WO2026014285A1 - 無線通信システム - Google Patents

無線通信システム

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WO2026014285A1
WO2026014285A1 PCT/JP2025/023420 JP2025023420W WO2026014285A1 WO 2026014285 A1 WO2026014285 A1 WO 2026014285A1 JP 2025023420 W JP2025023420 W JP 2025023420W WO 2026014285 A1 WO2026014285 A1 WO 2026014285A1
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terminal
aerial
interference suppression
base station
terminal device
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輝也 藤井
隆史 藤井
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SoftBank Corp
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    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system for mobile communications.
  • a system is a wireless communication system comprising one or more base stations.
  • the base station comprises an antenna capable of forming multiple different directional beams, a wireless communication unit that forms separate terrestrial and aerial cells using the same frequency band and performs wireless communication via the antenna between a terrestrial terminal device located in the terrestrial cell and an aerial terminal device located in the aerial cell, a terrestrial beam control unit that performs beamforming to direct a directional beam toward the terrestrial terminal device, an aerial beam control unit that performs beamforming to direct a directional beam toward the aerial terminal device, and an interference suppression unit that superimposes an interference suppression weight on a signal received from the terrestrial terminal device via the antenna to suppress interference signals from the aerial terminal device, and superimposes an interference suppression weight on a signal received from the aerial terminal device via the antenna to suppress interference signals from the terrestrial terminal device.
  • the ground terminal device and the air terminal device are equipped with a transmission power control unit that controls the transmission power to the base station based on transmission power control information received from the base station, and the base station estimates the interference suppression amount of the ground terminal device and the air terminal device in the interference suppression unit, sets a transmission power threshold for transmission by the ground terminal device and the air terminal device according to the estimated interference suppression amount, determines the transmission power amount of the ground terminal device and the air terminal device according to the set transmission power threshold, and transmits the determined transmission power amount to the ground terminal device and the air terminal device as the transmission power control information.
  • the base station may be equipped with an interference suppression control unit that estimates the communication quality of the received signal received from the ground terminal device and the communication quality of the received signal received from the airborne terminal device, and switches on/off the interference suppression function of the interference suppression unit that superimposes the interference suppression weight based on the communication quality estimation result.
  • the base station may be equipped with an interference suppression control unit that estimates the angular difference between the direction of the terrestrial terminal device and the direction of the aerial terminal device based on the position of the antenna, and switches on/off the interference suppression function of the interference suppression unit that superimposes the interference suppression weight based on the estimated angular difference.
  • the present invention in a three-dimensional spatial cell configuration in which terrestrial cells and aerial cells share the same frequency band, it is possible to suppress interference between signals received by a base station from terrestrial terminal devices and signals received from aerial terminal devices.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of the configuration of a wireless communication system having a three-dimensional space cell configuration according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of interference occurring during reception of an uplink signal at a base station in a three-dimensional spatial cell configuration.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of base station antenna adaptive beamforming in a base station having a three-dimensional spatial cell configuration.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between an airborne terminal located at a high altitude in an airborne cell and a ground terminal located inside a ground cell.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of the configuration of a wireless communication system having a three-dimensional space cell configuration according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of interference occurring during reception of an uplink signal at a base station in a three-dimensional spatial cell configuration.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of base station
  • FIG. 4B is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 4A.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between an airborne terminal located at a low altitude in an airborne cell and a ground terminal located at the cell edge of a ground cell.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram showing an example of overlap and interference between an aerial antenna beam directed to an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed to a terrestrial terminal in the base station of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the main configuration of a base station in the wireless communication system according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a basic configuration of an interference suppression system to which an interference suppression process for an uplink in a wireless communication system according to an embodiment is applied.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of an interference suppression system according to an embodiment.
  • Figure 9A is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between an overhead terminal located at a low altitude in an overhead cell and a ground terminal located at the cell edge of a ground cell when the interference suppression processing in the interference suppression system of Figure 8 is not applied.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram showing an example of overlap and interference between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 9A.
  • Figure 10A is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between an overhead terminal located at a low altitude in an overhead cell and a ground terminal located at the cell edge of a ground cell when the interference suppression processing in the interference suppression system of Figure 8 is applied.
  • FIG. 10B is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 10A.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating another configuration example of the interference suppression system according to the embodiment.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram showing an example of required received power before a setting change is applied to the transmission power control applied to the ground terminal and the airborne terminal of the interference suppression system of FIG.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram showing an example of required received power before a setting change is applied to the transmission power control applied to the ground terminal and the airborne terminal of the interference suppression system of FIG.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram showing an example of required received power after setting change applied to transmission power control applied to the ground terminal and the airborne terminal of the interference suppression system of FIG.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing another example of the configuration of an interference suppression system to which interference suppression processing is applied in a wireless communication system according to an embodiment.
  • Figure 14A is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between an overhead terminal located at a low altitude in an overhead cell and a ground terminal located at the cell edge of a ground cell when interference suppression processing in the interference suppression system of Figure 13 is turned off.
  • FIG. 14B is an explanatory diagram showing an example of overlap and interference between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 14A.
  • Figure 15A is an explanatory diagram showing an example of the positional relationship between an overhead terminal located at a low altitude in an overhead cell and a ground terminal located at the cell edge of a ground cell when interference suppression processing in the interference suppression system of Figure 12 is turned ON.
  • FIG. 15B is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 15A.
  • FIG. 15C is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 15A.
  • FIG. 15B is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of FIG. 15A.
  • FIG. 15C is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal in the base station of
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing yet another example of the configuration of an interference suppression system to which interference suppression processing is applied in a wireless communication system according to an embodiment.
  • FIG. 17A is an explanatory diagram showing the definitions of the angle ⁇ U of the sky direction to the terminal and the angle ⁇ D of the sky direction to the terminal in the interference suppression system of FIG.
  • FIG. 17B is an explanatory diagram showing an example of overlap between an aerial antenna beam directed toward an aerial terminal and a terrestrial antenna beam directed toward a terrestrial terminal, the beam having the angle difference shown in FIG. 17A.
  • FIG. 18A is an explanatory diagram showing an example of selection of an optimal directional beam directed from the antenna of the base station to the terminal device in the wireless communication system according to the embodiment.
  • FIG. 18B is an explanatory diagram showing an example of selection of an optimal directional beam directed from the antenna of the base station to the terminal device in the wireless communication system according to the embodiment.
  • the system according to the embodiment described herein is a wireless communication system with a three-dimensional spatial cell configuration that realizes the sharing of the same frequency between ground cells and sky cells when establishing a "ground service area” for mobile communications as well as an "air service area” for mobile communications that is expected to be realized with the realization of drones, flying cars (taxis), etc.
  • the wireless communication system In the three-dimensional spatial cell configuration that realizes the sharing of the same frequency band between ground cells and sky cells, the wireless communication system according to the embodiment combines base station antenna beamforming for terminal devices (ground terminals) located in the ground cells and terminal devices (air terminals) located in the air cells with interference suppression processing (interference removal processing) that suppresses (removes) interference when the base station receives uplink signals from the ground terminals and the air terminals, thereby making it possible to suppress interference between the signals received by the base station from the ground terminals and the air terminals.
  • interference suppression processing interference removal processing
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of a wireless communication system with a three-dimensional spatial cell configuration according to an embodiment.
  • the wireless communication system 10 includes multiple base stations 20A-20C.
  • the wireless communication system 10 may also include multiple base stations 20A-20C and multiple terminal devices 30A-30C and 40A-40C that communicate wirelessly with these base stations.
  • Figure 1 illustrates three base stations 20A-20C and six terminal devices 30A-30C and 40A-40C, the number of base stations and terminal devices is arbitrary.
  • the wireless communication system 10 may include a single base station, two base stations, or four or more base stations.
  • each base station may have a cell with multiple terminal devices.
  • the wideband frequency is divided into multiple frequencies, and the number of terminal devices that can be simultaneously accommodated corresponds to the number of divided frequencies.
  • the number of terminal devices that can be used for each divided frequency is one for each of the airborne cell and the terrestrial cell. Therefore, in this embodiment, there is one terminal device that simultaneously uses the same frequency with each base station in the airborne cell and one in the terrestrial cell.
  • the wireless technology used in the wireless communication system 10 of this embodiment is, for example, wireless technology that complies with the LTE (Long Term Evolution)/LTE-Advanced standard.
  • the wireless technology used in the wireless communication system 10 may also be wireless technology based on next-generation standards such as fifth generation (5G) and sixth generation (6G).
  • Base stations 20A-20C are called, for example, eNodeBs or gNodeBs, and relay communications between terminal devices 30A-30C and 40A-40C and the mobile communications network.
  • Terminal devices 30A-30C, 40A-40C can connect to a mobile communications network via base stations 20A-20C and perform various communications.
  • Terminal devices are called user equipment (UE) because they are used by users of communications services.
  • Terminal devices are also called mobile stations or mobile devices because they are mobile, and may also be called radio devices.
  • each base station 20A-20C includes ground cells 100A-100C as first cells formed in the ground service area (hereinafter referred to as the "ground area”) A1, and aerial cells 200A-200C as second cells formed in the aerial service area (hereinafter referred to as the "aerial area”) A2.
  • ground cells 100A-100C are two-dimensional or three-dimensional wireless communication areas for wireless communication with terminal devices (hereinafter also referred to as "ground terminals") 30A, 30B, and 30C located in ground service area A1 (an area up to a certain height above the ground, for example, an area below the base station antenna).
  • aerial cells 200A-200C are two-dimensional or three-dimensional wireless communication areas for wireless communication with terminal devices (hereinafter also referred to as "aerial terminals”) 40A, 40B, and 40C located in aerial service area A2, which is above ground service area A1.
  • Ground terminals 30A, 30B, and 30C located in ground service area A1 are, for example, portable communication terminals such as smartphones and tablet devices carried by pedestrians, communication terminals mounted on IoT devices (sensors, cameras, etc.) installed in buildings on the ground, and communication terminals mounted on ground vehicles such as automobiles and trains.
  • the aerial terminals 40A, 40B, and 40C located in the aerial service area A2 are, for example, communication terminals mounted on flying objects such as unmanned drones (UAVs: Unmanned Aerial Vehicles), manned drones, flying cars (taxi), and helicopters.
  • the aerial terminal 40B may also be a portable communication terminal such as a smartphone or tablet carried by a passenger on board an aircraft, helicopter, or other flying object.
  • the aerial terminal 40B is a communication terminal mounted on a drone 50B, as shown in Figure 1.
  • base stations 20A-20C, ground terminals 30A, 30B, 30C, and airborne terminals 40A, 40B, 40C each communicate wirelessly in a specified frequency band using radio resources (frequency resources, time resources) allocated to each cell.
  • the allocation of radio resources is managed, for example, by base stations 20A-20C.
  • the duplexing method for the uplink and downlink of wireless communications between base stations 20A-20C and ground terminals 30A, 30B, 30C and airborne terminals 40A, 40B, 40C is not limited to a specific method, and may be, for example, a time division duplex (TDD) method or a frequency division duplex (FDD) method.
  • the wireless communication access method is not limited to a specific method, and may be, for example, an FDMA (Frequency Division Multiple Access) method, a TDMA (Time Division Multiple Access) method, a CDMA (Code Division Multiple Access) method, or an OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) method.
