WO2020189026A1 - 通信制御装置、プログラム、システム、及び制御方法 - Google Patents

通信制御装置、プログラム、システム、及び制御方法 Download PDF

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WO2020189026A1
WO2020189026A1 PCT/JP2020/002940 JP2020002940W WO2020189026A1 WO 2020189026 A1 WO2020189026 A1 WO 2020189026A1 JP 2020002940 W JP2020002940 W JP 2020002940W WO 2020189026 A1 WO2020189026 A1 WO 2020189026A1
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area
wireless communication
control device
ground
cell
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PCT/JP2020/002940
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Inventor
明彦 田近
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Ｈａｐｓモバイル株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18504—Aircraft used as relay or high altitude atmospheric platform
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
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    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication control device, a program, a system, and a control method.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-21146
  • the maximum distance from the radio base station to the user terminal is about 100 km. It is desirable to provide technology that can widen the range that can be covered by one aircraft while observing the provisions of 3GPP.
  • a control device for controlling communication of an aircraft that forms a wireless communication area by irradiating a beam toward the ground and provides a wireless communication service to a user terminal in the wireless communication area.
  • a control device is provided.
  • the communication control device may include an inner area forming portion that forms an inner wireless communication area having a radius of about 100 km or less.
  • the communication control device may include an outer area forming portion that forms an outer wireless communication area composed of outer peripheral cells having a radius of about 50 km or less, outside the inner wireless communication area.
  • the inner area forming portion may form the inner wireless communication area having a radius of about 100 km, and the outer area forming portion forms the outer wireless communication area composed of outer peripheral cells having a radius of about 50 km. Good.
  • the inner area forming portion may adjust the beam forming the inner wireless communication area so that the radius of the inner wireless communication area does not become larger than about 100 km.
  • the outer area forming portion may adjust the beam forming the outer peripheral cell so that the radius of the outer peripheral cell does not become larger than about 50 km.
  • the outer area forming portion may form the outer wireless communication area composed of the plurality of outer peripheral cells outside the inner wireless communication area.
  • the outer area forming portion may form the outer radio communication area surrounding the inner radio communication area.
  • the outer area forming portion forms the plurality of outer peripheral cells so as to suppress the movement of the plurality of outer peripheral cells covering each of the plurality of ground areas when the flying object rotates in the lateral direction. You may change the direction of the beam.
  • the outer area forming portion may switch the ground area covered by each of the plurality of outer peripheral cells each time the flying object rotates by a predetermined angle in the lateral direction. In the outer area forming portion, when the flying object is rotated in the first lateral direction by the predetermined angle, the first cell covering the first ground area is the first cell.
  • the direction of the beam forming the first cell may be changed so as to cover the second ground area adjacent to the first lateral direction of the ground area.
  • the inner area forming portion may form the inner wireless communication area composed of a plurality of cells.
  • the inner area forming portion may form the inner wireless communication area composed of a central cell and a plurality of cells surrounding the central cell.
  • the inner area forming portion may form the inner wireless communication area composed of three cells.
  • the inner area forming portion is a plurality of beams forming the plurality of cells so as to suppress the movement of the plurality of cells covering each of the plurality of ground areas when the flying object is rotated in the lateral direction. You may change the direction of.
  • the inner area forming portion may switch the ground area covered by each of the plurality of cells each time the flying object rotates by a predetermined angle in the lateral direction.
  • the first cell covering the first ground area is the first cell on the ground.
  • the direction of the beam forming the first cell may be changed so as to cover the second ground area adjacent to the first lateral direction of the area.
  • the outer area forming portion outputs a beam whose length in the first direction from the antenna toward the outer peripheral cell is shorter than the length in the second direction orthogonal to the first direction, thereby forming the outer circumference having a perfect circular shape.
  • the cell may be formed on the ground.
  • the communication control device may control a base station device conforming to 3GPP, and the inner area forming unit may form the inner wireless communication area by controlling the base station device, and the outer area forming portion may be formed.
  • the unit may form the outer wireless communication area by controlling the base station apparatus.
  • the base station device is a determination unit that determines a timing advance value based on the time from sending a timing advance command to a user terminal to receiving a response from the user terminal, and the timing advance command is used as described above.
  • the communication control device may have a determination unit for determining a timeout when the elapsed time from the time of transmission to the user terminal exceeds the timer value, and the communication control device may be used in the user terminal in which the determination unit is located in the outer peripheral cell.
  • the length of the timer value used when transmitting the timing advance command is calculated from the length of the timer value used when transmitting the timing advance command to the user terminal located in the inner wireless communication area. It may also have a timer value changing unit for lengthening.
  • the outer area forming portion may further form a cell having a radius of 50 km or less adjacent to the outer peripheral cell on the outside of the outer peripheral cell.
  • a control device is provided.
  • the communication control device is an area forming unit that forms a wireless communication area composed of a plurality of cells that cover each of the plurality of ground areas, and is a plurality of areas on the ground when the flying object rotates laterally.
  • An area forming portion that changes the direction of a plurality of beams forming the plurality of cells may be provided so as to suppress the movement of the cells.
  • the area forming unit may switch the ground area covered by each of the plurality of cells each time the flying object rotates by a predetermined angle in the lateral direction.
  • the first cell covering the first ground area is the first cell of the first ground area.
  • the direction of the beam forming the first cell may be changed so as to cover the second ground area adjacent to the lateral direction of the.
  • communication for controlling communication of an aircraft that forms a wireless communication area by irradiating a beam toward the ground and provides a wireless communication service to a user terminal in the wireless communication area.
  • a control device is provided.
  • the communication control device when a cell is formed on the ground by a beam having an angle larger than a predetermined angle from the direction directly below the flying object, the length of the first direction from the antenna to the cell becomes the first direction.
  • a perfect circular cell may be formed on the ground by outputting a beam shorter than the length in the second orthogonal direction.
  • a program for causing the computer to function as the communication control device is provided.
  • a system including the communication control device and the flying object is provided.
  • communication for controlling communication of an aircraft that forms a wireless communication area by irradiating a beam toward the ground and provides a wireless communication service to a user terminal in the wireless communication area.
  • a control method performed by the control device is provided.
  • the control method may include an inner area forming step that forms an inner wireless communication area with a radius of about 100 km or less.
  • the control method may include an outer area forming step that forms an outer wireless communication area composed of outer peripheral cells having a radius of about 50 km or less outside the inner wireless communication area.
  • communication for controlling communication of an aircraft that forms a wireless communication area by irradiating a beam toward the ground and provides a wireless communication service to a user terminal in the wireless communication area.
  • a control method performed by the control device is provided.
  • the control method is an area formation step of forming a wireless communication area composed of a plurality of cells covering each of the plurality of ground areas, and when the flying object rotates laterally, the plurality of cells on the ground are controlled.
  • An area formation step may be provided in which the directions of the plurality of beams forming the plurality of cells are changed so as to suppress the movement.
  • the ground area covered by each of the plurality of cells may be switched each time the flying object rotates by a predetermined angle in the lateral direction.
  • communication for controlling communication of an aircraft that forms a wireless communication area by irradiating a beam toward the ground and provides a wireless communication service to a user terminal in the wireless communication area A control method performed by the control device is provided.
  • the control method is that when a cell is formed on the ground by a beam having an angle larger than a predetermined angle from the direction directly below the flying object, the length of the first direction from the antenna to the cell is orthogonal to the first direction.
  • an area forming step of forming a perfect circular cell on the ground may be provided.
  • An example of the flying object 100 is shown schematically.
  • An example of the wireless communication area 120 formed by the aircraft 100 is schematically shown.
  • An example of the functional configuration of the communication control device 200 is schematically shown.
  • Another example of the functional configuration of the communication control device 200 is schematically shown.
  • An example of the wireless communication area 120 formed by the aircraft 100 is schematically shown.
  • An example of the wireless communication area 120 formed by the aircraft 100 is schematically shown.
  • An example of the wireless communication area 120 formed by the aircraft 100 is schematically shown. It is explanatory drawing for demonstrating the control content by the inner area forming part 204. It is explanatory drawing for demonstrating the control content by the inner area forming part 204. It is explanatory drawing for demonstrating the control content by the outer area forming part 206.
  • An example of the antenna pattern 172 for the inner peripheral cell is schematically shown.
  • An example of the antenna pattern 174 for the outer peripheral cell is schematically shown.
  • An example of the wireless communication area 120 formed by the aircraft 100 is schematically shown.
  • An example of the wireless communication area 120 formed by the aircraft 100 is schematically shown.
  • An example of the antenna 162, the antenna 164, and the antenna 166 is shown schematically.
  • An example of the antenna configuration of the flying object 100 is shown schematically.
  • An example of the hardware configuration of the computer 1200 that functions as the communication control device 200 is schematically shown.
  • FIG. 1 schematically shows an example of the flying object 100.
  • the aircraft body 100 has a main body 102, a main wing 104, a propeller 106, a skid 108, wheels 110, and a solar cell panel 112.
  • the main body 102 includes a battery, an antenna, a flight control device, and a communication control device (not shown).
  • the battery stores the electric power generated by the solar cell panel 112.
  • the flight control device controls the flight of the flying object 100.
  • the flight control device flies the flying object 100, for example, by rotating the propeller 106 using the electric power stored in the battery.
  • the communication control device uses an antenna to form a wireless communication area 120 on the ground to provide a wireless communication service to a user terminal 30 in the wireless communication area 120.
