第４世代携帯電話の通信方式などを採用することができる。また、通信端末装置１０との間の無線通信（サービスリンク）の周波数帯としては、例えば、ＩＭＴ（International Mobile Telecommunication）－２０００で規格されたＭＳＳ帯（上り１９８０～２０１０ＭＨｚ及び下り２１７０～２２００ＭＨｚ）における所定帯域（例えば３０ＭＨｚ）の周波数帯を割り当てることができる。また、人工静止衛星４０の通信中継装置４１と地上の衛星基地局３０との間の無線通信（フィーダリンク）の周波数帯としては、例えば、Ｋｕ帯（上り１４ＧＨｚ及び下り１２ＧＨｚ）における所定帯域の周波数帯を割り当てることができる。
　通信端末装置１０は、携帯電話機、スマートホーン、移動通信機能を有する携帯パソコン等であり、ユーザ装置（ＵＥ）、移動機、移動局装置、携帯型の通信端末とも呼ばれている。通信端末装置１０は、例えば、地上セルラー基地局２０と無線通信可能なエリア（以下「地上局エリア」という。）２００及び人工静止衛星４０の通信中継装置４１と無線通信可能なエリア（以下「衛星局エリア」という。）４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃが重複しているエリアに在圏しているときに、地上システムと衛星システムとを利用することができる。なお、この重複エリアでは、地上セルラー基地局２０からの信号の受信強度（受信電力）が大きいため、通信端末装置１０は地上システムを優先的に利用する。また、通信端末装置１０は、地上局エリア２００の圏外であって衛星局エリア４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃの圏内のエリアに在圏しているときには、衛星システムを利用することができる。
　地上セルラー基地局２０は、基地局装置２１やアンテナ等を有し、所定の無線伝送方式（変調方式）を用いて前述の所定周波数帯域内の周波数ｆ０で通信端末装置１０と通信を行うことができる。地上セルラー基地局２０としては、例えば、通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアであるマクロセルをカバーする広域のマクロ基地局や、広域のマクロ基地局がカバーするエリアよりも小さなエリア（例えばピコセルやフェムトセル）をカバーするように設けられた小型基地局などが挙げられる。マクロ基地局は、「マクロセル基地局」、「Ｍａｃｒｏ　ｅ－Ｎｏｄｅ　Ｂ」、等と呼ばれ、小型基地局は、「スモールセル基地局」、「マイクロセル基地局」、と呼ばれる場合もある。
　衛星基地局３０は、地上セルラー基地局２０の基地局装置２１と同様な基地局装置３１、周波数変換装置３２、アンテナなどを有し、「フィーダリンク局」と呼ばれる場合もある。衛星基地局３０は、地上セルラー基地局２０と同様な所定の無線伝送方式（変調方式）を用い、周波数ｆ０を衛星通信用の周波数ｆｃに変換して人工静止衛星４０の通信中継装置４１と通信を行うことができる。周波数変換装置３２は、基地局装置３１と人工静止衛星４０の通信中継装置４１との間の通信を中継するときに、基地局装置３１で使用される周波数ｆ０と人工静止衛星４０の通信中継装置４１との通信に使用される衛星通信用の周波数ｆｃとの間の変換を行う周波数変換手段として機能する。
　人工静止衛星４０の通信中継装置４１は、非再生周波数変換中継を行う周波数変換手段を有する。この周波数変換手段は、通信端末装置１０と衛星基地局３０との通信を中継するときに、通信端末装置１０との通信に使用される周波数ｆ０と衛星基地局３０との通信に使用される衛星通信用の周波数ｆｃとの間の変換を行う。例えば、通信中継装置４１は、衛星基地局３０から受信した信号の周波数ｆｃをｆ０に変換し、周波数ｆ０で通信端末装置１０と通信を行うことができる。
　基地局制御装置５０は、通信端末装置１０と無線通信可能なエリアの少なくとも一部が重複する共通エリアに対応する地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０について無線リソース（周波数、時間スロット）の割り当てを制御することができる。すなわち、基地局制御装置５０は、地上セルラー基地局２０で使用される無線リソースと衛星基地局３０で使用される無線リソースとを互いに重ならないように割り当てる制御を行う。また、基地局制御装置５０は、災害などにより地上セルラー基地局２０の一部に障害が発生した非常時に、衛星基地局３０に割り当てる無線リソース（例えば時間スロット）を平常時よりも多くするように制御することもできる。例えば、基地局制御装置５０は、災害などにより地上セルラー基地局２０の一部に障害が発生した非常時に、衛星基地局３０に割り当てる無線リソース（例えば時間スロット）の割り当て率を平常時よりも大きくするように制御する。これらの制御は、例えば基地局制御装置５０から地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０に所定の制御データを送信することにより行うことができる。ここで、衛星基地局３０に割り当てる無線リソースの「割り当て率」とは、共通エリアにおいて地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０の全体に割り当てる無線リソースのうち、衛星基地局３０に割り当てる無線リソースの割合である。