  • the aerial service area A2 is constructed independently of the terrestrial service area A1, and the terrestrial service area A1 and the aerial service area A2 are constructed using the same base station, with the terrestrial service area A1 and the aerial service area A2 sharing the same frequency band.
  • same-frequency interference between the terrestrial cells 100A-100C and the aerial cells 200A-200C is an issue.
  • Figure 2 is an explanatory diagram showing an example of interference occurring when receiving uplink signals at base stations 20A, 20B in a three-dimensional spatial cell configuration.
  • base stations 20A, 20B are receiving uplink signal radio waves from the ground terminal and airborne terminal of their own cell, respectively, there is a risk of uplink interference occurring, in which uplink signal radio waves from airborne terminals or ground terminals of other cells interfere.
  • base station 20A is receiving uplink signal radio waves from ground terminal 30A of its own cell 100A and airborne terminal 40A of its own cell 200A
  • the radio wave propagation path between base stations 20A, 20B and overhead terminals 40A, 40B is line-of-sight with no obstacles, so the radio waves of the uplink signals reaching base stations 20A, 20B from overhead terminals 40A, 40B are relatively strong, making it easy for uplink interference to occur.
  • Base stations 20A, 20B, and 20C each apply base station antenna adaptive beamforming, directing directional beams (hereinafter also referred to as "beams" or “antenna beams") 102A, 102B, 202A, and 202B toward ground terminals 30A, 30B, and 30C and airborne terminals 40A, 40B, and 40C in their own cells.
  • beams directing directional beams
  • 102A, 102B, 202A, and 202B toward ground terminals 30A, 30B, and 30C and airborne terminals 40A, 40B, and 40C in their own cells.
  • Adaptive transmission power control is applied to each of the ground terminals 30A, 30B, 30C and the aerial terminals 40A, 40B, 40C so that the received power from the ground terminals 30A, 30B, 30C and the aerial terminals 40A, 40B, 40C in each base station's own cell becomes a predetermined received power (hereinafter also referred to as "required received power").
  • the interference reduction technologies described in (A1) and (A2) above can reduce same-frequency interference between terrestrial cells and overhead cells, enabling the sharing of the same frequency.
  • beamforming control at each base station can suppress interference from terminal devices in the same cell and other cells.
  • beamforming control at each base station can increase the received power at the same cell's base station, which allows for a significant reduction in the transmission power of terminal devices compared to the case without beamforming control (significantly increasing the amount of control), thereby significantly suppressing interference with terminals in other cells.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of base station antenna adaptive beamforming in base stations 20A-20C in a three-dimensional spatial cell configuration according to this embodiment.
  • Antenna 26 of base station 20A-20C (hereinafter also referred to as "base station antenna"), for example, emits beam 102 for a terrestrial cell and beam 202 for an aerial cell, capable of forming directivities in different directions within a virtual vertical plane centered on the antenna.
  • Antenna 26 may be an array antenna in which antenna elements, such as multiple dipole antennas or patch antennas (planar antennas), are arranged, and the amplitude and phase of the signal from each antenna element are controlled to form a beam with directivity in a predetermined direction.
  • the antenna 26 is configured as an array antenna (hereinafter also referred to as a "base station array antenna”) in which multiple antenna elements 261(1) to 261(3) are arranged two-dimensionally or three-dimensionally, and may be an antenna (hereinafter also referred to as a "massive antenna”) that can be used in a massive MIMO (multiple-input and multiple-output) transmission method with a beamforming function that can control the number of beams, beam width, and beam direction.
  • the shape of the massive antenna 26 is not limited to a specific shape.
  • the massive antenna 26 is a planar massive antenna in which multiple antenna elements 26a are arranged in a plane. Multiple planar massive antennas 26 may be provided so as to form sector cell beams in multiple different directions in a horizontal plane centered on the base station.
  • the massive antenna 26 may also be a cylindrical massive antenna in which multiple antenna elements 261 are arranged on the outer periphery or bottom surface of the cylinder.
  • the beam width and direction of the beams 102, 202 formed by the massive antenna 26 can be controlled in both the horizontal and vertical directions.
  • the massive antenna 26 has a large number of antenna elements, for example, up to 128, and can use techniques such as beamforming and spatial multiplexing to assign dedicated radio waves to each user.
  • Each of the base stations 20A-20C performs space division multiplexing using vertical plane beamforming with the massive antenna 26 to separately form a directional beam for terrestrial terminals (hereinafter also referred to as “terrestrial antenna beam”) 102 and a directional beam for aerial terminals (hereinafter also referred to as “aerial antenna beam”) 202 in the same frequency band, thereby suppressing interference between the terrestrial cells 100A-100C and the aerial cells 200A-200C.
  • each base station device 21 of base stations 20A-20C is equipped with a wireless communication unit 23 that performs wireless communication with ground terminals 30A-30C and air terminals 40A-40C via an antenna 26.
  • the base station device 21 also includes a scheduler, a control unit and memory unit that are responsible for overall control and processing of the base station device 21.
  • the wireless communication unit 23 has a transceiver 24 and a beam control unit (hereinafter also referred to as a "base station antenna BF control unit") 25.
  • the beam control unit 25 in Fig. 3 functions as a terrestrial beam control unit that performs beamforming to direct a directional beam toward the terrestrial terminal 30, and also functions as an aerial beam control unit that performs beamforming to direct a directional beam toward the aerial terminal 40.
  • the beam control unit 25 has a beam control device 251 and an antenna weight application unit 252.
  • the beam control device 251 sets antenna beamforming weights (hereinafter also referred to as "BF weights”) wB (w1, w2, w3) in the antenna weight application unit 252 to set the amplitude and phase of the received signal and transmitted signal of each of the multiple antenna elements 261( 1 ) to 261 ( 3 ) of the antenna (massive antenna) 26.
  • BF weights antenna beamforming weights
  • the amplitude and phase (BF weight) of each antenna element 261 of the antenna 26 are adjusted to change the beam direction in the vertical plane.
  • the beamforming control may be, for example, precoding control in which the amplitude and phase of the antenna element 261 are set in advance to generate beams in multiple different directions, or continuous tracking control in which the amplitude and phase of the antenna element 261 are set appropriately to generate beams in any direction.
  • Beams controlled by the above-mentioned beamforming control concentrate the transmission power to and reception power from the terminal devices (airborne terminal 40, ground terminal 30), thereby improving antenna gain and suppressing interference with cells other than the own cell. Furthermore, improved antenna gain improves reception power at the base station 20, and transmission power control technology in the terminal devices (airborne terminal 40, ground terminal 30) allows for significant reductions in transmission power, thereby significantly reducing interference with other cells.
  • the relative positions of the airborne terminal 40 and the ground terminal 30 may result in a deterioration in communication quality or an inability to obtain high transmission speeds.
  • an aerial terminal 40 is located at a high altitude in an aerial cell as shown in Figure 4A and a terrestrial terminal 30 is located inside a terrestrial cell 100, there is no overlap between an aerial antenna beam 202 directed from the base station 20 to the aerial terminal 40 and a terrestrial antenna beam 102 directed from the base station 20 to the terrestrial terminal 30 as shown in Figure 4B, and therefore interference between the aerial cell 200 and the terrestrial cell 100 is small.
  • an aerial terminal 40 when an aerial terminal 40 is located at a low altitude in an aerial cell as shown in Figure 5A and a terrestrial terminal 30 is located at the cell edge far from the base station of the terrestrial cell 100, an aerial antenna beam 202 directed from the base station 20 to the aerial terminal 40 and a terrestrial antenna beam 102 directed from the base station 20 to the terrestrial terminal 30 overlap as shown in Figure 5B.
  • adaptive transmission power control which controls the transmission power of the terrestrial terminal 30 and the aerial terminal 40 to achieve a predetermined reception power
  • setting the required reception power uniformly low for both the terrestrial terminal and the aerial terminal, particularly to suppress interference limits the upper limit of communication quality (SNR), making it impossible to achieve high transmission speeds (for example, high transmission speeds achieved when using modulation methods such as 64QAM or 256QAM).
  • the wireless communication system of this embodiment in order to more effectively reduce interference between terrestrial cells and overhead cells in the uplink, the above-mentioned adaptive transmit power control and interference suppression control (interference cancellation control) using an interference suppression weight (also referred to as an "interference cancellation weight") W C are applied. That is, in order to reduce the above-mentioned interference in the uplink, the wireless communication system of this embodiment has an interference suppression system that uses the following interference reduction techniques (B1) to (B2).
  • Adaptive transmission power control is applied so that the received power from the ground terminal (e.g., ground terminal 30A) and the sky terminal (e.g., sky terminal 40A) of each base station (e.g., base station 20A) of the base station itself becomes a predetermined received power (required received power), but the required received power for each can be set to a different value.
  • an interference suppression weight (interference removal weight) W C is used to apply interference suppression control (interference removal control) that suppresses interference between the received signal from the ground terminal (e.g., ground terminal 30A) for each base station and the received signal from the sky terminal (e.g., sky terminal 40A).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the main configuration of a base station 20 in a wireless communication system according to an embodiment.
  • the configuration example in FIG. 6 has an interference suppression system that applies the adaptive beamforming, adaptive transmit power control, and adaptive interference suppression control described above. Note that in FIG. 6, components that are common to the aforementioned FIG. 3 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the wireless communication unit 23 provided in each base station device 21 of base stations 20A to 20C includes a transceiver 24, a ground beam control unit 25-1 and an aerial beam control unit 25-2 provided to correspond to the ground cell and the aerial cell, respectively, and an interference suppression unit 27.
  • the ground beam control unit 25-1 performs beamforming to direct a directional beam toward the ground terminal 30.
  • the aerial beam control unit 25-2 performs beamforming to direct a directional beam toward the aerial terminal 40 device.
  • the terrestrial beam control unit 25-1 has a beam control device 251-1 and an antenna weight application unit 252-1.
  • the beam control device 251-1 is a calculation unit for the "antenna beam forming weight (BF weight) w BD (w d1 , w d2 , w d3 )" that calculates values to be set for the amplitude and phase of each of the reception signals and transmission signals of the multiple antenna elements 261 ( 1 ) to 261 ( 3 ) of the antenna (e.g., massive antenna) 26, and the antenna weight application unit 252-1 is a device that sets the BF weight w BD .
  • BF weight beam forming weight
  • the aerial beam control unit 25-2 has a beam control device 251-2 and an antenna weight application unit 252-2.
  • the beam control device 251-2 is a calculation unit for the "antenna beamforming weights (BF weights) w BU (w U1 , w U2 , w U3 )" that calculates values to be set for the amplitude and phase of the received signal and transmitted signal of each of the multiple antenna elements 261( 1 ) to 261 ( 3 ) of the antenna (massive antenna) 26, and the antenna weight application unit 252-2 is a device that sets the BF weights w BU .
  • BF weights beamforming weights
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the basic configuration of an interference suppression system that applies uplink interference suppression processing in a wireless communication system according to an embodiment. Note that in FIG. 7, solid arrows indicate the flow of signals transmitted from the airborne terminal 40, and dashed arrows indicate the flow of signals transmitted from the ground terminal 30 (the same applies to FIGS. 8, 11, 13, and 16 described below).
