(57)【要約】【課題】メンテナンスの負荷を軽減し、無線アクセスサービスを提供する。【解決手段】高所設置用基地局装置１００の高所設置用無線局装置１０は、空間を３次元的に移動可能な飛行部と、固定設置電源供給部２０との連結及び連結解除が可能な第１の着脱部と、端末装置と無線通信する第１の無線通信部と、第１の無線通信部を介して端末装置が送受信する信号を、ネットワークに接続される無線エントランス基地局装置と無線のエントランス回線を用いて送受信する第２の無線通信部と、第１の着脱部が固定設置電源供給部２０と連結している状態において固定設置部から電力の供給を受ける受電部とを備える。固定設置電源供給部２０は、高所設置用無線局装置１０との連結及び連結解除が可能な第２の着脱部と、第２の着脱部が高所設置用無線局装置１０と連結している状態において高所設置用無線局装置１０へ電力を供給する給電部とを備える。【選択図】図１
2019075734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエリア内の端末装置に無線アクセスサービスを提供する基地局装置であって、
該基地局装置は、
前記端末装置へ無線アクセスサービスのための無線アクセスを提供する無線アクセス基地局装置と、
前記無線アクセス基地局装置と着脱可能な固定設置部とを備え、
前記無線アクセス基地局装置は、
空間を３次元的に移動可能な飛行部と、
前記固定設置部との連結及び連結解除が可能な第１の着脱部と、
前記端末装置と無線通信する第１の無線通信部と、
前記第１の無線通信部を介して前記端末装置が送受信する信号を、ネットワークに接続される他の無線局装置である無線エントランス基地局装置と無線のエントランス回線を用いて送受信する第２の無線通信部と、
前記第１の着脱部が前記固定設置部と連結している状態において前記固定設置部から電力の供給を受ける受電部と
を備え、
前記固定設置部は、
前記無線アクセス基地局装置との連結及び連結解除が可能な第２の着脱部と、
前記第２の着脱部が前記無線アクセス基地局装置と連結している状態において前記無線アクセス基地局装置へ電力を供給する給電部と
を備える、
基地局装置。
【請求項２】
前記第１の着脱部及び前記第２の着脱部の一方又は両方は、前記飛行部により得られる上向きの浮力により連結状態及び解放状態を切り替える機構を備える、
請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
所定のエリア内の端末装置に無線アクセスサービスを提供する無線通信システムであって、
前記無線通信システムは、
前記端末装置へ無線アクセスサービスのための無線アクセスを提供する無線アクセス基地局装置と、
前記無線アクセス基地局装置と着脱可能な固定設置部と、
ネットワークに接続される無線エントランス基地局装置とを備え、
前記無線アクセス基地局装置は、
空間を３次元的に移動可能な飛行部と、
前記固定設置部との連結及び連結解除が可能な第１の着脱部と、
前記端末装置と無線通信する第１の無線通信部と、
前記第１の無線通信部を介して前記端末装置が送受信する信号を、前記無線エントランス基地局装置と無線のエントランス回線を用いて送受信する第２の無線通信部と、
前記第１の着脱部が前記固定設置部と連結している状態において前記固定設置部から電力の供給を受ける受電部と
を備え、
前記固定設置部は、
前記無線アクセス基地局装置との連結及び連結解除が可能な第２の着脱部と、
前記第２の着脱部が前記無線アクセス基地局装置と連結している状態において前記無線アクセス基地局装置へ電力を供給する給電部と
を備え、
前記無線エントランス基地局装置は、
前記エントランス回線を用いて前記無線アクセス基地局装置と無線通信する第３の無線通信部
を備える、
無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、スマートフォンなどの高機能な移動通信端末が爆発的に普及している。携帯電話に関しては、第３世代移動通信から第４世代移動通信に移行し、現在ではさらに先の第５世代移動通信（通称「５Ｇ」）に関する研究開発が進められている。この５Ｇに関して行われている検討のひとつに、マクロセルとスモールセルの利用がある。
【０００３】
これまでの携帯電話では、ひとつのサービスエリアを半径数キロメートル程度に設定し、このマクロセルのエリアをひとつの基地局装置がカバーしていた。しかし、この様なマクロセル内には非常に膨大な数のユーザが存在する。全体の限りあるシステム容量は各ユーザでシェアされることになるため、膨大な数のユーザを収容するときには、個々のユーザ毎のスループットは低下する。
【０００４】