  • the communication control device and the flight control device may be integrated.
  • the aircraft 100 for example, patrols the stratosphere and provides a wireless communication service to the user terminal 30 on the ground.
  • the aircraft body 100 may function as a stratospheric platform.
  • the user terminal 30 may be any terminal as long as it can communicate with the flying object 100.
  • the user terminal 30 is a mobile phone such as a smartphone.
  • the user terminal 30 may be a tablet terminal, a PC (Personal Computer), or the like.
  • the user terminal 30 may be a so-called IoT (Internet of Thing) device. Examples of the IoT device include various sensors and various actuators.
  • the user terminal 30 may include anything corresponding to the so-called IoT (Internet of Everything).
  • the aircraft body 100 covers the ground area by the wireless communication area 120 while patrolling over the ground area to be covered.
  • the fact that the aircraft 100 makes a turn over the ground area may be described as fixed point flight.
  • the aircraft body 100 covers the entire ground area by moving over the ground area while covering a part of the ground area to be covered by the wireless communication area 120.
  • the aircraft 100 provides a wireless communication service to the user terminal 30, for example, by relaying communication between the user terminal 30 and the terrestrial network 20.
  • the network 20 may be any network, for example, the Internet, mobile communication networks such as so-called 3G (3rd Generation), LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation). It may include at least one of a public wireless LAN (Local Area Network) and a dedicated network.
  • the aircraft 100 communicates with the terrestrial network 20 via the gateway 22 in the wireless communication area 120 among the gateways 22 arranged in various places on the ground, for example. Further, the aircraft 100 communicates with the terrestrial network 20 via, for example, the communication satellite 50. In this case, the flying object 100 has an antenna for communicating with the communication satellite 50.
  • the aircraft body 100 may be controlled by the ground management device 400.
  • the aircraft 100 for example, flies or forms a wireless communication area 120 according to instructions transmitted via the network 20 and the gateway 22 by the management device 400.
  • the management device 400 may transmit an instruction to the flying object 100 via the communication satellite 50.
  • FIG. 2 schematically shows an example of a wireless communication area 120 formed by the flying object 100.
  • the wireless communication area 120 illustrated in FIG. 2 is composed of an inner wireless communication area 130 and an outer wireless communication area 140.
  • the maximum distance from the radio base station to the user terminal is about 100 km, and the aircraft 100 can form an inner wireless communication area 130 with a maximum radius of about 100 km. ..
  • the area of the wireless communication area formed by one aircraft 100 is quadrupled, the entire ground area can be covered at a cost of 1/4. Not only will the number of aircraft be reduced to 1/4, but the operating costs associated with it will also be reduced to 1/4.
  • the aircraft body 100 forms an outer wireless communication area 140 composed of cells having a maximum radius of about 50 km outside the inner wireless communication area 130.
  • Such a cell arranged on the outer periphery of the inner wireless communication area 130 may be referred to as an outer peripheral cell.
  • nine outer peripheral cells 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, and 149 are illustrated, but the number of outer peripheral cells is not limited to this.
  • the distance between user terminals in one cell is limited to a maximum of about 100 km. Therefore, the radius of the inner wireless communication area 130 cannot be made larger than 100 km, but the maximum distance between user terminals in one cell is within 100 km even at a position 100 km or more away from the wireless base station. It is permissible to form a subdued cell. Therefore, it is permissible to form an outer peripheral cell having a maximum radius of about 50 km outside the inner wireless communication area 130 having a maximum radius of about 100 km as illustrated in FIG.
  • the air vehicle 100 and the inner radio For example, if the radius of the inner radio communication area 130 is 100 km and the radius of the nine outer cells 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149 is 50 km, the air vehicle 100 and the inner radio
  • the maximum distance from the user terminal 30 in the communication area 130 is 100 km, and the provisions of 3GPP can be observed. Further, for example, the distance between the flying object 100 and the outer peripheral cell 147 exceeds 100 km, but the distance between the user terminals 30 in the outer peripheral cell 147 is 100 km at the maximum, and the provision of 3GPP can be observed.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the functional configuration of the communication control device 200.
  • the communication control device 200 includes a control unit 202, an inner area forming unit 204, an outer area forming unit 206, a communication unit 208, and a rotation angle acquisition unit 210. It is not essential that the communication control device 200 includes all of these configurations.
  • the control unit 202 executes various controls. For example, when the wireless communication area 120 is formed, the control unit 202 causes the inner area forming unit 204 to form the inner wireless communication area 130 and the outer area forming unit 206 to form the outer wireless communication area 140.
  • the inner area forming portion 204 forms the inner wireless communication area 130 on the ground by irradiating the beam from the antenna included in the flying object 100 toward the ground.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner wireless communication area 130 having a radius of 100 km or less.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner wireless communication area 130 whose radius is equal to or greater than a predetermined distance and is within about 100 km.
  • the predetermined distance may be any distance shorter than 100 km.
  • the predetermined distance may be determined in any unit such as km unit, m unit, cm unit, and mm unit.
  • About 100 km means plus number cm, minus number cm, plus number 10 cm, minus number 10 cm, plus number m, minus number m, plus number 10 m, minus number 10 m, plus number 100 m, minus number 100 m, for 100 km. It may be in the range of plus several km, minus several km, or the like.
  • the inner area forming portion 204 forms, for example, the inner wireless communication area 130 having a radius of 100 km.
  • the inner area forming portion 204 may adjust the beam forming the inner wireless communication area 130 so that the radius of the inner wireless communication area 130 does not become larger than 100 km.
  • the inner area forming unit 204 may form an inner wireless communication area 130 composed of a plurality of cells.
  • the inner area forming unit 204 forms, for example, an inner wireless communication area 130 composed of a central cell and a plurality of cells surrounding the central cell.
  • a cell arranged on the inner circumference of the inner wireless communication area 130, such as a plurality of cells surrounding the central cell, may be described as an inner circumference cell.
  • the inner area forming portion 204 may form an inner wireless communication area 130 composed of three inner peripheral cells.
  • the outer area forming unit 206 forms the outer wireless communication area 140 on the ground by irradiating the beam from the antenna included in the flying object 100 toward the ground.
  • the outer area forming portion 206 may form an outer wireless communication area 140 composed of outer peripheral cells having a radius of 50 km or less.
  • the outer area forming portion 206 may form an outer wireless communication area 140 composed of outer peripheral cells having a radius of more than a predetermined distance and less than 50 km.
  • the predetermined distance may be any distance shorter than 50 km.
  • the predetermined distance may be determined in any unit such as km unit, m unit, cm unit, and mm unit.
  • the outer area forming portion 206 forms, for example, the outer wireless communication area 140 composed of outer peripheral cells having a radius of 50 km.
  • the outer area forming portion 206 may adjust the beam forming the outer peripheral cell so that the radius of the outer peripheral cell does not become larger than 50 km.
  • the outer area forming unit 206 may form an outer wireless communication area 140 composed of a plurality of outer peripheral cells outside the inner wireless communication area 130.
  • the outer area forming portion 206 may form an outer wireless communication area 140 surrounding the inner wireless communication area 130.
  • the outer area forming portion 206 may form an outer wireless communication area 140 that surrounds the entire inner wireless communication area 130.
  • the outer area forming portion 206 may form an outer wireless communication area 140 composed of one outer peripheral cell.
  • the communication unit 208 executes communication via the wireless communication area 120 formed by the inner area forming unit 204 and the outer area forming unit 206.
  • the communication unit 208 wirelessly communicates with the user terminal 30 in the wireless communication area 120. Further, the communication unit 208 wirelessly communicates with the gateway 22 in the wireless communication area 120. Further, the communication unit 208 may be wireless communication s with the communication satellite 50.
  • the rotation angle acquisition unit 210 acquires the lateral rotation angle of the flying object 100.
  • the lateral rotation angle of the air vehicle 100 may be the horizontal rotation angle of the air vehicle 100.
  • the lateral rotation angle of the flying object 100 may be the so-called left-right swing angle of the flying object 100.
  • the rotation angle acquisition unit 210 may acquire the lateral rotation angle of the air vehicle 100 from the flight control device that controls the flight of the air vehicle 100.
  • the outer area forming portion 206 is a plurality of beams forming a plurality of outer peripheral cells so as to suppress the movement of the plurality of outer peripheral cells covering each of the plurality of ground areas when the flying object 100 is rotated in the lateral direction. You may change the direction of.
  • the outer area forming portion 206 may switch the ground area covered by each of the plurality of outer peripheral cells each time the flying object 100 rotates by a predetermined angle in the lateral direction.
  • the first cell covering the first ground area is the first ground area.
  • the direction of the beam forming the first cell may be changed so as to cover the second ground area adjacent to the first lateral direction of the.
  • the inner area forming portion 204 is a case where the inner wireless communication area 130 composed of a plurality of cells is formed, and when the flying object 100 is rotated in the lateral direction, a plurality of a plurality of ground areas covering each of the plurality of ground areas are covered.
  • the direction of the beam forming the plurality of inner peripheral cells may be changed so as to suppress the movement of the inner peripheral cells.
  • the inner area forming portion 204 may switch the ground area covered by each of the plurality of inner peripheral cells each time the flying object 100 rotates by a predetermined angle in the lateral direction.
  • the first inner peripheral cell covering the first ground area is the first.