  • the interference suppression unit 27 superimposes an interference suppression weight W C of the following equation (2) and outputs a received signal X after interference suppression, which is represented by the received signal matrix of the following equation (3).
  • the interference suppression weight W C is determined so as to become a diagonalized matrix when multiplied by the channel matrix H as shown in the following equation (4).
  • the interference suppression weight W C for example, a weight based on the ZF (zero forcing) standard, a weight based on the MMSE (minimization of mean square error) standard, a weight based on the block diagonalization method (BD method), etc. can be used.
  • the transmission signals S1 and S2 transmitted from the air terminal 40 and the ground terminal 30, respectively, are output from the transceiver 24 as received signals without mutual interference.
  • FIG 8 is an explanatory diagram showing an example configuration of an interference suppression system according to an embodiment. Note that in Figure 8, components common to Figure 7 are assigned the same reference numerals, and their description will be omitted.
  • the interference suppression system of Figure 8 includes a base station antenna BF control unit 25 and an interference suppression unit 27 provided in a base station 20. Transmission signals transmitted from an airborne terminal 40 and a ground terminal 30 propagate as a propagation path matrix H indicated by propagation path 60, and are received as reception signals including interference signals from other cells, as shown in the above-mentioned equation (1).
  • the received signal received by the base station 20 is superimposed by a beamforming weight WB in the base station antenna BF control unit 25, and further superimposed by an interference suppression weight WC in the interference suppression unit 27, and the received signal X after interference suppression, which is represented by the received signal matrix of the following equation (5), is input to the transceiver 24.
  • the transmission signals S1 and S2 transmitted from the air terminal 40 and the ground terminal 30, respectively, are output from the transceiver 24 as received signals without mutual interference.
  • interference suppression system of Figure 8 a certain amount of interference between the ground terminal 30 and the airborne terminal 40 is eliminated by beamforming in the base station antenna BF control unit 25. Furthermore, interference between the ground terminal 30 and the airborne terminal 40 that cannot be eliminated by beamforming is eliminated by interference suppression processing (interference removal function) in the interference suppression unit 27. In this way, the combination of beamforming and the interference removal function makes it possible to significantly suppress interference between the ground terminal 30 and the airborne terminal 40 on the uplink of the base station 20.
  • an aerial terminal 40 is located at a low altitude in an aerial cell as shown in FIG. 10A and a terrestrial terminal 30 is located at the cell edge far from the base station of the terrestrial cell 100
  • beam nulls are formed in the aerial antenna beam 202 directed from the base station 20 to the aerial terminal 40 and the terrestrial antenna beam 102 directed from the base station 20 to the terrestrial terminal 30, as shown in FIG. 10B.
  • a null is formed in the aerial antenna beam 202 in the direction toward the terrestrial terminal 30, and a null is formed in the terrestrial antenna beam 102 in the direction toward the aerial terminal 40.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing another example configuration of an interference suppression system according to an embodiment. Note that in FIG. 11, components common to those in FIGS. 7 and 8 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the interference suppression system of FIG. 11 includes a base station antenna BF control unit 25 and an interference suppression unit 27 provided in the base station 20, and transmission power control units 410 and 320 provided in the terminal devices (air terminal 40 and ground terminal 30). In the air terminal 40 and the ground terminal 30, a predetermined transmission power control weight W P is superimposed by the transmission power control units 410 and 320 and transmitted.
  • the transmission signals superimposed with the transmission power control weight W P and transmitted from the air terminal 40 and the ground terminal 30 propagate as a propagation path matrix H shown in the propagation path 60 and are received as reception signals including interference signals from other cells, as shown in the above-mentioned equation (1).
  • the received signal received by the base station 20 is superimposed by a beamforming weight WB in the base station antenna BF control unit 25, and further superimposed by an interference suppression weight WC in the interference suppression unit 27, and the received signal X after interference suppression, which is represented by the received signal matrix of the following equation (6), is input to the transceiver 24.
  • the transmission signals S1 and S2 transmitted from the air terminal 40 and the ground terminal 30, respectively, are output from the transceiver 24 as received signals without mutual interference.
  • the combination of beamforming and interference removal functionality makes it possible to significantly suppress interference between the ground terminal 30 and the airborne terminal 40 on the uplink of the base station 20.
  • the interference suppression system of Figure 11 applies adaptive transmission power control to the ground terminal 30 and the aerial terminal 40 as a technology for reducing interference between ground cells and aerial cells, so that the received power of the uplinks from the ground terminal 30 and the aerial terminal 40 at the base station 20 is a predetermined received power (required received power), respectively.
  • the transmission power control units 410 and 320 provided in the airborne terminal 40 and ground terminal 30 respectively perform adaptive transmission power control based on transmission power control information received from the base station 20.
  • the same required reception powers ⁇ D and ⁇ U are generally set for the ground terminal 30 and the sky terminal 40, as shown in Figure 12A.
  • the required reception power for the ground terminal 30 is ⁇ D
  • the required reception power for the sky terminal 40 is ⁇ U.
  • the required reception powers ⁇ D and ⁇ U for the adaptive transmission power control of the ground terminal 30 and the sky terminal 40 are appropriately changed according to the amount of interference removal expected from the combination of beamforming and interference removal function, thereby improving the communication quality (communication capacity) of each of the ground terminal 30 and the sky terminal 40.
  • the communication quality (communication capacity) of the sky terminal 40 can be improved by appropriately adjusting the required reception power ⁇ U of the adaptive transmission power control of the sky terminal 40.
  • the reception power (SNR) at the base station 20 becomes very large. This allows the use of multi-level modulation (e.g., 7-bit transmission (128QAM) to 10-bit transmission (1024QAM)), enabling high-speed transmission.
  • multi-level modulation e.g., 7-bit transmission (128QAM) to 10-bit transmission (1024QAM)
  • the transmission power of the sky terminal 40 must be significantly reduced, and therefore the required reception power ⁇ U is generally set low. Therefore, only low-bit-rate multi-level modulation (e.g., 4-bit transmission (16QAM)) can be applied to the sky terminal 40.
  • the combination of the beamforming and interference cancellation function allows the ground terminal 30 to cancel interference from the sky terminal 40, eliminating the need to significantly reduce the received power of the sky terminal 40. Therefore, as shown in Figure 12B, the required received power ⁇ U of the sky terminal 40 can be set relatively high. For example, if the interference cancellation amount is set to 10 dB, the required received power ⁇ U can be increased by 10 dB.
  • high-bit-rate multi-level modulation e.g., 7-bit transmission (128QAM) to 10-bit transmission (1024QAM)
  • low-bit-rate multi-level modulation e.g., 4-bit transmission (16QAM)
  • the base station 20 estimates the amount of interference suppression by the interference suppression unit 27 for the ground terminal 30 and the sky terminal 40, and sets the required received powers ⁇ D and ⁇ U of each terminal device according to the amount of interference suppression. For example, the base station 20 estimates the amount of interference suppression by the interference suppression unit 27 for each of the ground terminal 30 and the sky terminal 40, and sets the required received powers ⁇ D and ⁇ U of the ground terminal 30 and the sky terminal 40 according to the amount of interference suppression. In this case, ⁇ D and ⁇ U may be the same value or different values. Note that the estimation of the amount of interference suppression and the setting of the required received powers ⁇ D and ⁇ U (transmission power thresholds) may be performed by the interference suppression control unit described below.
  • Figure 13 is an explanatory diagram showing another example configuration of an interference suppression system that applies interference suppression processing in a wireless communication system according to an embodiment. Note that in Figure 13, components that are common to Figures 7, 8, and 11 are given the same reference numerals, and their description will be omitted. Also, in Figure 13, the solid line and dashed line consisting of thick left-pointing arrows indicate the flow of desired signals received from the airborne terminal 40 and the ground terminal 30, respectively, and the thin line and dashed line consisting of thin left-pointing arrows indicate the flow of interference signals received from the airborne terminal 40 and the ground terminal 30, respectively (the same applies to Figure 16 described below).
  • the interference suppression process is not activated, thereby reducing the amount of signal processing involved in the interference suppression process.
  • the base station 20 includes a branching unit 28 that branches the intermediate signal of the received signal output from the base station antenna BF control unit 25, and an interference suppression control unit 29 that switches on/off the interference suppression function that superimposes the interference suppression weight Wc in the interference suppression unit 27.
  • the interference suppression control unit 29 Based on the intermediate signal of the received signal branched by the branching unit 28, the interference suppression control unit 29 measures the received power (power of the desired signal) and interference power (power of the interfering signal) of each of the ground terminal 30 and the sky terminal 40 at the same base station 20 when base station antenna adaptive beamforming is applied to the uplink, and estimates the communication qualities (SINR) ⁇ D and ⁇ U of the received signal of the uplink for each of the ground terminal 30 and the sky terminal 40 (S291).
  • SINR communication qualities
  • the interference suppression control unit 29 determines whether the communication qualities (SINR) ⁇ D and ⁇ U of the received signals of the uplinks of the ground terminal 30 and the sky terminal 40 satisfy predetermined conditions (S292) based on the estimated communication qualities (SINR) ⁇ D and ⁇ U of the received signals of the uplinks of the ground terminal 30 and the sky terminal 40. In the example of Fig. 13, the interference suppression control unit 29 determines whether the communication qualities (SINR) ⁇ D and ⁇ U of the ground terminal 30 and the sky terminal 40 are equal to or greater than a predetermined threshold (hereinafter also referred to as "required value”) ⁇ .
  • a predetermined threshold hereinafter also referred to as "required value
  • the interference suppression control unit 29 controls the interference suppression unit 27 to turn off the interference suppression process (interference removal process function).
  • the ON/OFF of the interference suppression processing can be switched by changing the setting of the interference suppression weight (interference cancellation weight) W C superimposed on the received signal matrix in the interference suppression unit 27.
  • the interference suppression processing can be turned ON by setting the interference suppression weight W C to the following equation (7)
  • the interference suppression processing can be turned OFF by setting the interference suppression weight W C to the following equation (8).
  • the aerial terminal 40 when the aerial terminal 40 is located at a high altitude in the aerial cell as shown in Figure 14A and the terrestrial terminal 30 is located inside the terrestrial cell 100, there is no overlap between the aerial antenna beam 202 directed from the base station 20 to the aerial terminal 40 and the terrestrial antenna beam 102 directed from the base station 20 to the terrestrial terminal 30 as shown in Figure 14B, depending on the beam width of the base station array antenna 26.
  • it is determined that the interference between the aerial cell 200 and the terrestrial cell 100 is small and satisfies a predetermined condition ( ⁇ D ⁇ ⁇ AND ⁇ U ⁇ ⁇ ), and the interference suppression process (interference removal process function) in the interference suppression unit 27 is turned off.
  • the aerial terminal 40 when the aerial terminal 40 is located at a low altitude of the aerial cell as shown in Figure 15A and the terrestrial terminal 30 is located at the cell edge far from the base station of the terrestrial cell 100, the aerial antenna beam 202 directed from the base station 20 to the aerial terminal 40 and the terrestrial antenna beam 102 directed from the base station 20 to the terrestrial terminal 30 overlap as shown in Figure 15B according to the beam width of the base station array antenna 26.