この様なスループットの低下を回避するために、トラヒックが集中するような人口密集地に、半径数十メートル程度の非常に小さなサービスエリアであるスモールセルを設定する技術が開発されている。この技術では、スモールセルを活用することで、マクロセルを介さずにスポット的なトラヒックをネットワークにオフロードする。ここでは、スモールセルにおける通信能力とマクロセルにおける通信能力を同時並行的に利用可能な端末装置を想定する。このような端末装置を用いることで、制御情報についてはマクロセルを活用して情報交換を行いながら、ユーザデータはスモールセル側において収容する。これにより、マクロセルとスモールセルのメリットを最大限活用することが可能になる。
【０００５】
先に述べた５Ｇでは、伝送速度の目標値に１０Ｇｂｉｔ／ｓ（ギガビット毎秒）以上が設定されており、このスモールセルでも同様の大容量の通信を行うことでトラヒックの効率的なオフロードを実現する必要がある。マクロセルにおいては長距離伝搬を許容するために周波数の低いマイクロ波帯を利用することが前提となる。しかし、既に周波数資源が枯渇しつつあるマイクロ波帯の現状を考慮し、比較的近距離での通信を想定するスモールセルでは、比較的周波数の高い準ミリ波帯またはミリ波帯の利用が想定されている。この高周波数帯の特徴は、周波数の２乗に反比例して伝搬減衰が大きくなることである。従って、スモールセル基地局は比較的にユーザ端末に近い場所に設置される。
【０００６】
この様なスモールセル基地局の設置場所は、例えば渋谷や新宿などの様な人の多く集まる繁華街などにおいて、ビル壁面や街灯などの比較的高所に設置されることが想定される。多数のスモールセル基地局を設置すれば、より狭いエリアに分割してユーザを効率的に収容できるため、オフロード効果は高い。これらの繁華街では多くの人々は歩行者である。歩行による移動中はスマートフォンなどの利用は控えられているため、通信を行う実質的なユーザ数でみれば、歩行者等の中の一部に限られる。一方、例えばスタジアムや見本市会場の様な場所では、通信を行うニーズも高く、さらには、多くの人が準静止状態にある。このため、実質的なユーザ数ないしはユーザ密度は非常に高いものとなる。
【０００７】
スタジアムにおける無線アクセスの一例として、埼玉の西武ドームなどでＷｉ−Ｆｉ（登録商標）のサービスが提供されている。ここでは、複数の無線ＬＡＮのアクセスポイントに指向性アンテナを取り付ける。そして、指向性毎に区切られたサービスエリアを、複数の周波数チャネルで周波数棲み分けを行いながら、面的に観客席をカバーしてサービスを提供する。このサービスは、上述の様な５Ｇを目指したサービスとは異なり、現状の市販のシステムを利用したサービスでもある。このことから、指向性アンテナで分けられた個別のサービスエリアは比較的広めに設定され、相互のサービスエリア間のオーバラップを許容しながら比較的には大雑把なエリア設計で対応が可能であった。このため、このアクセスポイントの設置場所は、スタジアムの観客席の最上段付近の壁面などであり、近くの歩行者によりサービスエリアへの視界が遮られないような程度に高所（例えば３〜４ｍ程度）に設置されていれば良かった。また、現状ではスタジアムで通信サービスを積極的に利用するアプリケーションも普及しておらず、インターネットのブラウジング程度がメインとなる状況である。
【０００８】
しかし、５Ｇの時代には各ユーザの求める伝送容量は増大し、更にはスタジアムなどで利用するアプリケーションも多く開拓されることが予想される。例えば、サッカーや野球などの競技のリプレイ動画などや、異なる方角からのビューなども任意に利用できる可能性がある。これらをユーザ毎のオンデマンドで視聴する場合には、スタジアムのスタンドを小さなスモールセルないしはピコセルに区分けして、各ピコセルを、周波数棲み分けを行いながら面的にサービスエリアを展開する必要がある。
【０００９】
この様なピコセルを指向性アンテナで区分けするためには、上述の西武ドームのサービスの様に、スタジアムの観客席の最上段付近の壁面などに設置することでは対応できない。これは、スタジアムの観客席の最上段付近の壁面に設置されたアクセスポイントから見て、観客席の最下段の方向と最上段の客席の方向との角度差が比較的狭く、アンテナの指向性でサービスエリアを分離するだけの分解能が確保し難いためである。さらに言えば、ユーザはスタジアムのグラウンド側を向いており、背中方向に位置するアクセスポイントに対しては、ほぼ確実に見通し外となることが予想される。周波数の低いマイクロ波帯を用いる無線ＬＡＮであったとしても、人体遮蔽が前提となる環境下では、見通し環境の様な綺麗なピコセルの設計には無理がある。さらにミリ波等の高周波数帯を用いる場合には回折による電波の回り込みは全く期待できず、人体遮蔽による回線マージンは１０ｄＢ以上となり、回線設計的にも不利になる。
【００１０】
