JP7458034B2 - Wireless communication method and wireless communication system - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信方法及び無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication system.

近年、無人航空機(UAV:Unmanned Aerial Vehicle)を用いた高高度擬似衛星(HAPS:High Altitude Platform Station、又はHigh Altitude Pseudo Satellite)などの飛行体(飛翔体)を媒体とする無線通信システムが検討されている。 In recent years, wireless communication systems using flying objects such as high-altitude pseudosatellites (HAPS: High Altitude Platform Stations, or High Altitude Pseudo Satellites) using unmanned aerial vehicles (UAVs) have been studied. ing.

この種の無線通信システムでは、端末などの無線機は、飛翔体を経由して地上基地局に接続し、ネットワークに接続する。このとき、飛翔体は、端末と地上基地局との間の媒体として通信のリレーを行う。つまり、当該無線通信システムには、地上基地局の設置が困難な海洋や山岳などにおいても通信サービスの提供を可能にするという利点がある。 In this type of wireless communication system, a wireless device such as a terminal connects to a ground base station via a flying object and connects to a network. At this time, the flying object relays communication as a medium between the terminal and the ground base station. In other words, this wireless communication system has the advantage of being able to provide communication services even in places such as oceans and mountains where it is difficult to install ground base stations.

一方、飛翔体を経由する無線通信では、時間の経過とともに無線チャネル状態が変化することがある。例えば、特許文献1には、変動する無線チャネル状態の下でアプリケーションに必要な所要サービス品質(QoS:Quality of Service)を保つために、変調及び符号化方式レベルを調整する無線リンクアダプテーション技術が開示されている。 On the other hand, in wireless communication via a flying object, the wireless channel state may change over time. For example, Patent Document 1 discloses a wireless link adaptation technology that adjusts modulation and coding scheme levels in order to maintain the required quality of service (QoS) required for applications under fluctuating wireless channel conditions. has been done.

特表2013-504951Special table 2013-504951

飛翔体が端末と地上基地局との間で通信のリレーを行う場合、飛翔体と端末が無線通信を維持可能な位置関係にあっても、飛翔体の姿勢によっては当該飛翔体の翼などが通信リンクをブロッキングして、通信品質が低下してしまうことがある。 When a flying object relays communication between a terminal and a ground base station, even if the flying object and the terminal are in a positional relationship that allows them to maintain wireless communication, depending on the attitude of the flying object, the wings of the flying object may Communication links may be blocked and communication quality may deteriorate.

このとき、特許文献1に記載された無線リンクアダプテーション技術を適用しても、変調及び符号化方式レベルを調整するための演算に時間が必要であるため、リアルタイム性が乏しいという問題があった。例えば、従来の無線リンクアダプテーション技術では、ブロッキングが解消された後に制御が行われる可能性があった。 In this case, even if the radio link adaptation technology described in Patent Document 1 is applied, there is a problem that real-time performance is poor because calculations for adjusting the modulation and coding method levels require time. For example, with conventional radio link adaptation technology, there is a possibility that control will be performed after blocking is resolved.

本発明は、飛翔体との間で行う無線通信におけるブロッキングの影響による通信品質低下を低減することができる無線通信方法及び無線通信システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a wireless communication method and a wireless communication system that can reduce deterioration in communication quality due to the influence of blocking in wireless communication with a flying object.

本発明の一態様にかかる無線通信方法は、飛翔体と無線機との間で無線通信を行う無線通信方法において、前記飛翔体の位置を示す位置情報、及び前記飛翔体の高度を示す高度情報を取得する取得工程と、前記位置情報及び前記高度情報に基づいて、前記飛翔体に対して前記無線機が無線通信を維持可能な位置関係となる前記飛翔体の飛行航路を算出する飛行航路算出工程と、前記飛行航路上を飛行する前記飛翔体の姿勢に起因して発生し得る前記飛翔体と前記無線機との間の通信リンクに対するブロッキングを予測する予測工程と、前記飛翔体の飛行速度及び前記飛行航路に基づいて、予測工程において予測したブロッキングが発生し得るタイミングを算出するタイミング算出工程と、算出したタイミングに基づいて、予測したブロッキングに対処するよう制御する対処制御工程とを含むことを特徴とする。 A wireless communication method according to one aspect of the present invention includes position information indicating the position of the flying object and altitude information indicating the altitude of the flying object in the wireless communication method for performing wireless communication between a flying object and a radio device. and a flight route calculation that calculates a flight route of the flying object in which the wireless device has a positional relationship with the flying object that allows the wireless communication to be maintained, based on the position information and the altitude information. a prediction step of predicting blocking of a communication link between the flying object and the wireless device that may occur due to the attitude of the flying object flying on the flight path; and a flight speed of the flying object. and a timing calculation step of calculating a timing at which the blocking predicted in the prediction step may occur based on the flight route, and a countermeasure control step of controlling to deal with the predicted blocking based on the calculated timing. It is characterized by

また、本発明の一態様にかかる無線通信システムは、飛翔体と無線機との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、前記飛翔体の位置を示す位置情報、及び前記飛翔体の高度を示す高度情報を取得する取得部と、前記位置情報及び前記高度情報に基づいて、前記飛翔体に対して前記無線機が無線通信を維持可能な位置関係となる前記飛翔体の飛行航路を算出する飛行航路算出部と、前記飛行航路上を飛行する前記飛翔体の姿勢に起因して発生し得る前記飛翔体と前記無線機との間の通信リンクに対するブロッキングを予測する予測部と、前記飛翔体の飛行速度及び前記飛行航路に基づいて、前記予測部が予測したブロッキングが発生し得るタイミングを算出するタイミング算出部と、前記タイミング算出部が算出したタイミングに基づいて、前記予測部が予測したブロッキングに対処するよう制御する対処制御部とを有することを特徴とする。
Further, in a wireless communication system according to one aspect of the present invention, in a wireless communication system that performs wireless communication between a flying object and a radio device , position information indicating a position of the flying object and an altitude of the flying object are provided. an acquisition unit that acquires altitude information; and a flight that calculates, based on the position information and the altitude information, a flight route of the flying object that provides a positional relationship in which the wireless device can maintain wireless communication with the flying object. a route calculation unit; a prediction unit that predicts blocking of a communication link between the flying object and the wireless device that may occur due to the attitude of the flying object flying on the flight path; a timing calculation unit that calculates the timing at which the blocking predicted by the prediction unit may occur based on the flight speed and the flight route; and a timing calculation unit that calculates the timing at which the blocking predicted by the prediction unit may occur based on the flight speed and the flight route; The present invention is characterized by comprising a countermeasure control unit that controls the countermeasure.

本発明によれば、飛翔体との間で行う無線通信におけるブロッキングの影響による通信品質低下を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce communication quality deterioration due to the influence of blocking in wireless communication performed with a flying object.

第1実施形態にかかる無線通信システムの構成を例示する図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to a first embodiment. 飛翔体の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a flying object. 飛翔体が有するRF装置及びその周辺の構成例を示す図である。It is a diagram showing an example of the configuration of an RF device included in a flying object and its surroundings. 端末の構成例を示す図である。It is a diagram showing an example of the configuration of a terminal. 地上基地局の構成例及びその周辺を示す図である。It is a diagram showing an example of the configuration of a terrestrial base station and its surroundings. 制御局が有する機能を例示する機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram illustrating functions of a control station. 第1実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system according to the first embodiment. 無線通信システムを構成する各部の位置関係を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the positional relationship of each part constituting a wireless communication system. パラメータを例示する図表である。1 is a table illustrating parameters. (a)は、飛翔体の傾きを例示する図である。(b)は、指向性アンテナの指向角度を例示する図である。(a) is a diagram illustrating the inclination of a flying object. (b) is a diagram illustrating the directivity angle of a directional antenna. 制御局が図9に示したパラメータを用いて指向性アンテナの指向角度を算出した結果を示すグラフである。10 is a graph showing the result of the control station calculating the directivity angle of the directional antenna using the parameters shown in FIG. 9; 変調方式と誤り訂正符号化率の組合せ例を示す図表である。1 is a table showing examples of combinations of modulation methods and error correction coding rates. 第2実施形態にかかる無線通信システムの構成を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a wireless communication system according to a second embodiment. 飛翔体の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a flying object. 飛翔体が有するRF装置及びその周辺の構成例を示す図である。It is a diagram showing an example of the configuration of an RF device included in a flying object and its surroundings. 第3実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system according to the third embodiment. 第4実施形態にかかる無線通信システムの制御局が行う処理を示すフローチャートである。12 is a flowchart showing processing performed by a control station of a wireless communication system according to a fourth embodiment. 第4実施形態にかかる無線通信システムにおける各構成の位置関係を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing the positional relationship of each component in a wireless communication system according to a fourth embodiment. 第5実施形態にかかる無線通信システムの構成を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a wireless communication system according to a fifth embodiment. 飛翔体の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a flying object. 飛翔体が有するRF装置及びその周辺の構成例を示す図である。It is a diagram showing an example of the configuration of an RF device included in a flying object and its surroundings. 第5実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system according to the fifth embodiment. 第6実施形態にかかる無線通信システムの構成を例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to a sixth embodiment. 第6実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system according to the sixth embodiment. 比較例の無線通信システムの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a wireless communication system of a comparative example. 比較例の地上基地局と無線通信を行う飛翔体を正面から見た状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which a flying object that performs wireless communication with a ground base station according to a comparative example is viewed from the front. 比較例における飛翔体が旋回しつつ地上基地局と無線通信を行っている状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a flying object in a comparative example is performing wireless communication with a ground base station while circling.

まず、本発明がなされるに至った背景について、より具体的に説明する。図25は、比較例の無線通信システム1の構成を示す図である。無線通信システム1は、飛翔体(飛行体)2を介して端末(又は移動局)3が地上基地局4に接続されている。なお、地上基地局4は、インターネットなどのネットワーク5に接続されている。 First, the background of the invention will be explained in more detail. FIG. 25 is a diagram showing the configuration of a wireless communication system 1 as a comparative example. In a wireless communication system 1 , a terminal (or mobile station) 3 is connected to a ground base station 4 via a flying object (flying object) 2 . Note that the terrestrial base station 4 is connected to a network 5 such as the Internet.

飛翔体2は、例えば飛行機型の翼(図26参照)を備えた固定翼型の無人航空機(UAV)などであり、端末3と地上基地局4との間でリレー通信を行い、地上基地局4を介してネットワーク5に常時接続されている。なお、飛翔体2は、衛星などと通信を行うものであってもよい。 The flying object 2 is, for example, a fixed-wing unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with airplane-shaped wings (see FIG. 26), and performs relay communication between the terminal 3 and the ground base station 4. It is constantly connected to the network 5 via 4. Note that the flying object 2 may be one that communicates with a satellite or the like.

そして、飛翔体2は、機体の下部等に指向性アンテナ(図26参照)を備え、端末3及び地上基地局4に対して電波を向けることにより、端末3及び地上基地局4それぞれとの間で通信リンクを張る。 The flying object 2 is equipped with a directional antenna (see FIG. 26) at the bottom of the aircraft body, and directs radio waves toward the terminal 3 and the ground base station 4, thereby establishing a connection between the flying object 2 and the terminal 3 and the ground base station 4, respectively. Establish a communication link.

図26は、比較例の地上基地局4と無線通信を行う飛翔体2を正面から見た状態を示す図である。飛翔体2は、例えば垂直尾翼6、翼7、及び指向性アンテナ8を備え、当該飛翔体2よりも下方に位置する地上基地局4などに向けて指向性アンテナ8が電波を発射することにより、地上基地局4などと通信リンクを張る。指向性アンテナ8は、例えば飛翔体2の機体の下部に配置されている。 FIG. 26 is a diagram showing a state in which a flying object 2 that performs wireless communication with a ground base station 4 according to a comparative example is viewed from the front. The flying object 2 includes, for example, a vertical tail 6, wings 7, and a directional antenna 8, and the directional antenna 8 emits radio waves toward a ground base station 4 located below the flying object 2. , establishes a communication link with the ground base station 4, etc. The directional antenna 8 is arranged, for example, at the bottom of the body of the flying object 2.

飛翔体2は、図25を用いて説明したように、端末3と地上基地局4との間でリレー通信を行うため、端末3及び地上基地局4それぞれと通信リンクを張ることが可能である空中の領域に留まる必要がある。そこで、飛翔体2のような固定翼型の飛行体は、空中を旋回することにより、端末3及び地上基地局4それぞれと通信リンクを張ることが可能である空中の領域に留まる。 As explained using FIG. 25, the flying object 2 performs relay communication between the terminal 3 and the ground base station 4, so it is possible to establish a communication link with each of the terminal 3 and the ground base station 4. You need to stay in the air. Therefore, by circling in the air, a fixed-wing flying object such as the flying object 2 stays in an area in the air where it is possible to establish communication links with the terminal 3 and the ground base station 4, respectively.