  • the interference between the aerial cell 200 and the terrestrial cell 100 is large, and it is determined that the predetermined condition ( ⁇ D ⁇ ⁇ AND ⁇ U ⁇ ⁇ ) is not satisfied, that is, the condition for interference occurrence ( ⁇ D ⁇ ⁇ OR ⁇ U ⁇ ⁇ ) is satisfied, and the interference suppression process (interference removal process function) in the interference suppression unit 27 is turned ON.
  • beam nulls are formed in the directions of the aerial antenna beam 202 directed from the base station 20 to the aerial terminal 40 and the terrestrial antenna beam 102 directed from the base station 20 to the terrestrial terminal 30, respectively, and as shown in Figure 15C, the interference between the aerial cell 200 and the terrestrial cell 100 is reduced, thereby satisfying the specified condition ( ⁇ D ⁇ AND ⁇ U ⁇ ).
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing yet another example configuration of an interference suppression system that applies interference suppression processing in a wireless communication system according to an embodiment. Even in the interference suppression system of FIG. 16, if interference can be sufficiently suppressed using base station antenna adaptive beamforming alone due to the relationship between the position of the same base station 20 and the positions of the ground terminal 30 and the airborne terminal 40, the interference suppression processing is not enabled, thereby reducing the amount of signal processing involved in the interference suppression processing.
  • the interference suppression control unit 29 determines whether to apply an interference canceller, i.e., whether to turn on or off the interference suppression process (interference removal processing function) in the interference suppression unit 27, depending on the positions (distance from the base station 20, altitude) of the airborne terminal 40 and the ground terminal 30.
  • the angle ⁇ U in the direction of the sky terminal 40 is the angle ⁇ U in the direction of the sky terminal 40, with a horizontal line passing through the position of the antenna 26 of the base station 20 in the figure as the reference (0°).
  • the angle ⁇ U in the direction of the sky terminal 40 is the upward angle when looking in the direction of the sky terminal 40 from the position of the antenna 26 of the base station 20
  • the angle ⁇ U in the direction of the ground terminal 30 is the downward angle when looking in the direction of the ground terminal 30 from the position of the antenna 26 of the base station 20.
  • the interference suppression control unit 29 estimates the angle ⁇ U of the direction of the air terminal 40 and the angle ⁇ D of the direction of the ground terminal 30, and determines whether the angular difference (
  • the interference suppression process (interference removal process function) in the interference suppression unit 27 is turned OFF, and if the angle difference (
  • the interference suppression function can be easily turned on/off using only information on the angle ( ⁇ U ) of the direction of the sky terminal 40 and the angle ( ⁇ D ) of the direction of the ground terminal 30 .
  • 18A and 18B are explanatory diagrams showing an example of the selection of an optimal directional beam directed from the antenna of the base station 20 to a terminal device (e.g., a ground terminal 30 in the illustrated example) in a wireless communication system according to an embodiment.
  • a terminal device e.g., a ground terminal 30 in the illustrated example
  • multiple (five in the illustrated example) directional beam candidates that can be formed by the antenna 26 of the base station 20 and have different directions in the vertical plane are set, and information on these directional beam candidates is shared between the base station 20 and the terminal devices (ground terminal 30, airborne terminal 40), and the optimal directional beam is selected depending on the direction of the terminal devices (ground terminal 30, airborne terminal 40) as seen from the antenna 26 of the base station 20.
  • the terminal devices receive signals transmitted from the base station 20 using the multiple directional beams, measure the received power, select the directional beam with the highest measured received power, and notify the base station 20 of information on the selected directional beam (e.g., the beam identification number).
  • the base station 20 communicates with the terminal devices (ground terminal 30, air terminal 40) using the selected directional beam.
  • the ground terminal 30 selects the fourth directional beam 102(4) from the top, which has the highest measured received power, and notifies the base station 20 of the beam identification number of the selected directional beam 102(4).
  • the base station 20 communicates with the ground terminal 30 using the selected fourth directional beam 102(4).
  • the ground terminal 30 selects the fifth directional beam 102(5) from the top, which has the highest measured received power, and notifies the base station 20 of the beam identification number of the selected directional beam 102(5).
  • the base station 20 communicates with the ground terminal 30 using the selected fifth directional beam 102(5).
  • a machine-learned model created by machine learning may be used to calculate weights in this embodiment.
  • This invention makes it possible to create a three-dimensional spatial cell configuration that enables terrestrial and aerial cells to share the same frequency band, thereby contributing to the achievement of Goal 9 of the Sustainable Development Goals (SDGs), "Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization, and build resilient technological infrastructure.”
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • processing steps and components of the wireless communication system described herein can be implemented by various means. For example, these steps and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • the processing units and other means used to realize the above steps and components in an entity may be implemented in one or more application-specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof.
  • ASICs application-specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, computers, or combinations thereof.
  • each unit used to realize the components may be implemented as a program (e.g., code such as procedures, functions, modules, instructions, etc.) that performs the functions described herein.
  • code such as procedures, functions, modules, instructions, etc.
  • any computer/processor-readable medium tangibly embodying firmware and/or software code may be used to implement means such as a processing unit used to realize the steps and components described herein.
