WO2018163991A1 - 無線中継システム - Google Patents

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WO2018163991A1
WO2018163991A1 PCT/JP2018/008024 JP2018008024W WO2018163991A1 WO 2018163991 A1 WO2018163991 A1 WO 2018163991A1 JP 2018008024 W JP2018008024 W JP 2018008024W WO 2018163991 A1 WO2018163991 A1 WO 2018163991A1
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WO
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radio
station
wireless
frequency
relay system
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Application number
PCT/JP2018/008024
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English (en)
French (fr)
Inventor
藤井　輝也
Original Assignee
ソフトバンク株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/40—Balloons
    • B64B1/50—Captive balloons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/90—Launching from or landing on platforms
    • B64U70/92—Portable platforms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/26—Cell enhancers or enhancement, e.g. for tunnels, building shadow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/20—UAVs specially adapted for particular uses or applications for use as communications relays, e.g. high-altitude platforms

Definitions

  • the present invention relates to a wireless relay system.
  • a base station (eNodeB) function is mounted on a vehicle that can move on the ground, moves to a destination, and a radio relay station (base station) including a base station and a frequency converter mounted on the vehicle that has moved to the destination.
  • a wireless relay system that relays wireless communication between the base station and the user apparatus (mobile station) by performing wireless communication between the mobile station and the wireless relay station (child device) of the moored balloon.
  • this wireless relay system has the following problems. Since the base unit is composed of a base station device (eNodeB) and a frequency converter, the configuration is complicated. In addition, the base station device (eNodeB) of the parent device needs to be wired to the core network of the mobile communication network, and the operation is complicated. Furthermore, since the operation of the wireless relay must be performed by the person in charge of the communication operator, when the site is very far away, the operator of the communication operator arrives at the site, and then the master unit installed in the vehicle It takes time for a specialized communication operator to connect the base station and the core network of the mobile communication network with a wire or to set up a wireless relay station (master unit and slave unit), and start the wireless relay operation. It takes a lot of time to do.
  • the wireless relay station on the user side that communicates wirelessly with the user device is a wireless relay station of a mooring balloon, but is installed on the rooftop of a building, the top of a mountain, etc.
  • a radio relay system is a radio communication system that relays radio communication between a fixed base station and a user apparatus, the first radio relay station being movable, and the first radio relay station A second radio relay station located at a higher position than the first radio relay station, wherein the first radio relay station transmits and receives a radio signal of a first frequency to and from the fixed base station, and A second radio communication unit that transmits and receives a radio signal of a second frequency to and from two radio relay stations; and the first frequency and the second frequency between the first radio communication unit and the second radio communication unit A frequency conversion unit that performs frequency conversion with the first wireless communication unit, wherein the second wireless relay station transmits and receives the second frequency wireless signal to and from the first wireless relay station, Second wireless communication for transmitting and receiving a radio signal of the first frequency to and from a user device When, having a frequency converter for performing frequency conversion of the second frequency and the first frequency between said first wireless communication unit the second wireless communication unit.
  • the fixed base station may be a base station installed on the ground or the sea, or may be an airborne base station that can stay in the sky.
  • the above-mentioned base station staying in the sky may be mounted on a floating body or a flying body capable of staying in a predetermined air space by autonomous control or by control from the outside.
  • the levitation body or the flying body on which the above-mentioned staying base station is mounted may be HAPS.
  • the first frequency and the second frequency are different from each other so as not to cause a radio signal wraparound interference in the first radio relay station and a radio signal wraparound interference in the second radio relay station. There may be.
  • the first wireless relay station may be mounted on a mobile body that can move on the ground.
  • the second wireless relay station may be mounted on a balloon, or may be mounted on a flying object that stays or moves in a predetermined airspace by autonomous control or by external control.
  • the first wireless relay station may be mounted on a mobile body, and the mobile body may be provided with a balloon mooring section for mooring the balloon or a separation / departure section on which the flying body can be detached.
  • the first radio relay station may be a directional antenna whose direction can be controlled to track the second radio relay station, or a beam so as to track the second radio relay station.
  • An antenna composed of a plurality of elements capable of forming the antenna may be provided.
  • the first radio relay station turns on relay between a radio signal between the fixed base station and a radio signal between the second radio relay station according to control information from the outside.
  • a control unit that performs / OFF control may be provided.
  • the second radio relay station transmits information indicating a status of at least one of transmission and reception of a radio signal to and from a user apparatus having the first frequency to an external predetermined transmission destination. There may be provided means for transmitting to.
  • the present invention after moving to the target position, it is possible to quickly start relaying wireless communication between the fixed base station and the user apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a communication system including a wireless relay system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a communication system including a wireless relay system according to another embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a communication system including a wireless relay system according to still another embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a main part configuration of the first radio relay station of the radio relay system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a main part configuration of a second radio relay station of the radio relay system according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a communication system including a wireless relay system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a communication system including a wireless relay system according to another embodiment
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating advantages of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating advantages of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 8A is an explanatory diagram illustrating another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 8B is an explanatory diagram illustrating another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 9A is an explanatory diagram illustrating another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 9B is an explanatory diagram illustrating another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating still another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating still another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram illustrating still another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram illustrating still another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 13A is an explanatory diagram illustrating still another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 13B is an explanatory diagram illustrating still another advantage of the wireless relay system according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a communication system including a wireless relay system according to an embodiment of the present invention.
  • the radio relay system according to the present embodiment includes a fixed base station 30 such as a macrocell base station connected to a core network of a mobile communication network 80 and installed on the ground or the sea, and a mobile station 40 as a user apparatus.
  • a first wireless relay station hereinafter also referred to as a “base unit” 10 and a second wireless relay station (hereinafter also referred to as a “slave unit”) 20 that relay wireless communication between the two.
  • the mobile communication network 80 may be provided with a remote control device 81 (control source) of a communication operator.
  • the remote control device 81 may hold information of the first radio relay station 10 and the second radio relay station 20 and transmit control information to at least one of the first radio relay station 10 and the second radio relay station 20. it can.
  • the remote control device 81 may function as an information transmission destination, and may receive information from at least one of the first radio relay station 10 and the second radio relay station 20.
  • the remote control device 81 may be provided in addition to the mobile communication network 80 as long as it can communicate with the first radio relay station 10 and the second radio relay station 20.
  • the first radio relay station 10 relays a radio signal having a first frequency F1 between the fixed base station 30 and a radio signal having a second frequency F2 between the first radio relay station 20 and the second radio relay station 20. It is a wireless relay device, and can be moved to a target position on the ground by being mounted on an automobile 50 as a vehicle.
  • the vehicle 50 on which the first wireless relay station 10 is mounted includes a battery, a generator, or the like that can supply power to the first wireless relay station 10 for a long time, such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle. It may be.
  • the first wireless relay station 10 is incorporated in the automobile 50, but the moving body in which the first wireless relay station 10 is incorporated is a vehicle other than the automobile traveling on the road. Alternatively, it may be a railway vehicle traveling on a track, an aircraft, a ship on a river or the sea, and the like.
  • the moving body in which the first radio relay station 10 is incorporated is a flying body that stays or moves in a predetermined airspace by autonomous control or by external control, such as a small helicopter (for example, drone) that can be remotely controlled. Also good.
