[0001]【発明の属する技術分野】本発明は、無線中継機能を備えたプラットフォームを成層圏に配置し、成層圏プラットフォームを介して無線通信が行われる成層圏無線中継システムに関する。[0002]【従来の技術】地上から20km程度の上空に無線中継機能を備えた飛行船等を配置し、飛行船等を介して地上通信局や通信端末が通信を行う成層圏無線中継システムが開発されている。従来の成層圏無線中継システムには、例えば特許第2555910号公報に示されているように、成層圏に、無線中継機能を有する1つの気球や飛行船を置く単一のプラットフォームによる方式がある。プラットフォームとは、無線中継機能を有する気球や飛行船を指す。相互にサービスエリアの異なる複数のプラットフォームを成層圏に置き、プラットフォーム間を光通信で接続して広域の通信ネットワークを構成する方式もある。プラットフォームは、例えば、地上の移動端末等に対して通信中継サービスを提供する。[0003]【発明が解決しようとする課題】ところが、成層圏に置かれたプラットフォームは、風の影響で水平方向および垂直方向に移動する可能性がある。その場合、担当している通信サービスエリアを一定とするために、プラットフォームに搭載されたアンテナの指向方向すなわち利得パターンを可変する制御を行う必要がある。platform.【0004】しかし、周波数を細分化して各サービスエリアに細分化された周波数を割り当てて限られた周波数帯域でより多くの通信容量を得ようとしてマルチビームアンテナを用いる場合には利得パターンを高精度で制御することは難しい。プラットフォームの水平方向の移動量がサービスエリアの拡がりに対して相対的に大きい場合には、やはり、アンテナの指向方向を精度よく制御することが難しくなる。プラットフォームにおける精度のよいアンテナ指向制御や利得パターン制御が実行されない場合には通信品質が劣化することになる。用いた場合やプラットフォームの移動量が大きい場合であっても、通信品質を劣化させることのない成層圏無線中継システムを提供することを目的とする。[0006]【課題を解決するための手段】本発明による成層圏無線中継システムは、複数のプラットフォームによるビーム照射が重複するエリアが存在し、そのエリアにビームを照射するプラットフォームは風力による移動が相互に無相関になる位置に配置されていることを特徴とする。よって、そのエリアについては、プラットフォームをダイバーシティ構成とすることができ、通信品質を向上させることができる。​​overlap,スペクトル拡散変調によって通信を行うように構成されていてもよい。modulation.【0008】各プラットフォームは、相互に異なる拡散符号を使用するように構成されていてもよい。platform,拡散符号の識別によって他のプラットフォームからの周波数干渉を軽減することができる。code.【0009】各プラットフォームと通信端末とは、他プラットフォームからの干渉雑音が基準値を越えると、データ通信速度を下げるとともに誤り訂正符号化率を上げるように構成されていてもよい。その場合には、通信品質をさらに向上させることができる。quality.【0010】ビーム照射が重複するエリア内の通信端末は、最も仰角が小さいプラットフォームを選択して通信相手とするように構成されていてもよい。その場合には、プラットフォームまたは通信端末に移動に伴う相対位置関係の変化を最小化することができる。terminal.【0011】通信端末は、ビーム方向可変のアンテナと、最も仰角が小さいプラットフォームを検出してアンテナをその方向に向ける制御を行う制御部と、プラットフォームの像を撮像するためのカメラとを備えた構成であってもよい。そのような構成によれば、最も仰角が小さいプラットフォームを容易に捕捉することができる。実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明による成層圏無線中継システムの一構成例を示すシステム構成図である。airship,12,13が示されている。101,102,103に無線ビームを照射する。ここで、3台のプラットフォーム11,12,13は、中央の領域Aを共通のサービスエリアとしている。領域Aに存在する通信端末(図示せず)は、いずれのプラットフォーム11,12,13とも通信を行うことができる。11,12,13は、風による移動の影響が互いに無相関になるように十分離れて位置している。プラットフォーム11が風によって移動しても、プラットフォーム12,13は、プラットフォーム11を移動させている風の影響と無相関になるような離れた位置に置かれている。風による影響は、気象学的知識等にもとづいて知見可能であるから、風の影響がほぼ無相関になるように3台のプラットフォーム11,12,13を配置することができる。11,12,13には風に抗して位置を修正するような推進力を発生する機構が搭載されている。12,13は、地上局およびサービスエリア内の移動端末等との間の無線通信中継を行っている。図1において、領域Bは、プラットフォーム13のみによって通信サービスが提供されるサービスエリアである。12,13の構成例を示すブロック図である。図2に示す例では、各プラットフォーム11,12,13は、アンテナ1、無線送受信機2、システム制御部3、GPSアンテナを含むGPS受信機4、推進力発生機構5およびマルチビームを形成するビーム形成部8が設けられている。provided.