もうひとつの視点としては、５Ｇスモールセル基地局においては超多素子のアンテナを用いるＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ技術の適用が検討されている。Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ技術では、基地局装置と端末局装置の双方に多数のアンテナ素子を実装し、相互にアンテナ素子を活用した指向性形成を行い、指向性利得を確保することで信号対干渉及び雑音電力比ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）を向上し、隣接するサービスエリアでも相互に予被干渉を抑えて並列伝送することが可能になる。これらの多数のアンテナ素子を用いた指向性制御により、サービスエリアを細かく区分けするスモールセルないしはピコセル型のサービスが可能になる。
【００１１】
ただし、このビーム形成を行う場合には、上述の西武ドームの例の様なスタジアムの観客席の最上段付近の壁面に設置するのではなく、サービスエリア全体の見通しを確保し、更にはピコセル毎の仰角、水平角などの方位差を広く確保できる環境に設置されることが好ましい。具体的には、観客席上方の天井付近に設置されることが好ましい。実際、ドーム球場や新東京国際競技場などを例に取れば、観客席上方には屋根が設置されているものが多く、その様な屋根の構造物に基地局装置やアクセスポイントを設置することは可能である。これは、例えば見本市会場などの屋内においても同様で、理想的には天井などの高所に基地局装置を設置し、下方のエリアを照射することが理想的である。
【００１２】
これは、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ技術の視点においても有益である。例えば、非特許文献１によれば、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ技術の空間自由度の活用の視点において、水平方向からの照射よりも、上方からの照射の方が空間自由度の有効活用が可能であり、空間多重やＳＩＮＲの確保の観点で有効であることが示されている。より詳細な状況を、図４及び図５を用いて説明する。
【００１３】
図４は、比較的低所に基地局装置が設置され水平方向からビームを照射する場合の環境を示す図、図５は、高所に基地局装置が設置され上方向からビームを照射する場合の環境を示す図である。これらの図において、１−ａ〜１−ｇはサービスエリア内のスモールセル（又はピコセル）、２−ａ〜２−ｇは端末局、３及び４はＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ基地局、５は人体を表している。
【００１４】
例えば、図４のスモールセル１−ｇ、１−ａ、１−ｄに着目した場合、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ基地局３から見るとこれらのスモールセル１−ｇ、１−ａ、１−ｄはほぼ直線上に並んでいる。このため、それらスモールセル１−ｇ、１−ａ、１−ｄそれぞれの中の端末局２−ｇ、２−ａ、２−ｄの間の通信を指向性制御で分離しようとした場合、仰角方向の角度差で信号分離を行わなければならないが、元々、水平方向に近く仰角差が付き難い環境であるため、指向性制御によるユーザ分離がし難い環境にある。更には、例えば人体５による遮蔽などを考えれば、遠方のスモールセル１−ｄ、１−ａへのサービスにおいては、人体遮蔽により回線利得が低下する上、反射波を積極的に利用することになるためチャネルの時変動も大きくなる。
【００１５】
一方、図５の様に上方からビームを照射する場合には、水平方向、仰角方向の角度差が均等に存在するため、指向性制御によるスモールセル間の信号分離が行いやすくなる。更に、反射波成分に比べて直接波成分の電力が相対的に高く、チャネルの時変動も相対的に低くなる。概ね見通しであることから、人体５の影響も受け難く、回線利得的な優位性も高い。勿論、高所に設置することで伝搬距離が長くなる可能性はあるが、図４においては最遠のスモールセル１−ｄなどはそれなりの距離となることを考慮すれば、伝搬距離減衰による図５の環境の不利さの程度は限定的である。
【００１６】
非特許文献１にも示されているとおり、例えばＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ基地局３、４のアンテナ素子数が１００本である場合、見かけ上は端末局２−ａ〜２−ｇの各アンテナとのチャネルベクトルは１００次元空間内に存在する。しかし実際には、完全な１００次元空間の中で任意の部分空間を利用できる訳ではなく、一部の部分空間（例えば５０次元部分空間）の中に重点的にチャネルベクトルが存在する。この部分空間の実効的な広さが広いほどチャネルの相関は低減可能であり、空間多重伝送などに適していることになるが、この部分空間の実効的な広さ（ないしは実効的な部分空間の次元）は、図５の様な上方からビームを照射する場合の方が広くなる。