　特に、本実施形態では、基地局制御装置５０は、地上セルラー基地局２０で使用される無線リソースの時間スロットと衛星基地局３０で使用される無線リソースの時間スロットとを互いに重ならないように割り当てる制御を行う。この無線リソースの時間スロットは、所定時間長の無線通信フレームを所定数で分割した時間間隔であり、前記無線リソースの時間的な割り当て制御の基本単位である。例えば、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０の全体に割り当てる無線リソースの無線通信フレームが８分割又は１０分割されている場合、その無線通信フレーム内の８個又は１０個の時間スロットについて地上セルラー基地局２０と衛星基地局３０とで互いに重ならないように割り当てられる。
　上記地上システム及び衛星システムそれぞれに割り当てられた無線リソース（時間スロット）の割り当て情報は、基地局制御装置５０から地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０それぞれに送られ、各基地局２０、３０の記憶装置に記憶される。この無線リソース（時間スロット）の割り当て情報に基づいて、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０はそれぞれ、通信端末装置１０との間で下り回線及び上り回線の通信を行う。また、上記無線リソース（時間スロット）の割り当て情報は、例えば、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０から通信端末装置１０に送られ、通信端末装置１０の記憶装置に記憶される。この無線リソース（時間スロット）の割り当て情報に基づいて、通信端末装置１０は、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０それぞれとの間で下り回線及び上り回線の通信を行う。
　本実施形態の通信端末装置１０、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０は、前記無線リソースの時間スロットの割り当て制御に対応できるように所定の時間精度（例えば１μｓ以下）で互いに時間同期されている。この時間同期は、例えば所定の時刻サーバにアクセスしたりＧＰＳ衛星からの信号を受信したりすることにより行うことができる。
　通信端末装置１０は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０との間の無線通信等を行うことができる。また、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワーク６０に対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、通信端末装置１０との間の無線通信やコアネットワーク６０側との通信を行ったりすることができる。また、基地局制御装置５０は、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワーク６０に対する外部通信インターフェース部を用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、地上セルラー基地局２０及び衛星基地局３０の制御を行うことができる。
　図２は、本実施形態に係る通信端末装置１０の一構成例を示すブロック図である。なお、通信端末装置１０の構成は、図２の構成に限定されるものではなく、地上システム及び衛星システムに利用でき、地上システム及び衛星システムでの無線リソースの時間スロットの割り当て制御に対応できる構成であればよい。
　図２において、通信端末装置１０は、地上システムにおける地上セルラー基地局２０との無線通信に用いる第１のアンテナ１１と、衛星システムにおける人工静止衛星４０との無線通信に用いる第２のアンテナ１２と、アンテナ切替手段としてのアンテナ切替スイッチ（ＳＷ）１８１とを備える。第１のアンテナ１１は例えば地上システムの垂直偏波に対応する線状アンテナであり、第２のアンテナ１２は衛星システムの円偏波に対応するヘリカルアンテナまたはパッチアンテナである。アンテナ切替スイッチ１８１は、選択された地上システム又は衛星システムに応じて第１のアンテナ１１と第２のアンテナ１２とを切り替える。