システム制御部3は、プラットフォームにおける受信状況を監視して、通信回線とは異なるネットワーク管理用回線を用いて必要な情報をサービスエリア内の通信端末や地上局に通知する。GPS衛星からのデータを受信して自位置を検出し位置情報をネットワーク管理用回線を用いてサービスエリア内の通信端末や地上局に通知する。area.【0017】図3は、通信端末の一例を示す斜視図である。図3に示す通信端末は、キーボード31およびディスプレイ32を有し、プラットフォームと通信するためのヘリカルアンテナ33が設けられている。棒状のヘリカルアンテナ33の先端には、カメラ34が設置されている。installed.【0018】図4は、通信端末の構成例を示すブロック図である。図4に示すように、通信端末は、ヘリカルアンテナ33を移動させてビーム方向を可変制御するビーム制御部41を有する。送受分波器42、送信部43、受信部44、制御部45、キーボードインタフェース46およびディスプレイインタフェース47を有する。制御部45は、プラットフォームからの位置情報およびカメラ34が捕らえたプラットフォームの像にもとづいてビーム制御部41に対してビーム方向を指示する。caught.【0019】次に動作について説明する。図1に示された領域Aに対する中継サービスについて説明する。11,12,13は、風による移動の影響が互いに無相関になるように十分離れて位置している。11,12,13は、風に対抗する推進力発生機構5を有しているのであるが、推進能力を上回る風力を受けた場合には、そのプラットフォームは移動する。result,そのプラットフォームによるサービスエリアが移動する。12,13は垂直および水平方向の移動が無相関になるように十分離れて配置されているので、あるプラットフォームによるサービスエリアが移動しても、他のプラットフォームがサービスエリアをカバーする。A内の通信端末は、別のプラットフォーム通信サービスを受けることができる。風による移動が相互に無相関である場合には、相互にサービス中断時間を補完できる。99.999%.【0022】すなわち、この実施の形態は、複数のプラットフォーム11,12,13が相互に通信サービスを補完する一種のダイバーシティ構成となる。よって、単一のプラットフォームによるシステム、または複数のプラットフォームが別々のサービスエリアを担当するシステムに比べて、システム信頼度を高めることができる。reliability.【0023】ところで、成層圏に配置された複数のプラットフォーム11,12,13が同一の領域Aに対して通信サービスを行う場合、それぞれのプラットフォーム11,12,13が通信回線として互いに異なる周波数を使用するように割り当てれば、プラットフォームの周波数干渉を考慮する必要はない。互いに異なる周波数を割り当てたのでは、周波数資源が無駄になる。用いることが望ましい。technology.【0024】例えば、通信端末とプラットフォームとの間の通信にスペクトル拡散変調を用い、それぞれのプラットフォーム11,12,13との通信において、互いに異なる拡散符号を使用する。11,12,13におけるシステム制御部3は、使用する拡散符号を、通信回線とは異なる周波数のネットワーク管理用回線で通知している。11,12,13のうちの1台が有していてもよい。その場合には、その1台のプラットフォームから、プラットフォーム11,12,13との通信において使用すべき拡散符号の種別が通信端末に通知される。terminal.【0026】従って、図3および図4に示された通信端末における制御部45は、あるプラットフォームとの間で通信を行う場合に、どのような拡散符号を用いてスペクトル拡散変調を行えばよいのか認識できる。送信部43および受信部44は通知された拡散符号を用いてスペクトル拡散変復調を行う。11,12,13との間の通信において、同一周波数を用いても、拡散符号の識別によって、他のプラットフォームからの周波数干渉を軽減することができる。in,13によるサービスエリア(領域A)を、周波数利用度を高めた上で構築することができる。provided,領域A内での回線品質の低下は否めない。12,以下のような制御も行う。control.【0029】システム制御部3は、サービスエリア内の通信端末との通信に対する他のプラットフォームから受けた干渉が許容値を越えたら、データ伝送速度を下げるとともに、誤り訂正符号化率を上げるように制御する。to.なお、通常、通信端末からのデータには誤り訂正符号が付加されている。監視し、その値が基準値を下回ると、干渉が許容値を越えたと判断する。通信端末側で干渉が許容値を越えているか否か監視してもよく、その場合、受信データの符号誤り率が基準値を越えると、干渉が許容値を越えたと判断してもよい。terminal,データ伝送速度を下げるとともに誤り訂正符号化率を上げるように通知して実効的な伝送速度が低下しないようにする。符号誤り率を監視することは、他のプラットフォームから受けた干渉雑音だけでなく自システムの熱雑音も含めた総合的な雑音が監視されるので、結局、監視のための基準値に対応した総合雑音が一定値以下に保たれるように制御されることになる。通信端末から見た通信容量はダイバーシティを構成するプラットフォームの数に応じて増えているので、単一のプラットフォームによる領域Bにおける情報スループットと遜色のないスループットを実現できる。the例えば99.999%という高い通信サービス可能時間率を得た上で、領域Bにおける通信端末と同程度の通信品質を得ることができる。