【００１７】
これらの視点を総合すると、５Ｇの世界におけるスタジアムや見本市会場での無線アクセスにおいては、天井などの高所に積極的に基地局装置やアクセスポイントを設置して利用することが求められることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】太田  厚，岩國  辰彦，丸田  一輝，白戸  裕史，新井  拓人，飯塚  正孝，「チャネル時変動環境下におけるマルチユーザMassive MIMOのユーザ間干渉抑圧のための空間自由度有効活用に関する検討」，一般社団法人  電子情報通信学会，信学技報，vol. 115，no. 113，RCS2015-54，p. 49-54，2015年6月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
以上説明してきた５Ｇの世界におけるスタジアムや見本市会場での無線アクセスにおいては、天井などの高所に基地局装置やアクセスポイントを設置することが期待される。しかし、この様な高所では設置する装置のメンテナンスが大きな課題となる。
【００２０】
また、大容量の伝送が求められる故に、非常に高精細な装置が求められる。光ファイバが接続される光終端装置、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のインタフェース装置、５Ｇスモールセル基地局装置などのいずれにおいて故障が起きても、高所に設置されているが故に簡易に取り換えを行うことは困難である。例えば、照明などの場合には、膨大な数の電球でスタジアム全体を照らすため、多少のマージンを見込んだ数の電球を設置することで、少数の電球に不具合が見られてもサービス性に支障は出ない。一方、基地局装置やアクセスポイントの場合には、それぞれの装置がカバーするサービスエリアが設計により決められているため、故障した基地局装置がカバーするサービスエリアのユーザはサービスを受けられなくなってしまう可能性がある。したがって、スタジアムや見本市会場の天井の様な非常に高所に設置された基地局装置に何らかの故障が起きた場合に、速やかにメンテナンスが可能なシステムが求められている。
【００２１】
なお、光ファイバと光終端装置とを接続するコネクタは、コネクタで接続する光ファイバ間での光信号の伝送を確実にするために、ルーズなコネクタの接続ではなく、遊びの少ない構造で手動での確実な着脱が求められ、一旦接続すると簡単には外れない構造であることが一般的である。このため、遠隔操作での着脱は容易ではない。
【００２２】
上記事情に鑑み、本発明は、メンテナンスの負荷を軽減し、無線アクセスサービスを提供することができる基地局装置及び無線通信システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一態様は、所定のエリア内の端末装置に無線アクセスサービスを提供する基地局装置であって、該基地局装置は、前記端末装置へ無線アクセスサービスのための無線アクセスを提供する無線アクセス基地局装置と、前記無線アクセス基地局装置と着脱可能な固定設置部とを備え、前記無線アクセス基地局装置は、空間を３次元的に移動可能な飛行部と、前記固定設置部との連結及び連結解除が可能な第１の着脱部と、前記端末装置と無線通信する第１の無線通信部と、前記第１の無線通信部を介して前記端末装置が送受信する信号を、ネットワークに接続される他の無線局装置である無線エントランス基地局装置と無線のエントランス回線を用いて送受信する第２の無線通信部と、前記第１の着脱部が前記固定設置部と連結している状態において前記固定設置部から電力の供給を受ける受電部とを備え、前記固定設置部は、前記無線アクセス基地局装置との連結及び連結解除が可能な第２の着脱部と、前記第２の着脱部が前記無線アクセス基地局装置と連結している状態において前記無線アクセス基地局装置へ電力を供給する給電部とを備える。
【００２４】
本発明の一態様は、上述の基地局装置であって、前記第１の着脱部及び前記第２の着脱部の一方又は両方は、前記飛行部により得られる上向きの浮力により連結状態及び解放状態を切り替える機構を備える。
【００２５】