  • the direction of the beam forming the first inner peripheral cell may be changed so as to cover the second ground area adjacent to the first lateral direction of the ground area.
  • FIG. 4 schematically shows another example of the functional configuration of the communication control device 200.
  • the communication control device 200 executes communication control using the 3GPP-compliant base station device 500 mounted on the flying object 100 will be described.
  • the base station device 500 has a base station communication unit 502 and a determination unit 504.
  • the base station communication unit 502 has a communication function compliant with 3GPP.
  • the base station communication unit 502 has a function of forming a wireless communication area on the ground by irradiating a beam from an antenna included in the flying object 100 toward the ground.
  • the determination unit 504 determines the timing advance value based on the time from when the timing advance command is transmitted to the user terminal 30 until the response from the user terminal 30 is received. When the determination unit 504 receives a response from the user terminal 30 before the elapsed time from the time when the timing advance command is transmitted to the user terminal 30 exceeds the preset timer value, the determination unit 504 determines the timing advance value and the elapsed time. Is determined to be a timeout when the timer value is exceeded.
  • the communication control device 200 illustrated in FIG. 4 includes a timer value changing unit 212 in addition to the control unit 202, the inner area forming unit 204, the outer area forming unit 206, the communication unit 208, and the rotation angle acquisition unit 210.
  • the inner area forming unit 204 may form the inner wireless communication area 130 by controlling the base station device 500.
  • the inner area forming unit 204 may form the inner wireless communication area 130 by controlling the base station communication unit 502.
  • the outer area forming unit 206 may form the outer wireless communication area 140 by controlling the base station device 500.
  • the outer area forming unit 206 may form the outer wireless communication area 140 by controlling the base station communication unit 502.
  • the timer value changing unit sets the length of the timer value used when the determination unit 504 transmits the timing advance command to the user terminal located in the outer peripheral cell to the user terminal located in the inner wireless communication area 130. Make it longer than the length of the timer value used when sending the timing advance command. As a result, it is possible to prevent the determination unit 504 from determining that the user terminal 30 located in the outer peripheral cell has timed out.
  • FIG. 5 schematically shows an example of a wireless communication area 120 formed by the flying object 100.
  • the case where the inner wireless communication area 130 is composed of three cells is illustrated.
  • the inner wireless communication area 130 is composed of an inner peripheral cell 132, an inner peripheral cell 133, and an inner peripheral cell 134.
  • the inner wireless communication area 130 is composed of three cells, the cover area of the inner peripheral cell and the cover area of the outer peripheral cell are approximated. Therefore, it is possible to provide uniform communication capacity and link budget as a whole.
  • FIG. 6 schematically shows an example of a wireless communication area 120 formed by the flying object 100.
  • the inner wireless communication area 130 is composed of seven cells is illustrated.
  • the inner wireless communication area 130 is composed of a central cell 131, an inner peripheral cell 132, an inner peripheral cell 133, an inner peripheral cell 134, an inner peripheral cell 135, an inner peripheral cell 136, and an inner peripheral cell 137. Has been done.
  • the communication capacity in the inner wireless communication area 130 can be increased more than the communication capacity in the outer wireless communication area 140.
  • Such a configuration is effective when covering the urban area and the surrounding area of the urban area.
  • FIG. 7 schematically shows an example of the wireless communication area 120 formed by the flying object 100.
  • the diameter of the central cell, the diameter of the inner peripheral cell, and the diameter of the outer peripheral cell are 66.6 km.
  • FIGS. 8 and 9 are explanatory views for explaining the control contents by the inner area forming unit 204.
  • the antenna 303, the antenna 304, the antenna 305, the antenna 306, and the antenna 307 the ground area 42 by the inner peripheral cell 132 formed by the antenna 302 is formed.
  • the coverage situation is outlined.
  • the inner area forming portion 204 changes the direction of the beam emitted from the antenna 302 so as to suppress the movement of the inner peripheral cell 132 with respect to the ground area 42 when the flying object 100 rotates in the lateral direction.
  • the inner area forming portion 204 sets the direction of the beam emitted from the antenna 302 so as to suppress the movement of the inner peripheral cell 132 with respect to the ground area 42 while the rotation angle of the flying object 100 does not exceed a predetermined angle. You may change it.
  • the inner area forming portion 204 may switch the ground area covered by each of the plurality of inner peripheral cells each time the flying object 100 rotates by a predetermined angle in the lateral direction.
  • the predetermined angle may be, for example, an angle obtained by dividing 360 degrees by the number of antennas for a plurality of inner peripheral cells. In the examples shown in FIGS. 8 and 9, the predetermined angle may be 60 degrees.
  • the inner peripheral cell 132 formed by the antenna 302 covering the ground area 42 when the inner area forming portion 204 is rotated to the left by a predetermined angle or more is formed on the ground.
  • An example shows a case where the direction of the beam emitted from the antenna 302 is changed so as to cover the ground area 44 adjacent to the left side of the area 42.
  • the inner area forming portion 204 changes the direction of the beam emitted from the antenna 303 so that the ground area 42 covered by the inner peripheral cell 132 is covered by the inner peripheral cell 133 by the antenna 303 adjacent to the antenna 302. You can.
  • the beamforming angle of each antenna can be reduced, the degree of freedom in antenna design is increased, and for example, it is possible to provide a service with a small antenna.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the content of control by the outer area forming unit 206.
  • 12 outer peripheral cells are formed by the antenna 311, the antenna 312, the antenna 313, the antenna 314, the antenna 315, the antenna 316, the antenna 317, the antenna 318, the antenna 319, the antenna 320, the antenna 321 and the antenna 322.
  • the coverage of the ground area 46 by the outer peripheral cell 149 formed by the antenna 322 and the outer peripheral cell 141 formed by the antenna 311 is shown schematically.
  • the outer area forming portion 206 controls the antenna 322 so as to suppress the movement of the outer peripheral cell 149 with respect to the ground area 46 while the rotation angle does not exceed a predetermined angle when the flying object 100 rotates in the lateral direction. You may change the direction of the beam emitted from.
  • the predetermined angle may be, for example, an angle obtained by dividing 360 degrees by the number of antennas for the outer peripheral cell. In the example shown in FIG. 10, the predetermined angle may be 30 degrees.
  • the outer area forming portion 206 irradiates from the antenna 322 so as to cover the ground area 48 adjacent to the ground area 46 by the outer peripheral cell 149.
  • the direction of the beam may be changed, and the direction of the beam emitted from the antenna 311 may be changed so that the outer peripheral cell 141 covers the ground area 46.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the content of control by the outer area forming unit 206.
  • the outer area forming portion 206 outputs a beam from the antenna whose length in the first direction from the antenna toward the outer peripheral cell is shorter than the length in the second direction orthogonal to the first direction. As a result, a perfect circular outer peripheral cell can be formed on the ground.
  • FIG. 12 schematically shows an example of the antenna pattern 172 for the inner peripheral cell.
  • FIG. 13 schematically shows an example of the antenna pattern 174 for the outer peripheral cell.
  • the antenna forming the outer peripheral cell may be an antenna having a narrower angle in the vertical direction than the antenna forming the inner peripheral cell.
  • FIGS. 14 and 15 schematically show an example of a wireless communication area 120 formed by the flying object 100.
  • the vehicle body 100 may realize a cell design in a staggered arrangement.
  • the inner area forming portion 204 forms the inner wireless communication area 130 composed of the inner peripheral cell 132, the inner peripheral cell 133, and the inner peripheral cell 134, and the outer area forming portion 206 is formed.
  • the outer peripheral cell 141 is formed.
  • the inner area forming portion 204 forms the inner wireless communication area 130 composed of the inner peripheral cell 132, the inner peripheral cell 133, and the inner peripheral cell 134, and the outer area forming portion 206 is formed.
  • FIG. 16 schematically shows an example of the antenna 162, the antenna 164, and the antenna 166.
  • FIG. 16A shows an antenna 162 for the central cell.
  • FIG. 16B shows an antenna 164 for the inner peripheral cell.
  • FIG. 16C shows an antenna 166 for the outer peripheral cell.
  • a cell is formed at a position farther from the aircraft body 100 in order to adopt an antenna optimized for each service area.
  • FIG. 17 schematically shows an example of the antenna configuration of the flying object 100.
  • FIG. 17 illustrates an antenna configuration when the flying object 100 forms an inner wireless communication area 130 composed of seven cells and an outer wireless communication area 140 composed of twelve cells.
  • the flying object 100 includes an antenna 301, an antenna 302, an antenna 303, an antenna 304, an antenna 305, an antenna 306, and an antenna 307 as antennas for the inner wireless communication area 130. Further, the flying object 100 has antennas 311 and 312, antennas 313, antennas 314, antennas 315, antennas 316, antennas 317, antennas 318, antennas 319, antennas 320, and antennas 321 as antennas for the outer wireless communication area 140. And an antenna 322.
  • the inner area forming portion 204 may form the central cell 131 by the antenna 301.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner peripheral cell 132 by the antenna 302.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner peripheral cell 133 by the antenna 303.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner peripheral cell 134 by the antenna 304.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner peripheral cell 135 by the antenna 305.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner peripheral cell 136 by the antenna 306.
  • the inner area forming portion 204 may form the inner peripheral cell 137 by the antenna 307.