　更に、通信端末装置１０は、共用のベースバンド処理手段としてのベースバンドユニット１３と、そのベースバンドユニット１３に用いるシステムパラメータ群を記憶する記憶手段としての記憶装置１４とを備える。ベースバンドユニット１３は、地上システム及び衛星システムに共通に定義された複数種類のシステムパラメータそれぞれについて予め設定された値からなるシステムパラメータ群に基づいて、下り回線の受信信号Ｒ及び上り回線の送信信号Ｔの処理を行う。
　ベースバンドユニット１３は、所定の無線伝送方式（例えば３ＧＰＰのＬＴＥやＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄで規定されている無線伝送方式）に基づいて、所定の時間スロットの送信データを変調することにより上り回線の送信信号Ｔを生成したり、下り回線の所定の時間スロットの受信信号Ｒを復調してデータを取得する処理を実行する。このベースバンドユニット１３における処理に、地上システムに最適化された第１のシステムパラメータ群又は衛星システムに最適化された第２のシステムパラメータ群が用いられる。
　記憶装置１４は、ベースバンドユニット１３に用いるシステムパラメータ群として、地上システムに最適化された第１のシステムパラメータ群と、衛星システムに最適化された第２のシステムパラメータ群とを記憶する。複数種類のシステムパラメータは、例えば、変調方式、誤り訂正符号の符号化率、再送制御時の最大再送回数、送受信データを蓄積する送受信バッファー量である。また、記憶装置１４は、前述の地上システム及び衛星システムそれぞれに割り当てられた無線リソース（時間スロット）の割り当て情報を記憶する。
　また、通信端末装置１０は、ベースバンドユニット１３に入力される受信信号Ｒ及びベースバンドユニット１３から出力される送信信号Ｔそれぞれの電力を増幅する電力増幅手段１５を備える。本構成例の電力増幅手段１５は、地上システム及び衛星システムそれぞれの受信信号Ｒの電力増幅に使用される共用の低雑音受信電力増幅器（以下「受信電力増幅器」という。）１５１と、地上システムの送信信号Ｔの電力増幅に使用される第１の送信電力増幅器１５２と、衛星システムの送信信号Ｔの電力増幅に使用される第２の送信電力増幅器１５３とを有している。第１の送信電力増幅器１５２は、送信電力が例えば０．２［Ｗ］になるように地上システムの送信信号Ｔの電力を増幅する。また、第２の送信電力増幅器１５３は、送信電力が例えば１［Ｗ］になるように衛星システムの送信信号Ｔの電力を増幅する。
　図２の構成例では、第１のアンテナ１１及び第１の送信電力増幅器１５２が地上システム専用の構成要素１０Ａであり、第２のアンテナ１２及び第２の送信電力増幅器１５３が衛星システム専用の構成要素１０Ｂである。
　アンテナ１１，１２で受信された受信信号Ｒの経路とアンテナ１１，１２へ向かう送信信号Ｔの経路は、ＤＵＰ（Duplexer：送受共用器）１７１によって経路を分離される。また、第１の送信電力増幅器１５２を通過する送信信号Ｔの経路と第２の送信電力増幅器１５３を通過する送信信号Ｔの経路は、送信経路切替スイッチ（ＳＷ）１８２，１８３で切り替えられる。
　また、通信端末装置１０は、地上システム及び衛星システムのいずれかを選択する選択手段と、選択手段で選択された地上システム又は衛星システムに応じて、記憶装置１４に記憶されている第１のシステムパラメータ群又は第２のシステムパラメータ群をベースバンドユニット１３に用いるように制御する制御手段としての制御装置１６とを備える。制御装置１６は、例えばＣＰＵ及びＲＡＭやＲＯＭ等のメモリで構成され、所定の制御プログラムを読み込んで実行することにより、上記制御手段として機能する。また、本実施形態における制御装置１６は、後述の共通制御信号に含まれる基地局識別子や受信電力などに基づいて地上システム及び衛星システムのいずれかを選択する選択手段としても機能する。
　なお、通信端末装置１０は、制御装置１６に接続されたタッチパネル機能を有する液晶パネル等の表示部や操作ボタン等などの操作部を備えてもよい。この場合、地上システム及び衛星システムのいずれかをユーザが任意に選択できるように、上記選択手段として、表示部又は操作部を用いてもよい。
　図２の構成例の通信端末装置１０において、地上システムが選択された場合、第１のアンテナ１１で受信された地上セルラー基地局２０からの下り回線の所定の時間スロットの受信信号Ｒは、受信電力増幅器１５１で増幅された後、ベースバンドユニット１３において第１のシステムパラメータ群に基づいて元のデータを得るように処理される。また、ベースバンドユニット１３において第１のシステムパラメータ群に基づいて送信対象のデータから生成された上り回線の所定の時間スロットの送信信号Ｔは、地上システム用の第１の送信電力増幅器１５２で所定電力（例えば０．２［Ｗ］）に増幅された後、第１のアンテナ１１から地上セルラー基地局２０に向けて所定の時間スロットで送信される。