  • the second radio relay station 20 relays a radio signal of the second frequency F2 between the first radio relay station 10 and a radio signal of the second frequency F2 between the mobile station 40 and the frequency conversion radio. It is a relay device, and can be positioned higher than the first radio relay station 10 by being mounted on a balloon 60 such as a moored balloon.
  • the balloon 60 is located between the antenna 30a of the fixed base station 30 such as a disaster area, a dead area, a mountain area, a maritime area where obstacles such as mountains and high-rise buildings that obstruct the propagation of radio waves of radio communication exist. It may be installed above the weak electric field area.
  • the balloon 60 is moored and supported by a mooring line (main mooring line) extending from the anchor base on the ground so as to be arranged at a position of several tens to several hundreds m from the ground, for example.
  • the anchor base only needs to be able to anchor the balloon 60 by fixing the lower end of the mooring line (main mooring line), and is not limited to a specific shape or size.
  • the balloon 60 may be moored in the automobile 50 on which the first radio relay station 10 is mounted as an anchor base. Further, when the balloon 60 is disposed above the sea, the anchor base may be provided on a sea buoy or a ship.
  • the second radio relay station 20 may be mounted on a flying body 70 such as a drone that stays or moves in a predetermined airspace by autonomous control or by control from the outside.
  • the automobile 50 on which the first radio relay station 10 is mounted may include a takeoff / departure unit on which the flying object 70 can take off / depart.
  • the fixed base station to which the first radio relay station 10 relays radio communication is not a base station installed on the ground or the sea described above, but an air stay type base station that can stay in the sky.
  • the station 35 may be used.
  • the airborne base station 35 is an HAPS (“high altitude pseudo satellite” or “high altitude platform station”) as a flying object that can stay and move in a predetermined airspace by autonomous control or by remote control from outside. 90.
  • the air stay type base station 35 mounted on the HAPS 90 is a gate station (“gateway station”, “GW station”, “repeater master unit”, “feeder station”) installed on the ground or sea and connected to the mobile communication network 80. It can also be wirelessly communicated with 82 at a predetermined frequency.
  • the base station 35 that stays in the sky may be mounted on a floating body or flying body other than the HAPS that can stay in a predetermined airspace.
  • the base station staying in the sky may be mounted on a balloon, an airship, a drone, an artificial satellite, or the like.
  • a levitating body or flying object equipped with a base station 35 that stays in the sky floats or flies to a high altitude air space (floating air space) of 100 km or less from the ground or the sea surface by autonomous control or external control, for example. And may be controlled to be positioned.
  • the airspace in which the levitation body or the flying body is located may be, for example, a stratospheric airspace having an altitude of 11 km or more and 50 km or less.
  • This airspace may be an airspace with an altitude of 15 [km] or more and 25 [km] or less, in which the weather conditions are relatively stable, and particularly an airspace with an altitude of approximately 20 [km].
  • FIG. 3 shows an example in which the second radio relay station 20 is mounted on a flying body 70 such as a drone, but the second radio relay station 20 has a balloon 60 such as a moored balloon as shown in FIG. May be installed.
  • the first frequency F1 and the second frequency F2 converted by the first radio relay station 10 and the second radio relay station 20, respectively, are the sneak interference between radio signals transmitted and received by the first radio relay station 10 and the second radio relay station.
  • the frequency is different so that sneak interference between radio signals transmitted and received at 20 does not occur.
  • the first frequency F1 may be a 2.1 GHz band frequency and the second frequency F2 may be a 3.3 GHz band frequency.
  • the frequency of the wireless communication between the stay-over-type base station 35 and the gate station 82 in FIG. 3 is such that the stay-over-type base station 35 and the first wireless relay station 10 do not cause sneak interference.
  • the second frequency F2 may be different from the first frequency F1 in between.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a main part configuration of the first radio relay station 10 of the radio relay system according to the embodiment.
  • the first radio relay station 10 includes a first radio communication unit 11, a second radio communication unit 12, a frequency conversion unit 13, and a control unit 14 that controls each unit.
  • the first radio communication unit 11 transmits and receives a radio signal having the first frequency F1 to and from the fixed base station 30 via the first antenna 10a for the fixed base station.
  • the second radio communication unit 12 transmits and receives a radio signal having the second frequency F2 to and from the second radio relay station 20 via the second antenna 10b for the radio relay station.
  • Each of the first wireless communication unit 11 and the second wireless communication unit 12 may include an amplifier.
  • the frequency conversion unit 13 performs frequency conversion between the first frequency F1 and the second frequency F2 between the first wireless communication unit 11 and the second wireless communication unit 12.
  • the radio signal relayed by the first radio relay station 10 may be transmitted / received by using, for example, an OFMDA communication system compliant with LTE or LTE-Advanced standards. In this case, good communication quality can be maintained even if multipaths with different radio signal delays occur.
  • the second antenna 10b of the first radio relay station 10 may be a directional antenna whose direction can be controlled so as to track the second radio relay station 20, or so as to track the second radio relay station 20.
  • An antenna composed of a plurality of elements capable of forming a beam (for example, a Massive MIMO antenna) may be used.
  • the control unit 14 can control each unit by executing a program incorporated in advance.
  • a user terminal connected to the control unit 14 ( Mobile station) 15 may be provided.
  • the control unit 14 receives control information transmitted from the remote control device 81 via the fixed base station 30 by the user terminal (mobile station) 15 and turns on / off the wireless relay function based on the control information. You may control to do.
  • communication between the remote control device 81 and the user terminal (mobile station) 15 uses, for example, IP addresses (or telephone numbers) assigned to the remote control device 81 and the user terminal (mobile station) 15, respectively. You can go.
  • control unit 14 transmits, via the user terminal (mobile station) 15, at least one situation of transmission and reception of radio signals to and from the fixed base station 30 having the first frequency F1 and position information of the radio relay station And wireless relay information indicating the status of at least one of transmission and reception of a radio signal with the second radio relay station 20 having the second frequency F2 and the position information of the radio relay station.
  • the operator of mobile communication turns on / off the signal to the second radio relay station 20 by turning on / off the radio relay function of the first radio relay station 10 based on the received radio relay information. If it is predicted that interference will occur in the service area of another fixed base station, it can be controlled not to interfere by turning it off. For example, it is possible to control to turn off and not transmit radio waves when it is not necessary to transmit radio waves until the drone arrives at the relay location.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a main part configuration of the second radio relay station 20 of the radio relay system according to the embodiment.
  • the second radio relay station 20 includes a first radio communication unit 21, a second radio communication unit 22, a frequency conversion unit 23, and a control unit 24 that controls each unit.
  • the first radio communication unit 21 transmits and receives a radio signal having the second frequency F2 to and from the first radio relay station 10 via the first antenna 20a for the radio relay station.
  • the second radio communication unit 22 transmits and receives a radio signal having the first frequency F1 to and from the mobile station 40 via the second antenna 20b for the mobile station.
  • the first wireless communication unit 21 and the second wireless communication unit 22 may each include an amplifier.
  • the frequency conversion unit 23 performs frequency conversion between the first frequency F1 and the second frequency F2 between the first wireless communication unit 21 and the second wireless communication unit 22.
  • the radio signal relayed by the second radio relay station 20 may be transmitted / received by using, for example, an OFMDA communication system compliant with the LTE or LTE-Advanced standard.