図27は、比較例における飛翔体2が旋回しつつ地上基地局4と無線通信を行っている状態を示す図である。飛翔体2のような固定翼型の飛行体は、旋回航路となる円の内側に機体を傾けて旋回を行う。 FIG. 27 is a diagram showing a state in which the flying object 2 in the comparative example is performing wireless communication with the ground base station 4 while turning. A fixed-wing flying object such as the flying object 2 makes a turn by tilting the aircraft body inside a circle that serves as a turning route.

飛翔体2が機体を傾けて旋回を行うときには、図27に示したように、機体の下部に配置されている指向性アンテナ8と地上基地局4との間の直線上に飛翔体2の翼7が入り、翼7が飛翔体2と地上基地局4との通信リンクをブロッキングしてしまうことがある。このように、飛翔体2の翼7が通信リンクをブロッキングしてしまうと、一時的に指向性アンテナ8などでの受信電力が低下し、通信品質が低下してしまうことがある。 When the flying object 2 tilts its body and makes a turn, as shown in FIG. 7 enters, and the wing 7 may block the communication link between the flying object 2 and the ground base station 4. If the wings 7 of the flying object 2 block the communication link in this way, the received power at the directional antenna 8 or the like may temporarily decrease, and the communication quality may deteriorate.

そこで、実施形態にかかる無線通信システムは、飛翔体との間で行う無線通信のブロッキングによる品質低下を軽減するように、以下に説明する構成を有する。 Therefore, the wireless communication system according to the embodiment has the configuration described below so as to reduce quality deterioration due to blocking of wireless communication performed with a flying object.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態にかかる無線通信システム10の構成を例示する図である。図1に示すように、第1実施形態にかかる無線通信システム10は、飛翔体(飛行体)20、端末(又は移動局)30、及び地上基地局40を有する。地上基地局40は、インターネットなどのネットワーク50及び制御局60に接続されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a wireless communication system 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, a wireless communication system 10 according to the first embodiment includes a flying object (flying object) 20, a terminal (or mobile station) 30, and a ground base station 40. The terrestrial base station 40 is connected to a network 50 such as the Internet and a control station 60.

飛翔体20は、例えば飛行機型の翼(図2参照)を備えた固定翼型の無人航空機(UAV)などであり、端末30と地上基地局40との間でリレー通信を行い、地上基地局40を介してネットワーク50及び制御局60に常時接続されている。 The flying object 20 is, for example, a fixed-wing unmanned aerial vehicle (UAV) equipped with airplane-shaped wings (see FIG. 2), and performs relay communication between the terminal 30 and the ground base station 40. It is constantly connected to a network 50 and a control station 60 via 40.

そして、飛翔体20は、機体の下部等に指向性アンテナ(図2参照)を備え、上空を旋回しながら端末30及び地上基地局40に対して電波を向けることにより、端末30及び地上基地局40それぞれとの間で通信リンクを張る。ここでは、飛翔体20は、例えば受信した信号に対して周波数変換と信号増幅のみを行って信号を中継する非再生中継を行う。 The flying object 20 is equipped with a directional antenna (see FIG. 2) at the bottom of the aircraft body, and directs radio waves toward the terminal 30 and the ground base station 40 while circling in the sky. A communication link will be established with each of the 40. Here, the flying object 20 performs non-regenerative relaying in which, for example, only frequency conversion and signal amplification are performed on the received signal and the signal is relayed.

端末30は、飛翔体20及び地上基地局40を介してネットワーク50に接続する。制御局60は、端末30及び飛翔体20から情報を収集し、飛翔体20の飛行制御や、地上基地局40及び端末30への通信制御及び指示を行う。 The terminal 30 is connected to the network 50 via the flying object 20 and the ground base station 40. The control station 60 collects information from the terminal 30 and the flying object 20 and performs flight control of the flying object 20 and communication control and instructions to the ground base station 40 and the terminal 30.

また、飛翔体20と地上基地局40との間では、端末30とネットワーク50との間の信号送受信とは別に、テレメトリ信号の送受信が行われている。制御局60は、地上基地局40が送受信するテレメトリ信号に基づいて、飛翔体20の位置を示す位置情報、及び飛翔体20の高度を示す高度情報を取得し、飛翔体20の飛行制御等を行う。テレメトリ信号は、端末30と飛翔体20との通信リンク、及び、地上基地局40と飛翔体20との通信リンクに対する干渉を避けるために、通信リンクそれぞれとは異なる周波数帯が使われている。 Further, telemetry signals are transmitted and received between the flying object 20 and the ground base station 40, in addition to the signal transmission and reception between the terminal 30 and the network 50. The control station 60 acquires position information indicating the position of the flying object 20 and altitude information indicating the altitude of the flying object 20 based on telemetry signals transmitted and received by the ground base station 40, and controls the flight of the flying object 20. conduct. In order to avoid interference with the communication link between the terminal 30 and the flying object 20 and the communication link between the ground base station 40 and the flying object 20, the telemetry signal uses a frequency band different from that of each communication link.

ここでは、地上基地局40は、位置や高度が不変であるため、地上基地局40の位置を示す位置情報、及び、地上基地局40の高度を示す高度情報は、既知であるとする。 Here, since the position and altitude of the terrestrial base station 40 are invariant, the position information indicating the position of the terrestrial base station 40 and the altitude information indicating the altitude of the terrestrial base station 40 are assumed to be known.

図2は、飛翔体20の構成例を示す図である。飛翔体20は、機体200に対して垂直尾翼202及び一対の翼204が設けられている。また、飛翔体20は、例えば機体200の下部にRF(Radio Frequency)装置70、及びそれぞれレドーム80に覆われた2つの指向性アンテナ(図3参照)を有する。飛翔体20は、2つの指向性アンテナが発射する電波を端末30及び地上基地局40にそれぞれ向けることにより、端末30及び地上基地局40それぞれと通信リンクを張る。 Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the flying object 20. The flying object 20 is provided with a vertical tail 202 and a pair of wings 204 on the aircraft 200. The flying object 20 also has, for example, an RF (Radio Frequency) device 70 on the bottom of the aircraft 200, and two directional antennas (see Figure 3) each covered by a radome 80. The flying object 20 establishes a communication link with each of the terminal 30 and the terrestrial base station 40 by directing radio waves emitted by the two directional antennas to the terminal 30 and the terrestrial base station 40, respectively.

また、飛翔体20は、機体200に図示しない高度計、GPS(Global Positioning System)及びテレメトリ信号用のアンテナや送受信機を有する。高度計は、飛翔体20の高度情報を取得するために使用される。GPSは、飛翔体20の位置情報を取得するために使用される。 The flying object 20 also has an altimeter, a GPS (Global Positioning System), and an antenna and a transmitter/receiver for telemetry signals (not shown) in the airframe 200. The altimeter is used to obtain altitude information of the flying object 20. GPS is used to obtain position information of the flying object 20.

図3は、飛翔体20が有するRF装置70及びその周辺の構成例を示す図である。RF装置70は、例えばサーキュレータ700,700、周波数変換器702,702、及び信号増幅器704,704を有し、レドーム80,80にそれぞれ覆われた2つの指向性アンテナ800,800が設けられて非再生中継を行う。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the RF device 70 included in the flying object 20 and its surroundings. The RF device 70 includes, for example, circulators 700, 700, frequency converters 702, 702, and signal amplifiers 704, 704, and is provided with two directional antennas 800, 800 covered by radomes 80, 80, respectively. Perform replay broadcast.

サーキュレータ700は、それぞれ指向性アンテナ800に接続され、指向性アンテナ800が受信した信号を周波数変換器702へ転送するとともに、信号増幅器704から入力される信号を指向性アンテナ800に対して転送する。 The circulators 700 are each connected to a directional antenna 800 and transfer the signal received by the directional antenna 800 to the frequency converter 702, and also transfer the signal input from the signal amplifier 704 to the directional antenna 800.

周波数変換器702は、サーキュレータ700から入力された信号の周波数を所定の周波数に変換し、周波数を変換した信号を信号増幅器704に対して出力する。 The frequency converter 702 converts the frequency of the signal input from the circulator 700 to a predetermined frequency and outputs the frequency-converted signal to the signal amplifier 704.

信号増幅器704は、周波数変換器702から入力された信号の電力を所定値に増幅し、電力を増幅した信号をサーキュレータ700に対して出力する。 The signal amplifier 704 amplifies the power of the signal input from the frequency converter 702 to a predetermined value, and outputs the amplified power signal to the circulator 700.

指向性アンテナ800は、それぞれサーキュレータ700に接続され、端末30又は地上基地局40に対してアンテナ指向を向けて通信リンクを張り、端末30又は地上基地局40との間で無線信号を送受信する。 The directional antennas 800 are each connected to the circulator 700 and set up a communication link with the antenna oriented towards the terminal 30 or the terrestrial base station 40, and transmit/receive radio signals with the terminal 30 or the terrestrial base station 40.

なお、指向性アンテナ800は、飛翔体20が空中を旋回していても端末30又は地上基地局40に対する指向を維持できるように追尾機能を有する。レドーム80は、それぞれ指向性アンテナ800を保護するために指向性アンテナ800を覆っている。 Note that the directional antenna 800 has a tracking function so that the flying object 20 can maintain its orientation toward the terminal 30 or the ground base station 40 even when the flying object 20 is circling in the air. Each radome 80 covers the directional antenna 800 to protect the directional antenna 800.

図4は、端末30の構成例を示す図である。図4に示すように、端末30は、例えばアンテナ31、サーキュレータ32、低雑音周波数変換器33、信号処理部34、上位レイヤ処理部35、GPS36、制御部37、周波数変換器38、及び信号増幅器39を有する。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the terminal 30. As shown in FIG. 4, the terminal 30 includes, for example, an antenna 31, a circulator 32, a low noise frequency converter 33, a signal processing section 34, an upper layer processing section 35, a GPS 36, a control section 37, a frequency converter 38, and a signal amplifier. It has 39.

アンテナ31は、飛翔体20との間で無線信号の送受信を行い、飛翔体20に対して通信リンクを張る。 The antenna 31 transmits and receives wireless signals to and from the flying object 20, and establishes a communication link with the flying object 20.

サーキュレータ32は、信号増幅器39からの信号をアンテナ31へ転送するとともに、アンテナ31が受信した信号を低雑音周波数変換器33に対して転送する。 Circulator 32 transfers the signal from signal amplifier 39 to antenna 31 and also transfers the signal received by antenna 31 to low noise frequency converter 33.

低雑音周波数変換器33は、サーキュレータ32から転送された信号に対して周波数変換を行い、周波数変換した信号を信号処理部34に対して出力する。 The low-noise frequency converter 33 performs frequency conversion on the signal transferred from the circulator 32 and outputs the frequency-converted signal to the signal processing section 34 .

信号処理部34は、例えば復調器341、誤り訂正復号器342、誤り訂正符号器343、及び変調器344を有する。 The signal processing unit 34 includes, for example, a demodulator 341, an error correction decoder 342, an error correction encoder 343, and a modulator 344.

復調器341は、低雑音周波数変換器33から入力された信号に対して復調処理を行い、誤り訂正復号器342に対して出力する。誤り訂正復号器342は、復調器341から入力された復調後の信号に対して誤り訂正のための復号処理を行い、上位レイヤ処理部35に対して出力する。 The demodulator 341 performs demodulation processing on the signal input from the low noise frequency converter 33 and outputs it to the error correction decoder 342. The error correction decoder 342 performs decoding processing for error correction on the demodulated signal input from the demodulator 341 and outputs it to the upper layer processing section 35.

誤り訂正符号器343は、上位レイヤ処理部35から入力された信号に対して誤り訂正用の符号化を行ってバイナリ信号を生成し、生成したバイナリ信号を変調器344に対して出力する。変調器344は、誤り訂正符号器343から入力されたバイナリ信号を変調信号に変換し、周波数変換器38に対して出力する。 The error correction encoder 343 performs error correction encoding on the signal input from the upper layer processing unit 35 to generate a binary signal, and outputs the generated binary signal to the modulator 344. The modulator 344 converts the binary signal input from the error correction encoder 343 into a modulated signal, and outputs the modulated signal to the frequency converter 38.

上位レイヤ処理部35は、信号処理部34から入力された信号に対して上位レイヤ処理を行う。例えば、上位レイヤ処理部35は、CRC(Cyclic Redundancy Check)用情報の付加や、CRCによるフレーム内の誤りビット有無の確認、及びルーティング処理などを行う。また、上位レイヤ処理部35は、上位レイヤ処理後に得られた制御局60からの制御情報を制御部37に対して出力する。さらに、上位レイヤ処理部35は、制御部37から入力された信号に対して上位レイヤ処理を行い、信号処理部34に対して出力する。 The upper layer processing unit 35 performs upper layer processing on the signal input from the signal processing unit 34. For example, the upper layer processing unit 35 adds CRC (Cyclic Redundancy Check) information, checks the presence or absence of error bits in the frame using CRC, and performs routing processing. Further, the upper layer processing section 35 outputs the control information from the control station 60 obtained after the upper layer processing to the control section 37. Furthermore, the upper layer processing section 35 performs upper layer processing on the signal input from the control section 37 and outputs it to the signal processing section 34 .