  • the antenna 302, the antenna 303, the antenna 304, the antenna 305, the antenna 306, and the antenna 307 may be installed on the flying object 100 at an installation angle according to the position of the inner peripheral cell to be formed. .. As a result, beam steering can be facilitated as compared with the case where the installation angle is not provided.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 141 by the antenna 311.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 142 by the antenna 312.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 143 by the antenna 313.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 144 by the antenna 314.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 145 by the antenna 315.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 146 by the antenna 316.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 147 by the antenna 317.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 148 by the antenna 318.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 149 by the antenna 319.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 150 by the antenna 320.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 151 by the antenna 321.
  • the outer area forming portion 206 may form the outer peripheral cell 152 by the antenna 322.
  • the antenna 311, the antenna 312, the antenna 313, the antenna 314, the antenna 315, the antenna 316, the antenna 317, the antenna 318, the antenna 319, the antenna 320, the antenna 321 and the antenna 322 are objects to be formed. It may be installed on the flying object 100 at an installation angle according to the position of the outer peripheral cell. As a result, beam steering can be facilitated as compared with the case where the installation angle is not provided.
  • FIG. 18 schematically shows an example of the hardware configuration of the computer 1200 that functions as the communication control device 200.
  • a program installed on the computer 1200 causes the computer 1200 to function as one or more "parts" of the device according to the present embodiment, or causes the computer 1200 to perform an operation associated with the device according to the present embodiment or the one or more.
  • a plurality of "parts" can be executed and / or a computer 1200 can be made to execute a process according to the present embodiment or a stage of the process.
  • Such a program may be run by the CPU 1212 to cause the computer 1200 to perform certain operations associated with some or all of the blocks of the flowcharts and block diagrams described herein.
  • the computer 1200 includes a CPU 1212, a RAM 1214, and a graphic controller 1216, which are connected to each other by a host controller 1210.
  • the computer 1200 also includes input / output units such as a communication interface 1222, a storage device 1224, a DVD drive 1226, and an IC card drive, which are connected to the host controller 1210 via an input / output controller 1220.
  • the DVD drive 1226 may be a DVD-ROM drive, a DVD-RAM drive, or the like.
  • the storage device 1224 may be a hard disk drive, a solid state drive, or the like.
  • the computer 1200 also includes a legacy I / O unit such as a ROM 1230 and a keyboard, which are connected to the I / O controller 1220 via an I / O chip 1240.
  • the CPU 1212 operates according to the programs stored in the ROM 1230 and the RAM 1214, thereby controlling each unit.
  • the graphic controller 1216 acquires the image data generated by the CPU 1212 in a frame buffer or the like provided in the RAM 1214 or itself so that the image data is displayed on the display device 1218.
  • the communication interface 1222 communicates with other electronic devices via the network.
  • the storage device 1224 stores programs and data used by the CPU 1212 in the computer 1200.
  • the DVD drive 1226 reads a program or data from a DVD-ROM 1227 or the like and provides it to the storage device 1224.
  • the IC card drive reads the program and data from the IC card and / or writes the program and data to the IC card.
  • the ROM 1230 stores in it a boot program or the like executed by the computer 1200 at the time of activation, and / or a program depending on the hardware of the computer 1200.
  • the input / output chip 1240 may also connect various input / output units to the input / output controller 1220 via a USB port, a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, and the like.
  • the program is provided by a computer-readable storage medium such as a DVD-ROM 1227 or an IC card.
  • the program is read from a computer-readable storage medium, installed in a storage device 1224, RAM 1214, or ROM 1230, which is also an example of a computer-readable storage medium, and executed by the CPU 1212.
  • the information processing described in these programs is read by the computer 1200 and provides a link between the program and the various types of hardware resources described above.
  • the device or method may be configured to implement the operation or processing of information in accordance with the use of computer 1200.
  • the CPU 1212 executes a communication program loaded in the RAM 1214, and performs communication processing on the communication interface 1222 based on the processing described in the communication program. You may order.
  • the communication interface 1222 reads and reads the transmission data stored in the transmission buffer area provided in the recording medium such as the RAM 1214, the storage device 1224, the DVD-ROM 1227, or the IC card. The data is transmitted to the network, or the received data received from the network is written to the reception buffer area or the like provided on the recording medium.
  • the CPU 1212 makes the RAM 1214 read all or necessary parts of the file or the database stored in the external recording medium such as the storage device 1224, the DVD drive 1226 (DVD-ROM1227), the IC card, etc. Various types of processing may be performed on the data of. The CPU 1212 may then write back the processed data to an external recording medium.
  • the external recording medium such as the storage device 1224, the DVD drive 1226 (DVD-ROM1227), the IC card, etc.
  • Various types of processing may be performed on the data of.
  • the CPU 1212 may then write back the processed data to an external recording medium.
  • the CPU 1212 describes various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, and information retrieval described in various parts of the present disclosure with respect to the data read from the RAM 1214, and is specified by the instruction sequence of the program. Various types of processing may be performed, including / replacement, etc., and the results are written back to the RAM 1214. Further, the CPU 1212 may search for information in a file, a database, or the like in the recording medium.
  • the CPU 1212 is the first of the plurality of entries.
  • the attribute value of the attribute of is searched for the entry that matches the specified condition, the attribute value of the second attribute stored in the entry is read, and the first attribute satisfying the predetermined condition is selected. You may get the attribute value of the associated second attribute.
  • the program or software module described above may be stored on a computer 1200 or in a computer-readable storage medium near the computer 1200.
  • a recording medium such as a hard disk or RAM provided in a dedicated communication network or a server system connected to the Internet can be used as a computer-readable storage medium, whereby the program can be transferred to the computer 1200 via the network.
  • the block in the flowchart and the block diagram in the present embodiment may represent a stage of the process in which the operation is executed or a "part" of the device having a role of executing the operation.
  • Specific stages and "parts" are supplied with dedicated circuits, programmable circuits supplied with computer-readable instructions stored on computer-readable storage media, and / or computer-readable instructions stored on computer-readable storage media. It may be implemented by the processor.
  • Dedicated circuits may include digital and / or analog hardware circuits, and may include integrated circuits (ICs) and / or discrete circuits.
  • Programmable circuits include logical products, logical sums, exclusive logical sums, negative logical products, negative logical sums, and other logical operations, such as, for example, field programmable gate arrays (FPGAs), programmable logic arrays (PLAs), and the like. , Flip-flops, registers, and reconfigurable hardware circuits, including memory elements.
  • the computer-readable storage medium may include any tangible device capable of storing instructions executed by the appropriate device, so that the computer-readable storage medium having the instructions stored therein is in a flow chart or block diagram. It will include a product that contains instructions that can be executed to create means for performing the specified operation.
  • Examples of computer-readable storage media may include electronic storage media, magnetic storage media, optical storage media, electromagnetic storage media, semiconductor storage media, and the like. More specific examples of computer-readable storage media include floppy (registered trademark) disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), and erasable programmable read-only memory (EPROM or flash memory).
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • SRAM Static Random Access Memory
  • CD-ROM Compact Disc Read Only Memory
  • DVD Digital Versatile Disc
  • Blu-ray® Disc Memory Stick
  • Integrated circuit cards and the like may be included.
  • Computer-readable instructions are assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine-dependent instructions, microcode, firmware instructions, state-setting data, or object-oriented programming such as Smalltalk, JAVA®, C ++, etc. Includes either source code or object code written in any combination of one or more programming languages, including languages and traditional procedural programming languages such as the "C" programming language or similar programming languages. Good.
  • Computer-readable instructions are used to generate means for a general-purpose computer, a special-purpose computer, or the processor of another programmable data processing device, or a programmable circuit, to perform an operation specified in a flowchart or block diagram.