本発明の一態様は、所定のエリア内の端末装置に無線アクセスサービスを提供する無線通信システムであって、前記無線通信システムは、前記端末装置へ無線アクセスサービスのための無線アクセスを提供する無線アクセス基地局装置と、前記無線アクセス基地局装置と着脱可能な固定設置部と、ネットワークに接続される無線エントランス基地局装置とを備え、前記無線アクセス基地局装置は、空間を３次元的に移動可能な飛行部と、前記固定設置部との連結及び連結解除が可能な第１の着脱部と、前記端末装置と無線通信する第１の無線通信部と、前記第１の無線通信部を介して前記端末装置が送受信する信号を、前記無線エントランス基地局装置と無線のエントランス回線を用いて送受信する第２の無線通信部と、前記第１の着脱部が前記固定設置部と連結している状態において前記固定設置部から電力の供給を受ける受電部とを備え、前記固定設置部は、前記無線アクセス基地局装置との連結及び連結解除が可能な第２の着脱部と、前記第２の着脱部が前記無線アクセス基地局装置と連結している状態において前記無線アクセス基地局装置へ電力を供給する給電部とを備え、前記無線エントランス基地局装置は、前記エントランス回線を用いて前記無線アクセス基地局装置と無線通信する第３の無線通信部を備える。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、メンテナンスの負荷を軽減し、無線アクセスサービスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態における高所設置用基地局装置の概要を示す図である。
【図２】同実施形態における高所設置用基地局装置の断面図である。
【図３】同実施形態における無線通信システムが提供する通信サービスの概要を示す図である。
【図４】比較的低所に基地局装置が設置され水平方向からビームを照射する場合の環境を示す図である。
【図５】高所に基地局装置が設置され上方向からビームを照射する場合の環境を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。基本的な考え方としては、基地局装置における高精細な機能である光ファイバが接続される光終端機能、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のインタフェース機能、基地局機能などの機能は全て高所への固定設置とはせず、比較的故障の可能性の低い電源供給機能のみを高所に固定的に設置（以降、「固定設置電源供給部」と呼ぶ）する。固定設置電源供給部以外の機能及び電源受電機能は、高所の固定設置電源供給部と着脱可能な状態にし、その着脱をドローンなどの無人飛行機能を用いて実現する。この基地局装置へのエントランス回線の提供において光ファイバを用いる場合には、コネクタの確実な着脱が遠隔操作では困難であるため、ここでは光ファイバによるエントランス回線の供給を諦め、無線回線によりエントランス回線を提供する。電源の供給は、接点に磁石などを用いた接触型の給電（例えば「電気ポット」の電源ケーブルとポット本体との間の接続機構）、ないしは非接触型電力伝送による給電により実現し、着脱を容易にする。
【００２９】
以下に図面を用いて具体的な構成を示す。図１は、本発明の実施形態における高所設置用基地局装置１００の概要を示す図である。同図において、高所設置用基地局装置１００は、高所設置用無線局装置１０及び固定設置電源供給部２０からなる。高所設置用無線局装置１０は、無線部１１と、無人飛行機能制御部１２と、固定及び受電部１３と、着脱ガイド部１４−１〜１４−４と、ローター部１５−１〜１５−４と、カメラ部１６とを備える。固定設置電源供給部２０は、天井固定版２１と、固定及び給電部２２と、着脱ガイド部２３−１〜２３−４とを備える。
【００３０】
同図に示す高所設置用無線局装置１０は、無人飛行機能制御部１２により制御されるローター部１５−１〜１５−４により浮力を得て、垂直方向及び水平方向の任意の方向に無人で飛行し、空間を３次元的に移動可能である。一方、固定設置電源供給部２０は、天井などの高所に固定的に設置され、設置時に商用電源などを接続しておく。高所設置用無線局装置１０を高所に設置する場合には、図には示していないラジコン操縦部により無人飛行機能制御部１２が遠隔操作される。ラジコン操縦部は、ユーザ操作等に応じた制御信号を無線送信することにより高所設置用無線局装置１０の移動方向を制御すると共に、例えば高所設置用無線局装置１０に実装されるカメラ部１６が撮影した映像をラジコン操作部にて無線により受信して表示するなどの機能を備えていても良い。このカメラ部１６からの映像を確認すること（及び直接目視による確認）で、概ね、適切に固定可能な位置関係となる様に高所設置用無線局装置１０を固定設置電源供給部２０に近づける。
【００３１】
高所設置用無線局装置１０と固定設置電源供給部２０はそれぞれ、適切な位置関係で固定することが可能となる様に、着脱ガイド部１４−１〜１４−４及び着脱ガイド部２３−１〜２３−４を備えている。この図においては、高所設置用無線局装置１０の着脱ガイド部１４−１〜１４−４は円錐形の形状であり、固定設置電源供給部２０の着脱ガイド部２３−１〜２３−４は逆に円筒状の内部に円錐形状の空間を確保している。概ね着脱ガイド部１４−１〜１４−４及び着脱ガイド部２３−１〜２３−４との位置合わせをした状態で高所設置用無線局装置１０がローター部１５−１〜１５−４の浮力で上昇すると、円錐形状の着脱ガイド部１４−１〜１４−４及び着脱ガイド部２３−１〜２３−４の噛み合わせで高精度に正確な場所に誘導する。