  • the firmware and/or software code may be stored in memory, for example in a control device or storage device, and executed by a computer or processor.
  • the memory may be implemented within the computer or processor, or external to the processor.
  • the firmware and/or software code may also be stored on a computer- or processor-readable medium, such as, for example, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), programmable read-only memory (PROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), flash memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage device, etc.
  • RAM random access memory
  • ROM read-only memory
  • NVRAM non-volatile random access memory
  • PROM programmable read-only memory
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • flash memory floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage device, etc.
  • CD compact disk
  • DVD digital versatile disk
  • magnetic or optical data storage device etc.
  • the code may be executed by one or more computers or processors and may cause the computers or processors to perform certain aspects of the functionality described herein.
  • the medium may be a non-transitory recording medium.
  • the program code may be in any format as long as it can be read and executed by a computer, processor, or other device or machine, and its format is not limited to a specific format.
  • the program code may be source code, object code, or binary code, or may be a mixture of two or more of these codes.
  • Wireless communication systems 20A to 20C Base station 21: Base station device 23: Wireless communication unit 26: Antenna 261: Antenna element 23: Wireless communication unit 24: Transceiver 25: Base station antenna BF control unit (beam control unit) 26: Antenna 261: Antenna element 27: Interference suppression unit 28: Branching unit 29: Interference suppression control unit 30, 30A to 30C: Terminal device (ground terminal) 40, 40A to 40C: Terminal device (air terminal) 60: Propagation path 100, 100A to 100C: Terrestrial cell 102: Terrestrial antenna beam 200, 200A to 200C: Sky cell 202: Sky antenna beam 251: Beam control device 252: Antenna weight application unit 261: Antenna element 320: Transmission power control unit 410: Transmission power control unit A1: Terrestrial service area A2: Sky service area

Landscapes

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Abstract

地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成において、基地局が地上端末から受信する受信信号と上空端末から受信する受信信号との間の干渉を抑圧することができる無線通信システムを提供する。無線通信システムに備える基地局は、アンテナと、同一周波数帯を使用する地上セル及び上空セルを形成し、地上端末及び上空端末との間でアンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、地上端末に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う地上ビーム制御部と、上空端末に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う上空ビーム制御部と、アンテナを介して地上端末から受信した受信信号に上空端末からの干渉信号を抑圧する干渉抑圧ウェイトを重畳し、アンテナを介して上空端末から受信した受信信号に地上端末からの干渉信号を抑圧する干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧部とを備える。

Description

無線通信システム
　本発明は、移動通信の無線通信システムに関するものである。
　近年、上空エリアを移動するドローン、空飛ぶ自動車（タクシー）等の実現により、上空エリアで端末装置を利用できる移動通信の上空サービスエリアの構築が期待されている。本出願人は、同一基地局で地上サービスエリアに向けて地上セルを形成するとともに上空サービスエリアに向けて上空セルを形成し、地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成を構築する無線通信システムを提案した（特許文献１参照）。
特開２０２２－１３３９７５号公報
　上記地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成では、基地局が地上端末装置から受信する受信信号と上空端末装置から受信する受信信号との間で発生するおそれがある干渉を低減したい、という課題がある。
　本発明の一態様に係るシステムは、一又は複数の基地局を備える無線通信システムである。この無線通信システムにおいて、前記基地局は、互いに異なる複数の指向性ビームを形成可能なアンテナと、同一周波数帯を使用する地上セル及び上空セルを個別に形成し、前記地上セルに在圏する地上端末装置及び前記上空セルに在圏する上空端末装置との間で前記アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、前記地上端末装置に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う地上ビーム制御部と、前記上空端末装置に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う上空ビーム制御部と、前記アンテナを介して前記地上端末装置から受信した受信信号に前記上空端末装置からの干渉信号を抑圧する干渉抑圧ウェイトを重畳し、前記アンテナを介して前記上空端末装置から受信した受信信号に前記地上端末装置からの干渉信号を抑圧する干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧部と、を備える。
　前記無線通信システムにおいて、前記地上端末装置及び前記上空端末装置は、前記基地局から受信した送信電力制御情報に基づいて前記基地局に対する送信電力を制御する送信電力制御部を備え、前記基地局は、前記干渉抑圧部において前記地上端末装置及び前記上空端末装置の干渉抑圧量を推定し、前記推定した干渉抑圧量に応じて前記地上端末装置及び前記上空端末装置が送信する送信電力閾値を設定し、前記設定した送信電力閾値に応じて前記地上端末装置及び前記上空端末装置の送信電力量を決定し、前記決定した送信電力量を前記送信電力制御情報として前記地上端末装置及び前記上空端末装置に送信する。
　前記無線通信システムにおいて、前記基地局は、前記地上端末装置から受信した受信信号の通信品質と前記上空端末装置から受信した受信信号の通信品質とを推定し、前記通信品質の推定結果に基づいて、前記干渉抑圧部における前記干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧機能のオン／オフを切り替える干渉抑圧制御部を備えてもよい。
　前記無線通信システムにおいて、前記基地局は、前記アンテナの位置を基準にした前記地上端末装置の方向と前記上空端末装置の方向との間の角度差を推定し、前記角度差の推定結果に基づいて、前記干渉抑圧部における前記干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧機能のオン／オフを切り替える干渉抑圧制御部を備えてもよい。
　本発明によれば、地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成において、基地局が地上端末装置から受信する受信信号と上空端末装置から受信する受信信号との間の干渉を抑圧することができる。
図１は、実施形態に係る三次元空間セル構成の無線通信システムの構成の一例を示す説明図である。 図２は、三次元空間セル構成の基地局における上り回線の受信時の干渉の発生の一例を示す説明図である。 図３は、三次元空間セル構成の基地局における基地局アンテナ適応ビームフォーミングの一例を示す説明図である。 図４Ａは、上空セルの高い高度に位置する上空端末と地上セルの内側に位置する地上端末との間の位置関係の一例を示す説明図である。 図４Ｂは、図４Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なりの一例を示す説明図である。 図５Ａは、上空セルの低い高度に位置する上空端末と地上セルのセル端部に位置する地上端末との間の位置関係の一例を示す説明図である。 図５Ｂは、図５Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なり及び干渉の発生の様子の一例を示す説明図である。 図６は、実施形態に係る無線通信システムにおける基地局の主要構成の一例を示す説明図である。 図７は、実施形態に係る無線通信システムにおける上り回線の干渉抑圧処理を適用した干渉抑圧システムの基本構成の一例を示す説明図である。 図８は、実施形態に係る干渉抑圧システムの一構成例を示す説明図である。 図９Ａは、図８の干渉抑圧システムにおける干渉抑圧処理を適用しない場合の上空セルの低い高度に位置する上空端末と地上セルのセル端部に位置する地上端末との間の位置関係の一例を示す説明図である。 図９Ｂは、図９Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なり及び干渉の発生の様子の一例を示す説明図である。 図１０Ａは、図８の干渉抑圧システムにおける干渉抑圧処理を適用した場合の上空セルの低い高度に位置する上空端末と地上セルのセル端部に位置する地上端末との間の位置関係の一例を示す説明図である。 図１０Ｂは、図１０Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なりの一例を示す説明図である。 図１１は、実施形態に係る干渉抑圧システムの他の構成例を示す説明図である。 図１２Ａは、図１１の干渉抑圧システムの地上端末及び上空端末に適用する送信電力制御に適用する設定変更前の所要受信電力の一例を示す説明図である。 図１２Ｂは、図１１の干渉抑圧システムの地上端末及び上空端末に適用する送信電力制御に適用する設定変更後の所要受信電力の一例を示す説明図である。 図１３は、実施形態に係る無線通信システムにおける干渉抑圧処理を適用した干渉抑圧システムの他の構成例を示す説明図である。 図１４Ａは、図１３の干渉抑圧システムにおける干渉抑圧処理をＯＦＦにした場合の上空セルの低い高度に位置する上空端末と地上セルのセル端部に位置する地上端末との間の位置関係の一例を示す説明図である。 図１４Ｂは、図１４Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なり及び干渉の発生の様子の一例を示す説明図である。 図１５Ａは、図１２の干渉抑圧システムにおける干渉抑圧処理をＯＮにした場合の上空セルの低い高度に位置する上空端末と地上セルのセル端部に位置する地上端末との間の位置関係の一例を示す説明図である。 図１５Ｂは、図１５Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なりの一例を示す説明図である。 図１５Ｃは、図１５Ａの基地局における上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なりの一例を示す説明図である。 図１６は、実施形態に係る無線通信システムにおける干渉抑圧処理を適用した干渉抑圧システムの更に他の構成例を示す説明図である。 図１７Ａは、図１６の干渉抑圧システムにおける上空端末方向の角度θＵ及び上空端末方向の角度θＤの定義を示す説明図である。 図１７Ｂは、図１７Ａの角度の差を有する上空端末に向かう上空アンテナビームと地上端末に向かう地上アンテナビームとの重なりの一例を示す説明図である。 図１８Ａは、実施形態に係る無線通信システムにおける基地局のアンテナから端末装置に向かう最適な指向性ビームの選択の一例を示す説明図である。 図１８Ｂは、実施形態に係る無線通信システムにおける基地局のアンテナから端末装置に向かう最適な指向性ビームの選択の一例を示す説明図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　本書に記載された実施形態に係るシステムは、携帯通信の「地上サービスエリア」とともに、ドローン、空飛ぶ自動車（タクシー）等の実現により期待される携帯通信の「上空サービスエリア」を構築するにあたって、地上セルと上空セルで同一周波数共用を実現する三次元空間セル構成の無線通信システムである。実施形態の無線通信システムは、地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成において、地上セルに在圏する端末装置（地上端末）及び上空セルに在圏する端末装置（上空端末）に対する基地局アンテナビームフォーミングと、基地局における地上端末及び上空端末からの上り回線の受信時の干渉を抑圧（除去）する干渉抑圧処理（干渉除去処理）とを組み合わせることにより、基地局が地上端末から受信する受信信号と上空端末から受信する受信信号との間の干渉を抑圧することができる。