Landscapes

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Abstract

地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置であって、半径が約１００ｋｍ以内の内側無線通信エリアを形成する内側エリア形成部と、内側無線通信エリアの外側に、半径が約５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される外側無線通信エリアを形成する外側エリア形成部とを備える通信制御装置を提供する。

Description

通信制御装置、プログラム、システム、及び制御方法
　本発明は、通信制御装置、プログラム、システム、及び制御方法に関する。
　成層圏プラットフォームを提供すべく、アンテナを有し、成層圏を飛行する飛行体が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
　［先行技術文献］
　［特許文献］
　［特許文献１］特開２００２－２１１４９６号公報
解決しようとする課題
　地上に無線通信エリアを形成する場合、例外はあるが、３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）の規格を遵守する必要がある。例えば、３ＧＰＰにおけるタイミングアドバンスの規定において、無線基地局からユーザ端末までの距離が最大で約１００ｋｍとされている。このような３ＧＰＰにおける規定を遵守しつつ、一機の飛行体によってカバーできる範囲を広くすることを実現可能な技術を提供することが望ましい。
一般的開示
　本発明の第１の態様によれば、地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置が提供される。通信制御装置は、半径が約１００ｋｍ以内の内側無線通信エリアを形成する内側エリア形成部を備えてよい。通信制御装置は、内側無線通信エリアの外側に、半径が約５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される外側無線通信エリアを形成する外側エリア形成部を備えてよい。
　上記内側エリア形成部は、半径が約１００ｋｍの上記内側無線通信エリアを形成してよく、上記外側エリア形成部は、半径が約５０ｋｍの外周セルによって構成される上記外側無線通信エリアを形成してよい。上記内側エリア形成部は、上記内側無線通信エリアの半径が約１００ｋｍより大きくならないように上記内側無線通信エリアを形成するビームを調整してよい。上記外側エリア形成部は、上記外周セルの半径が約５０ｋｍより大きくならないように上記外周セルを形成するビームを調整してよい。
　上記外側エリア形成部は、上記内側無線通信エリアの外側に、複数の上記外周セルによって構成される上記外側無線通信エリアを形成してよい。上記外側エリア形成部は、上記内側無線通信エリアを取り囲む上記外側無線通信エリアを形成してよい。上記外側エリア形成部は、上記飛行体が横方向に回転した場合に、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする上記複数の外周セルの移動を抑制するように、上記複数の外周セルを形成する複数のビームの方向を変更してよい。上記外側エリア形成部は、上記飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、上記複数の外周セルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。上記外側エリア形成部は、上記飛行体が第１の横方向に上記予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、上記第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、上記第１のセルを形成するビームの方向を変更してよい。
　上記内側エリア形成部は、複数のセルによって構成される上記内側無線通信エリアを形成してよい。上記内側エリア形成部は、中心セルと、上記中心セルを取り囲む複数のセルとから構成される上記内側無線通信エリアを形成してよい。上記内側エリア形成部は、３つのセルから構成される上記内側無線通信エリアを形成してよい。上記内側エリア形成部は、上記飛行体が横方向に回転した場合に、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする上記複数のセルの移動を抑制するように、上記複数のセルを形成する複数のビームの方向を変更してよい。上記内側エリア形成部は、上記飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、上記複数のセルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。上記内側エリア形成部は、上記飛行体が第１の横方向に予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、上記第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、上記第１のセルを形成すビームの方向を変更してよい。
　上記外側エリア形成部は、アンテナから上記外周セルに向かう第１方向の長さが、上記第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームを出力することにより、正円形状の上記外周セルを地上に形成してよい。上記通信制御装置は、３ＧＰＰに準拠した基地局装置を制御してよく、上記内側エリア形成部は、上記基地局装置を制御することによって上記内側無線通信エリアを形成してよく、上記外側エリア形成部は、上記基地局装置を制御することによって上記外側無線通信エリアを形成してよい。上記基地局装置は、タイミングアドバンスコマンドをユーザ端末に送信してから上記ユーザ端末からのレスポンスを受信するまでの時間に基づいてタイミングアドバンス値を決定する決定部であって、上記タイミングアドバンスコマンドを上記ユーザ端末に送信したときからの経過時間がタイマー値を超えた場合にタイムアウトと判定する決定部を有してよく、上記通信制御装置は、上記決定部が上記外周セル内に位置するユーザ端末に対して上記タイミングアドバンスコマンドを送信する場合に用いる上記タイマー値の長さを、上記内側無線通信エリア内に位置するユーザ端末に対して上記タイミングアドバンスコマンドを送信する場合に用いる上記タイマー値の長さよりも長くさせるタイマー値変更部を有してよい。上記外側エリア形成部は、上記外周セルの外側に上記外周セルに隣接する半径５０ｋｍ以内のセルをさらに形成してよい。
　本発明の第２の態様によれば、地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置が提供される。通信制御装置は、複数の地上エリアのそれぞれをそれぞれがカバーする複数のセルによって構成される無線通信エリアを形成するエリア形成部であって、飛行体が横方向に回転した場合に、地上における複数のセルの移動を抑制するように、複数のセルを形成する複数のビームの方向を変更するエリア形成部を備えてよい。エリア形成部は、飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、複数のセルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。エリア形成部は、飛行体が第１の横方向に予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、第１のセルを形成すビームの方向を変更してよい。
　本発明の第３の態様によれば、地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置が提供される。通信制御装置は、飛行体の直下の方向から予め定められた角度よりも大きな角度のビームによって地上にセルを形成する場合に、アンテナからセルに向かう第１方向の長さが、第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームを出力することにより、正円形状のセルを地上に形成してよい。
　本発明の第４の態様によれば、コンピュータを、上記通信制御装置として機能させるためのプログラムが提供される。
　本発明の第５の態様によれば、上記通信制御装置と、上記飛行体とを備えるシステムが提供される。
　本発明の第６の態様によれば、地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法が提供される。制御方法は、半径が約１００ｋｍ以内の内側無線通信エリアを形成する内側エリア形成段階を備えてよい。制御方法は、内側無線通信エリアの外側に、半径が約５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される外側無線通信エリアを形成する外側エリア形成段階を備えてよい。
　本発明の第７の態様によれば、地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法が提供される。制御方法は、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする複数のセルによって構成される無線通信エリアを形成するエリア形成段階であって、飛行体が横方向に回転した場合に、地上における複数のセルの移動を抑制するように、複数のセルを形成する複数のビームの方向を変更するエリア形成段階を備えてよい。エリア形成段階は、飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、複数のセルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。
　本発明の第８の態様によれば、地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法が提供される。制御方法は、飛行体の直下の方向から予め定められた角度よりも大きな角度のビームによって地上にセルを形成する場合に、アンテナからセルに向かう第１方向の長さが、第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームを出力することにより、正円形状のセルを地上に形成するエリア形成段階を備えてよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
飛行体１００の一例を概略的に示す。 飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。 通信制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。 通信制御装置２００の機能構成の他の一例を概略的に示す。 飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。 飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。 飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。 内側エリア形成部２０４による制御内容を説明するための説明図である。 内側エリア形成部２０４による制御内容を説明するための説明図である。 外側エリア形成部２０６による制御内容を説明するための説明図である。 外側エリア形成部２０６による制御内容を説明するための説明図である。 内周セル用のアンテナパターン１７２の一例を概略的に示す。 外周セル用のアンテナパターン１７４の一例を概略的に示す。 飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。 飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。 アンテナ１６２、アンテナ１６４、アンテナ１６６の一例を概略的に示す。 飛行体１００のアンテナ構成の一例を概略的に示す。 通信制御装置２００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、飛行体１００の一例を概略的に示す。飛行体１００は、本体部１０２、主翼部１０４、プロペラ１０６、スキッド１０８、車輪１１０、及び太陽電池パネル１１２を有する。
　本体部１０２は、不図示のバッテリ、アンテナ、飛行制御装置、及び通信制御装置を備える。バッテリは、太陽電池パネル１１２によって発電された電力を蓄電する。飛行制御装置は、飛行体１００の飛行を制御する。飛行制御装置は、例えば、バッテリに蓄電された電力を用いてプロペラ１０６を回転させることによって、飛行体１００を飛行させる。通信制御装置は、アンテナを用いて、地上に無線通信エリア１２０を形成して、無線通信エリア１２０内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。通信制御装置及び飛行制御装置は一体であってもよい。
　飛行体１００は、例えば、成層圏を巡回して地上のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。飛行体１００は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。
　ユーザ端末３０は、飛行体１００と通信可能な通信端末であればどのような端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ＩｏＴデバイスとしては、各種センサ及び各種アクチュエータ等が例示できる。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。