GPS36は、端末30の位置を示す位置情報を取得し、取得した位置情報を制御部37に対して出力する。なお、GPS36が取得した位置情報は、飛翔体20及び地上基地局40を介して制御局60へ送信される。 The GPS 36 acquires position information indicating the position of the terminal 30 and outputs the acquired position information to the control unit 37. Note that the position information acquired by the GPS 36 is transmitted to the control station 60 via the flying object 20 and the ground base station 40.

制御部37は、制御局60から地上基地局40及び飛翔体20を介して通知された制御情報に基づいて、端末30を構成する各部を制御する。また、制御部37は、GPS36により取得した位置情報を上位レイヤ処理部35に入力し、制御局60へ送信する。周波数変換器38は、信号処理部34から入力された信号の周波数を所定の周波数に変換し、周波数を変換した信号を信号増幅器39に対して出力する。信号増幅器39は、周波数変換器38から入力された信号の電力を所定値に増幅し、電力を増幅した信号をサーキュレータ32に対して出力する。 The control unit 37 controls each unit constituting the terminal 30 based on control information notified from the control station 60 via the ground base station 40 and the flying object 20. Further, the control unit 37 inputs the position information acquired by the GPS 36 to the upper layer processing unit 35 and transmits it to the control station 60. The frequency converter 38 converts the frequency of the signal input from the signal processing section 34 to a predetermined frequency, and outputs the frequency-converted signal to the signal amplifier 39. The signal amplifier 39 amplifies the power of the signal input from the frequency converter 38 to a predetermined value, and outputs the amplified power signal to the circulator 32 .

図5は、地上基地局40の構成例及びその周辺を示す図である。図5に示すように、地上基地局40は、例えばアンテナ41、サーキュレータ42、低雑音周波数変換器43、信号処理部44、上位レイヤ処理部45、テレメトリ信号送受信機46、制御部47、周波数変換器48、及び信号増幅器49を有する。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the terrestrial base station 40 and its surroundings. As shown in FIG. 5, the terrestrial base station 40 includes, for example, an antenna 41, a circulator 42, a low noise frequency converter 43, a signal processing section 44, an upper layer processing section 45, a telemetry signal transceiver 46, a control section 47, and a frequency converter. 48 and a signal amplifier 49.

アンテナ41は、飛翔体20との間で無線信号の送受信を行い、飛翔体20に対して通信リンクを張る。 The antenna 41 transmits and receives wireless signals to and from the flying object 20, and establishes a communication link with the flying object 20.

サーキュレータ42は、信号増幅器49からの信号をアンテナ41へ転送するとともに、アンテナ41が受信した信号を低雑音周波数変換器43に対して転送する。 Circulator 42 transfers the signal from signal amplifier 49 to antenna 41 and also transfers the signal received by antenna 41 to low noise frequency converter 43.

低雑音周波数変換器43は、サーキュレータ42から転送された信号に対して周波数変換を行い、周波数変換した信号を信号処理部44に対して出力する。 The low-noise frequency converter 43 performs frequency conversion on the signal transferred from the circulator 42 and outputs the frequency-converted signal to the signal processing unit 44.

信号処理部44は、例えば復調器441、誤り訂正復号器442、誤り訂正符号器443、及び変調器444を有する。 The signal processing unit 44 includes, for example, a demodulator 441, an error correction decoder 442, an error correction encoder 443, and a modulator 444.

復調器441は、低雑音周波数変換器43から入力された信号に対して復調処理を行い、誤り訂正復号器442に対して出力する。誤り訂正復号器442は、復調器441から入力された復調後の信号に対して誤り訂正のための復号処理を行い、上位レイヤ処理部45に対して出力する。 The demodulator 441 performs demodulation processing on the signal input from the low noise frequency converter 43 and outputs it to the error correction decoder 442. The error correction decoder 442 performs decoding processing for error correction on the demodulated signal input from the demodulator 441 and outputs it to the upper layer processing section 45 .

誤り訂正符号器443は、上位レイヤ処理部45から入力された信号に対して誤り訂正用の符号化を行ってバイナリ信号を生成し、生成したバイナリ信号を変調器444に対して出力する。変調器444は、誤り訂正符号器443から入力されたバイナリ信号を変調信号に変換し、周波数変換器48に対して出力する。 The error correction encoder 443 performs error correction encoding on the signal input from the upper layer processing unit 45 to generate a binary signal, and outputs the generated binary signal to the modulator 444. Modulator 444 converts the binary signal input from error correction encoder 443 into a modulated signal, and outputs the modulated signal to frequency converter 48 .

上位レイヤ処理部45は、信号処理部44から入力された信号に対して上位レイヤ処理を行う。例えば、上位レイヤ処理部45は、CRC用情報の付加や、CRCによるフレーム内の誤りビット有無の確認、及びルーティング処理などを行う。また、上位レイヤ処理部45は、上位レイヤ処理後に得られた端末30からの通知情報を制御部47に対して出力する。さらに、上位レイヤ処理部45は、制御部47から入力された信号に対して上位レイヤ処理を行い、信号処理部44に対して出力する。 The upper layer processing section 45 performs upper layer processing on the signal input from the signal processing section 44 . For example, the upper layer processing unit 45 adds CRC information, checks the presence or absence of error bits in the frame using CRC, and performs routing processing. Further, the upper layer processing unit 45 outputs notification information from the terminal 30 obtained after the upper layer processing to the control unit 47. Further, the upper layer processing section 45 performs upper layer processing on the signal input from the control section 47 and outputs it to the signal processing section 44 .

テレメトリ信号送受信機46は、飛翔体20との間でテレメトリ信号の送受信を行う。そして、テレメトリ信号送受信機46は、飛翔体20から受信した情報を制御部47に対して出力するとともに、制御部47の制御に応じて飛翔体20に対する制御信号を送信する。 The telemetry signal transmitter/receiver 46 transmits and receives telemetry signals to and from the flying object 20. The telemetry signal transmitter/receiver 46 outputs the information received from the flying object 20 to the control section 47, and also transmits a control signal to the flying object 20 under the control of the control section 47.

制御部47は、制御局60から入力される制御情報に基づいて、地上基地局40を構成する各部を制御する。また、制御部47は、制御局60から入力される制御情報に基づいて、飛翔体20及び端末30を制御する制御情報を出力するとともに、地上基地局40が端末30及び飛翔体20から取得した情報を制御局60に対して出力する。 The control unit 47 controls each unit constituting the terrestrial base station 40 based on control information input from the control station 60. In addition, the control unit 47 outputs control information for controlling the flying object 20 and the terminal 30 based on the control information input from the control station 60, and also outputs the control information that the ground base station 40 acquires from the terminal 30 and the flying object 20. The information is output to the control station 60.

周波数変換器48は、信号処理部44から入力された信号の周波数を所定の周波数に変換し、周波数を変換した信号を信号増幅器49に対して出力する。信号増幅器49は、周波数変換器48から入力された信号の電力を所定値に増幅し、電力を増幅した信号をサーキュレータ42に対して出力する。 The frequency converter 48 converts the frequency of the signal input from the signal processing section 44 to a predetermined frequency, and outputs the frequency-converted signal to the signal amplifier 49. The signal amplifier 49 amplifies the power of the signal input from the frequency converter 48 to a predetermined value, and outputs the amplified power signal to the circulator 42 .

図6は、制御局60が有する機能を例示する機能ブロック図である。図6に示すように、制御局60は、例えば取得部601、飛行航路算出部602、予測部603、タイミング算出部604、及び対処制御部605を有する。 Figure 6 is a functional block diagram illustrating the functions of the control station 60. As shown in Figure 6, the control station 60 has, for example, an acquisition unit 601, a flight route calculation unit 602, a prediction unit 603, a timing calculation unit 604, and a response control unit 605.

取得部601は、端末30の位置を示す位置情報、飛翔体20の位置を示す位置情報、及び飛翔体20の高度を示す高度情報を、地上基地局40を介して取得し、飛行航路算出部602に対して出力する。 The acquisition unit 601 acquires location information indicating the location of the terminal 30, location information indicating the location of the flying object 20, and altitude information indicating the altitude of the flying object 20 via the ground base station 40, and outputs the information to the flight route calculation unit 602.

飛行航路算出部602は、取得部601から入力された位置情報及び高度情報に基づいて、飛翔体20に対して無線通信を維持可能な位置関係となる飛翔体20の飛行航路を算出し、算出した飛行航路を予測部603及びタイミング算出部604に対して出力する。例えば、飛行航路算出部602は、無線通信に必要な受信電力に基づいて飛翔体20の飛行航路を算出する。 The flight route calculation unit 602 calculates the flight route of the flying object 20 that has a positional relationship that allows wireless communication with the flying object 20, based on the position information and altitude information input from the acquisition unit 601. The calculated flight route is output to the prediction unit 603 and timing calculation unit 604. For example, the flight route calculation unit 602 calculates the flight route of the flying object 20 based on the received power required for wireless communication.

予測部603は、飛行航路算出部602が算出した飛行航路上を飛行する飛翔体20の姿勢に起因して発生し得る飛翔体20との間の通信リンクに対するブロッキングを予測し、予測したブロッキングの発生を示す情報をタイミング算出部604に対して出力する。 The prediction unit 603 predicts blocking of the communication link with the flying object 20 that may occur due to the attitude of the flying object 20 flying on the flight path calculated by the flight path calculating section 602, and calculates the predicted blocking. Information indicating the occurrence is output to the timing calculation unit 604.

例えば、予測部603は、飛翔体20の傾き、指向性アンテナ800(図2,3参照)の位置、及び指向性アンテナ800の指向角度に基づいて、発生し得るブロッキングを予測する。 For example, the prediction unit 603 predicts blocking that may occur based on the inclination of the flying object 20, the position of the directional antenna 800 (see FIGS. 2 and 3), and the directivity angle of the directional antenna 800.

タイミング算出部604は、例えば予め定められた飛翔体20の飛行速度、及び、飛行航路算出部602が算出した飛行航路に基づいて、予測部603が予測したブロッキングが発生し得るタイミングを算出し、算出したタイミングを示す情報を対処制御部605に対して出力する。 The timing calculation unit 604 calculates the timing at which blocking predicted by the prediction unit 603 may occur, based on, for example, the predetermined flight speed of the flying object 20 and the flight route calculated by the flight route calculation unit 602, Information indicating the calculated timing is output to the countermeasure control unit 605.

対処制御部605は、タイミング算出部604が算出したタイミングに基づいて、予測部603が予測したブロッキングに対処するように、例えば端末30及び地上基地局40を制御する制御情報を地上基地局40に対して出力する。 The countermeasure control unit 605 transmits, for example, control information for controlling the terminal 30 and the terrestrial base station 40 to the terrestrial base station 40 so as to cope with the blocking predicted by the prediction unit 603 based on the timing calculated by the timing calculation unit 604. Output against.

例えば、対処制御部605は、通信方式の制御、アンテナの切替、及び飛翔体20の飛行航路の少なくともいずれかを制御することにより、予測部603が予測したブロッキングの影響を軽減、又はブロッキングを回避するよう制御する。 For example, the countermeasure control unit 605 reduces the effect of blocking predicted by the prediction unit 603 or avoids blocking by controlling at least one of the communication method, antenna switching, and flight path of the flying object 20. control so that

なお、制御局60は、飛翔体20と端末30との間の通信リンクに対しても、地上基地局40と飛翔体20との間の通信リンクと同様に、位置情報及び高度情報に基づいて、ブロッキングに対処するように制御を行う。 The control station 60 also controls the communication link between the flying object 20 and the terminal 30 to deal with blocking based on the position information and altitude information, in the same way as the communication link between the terrestrial base station 40 and the flying object 20.

また、図6に示した各機能は、制御局60が備える場合に限定されることなく、例えば端末30又は地上基地局40が一部又は全部を備えていてもよい。 Furthermore, each function shown in FIG. 6 is not limited to being provided in the control station 60, and for example, the terminal 30 or the ground base station 40 may be provided in part or in whole.

次に、第1実施形態にかかる無線通信システム10の動作例について説明する。図7は、第1実施形態にかかる無線通信システム10の動作例を示すフローチャートである。 Next, an example of the operation of the wireless communication system 10 according to the first embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the wireless communication system 10 according to the first embodiment.