　一方、衛星システムが選択された場合、第２のアンテナ１２で受信された人工静止衛星４０からの下り回線の所定の時間スロットの受信信号Ｒは、受信電力増幅器１５１で増幅された後、ベースバンドユニット１３において第２のシステムパラメータ群に基づいて元のデータを得るように処理される。また、ベースバンドユニット１３において第２のシステムパラメータ群に基づいて送信対象のデータから生成された上り回線の所定の時間スロットの送信信号Ｔは、衛星システム用の第２の送信電力増幅器１５３で所定の電力（例えば１［Ｗ］）に増幅された後、第２のアンテナ１２から人工静止衛星４０に向けて所定の時間スロットで送信される。
　以上、図２の構成例の通信端末装置１０では、地上システム及び衛星システムから選択された移動通信システムに応じて、専用のアンテナ１１，１２を用いるとともに最適化された第１又は第２のシステムパラメータ群をベースバンドユニット１３で用いることができるため、選択された移動通信システムの無線伝送環境に対応した無線通信が可能になる。また、アンテナ１１，１２及びシステムパラメータ群の切り替えにより、地上システムと衛星システムとを容易に切り替えることができる。しかも、システムパラメータ群に基づいて受信信号Ｒ及び送信信号Ｔの処理を行うベースバンドユニット１３を、地上システム及び衛星システムに共用できるため、地上システム及び衛星システムそれぞれに専用のベースバンドユニットを備える構成に比して簡易な構成にすることができる。
　特に、図２の構成例の通信端末装置１０では、地上システム及び衛星システムから選択された移動通信システムに応じて専用の送信電力増幅器１５２、１５３を用いることができるため、増幅器のゲインを調整することなく、選択された移動通信システムの無線伝送環境に対応した送信信号Ｔの電力増幅が可能になると共に、電力効率を考慮して消費電力の少ない最適な電力増幅器を利用できる。また、地上システム及び衛星システムの両方に受信電力増幅器１５１を共用できるため更に簡易な構成にすることができる。
　図３は、本実施形態に係る通信端末装置における地上システム及び衛星システムの選択・切替処理の一例を示すフローチャートである。
　図３において、通信端末装置１０の電源がＯＮされる（Ｓ１０１）と、地上システムが選択され（Ｓ１０２）、地上システム用のアンテナ１１及び第１のシステムパラメータ群に切り替えられる。次に、地上システムの地上セルラー基地局２０から受信した受信信号の電力（受信電力）が所定の第１の閾値Ｐｔｈ１より大きいか否かが判断される（Ｓ１０３）。地上システムの受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１以下の場合（Ｓ１０３でＮＯ）は、地上システムから衛星システムに切り替えられ（Ｓ１０４）、衛星システム用のアンテナ１２及び第２のシステムパラメータ群に切り替えられる。
　次に、衛星システムの人工静止衛星４０から受信した受信電力が所定の第２の閾値Ｐｔｈ２より大きいか否かが判断される（Ｓ１０５）。衛星システムの受信電力が第２の閾値Ｐｔｈ２より大きい場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）は、受信信号に含まれる共通制御信号内の基地局識別子が受信され（Ｓ１０６）、その基地局識別子に基づいて当該受信信号が衛星システムの受信信号であるか否かが判断される（Ｓ１０７）。ここで、衛星システムの受信信号であると判断された場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）は、衛星システムでの受信が継続される（Ｓ１０８）。一方、衛星システムの受信信号でないと判断された場合は（Ｓ１０７でＮＯ）、地上システムに切り替えられる（Ｓ１０２）。
　また、上記ステップＳ１０３において、地上システムの受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１よりも大きい場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）は、地上システムでの受信が継続される（Ｓ１０９）。次に、受信信号に含まれる共通制御信号内の基地局識別子が受信され（Ｓ１１０）、その基地局識別子に基づいて当該受信信号が地上システムの受信信号であるか否かが判断される（Ｓ１１１）。ここで、地上システムの受信信号であると判断された場合（Ｓ１１１でＹＥＳ）は、地上システムでの受信が継続される（Ｓ１１２）。一方、地上システムの受信信号でないと判断された場合は（Ｓ１１１でＮＯ）、衛星システムに切り替えられる（Ｓ１０４）。
　上記図３の地上システム及び衛星システムの選択・切替処理によれば、通常時における無線伝送環境がより安定した地上システムを優先的に利用できるとともに、何らかの原因により地上システムからの受信信号が弱くなった場合に衛星システムへの自動切り替えが可能になる。