　飛行体１００は、例えば、カバー対象の地上エリアの上空を巡回しながら、無線通信エリア１２０によって当該地上エリアをカバーする。飛行体１００が地上エリアの上空を旋回することを定点飛行と記載する場合がある。また、飛行体１００は、例えば、カバー対象の地上エリアの一部を無線通信エリア１２０によってカバーしながら、地上エリアの上空を移動することによって、地上エリアの全体をカバーする。
　飛行体１００は、例えば、ユーザ端末３０と地上のネットワーク２０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。ネットワーク２０は、任意のネットワークであってよく、例えば、インターネットと、いわゆる３Ｇ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、４Ｇ（４ｔｈ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）及び５Ｇ（５ｔｈ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）等の移動体通信網と、公衆無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、専用網との少なくともいずれかを含んでよい。
　飛行体１００は、例えば、地上の各地に配置されたゲートウェイ２２のうち、無線通信エリア１２０内のゲートウェイ２２を介して地上のネットワーク２０と通信する。また、飛行体１００は、例えば、通信衛星５０を介して地上のネットワーク２０と通信する。この場合、飛行体１００は、通信衛星５０と通信するためのアンテナを有する。
　飛行体１００は、地上の管理装置４００によって制御されてよい。飛行体１００は、例えば、管理装置４００によってネットワーク２０及びゲートウェイ２２を介して送信された指示に従って飛行したり無線通信エリア１２０を形成したりする。管理装置４００は、通信衛星５０を介して飛行体１００に指示を送信してもよい。
　図２は、飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。図２に例示する無線通信エリア１２０は、内側無線通信エリア１３０と外側無線通信エリア１４０とから構成される。
　地上に無線通信エリア１２０を形成する場合、例外はあるが、３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）の規格を遵守する必要がある。３ＧＰＰにおけるタイミングアドバンスの規定において、無線基地局からユーザ端末までの距離が最大で約１００ｋｍとされており、飛行体１００は、半径が最大で約１００ｋｍの内側無線通信エリア１３０を形成することができる。
　例えば、一つの大きな地上エリアを複数の飛行体１００でカバーしようとした場合、一機の飛行体１００によって形成される無線通信エリアのサイズが大きいほど、飛行体１００の機数は少なくてすむことになる。例えば、一機の飛行体１００によって形成される無線通信エリアの面積が４倍になった場合、１／４のコストで地上エリアの全体をカバーできることになる。機体数が１／４になるだけでなく、それに伴う運用コストも１／４となる。
　そこで、本実施形態に係る飛行体１００は、内側無線通信エリア１３０の外側に、半径が最大で約５０ｋｍのセルによって構成される外側無線通信エリア１４０を形成する。内側無線通信エリア１３０の外周に配置されたこのようなセルを外周セルと記載する場合がある。図２では、９つの外周セル１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９を例示しているが、外周セルの数はこれに限らない。
　同一のセル内のユーザ端末がランダムに通信するため、無線基地局からの距離に応じて通信タイミングを合わせる必要がある。３ＧＰＰの規定上、このような制限のため、１セル内のユーザ端末同士の距離は最大約１００ｋｍに制限される。よって、内側無線通信エリア１３０の半径を１００ｋｍよりも大きくすることはできないが、無線基地局から１００ｋｍ以上離れた位置であっても、一つのセル内のユーザ端末間の距離の最大が１００ｋｍ以内におさまるセルを形成することは許容される。したがって、図２に例示するような、半径が最大約１００ｋｍの内側無線通信エリア１３０の外側に、半径が最大で約５０ｋｍの外周セルを形成することは許容される。
　例えば、内側無線通信エリア１３０の半径が１００ｋｍであり、９つの外周セル１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９の半径が５０ｋｍである場合、飛行体１００と、内側無線通信エリア１３０内のユーザ端末３０との距離は最大１００ｋｍとなり、３ＧＰＰの規定を遵守できる。また、例えば、飛行体１００と、外周セル１４７との距離は１００ｋｍを超えることになるが、外周セル１４７内のユーザ端末３０同士の距離は最大１００ｋｍとなり、３ＧＰＰの規定を遵守できる。
　図３は、通信制御装置２００の機能構成の一例を概略的に示す。通信制御装置２００は、制御部２０２、内側エリア形成部２０４、外側エリア形成部２０６、通信部２０８、及び回転角度取得部２１０を備える。なお、通信制御装置２００がこれらのすべての構成を備えることは必須とは限らない。
　制御部２０２は、各種制御を実行する。制御部２０２は、例えば、無線通信エリア１２０を形成する場合に、内側エリア形成部２０４に内側無線通信エリア１３０を形成させ、外側エリア形成部２０６に外側無線通信エリア１４０を形成させる。
　内側エリア形成部２０４は、飛行体１００が備えるアンテナから地上に向けてビームを照射させることによって、地上に内側無線通信エリア１３０を形成する。内側エリア形成部２０４は、半径が１００ｋｍ以内の内側無線通信エリア１３０を形成してよい。
　内側エリア形成部２０４は、半径が予め定められた距離以上であり約１００ｋｍ以内である内側無線通信エリア１３０を形成してよい。予め定められた距離は、１００ｋｍよりも短い距離のうち任意の距離であってよい。予め定められた距離は、ｋｍ単位、ｍ単位、ｃｍ単位、及びｍｍ単位等の任意の単位で定められてよい。約１００ｋｍとは、１００ｋｍに対して、プラス数ｃｍ、マイナス数ｃｍ、プラス数１０ｃｍ、マイナス数１０ｃｍ、プラス数ｍ、マイナス数ｍ、プラス数１０ｍ、マイナス数１０ｍ、プラス数１００ｍ、マイナス数１００ｍ、プラス数ｋｍ、マイナス数ｋｍ等の範囲であってよい。
　内側エリア形成部２０４は、例えば、半径が１００ｋｍの内側無線通信エリア１３０を形成する。内側エリア形成部２０４は、内側無線通信エリア１３０の半径が１００ｋｍより大きくならないように内側無線通信エリア１３０を形成するビームを調整してよい。
　内側エリア形成部２０４は、複数のセルによって構成される内側無線通信エリア１３０を形成してもよい。内側エリア形成部２０４は、例えば、中心セルと、中心セルを取り囲む複数のセルとから構成される内側無線通信エリア１３０を形成する。中心セルを取り囲む複数のセルのように、内側無線通信エリア１３０の内周に配置されるセルを内周セルと記載する場合がある。内側エリア形成部２０４は、３つの内周セルから構成される内側無線通信エリア１３０を形成してもよい。
　外側エリア形成部２０６は、飛行体１００が備えるアンテナから地上に向けてビームを照射させることによって、地上に外側無線通信エリア１４０を形成する。外側エリア形成部２０６は、半径が５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される外側無線通信エリア１４０を形成してよい。
　外側エリア形成部２０６は、半径が予め定められた距離以上であり５０ｋｍ以内である外周セルによって構成される外側無線通信エリア１４０を形成してよい。予め定められた距離は、５０ｋｍよりも短い距離のうち任意の距離であってよい。予め定められた距離は、ｋｍ単位、ｍ単位、ｃｍ単位、及びｍｍ単位等の任意の単位で定められてよい。
　外側エリア形成部２０６は、例えば、半径が５０ｋｍの外周セルによって構成される外側無線通信エリア１４０を形成する。外側エリア形成部２０６は、外周セルの半径が５０ｋｍより大きくならないように外周セルを形成するビームを調整してよい。
　外側エリア形成部２０６は、内側無線通信エリア１３０の外側に、複数の外周セルによって構成される外側無線通信エリア１４０を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、内側無線通信エリア１３０を取り囲む外側無線通信エリア１４０を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、内側無線通信エリア１３０の全体を取り囲む外側無線通信エリア１４０を形成してよい。なお、外側エリア形成部２０６は、１つの外周セルによって構成される外側無線通信エリア１４０を形成してもよい。
　通信部２０８は、内側エリア形成部２０４及び外側エリア形成部２０６によって形成された無線通信エリア１２０を介した通信を実行する。通信部２０８は、無線通信エリア１２０内のユーザ端末３０と無線通信する。また、通信部２０８は、無線通信エリア１２０内のゲートウェイ２２と無線通信する。また、通信部２０８は、通信衛星５０と無線通ｓにしてもよい。
　回転角度取得部２１０は、飛行体１００の横方向の回転角度を取得する。飛行体１００の横方向の回転角度とは、飛行体１００の水平方向の回転角度であってよい。飛行体１００の横方向の回転角度とは、飛行体１００のいわゆる左右の首振りの角度であってよい。回転角度取得部２１０は、飛行体１００の飛行を制御する飛行制御装置から、飛行体１００の横方向の回転角度を取得してよい。
　外側エリア形成部２０６は、飛行体１００が横方向に回転した場合に、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする複数の外周セルの移動を抑制するように、複数の外周セルを形成する複数のビームの方向を変更してよい。外側エリア形成部２０６は、飛行体１００が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、複数の外周セルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。外側エリア形成部２０６は、飛行体１００が第１の横方向に予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、第１のセルを形成するビームの方向を変更してよい。
　内側エリア形成部２０４は、複数のセルによって構成される内側無線通信エリア１３０を形成した場合であって、飛行体１００が横方向に回転した場合に、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする複数の内周セルの移動を抑制するように、複数の内周セルを形成するビームの方向を変更してよい。内側エリア形成部２０４は、飛行体１００が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、複数の内周セルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。内側エリア形成部２０４は、飛行体１００が第１の横方向に予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１の内周セルが、第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、第１の内周セルを形成するビームの方向を変更してよい。
　図４は、通信制御装置２００の機能構成の他の一例を概略的に示す。ここでは、通信制御装置２００が、飛行体１００に搭載された３ＧＰＰに準拠した基地局装置５００を用いた通信制御を実行する場合について説明する。
　基地局装置５００は、基地局通信部５０２及び決定部５０４を有する。基地局通信部５０２は、３ＧＰＰに準拠した通信機能を有する。基地局通信部５０２は、飛行体１００が備えるアンテナから地上に向けてビームを照射させることによって、地上に無線通信エリアを形成する機能を有する。
　決定部５０４は、タイミングアドバンスコマンドをユーザ端末３０に送信してからユーザ端末３０からのレスポンスを受信するまでの時間に基づいてタイミングアドバンス値を決定する。決定部５０４は、タイミングアドバンスコマンドをユーザ端末３０に送信したときからの経過時間が予め設定されたタイマー値を超える前にユーザ端末３０からレスポンスを受信した場合、タイミングアドバンス値を決定し、経過時間がタイマー値を超えた場合にタイムアウトと判定する。
　図４に例示する通信制御装置２００は、制御部２０２、内側エリア形成部２０４、外側エリア形成部２０６、通信部２０８、及び回転角度取得部２１０に加えて、タイマー値変更部２１２を備える。
　内側エリア形成部２０４は、基地局装置５００を制御することによって内側無線通信エリア１３０を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、基地局通信部５０２を制御することによって内側無線通信エリア１３０を形成してよい。
　外側エリア形成部２０６は、基地局装置５００を制御することによって外側無線通信エリア１４０を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、基地局通信部５０２を制御することによって外側無線通信エリア１４０を形成してよい。
　タイマー値変更部は、決定部５０４が外周セル内に位置するユーザ端末に対してタイミングアドバンスコマンドを送信する場合に用いるタイマー値の長さを、内側無線通信エリア１３０内に位置するユーザ端末に対してタイミングアドバンスコマンドを送信する場合に用いるタイマー値の長さよりも長くさせる。これにより、外周セル内に位置するユーザ端末３０に対して、決定部５０４がタイムアウトと判定してしまうことを防止できる。