　図１は、実施形態に係る三次元空間セル構成の無線通信システムの構成の一例を示す説明図である。本実施形態に係る無線通信システム１０は、複数の基地局２０Ａ～２０Ｃを含む。無線通信システム１０は、複数の基地局２０Ａ～２０Ｃと、これらの基地局と無線通信を行う複数の端末装置３０Ａ～３０Ｃ，４０Ａ～４０Ｃとを含んでもよい。なお、図１には、３つの基地局２０Ａ～２０Ｃと６つの端末装置３０Ａ～３０Ｃ，４０Ａ～４０Ｃが図示されているが、基地局や端末装置の数は任意である。例えば、無線通信システム１０は、単一の基地局、２つの基地局、又は、４つ以上の基地局を含んでもよい。また、各基地局が形成するセルのそれぞれ複数の端末装置が在圏してもよい。なお、広帯域の周波数帯を用いる移動通信では、広帯域周波数を複数の周波数に分割して、分割した周波数分だけ同時に端末装置を収容できる。但し、分割した各周波数で利用可能な端末装置の数は上空セル及び地上セルでそれぞれ一台である。従って、本実施形態において、各基地局との間で同一周波数を同時に利用する端末装置は上空セル及び地上セルで各一台である。
　本実施形態の無線通信システム１０における無線技術は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄの標準規格に準拠した無線技術である。無線通信システム１０における無線技術は、第５世代（５Ｇ）、第６世代（６Ｇ）等の次世代の標準規格における無線技術であってもよい。
　基地局２０Ａ～２０Ｃは、例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ等と呼ばれ、端末装置３０Ａ～３０Ｃ，４０Ａ～４０Ｃと移動通信網との間の通信を中継する。
　端末装置３０Ａ～３０Ｃ，４０Ａ～４０Ｃは、基地局２０Ａ～２０Ｃを介して移動通信網に接続して各種の通信を行うことができる。端末装置は、例えば、通信サービスの利用者によって使用されるためユーザー装置（ＵＥ：Ｕｓｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と呼ばれる。また、端末装置は、移動可能なものであるため移動局又は移動機と呼ばれたり、また、無線機と呼ばれたりする場合もある。
　本実施形態の各基地局２０Ａ～２０Ｃが形成する無線通信エリアとしてセルは、地上サービスエリア（以下「地上エリア」という。）Ａ１に形成される第一セルとしての地上セル１００Ａ～１００Ｃと、上空サービスエリア（以下「上空エリア」という。）Ａ２に形成される第二セルとしての上空セル２００Ａ～２００Ｃとを含む。
　地上セル１００Ａ～１００Ｃは、既存の一般的な基地局と同様、地上サービスエリアＡ１（地上から一定の高さまでのエリア。例えば基地局のアンテナよりも下方のエリア）に位置する端末装置（以下「地上端末」ともいう。）３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとの無線通信を行うための２次元的又は３次元的な無線通信エリアである。一方、上空セル２００Ａ～２００Ｃは、地上サービスエリアＡ１よりも上方の上空サービスエリアＡ２に位置する端末装置（以下「上空端末」ともいう。）４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃとの無線通信を行うための２次元的又は３次元的な無線通信エリアである。
　地上サービスエリアＡ１に位置する地上端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、例えば、歩行者が所持しているスマートフォン、タブレット端末等の携帯型の通信端末、地上の建物などに設置されるＩｏＴ機器（センサやカメラなど）に搭載されている通信端末、自動車や鉄道などの地上移動体に搭載されている通信端末などである。
　上空サービスエリアＡ２に位置する上空端末４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、例えば、無人のドローン（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）、有人のドローン、空飛ぶ自動車（タクシー）、ヘリコプター等の飛行体に搭載されている通信端末である。上空端末４０Ｂは、航空機、ヘリコプター等の飛行体に搭乗している搭乗者が所持するスマートフォン、タブレット端末などの携帯型の通信端末であってもよい。なお、本実施形態では、図１に示すように、上空端末４０Ｂがドローン５０Ｂに搭載された通信端末である場合について説明する。
　本実施形態において、基地局２０Ａ～２０Ｃと地上端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び上空端末４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃはそれぞれ、所定の周波数帯において、各セルで割り当てられた無線リソース（周波数リソース、時間リソース）を用いて無線通信を行う。無線リソースの割り当ては、例えば基地局２０Ａ～２０Ｃで管理される。
　基地局２０Ａ～２０Ｃと地上端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び上空端末４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃとの無線通信の上り回線及び下り回線の複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）方式でもよいし、周波数分割複信（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ：ＦＤＤ）方式でもよい。また、無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式、又は、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）であってもよい。
　上記三次元空間セル構成では、地上サービスエリアＡ１とは独立に上空サービスエリアＡ２が構築され、地上サービスエリアＡ１と上空サービスエリアＡ２は同一基地局で構築し、地上サービスエリアＡ１と上空サービスエリアＡ２は同一周波数帯を共用する。そのため、地上セル１００Ａ～１００Ｃと上空セル２００Ａ～２００Ｃとの間の同一周波数干渉が課題である。
　図２は、三次元空間セル構成の基地局２０Ａ，２０Ｂにおける上り回線の受信時の干渉の発生の一例を示す説明図である。図２において、基地局２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ自セルの地上端末及び上空端末から上り回線信号の電波を受信しているとき、他セルの上空端末や地上端末からの上り回線信号の電波が干渉する上り回線の干渉が発生するおそれがある。例えば、基地局２０Ａが自セル１００Ａの地上端末３０Ａ及び自セル２００Ａの上空端末４０Ａから上り回線信号の電波を受信しているとき、他セル１００Ｂの地上端末３０Ｂや他セル２００Ｂの上空端末４０Ｂからの上り回線信号の電波が干渉するおそれがある。特に、基地局２０Ａ，２０Ｂと上空端末４０Ａ，４０Ｂとの間の電波伝搬経路は、障害物のない見通しとなるため、上空端末４０Ａ，４０Ｂから基地局２０Ａ，２０Ｂに到達する上り回線信号の電波は比較的強く、上り回線の干渉が発生しやすい。
　上記上り回線の干渉を低減するため、次の（Ａ１）及び（Ａ２）の干渉低減技術がある。
（Ａ１）基地局２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃはそれぞれ、自セルの地上端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び上空端末４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに対して指向性ビーム（以下「ビーム」又は「アンテナビーム」ともいう。）１０２Ａ，１０２Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂを向ける基地局アンテナ適応ビームフォーミングを適用する。
（Ａ２）基地局２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのそれぞれにおける自セルの地上端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び上空端末４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃからの受信電力が所定の受信電力（以下「所要受信電力」ともいう。）になるように、地上端末３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び上空端末４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃのそれぞれに適応送信電力制御を適用する。
　上記（Ａ１）及び（Ａ２）の干渉低減技術により、地上セルと上空セルとの間の同一周波数干渉を低減でき、同一周波数の共用が可能になる。具体的には、各基地局におけるビームフォーミング制御により、自セル及び他セルの端末装置からの干渉を抑圧できる。また、各基地局におけるビームフォーミング制御により自セル基地局での受信電力が増大できるので、ビームフォーミング制御なしの場合に比べて、端末装置における送信電力を大幅に低減できる（制御量を大幅に増大）ことから、他セル端末への干渉を大幅に抑圧できる。
　図３は、本実施形態の三次元空間セル構成の基地局２０Ａ～２０Ｃにおける基地局アンテナ適応ビームフォーミングの一例を示す説明図である。基地局２０Ａ～２０Ｃのアンテナ（以下「基地局アンテナ」ともいう。）２６は、例えば、当該アンテナを中心とした仮想垂直面内の互いに異なる方向に指向性を形成可能な地上セル用のビーム１０２と上空セル用のビーム２０２である。アンテナ２６は、複数のダイポールアンテナ、パッチアンテナ（平面アンテナ）などからなるアンテナ素子を配列したアレイアンテナを用い、各アンテナ素子の信号の振幅及び位相を制御して所定方向に指向性をもつビームを形成するものであってもよい。
　本実施形態において、アンテナ２６は、複数のアンテナ素子２６１（１）～２６１（３）が２次元的に又は３次元的に配列されたアレイアンテナ（以下「基地局アレイアンテナ」ともいう。）で構成され、ビームの本数、ビーム幅及びビーム方向を制御可能なビームフォーミング機能を有するＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ　ａｎｄ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式に用いることができるアンテナ（以下「Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ」ともいう。）であってもよい。アンテナ２６のアンテナ素子２６１の個数は特定の個数に限定されない。但し、アンテナ素子２６１の総数は地上セル及び上空セルの端末の送信する信号数を上回る必要がある。例えば、地上セル及び上空セルの送信アンテナ数が各２つでＭＩＭＯ送信する場合は最低でも２×２の４アンテナ素子が必要となる。
　Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ２６の形状は特定の形状に限定されない。例えば、Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ２６は、複数のアンテナ素子２６ａを平面状に配置した平面状のＭａｓｓｉｖｅアンテナである。平面状のＭａｓｓｉｖｅアンテナ２６は、基地局を中心とした水平面内における互いに異なる複数方向のそれぞれにセクタセルのビームを形成するように複数設けてもよい。また、Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ２６は、複数のアンテナ素子２６１を円筒状の外周面や底面に配置した円筒状のＭａｓｓｉｖｅアンテナでもよい。
　Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ２６で形成するビーム１０２，２０２のビーム幅及びビーム方向は、水平方向及び垂直方向について制御可能である。Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ２６は、例えば最大１２８個の多数のアンテナ素子を有することで、ビームフォーミングや空間多重などの技術を用いて、ユーザーごとに専用の電波を割り当てることもできる。
　基地局２０Ａ～２０Ｃはそれぞれ、Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ２６を用いた垂直面内ビームフォーミングにより同一周波数帯で地上端末用の指向性ビーム（以下「地上アンテナビーム」ともいう。）１０２と上空端末用の指向性ビーム（以下「上空アンテナビーム」ともいう。）２０２を別々に形成する空間分割多重を行い、地上セル１００Ａ～１００Ｃと上空セル２００Ａ～２００Ｃの干渉を抑圧することができる。
　図３において、基地局２０Ａ～２０Ｃのそれぞれの基地局装置２１は、アンテナ２６を介して地上端末３０Ａ～３０Ｃ及び上空端末４０Ａ～４０Ｃとの間で無線通信を行う無線通信部２３を備える。基地局装置２１は、無線通信部２３のほか、スケジューラ、基地局装置２１の全体の制御、処理を担う制御部や記憶部なども備えている。
　無線通信部２３は、送受信機２４と、ビーム制御部（以下「基地局アンテナＢＦ制御部」ともいう。）２５と、を有する。図３のビーム制御部２５は、地上端末３０に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う地上ビーム制御部として機能するとともに、上空端末４０装置に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う上空ビーム制御部としても機能する。ビーム制御部２５は、ビーム制御装置２５１とアンテナウェイト適用部２５２とを有する。ビーム制御装置２５１は、アンテナ（Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ）２６の複数のアンテナ素子２６１（１）～２６１（３）のそれぞれの受信信号及び送信信号の振幅及び位相を設定するためのアンテナウェイト適用部２５２内のアンテナビームフォーミングウェイト（以下「ＢＦウェイト」ともいう。）ｗＢ（ｗ１，ｗ２，ｗ３）を設定する。
　図３の基地局装置２１のビームフォーミング制御では、アンテナ２６の各アンテナ素子２６１の振幅、位相（ＢＦウェイト）を調整することで、垂直面内におけるビーム方向を変化させる。
ビームフォーミング制御は、例えば、アンテナ素子２６１の振幅、位相を予め設定して、複数の異なる方向のビームを生成するプリコーディング制御であってもよいし、アンテナ素子２６１の振幅、位相を適宜設定して、任意の方向のビームを生成する連続追従制御であってもよい。