  • the radio signal received from the fixed base station and the radio signal received from the second radio relay station 20 are equivalent to multipaths having different delays, and good communication quality is maintained by receiving radio signals of a plurality of paths. it can.
  • the first antenna 20a of the second radio relay station 20 may be a directional antenna whose direction can be controlled so as to track the first radio relay station 10, or so as to track the first radio relay station 10.
  • An antenna composed of a plurality of elements capable of forming a beam (for example, a Massive MIMO antenna) may be used.
  • the control unit 24 can control each unit by executing a program incorporated in advance.
  • a user terminal (mobile station) 25 connected to the control unit 24. May be provided.
  • the control unit 24 receives, for example, control information transmitted from the remote control device 81 via the fixed base station 30 and the radio relay system by the user terminal (mobile station) 25, and based on the control information, the radio relay function May be controlled to turn ON / OFF.
  • the communication between the remote control device 81 and the user terminal (mobile station) 25 uses, for example, IP addresses (or telephone numbers) assigned to the remote control device 81 and the user terminal (mobile station) 25, respectively. You can go.
  • control unit 24 transmits, via the user terminal (mobile station) 25, at least one situation of transmission and reception of radio signals to / from the first radio relay station 10 having the second frequency F2 and the radio relay station.
  • Radio relay information indicating position information and radio relay information indicating position information of the radio relay station and at least one of the situation of transmission and reception of radio signals to and from the mobile station 40 having the first frequency F1 You may control to transmit to the remote control apparatus 81 of the communication operator of communication. For example, the operator side of the mobile communication turns on / off the radio relay function of the second radio relay station 20 based on the received radio relay information, so that the plurality of second radio relay stations 20 are adjacent to each other. It is possible to prevent radio signal interference due to.
  • the base unit 10 receives a radio signal of the first frequency F1 transmitted from the mobile base station (fixed base station) through the first antenna 10a for the mobile base station (fixed base station 30).
  • the frequency converter (frequency converter) 13 converts the frequency to the second frequency F2, and the second antenna 10b for the radio relay station transmits it to the slave unit 20.
  • mobile_unit 20 receives the electromagnetic wave transmitted with the 2nd frequency F2 from the main
  • the frequency conversion part (frequency converter) 23 frequency-converts to the 1st frequency F1, It transmits with the 2nd antenna 20b for mobile stations (user terminal).
  • the first frequency F1 used in the wireless relay system is generally the same frequency as that used by the mobile base station (fixed base station 30).
  • the base unit 10 is “wirelessly connected” to the mobile base station (fixed base station 30), the base unit 10 is fixedly installed at any location within the area of the mobile base station (fixed base station 30). It is also possible to travel in a specific direction. For example, it is possible to travel in the direction of the slave unit 20 and expand the area of the slave unit 20 to an out-of-service area of the mobile base station (fixed base station 30).
  • the connection work to the core network and the setup work of the base station as in the case of mounting the base station are performed. Since it is not necessary to perform this, relaying of wireless communication between the fixed base station 30 and the mobile station (user device) 40 can be started promptly.
  • the base station 10 (eNodeB) is not required for the base unit 10 and the configuration is simple.
  • the radio frequency (F1) of the mobile base station (fixed base station 30) is also used in the radio relay system, it is not necessary to prepare a new frequency, and the configuration of the radio relay system is simple. is there.
  • the mobile base station Since the fixed base station 30) and the radio relay system transmit the same signal, there is no interference with the mobile station (user terminal) 40 located in the overlapping area. Rather, since the radio signals transmitted from both the mobile base station (fixed base station 30) and the radio relay system are added and received, the communication quality is improved (see FIG. 6).
  • the mobile base station area (cell 350) formed by the airborne base station 35 and the wireless communication are wirelessly connected. Even if there is some overlap with the relay area (cell 200 of the slave unit 20), the base station 35 that stays in the sky and the wireless relay system transmit the same signal, so the movement located in the overlap area There is no interference with the station (user terminal) 40. Rather, since the radio signals transmitted from both the airborne base station 35 and the radio relay system are added and received, the communication quality is improved (see FIG. 7).
  • the base unit 10 mounted on the automobile 50 or the like can move to the end of the service area (cell 300) of the mobile base station (fixed base station 30).
  • the base unit 10 located in the vicinity of the center of the mobile base station area (cell 300) is moved to the area end of the mobile base station (cell end of the fixed base station 30), Since it can relay to the subunit
  • the base unit 10 mounted on the automobile 50 or the like is connected to the service area of the airborne base station 35 ( To the end of the cell 350).
  • the base unit 10 located near the center of the cell 350 (mobile base station area) of the airborne base station 35 is moved to the cell edge of the airborne base station 35.
  • the service area of a wireless relay system can be extended further (refer FIG. 9B).
  • the service area of the wireless relay system can be continuously expanded if the base unit 10 is mounted on the automobile 50 or the like and travels.
  • the area can be continuously expanded, so the search range can be easily extended in a short time (See FIG. 10).
  • the search range can be easily extended in a short time (see FIG. 11).
  • the traveling speed of the automobile 50 or the like increases, the area can be expanded in a short time.
  • the base unit 10 includes the control unit 14 that performs remote control communication ON / OFF or power ON / OFF control and device monitoring by the above-described user terminal (mobile station) 15. Communication can be performed with the remote control device 81 (control source) of the communication operator of the mobile communication network 80. Further, the slave unit 20 uses the above-described user terminal (mobile station) 25 to turn on / off remote control communication, control power ON / OFF, and gain control (maximum transmission power control) of an amplifier (AMP) of a wireless communication unit. And the remote control device 81 (control source) of the communication operator of the mobile communication network 80 can communicate with each other.
  • the start and stop of communication of the wireless relay system can also be controlled by the handset 20 by remotely controlling the power on / off of the handset 20 after the communication of the base unit 10 is turned on. Further, gain control (maximum transmission power control) of the amplifier (AMP) of the slave unit 20 can be performed remotely.
  • the installation work of the wireless relay system (master device 10 and slave device 20) can be performed by a local worker (a worker who cannot operate the apparatus), and the operation of the wireless relay system is performed. Can be performed remotely by a communications operator. As a result, it is not necessary for the operator of the communication operator to go to the site to perform installation work, so that it is possible to expect operational efficiency and a significant reduction in time to start operation.
  • wireless relay since the operation of wireless relay can be controlled (permitted) by the communication operator, it is possible to prevent wireless relay from being executed without permission. Therefore, it is possible to place wireless medium-term stations in various places in advance for disasters or searches.
  • the amplifier (AMP) of the slave unit 20 By performing reduction control on the gain (maximum transmission power), it is possible to suppress pre-interference in the service area 310 of another mobile base station (fixed base station 31) (see FIG. 12B).
  • the wireless relay system that relays the wireless communication of the airborne base station (mobile base station) 35 interferes with the service area 310 of another mobile base station (fixed base station 31).
  • the interference (maximum transmission power) of the amplifier (AMP) of the slave unit 20 is controlled to reduce the pre-interference to the service area 310 of another mobile base station (fixed base station 31). It can be suppressed (see FIG. 13B).
  • processing steps described in this specification and the components of the radio relay station, the remote control device, and the base station device in the base station can be implemented by various means.