【００３２】
固定設置電源供給部２０は、固定及び給電部２２を備えており、適切な場所まで高所設置用無線局装置１０が誘導されると、固定及び給電部２２が固定及び受電部１３と連結し、高所設置用無線局装置１０が脱落しないように固定すると共に、固定及び給電部２２から固定及び受電部１３に電力を供給する。固定及び受電部１３が受電した電力は、無線部１１など、高所設置用無線局装置１０において電力により動作する各機能部へ供給される。ラジコン操縦部からの操作で浮力を低下させた状態で高所設置用無線局装置１０が低下してこなければ、高所設置用無線局装置１０の固定が完了したことが確認されるため、ラジコン操縦部から無人飛行機能制御部１２に指示してローター部１５−１〜１５−４を停止させる。高所設置用無線局装置１０の運用中においては、ローター部１５−１〜１５−４は常に停止した状態で利用する。
【００３３】
次に、高所設置用無線局装置１０のメンテナンスを行う際には、ラジコン操縦部から無人飛行機能制御部１２に指示してローター部１５−１〜１５−４を回転させ、高所設置用無線局装置１０に浮力を与える。固定及び給電部２２と固定及び受電部１３は当初は連結した状態であるが、プッシュ・キャンセル型の連結機構などにより、浮力により固定及び受電部１３が固定及び給電部２２をプッシュした状態になると連結が解除される。この状態でラジコン操縦部から無人飛行機能制御部１２に指示してローター部１５−１〜１５−４による浮力を低下させると、固定及び給電部２２と固定及び受電部１３が離れ、高所設置用無線局装置１０は完全にフリーの状態で飛行が可能となり、ラジコン操縦部からの操作で地上に誘導し収容する。なお、図には記載していないが、固定及び受電部１３を介して受電することなしにドローンの無人飛行機能を活用するために、高所設置用無線局装置１０には当然ながらバッテリーが実装されており、通常運用時には固定及び受電部１３を介して受電した電気をバッテリーに充電する機能も合わせて備えている。バッテリーに充電された電力は、高所設置用無線局装置１０において電力により動作する各機能部に、又は、それら各機能部のうち少なくとも無人飛行機能に関する機能部に供給される。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態における高所設置用基地局装置１００の断面図である。ここでの断面図の意味は厳密な意味での所定の平面での断面を表すものではなく、全体の構造が分かるように示した図と解釈すべきものである。同図に示す無線部１１、無人飛行機能制御部１２、着脱ガイド部１４−ａ〜１４−ｂ、ローター部１５−ａ〜１５−ｂ、カメラ部１６、固定部１７−ａ〜１７−ｂ及び受電部１８は高所設置用基地局装置１００に備えられる。天井固定版２１、着脱ガイド部２３−ａ〜２３−ｂ、給電部２４、固定用爪２５−ａ〜２５−ｂ、ヒンジ部２６−ａ〜２６−ｂ及びプッシュ・キャンセル固定部２７−ａ〜２７−ｂは、固定設置電源供給部２０に備えられる。同図における符号の−ａ〜ｂは、図１では−１〜４などの通番を用いて説明したが、ここでは断面図的に説明しているので−１〜４などの番号の何れかが対応すると理解する。
【００３５】
図１でも説明した通り、着脱ガイド部２３−ａ〜２３−ｂの内側は円錐状の空洞があり、着脱ガイド部１４−ａ〜１４−ｂと着脱ガイド部２３−ａ〜２３−ｂの中心軸が正確に一致していなくても、着脱ガイド部２３−ａ〜２３−ｂの径程度の精度で着脱ガイド部１４−ａ〜１４−ｂを位置合わせ出来れば、高所設置用無線局装置１０の上昇と共に正確な位置に誘導される。
【００３６】
図１では固定及び受電部１３と固定及び給電部２２の構造を概要的に説明したが、同図ではもう少し具体的に図示している。この図では、固定及び受電部１３は、固定部１７−ａ〜１７−ｂと受電部１８により構成される。同様に固定及び給電部２２は、固定用爪２５−ａ〜２５−ｂ、ヒンジ部２６−ａ〜２６−ｂ及びプッシュ・キャンセル固定部２７−ａ〜２７−ｂにより構成されている。固定部１７−ａ〜１７−ｂには横向きの出っ張りがあり、ここに固定用爪２５−ａ〜２５−ｂがかかると高所設置用無線局装置１０と固定設置電源供給部２０が連結された状態になる。固定用爪２５−ａ〜２５−ｂは、ヒンジ部２６−ａ〜２６−ｂを介して可動状態にある。プッシュ・キャンセル固定部２７−ａ〜２７−ｂは、上向きに力をかけると１回ごとにスプリングが縮んだロック状態と、伸長した解放状態とを繰り返す。スプリングが縮んだロック状態では、ヒンジ部２６−ａ〜２６−ｂを介して固定用爪２５−ａ〜２５−ｂが内向きに狭まり、固定部１７−ａ〜１７−ｂの横向きの出っ張りを挟み込んだ状態となる。プッシュ・キャンセル固定部２７−ａ〜２７−ｂは、高所設置用無線局装置１０の上昇、下降などに伴いプッシュ状態を繰り返すことが可能であり、この結果としてロック状態と解放状態を任意に選択し、着脱を可能とする。