　上記ビームフォーミング制御で制御されたビームにより、端末装置（上空端末４０、地上端末３０）への送信電力及び端末装置からの受信電力を集中させることで、アンテナ利得を向上させることができ、また、自セル以外の他セルへの干渉を抑圧できる。更に、アンテナ利得が向上し、基地局２０での受信電力を向上できるとともに、端末装置（上空端末４０、地上端末３０）の送信電力制御技術により、送信電力を大きく低減できることから、他セルへの干渉を大きく低減できる。
　上記ビームフォーミング及び送信電力制御だけを適用した三次元空間セル構成の無線通信システムにおいて、上空端末４０と地上端末３０の位置関係により、通信品質が低下したり高速の伝送速度が得られなくなったりするおそれがある。
　例えば、図４Ａに示すように上空セルの高い高度に上空端末４０が位置し、地上セル１００の内側に地上端末３０が位置する場合、図４Ｂに示すように基地局２０から上空端末４０に向かう上空アンテナビーム２０２と基地局２０から地上端末３０に向かう地上アンテナビーム１０２との重なりがないため、上空セル２００と地上セル１００との間の干渉は小さい。
　一方、図５Ａに示すように上空セルの低い高度に上空端末４０が位置し、地上セル１００の基地局から遠方にあるセル端部に地上端末３０が位置する場合、図５Ｂに示すように基地局２０から上空端末４０に向けた上空アンテナビーム２０２と基地局２０から地上端末３０に向けた地上アンテナビーム１０２とが重なる。そのため、ビームフォーミングによる干渉抑圧効果が低下し、ビームフォーミングでは上空セル２００と地上セル１００との間の干渉を相互に抑圧できないため、通信品質が低下する。また、所定の受信電力となるように地上端末３０及び上空端末４０の送信電力を制御する適応送信電力制御において、特に干渉を抑圧するために所要の受信電力を地上端末、上空端末で一律に低く設定すると、通信品質（ＳＮＲ）の上限が制限され、高速な伝送速度（例えば、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の変調方式を採用した場合の高速な伝送速度）が得られなくなる。
　本実施形態では、上り回線における地上セルと上空セルとの間の干渉をより効果的に低減するために、前述の適応送信電力制御と、干渉抑圧ウェイト（「干渉除去ウェイト」ともいう。）ＷＣを用いた干渉抑圧制御（干渉除去制御）を適用する。すなわち、本実施形態の無線通信システムは、上記上り回線の干渉を低減するため、次の（Ｂ１）～（Ｂ２）の干渉低減技術を用いた干渉抑圧システムを有する。
（Ｂ１）各基地局（例えば基地局２０Ａ）における自基地局の地上端末（例えば地上端末３０Ａ）及び上空端末（例えば上空端末４０Ａ）からの受信電力が所定の受信電力（所要受信電力）になるように適応送信電力制御を適用するが、それぞれの所要受信電力は異なる値を設定できるようにする。
（Ｂ２）基地局毎（例えば基地局２０Ａ）に、干渉抑圧ウェイト（干渉除去ウェイト）ＷＣを用いて、基地局毎の地上端末（例えば地上端末３０Ａ）からの受信信号と上空端末（例えば上空端末４０Ａ）からの受信信号と間の干渉を抑圧する干渉抑圧制御（干渉除去制御）を適用する。
　図６は、実施形態に係る無線通信システムにおける基地局２０の主要構成の一例を示す説明図である。図６の構成例では，上記適応ビームフォーミングと適応送信電力制御と適応干渉抑圧制御とを適用した干渉抑圧システムを有する。なお、図６において、前述の図３と共通する構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　図６において、基地局２０Ａ～２０Ｃのそれぞれの基地局装置２１に備える無線通信部２３は、送受信機２４と、地上セル及び上空セルのそれぞれに対応するように設けられた地上ビーム制御部２５－１及び上空ビーム制御部２５－２と、干渉抑圧部２７とを有する。地上ビーム制御部２５－１は、地上端末３０に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う。上空ビーム制御部２５－２は、上空端末４０装置に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う。
　地上ビーム制御部２５－１は、ビーム制御装置２５１－１とアンテナウェイト適用部２５２－１とを有する。ビーム制御装置２５１－１は、アンテナ（例えば、Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ）２６の複数のアンテナ素子２６１（１）～２６１（３）のそれぞれの受信信号及び送信信号の振幅及び位相に設定する値を算出する「アンテナビームフォーミングウェイト（ＢＦウェイト）ｗＢＤ（ｗｄ１，ｗｄ２，ｗｄ３）」の計算部であり、アンテナウェイト適用部２５２－１はＢＦウェイトｗＢＤを設定する装置である。
　上空ビーム制御部２５－２は、ビーム制御装置２５１－２とアンテナウェイト適用部２５２－２とを有する。ビーム制御装置２５１－２は、アンテナ（Ｍａｓｓｉｖｅアンテナ）２６の複数のアンテナ素子２６１（１）～２６１（３）のそれぞれの受信信号及び送信信号の振幅及び位相に設定する値を算出する「アンテナビームフォーミングウェイト（ＢＦウェイト）ｗＢＵ（ｗＵ１，ｗＵ２，ｗＵ３）」の計算部であり、アンテナウェイト適用部２５２－２はＢＦウェイトｗＢＵを設定する装置である。
　図７は、実施形態に係る無線通信システムにおける上り回線の干渉抑圧処理を適用した干渉抑圧システムの基本構成の一例を示す説明図である。なお、図７において、実線の矢印は、上空端末４０から送信された信号の流れを示し、破線の矢印は地上端末３０から送信された信号の流れを示す（後述の図８、図１１、図１３及び図１６においても同様）。
　図７において、上空端末４０及び地上端末３０のそれぞれから送信された送信信号Ｓ１，Ｓ２は、伝搬路６０に示す伝搬路行列Ｈとして伝搬し、次式（１）に示すように他セルの干渉信号を含む受信信号Ｘ１，Ｘ２として受信され、干渉抑圧部２７に入力される。
　干渉抑圧部２７では、次式（２）の干渉抑圧ウェイトＷＣが重畳され、次式（３）の受信信号行列で示す干渉抑圧後の受信信号Ｘが出力される。
　ここで、干渉抑圧ウェイトＷＣは、次式（４）に示すように伝搬路行列Ｈに掛けたときに対角化行列になるように決定される。干渉抑圧ウェイトＷＣとしては、例えば、ＺＦ（ゼロフォーシング）規範のウェイト、ＭＭＳＥ（平均二乗誤差最小化）規範のウェイト、ブロック対角化法（ＢＤ法）によるウェイト等を用いることができる。
　上記式（３）に示す干渉抑圧後の受信信号Ｘが送受信機２４に入力されると、上空端末４０及び地上端末３０のそれぞれから送信された送信信号Ｓ１，Ｓ２は相互に干渉の無い受信信号として送受信機２４から出力される。
　図８は、実施形態に係る干渉抑圧システムの一構成例を示す説明図である。なお、図８において、図７と共通する構成については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。図８の干渉抑圧システムは、基地局２０に設けられた基地局アンテナＢＦ制御部２５及び干渉抑圧部２７を含む。上空端末４０及び地上端末３０から送信された送信信号は、伝搬路６０で示す伝搬路行列Ｈとして伝搬し、前述の式（１）に示すように他セルの干渉信号を含む受信信号として受信される。
　基地局２０で受信された受信信号は、基地局アンテナＢＦ制御部２５でビームフォーミングウェイトＷＢが重畳され、更に干渉抑圧部２７で干渉抑圧ウェイトＷＣが重畳され、次式（５）の受信信号行列で示す干渉抑圧後の受信信号Ｘが送受信機２４に入力される。
　上記式（５）に示す干渉抑圧後の受信信号Ｘが送受信機２４に入力されると、上空端末４０及び地上端末３０のそれぞれから送信された送信信号Ｓ１，Ｓ２は相互に干渉の無い受信信号として送受信機２４から出力される。
　図８の干渉抑圧システムでは、基地局アンテナＢＦ制御部２５でのビームフォーミングにより、地上端末３０と上空端末４０との間の干渉を一定量除去する。更に、ビームフォーミングにより除去できない地上端末３０と上空端末４０との間の干渉を、干渉抑圧部２７での干渉抑圧処理（干渉除去機能）により除去する。このようにビームフォーミングと干渉除去機能との組み合わせにより、基地局２０の上り回線において地上端末３０と上空端末４０との間の干渉を大きく抑圧することができる。
　図９Ａに示すように上空セルの低い高度に上空端末４０が位置し、地上セル１００の基地局から遠方にあるセル端部に地上端末３０が位置する場合、図９Ｂに示すように基地局２０から上空端末４０に向かう上空アンテナビーム２０２と基地局２０から地上端末３０に向かう地上アンテナビーム１０２とが重なる。この場合に、図８のビームフォーミングと干渉抑圧処理（干渉除去機能）との組み合わせを適用しないと、上り回線における上空セル２００と地上セル１００との間の干渉が発生する。
　一方、図１０Ａに示すように上空セルの低い高度に上空端末４０が位置し、地上セル１００の基地局から遠方にあるセル端部に地上端末３０が位置する場合、図８のビームフォーミングと干渉抑圧処理（干渉除去機能）との組み合わせを適用することにより、図１０Ｂに示すように基地局２０から上空端末４０に向かう上空アンテナビーム２０２及び基地局２０から地上端末３０に向かう地上アンテナビーム１０２において相互の方向にビームのヌルを形成する。すなわち、上空アンテナビーム２０２において地上端末３０に向かう方向にヌルを形成し、地上アンテナビーム１０２において上空端末４０に向かう方向にヌルを形成する。このように上空アンテナビーム２０２及び地上アンテナビーム１０２のそれぞれのヌルを形成することにより、上り回線における上空セル２００と地上セル１００との間の干渉を大幅に抑圧することができる。
　図１１は、実施形態に係る干渉抑圧システムの他の構成例を示す説明図である。なお、図１１において、図７及び図８と共通する構成については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。図１１の干渉抑圧システムは、基地局２０に設けられた基地局アンテナＢＦ制御部２５及び干渉抑圧部２７と、端末装置（上空端末４０，地上端末３０）に設けられた送信電力制御部４１０，３２０とを含む。上空端末４０及び地上端末３０のそれぞれにおいて、送信電力制御部４１０，３２０で所定の送信電力制御ウェイトＷＰが重畳されて送信される。上空端末４０及び地上端末３０から送信電力制御ウェイトＷＰが重畳されて送信された送信信号は、伝搬路６０に示す伝搬路行列Ｈとして伝搬し、前述の式（１）に示すように他セルの干渉信号を含む受信信号として受信される。
　基地局２０で受信された受信信号は、基地局アンテナＢＦ制御部２５でビームフォーミングウェイトＷＢが重畳され、更に干渉抑圧部２７で干渉抑圧ウェイトＷＣが重畳され、次式（６）の受信信号行列で示す干渉抑圧後の受信信号Ｘが送受信機２４に入力される。
　上記式（６）に示す干渉抑圧後の受信信号Ｘが送受信機２４に入力されると、上空端末４０及び地上端末３０のそれぞれから送信された送信信号Ｓ１，Ｓ２は相互に干渉の無い受信信号として送受信機２４から出力される。
　図１１の干渉抑圧システムにおいても、前述の図８の干渉抑圧システムと同様に、ビームフォーミングと干渉除去機能との組み合わせにより、基地局２０の上り回線において地上端末３０と上空端末４０との間の干渉を大きく抑圧することができる。
　更に、図１１の干渉抑圧システムでは、地上セルと上空セル間の干渉低減技術として、基地局２０における地上端末３０及び上空端末４０からの上り回線の受信電力がそれぞれ所定の受信電力（所要受信電力）となるように、地上端末３０及び上空端末４０に対して適応送信電力制御を適用している。
　図１１において、上空端末４０及び地上端末３０に設けられた送信電力制御部４１０，３２０はそれぞれ、基地局２０から受信した送信電力制御情報に基づいて、適応送信電力制御を実行する。
　上記適応送信電力制御では、一般に、図１２Ａに示すように地上端末３０及び上空端末４０に対して同一の所要受信電力ΓＤ、ΓＵが設定される。ここで、地上端末３０の所要受信電力をΓＤとし、上空端末４０の所要受信電力をΓＵとする。本実施形態では、ビームフォーミングと干渉除去機能との組み合わせで想定される干渉除去量に応じて、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの適応送信電力制御の所要受信電力ΓＤ，ΓＵを適宜変更することにより、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの通信品質（通信容量）を改善する。
　特に、本実施形態では、上空端末４０の適応送信電力制御の所要受信電力ΓＵを適宜変更することにより、上空端末４０の通信品質（通信容量）を改善することができる。上空端末４０は基地局２０に対して見通し内となることから、基地局２０での受信電力（ＳＮＲ）が非常に大きくなる。そのため、多値変調（例えば、７ビット伝送（１２８ＱＡＭ）～１０ビット伝送（１０２４ＱＡＭ）等）が利用できることから、高速伝送が可能となる。しかし、基地局２０の自セルの地上端末３０への干渉が増大することから、上空端末４０の送信電力を大幅に低減する必要があるため所要受信電力ΓＵを低く設定することが一般である。そのため、上空端末４０に低いビットレートの多値変調（例えば、４ビット伝送（１６ＱＡＭ））しか適用できない。
　本実施形態では、上記ビームフォーミングと干渉除去機能との組み合わせにより、地上端末３０は上空端末４０からの干渉を除去できることから、上空端末４０の受信電力を大きく低減させる必要がない。従って、図１２Ｂに示すように上空端末４０の所要受信電力ΓＵを比較的高く設定できる。例えば、干渉除去量を１０ｄＢとすれば、所要受信電力ΓＵを１０ｄＢ高くできることから、低いビットレートの多値変調（例えば、４ビット伝送（１６ＱＡＭ））ではなく、高いビットレートの多値変調（例えば、７ビット伝送（１２８ＱＡＭ）～１０ビット伝送（１０２４ＱＡＭ）等）を適用できるようになり、高速伝送が可能となる。
　図１１の干渉抑圧システムにおいて、基地局２０は、地上端末３０及び上空端末４０について干渉抑圧部２７による干渉抑圧量を推定し、その干渉抑圧量に応じて、各端末装置の所要受信電力ΓＤ、ΓＵを設定する。例えば、基地局２０は、地上端末３０及び上空端末４０のそれぞれについて干渉抑圧部２７による干渉抑圧量を推定し、その干渉抑圧量に応じて、地上端末３０及び上空端末４０の所要受信電力ΓＤ、ΓＵを設定する。この場合、ΓＤ、ΓＵは同じ値であっても、異なった値でもよい。なお、干渉抑圧量の推定及び所要受信電力ΓＤ、ΓＵ（送信電力閾値）の設定は、後述の干渉抑圧制御部で行ってもよい。
　上空端末、地上端末の基地局での受信電力が所要受信電力ΓＤ、ΓＵとなるように各端末の送信電力を制御する。例えば、送信電力を１００ｄＢで送信した時の端末の受信電力を５０ｄＢとし、所要受信電力ΓＤを３０ｄＢとすると、受信電力が５０ｄＢ－３０ｄＢ＝２０ｄＢだけ大きく、その分送信電力も大きいことになる。そこで、この差分２０ｄＢの送信電力を制御して、送信電力は８０ｄＢ（＝１００ｄＢ－２０ｄＢ）とする。
　図１３は、実施形態に係る無線通信システムにおける干渉抑圧処理を適用した干渉抑圧システムの他の構成例を示す説明図である。なお、図１３において、図７、図８及び図１１と共通する構成については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。また、図１３中の左向き矢印の太線からなる実線及び破線はそれぞれ上空端末４０及び地上端末３０から受信された希望信号の流れを示し、左向き矢印の細線からなる線及び破線はそれぞれ上空端末４０及び地上端末３０から受信された干渉信号の流れを示している（後述の図１６においても同様）。