まず、制御局60は、例えば定期的に端末30の位置情報、飛翔体20の位置情報、及び飛翔体20の高度情報を、地上基地局40を介して取得する(S100)。 First, the control station 60 periodically acquires, for example, the position information of the terminal 30, the position information of the flying object 20, and the altitude information of the flying object 20 via the ground base station 40 (S100).

そして、制御局60は、飛翔体20と端末30との間、及び、飛翔体20と地上基地局40との間それぞれの通信リンクの確立に必要な受信電力を示す情報に基づいて、飛翔体20の飛行航路(旋回航路)を算出して決定する(S102)。 Then, the control station 60 controls the airborne object based on the information indicating the received power required for establishing communication links between the airborne object 20 and the terminal 30 and between the airborne object 20 and the ground base station 40. 20 flight routes (turning routes) are calculated and determined (S102).

例えば、制御局60は、端末30の位置情報、飛翔体20の位置情報、及び飛翔体20の高度情報に基づいて、飛翔体20と地上基地局40との間の通信リンク、及び、飛翔体20と端末30との間の通信リンクを維持するように飛翔体20の飛行航路を算出する。そして、制御局60は、地上基地局40が送信するテレメトリ信号によって飛翔体20の航路を制御する。 For example, the control station 60 establishes a communication link between the flying object 20 and the ground base station 40 based on the position information of the terminal 30, the position information of the flying object 20, and the altitude information of the flying object 20. The flight path of the flying object 20 is calculated so as to maintain the communication link between the flying object 20 and the terminal 30. The control station 60 then controls the route of the flying object 20 based on the telemetry signal transmitted by the ground base station 40.

次に、制御局60は、例えば予測部603が飛翔体20の飛行航路及び飛行速度に基づいて飛翔体20の傾き(旋回時の機体200(図2)のバンク角度)を算出して(S104)、ブロッキングの発生を予測する(S106)。このとき、制御局60は、飛翔体20の傾き、指向性アンテナ800(図3)の指向方向、翼204の形状や大きさ、指向性アンテナ800の取付位置などにより、通信リンクに対して発生し得るブロッキング(ブロッキングが発生するか否か)を予測する。 Next, in the control station 60, for example, the prediction unit 603 calculates the inclination of the flying object 20 (bank angle of the aircraft 200 (FIG. 2) during turning) based on the flight route and flight speed of the flying object 20 (S104). ), the occurrence of blocking is predicted (S106). At this time, the control station 60 determines whether or not the problem occurs with respect to the communication link due to the inclination of the flying object 20, the pointing direction of the directional antenna 800 (FIG. 3), the shape and size of the wing 204, the mounting position of the directional antenna 800, etc. Predict possible blocking (whether blocking will occur or not).

そして、制御局60は、予測部603がブロッキングが発生し得ると予測した場合(S106:Yes)にはS108の処理に進み、ブロッキングが発生し得ないと予測した場合(S106:No)には処理を終了する。 Then, if the prediction unit 603 predicts that blocking may occur (S106: Yes), the control station 60 proceeds to processing of S108, and if the prediction unit 603 predicts that blocking may not occur (S106: No), the control station 60 ends the processing.

S108の処理において、制御局60は、予測部603が発生し得ると予測したブロッキングが発生し得るタイミング(ブロッキングタイミング)を例えば飛翔体20の飛行航路に基づいてタイミング算出部604が算出する。 In the process of S108, in the control station 60, the timing calculation unit 604 calculates the timing at which blocking predicted by the prediction unit 603 can occur (blocking timing) based on the flight route of the flying object 20, for example.

S110の処理において、制御局60は、予測部603が予測したブロッキングに対処するように、対処制御部605がブロッキングタイミングを含む端末30及び地上基地局40に対する制御情報を地上基地局40に対して通知する。ここで、地上基地局40は、端末30に対する制御情報を、飛翔体20を介して端末30へ通知する。 In the process of S110, the control station 60 causes the countermeasure control unit 605 to send control information for the terminal 30 and the terrestrial base station 40 including blocking timing to the terrestrial base station 40 so as to deal with the blocking predicted by the prediction unit 603. Notice. Here, the ground base station 40 notifies the terminal 30 of control information for the terminal 30 via the flying object 20.

そして、端末30及び地上基地局40は、それぞれブロッキングタイミングを含む制御情報に基づく通信制御を実施する(S112)。例えば、端末30及び地上基地局40は、それぞれブロッキングが予測される時間帯に送信する信号に対して通信制御を行う。具体的には、端末30及び地上基地局40は、ブロッキングに対処する通信制御として、例えば変調方式や誤り訂正の符号化率の制御を行う。 Then, the terminal 30 and the ground base station 40 each perform communication control based on control information including blocking timing (S112). For example, the terminal 30 and the terrestrial base station 40 each perform communication control on signals transmitted during a time period in which blocking is predicted. Specifically, the terminal 30 and the ground base station 40 perform communication control to cope with blocking, such as controlling the modulation method and the coding rate of error correction.

以下に、端末30及び地上基地局40が行う通信制御の例について、図8を用いて説明する。図8は、無線通信システム10を構成する各部の位置関係を模式的に示す図である。 An example of communication control performed by the terminal 30 and the ground base station 40 will be described below using FIG. 8. FIG. 8 is a diagram schematically showing the positional relationship of each part constituting the wireless communication system 10. As shown in FIG.

なお、地上基地局40は、地表に固定されており、上述したように、位置情報及び高度情報が既知である。また、端末30も、ここでは位置情報を送信した後には位置を変えないものとする。また、制御局60は、飛翔体20の大きさや飛行速度など、飛翔体20の特徴を示す情報を予め保持しているとする。 Note that the ground base station 40 is fixed on the earth's surface, and as described above, the position information and altitude information are known. Furthermore, it is assumed here that the terminal 30 does not change its location after transmitting the location information. It is also assumed that the control station 60 holds in advance information indicating characteristics of the flying object 20, such as the size and flight speed of the flying object 20.

図8に示すように、端末30及び地上基地局40は、同一高度の地表に位置することとする。また、飛翔体20の高度をH、飛翔体20と端末30の地表面での距離をD1、飛翔体20と地上基地局40の地表面での距離をD2、飛翔体20の旋回半径をR、飛翔体20と端末30との間の仰角をφとする。 As shown in FIG. 8, the terminal 30 and the ground base station 40 are assumed to be located on the earth's surface at the same altitude. Further, the altitude of the flying object 20 is H, the distance between the flying object 20 and the terminal 30 on the ground surface is D1, the distance between the flying object 20 and the ground base station 40 on the ground surface is D2, and the turning radius of the flying object 20 is R. , the elevation angle between the flying object 20 and the terminal 30 is φ.

ここでは、制御局60が飛翔体20と端末30との間で発生し得るブロッキング(ブロッキングが発生するか否か)を予測する場合について説明する。 Here, a case will be described in which the control station 60 predicts blocking that may occur between the flying object 20 and the terminal 30 (whether or not blocking will occur).

端末30は、GPS36(図4)が取得した位置情報を、例えば専用の制御・通知パケットを用いて、飛翔体20及び地上基地局40を介して制御局60へ送信する。飛翔体20は、図示しない高度計やGPSにより取得した位置情報及び高度情報を、テレメトリ信号を用いて定期的に制御局60へ送信する。つまり、制御局60は、端末30及び飛翔体20の位置情報及び高度情報を取得することができる。 The terminal 30 transmits the position information acquired by the GPS 36 (FIG. 4) to the control station 60 via the flying object 20 and the ground base station 40 using, for example, a dedicated control/notification packet. The flying object 20 periodically transmits position information and altitude information acquired by an altimeter or GPS (not shown) to the control station 60 using a telemetry signal. That is, the control station 60 can acquire the position information and altitude information of the terminal 30 and the flying object 20.

制御局60は、取得した位置情報及び高度情報に基づいて、飛翔体20と端末30との間の通信リンク、及び、飛翔体20と地上基地局40との間の通信リンクを確立するための飛翔体20の飛行範囲を定期的に算出する。 The control station 60 establishes a communication link between the flying object 20 and the terminal 30 and a communication link between the flying object 20 and the ground base station 40 based on the acquired position information and altitude information. The flight range of the flying object 20 is calculated periodically.

ここでは、端末30と飛翔体20との間の受信レベル、及び飛翔体20と地上基地局40との間の受信レベルは、距離に依存することとする。また、端末30からD1離れた位置、及び地上基地局40からD2離れた位置においては、高度Hかつ旋回半径R以内であれば、端末30と飛翔体20との間の最大距離は、下式(1)によって表される。 Here, it is assumed that the reception level between the terminal 30 and the flying object 20 and the reception level between the flying object 20 and the ground base station 40 depend on the distance. Further, at a position D1 away from the terminal 30 and a position D2 away from the ground base station 40, if the altitude is H and the turning radius is within R, the maximum distance between the terminal 30 and the flying object 20 is calculated by the following formula. It is represented by (1).

Figure 0007458034000001
Figure 0007458034000001

このとき、地上基地局40と飛翔体20との間の最大距離は、下式(2)によって表される。 At this time, the maximum distance between the ground base station 40 and the flying object 20 is expressed by the following equation (2).

Figure 0007458034000002
Figure 0007458034000002

すなわち、上式(1),(2)を満たす場合、飛翔体20は、端末30及び地上基地局40の双方と通信リンクを確立できるものとする。そして、制御局60は、上式(1),(2)を満たすように、地上基地局40が送信するテレメトリ信号を介して飛翔体20の飛行航路を制御する。 That is, when the above formulas (1) and (2) are satisfied, the flying object 20 can establish a communication link with both the terminal 30 and the ground base station 40. Then, the control station 60 controls the flight path of the flying object 20 via the telemetry signal transmitted by the ground base station 40 so as to satisfy the above equations (1) and (2).

次に、制御局60は、飛翔体20の旋回半径及び飛行速度に基づいて、旋回時の機体200(図2)の傾き(バンク角度)を算出する。また、制御局60は、飛翔体20及び端末30の位置情報及び高度情報(D1、H、φ)に基づいて、指向性アンテナ800の端末30に対する指向角度を算出する。そして、制御局60は、飛翔体20のバンク角度及び構造(指向性アンテナ800の取付位置、翼204の大きさや形状)に基づいて、飛翔体20の旋回時に発生し得るブロッキングを予測する。 Next, the control station 60 calculates the inclination (bank angle) of the aircraft 200 (FIG. 2) during turning based on the turning radius and flight speed of the flying object 20. Furthermore, the control station 60 calculates the directivity angle of the directional antenna 800 with respect to the terminal 30 based on the position information and altitude information (D1, H, φ) of the flying object 20 and the terminal 30. Then, the control station 60 predicts blocking that may occur when the flying object 20 turns, based on the bank angle and structure of the flying object 20 (the mounting position of the directional antenna 800, the size and shape of the wings 204).

具体例として、制御局60は、図9に示したパラメータを用いて指向性アンテナ800の指向角度を算出する。図10は、飛翔体20における指向性アンテナ800の指向角度を例示する図である。図10(a)は、飛翔体20の傾きを例示する図である。図10(b)は、指向性アンテナ800の指向角度を例示する図である。 As a specific example, the control station 60 calculates the directional angle of the directional antenna 800 using the parameters shown in FIG. 9. FIG. 10 is a diagram illustrating the directional angle of the directional antenna 800 in the flying object 20. FIG. 10(a) is a diagram illustrating the inclination of the flying object 20. FIG. 10(b) is a diagram illustrating the directional angle of the directional antenna 800.

図10(a)に示したように、飛翔体20の傾きがAである場合、図10(b)に示したように、指向性アンテナ800の取付平面802の傾きもAとなる。そして、指向性アンテナ800は、取付平面802の傾きAに対する傾きBが指向角度となる。 When the inclination of the flying object 20 is A as shown in FIG. 10(a), the inclination of the mounting plane 802 of the directional antenna 800 is also A as shown in FIG. 10(b). In the directional antenna 800, the directional angle is the inclination B relative to the inclination A of the mounting plane 802.

図11は、制御局60が図9に示したパラメータを用いて指向性アンテナ800の指向角度を算出した結果を示すグラフである。飛翔体20は飛行航路が円になるように旋回するので、指向性アンテナ800の指向角度は周期的に変化する。そして、飛翔体20は、指向性アンテナ800の指向角度が小さくになるにつれて、翼204によって通信リンクをブロッキングする可能性が高くなる。 FIG. 11 is a graph showing the result of the control station 60 calculating the directivity angle of the directional antenna 800 using the parameters shown in FIG. Since the flying object 20 turns so that its flight path becomes a circle, the directivity angle of the directional antenna 800 changes periodically. Then, as the directivity angle of the directional antenna 800 becomes smaller, the possibility that the flying object 20 blocks the communication link by the wings 204 increases.

図11に示した例では、予測部603は、指向角度が-2°以下になる100s~137sの間にブロッキングが周期的に発生し得ると予測する。 In the example shown in FIG. 11, the prediction unit 603 predicts that blocking may occur periodically between 100 seconds and 137 seconds when the directivity angle becomes −2° or less.