  • these steps and components may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an entity eg, wireless relay station, base station device, wireless relay device, user device (mobile station, communication terminal), remote control device, hard disk drive device, or optical disk drive device.
  • Means such as processing units used to implement the components include one or more application specific ICs (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processors (DSPDs), programmable logic devices (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor, controller, microcontroller, microprocessor, electronic device, other electronic unit, computer designed to perform the functions described herein Or those It may be implemented in a suit look.
  • ASICs application specific ICs
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processors
  • PLD programmable logic devices
  • FPGA field programmable gate array
  • processor controller, microcontroller, microprocessor, electronic device, other electronic unit, computer designed to perform the functions described herein Or those It may be implemented in a suit look.
  • firmware and / or software implementation means such as processing units used to implement the above components may be programs (eg, procedures, functions, modules, instructions) that perform the functions described herein. , Etc.).
  • any computer / processor readable medium that specifically embodies firmware and / or software code is means such as a processing unit used to implement the steps and components described herein. May be used to implement
  • the firmware and / or software code may be stored in a memory, for example, in a control device, and executed by a computer or processor.
  • the memory may be implemented inside the computer or processor, or may be implemented outside the processor.
  • the firmware and / or software code is, for example, random access memory (RAM), read only memory (ROM), nonvolatile random access memory (NVRAM), programmable read only memory (PROM), electrically erasable PROM (EEPROM) ), FLASH memory, floppy disk, compact disk (CD), digital versatile disk (DVD), magnetic or optical data storage, etc. Good.
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Abstract

目標位置に移動した後、固定基地局とユーザ装置との間の無線通信の中継を速やかに開始することができる無線中継システムを提供する。無線中継システムは、移動可能な第１無線中継局と、第１無線中継局よりも高い位置に位置する第２無線中継局とを備える。第１無線中継局は、固定基地局との間で第１周波数の無線信号を送受信する第１無線通信部と、第２無線中継局との間で第２周波数の無線信号を送受信する第２無線通信部と、第１無線通信部と第２無線通信部との間で第１周波数と第２周波数との周波数変換を行う周波数変換部とを有する。第２無線中継局は、第１無線中継局との間で第２周波数の無線信号を送受信する第１無線通信部と、ユーザ装置との間で第１周波数の無線信号を送受信する第２無線通信部と、第１無線通信部と第２無線通信部との間で第１周波数と前記第２周波数との周波数変換を行う周波数変換部とを有する。

Description

無線中継システム
　本発明は、無線中継システムに関するものである。
　従来、地上の固定基地局のアンテナとの間に電波の見通し伝搬の障害になる障害物が存在する災害地、不感地、山岳エリア、海上エリアなどの弱電界エリアにおいて、中継用アンテナ及び対移動局用アンテナを有する無線中継局を搭載した係留気球による無線中継を行う無線中継システムが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１６－００２９７３号公報
　上記従来の無線中継システムにおいて、固定基地局の圏外エリアでは固定基地局と係留気球に搭載した無線中継局との間で無線通信することが難しいため、固定基地局とユーザ装置（移動局）との間の無線通信を中継することができないおそれがある。そこで、地上を移動可能な車両に基地局（ｅＮｏｄｅＢ）の機能を搭載して目的地へ移動し、その目的地に移動した車両に搭載された基地局及び周波数変換器を含む無線中継局（親機）と係留気球の無線中継局（子機）との間で無線通信することにより、その基地局とユーザ装置（移動局）との間の無線通信を中継する無線中継システムが考えられる。
　しかしながら、この無線中継システムでは、次のような課題がある。親機を基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）と周波数変換器で構成していることから、構成が複雑である。また、親機の基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）を移動体通信網のコアネットワークに有線接続する必要があり、運用が複雑である。更に、無線中継の運用は、通信オペレータの担当者が実施する必要があるため、現地が非常に遠い場合には、通信オペレータの作業者が現地に到着し、その後、車両に搭載した親機の基地局と移動通信網のコアネットワークとを有線で接続したり、無線中継局（親機、子機）をセットアップしたりする専門の通信オペレータによる作業に時間を要し、無線中継の運用を開始するまで非常に多くの時間を要する。また、固定基地局のセルと無線中継局（親機、子機）のセルでその一部に重なりがある場合には同一周波数による干渉が発生するため、固定基地局のセルと無線中継局（親機、子機）のセルとの間で互いに異なる周波数を用意して干渉を回避する必要がある。
　なお、このような課題は、ユーザ装置（移動局）と無線通信するユーザ側の無線中継局が、係留気球の無線中継局の場合だけでなく、ビルの屋上や山の頂上等に設置された無線中継局の場合や、自律制御により又は外部からの遠隔操作制御により所定の空域に滞在又は移動することができる空中移動体（ドローン等の飛行体）に搭載した無線中継局の場合でも同様に発生し得る。
　本発明の一態様に係る無線中継システムは、固定基地局とユーザ装置との間の無線通信を中継する無線通信システムであって、移動可能な第１無線中継局と、前記第１無線中継局よりも高い位置に位置する第２無線中継局とを備え、前記第１無線中継局は、前記固定基地局との間で第１周波数の無線信号を送受信する第１無線通信部と、前記第２無線中継局との間で第２周波数の無線信号を送受信する第２無線通信部と、前記第１無線通信部と前記第２無線通信部との間で前記第１周波数と前記第２周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有し、前記第２無線中継局は、前記第１無線中継局との間で前記第２周波数の無線信号を送受信する第１無線通信部と、ユーザ装置との間で前記第１周波数の無線信号を送受信する第２無線通信部と、前記第１無線通信部と前記第２無線通信部との間で前記第１周波数と前記第２周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有する。