　図５は、飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。ここでは、内側無線通信エリア１３０が３つのセルによって構成されている場合を例示している。
　内側無線通信エリア１３０は、内周セル１３２、内周セル１３３、及び内周セル１３４によって構成されている。内側無線通信エリア１３０を３つのセルによって構成した場合、内周セルのカバー面積と外周セルのカバー面積とが近似することになる。よって、全体として、均一な通信キャパシティ及びリンクバジェットを提供することができる。
　図６は、飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。ここでは、内側無線通信エリア１３０が７つのセルによって構成されている場合を例示している。図６に示す例において、内側無線通信エリア１３０は、中心セル１３１、内周セル１３２、内周セル１３３、内周セル１３４、内周セル１３５、内周セル１３６、及び内周セル１３７によって構成されている。
　内側無線通信エリア１３０を７つのセルによって構成した場合、内側無線通信エリア１３０内の通信キャパシティを、外側無線通信エリア１４０内の通信キャパシティよりも増やすことができる。このような構成は、都市部と、都市部の周辺エリアとをカバーする場合に有効である。
　図７は、飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の一例を概略的に示す。ここでは、内側無線通信エリア１３０を７セルにより構成し、外側無線通信エリア１４０を１２セルにより構成し、１９のセルサイズを同一にした場合について例示する。図７に示す例において、中心セルの直径、内周セルの直径、及び外周セルの直径は、６６．６ｋｍである。
　図８及び図９は、内側エリア形成部２０４による制御内容を説明するための説明図である。ここでは、アンテナ３０２、アンテナ３０３、アンテナ３０４、アンテナ３０５、アンテナ３０６、及びアンテナ３０７によって６つの内周セルを形成している場合の、アンテナ３０２によって形成される内周セル１３２による地上エリア４２のカバー状況を概略的に示す。
　内側エリア形成部２０４は、飛行体１００が横方向に回転した場合に、地上エリア４２に対する内周セル１３２の移動を抑制するように、アンテナ３０２から照射するビームの方向を変更する。内側エリア形成部２０４は、飛行体１００の回転角度が予め定められた角度を超えない間は、地上エリア４２に対する内周セル１３２の移動を抑制するように、アンテナ３０２から照射するビームの方向を変更してよい。
　図８に例示するように内側エリア形成部２０４がアンテナ３０２から照射するビームの方向を変更することによって、地上エリア４２に対して内周セル１３２が移動してしまうことを抑制することができる。これにより、特に、地上エリア４２の外縁に位置するユーザ端末３０に、通信断が頻繁に発生してしまったり、ハンドオーバが頻繁に発生してしまったりする可能性を低減することができる。
　内側エリア形成部２０４は、飛行体１００が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、複数の内周セルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替えてよい。予め定められた角度は、例えば、３６０度を複数の内周セル用のアンテナの数で割った角度であってよい。図８及び図９に示す例では、予め定められた角度は、６０度であってよい。
　図９では、内側エリア形成部２０４が、飛行体１００が左方向に予め定められた角度以上回転したことによって、地上エリア４２をカバーしていたアンテナ３０２によって形成される内周セル１３２が、地上エリア４２の左方向に隣接する地上エリア４４をカバーするように、アンテナ３０２から照射するビームの方向を変更した場合を例示している。内側エリア形成部２０４は、内周セル１３２がカバーしていた地上エリア４２を、アンテナ３０２に隣接するアンテナ３０３による内周セル１３３によってカバーするように、アンテナ３０３から照射するビームの方向を変更してよい。これにより、それぞれのアンテナのビームフォーミング角度を少なくすることができ、アンテナ設計の自由度が増し、例えば、小さなアンテナでサービスを提供することも可能となる。
　図１０は、外側エリア形成部２０６による制御内容を説明するための説明図である。ここでは、アンテナ３１１、アンテナ３１２、アンテナ３１３、アンテナ３１４、アンテナ３１５、アンテナ３１６、アンテナ３１７、アンテナ３１８、アンテナ３１９、アンテナ３２０、アンテナ３２１、及びアンテナ３２２によって１２個の外周セルを形成している場合の、アンテナ３２２によって形成される外周セル１４９と、アンテナ３１１によって形成される外周セル１４１とによる地上エリア４６のカバー状況を概略的に示す。
　外側エリア形成部２０６は、飛行体１００が横方向に回転した場合に、回転角度が予め定められた角度を超えない間は、地上エリア４６に対する外周セル１４９の移動を抑制するように、アンテナ３２２から照射するビームの方向を変更してよい。予め定められた角度は、例えば、３６０度を外周セル用のアンテナの数で割った角度であってよい。図１０に示す例では、予め定められた角度は、３０度であってよい。
　外側エリア形成部２０６は、飛行体１００の回転角度が予め定められた角度を超えた場合に、外周セル１４９によって、地上エリア４６に隣接する地上エリア４８をカバーするように、アンテナ３２２から照射するビームの方向を変更し、かつ、外周セル１４１によって地上エリア４６をカバーするように、アンテナ３１１から照射するビームの方向を変更してよい。
　図１１は、外側エリア形成部２０６による制御内容を説明するための説明図である。外周セルを形成するビームを照射する場合に、内周セルを形成するビームと同様に照射すると、外周セルは、図１１に例示するように超楕円形になってしまう。
　本実施形態に係る外側エリア形成部２０６は、アンテナから外周セルに向かう第１方向の長さが、第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームをアンテナから出力させる。これにより、正円形状の外周セルを地上に形成することができる。
　図１２は、内周セル用のアンテナパターン１７２の一例を概略的に示す。図１３は、外周セル用のアンテナパターン１７４の一例を概略的に示す。図１２及び図１３に例示するように、外周セルを形成するアンテナは、内周セルを形成するアンテナよりも、縦方向に狭い角度のアンテナであってよい。
　図１４及び図１５は、飛行体１００によって形成される無線通信エリア１２０の例を概略的に示す。飛行体１００は、図１４及び図１５に示すように、千鳥配置によるセル設計を実現してもよい。
　図１４に示す例においては、内側エリア形成部２０４が、内周セル１３２、内周セル１３３、及び内周セル１３４から構成される内側無線通信エリア１３０を形成し、外側エリア形成部２０６が、外周セル１４１を形成している。
　図１５に示す例においては、内側エリア形成部２０４が、内周セル１３２、内周セル１３３、及び内周セル１３４から構成される内側無線通信エリア１３０を形成し、外側エリア形成部２０６が、外周セル１４１、外周セル１４２、外周セル１４３、外周セル１４４、外周セル１４５、外周セル１４６、外周セル１４７、及び外周セル１４８と、外周セル１４１及び外周セル１４２の外側に、外周セル１４１及び外周セル１４２に隣接する半径が５０ｋｍ以内のセル１５５とを形成している。
　図１４及び図１５に例示するような千鳥配置によるセル設計を実現することにより、広い面積を連続的に塗りつぶす場合に、設計をしやすくすることができる。
　図１６は、アンテナ１６２、アンテナ１６４、アンテナ１６６の一例を概略的に示す。図１６（ａ）は、中心セル用のアンテナ１６２を示す。図１６（ｂ）は、内周セル用のアンテナ１６４を示す。図１６（ｃ）は、外周セル用のアンテナ１６６を示す。
　図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１６（ｃ）に示すように、それぞれの提供エリア毎に最適化されたアンテナを採用すべく、飛行体１００からより遠い位置にセルを形成するアンテナほど、大きなサイズのアンテナを採用してよい。
　図１７は、飛行体１００のアンテナ構成の一例を概略的に示す。図１７では、飛行体１００が、７つのセルから構成される内側無線通信エリア１３０と、１２個のセルから構成される外側無線通信エリア１４０を形成する場合のアンテナ構成を例示する。
　図１７に示す例において、飛行体１００は、内側無線通信エリア１３０用のアンテナとして、アンテナ３０１、アンテナ３０２、アンテナ３０３、アンテナ３０４、アンテナ３０５、アンテナ３０６、及びアンテナ３０７を備える。また、飛行体１００は、外側無線通信エリア１４０用のアンテナとして、アンテナ３１１、アンテナ３１２、アンテナ３１３、アンテナ３１４、アンテナ３１５、アンテナ３１６、アンテナ３１７、アンテナ３１８、アンテナ３１９、アンテナ３２０、アンテナ３２１、及びアンテナ３２２を備える。
　内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０１によって、中心セル１３１を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０２によって、内周セル１３２を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０３によって、内周セル１３３を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０４によって、内周セル１３４を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０５によって、内周セル１３５を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０６によって、内周セル１３６を形成してよい。内側エリア形成部２０４は、アンテナ３０７によって、内周セル１３７を形成してよい。
　図１７に示すように、アンテナ３０２、アンテナ３０３、アンテナ３０４、アンテナ３０５、アンテナ３０６、及びアンテナ３０７は、形成する対象の内周セルの位置に応じた設置角度で飛行体１００に設置されてよい。これにより、設置角度を設けない場合と比較して、ビームステアリングを容易にすることができる。
　外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１１によって、外周セル１４１を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１２によって、外周セル１４２を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１３によって、外周セル１４３を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１４によって、外周セル１４４を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１５によって、外周セル１４５を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１６によって、外周セル１４６を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１７によって、外周セル１４７を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１８によって、外周セル１４８を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３１９によって、外周セル１４９を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３２０によって、外周セル１５０を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３２１によって、外周セル１５１を形成してよい。外側エリア形成部２０６は、アンテナ３２２によって、外周セル１５２を形成してよい。
　図１７に例示するように、アンテナ３１１、アンテナ３１２、アンテナ３１３、アンテナ３１４、アンテナ３１５、アンテナ３１６、アンテナ３１７、アンテナ３１８、アンテナ３１９、アンテナ３２０、アンテナ３２１、及びアンテナ３２２は、形成する対象の外周セルの位置に応じた設置角度で飛行体１００に設置されてよい。これにより、設置角度を設けない場合と比較して、ビームステアリングを容易にすることができる。
　図１８は、通信制御装置２００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
　本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ１２２６、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブ１２２６は、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ及びＤＶＤ－ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。
　ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。