【００３７】
受電部１８と給電部２４は、例えば接触型の給電の場合には、受電部１８と給電部２４に若干の遊びの自由度を持たせ、双方が近づくとマグネット等で接触状態を確保し、一方で回収時には自重で下降した際には簡易に分離することが可能である。ないしは、非接触型電力伝送による給電により、所定の距離に受電部１８と給電部２４が近づきさえすれば給電出来る構造としても構わない。
【００３８】
図３は、本発明の実施形態における無線通信システム２００が提供する通信サービスの概要を示す図である。図において、無線通信システム２００は、無線エントランス基地局装置６、無線部７を備える。無線部７は、高所設置用無線局装置１０が備える無線部１１を表している。スモールセル１−ａ〜１−ｇにはそれぞれ、端末局２−ａ〜２−ｇが存在する。なお、符号５は人体を表している。高所設置用無線局装置１０の無線部７は、図５におけるＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ基地局４の機能に合わせ、無線エントランス基地局装置６と通信する中継局機能を実装している。一般には、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ基地局４の機能と、無線エントランス基地局装置６と通信する中継局機能とは異なる無線規格を用いることが想定されるために、物理的には独立の装置、独立のアンテナを用いることが想定されるが、ここでは説明を単純化するために両者の機能を含むひとつの無線部７として示している。また、ここでは図示していないが、高所設置用無線局装置１０の無線部７の上部には図１及び図２に示した機構が付随しており、天井等の高所に設置すると共に、必要に応じて無人飛行機能を利用してメンテナンス用に回収することも可能である。無線エントランス基地局装置６は地上の光ファイバ網と接続されている。高所設置用無線局装置１０の無線部７の基地局装置機能と端末局２−ａ〜２−ｇが通信する際のトラヒックを、高所設置用無線局装置１０の無線部７と無線エントランス基地局装置６間の無線回線にて伝送する。これにより、高所から見下ろす形で端末局２−ａ〜２−ｇに対してビームを照射することが可能でありながら、必要に応じてメンテナンスを容易に実現することが可能となる。
【００３９】
上記のように、無線エントランス基地局装置６は、スタジアムや見本市会場内など超密集、超多数、超ヘビー・ユーザによる超大容量伝送が生じている場所において、ピコセル細分割化を実現する天井設置の高所設置用基地局装置１００へエントランス回線を無線で提供する。これは、コネクタを利用する光設備などは着脱が容易ではなく、故障時のメンテナンスや、機器のバージョンアップ等にも容易に対応できないためである。本実施形態では、メンテナンス負荷軽減のため、天井等に設置された固定設置電源供給部２０は電源のみを供給し、ドローン等を活用した設置及び回収機構を備えた高所設置用無線局装置１０と組み合わせて、高所設置用無線局装置１０の下方のユーザにサービス提供する。無線エントランス基地局装置６は、例えば、スタジアムであれば、スタンド下段付近に設置され、見通し環境を活用し複数の高所設置用基地局装置１００に向けて空間多重伝送することで大容量化を実現することも可能である。
【００４０】
本実施形態の高所設置用無線局装置は、固定設置電源供給部との着脱を確実なものとするために連結状態におけるロック状態と、回収時の解放状態を確実に切り替えなければならない。故障の少ない簡易なメカニズムでこの切替を行うために、無人飛行機能により得られる浮力を利用して、ロック状態と解放状態をプッシュ・キャンセル型の動作で実現する。
【００４１】
なお、仮に高所設置用無線局装置が故障し、当該装置の回収を遠隔操作で行うことができなくなったとしても、同様のドローンを故障した高所設置用無線局装置に向けて飛ばし、そのドローンの浮力により高所設置用無線局装置の下部から上向きの力を加えれば、プッシュ・キャンセル型のロックを外すことが可能であり、固定設置電源供給部から外して回収することができる。
【００４２】