制御局60は、翼204によるブロッキングが発生し得ると予測した場合、ブロッキングが発生し得ると予測したタイミングを含む制御情報を地上基地局40及び端末30に対して通知する。このとき、制御局60は、端末30に対して例えば専用の制御・通知パケットを用いて通知を行う。 When the control station 60 predicts that blocking by the wing 204 may occur, it notifies the ground base station 40 and the terminal 30 of control information including the predicted timing at which blocking may occur. At this time, the control station 60 notifies the terminal 30 using, for example, a dedicated control and notification packet.

そして、地上基地局40は、ブロッキングが発生し得るタイミングを含む制御情報を受信すると、制御情報に基づいて信号処理部44を制御し、変調方式や誤り訂正符号化率を変更する。 Then, when the ground base station 40 receives the control information including the timing at which blocking may occur, it controls the signal processing unit 44 based on the control information, and changes the modulation method and error correction coding rate.

また、端末30は、ブロッキングが発生し得るタイミングを含む制御情報を受信すると、制御情報に基づいて信号処理部34を制御し、変調方式や誤り訂正符号化率を変更する。 Further, upon receiving control information including the timing at which blocking may occur, the terminal 30 controls the signal processing unit 34 based on the control information, and changes the modulation method and error correction coding rate.

図12は、変調方式と誤り訂正符号化率の組合せ例を示す図表である。図12に示した例では、インデクスの番号が大きいほどスループットは大きくなるが、誤りが発生しやすくなる。 FIG. 12 is a chart showing examples of combinations of modulation schemes and error correction coding rates. In the example shown in FIG. 12, the larger the index number, the higher the throughput, but the more likely errors are to occur.

そこで、地上基地局40及び端末30は、ブロッキングが発生し得るタイミングで送信する信号には、インデクス番号が小さい組合せ(例えばインデクス1の組合せ)を用いて変調及び誤り訂正符号化の処理を行う。 Therefore, the terrestrial base station 40 and the terminal 30 perform modulation and error correction encoding processing using a combination with a small index number (for example, a combination of index 1) for signals transmitted at timings where blocking may occur.

一方、地上基地局40及び端末30は、ブロッキングが発生し得ないタイミングで送信する信号には、インデクス番号が大きい組合せ用いてスループットを増加させる。 On the other hand, the ground base station 40 and the terminal 30 increase throughput by using combinations with large index numbers for signals transmitted at timings where blocking cannot occur.

このように、無線通信システム1は、ブロッキングが発生し得るタイミングにおいて、例えば誤りに強い変調方式及び誤り訂正符号化率の組合せを選択することにより、ブロッキングが発生して通信品質が劣化し得る状態になっても、通信の持続を可能にし、通信品質の低下を低減することができる。 In this way, the wireless communication system 1 is able to prevent blocking from occurring and deteriorating communication quality by selecting, for example, a combination of a modulation method and an error correction coding rate that are resistant to errors at a timing when blocking may occur. It is possible to continue communication even when the number of devices becomes low, and to reduce deterioration in communication quality.

なお、無線通信システム1は、変調方式や誤り訂正符号化率を制御することに限定されず、送信電力など制御して、通信品質の低下を低減することも可能である。 Note that the wireless communication system 1 is not limited to controlling the modulation method and the error correction coding rate, but can also control transmission power and the like to reduce deterioration in communication quality.

また、無線通信システム1は、飛翔体20と端末30との間にブロッキングが発生し得る場合に限定されることなく、飛翔体20と地上基地局40との間にブロッキングが発生し得る場合にも、同様の処理によって通信品質の低下を低減することも可能である。 Furthermore, the wireless communication system 1 is not limited to the case where blocking may occur between the flying object 20 and the terminal 30, but also when blocking may occur between the flying object 20 and the ground base station 40. However, it is also possible to reduce the deterioration in communication quality through similar processing.

また、上述した実施形態では、飛翔体20が非再生中継を行って端末30及び地上基地局40が制御を行う場合を例に説明したが、飛翔体20は再生中継を行ってもよい。この場合、制御局60は飛翔体20に対しても同様な制御を行い、飛翔体20は、自機内の変復調器や誤り訂正符号化・復号器を制御して、通信品質の低下を低減することも可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the flying object 20 performs non-regenerative relaying and the terminal 30 and the ground base station 40 perform control has been described as an example, but the flying object 20 may perform regenerative relaying. In this case, the control station 60 performs similar control on the flying object 20, and the flying object 20 controls its own internal modem and error correction encoder/decoder to reduce deterioration in communication quality. It is also possible.

また、上述した実施形態では、端末30の高度と地上基地局40の高度が同じである場合を例としたが、端末30の高度と地上基地局40の高度とが大きく異なる場合には、端末30の高度を計測し、端末30と飛翔体20との間の高度を算出して同様の制御を行ってもよい。 Furthermore, in the embodiment described above, the case where the altitude of the terminal 30 and the altitude of the terrestrial base station 40 are the same is taken as an example, but if the altitude of the terminal 30 and the altitude of the terrestrial base station 40 are significantly different, the terminal Similar control may be performed by measuring the altitude of 30 and calculating the altitude between the terminal 30 and the flying object 20.

また、上述した実施形態では、制御局60が、ブロッキングのタイミングを含む制御情報を端末30及び地上基地局40に通知する場合を説明したが、端末30と飛翔体20との距離情報、及び、飛翔体20と地上基地局40との距離情報を制御情報に含めて通知し、距離に応じて変復調や誤り訂正符号化の制御を行って、通信品質の低下を低減するように構成されてもよい。 In the above embodiment, the control station 60 notifies the terminal 30 and the terrestrial base station 40 of control information including the timing of blocking. However, the control information may include distance information between the terminal 30 and the flying object 20, and distance information between the flying object 20 and the terrestrial base station 40, and the control information may be configured to control modulation/demodulation and error correction coding according to the distance to reduce degradation in communication quality.

[第2実施形態]
図13は、第2実施形態にかかる無線通信システム10aの構成を例示する図である。図13に示すように、第2実施形態にかかる無線通信システム10aは、HAPS20a、端末30a、及び地上基地局40を有する。地上基地局40は、インターネットなどのネットワーク50及び制御局60に接続されている。以下、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
[Second embodiment]
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of a wireless communication system 10a according to the second embodiment. As shown in FIG. 13, a wireless communication system 10a according to the second embodiment includes a HAPS 20a, a terminal 30a, and a ground base station 40. The terrestrial base station 40 is connected to a network 50 such as the Internet and a control station 60. Hereinafter, components that are substantially the same as those described above are given the same reference numerals.

HAPS20aは、機体の直下にサービスエリアを形成し、サービスエリア内に複数の端末30aを収容して通信サービスを提供する。端末30aは、それぞれHAPS20a及び地上基地局40を介してネットワーク50に接続する。 The HAPS 20a forms a service area directly under the aircraft, accommodates a plurality of terminals 30a within the service area, and provides communication services. The terminal 30a is connected to the network 50 via the HAPS 20a and the ground base station 40, respectively.

第2実施形態にかかる無線通信システム10aにおいては、HAPS20aと端末30aとの間ではブロッキングは発生せず、HAPS20aと地上基地局40との間でブロッキングが発生する可能性が大きい。制御局60は、第1実施形態にかかる無線通信システム10における場合と同様に、HAPS20aと地上基地局40との間の通信リンクに対するブロッキングを予測し、予測したブロッキングによる通信品質の低下を低減するような制御を行う。 In the wireless communication system 10a according to the second embodiment, blocking does not occur between the HAPS 20a and the terminal 30a, but there is a high possibility that blocking occurs between the HAPS 20a and the ground base station 40. As in the case of the wireless communication system 10 according to the first embodiment, the control station 60 predicts blocking on the communication link between the HAPS 20a and the ground base station 40, and reduces deterioration in communication quality due to the predicted blocking. Perform such control.

[第3実施形態]
第3実施形態にかかる無線通信システムは、第1実施形態にかかる無線通信システム10における飛翔体20が、図14、15を用いて示す飛翔体20bに置き換えられている。また、第3実施形態にかかる無線通信システムにおいては、端末30及び地上基地局40は、いずれも自局の変調処理や誤り訂正処理に対して、上述した制御情報に基づく制御を行わないこととする。また、制御局60は、地上基地局40が送信するテレメトリ信号により、飛翔体20bに対して制御情報を送信する。
[Third embodiment]
In the wireless communication system according to the third embodiment, the flying object 20 in the wireless communication system 10 according to the first embodiment is replaced with a flying object 20b shown using FIGS. 14 and 15. Furthermore, in the wireless communication system according to the third embodiment, neither the terminal 30 nor the ground base station 40 performs control based on the above-mentioned control information regarding the modulation processing and error correction processing of their own stations. do. Furthermore, the control station 60 transmits control information to the flying object 20b using a telemetry signal transmitted by the ground base station 40.

図14は、飛翔体20bの構成例を示す図である。飛翔体20bは、機体200に対して垂直尾翼202及び一対の翼204が設けられている。また、飛翔体20bは、例えば機体200の下部にRF装置70b、及びそれぞれレドーム80a~80dに覆われた4つの指向性アンテナ(図15参照)を有する。 FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the flying object 20b. The flying object 20b is provided with a vertical tail 202 and a pair of wings 204 relative to the fuselage 200. Further, the flying object 20b includes, for example, an RF device 70b at the bottom of the airframe 200, and four directional antennas (see FIG. 15) each covered by a radome 80a to 80d.

飛翔体20bは、2つずつの指向性アンテナを端末30及び地上基地局40にそれぞれに割り当て、1つずつ切替えて電波を向けることにより、端末30及び地上基地局40それぞれと通信リンクを張る。 The flying object 20b establishes a communication link with each of the terminal 30 and the ground base station 40 by allocating two directional antennas to each of the terminal 30 and the ground base station 40 and switching them one by one to direct radio waves.

また、飛翔体20bは、機体200に図示しない高度計、GPS及びテレメトリ信号用のアンテナや送受信機を有する。高度計は、飛翔体20bの高度情報を取得するために使用される。GPSは、飛翔体20bの位置情報を取得するために使用される。 The flying object 20b also includes an altimeter, an antenna, and a transmitter/receiver for GPS and telemetry signals (not shown) in the aircraft body 200. The altimeter is used to obtain altitude information of the flying object 20b. GPS is used to obtain position information of the flying object 20b.

図15は、飛翔体20bが有するRF装置70b及びその周辺の構成例を示す図である。RF装置70bは、例えばサーキュレータ700,700、周波数変換器702,702、及び信号増幅器704,704、スイッチ706,706、及び制御部708を有し、4つのレドーム80a~80dにそれぞれ覆われた4つの指向性アンテナ800a~800dが設けられて非再生中継を行う。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the RF device 70b included in the flying object 20b and its surroundings. The RF device 70b includes, for example, circulators 700, 700, frequency converters 702, 702, signal amplifiers 704, 704, switches 706, 706, and a control section 708, and includes four radomes covered by four radomes 80a to 80d, respectively. Two directional antennas 800a to 800d are provided to perform non-regenerative relay.

なお、指向性アンテナ800a,800bに対し、指向性アンテナ800c,800dは、翼204によるブロッキングが同時に発生しないように、翼204の幅以上の間隔をあけて配置されている。 Note that the directional antennas 800c and 800d are spaced apart from the directional antennas 800a and 800b by at least the width of the wing 204 so that blocking by the wing 204 does not occur at the same time.

指向性アンテナ800a,800cは、それぞれ端末30との通信リンクに対する1つの通信経路を形成する。指向性アンテナ800b,800dは、それぞれ地上基地局40との通信リンクに対する1つの通信経路を形成する。 Directional antennas 800a and 800c each form one communication path for a communication link with terminal 30. Directional antennas 800b and 800d each form one communication path for a communication link with terrestrial base station 40.

制御部708は、制御局60から通知された制御情報に基づいて、スイッチ706,706を制御し、端末30及び地上基地局40それぞれに対する通信経路を切り替える。つまり、制御部708は、制御情報に基づいてブロッキングに対処するように、端末30に対して指向性アンテナ800aと指向性アンテナ800cを切替え、地上基地局40に対して指向性アンテナ800bと指向性アンテナ800dを切り替える。 Control unit 708 controls switches 706 and 706 based on control information notified from control station 60, and switches communication paths for terminal 30 and ground base station 40, respectively. That is, the control unit 708 switches between the directional antenna 800a and the directional antenna 800c for the terminal 30, and switches between the directional antenna 800b and the directional antenna for the ground base station 40 so as to cope with blocking based on the control information. Switch the antenna 800d.