　なお、上記図３の地上システム及び衛星システムの選択・切替処理では、ステップＳ１０３において、地上システムの地上セルラー基地局２０から受信した受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１より大きいか否かを判断しているが、当該受信電力が第１の閾値Ｐｔｈ１以上か否かを判断してもよい。また、ステップＳ１０５において、衛星システムの人工静止衛星４０から受信した受信電力が第２の閾値Ｐｔｈ２より大きいか否かを判断しているが、当該受信電力が第２の閾値Ｐｔｈ２以上か否かを判断してもよい。
　次に、本実施形態の移動通信システムを構成するマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける無線リソースの割り当てについて説明する。
　図４Ａは本実施形態に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図である。図４Ｂ及び図４Ｃはそれぞれ比較例に係る人工衛星の通信中継装置が地上の通信端末装置と通信する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図である。なお、図４では、衛星局エリア（ビームエリア）の数が３の場合について例示しているが、衛星局エリア（ビームエリア）の数は２又は４以上であってもよい。
　図４Ａ～図４Ｃにおいて、人工静止衛星４０の通信中継装置４１が通信端末装置１０と通信可能な衛星局エリアは、通信中継装置４１のアンテナの互いに異なる複数の指向方向を示すビーム４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃに対応した互いに空間的にずれた複数のビームエリア４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃになっている。
　図４Ａに示す本実施形態に係る衛星システムでは、後述のように互いに隣り合うビームエリア間で異なる時間スロットを利用することにより、通信中継装置４１は各ビームエリア４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃに在圏する通信端末装置１０と所定の同一周波数ｆ０で通信することができる。このように互いに異なる複数のビーム４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃで同一周波数を繰り返し再利用できることから、周波数利用率の向上（同時収容ユーザ数の増大）を図ることができる。また、アンテナ利得を大きくすることができる。
　これに対し、図４Ｂ及び図４Ｃに示す比較例の衛星システムでは、同一周波数ｆ０を２ビーム毎に繰り返している例を示している。同一周波数を何ビーム毎に繰り返すかは、例えばビームの指向性（サイドローブ特性等）に応じて設定される。同一周波数を繰り返すビームの繰り返し数が小さいほど周波数利用率は向上する。また、図４Ｂ及び図４Ｃに示す比較例では、衛星システムに割り当てられた周波数をＮ個以上に分割し（以下分割した各周波数を適宜「チャネル」という。）、各ビーム４１０Ａ～４１０Ｃがカバーするビームエリア４００Ａ～４００Ｃ内のトラフィック量に応じて、各ビーム４１０Ａ～４１０Ｃ（ビームエリア４００Ａ～４００Ｃ）に固定的に割り当てるチャネルの数を変えている。例えば、図４Ｂの比較例では、ビームエリア４００Ａ～４００Ｃ内のトラフィック量が同程度であるため、各ビーム４１０Ａ～４１０Ｃにチャネル（ｆ０，ｆ１）を一つずつ固定的に割り当てられる。一方、図４Ｃの比較例では、ビームエリア４００Ａ，４００Ｃ内のトラフィック量がビームエリア４００Ｂ内のトラフィック量よりも多いため、ビーム４１０Ｂに１つのチャネル（ｆ１）が固定的に割り当てられ、ビーム４１０Ａ，４１０Ｃそれぞれに２つのチャネル（ｆ０，ｆ２）が固定的に割り当てられる。
　図５Ａは、本実施形態に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図であり、図５Ｂは、比較例に係る衛星システムにおける２次元的に分布する衛星局エリア（ビームエリア）の構成例を示す説明図である。図５の例では、人工静止衛星４０が互いに異なる多数の指向方向を示すマルチビームアンテナ構成を有し、人工静止衛星４０の通信中継装置４１が通信端末装置１０と通信可能な衛星局エリアは、通信中継装置４１のアンテナの互いに異なる複数の指向方向を示すビームに対応した互いに空間的にずれて２次元的に分布している複数のビームエリアになっている。この図５の例では、例えば離島を含めて日本全土をくまなくカバーするように複数のビームエリアが２次元的に配置されている。