　前記無線中継システムにおいて、前記固定基地局は、地上又は海上に設置された基地局であってもよいし、上空に滞在可能な上空滞在型の基地局であってもよい。ここで、前記上空滞在型の基地局は、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在可能な浮揚体又は飛行体に搭載されていてもよい。また、前記上空滞在型の基地局が搭載されている浮揚体又は飛行体は、ＨＡＰＳであってもよい。
　前記無線中継システムにおいて、前記第１周波数及び前記第２周波数は、前記第１無線中継局における無線信号の回り込み干渉及び前記第２無線中継局における無線信号の回り込み干渉が発生しないように異なる周波数であってもよい。
　また、前記無線中継システムにおいて、前記第１無線中継局は、地上を移動可能な移動体に搭載してもよい。
　また、無線中継システムにおいて、前記第２無線中継局は、気球に搭載してもよいし、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在又は移動する飛行体に搭載してもよい。
　また、前記無線中継システムにおいて、前記第１無線中継局は移動体に搭載され、その移動体に、前記気球を係留する気球係留部又は前記飛行体が離発着可能な離発着部を備えてもよい。
　また、前記無線中継システムにおいて、前記第１無線中継局は、前記第２無線中継局を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナ、又は、前記第２無線中継局を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアンテナを備えてもよい。
　また、前記無線中継システムにおいて、前記第１無線中継局は、外部からの制御情報により前記固定基地局との間の無線信号と前記第２無線中継局との間の無線信号との中継をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部を備えてもよい。
　また、前記無線中継システムにおいて、前記第２無線中継局は、前記第１周波数からなるユーザ装置との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況を示す情報を、外部の所定の送信先に送信する手段を備えてもよい。
　本発明によれば、目標位置に移動した後、固定基地局とユーザ装置との間の無線通信の中継を速やかに開始することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。 図２は、他の実施形態に係る無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。 図３は、更に他の実施形態に係る無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。 図４は、実施形態に係る無線中継システムの第１無線中継局の主要部構成の一例を示すブロック図である。 図５は、実施形態に係る無線中継システムの第２無線中継局の主要部構成の一例を示すブロック図である。 図６は、実施形態に係る無線中継システムの利点を説明する説明図である。 図７は、実施形態に係る無線中継システムの利点を説明する説明図である。 図８Ａは、実施形態に係る無線中継システムの他の利点を説明する説明図である。 図８Ｂは、実施形態に係る無線中継システムの他の利点を説明する説明図である。 図９Ａは、実施形態に係る無線中継システムの他の利点を説明する説明図である。 図９Ｂは、実施形態に係る無線中継システムの他の利点を説明する説明図である。 図１０は、実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図である。 図１１は、実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図である。 図１２Ａは、実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図である。 図１２Ｂは、実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図である。 図１３Ａは、実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図である。 図１３Ｂは、実施形態に係る無線中継システムの更に他の利点を説明する説明図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る無線中継システムを含む通信システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。図１において、本実施形態に係る無線中継システムは、移動通信網８０のコアネットワークに接続され地上又は海上に設置されたマクロセル基地局などの固定基地局３０と、ユーザ装置としての移動局４０との間の無線通信を中継する第１無線中継局（以下「親機」ともいう。）１０及び第２無線中継局（以下、「子機」ともいう。）２０を備える。
　移動通信網８０には、通信オペレータの遠隔制御装置８１（制御元）を設けてもよい。遠隔制御装置８１は、例えば第１無線中継局１０及び第２無線中継局２０の情報を保持し、第１無線中継局１０及び第２無線中継局２０の少なくとも一方に制御情報を送信することができる。また、遠隔制御装置８１は、情報の送信先として機能し、第１無線中継局１０及び第２無線中継局２０の少なくとも一方から情報を受信してもよい。なお、遠隔制御装置８１は、第１無線中継局１０や第２無線中継局２０と通信可能な場所であれば、移動通信網８０以外に設けてもよい。
　第１無線中継局１０は、固定基地局３０との間の第１周波数Ｆ１の無線信号と、第２無線中継局２０との間の第２周波数Ｆ２の無線信号とを中継する周波数変換型の無線中継装置であり、車両である自動車５０に搭載されることにより地上の目標位置に移動することができる。
　第１無線中継局１０が搭載される自動車５０は、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車など、第１無線中継局１０に長時間にわたって電力を供給可能なバッテリーや発電機などを備えているものであってもよい。また、図１の構成例では、第１無線中継局１０が自動車５０に組み込まれた場合の例であるが、第１無線中継局１０が組み込まれる移動体は、道路を走行する自動車以外の車両、線路上を走行する鉄道車両、航空機、又は、河川上若しくは海上の船舶などであってもよい。また、第１無線中継局１０が組み込まれる移動体は、遠隔操縦可能な小型のヘリコプター（例えばドローン）など、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在又は移動する飛行体であってもよい。
　第２無線中継局２０は、第１無線中継局１０との間の第２周波数Ｆ２の無線信号と、移動局４０との間の第２周波数Ｆ２の無線信号とを中継する周波数変換型の無線中継装置であり、係留気球などの気球６０に搭載されることにより第１無線中継局１０よりも高い位置に位置することができる。
　気球６０は、固定基地局３０のアンテナ３０ａとの間に無線通信の電波の見通し伝搬の障害になる山や高層ビルディングなどの障害物が存在する災害地、不感地、山岳エリア、海上エリアなどの弱電界エリアの上空に設置してもよい。気球６０は、例えば地上から数十ｍ～数百ｍの位置に配置されるように、地上のアンカーベースから上空に延びた係留索（主係留索）で係留されて支持される。アンカーベースは、係留索（主係留索）の下端を固定して気球６０を係留できるものであればよく、形状や大きさなどは特定のものに限定されない。気球６０は、アンカーベースとして第１無線中継局１０が搭載される自動車５０に係留してもよい。また、気球６０を海上の上空に配置する場合、アンカーベースは海上のブイや船舶などに設けてもよい。
　また、図２に示すように、第２無線中継局２０は、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在又は移動するドローンなどの飛行体７０に搭載してもよい。この場合、第１無線中継局１０が搭載される自動車５０は、飛行体７０が離発着可能な離発着部を備えてもよい。
　また、図３に示すように、第１無線中継局１０が無線通信を中継する固定基地局は、前述の地上又は海上に設置された基地局ではなく、上空に滞在可能な上空滞在型の基地局３５であってもよい。上空滞在型の基地局３５は、自律制御により又は外部からの遠隔操作制御により所定の空域に滞在及び移動することができる飛行体としてＨＡＰＳ（「高高度疑似衛星」又は「高高度プラットフォーム局」）９０に搭載されている。ＨＡＰＳ９０に搭載された上空滞在型の基地局３５は、地上又は海上に設置され移動通信網８０に接続されたゲート局（「ゲートウェイ局」、「ＧＷ局」、「リピータ親機」、「フィーダ局」ともいう。）８２と所定の周波数で無線通信することができる。
　なお、図３において、上空滞在型の基地局３５は、所定の空域に滞在することができる、ＨＡＰＳ以外の浮揚体又は飛行体に搭載してもよい。例えば、上空滞在型の基地局は、気球、飛行船、ドローン、人工衛星等に搭載してもよい。また、上空滞在型の基地局３５を搭載する浮揚体又は飛行体は、例えば、自律制御又は外部から制御により地面又は海面から１００［ｋｍ］以下の高高度の空域（浮揚空域）に浮遊あるいは飛行して位置するように制御されてもよい。前記浮揚体又は飛行体の位置する空域は、例えば、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域であってもよい。この空域は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。
　また、図３では、第２無線中継局２０がドローンなどの飛行体７０に搭載されている例を示しているが、第２無線中継局２０は図１に示すような係留気球などの気球６０に搭載してもよい。