次に、第3実施形態にかかる無線通信システムの動作例について説明する。図16は、第3実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。 Next, an operation example of the wireless communication system according to the third embodiment will be described. FIG. 16 is a flowchart showing an operation example of the wireless communication system according to the third embodiment.

まず、制御局60は、例えば定期的に端末30の位置情報、飛翔体20bの位置情報、及び飛翔体20bの高度情報を、地上基地局40を介して取得する(S200)。このとき、飛翔体20bは、指向性アンテナ800aを使用して端末30と通信を行い、指向性アンテナ800bを使用して地上基地局40と通信を行っているとする。 First, the control station 60 periodically acquires, for example, the position information of the terminal 30, the position information of the flying object 20b, and the altitude information of the flying object 20b via the ground base station 40 (S200). At this time, it is assumed that the flying object 20b communicates with the terminal 30 using the directional antenna 800a, and communicates with the ground base station 40 using the directional antenna 800b.

そして、制御局60は、飛翔体20bと端末30との間、及び、飛翔体20bと地上基地局40との間それぞれの通信リンクの確立に必要な受信電力を示す情報に基づいて、飛翔体20bの飛行航路(旋回航路)を算出して決定する(S202)。 Then, the control station 60 determines whether the flying object is connected to the flying object based on the information indicating the received power required for establishing communication links between the flying object 20b and the terminal 30, and between the flying object 20b and the ground base station 40. The flight route (turning route) of the aircraft 20b is calculated and determined (S202).

例えば、制御局60は、端末30の位置情報、飛翔体20bの位置情報、及び飛翔体20bの高度情報に基づいて、飛翔体20bと地上基地局40との間の通信リンク、及び、飛翔体20bと端末30との間の通信リンクを維持するように飛翔体20bの飛行航路を算出する。そして、制御局60は、地上基地局40が送信するテレメトリ信号によって飛翔体20bの航路を制御する。 For example, the control station 60 establishes the communication link between the flying object 20b and the ground base station 40, and the The flight route of the flying object 20b is calculated so as to maintain the communication link between the flying object 20b and the terminal 30. The control station 60 then controls the route of the flying object 20b based on the telemetry signal transmitted by the ground base station 40.

次に、制御局60は、例えば予測部603が飛翔体20bの飛行航路及び飛行速度に基づいて飛翔体20bの傾き(旋回時の機体のバンク角度)を算出して(S204)、ブロッキングの発生を予測する(S206)。このとき、制御局60は、飛翔体20bの傾き、指向性アンテナ800a,800bの指向方向、翼204の形状や大きさ、指向性アンテナ800a,800bの取付位置などにより、通信リンクに対して発生し得るブロッキング(ブロッキングが発生するか否か)を予測する。 Next, in the control station 60, for example, the prediction unit 603 calculates the inclination of the flying object 20b (bank angle of the aircraft during turning) based on the flight route and flight speed of the flying object 20b (S204), and calculates the occurrence of blocking. is predicted (S206). At this time, the control station 60 determines whether or not a problem occurs with respect to the communication link due to the inclination of the flying object 20b, the directional direction of the directional antennas 800a, 800b, the shape and size of the wing 204, the mounting position of the directional antennas 800a, 800b, etc. Predict possible blocking (whether blocking will occur or not).

なお、制御局60は、指向性アンテナ800c,800dに対しても同様に、通信リンクに対して発生し得るブロッキング(ブロッキングが発生するか否か)を予測する。 Note that the control station 60 similarly predicts blocking that may occur in the communication link (whether or not blocking will occur) for the directional antennas 800c and 800d.

そして、制御局60は、予測部603がブロッキングが発生し得ると予測した場合(S206:Yes)にはS208の処理に進み、ブロッキングが発生し得ないと予測した場合(S206:No)には処理を終了する。 Then, when the prediction unit 603 predicts that blocking may occur (S206: Yes), the control station 60 proceeds to the process of S208, and when it predicts that blocking cannot occur (S206: No), the control station 60 proceeds to the process of S208. Finish the process.

S208の処理において、制御局60は、予測部603が発生し得ると予測したブロッキングが発生し得るタイミング(ブロッキングタイミング)を例えば飛翔体20bの飛行航路に基づいてタイミング算出部604が算出する。 In the process of S208, in the control station 60, the timing calculation unit 604 calculates the timing at which the blocking predicted by the prediction unit 603 can occur (blocking timing) based on the flight route of the flying object 20b, for example.

S210の処理において、制御局60は、予測部603が予測したブロッキングに対処するように、対処制御部605がブロッキングタイミングを含む制御情報を飛翔体20bに対して通知する。 In the process of S210, the control station 60 causes the countermeasure control unit 605 to notify the flying object 20b of control information including the blocking timing so as to deal with the blocking predicted by the prediction unit 603.

そして、飛翔体20bは、ブロッキングタイミングを含む制御情報に基づく通信制御を実施する(S212)。例えば、飛翔体20bは、ブロッキングが予測される時間帯に送信する信号に対して通信制御を行う。具体的には、飛翔体20bは、ブロッキングに対処する通信制御として、例えば指向性アンテナ800a,800bを指向性アンテナ800c,800dに切り替える制御を行う。 The flying object 20b then performs communication control based on the control information including blocking timing (S212). For example, the flying object 20b performs communication control on signals transmitted during a time period in which blocking is predicted. Specifically, the flying object 20b performs communication control to cope with blocking, such as switching the directional antennas 800a and 800b to the directional antennas 800c and 800d.

同様に、飛翔体20bは、指向性アンテナ800c,800dによる通信においてブロッキングが発生し得ると予測した場合には、指向性アンテナ800c,800dを指向性アンテナ800a,800bに切り替える制御を行う。 Similarly, when the flying object 20b predicts that blocking may occur in communication using the directional antennas 800c and 800d, it performs control to switch the directional antennas 800c and 800d to the directional antennas 800a and 800b.

[第4実施形態]
第4実施形態にかかる無線通信システムは、第1実施形態にかかる無線通信システム10と同じ構成であるが、制御局60が行う処理が異なる。
[Fourth embodiment]
The wireless communication system according to the fourth embodiment has the same configuration as the wireless communication system 10 according to the first embodiment, but the processing performed by the control station 60 is different.

図17は、第4実施形態にかかる無線通信システムの制御局60が行う処理を示すフローチャートである。 FIG. 17 is a flowchart showing processing performed by the control station 60 of the wireless communication system according to the fourth embodiment.

まず、制御局60は、例えば定期的に端末30の位置情報、飛翔体20の位置情報、及び飛翔体20の高度情報を、地上基地局40を介して取得する(S300)。 First, the control station 60 acquires, for example, periodically the location information of the terminal 30, the location information of the flying object 20, and the altitude information of the flying object 20 via the terrestrial base station 40 (S300).

次に、制御局60は、ブロッキングが発生し得ない飛翔体20のバンク角度、飛翔体20と端末30との間、及び、飛翔体20と地上基地局40との間それぞれの通信リンクの確立に必要な受信電力を示す情報に基づいて、飛翔体20の飛行航路(旋回航路)を算出して決定する(S302)。 Next, the control station 60 determines the bank angle of the flying object 20 at which blocking cannot occur, and establishes communication links between the flying object 20 and the terminal 30 and between the flying object 20 and the ground base station 40. The flight route (turning route) of the flying object 20 is calculated and determined based on the information indicating the received power required for the flight (S302).

なお、制御局60は、飛翔体20の飛行速度、ブロッキングが発生し得ない飛翔体20のバンク角度などの情報を予め保持している。 Note that the control station 60 holds in advance information such as the flight speed of the flying object 20 and the bank angle of the flying object 20 at which blocking cannot occur.

そして、制御局60は、地上基地局40が送信するテレメトリ信号によって飛翔体20を制御し、飛翔体20によるブロッキングに対処する(S304)。 Then, the control station 60 controls the flying object 20 using the telemetry signal transmitted by the terrestrial base station 40, and deals with blocking caused by the flying object 20 (S304).

以下に、第4実施形態にかかる無線通信システムにおいて制御局60が行う制御の例について、図18を用いてより具体的に説明する。図18は、第4実施形態にかかる無線通信システムにおける各構成の位置関係を模式的に示す図である。 Below, an example of control performed by the control station 60 in the wireless communication system according to the fourth embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 18. FIG. 18 is a diagram showing a schematic diagram of the positional relationship of each component in the wireless communication system according to the fourth embodiment.

制御局60は、端末30及び飛翔体20の位置情報及び高度情報、ブロッキングが発生し得ないバンク角度に基づいて、飛翔体20と地上基地局40が常時通信リンクを確立するための飛行領域(航行領域)を算出する。 The control station 60 determines a flight area (for establishing a constant communication link between the flying object 20 and the ground base station 40) based on the position information and altitude information of the terminal 30 and the flying object 20, and the bank angle at which blocking cannot occur. navigation area).

すなわち、制御局60は、ブロッキングが発生し得ないバンク角度に基づいて、飛翔体20の最小旋回半径Rminを求めた後、飛翔体20と端末30の通信リンク、及び飛翔体20と地上基地局40の通信リンクの双方を確立できる距離を算出して、飛行領域(航行領域)を算出する。 That is, the control station 60 determines the minimum turning radius Rmin of the flying object 20 based on the bank angle at which blocking cannot occur, and then establishes a communication link between the flying object 20 and the terminal 30 and a communication link between the flying object 20 and the ground base station. The flight area (navigation area) is calculated by calculating the distance at which both of the 40 communication links can be established.

ここでは、端末30と飛翔体20との間の受信レベル、及び飛翔体20と地上基地局40との間の受信レベルは、距離に依存することとする。図18に示したように、端末30と飛翔体20の通信リンクを確立できる最大距離をD1maxとすると、水平方向の最大距離D1max_horは、飛翔体20の高度Hを用いて下式(3)により表される。 Here, it is assumed that the reception level between the terminal 30 and the flying object 20 and the reception level between the flying object 20 and the ground base station 40 depend on the distance. As shown in FIG. 18, if the maximum distance at which a communication link between the terminal 30 and the flying object 20 can be established is D1 max , then the maximum horizontal distance D1 max_hor can be calculated using the following formula (3) using the altitude H of the flying object 20. ).

Figure 0007458034000003
Figure 0007458034000003

飛翔体20の高度Hを不変とすると、飛翔体20が最小旋回半径Rminより大きな旋回半径でD1max_horの範囲内の領域を旋回すると、ブロッキングは発生し得ない。この場合、制御局60は、高度H上の平面に飛翔体20と端末30との間の通信リンクを確立できる飛行領域を算出することができる。 Assuming that the altitude H of the flying object 20 remains unchanged, blocking cannot occur if the flying object 20 turns within the range of D1 max_hor with a turning radius larger than the minimum turning radius Rmin. In this case, the control station 60 can calculate a flight area on a plane above the altitude H in which a communication link between the flying object 20 and the terminal 30 can be established.

同様に、制御局60は、地上基地局40と飛翔体20との間の水平方向最大距離D2max_horも算出することができる。 Similarly, the control station 60 can also calculate the horizontal maximum distance D2 max_hor between the ground base station 40 and the flying object 20.

そして、制御局60は、飛翔体20と端末30との間の通信リンクを確立できる飛行領域と、地上基地局40と飛翔体20との間の通信リンクを確立できる飛行領域とが重複する領域を飛翔体20が飛行すべき飛行領域とする。 The control station 60 then controls an area in which a flight area in which a communication link between the flying object 20 and the terminal 30 can be established and a flight area in which a communication link can be established between the ground base station 40 and the flying object 20 overlap. is the flight area in which the flying object 20 should fly.

その後、制御局60は、飛翔体20が飛行すべき飛行領域内を飛行するように、地上基地局40が送信するテレメトリ信号によって飛翔体20を制御する。よって、端末30と地上基地局40とは、飛翔体20がブロッキングを発生させることなく、安定した通信を行うことができる。 Then, the control station 60 controls the flying object 20 by the telemetry signal transmitted by the terrestrial base station 40 so that the flying object 20 flies within the flight area in which it should fly. Therefore, the terminal 30 and the terrestrial base station 40 can perform stable communication without the flying object 20 causing blocking.

なお、制御局60は、ブロッキングを発生させないような飛行領域を算出できない場合には、第1実施形態に示したように、ブロッキングタイミングを算出して通信制御を行ってもよい。 Note that if the control station 60 cannot calculate a flight area that does not cause blocking, it may calculate the blocking timing and perform communication control as shown in the first embodiment.

[第5実施形態]
図19は、第5実施形態にかかる無線通信システム10bの構成を例示する図である。図19に示すように、第5実施形態にかかる無線通信システム10bは、飛翔体20c、端末30、地上基地局40、静止衛星90、及び飛行体管制局95を有する。地上基地局40は、インターネットなどのネットワーク50及び制御局60に接続されている。
[Fifth embodiment]
FIG. 19 is a diagram illustrating the configuration of a wireless communication system 10b according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 19, the wireless communication system 10b according to the fifth embodiment includes a flying object 20c, a terminal 30, a ground base station 40, a geostationary satellite 90, and a flight control station 95. The terrestrial base station 40 is connected to a network 50 such as the Internet and a control station 60.