　図５Ａに示す本実施形態に係る衛星システムでは、後述のように互いに隣り合うビームエリア間で異なる時間スロットを利用することにより、通信中継装置４１はすべてのビームエリア４０１～４０３に在圏する通信端末装置１０と所定の同一周波数ｆ０で通信することができる。このように互いに異なる複数のビームで同一周波数を繰り返し再利用できることから、周波数利用率の向上（同時収容ユーザ数の増大）を図ることができる。また、アンテナ利得を大きくすることができる。
　これに対し、図５Ｂに示す比較例の衛星システムでは、同一周波数のビームエリアが隣り合わないように配置される。例えば、同一周波数のビームエリアが隣り合わないように、周波数ｆ０を使用するビームエリア４００、周波数ｆ１を使用するビームエリア４０１及び周波数ｆ２を使用するビームエリア４０２が繰り返し２次元的に配置される。この図５Ｂの比較例の衛星システムにおいても、各ビームエリア４００～４０２内のトラフィック量に応じて、各ビーム（ビームエリア４００～４０２）に固定的に割り当てるチャネルの数が変えられる。
　図４Ｂ、図４Ｃ及び図５Ｂに示したように、比較例に係る衛星システムでは、各ビームがカバーするビームエリア内のトラフィック量に応じて、各ビームに固定的に割り当てるチャネルの数を変えている。しかしながら、ビームエリア内のトラフィック量に応じて各ビームに割り当てるチャネル数を変える制御は複雑な制御になるため、トラフィック量の変動に対して高速に追従することができないおそれがある。
　そこで、本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムでは、複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように時間スロットを割り当てている。そして、その時間スロットの割り当て情報に基づいて、衛星システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置１０が在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて通信端末装置１０が衛星システムの無線通信を行うようにしている。
　図６Ａは本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の一例を示す説明図であり、図６Ｂは各ビームで利用される時間スロットの説明図である。
　図６の例では、衛星システムに割り当てられた時間スロットＴ１～Ｔ４に対して、同一時間スロットを２ビーム毎に繰りして隣接するビーム間で重複しないように、各ビーム４１０Ａ～４１０Ｃで利用する時間スロットを決定して割り当てている。例えば、図示のように、衛星システムに割り当てられた時間スロットＴ１～Ｔ４のうち時間スロットＴ１，Ｔ２をビーム４１０Ａ，４１０Ｃで利用し、時間スロットＴ３，Ｔ４をビーム４１０Ｂで利用するように時間スロットを割り当てている。そして、通信端末装置１０は、衛星システムの複数のビーム４１０Ａ～４１０Ｃのいずれかのビームがカバーするビームエリア４００Ａ～４００Ｃに在圏するとき、その在圏しているビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて衛星システムの無線通信を行う。
　図６の例において、通信端末装置１０が在圏するビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットは、地上システムに割り当てられている時間スロットに重複しないだけでなく、そのビームエリアのビームに隣り合っているビームに割り当てられている時間スロットにも重複していない。このため、地上システムの信号による干渉を回避するとともに、衛星システムの隣接するビームにおける信号による干渉を回避することができる。しかも、衛星システムの互いに隣り合っているビーム間で切り替えるように制御している衛星システムの無線リソースが、制御が容易な時間スロットであるため、周波数を切り替えるように制御する場合に比して無線リソースの切り替え制御が容易である。
　図７Ａは本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおける各ビームエリアと時間スロットとの関係の他の例を示す説明図であり、図７Ｂは各ビームで利用される時間スロットの説明図である。