　第１無線中継局１０及び第２無線中継局２０それぞれで変換する第１周波数Ｆ１及び第２周波数Ｆ２は、第１無線中継局１０で送受信される無線信号どうしの回り込み干渉及び第２無線中継局２０で送受信される無線信号どうしの回り込み干渉が発生しないように異なる周波数である。例えば、第１周波数Ｆ１が２．１ＧＨｚ帯の周波数であり、第２周波数Ｆ２が３．３ＧＨｚ帯の周波数であってもよい。また、図３における上空滞在型の基地局３５とゲート局８２との間の無線通信の周波数は、回り込み干渉が発生しないように、上空滞在型の基地局３５と第１無線中継局１０との間の第１周波数Ｆ１とは異なる第２周波数Ｆ２であってもよい。
　図４は、実施形態に係る無線中継システムの第１無線中継局１０の主要部構成の一例を示すブロック図である。図４において、第１無線中継局１０は、第１無線通信部１１と第２無線通信部１２と周波数変換部１３と各部を制御する制御部１４とを備える。第１無線通信部１１は、固定基地局向けの第１アンテナ１０ａを介して固定基地局３０との間で第１周波数Ｆ１の無線信号を送受信する。第２無線通信部１２は、無線中継局向けの第２アンテナ１０ｂを介して第２無線中継局２０との間で第２周波数Ｆ２の無線信号を送受信する。第１無線通信部１１及び第２無線通信部１２はそれぞれ増幅器を備えてもよい。
　周波数変換部１３は、第１無線通信部１１と第２無線通信部１２との間で第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２との周波数変換を行う。第１無線中継局１０で中継される無線信号は、例えば、ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄの標準規格に準拠したＯＦＭＤＡ通信方式を用いて送受信してもよい。この場合は、無線信号の遅延が異なるマルチパスが発生しても良好な通信品質を維持できる。
　第１無線中継局１０の第２アンテナ１０ｂは、第２無線中継局２０を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナであってもよいし、第２無線中継局２０を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアンテナ（例えば、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯアンテナ）であってもよい。
　制御部１４は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより各部を制御することができる。
　また、移動通信網８０の通信オペレータの遠隔制御装置８１（制御元）からの制御情報を受信したり遠隔制御装置８１に情報を送信したりする場合は、制御部１４に接続されたユーザ端末（移動局）１５を備えてもよい。制御部１４は、例えば、遠隔制御装置８１から固定基地局３０を介して送信されてきた制御情報をユーザ端末（移動局）１５で受信し、その制御情報に基づいて無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦするように制御してもよい。ここで、遠隔制御装置８１とユーザ端末（移動局）１５との間の通信は、例えば遠隔制御装置８１及びユーザ端末（移動局）１５それぞれに割り当てられたＩＰアドレス（又は電話番号）を用いて行ってよい。
　また、制御部１４は、ユーザ端末（移動局）１５を介して、第１周波数Ｆ１からなる固定基地局３０との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す情報や、第２周波数Ｆ２からなる第２無線中継局２０との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す無線中継情報を、移動体通信の通信オペレータの遠隔制御装置８１に送信するように制御してもよい。移動体通信のオペレータ側は、例えば、受信した無線中継情報に基づいて、第１無線中継局１０の無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦすることにより、第２無線中継局２０への信号をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、他の固定基地局のサービスエリアに干渉を及ぼすことが予測される場合は、ＯＦＦとすることで干渉を及ぼさないように制御することができる。例えば、ドローンが中継場所に到着するまでの間、電波を送信する必要がない時などＯＦＦにして、電波を送信しないように制御がすることが可能である。
　図５は、実施形態に係る無線中継システムの第２無線中継局２０の主要部構成の一例を示すブロック図である。図５において、第２無線中継局２０は、第１無線通信部２１と第２無線通信部２２と周波数変換部２３と各部を制御する制御部２４とを備える。第１無線通信部２１は、無線中継局向けの第１アンテナ２０ａを介して第１無線中継局１０との間で第２周波数Ｆ２の無線信号を送受信する。第２無線通信部２２は、移動局向けの第２アンテナ２０ｂを介して移動局４０との間で第１周波数Ｆ１の無線信号を送受信する。第１無線通信部２１及び第２無線通信部２２はそれぞれ増幅器を備えてもよい。
　周波数変換部２３は、第１無線通信部２１と第２無線通信部２２との間で第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２との周波数変換を行う。第２無線中継局２０で中継される無線信号は、例えば、ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄの標準規格に準拠したＯＦＭＤＡ通信方式を用いて送受信してもよい。この場合は、固定基地局から届く無線信号と、第２無線中継局２０から届く無線信号が遅延が異なるマルチパスと等価となり、複数のパスの無線信号を受信することで良好な通信品質を維持できる。
　第２無線中継局２０の第１アンテナ２０ａは、第１無線中継局１０を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナであってもよいし、第１無線中継局１０を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアンテナ（例えば、ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯアンテナ）であってもよい。
　制御部２４は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより各部を制御することができる。
　また、移動通信網８０の通信オペレータの遠隔制御装置８１からの制御情報を受信したり遠隔制御装置８１に情報を送信したりする場合は、制御部２４に接続されたユーザ端末（移動局）２５を備えてもよい。制御部２４は、例えば、遠隔制御装置８１から固定基地局３０及び無線中継システムを介して送信されてきた制御情報をユーザ端末（移動局）２５で受信し、その制御情報に基づいて無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦするように制御してもよい。ここで、遠隔制御装置８１とユーザ端末（移動局）２５との間の通信は、例えば遠隔制御装置８１及びユーザ端末（移動局）２５それぞれに割り当てられたＩＰアドレス（又は電話番号）を用いて行ってよい。
　また、制御部２４は、ユーザ端末（移動局）２５を介して、第２周波数Ｆ２からなる第１無線中継局１０との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す無線中継情報や、第１周波数Ｆ１からなる移動局４０との間の無線信号の送信及び受信の少なくと一方の状況及び無線中継局の位置情報を示す無線中継情報を、移動体通信の通信オペレータの遠隔制御装置８１に送信するように制御してもよい。移動体通信のオペレータ側は、例えば、受信した無線中継情報に基づいて、第２無線中継局２０の無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦすることにより、複数の第２無線中継局２０が互いに隣接することによる無線信号の干渉が発生しないようにすることができる。
　上記構成の無線中継システムにおいて、親機１０は対携帯基地局（固定基地局３０）向けの第１アンテナ１０ａで携帯基地局（固定基地局）が送信する第１周波数Ｆ１の無線信号を受信し、周波数変換部（周波数変換器）１３で第２周波数Ｆ２に変換し、対無線中継局向けの第２アンテナ１０ｂで子機２０に向けて送信する。子機２０は対親機向けの第１アンテナ２０ａで親機１０から第２周波数Ｆ２で送信された電波を受信し、周波数変換部（周波数変換器）２３で第１周波数Ｆ１に周波数変換し、対移動局（ユーザ端末）向けの第２アンテナ２０ｂで送信する。
　上記周波数変換を行うことにより、子機２０のアンテナ２０ａ，２０ｂ間の同一周波数の回り込み干渉がなくなることから、子機２０の送信電力を最大送信電力で送信できる。
　また、無線中継システムで用いる第１周波数Ｆ１は、一般に携帯基地局（固定基地局３０）が使用している周波数と同じ周波数を用いる。
　また、親機１０は携帯基地局（固定基地局３０）と“無線接続”されているので、親機１０は携帯基地局（固定基地局３０）のエリア内であれば任意の場所に固定設置することもでき、また、特定の方向に走行させることも可能である。例えば子機２０の方向に向かって走行させ、子機２０のエリアを携帯基地局（固定基地局３０）の圏外エリアまで拡張することができる。
　以上、本実施形態によれば、第１無線中継局１０を自動車に搭載して目標位置に移動した後、基地局を搭載した場合のようなコアネットワークへの接続作業や基地局のセットアップ作業を行う必要がないため、固定基地局３０と移動局（ユーザ装置）４０との間の無線通信の中継を速やかに開始することができる。