　通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブ１２２６は、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。
　ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。
　プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。
　例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
　また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ１２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
　様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
　上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
　本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
　コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
　コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
　コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
２０　ネットワーク、２２　ゲートウェイ、３０　ユーザ端末、４２　地上エリア、４４　地上エリア、４６　地上エリア、４８　地上エリア、５０　通信衛星、１００　飛行体、１０２　本体部、１０４　主翼部、１０６　プロペラ、１０８　スキッド、１１０　車輪、１１２　太陽電池パネル、１２０　無線通信エリア、１３０　内側無線通信エリア、１３１　中心セル、１３２、１３３、１３４　内周セル、１４０　外側無線通信エリア、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２　外周セル、１５５　セル、１６２　アンテナ、１６４　アンテナ、１６６　アンテナ、１７２　アンテナパターン、１７４　アンテナパターン、２００　通信制御装置、２０２　制御部、２０４　内側エリア形成部、２０６　外側エリア形成部、２０８　通信部、２１０　回転角度取得部、２１２　タイマー値変更部、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７　アンテナ、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９、３２０、３２１、３２２　アンテナ、４００　管理装置、５００　基地局装置、５０２　基地局通信部、５０４　決定部、１２００　コンピュータ、１２１０　ホストコントローラ、１２１２　ＣＰＵ、１２１４　ＲＡＭ、１２１６　グラフィックコントローラ、１２１８　ディスプレイデバイス、１２２０　入出力コントローラ、１２２２　通信インタフェース、１２２４　記憶装置、１２２６　ＤＶＤドライブ、１２２７　ＤＶＤ－ＲＯＭ、１２３０　ＲＯＭ、１２４０　入出力チップ

Claims (27)

  1. 　地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置であって、
    　半径が約１００ｋｍ以内の内側無線通信エリアを形成する内側エリア形成部と、
    　前記内側無線通信エリアの外側に、半径が約５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される外側無線通信エリアを形成する外側エリア形成部と
    　を備える、通信制御装置。
  2. 　前記内側エリア形成部は、半径が約１００ｋｍ以内の前記内側無線通信エリアを形成し、
    　前記外側エリア形成部は、半径が約５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される前記外側無線通信エリアを形成する、請求項１に記載の通信制御装置。
  3. 　前記内側エリア形成部は、前記内側無線通信エリアの半径が約１００ｋｍより大きくならないように前記内側無線通信エリアを形成するビームを調整する、請求項１又は２に記載の通信制御装置。
  4. 　前記外側エリア形成部は、前記外周セルの半径が約５０ｋｍより大きくならないように前記外周セルを形成するビームを調整する、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  5. 　前記外側エリア形成部は、前記内側無線通信エリアの外側に、複数の前記外周セルによって構成される前記外側無線通信エリアを形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  6. 　前記外側エリア形成部は、前記内側無線通信エリアを取り囲む前記外側無線通信エリアを形成する、請求項５に記載の通信制御装置。
  7. 　前記外側エリア形成部は、前記飛行体が横方向に回転した場合に、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする前記複数の外周セルの移動を抑制するように、前記複数の外周セルを形成する複数のビームの方向を変更する、請求項５又は６に記載の通信制御装置。
  8. 　前記外側エリア形成部は、前記飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、前記複数の外周セルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替える、請求項７に記載の通信制御装置。
  9. 　前記外側エリア形成部は、前記飛行体が第１の横方向に前記予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、前記第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、前記第１のセルを形成するビームの方向を変更する、請求項８に記載の通信制御装置。
  10. 　前記内側エリア形成部は、複数のセルによって構成される前記内側無線通信エリアを形成する、請求項１から９のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  11. 　前記内側エリア形成部は、中心セルと、前記中心セルを取り囲む複数のセルとから構成される前記内側無線通信エリアを形成する、請求項１０に記載の通信制御装置。
  12. 　前記内側エリア形成部は、３つのセルから構成される前記内側無線通信エリアを形成する、請求項１０に記載の通信制御装置。
  13. 　前記内側エリア形成部は、前記飛行体が横方向に回転した場合に、複数の地上エリアのそれぞれをカバーする前記複数のセルの移動を抑制するように、前記複数のセルを形成する複数のビームの方向を変更する、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  14. 　前記内側エリア形成部は、前記飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、前記複数のセルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替える、請求項１３に記載の通信制御装置。
  15. 　前記内側エリア形成部は、前記飛行体が第１の横方向に予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、前記第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、前記第１のセルを形成すビームの方向を変更する、請求項１３又は１４に記載の通信制御装置。
  16. 　前記外側エリア形成部は、アンテナから前記外周セルに向かう第１方向の長さが、前記第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームを出力することにより、正円形状の前記外周セルを地上に形成する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  17. 　前記通信制御装置は、３ＧＰＰに準拠した基地局装置を制御し、
    　前記内側エリア形成部は、前記基地局装置を制御することによって前記内側無線通信エリアを形成し、
    　前記外側エリア形成部は、前記基地局装置を制御することによって前記外側無線通信エリアを形成する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  18. 　前記基地局装置は、タイミングアドバンスコマンドをユーザ端末に送信してから前記ユーザ端末からのレスポンスを受信するまでの時間に基づいてタイミングアドバンス値を決定する決定部であって、前記タイミングアドバンスコマンドを前記ユーザ端末に送信したときからの経過時間がタイマー値を超えた場合にタイムアウトと判定する決定部を有し、
    　前記通信制御装置は、前記決定部が前記外周セル内に位置するユーザ端末に対して前記タイミングアドバンスコマンドを送信する場合に用いる前記タイマー値の長さを、前記内側無線通信エリア内に位置するユーザ端末に対して前記タイミングアドバンスコマンドを送信する場合に用いる前記タイマー値の長さよりも長くさせるタイマー値変更部を有する、請求項１７に記載の通信制御装置。
  19. 　前記外側エリア形成部は、前記外周セルの外側に前記外周セルに隣接する半径５０ｋｍ以内のセルをさらに形成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の通信制御装置。
  20. 　地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置であって、
    　複数の地上エリアのそれぞれをそれぞれがカバーする複数のセルによって構成される無線通信エリアを形成するエリア形成部であって、前記飛行体が横方向に回転した場合に、地上における前記複数のセルの移動を抑制するように、前記複数のセルを形成する複数のビームの方向を変更するエリア形成部を備え、
    　前記エリア形成部は、前記飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、前記複数のセルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替える、通信制御装置。
  21. 　前記エリア形成部は、前記飛行体が第１の横方向に予め定められた角度の分回転したときに、第１の地上エリアをカバーしている第１のセルが、前記第１の地上エリアの第１の横方向に隣接する第２の地上エリアをカバーするように、前記第１のセルを形成すビームの方向を変更する、請求項２０に記載の通信制御装置。
  22. 　地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置であって、
    　前記飛行体の直下の方向から予め定められた角度よりも大きな角度のビームによって地上にセルを形成する場合に、アンテナから前記セルに向かう第１方向の長さが、前記第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームを出力することにより、正円形状の前記セルを地上に形成するエリア形成部
    　を備える通信制御装置。
  23. 　コンピュータを、請求項１から２２のいずれか一項に記載の通信制御装置として機能させるためのプログラム。
  24. 　請求項１から２２のいずれか一項に記載の通信制御装置と、
    　前記飛行体と
    　を備えるシステム。
  25. 　地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法であって、
    　半径が約１００ｋｍ以内の内側無線通信エリアを形成する内側エリア形成段階と、
    　前記内側無線通信エリアの外側に、半径が約５０ｋｍ以内の外周セルによって構成される外側無線通信エリアを形成する外側エリア形成段階と
    　を備える、制御方法。
  26. 　地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法であって、
    　複数の地上エリアのそれぞれをカバーする複数のセルによって構成される無線通信エリアを形成するエリア形成段階であって、前記飛行体が横方向に回転した場合に、地上における前記複数のセルの移動を抑制するように、前記複数のセルを形成する複数のビームの方向を変更するエリア形成段階を備え、
    　前記エリア形成段階は、前記飛行体が横方向に予め定められた角度の分回転する毎に、前記複数のセルのそれぞれがカバーする地上エリアを切り替える、制御方法。
  27. 　地上に向けてビームを照射することによって無線通信エリアを形成して前記無線通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の通信を制御する通信制御装置によって実行される制御方法であって、
    　前記飛行体の直下の方向から予め定められた角度よりも大きな角度のビームによって地上にセルを形成する場合に、アンテナから前記セルに向かう第１方向の長さが、前記第１方向に直交する第２方向の長さよりも短いビームを出力することにより、正円形状の前記セルを地上に形成するエリア形成段階
    　を備える制御方法。
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