　図７の例では、衛星システムの各ビームで利用する時間スロットを時間的に且つ適応的に割り当てている。例えば、ある時間ｔ１において、図６の例と同様に衛星システムに割り当てられた時間スロットＴ１～Ｔ４のうち時間スロットＴ１，Ｔ２をビーム４１０Ａ，４１０Ｃで利用し、時間スロットＴ３，Ｔ４をビーム４１０Ｂで利用するように時間スロットを割り当てている。その後の時間ｔ２において、中央のビーム４１０Ｂでカバーするビームエリア４００Ｂ内のトラフィック量がその両側のビームエリア４００Ａ，４００Ｃよりも増加したとき、時間スロットＴ１のみをビーム４１０Ａ，４１０Ｃで利用し、時間スロットＴ２，Ｔ３，Ｔ４をビーム４１０Ｂで利用するように時間スロットの割り当てを変更している。このように衛星システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が多いときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を増やすことにより、トラフィック量の増加に対応できるように当該ビームエリアにおける周波数利用率を高めることができる。また、衛星システムのいずれかのビームでカバーされるビームエリアにおけるトラフィック量が少ないときは、そのビームエリアのビームに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
　図８Ａは本実施形態のマルチビームアンテナ構成の衛星システムにおけるトラフィック量が増加する前の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図である。また、図８Ｂはその衛星システムにおけるトラフィック量が増加した後の衛星システム及び地上システムそれぞれに割り当てられる時間スロットの一例を示す説明図である。
　図８の例では、衛星システムが使用される各ビームエリア４００Ａ～４００Ｃにおけるトラフィック量が多くなったとき、その衛星システムの全体に割り当てられている時間スロットの数を４つから６つに増やしている。これにより、衛星システムでのトラフィック量の増加に対応できるように周波数利用率を高めることができる。また、衛星システムが使用されるビームエリア４００Ａ～４００Ｃの少なくとも一つにおけるトラフィック量が少なくなったときは、その衛星システムの全体及び当該ビームエリアに割り当てられている時間スロットの数を減らすことにより、時間スロットの無駄な割り当てを回避できる。
　以上、本実施形態によれば、地上システム及びマルチビーム方式の衛星システムに共用することができるとともに、無線リソースの簡易な切り替え制御により両システム間の干渉を回避しつつ衛星システムにおけるビーム間の干渉を回避することができる。
　なお、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、基地局、通信端末装置（ユーザ端末装置、移動局）及びルータ装置の構成要素は、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、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、通信端末装置、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）において上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、上記構成要素を実現するために用いられる各部は、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上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、例えば制御装置や記憶装置において、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　通信端末装置
　２０　地上セルラー基地局
　３０　衛星基地局
　４０　人工静止衛星
　４１　通信中継装置
　５０　基地局制御装置
　６０　コアネットワーク
　２００　地上局エリア
　４００　衛星局エリア
　４１０　ビーム

Claims (10)

  1. 　地上セルラー移動通信システムとマルチビーム方式の衛星移動通信システムとに共用される通信端末装置であって、
    　同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように割り当てられるとともに前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、
    　前記地上セルラー移動通信システムを利用するときは地上セルラー移動通信方式を選択して無線通信を行い、前記衛星移動通信システムを利用するときは衛星移動通信方式を選択して無線通信を行う送受信手段と、
    　前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに割り当てられた時間スロットを用いて前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする通信端末装置。
  2. 　請求項１の通信端末装置において、
    　前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御することを特徴とする通信端末装置。