　図１３の干渉抑圧システムでは、同一基地局２０の位置と地上端末３０及び上空端末４０の位置との間の関係により、基地局アンテナ適応ビームフォーミングだけで十分に干渉を抑圧できる場合は、干渉抑圧処理を機能させずに干渉抑圧処理に関わる信号処理量の削減を図る。
　図１３において、基地局２０は、基地局アンテナＢＦ制御部２５から出力された受信信号の中間信号を分岐する分岐部２８と、干渉抑圧部２７における干渉抑圧ウェイトＷｃを重畳する干渉抑圧機能のオン／オフを切り替える干渉抑圧制御部２９を備える。干渉抑圧制御部２９は、分岐部２８で分岐された受信信号の中間信号に基づいて、上り回線の基地局アンテナ適応ビームフォーミング適用時の同一基地局２０における地上端末３０及び上空端末４０それぞれの受信電力（希望信号の電力）及び干渉電力（干渉信号の電力）を測定し、地上端末３０及び上空端末４０それぞれについて上り回線の受信信号の通信品質（ＳＩＮＲ）λＤ、λＵを推定する（Ｓ２９１）。
　次に、干渉抑圧制御部２９は、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの上り回線の受信信号の通信品質（ＳＩＮＲ）λＤ、λＵの推定結果に基づき、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの通信品質（ＳＩＮＲ）λＤ、λＵが所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２９２）。図１３の例では、干渉抑圧制御部２９は、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの通信品質（ＳＩＮＲ）λＤ、λＵが所定の閾値（以下「所要値」ともいう。）Λ以上か否かを判断する。ここで、地上端末３０及び上空端末４０の通信品質（ＳＩＮＲ）λＤ、λＵがともに閾値（所要値）Λ以上（λＤ、λＵ≧Λ）であれば、干渉抑圧部２７における干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＦＦにするように制御する。
　上記干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）のＯＮ／ＯＦＦは、干渉抑圧部２７において受信信号行列に重畳する干渉抑圧ウェイト（干渉除去ウェイト）ＷＣの設定を変更することによって切り替えることができる。例えば、次式（７）の干渉抑圧ウェイトＷＣに設定することにより、干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＮにし、次式（８）の干渉抑圧ウェイトＷＣに設定することにより、干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＦＦにすることができる。
　例えば、図１４Ａに示すように上空セルの高い高度に上空端末４０が位置し、地上セル１００の内側に地上端末３０が位置する場合、基地局アレイアンテナ２６のビーム幅に応じて、図１４Ｂに示すように基地局２０から上空端末４０に向かう上空アンテナビーム２０２と基地局２０から地上端末３０に向かう地上アンテナビーム１０２との重なりがない。この場合、上空セル２００と地上セル１００との間の干渉は小さく、所定の条件（λＤ≧Λ　ＡＮＤ　λＵ≧Λ）を満たすと判断され、干渉抑圧部２７における干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＦＦにする。
　一方、基地局アレイアンテナ２６のビーム幅に応じて、図１５Ａに示すように上空セルの低い高度に上空端末４０が位置し、地上セル１００の基地局から遠方にあるセル端部に地上端末３０が位置する場合、基地局アレイアンテナ２６のビーム幅に応じて、図１５Ｂに示すように基地局２０から上空端末４０に向かう上空アンテナビーム２０２と基地局２０から地上端末３０に向かう地上アンテナビーム１０２とが重なる。この場合、上空セル２００と地上セル１００との間の干渉が大きく、所定の条件（λＤ≧Λ　ＡＮＤ　λＵ≧Λ）を満たさない、すなわち、干渉発生の条件（λＤ＜Λ　ＯＲ　λＵ＜Λ）を満たすと判断され、干渉抑圧部２７における干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＮにする。この干渉抑圧処理のＯＮにより、基地局２０から上空端末４０に向かう上空アンテナビーム２０２及び基地局２０から地上端末３０に向かう地上アンテナビーム１０２において相互の方向にビームのヌルが形成され、図１５Ｃに示すように、上空セル２００と地上セル１００との間の干渉が小さくなり、所定の条件（λＤ≧Λ　ＡＮＤ　λＵ≧Λ）を満たすようになる。
　図１６は、実施形態に係る無線通信システムにおける干渉抑圧処理を適用した干渉抑圧システムの更に他の構成例を示す説明図である。図１６の干渉抑圧システムにおいても、同一基地局２０の位置と地上端末３０及び上空端末４０の位置との間の関係により、基地局アンテナ適応ビームフォーミングだけで十分に干渉を抑圧できる場合は、干渉抑圧処理を機能させずに干渉抑圧処理にかかわる信号処理量の削減を図る。
　図１６において、干渉抑圧制御部２９は、上空端末４０及び地上端末３０の位置（基地局２０との距離、高度）に応じて、干渉キャンセラー適用の有無すなわち干渉抑圧部２７における干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）ＯＮ／ＯＦＦを決定する。
　一般に、基地局２０のアンテナ２６の位置を基準にした上空端末４０の方向（θＵ）と地上端末３０の方向（θＤ）との間の角度差（｜θＤ－θＵ｜）が大きければ、基地局アンテナ適応ビームフォーミングで十分に干渉を抑圧できる。
　ここで、図１７Ａに示すように、上空端末４０の方向の角度θＵは、図中の基地局２０のアンテナ２６の位置を通る横方向（水平方向）の線を基準（０°）にして、基地局２０のアンテナ２６の位置から上空端末４０の方向を見た上向きの角度が上空端末４０の方向の角度θＵであり、基地局２０のアンテナ２６の位置から地上端末３０の方向を見た下向きの角度が地上端末３０の方向の角度θＵである。
　図１６の干渉抑圧システムにおいて、干渉抑圧制御部２９は、上空端末４０の方向の角度θＵと地上端末３０の方向の角度θＤとを推定し、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの方向の角度差（｜θＤ－θＵ｜）が所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２９３）。図１６の例では、干渉抑圧制御部２９は、地上端末３０及び上空端末４０それぞれの方向の角度差（｜θＤ－θＵ｜）が所定の閾値Γθ以上か否かを判断する。ここで、上記角度差（｜θＤ－θＵ｜）が閾値Γθ以上（｜θＤ－θＵ｜≧Γθ）であれば（図１７Ｂ参照）、干渉抑圧部２７における干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＦＦにし、上記角度差（｜θＤ－θＵ｜）が閾値Γθ未満（｜θＤ－θＵ｜＜Γθ）であれば、干渉抑圧部２７における干渉抑圧処理（干渉除去処理機能）をＯＮにするように制御する。
　特に、図１６の干渉抑圧システムでは、上空端末４０の方向の角度（θＵ）及び地上端末３０の方向の角度（θＤ）の情報だけで、干渉抑圧機能のＯＮ／ＯＦＦを簡易に行うことができる。
　図１８Ａ及び図１８Ｂはそれぞれ、実施形態に係る無線通信システムにおける基地局２０のアンテナから端末装置（例えば、図示の例では地上端末３０）に向かう最適な指向性ビームの選択の一例を示す説明図である。本実施形態において、例えば、基地局２０のアンテナ２６で形成可能な垂直面内の方向が互いに異なる複数（図示の例では５本）の指向性ビームの候補を設定しておき、その指向性ビームの候補の情報を基地局２０と端末装置（地上端末３０、上空端末４０）との間で共有しておき、基地局２０のアンテナ２６から見た端末装置（地上端末３０、上空端末４０）の方向に応じて最適な指向性ビームを選択する。例えば、端末装置（地上端末３０、上空端末４０）は、基地局２０から上記複数の指向性ビームで送信された信号を受信して受信電力を測定し、受信電力の測定値が最大となる指向性ビームを選択し、選択した指向性ビームの情報（例えば、ビーム識別番号）を基地局２０に通知する。基地局２０は、端末装置（地上端末３０、上空端末４０）との間で、選択された指向性ビームで通信を行う。
　例えば、図１８Ａに示すように、基地局２０のアンテナ２６から離れた遠方に地上端末３０が位置する場合、地上端末３０は、受信電力の測定値が最大となる上から４番目の指向性ビーム１０２（４）を選択し、選択した指向性ビーム１０２（４）のビーム識別番号を基地局２０に通知する。基地局２０は、地上端末３０との間で、選択された４番目の指向性ビーム１０２（４）で通信を行う。
　また例えば、図１８Ｂに示すように、基地局２０のアンテナ２６の近くに地上端末３０が位置する場合、地上端末３０は、受信電力の測定値が最大となる上から５番目の指向性ビーム１０２（５）を選択し、選択した指向性ビーム１０２（５）のビーム識別番号を基地局２０に通知する。基地局２０は、地上端末３０との間で、選択された５番目の指向性ビーム１０２（５）で通信を行う。
　以上、本実施形態によれば、地上セル１００と上空セル２００で同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成において、基地局２０が地上端末３０から受信する受信信号と上空端末４０から受信する受信信号との間の干渉を抑圧することができる。
　なお、本実施形態におけるウェイトの計算等には、機械学習によって作成された機械学習済モデルを用いてもよい。
　本発明は、地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成を構築することができるため、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。
　なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線通信システムの構成要素は、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、送受信機、送信機、受信機、基地局装置、ｅ－ＮｏｄｅＢ、ｇ－ＮｏｄｅＢ、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）において前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、前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前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）、フラッシュメモリ、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、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。
　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　　　　：無線通信システム
２０Ａ～２０Ｃ：基地局
２１　　　　：基地局装置
２３　　　　：無線通信部
２６　　　　：アンテナ
２６１　　　：アンテナ素子
２３　　　　：無線通信部
２４　　　　：送受信機
２５　　　　：基地局アンテナＢＦ制御部（ビーム制御部）
２６　　　　：アンテナ
２６１　　　：アンテナ素子
２７　　　　：干渉抑圧部
２８　　　　：分岐部
２９　　　　：干渉抑圧制御部
３０、３０Ａ～３０Ｃ：端末装置（地上端末）
４０、４０Ａ～４０Ｃ：端末装置（上空端末）
６０　　　　：伝搬路
１００、１００Ａ～１００Ｃ：地上セル
１０２　　　：地上アンテナビーム
２００、２００Ａ～２００Ｃ：上空セル
２０２　　　：上空アンテナビーム
２５１　　　：ビーム制御装置
２５２　　　：アンテナウェイト適用部
２６１　　　：アンテナ素子
３２０　　　：送信電力制御部
４１０　　　：送信電力制御部
Ａ１　　　　：地上サービスエリア
Ａ２　　　　：上空サービスエリア

Claims (4)

  1. 　一又は複数の基地局を備える無線通信システムであって、
    　前記基地局は、
    　　互いに異なる複数の指向性ビームを形成可能なアンテナと、
    　　同一周波数帯を使用する地上セル及び上空セルを個別に形成し、前記地上セルに在圏する地上端末装置及び前記上空セルに在圏する上空端末装置との間で前記アンテナを介して無線通信を行う無線通信部と、
    　　前記地上端末装置に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う地上ビーム制御部と、
    　　前記上空端末装置に対して指向性ビームを向けるビームフォーミングを行う上空ビーム制御部と、
    　　前記アンテナを介して前記地上端末装置から受信した受信信号に前記上空端末装置からの干渉信号を抑圧する干渉抑圧ウェイトを重畳し、前記アンテナを介して前記上空端末装置から受信した受信信号に前記地上端末装置からの干渉信号を抑圧する干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧部と、
    を備える、ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　請求項１の無線通信システムにおいて、
    　前記地上端末装置及び前記上空端末装置は、前記基地局から受信した送信電力制御情報に基づいて前記基地局に対する送信電力を制御する送信電力制御部を備え、
    　前記基地局は、
    　　前記干渉抑圧部において前記地上端末装置及び前記上空端末装置の干渉抑圧量を推定し、
    　　前記推定した干渉抑圧量に応じて、前記地上端末装置及び前記上空端末装置の所要受信電力を設定し、前記設定した所要受信電力に応じて前記地上端末装置及び前記上空端末装置の送信電力量を決定し、前記決定した送信電力量を前記送信電力制御情報として前記地上端末装置及び前記上空端末装置に送信する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  3. 　請求項１又は２の無線通信システムにおいて、
    　前記基地局は、前記地上端末装置から受信した受信信号の通信品質と前記上空端末装置から受信した受信信号の通信品質とを推定し、前記通信品質の推定結果に基づいて、前記干渉抑圧部における前記干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧機能のオン／オフを切り替える干渉抑圧制御部を備える、ことを特徴とする無線通信システム。
  4. 　請求項１又は２の無線通信システムにおいて、
    　前記基地局は、前記アンテナの位置を基準にした前記地上端末装置の方向と前記上空端末装置の方向との間の角度差を推定し、前記角度差の推定結果に基づいて、前記干渉抑圧部における前記干渉抑圧ウェイトを重畳する干渉抑圧機能のオン／オフを切り替える干渉抑圧制御部を備える、ことを特徴とする無線通信システム。
    地上セルと上空セルで同一周波数帯の共用を実現する三次元空間セル構成において、基地局が地上端末から受信する受信信号と上空端末から受信する受信信号との間の干渉を抑圧することができる無線通信システムを提供する。
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