静止衛星90は、地上基地局40と飛翔体20cとの間で無線通信を行う。また、静止衛星90は、データを送受信する無線通信とは別に、テレメトリ信号によって地上基地局40と通信を行う。 The geostationary satellite 90 performs wireless communication between the ground base station 40 and the flying object 20c. Furthermore, the geostationary satellite 90 communicates with the ground base station 40 using telemetry signals, in addition to wireless communication for transmitting and receiving data.

飛行体管制局95は、テレメトリ信号によって飛翔体20cの飛行航路を制御し、飛翔体20cの位置情報及び高度情報を取得する。 The flight control station 95 controls the flight route of the flying object 20c using telemetry signals, and acquires position information and altitude information of the flying object 20c.

そして、端末30は、飛翔体20c、静止衛星90、及び地上基地局40を介してネットワーク50に接続する。 Then, the terminal 30 connects to the network 50 via the flying object 20c, the geostationary satellite 90, and the terrestrial base station 40.

図20は、飛翔体20cの構成例を示す図である。飛翔体20cは、機体200に対して垂直尾翼202及び一対の翼204が設けられている。また、飛翔体20cは、例えば機体200の上部及び下部にそれぞれRF装置70e,70fを備える。ただし、RF装置70e及びRF装置70fは、配置が分離されているが、互いに接続されて一体に構成されており、実質的にRF装置70(図3参照)と同じ構成である。 FIG. 20 is a diagram showing an example of the configuration of the flying object 20c. The flying object 20c is provided with a vertical tail 202 and a pair of wings 204 relative to the fuselage 200. Further, the flying object 20c includes RF devices 70e and 70f, for example, at the upper and lower portions of the aircraft body 200, respectively. However, although the RF device 70e and the RF device 70f are arranged separately, they are connected to each other and are integrally configured, and have substantially the same configuration as the RF device 70 (see FIG. 3).

RF装置70eは、レドーム80eに覆われた指向性アンテナ(図21参照)が接続されており、静止衛星90と通信リンクを張る。また、RF装置70fは、レドーム80fに覆われた指向性アンテナ(図21参照)が接続されており、端末30と通信リンクを張る。 The RF device 70e is connected to a directional antenna (see FIG. 21) covered by a radome 80e, and establishes a communication link with the geostationary satellite 90. Further, the RF device 70f is connected to a directional antenna (see FIG. 21) covered by a radome 80f, and establishes a communication link with the terminal 30.

また、飛翔体20cは、機体200に図示しない高度計、GPS及びテレメトリ信号用のアンテナや送受信機を有する。高度計は、飛翔体20cの高度情報を取得するために使用される。GPSは、飛翔体20cの位置情報を取得するために使用される。 The flying object 20c also includes an altimeter, an antenna, and a transmitter/receiver for GPS and telemetry signals (not shown) in the airframe 200. The altimeter is used to obtain altitude information of the flying object 20c. GPS is used to obtain position information of the flying object 20c.

図21は、飛翔体20cが有するRF装置70e、RF装置70f及びその周辺の構成例を示す図である。RF装置70e及びRF装置70fは、接続されて一体に構成されており、例えばサーキュレータ700,700、周波数変換器702,702、及び信号増幅器704,704を有し、レドーム80e及びレドーム80fに覆われた2つの指向性アンテナ800e及び指向性アンテナ800fが設けられて非再生中継を行う。 FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the configuration of the RF device 70e and 70f included in the flying object 20c, and their surroundings. The RF device 70e and the RF device 70f are connected and integrally configured, and include, for example, circulators 700, 700, frequency converters 702, 702, and signal amplifiers 704, 704, and are covered by a radome 80e and a radome 80f. Two directional antennas 800e and 800f are provided to perform non-regenerative relay.

指向性アンテナ800eは、サーキュレータ700に接続され、静止衛星90に対してアンテナ指向を向けて通信リンクを張り、静止衛星90との間で無線信号を送受信する。指向性アンテナ800fは、サーキュレータ700に接続され、端末30に対してアンテナ指向を向けて通信リンクを張り、端末30との間で無線信号を送受信する。 The directional antenna 800e is connected to the circulator 700, sets up a communication link with the antenna oriented toward the geostationary satellite 90, and transmits and receives radio signals to and from the geostationary satellite 90. The directional antenna 800f is connected to the circulator 700, sets up a communication link with the antenna oriented toward the terminal 30, and transmits and receives radio signals to and from the terminal 30.

なお、静止衛星90も、図3に示したRF装置70及び2つの指向性アンテナ800,800と実質的に同じ構成を有し、飛翔体20cと地上基地局40との間で非再生中継を行って通信リンクを張る。 The geostationary satellite 90 also has substantially the same configuration as the RF device 70 and two directional antennas 800, 800 shown in FIG. 3, and establishes a communication link between the flying object 20c and the terrestrial base station 40 by performing non-regenerative relay.

次に、第5実施形態にかかる無線通信システムの動作例について説明する。図22は、第5実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。 Next, an example of the operation of the wireless communication system according to the fifth embodiment will be described. FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system according to the fifth embodiment.

まず、制御局60は、例えば定期的に端末30の位置情報、飛翔体20cの位置情報、及び飛翔体20cの高度情報を、地上基地局40を介して取得する(S400)。このとき、飛翔体20cは、指向性アンテナ800eを使用して静止衛星90と通信を行い、指向性アンテナ800fを使用して端末30と通信を行っているとする。 First, the control station 60 periodically acquires, for example, the position information of the terminal 30, the position information of the flying object 20c, and the altitude information of the flying object 20c via the ground base station 40 (S400). At this time, it is assumed that the flying object 20c is communicating with the geostationary satellite 90 using the directional antenna 800e, and communicating with the terminal 30 using the directional antenna 800f.

静止衛星90は、地上から見て高度や位置が相対的に不変である。よって、制御局60は、静止衛星90の相対的高度情報や位置情報を予め保持しているとする。 The altitude and position of geostationary satellite 90 are relatively constant when viewed from the ground. Therefore, control station 60 is assumed to hold the relative altitude information and position information of geostationary satellite 90 in advance.

そして、制御局60は、端末30と飛翔体20cとの間、及び飛翔体20cと静止衛星90との間それぞれの通信リンクの確立に必要な受信電力を示す情報に基づいて、飛翔体20cの飛行航路(旋回航路)を算出して決定する(S402)。 Then, the control station 60 determines the reception power of the flying object 20c based on the information indicating the received power required for establishing communication links between the terminal 30 and the flying object 20c, and between the flying object 20c and the geostationary satellite 90. A flight route (turning route) is calculated and determined (S402).

次に、制御局60は、例えば予測部603が飛翔体20cの飛行航路及び飛行速度に基づいて飛翔体20cの傾き(旋回時の機体のバンク角度)を算出して(S404)、ブロッキングの発生を予測する(S406)。このとき、制御局60は、飛翔体20cの傾き、指向性アンテナ800e及び指向性アンテナ800fの指向方向、翼204の形状や大きさ、指向性アンテナ800e及び指向性アンテナ800fの取付位置などにより、通信リンクに対して発生し得るブロッキング(ブロッキングが発生するか否か)を予測する。 Next, in the control station 60, for example, the prediction unit 603 calculates the inclination of the flying object 20c (the bank angle of the aircraft during turning) based on the flight route and flight speed of the flying object 20c (S404), and calculates the occurrence of blocking. is predicted (S406). At this time, the control station 60 determines, depending on the inclination of the flying object 20c, the directional directions of the directional antennas 800e and 800f, the shape and size of the wings 204, the mounting positions of the directional antennas 800e and 800f, etc. Predict blocking that may occur on a communication link (whether blocking will occur or not).

そして、制御局60は、予測部603がブロッキングが発生し得ると予測した場合(S406:Yes)にはS408の処理に進み、ブロッキングが発生し得ないと予測した場合(S406:No)には処理を終了する。 Then, when the prediction unit 603 predicts that blocking may occur (S406: Yes), the control station 60 proceeds to the process of S408, and when it predicts that blocking cannot occur (S406: No), the control station 60 proceeds to the process of S408. Finish the process.

S408の処理において、制御局60は、予測部603が発生し得ると予測したブロッキングが発生し得るタイミング(ブロッキングタイミング)を例えば飛翔体20cの飛行航路に基づいてタイミング算出部604が算出する。 In the process of S408, in the control station 60, the timing calculation unit 604 calculates the timing at which the blocking predicted by the prediction unit 603 can occur (blocking timing) based on the flight route of the flying object 20c, for example.

S410の処理において、制御局60は、予測部603が予測したブロッキングの影響を軽減するように、対処制御部605がブロッキングタイミングを含む端末30及び地上基地局40に対する制御情報を地上基地局40に対して通知する。ここで、地上基地局40は、端末30に対する制御情報を、静止衛星90及び飛翔体20cを介して端末30へ通知する。 In the process of S410, the control station 60 causes the countermeasure control unit 605 to send control information for the terminal 30 and the terrestrial base station 40, including blocking timing, to the terrestrial base station 40 so as to reduce the influence of blocking predicted by the prediction unit 603. to be notified. Here, the ground base station 40 notifies the terminal 30 of control information for the terminal 30 via the geostationary satellite 90 and the flying object 20c.

そして、端末30及び地上基地局40は、それぞれブロッキングタイミングを含む制御情報に基づく通信制御を実施する(S412)。例えば、端末30及び地上基地局40は、それぞれブロッキングが予測される時間帯に送信する信号に対して通信制御を行う。具体的には、端末30及び地上基地局40は、ブロッキングの影響を軽減する通信制御として、例えば変調方式や誤り訂正の符号化率の制御を行う。 Then, the terminal 30 and the terrestrial base station 40 each carry out communication control based on the control information including the blocking timing (S412). For example, the terminal 30 and the terrestrial base station 40 each carry out communication control for signals to be transmitted during a time period in which blocking is predicted. Specifically, the terminal 30 and the terrestrial base station 40 carry out communication control to reduce the effects of blocking, for example, by controlling the modulation method or the error correction coding rate.

なお、第5実施形態にかかる無線通信システムでは静止衛星90が通信リンクを張る場合を例に説明したが、無線通信システムは、低軌道衛星などが通信リンクを張るように構成されてもよい。 In the wireless communication system according to the fifth embodiment, a geostationary satellite 90 is used to establish a communication link, but the wireless communication system may be configured so that a low-orbit satellite or the like establishes a communication link.

低軌道衛星は軌道が決まっているため、制御局60は、地上に対する低軌道衛星の位置と時間を予め保持しておくことにより、同様に低軌道衛星との通信リンクに対するブロッキングに対処する通信制御を行うことができる。 Since the orbit of a low-orbit satellite is determined, the control station 60 maintains the position and time of the low-orbit satellite with respect to the ground in advance, and similarly performs communication control to deal with blocking of the communication link with the low-orbit satellite. It can be performed.

また、第5実施形態にかかる無線通信システムでは、静止衛星90が非再生中継を行って端末30及び地上基地局40が制御を行う場合を例に説明したが、静止衛星90は再生中継を行ってもよい。この場合、静止衛星90は、自機内の変復調器や誤り訂正符号化・復号器を制御して、通信品質の低下を低減することも可能である。 In addition, in the wireless communication system according to the fifth embodiment, the geostationary satellite 90 performs non-regenerative relay and the terminal 30 and the terrestrial base station 40 perform control. However, the geostationary satellite 90 may perform regenerative relay. In this case, the geostationary satellite 90 can also control its own modem and error correction coder/decoder to reduce degradation in communication quality.

[第6実施形態]
図23は、第6実施形態にかかる無線通信システム10cの構成を例示する図である。図23に示すように、第6実施形態にかかる無線通信システム10cは、飛翔体20d,20e、端末30、地上基地局40、及び飛行体管制局96を有する。地上基地局40は、インターネットなどのネットワーク50及び制御局60に接続されている。
[Sixth embodiment]
FIG. 23 is a diagram illustrating the configuration of a wireless communication system 10c according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 23, a wireless communication system 10c according to the sixth embodiment includes flying objects 20d and 20e, a terminal 30, a ground base station 40, and a flying object control station 96. The terrestrial base station 40 is connected to a network 50 such as the Internet and a control station 60.

飛翔体20dは、地上基地局40と飛翔体20eとの間で無線通信を行う。また、飛翔体20eは、飛翔体20dと地上基地局40との間で無線通信を行う。 The flying object 20d performs wireless communication between the ground base station 40 and the flying object 20e. Further, the flying object 20e performs wireless communication between the flying object 20d and the ground base station 40.