　また、本実施形態によれば、親機１０に基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）が不要であり、構成が簡易である。
　また、本実施形態によれば、携帯基地局（固定基地局３０）の無線周波数（Ｆ１）を無線中継システムでも用いるので、新たな周波数を用意する必要がなく、無線中継システムの構成が簡易である。
　また、本実施形態によれば、携帯基地局エリア（固定基地局３０のセル３００）と無線中継エリア（子機２０のセル２００）との間に一部重なりがあっても、携帯基地局（固定基地局３０）と無線中継システムが同一信号を送信しているため、その重なりエリアに位置する移動局（ユーザ端末）４０には干渉とはならない。むしろ、携帯基地局（固定基地局３０）と無線中継システムの両方から送信された無線信号を加算して受信しているため、通信品質が向上する（図６参照）。
　また、本実施形態によれば、上空滞在型の基地局（携帯基地局）３５の無線通信を中継する場合、上空滞在型の基地局３５によって形成される携帯基地局エリア（セル３５０）と無線中継エリア（子機２０のセル２００）との間に一部重なりがあっても、上空滞在型の基地局３５と無線中継システムが同一信号を送信しているため、その重なりエリアに位置する移動局（ユーザ端末）４０には干渉とはならない。むしろ、上空滞在型の基地局３５と無線中継システムの両方から送信された無線信号を加算して受信しているため、通信品質が向上する（図７参照）。
　また、本実施形態によれば、自動車５０等に搭載した親機１０は携帯基地局（固定基地局３０）のサービスエリア（セル３００）の端部まで移動することができる。例えば、携帯基地局のエリア（セル３００）の中央付近に位置している親機１０（図８Ａ参照）を、携帯基地局のエリア端（固定基地局３０のセル端）に移動させれば、そこから子機２０に中継できるため、無線中継システムのサービスエリアをより遠くまで拡張できる（図８Ｂ参照）。
　また、本実施形態によれば、上空滞在型の基地局（携帯基地局）３５の無線通信を中継する場合、自動車５０等に搭載した親機１０は上空滞在型の基地局３５のサービスエリア（セル３５０）の端部まで移動することができる。例えば、上空滞在型の基地局３５のセル３５０（携帯基地局のエリア）の中央付近に位置している親機１０（図９Ａ参照）を、上空滞在型の基地局３５のセル端に移動させれば、そこから子機２０に中継できるため、無線中継システムのサービスエリアをより遠くまで拡張できる（図９Ｂ参照）。
　また、本実施形態によれば、親機１０を自動車５０等に搭載して走行させれば、無線中継システムのサービスエリアを連続的に拡張できる。例えば、携帯基地局（固定基地局３０）のサービスエリア（セル３００）外での遭難者の捜索するような場合、エリアを連続的に拡張できるので探索範囲の拡張が短時間に容易に図れる（図１０参照）。また例えば、上空滞在型の基地局（携帯基地局）３５の無線通信を中継する場合、空滞在型の基地局３５のサービスエリア（セル３５０）外での遭難者の捜索するような場合、エリアを連続的に拡張できるので探索範囲の拡張が短時間に容易に図れる（図１１参照）。特に自動車５０等の走行速度が速い程、短時間にエリアの拡張が図れる。
　また、本実施形態によれば、親機１０は、前述のユーザ端末（移動局）１５により、遠隔制御通信のＯＮ／ＯＦＦ又は電源のＯＮ／ＯＦＦの制御と装置の監視を行う制御部１４と、移動通信網８０の通信オペレータの遠隔制御装置８１（制御元）との間で通信を行うことができる。また、子機２０は、前述のユーザ端末（移動局）２５により、遠隔制御通信のＯＮ／ＯＦＦ、電源のＯＮ／ＯＦＦ制御及び無線通信部の増幅器（ＡＭＰ）の利得制御（最大送信電力制御）を行う制御部２４と、移動通信網８０の通信オペレータの遠隔制御装置８１（制御元）との間で通信を行うことができる。
　親機１０の通信のＯＮ／ＯＦＦ又は電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を遠隔で行うことで、無線中継システムの通信の開始及び終了を遠隔で制御することができる。例えば、親機１０及び子機２０を所定の場所に設置した場合、通信オペレータの遠隔制御装置８１（制御元）から遠隔で親機１０の通信のＯＮ／ＯＦＦまたは電源のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これにより、無線中継システムの通信の開始、停止を遠隔で制御できる。
　同様に、親機１０の通信ＯＮ後に、子機２０の電源のＯＮ／ＯＦＦを遠隔で制御することで、無線中継システムの通信の開始、停止を子機２０でも制御することができる。また、子機２０の増幅器（ＡＭＰ）の利得制御（最大送信電力制御）を遠隔で行うこともできる。
　また、本実施形態によれば、無線中継システム（親機１０、子機２０）の設置作業は現地の作業者（装置の運用操作をできない作業者）でも行うことができ、無線中継システムの運用は遠隔で通信オペレータが実施することができる。これにより、通信オペレータの作業者が現地に赴き設置作業をする必要がないため、運用の効率化や運用開始までの時間の大幅な短縮化が期待できる。
　また、本実施形態によれば、無線中継の運用は通信オペレータが制御（許可）できるため、勝手に無線中継を実行できないようにすることができる。そのため、予め災害等や捜索などに備えて様々な場所に無線中期局を置くことが可能となる。
　また、本実施形態によれば、無線中継システムが他の携帯基地局（固定基地局３１）のサービスエリア３１０に干渉を与えるような場合（図１２Ａ参照）、子機２０の増幅器（ＡＭＰ）の利得（最大送信電力）を低減制御することで他の携帯基地局（固定基地局３１）のサービスエリア３１０への予干渉を抑圧することができる（図１２Ｂ参照）。
　また、本実施形態によれば、上空滞在型の基地局（携帯基地局）３５の無線通信を中継する無線中継システムが他の携帯基地局（固定基地局３１）のサービスエリア３１０に干渉を与えるような場合（図１３Ａ参照）、子機２０の増幅器（ＡＭＰ）の利得（最大送信電力）を低減制御することで他の携帯基地局（固定基地局３１）のサービスエリア３１０への予干渉を抑圧することができる（図１３Ｂ参照）。
　なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線中継局、遠隔制御装置及び基地局における基地局装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。
　ハードウェア実装については、実体（例えば、無線中継局、基地局装置、無線中継装置、ユーザ装置（移動局、通信端末）、遠隔制御装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。
　また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。
　また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。
　１０　第１無線中継局（親機）
　１０ａ　第１アンテナ
　１０ｂ　第２アンテナ
　１１　第１無線通信部
　１２　第２無線通信部
　１３　周波数変換部
　１４　制御部
　２０　第２無線中継局（子機）
　２０ａ　第１アンテナ
　２０ｂ　第２アンテナ
　２１　第１無線通信部
　２２　第２無線通信部
　２３　周波数変換部
　２４　制御部
　３０　固定基地局（携帯基地局）
　３０ａ　アンテナ
　３１　固定基地局（携帯基地局）
　３５　上空滞在型の基地局
　４０　移動局
　５０　自動車
　６０　気球（係留気球）
　７０　小型飛行体（ドローン）
　８０　移動通信網
　８１　遠隔制御装置
　８２　ゲート局
　９０　ＨＡＰＳ

Claims (14)

  1. 　固定基地局とユーザ装置との間の無線通信を中継する無線中継システムであって、
    　移動可能な第１無線中継局と、前記第１無線中継局よりも高い位置に位置する第２無線中継局とを備え、
    　前記第１無線中継局は、前記固定基地局との間で第１周波数の無線信号を送受信する第１無線通信部と、前記第２無線中継局との間で第２周波数の無線信号を送受信する第２無線通信部と、前記第１無線通信部と前記第２無線通信部との間で前記第１周波数と前記第２周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有し、
    　前記第２無線中継局は、前記第１無線中継局との間で前記第２周波数の無線信号を送受信する第１無線通信部と、ユーザ装置との間で前記第１周波数の無線信号を送受信する第２無線通信部と、前記第１無線通信部と前記第２無線通信部との間で前記第１周波数と前記第２周波数との周波数変換を行う周波数変換部と、を有することを特徴とする無線中継システム。
  2. 　請求項１の無線中継システムにおいて、
    　前記固定基地局は、地上又は海上に設置された基地局であることを特徴とする無線中継システム。
  3. 　請求項１の無線中継システムにおいて、
    　前記固定基地局は、上空滞在型の基地局であることを特徴とする無線中継システム。
  4. 　請求項３の無線中継システムにおいて、
    　前記上空滞在型の基地局は、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在可能な浮揚体又は飛行体に搭載されていることを特徴とする無線中継システム。
  5. 　請求項４の無線中継システムにおいて、
    　前記上空滞在型の基地局が搭載されている浮揚体又は飛行体は、ＨＡＰＳであることを特徴とする無線中継システム。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第１周波数及び前記第２周波数は、前記第１無線中継局における無線信号の回り込み干渉及び前記第２無線中継局における無線信号の回り込み干渉が発生しないように異なる周波数であることを特徴とする無線中継システム。