11,12,13によるビーム照射切換制御の様子を示す説明図である。11は、マルチビームを用い、トラヒック密度の高いエリアC1,C2,C3に対して常にビーム照射し、トラヒック密度の低いエリアC4,C5,C6に対して間欠的にビーム照射する。traffic,人口密度等にもとづいてあらかじめ決定されている。プラットフォーム11におけるシステム制御部3は、エリアC4,C5,C6に順次ビーム照射されるように、ビーム形成部8に対して、順次照射エリアを指定する情報を出力する。ビーム形成部8は、その情報に従って、エリアC4,C5,C6に順次ビームを照射する。C6.【0034】よって、エリアC4,C5,C6に存在する通信端末は、時分割で通信サービスを受けることになる。プラットフォーム11に搭載されている中継機器は、6つのエリアC1〜C6すべてについて中継動作を行うのではなく、4つのエリアについて中継動作を行えばよいので、中継機器の効率利用を図ることができる。以上、プラットフォーム11について説明したが、他のプラットフォーム12,13も同様のビーム照射制御を行う。control.【0035】次に、図3および図4に示された通信端末の動作を説明する。領域Aに存在する通信端末は、いずれのプラットフォーム11,12,13とも通信を行うことができるのであるが、この実施の形態では、各プラットフォーム11,12,13からの位置情報を受信し、最も仰角が小さいプラットフォームと通信を行う。terminal,通信対象として最も仰角の大きい衛星を選択することが多い。衛星の場合とは異なり、成層圏に位置するプラットフォームと通信を行う場合には、ヘリコプタのロータブレードなどの天頂方向の障害物が通信回線を遮断する可能性が高くなる。通信対象として最も近いプラットフォームを選択することも考えられる。そのようにした場合には、通信端末が移動可能であるときに、通信端末の移動に伴うプラットフォームとの相対的位置関係の変化が大きくなる。通信端末から見通しやすく近い距離にあるプラットフォームに通信負荷が集中するという問題もある。distance.【0037】そこで、この実施の形態では、通信端末は、プラットフォーム11,12,13からのうちの最も仰角が小さいプラットフォームを選択する。11,12,13からの位置情報にもとづいて各プラットフォーム11,12,13の仰角を算出する。ビーム制御部41に対してヘリカルアンテナ33のビームを最低仰角のプラットフォームに向けるように指示する。334が設置されているので、ヘリカルアンテナ33が該当プラットフォームに向けば、カメラ34はその像を捕らえる。よって、制御部45は、プラットフォームが移動しても、カメラ34が捕らえた像が映像の中央部にくるようにヘリカルアンテナ33の位置補正を行うことができる。カメラ34による映像は、ディスプレイインタフェース47を介してディスプレイ31に表示される。よって、操作者が、ヘリカルアンテナ33の向きを補正することもできる。33.【0039】さらに、制御部45が、プラットフォーム11,12,13からの位置情報を通知する信号等の受信レベルを監視して、受信レベルが最大になるようにヘリカルアンテナ33の位置補正を行うようにしてもよい。be.【0040】以上のように、この実施の形態では、通信端末は可視範囲または電波が届く範囲にあるプラットフォーム11,12,13からのうちの最も仰角が小さいプラットフォームと通信するように構成したので、特定のプラットフォームに通信負荷が集中したり通信回線が遮断されてしまう可能性が低減する。プラットフォームまたは通信端末に移動に伴う相対位置関係の変化を最小化することができる。above,通信端末には、プラットフォームの補足を容易にする機構が備えられているので、最も仰角が小さいプラットフォームを容易に捕捉することができる。[0041]【発明の効果】以上のように、本発明によれば、成層圏無線中継システムを、複数のプラットフォームによるビーム照射が重複するエリアが存在し、そのエリアにビームを照射するプラットフォームが風力による移動が相互に無相関になる位置に配置された構成としたので、システムの信頼度を高めることができるとともに通信品質が向上する効果がある。成層圏無線中継システムの一構成例を示すシステム構成図である。各プラットフォームの構成例を示すブロック図である。通信端末の一例を示す斜視図である。通信端末の構成例を示すブロック図である。プラットフォームによるビーム照射切換制御の様子を示す説明図である。そのエリアにビームを照射するプラットフォームは、風力による移動が相互に無相関になる位置に配置されていることを特徴とする成層圏無線中継システム。ビーム照射が重複するエリアにビームを照射する各プラットフォームとエリア内の通信端末とは、スペクトル拡散変調によって通信を行う請求項1記載の成層圏無線中継システム。各プラットフォームは、相互に異なる拡散符号を使用する請求項2記載の成層圏無線中継システム。value,データ通信速度を下げるとともに誤り訂正符号化率を上げる請求項3記載の成層圏無線中継システム。ビーム照射が重複するエリア内の通信端末は、最も仰角が小さいプラットフォームを選択して通信相手とする請求項1ないし請求項4記載の成層圏無線中継システム。通信端末は、ビーム方向可変のアンテナと、最も仰角が小さいプラットフォームを検出してアンテナをその方向に向ける制御を行う制御部と、プラットフォームの像を撮像するためのカメラとを備えた請求項5記載の成層圏無線中継システム。