飛行体管制局96は、テレメトリ信号によって飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの飛行航路を制御し、飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの位置情報及び高度情報を取得する。 The flight control station 96 controls the flight routes of the flying object 20d and the flying object 20e using telemetry signals, and acquires position information and altitude information of the flying object 20d and the flying object 20e.

そして、端末30は、飛翔体20d、飛翔体20e、及び地上基地局40を介してネットワーク50に接続する。なお、飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれは、上述した飛翔体20(図2,3参照)と実質的に同一の構成を備えている。 The terminal 30 is connected to the network 50 via the flying object 20d, the flying object 20e, and the ground base station 40. Note that each of the flying object 20d and the flying object 20e has substantially the same configuration as the flying object 20 described above (see FIGS. 2 and 3).

次に、第6実施形態にかかる無線通信システムの動作例について説明する。図24は、第6実施形態にかかる無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。 Next, an operation example of the wireless communication system according to the sixth embodiment will be described. FIG. 24 is a flowchart showing an operation example of the wireless communication system according to the sixth embodiment.

まず、制御局60は、例えば定期的に端末30の位置情報、飛翔体20d,20eそれぞれの位置情報、及び飛翔体20d,20eそれぞれの高度情報を、地上基地局40を介して取得する(S500)。 First, the control station 60 periodically acquires, for example, the location information of the terminal 30, the location information of each of the flying objects 20d and 20e, and the altitude information of each of the flying objects 20d and 20e via the terrestrial base station 40 (S500).

そして、制御局60は、端末30と飛翔体20dとの間、飛翔体20dと飛翔体20eとの間、及び飛翔体20eと地上基地局40との間それぞれの通信リンクの確立に必要な受信電力を示す情報に基づいて、飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの飛行航路(旋回航路)を算出して決定する(S502)。 The control station 60 receives signals necessary for establishing communication links between the terminal 30 and the flying object 20d, between the flying object 20d and the flying object 20e, and between the flying object 20e and the ground base station 40. Based on the information indicating the electric power, flight routes (turning routes) for each of the flying object 20d and the flying object 20e are calculated and determined (S502).

次に、制御局60は、例えば予測部603が飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの飛行航路及び飛行速度に基づいて、飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの傾き(旋回時の機体のバンク角度)を算出して(S504)、ブロッキングの発生を予測する(S506)。このとき、制御局60は、飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの傾きなどを用いて、通信リンクに対して発生し得るブロッキング(ブロッキングが発生するか否か)を予測する。 Next, in the control station 60, for example, the prediction unit 603 determines the inclination of the flying object 20d and the flying object 20e (the bank angle of the aircraft when turning) based on the respective flight routes and flight speeds of the flying object 20d and the flying object 20e. is calculated (S504), and the occurrence of blocking is predicted (S506). At this time, the control station 60 uses the respective inclinations of the flying object 20d and the flying object 20e to predict blocking that may occur in the communication link (whether blocking will occur or not).

そして、制御局60は、予測部603がブロッキングが発生し得ると予測した場合(S506:Yes)にはS508の処理に進み、ブロッキングが発生し得ないと予測した場合(S506:No)には処理を終了する。 Then, when the prediction unit 603 predicts that blocking may occur (S506: Yes), the control station 60 proceeds to the process of S508, and when it predicts that blocking cannot occur (S506: No), the control station 60 proceeds to the process of S508. Finish the process.

S508の処理において、制御局60は、予測部603が発生し得ると予測したブロッキングが発生し得るタイミング(ブロッキングタイミング)を例えば飛翔体20d及び飛翔体20eそれぞれの飛行航路に基づいてタイミング算出部604が算出する。 In the process of S508, the control station 60 calculates the timing (blocking timing) at which blocking predicted by the prediction unit 603 to occur based on the flight routes of the flying object 20d and the flying object 20e, for example, using the timing calculation unit 604. is calculated.

S510の処理において、制御局60は、予測部603が予測したブロッキングに対処するように、対処制御部605がブロッキングタイミングを含む端末30及び地上基地局40に対する制御情報を地上基地局40に対して通知する。ここで、地上基地局40は、端末30に対する制御情報を、飛翔体20e及び飛翔体20dを介して端末30へ通知する。 In the process of S510, the control station 60 notifies the terrestrial base station 40 of control information for the terminal 30 and the terrestrial base station 40, including the blocking timing, by the handling control unit 605, so that the control station 60 can handle the blocking predicted by the prediction unit 603. Here, the terrestrial base station 40 notifies the terminal 30 of the control information for the terminal 30 via the flying object 20e and the flying object 20d.

そして、端末30及び地上基地局40は、それぞれブロッキングタイミングを含む制御情報に基づく通信制御を実施する(S512)。例えば、端末30及び地上基地局40は、それぞれブロッキングが予測される時間帯に送信する信号に対して通信制御を行う。具体的には、端末30及び地上基地局40は、ブロッキングの影響を軽減する通信制御として、例えば変調方式や誤り訂正の符号化率の制御を行う。 Then, the terminal 30 and the ground base station 40 each perform communication control based on control information including blocking timing (S512). For example, the terminal 30 and the terrestrial base station 40 each perform communication control on signals transmitted during a time period in which blocking is predicted. Specifically, the terminal 30 and the ground base station 40 perform communication control to reduce the influence of blocking, such as controlling the modulation method and the coding rate of error correction.

このように、各実施形態にかかる無線通信システムは、飛翔体との間の通信リンクに対するブロッキングを予測し、飛翔体の飛行速度及び飛行航路に基づいて、予測したブロッキングが発生し得るタイミングを算出するので、飛翔体との間で行う無線通信のブロッキングによる品質低下を低減することができる。 In this way, the wireless communication system according to each embodiment predicts blocking on the communication link with a flying object, and calculates the timing at which the predicted blocking may occur based on the flight speed and flight route of the flying object. Therefore, deterioration in quality due to blocking of wireless communication with the flying object can be reduced.

なお、制御局60が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がハードウェアによって構成されてもよいし、CPU等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。 Note that each function of the control station 60 may be partially or entirely configured by hardware, or may be configured as a program executed by a processor such as a CPU.

すなわち、制御局60は、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。 In other words, the control station 60 can be realized using a computer and a program, and the program can be recorded on a storage medium or provided via a network.

10,10a,10b,10c・・・無線通信システム、20,20a~20e・・・飛翔体、30,30a・・・端末、31・・・アンテナ、34・・・信号処理部、36・・・GPS、37・・・制御部、40・・・地上基地局、41・・・アンテナ、44・・・信号処理部、46・・・テレメトリ信号送受信機、47・・・制御部、50・・・ネットワーク、60・・・制御局、70,70b,70e,70f・・・RF装置、80,80a~80f・・・レドーム、90・・・静止衛星、95,96・・・飛行体管制局、200・・・機体、204・・・翼、601・・・取得部、602・・・飛行航路算出部、603・・・予測部、604・・・タイミング算出部、605・・・対処制御部、706・・・スイッチ、708・・・制御部、800,800a~800d・・・指向性アンテナ、802・・・取付平面 10, 10a, 10b, 10c... Wireless communication system, 20, 20a to 20e... Flying object, 30, 30a... Terminal, 31... Antenna, 34... Signal processing unit, 36... - GPS, 37... Control unit, 40... Ground base station, 41... Antenna, 44... Signal processing unit, 46... Telemetry signal transmitter/receiver, 47... Control unit, 50... ...Network, 60...Control station, 70,70b,70e,70f...RF device, 80,80a-80f...Radome, 90...Geostationary satellite, 95,96...Flight system control Station, 200... Aircraft, 204... Wings, 601... Acquisition unit, 602... Flight route calculation unit, 603... Prediction unit, 604... Timing calculation unit, 605... Action Control unit, 706... Switch, 708... Control unit, 800, 800a to 800d... Directional antenna, 802... Mounting plane

Claims (6)

飛翔体と無線機との間で無線通信を行う無線通信方法において、
前記飛翔体の位置を示す位置情報、及び前記飛翔体の高度を示す高度情報を取得する取得工程と、
前記位置情報及び前記高度情報に基づいて、前記飛翔体に対して前記無線機が無線通信を維持可能な位置関係となる前記飛翔体の飛行航路を算出する飛行航路算出工程と、
前記飛行航路上を飛行する前記飛翔体の姿勢に起因して発生し得る前記飛翔体と前記無線機との間の通信リンクに対するブロッキングを予測する予測工程と、
前記飛翔体の飛行速度及び前記飛行航路に基づいて、予測工程において予測したブロッキングが発生し得るタイミングを算出するタイミング算出工程と、
算出したタイミングに基づいて、予測したブロッキングに対処するよう制御する対処制御工程と
を含むことを特徴とする無線通信方法。
A wireless communication method for wirelessly communicating between an airborne object and a wireless device , comprising:
an acquisition step of acquiring position information indicating a position of the flying object and altitude information indicating an altitude of the flying object;
a flight route calculation step of calculating a flight route of the flying object that is in a positional relationship with the flying object such that the wireless device can maintain wireless communication with the flying object based on the position information and the altitude information;
a prediction step of predicting blocking of a communication link between the air vehicle and the radio that may occur due to an attitude of the air vehicle flying on the flight path;
a timing calculation step of calculating a timing at which the blocking predicted in the prediction step is likely to occur based on the flight speed and the flight trajectory of the flying object;
and a countermeasure control step of controlling to deal with the predicted blocking based on the calculated timing.
前記飛行航路算出工程では、
無線通信に必要な受信電力に基づいて前記飛行航路を算出し、
前記予測工程では、
前記飛翔体の傾き、アンテナ位置、前記飛翔体の形状、及びアンテナ指向角度に基づいて、発生し得るブロッキングを予測すること
を特徴とする請求項1に記載の無線通信方法。
In the flight route calculation step,
Calculating the flight route based on a reception power required for wireless communication;
In the prediction step,
The wireless communication method according to claim 1 , further comprising: predicting possible blocking based on an inclination of the flying object, an antenna position, a shape of the flying object, and an antenna directional angle.
前記対処制御工程では、
通信方式の制御、アンテナの切替、及び前記飛行航路の少なくともいずれかを制御することにより、予測したブロッキングに対処するよう制御すること
を特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信方法。
In the countermeasure control step,
3. The wireless communication method according to claim 1, wherein control is performed to cope with predicted blocking by controlling at least one of a communication method, antenna switching, and the flight route.
飛翔体と無線機との間で無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記飛翔体の位置を示す位置情報、及び前記飛翔体の高度を示す高度情報を取得する取得部と、
前記位置情報及び前記高度情報に基づいて、前記飛翔体に対して前記無線機が無線通信を維持可能な位置関係となる前記飛翔体の飛行航路を算出する飛行航路算出部と、
前記飛行航路上を飛行する前記飛翔体の姿勢に起因して発生し得る前記飛翔体と前記無線機との間の通信リンクに対するブロッキングを予測する予測部と、
前記飛翔体の飛行速度及び前記飛行航路に基づいて、前記予測部が予測したブロッキングが発生し得るタイミングを算出するタイミング算出部と、
前記タイミング算出部が算出したタイミングに基づいて、前記予測部が予測したブロッキングに対処するよう制御する対処制御部と
を有することを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system for wirelessly communicating between an airborne object and a wireless device ,
an acquisition unit that acquires position information indicating a position of the flying object and altitude information indicating an altitude of the flying object;
a flight route calculation unit that calculates a flight route of the flying object that is in a positional relationship with the flying object such that the wireless device can maintain wireless communication with the flying object based on the position information and the altitude information;
a prediction unit that predicts blocking of a communication link between the flying object and the wireless device that may occur due to an attitude of the flying object flying on the flight route;
a timing calculation unit that calculates a timing at which the blocking predicted by the prediction unit is likely to occur based on the flight speed and the flight path of the flying object;
and a countermeasure control unit that controls to counter the blocking predicted by the prediction unit based on the timing calculated by the timing calculation unit.
前記飛行航路算出部は、
無線通信に必要な受信電力に基づいて前記飛行航路を算出し、
前記予測部は、
前記飛翔体の傾き、アンテナ位置、及びアンテナ指向角度に基づいて、発生し得るブロッキングを予測すること
を特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。
The flight route calculation unit includes:
Calculating the flight route based on received power necessary for wireless communication,
The prediction unit is
The wireless communication system according to claim 4, wherein blocking that may occur is predicted based on the inclination of the flying object, the antenna position, and the antenna directivity angle.
前記対処制御部は、
通信方式の切替、アンテナの切替、及び前記飛行航路の少なくともいずれかを制御することにより、前記予測部が予測したブロッキングに対処するよう制御すること
を特徴とする請求項4又は5に記載の無線通信システム。
The response control unit is
6. The wireless communication system according to claim 4, further comprising: controlling at least one of switching of a communication method, switching of an antenna, and the flight route to deal with the blocking predicted by the prediction unit.
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