  7. 　請求項１乃至６のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第１無線中継局は、地上を移動可能な移動体に搭載されていることを特徴とする無線中継システム。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第２無線中継局は、気球に搭載されていることを特徴とする無線中継システム。
  9. 　請求項８の無線中継システムにおいて、
    　前記第１無線中継局は移動体に搭載され、前記第２無線中継局が搭載されている気球は前記移動体とは異なる他の移動体に係留されていることを特徴とする無線中継システム。
  10. 　請求項１乃至７のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第２無線中継局は、自律制御により又は外部からの制御により所定の空域に滞在又は移動する飛行体に搭載されていることを特徴とする無線中継システム。
  11. 　請求項１０の無線中継システムにおいて、
    　前記第１無線中継局は移動体に搭載され、その移動体に前記飛行体が離発着可能な離発着部を備えることを特徴とする無線中継システム。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第１無線中継局は、前記第２無線中継局を追尾するように向きを制御可能な指向性アンテナ、又は、前記第２無線中継局を追尾するようにビームを形成可能な複数素子からなるアンテナを備えていることを特徴とする無線中継システム。
  13. 　請求項１乃至１２のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第１無線中継局は、外部からの制御情報により前記固定基地局との間の無線信号と前記第２無線中継局との間の無線信号とを中継をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部を備えることを特徴とする無線中継システム。
  14. 　請求項１乃至１３のいずれかの無線中継システムにおいて、
    　前記第２無線中継局は、前記第１周波数からなるユーザ装置との間の無線信号の送信及び受信の少なくとも一方の状況を示す情報を、外部の所定の送信先に送信する手段を備えることを特徴とする無線中継システム。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112188588A (zh) * 2020-08-27 2021-01-05 清华大学 基于无人机网络的近海中继通信传输效率优化方法
WO2021058860A1 (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Nokia Technologies Oy Relaying communications with mobile objects
JP2021083024A (ja) * 2019-11-22 2021-05-27 ソフトバンク株式会社 通信制御装置、通信システム、通信制御方法及びプログラム
CN113342042A (zh) * 2021-06-17 2021-09-03 安徽送变电工程有限公司 一种固定翼无人机多模态信号中继组网协同巡检方法
WO2022091729A1 (ja) * 2020-10-26 2022-05-05 ソフトバンク株式会社 アンテナシステム及び無線中継装置
CN114868342A (zh) * 2020-01-30 2022-08-05 住友电气工业株式会社 移动中继站、移动通信***以及移动中继站的控制方法
WO2022224870A1 (ja) * 2021-04-19 2022-10-27 ソフトバンク株式会社 無線中継システム
RU2792024C1 (ru) * 2022-08-12 2023-03-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации Наземный мобильный ретранслятор связи

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336408A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 通信ネットワークの構築方法および通信システム
JP2010187188A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Softbank Mobile Corp 無線中継装置及び無線中継システム
JP2016219874A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 日本電信電話株式会社 無線中継システム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018095049A (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 株式会社自律制御システム研究所 複数の無人航空機を有する通信システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336408A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 通信ネットワークの構築方法および通信システム
JP2010187188A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Softbank Mobile Corp 無線中継装置及び無線中継システム
JP2016219874A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 日本電信電話株式会社 無線中継システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUNICHI ET AL.: "Improvement of radio repeater system on captive balloon-balloon system", PROCEEDINGS OF THE 2015 IEICE GENERAL CONFERENCE, February 2015 (2015-02-01), pages 416, ISSN: 1349-1369 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114667692A (zh) * 2019-09-25 2022-06-24 诺基亚技术有限公司 中继与移动对象的通信
WO2021058860A1 (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Nokia Technologies Oy Relaying communications with mobile objects
JP2021083024A (ja) * 2019-11-22 2021-05-27 ソフトバンク株式会社 通信制御装置、通信システム、通信制御方法及びプログラム
JP7039542B2 (ja) 2019-11-22 2022-03-22 ソフトバンク株式会社 通信制御装置、通信システム、通信制御方法及びプログラム
CN114868342B (zh) * 2020-01-30 2023-08-22 住友电气工业株式会社 移动中继站、移动通信***以及移动中继站的控制方法
CN114868342A (zh) * 2020-01-30 2022-08-05 住友电气工业株式会社 移动中继站、移动通信***以及移动中继站的控制方法
CN112188588B (zh) * 2020-08-27 2022-07-05 清华大学 基于无人机网络的近海中继通信传输效率优化方法
CN112188588A (zh) * 2020-08-27 2021-01-05 清华大学 基于无人机网络的近海中继通信传输效率优化方法
JP2022070165A (ja) * 2020-10-26 2022-05-12 ソフトバンク株式会社 アンテナシステム及び無線中継装置
WO2022091729A1 (ja) * 2020-10-26 2022-05-05 ソフトバンク株式会社 アンテナシステム及び無線中継装置
JP7152457B2 (ja) 2020-10-26 2022-10-12 ソフトバンク株式会社 アンテナシステム及び無線中継装置
US11996624B2 (en) 2020-10-26 2024-05-28 Softbank Corp. Antenna system and radio relay apparatus
WO2022224870A1 (ja) * 2021-04-19 2022-10-27 ソフトバンク株式会社 無線中継システム
JP2022165037A (ja) * 2021-04-19 2022-10-31 ソフトバンク株式会社 無線中継システム
JP7250843B2 (ja) 2021-04-19 2023-04-03 ソフトバンク株式会社 無線中継システム
CN113342042A (zh) * 2021-06-17 2021-09-03 安徽送变电工程有限公司 一种固定翼无人机多模态信号中继组网协同巡检方法
CN113342042B (zh) * 2021-06-17 2024-01-05 安徽送变电工程有限公司 一种固定翼无人机多模态信号中继组网协同巡检方法
RU2792024C1 (ru) * 2022-08-12 2023-03-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации Наземный мобильный ретранслятор связи

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