  3. 　請求項１又は２の通信端末装置において、
    　前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させるように制御することを特徴とする通信端末装置。
  4. 　地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおける人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局であって、
    　同一周波数帯が使用される地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムに対して互いに重複しないように割り当てられるとともに前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対して隣接するビーム間で重複しないように割り当てられた無線リソースの時間スロットの割り当て情報を記憶する記憶手段と、
    　自局のいずれかのビームがカバーするビームエリアに在圏する通信端末装置と衛星移動通信方式で無線通信を行う送受信手段と、
    　前記無線リソースの時間スロットの割り当て情報に基づいて、前記衛星移動通信システムの複数のビームのいずれかのビームがカバーするビームエリアに通信端末装置が在圏するとき、そのビームエリアをカバーするビームに対して割り当てられた時間スロットを用いて前記通信端末装置と前記衛星移動通信システムの無線通信を行うように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする衛星基地局。
  5. 　請求項４の衛星基地局において、
    　前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御することを特徴とする衛星基地局。
  6. 　地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、
    　通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、
    　人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、
    　前記地上セルラー基地局及び前記衛星基地局を制御する基地局制御装置とを備え、
    　前記衛星基地局は、請求項４又は５の衛星基地局であることを特徴とする移動通信システム。
  7. 　地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムにおいて、通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と人工衛星の通信中継装置を介して移動通信端末と無線通信可能な衛星基地局とを制御する基地局制御装置であって、
    　地上セルラー移動通信システム及び衛星移動通信システムそれぞれにおける無線通信に同一周波数帯が使用され、
    　地上セルラー移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットと衛星移動通信システムで使用される無線リソースの時間スロットとを互いに重ならないように割り当てるとともに、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応する時間スロットは、隣り合うビーム間で重複しないように割り当てるように制御する制御手段を備えることを特徴とする基地局制御装置。
  8. 　請求項７の基地局制御装置において、
    　前記制御手段は、前記衛星移動通信システムの複数のビームそれぞれに対応させて割り当てる時間スロットの数を、各ビームがカバーするビームエリアのトラフィック量に応じて変化させるように制御することを特徴とする基地局制御装置。
  9. 　請求項７又は８の基地局制御装置において、
    　前記制御手段は、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムそれぞれに割り当てる時間スロットの数を、前記地上セルラー移動通信システム及び前記衛星移動通信システムの少なくとも一方のトラフィック量に応じて変化させるように制御することを特徴とする基地局制御装置。
  10. 　地上セルラー移動通信システムと衛星移動通信システムとを含む移動通信システムであって、
    　通信端末装置と無線通信可能な地上セルラー基地局と、
    　人工衛星の通信中継装置を介して通信端末装置と無線通信可能な衛星基地局と、
    　請求項７乃至９のいずれかの基地局制御装置と、を備えることを特徴とする移動通信システム。
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