従来技術により、スタジアムや見本市会場の天井などの超高所に、基地局装置やアクセスポイントを設置して使用する場合、故障が起きた際、容易にかつ速やかにメンテナンスをすることは困難であった。本実施形態では、上述した様に、高所設置用基地局装置を、無線機能を有する飛翔体である高所設置用無線局装置と、天井などに設置する固定設置電源供給部とを組み合わせて構成する。高所設置用無線局装置の飛翔機能を利用して、固定設置電源供給部への着脱及び装着を行うことができるため、メンテナンス性を高めて高所から下方に向けた無線サービスを提供することが可能となる。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。例えば、図２で示した着脱ガイド部１４−ａ〜１４−ｂと着脱ガイド部２３−ａ〜２３−ｂの構造は一例でしかなく、その他の如何なる構造で同様の機能を実現しても構わない。また、非接触型電力伝送による給電を利用する場合には、どの様な規格の設備を利用しても構わないし、接触型の給電を行う場合にも必ずしもマグネットを利用する必要はない。高所設置用無線局装置が実装する無線部で行う無線通信にしても、無線エントランス回線及び端末局とのアクセス回線共に、任意の無線規格を利用することも可能である。図３では、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯ基地局機能を無線部が備えることをイメージして図示したが、必ずしも多素子のアンテナ素子を備える必要もなく、単一素子のアンテナでひとつのスモールセルないしはピコセルを収容する構成であっても構わない。また、単一の指向性アンテナを複数用い、各指向性アンテナで個別のスモールセルないしはピコセルを形成する構成であっても構わない。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
【００４４】
以上説明した実施形態によれば、所定のエリア内の端末装置（例えば、端末局２−ａ〜２−ｇ）に無線アクセスサービスを提供する無線通信システム（例えば、無線通信システム２００）は、無線アクセス基地局装置（例えば、高所設置用無線局装置１０）と、固定設置部（例えば、固定設置電源供給部２０）と、無線エントランス基地局装置（例えば、無線エントランス基地局装置６）とを備える。無線アクセス基地局装置は、端末装置へ無線アクセスサービスのための無線アクセスを提供すると共に、無線エントランス基地局装置との通信機能を備える。固定設置部は、無線アクセス基地局装置と着脱可能である。無線エントランス基地局装置は、地上の光ファイバ網などのネットワークに接続される無線局装置であり、無線アクセス基地局装置との通信機能を備える。
【００４５】
無線アクセス基地局装置は、飛行部（例えば、無人飛行機能制御部１２、ローター部１５−１〜１５−４）と、第１の着脱部（例えば、固定及び受電部１３、固定部１７−ａ〜１７−ｂ）と、第１の無線通信部（例えば、無線部７、無線部１１の一部機能）と、第２の無線通信部（例えば、無線部７、無線部１１の一部機能）と、受電部（例えば、受電部１８）とを備える。飛行部は、空間を３次元的に移動可能である。第１の着脱部は、固定設置部との連結及び連結解除が可能である。第１の無線通信部は、エリア内の端末装置と無線アクセスのための無線通信を行う。第２の無線通信部は、第１の無線通信部を介して端末装置が送受信する信号を、無線エントランス基地局装置と無線のエントランス回線を用いて送受信する。受電部は、第１の着脱部が固定設置部と連結している状態において固定設置部から受電し、電力で動作する各部に供給する。
【００４６】
固定設置部は、第２の着脱部（例えば、固定用爪２５−ａ〜２５−ｂ、ヒンジ部２６−ａ〜２６−ｂ、プッシュ・キャンセル固定部２７−ａ〜２７−ｂ）と、給電部（例えば、給電部２４）とを備える。第２の着脱部は、無線アクセス基地局装置との連結及び連結解除が可能である。給電部は、第２の着脱部が無線アクセス基地局装置と連結している状態において無線アクセス基地局装置へ電力を供給する。
【００４７】
無線エントランス基地局装置は、第３の無線通信部と、通信部とを備える。第３の無線通信部は、無線のエントランス回線を用いて無線アクセス基地局装置と無線通信する。通信部は、第３の無線通信部が受信した信号を端末装置の通信先と接続されるネットワーク（例えば、地上の光ファイバ網など）に送信し、当該ネットワークから受信した端末装置宛の信号を第３の無線通信部に転送する。
【００４８】
第１の着脱部及び第２の着脱部の一方又は両方は、飛行部により得られる上向きの浮力により連結状態及び解放状態を切り替える機構を備えてもよい。
【００４９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
無線通信装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…高所設置用無線局装置
２０…固定設置電源供給部
２−ａ〜２−ｇ…端末局
５…人体
６…無線エントランス基地局装置
７…無線部
１１…無線部
１２…無人飛行機能制御部
１３…固定及び受電部
１４−１〜１４−４、１４−ａ〜１４−ｂ…着脱ガイド部、
１５−１〜１５−４、１５−ａ〜１５−ｂ…ローター部
１６…カメラ部
１７−ａ〜１７−ｂ…固定部
２１…天井固定版
２２…固定及び給電部
２３−１〜２３−４、２３−ａ〜２３−ｂ…着脱ガイド部
２４…給電部
２５−ａ〜２５−ｂ…固定用爪
２６−ａ〜２６−ｂ…ヒンジ部
２７−ａ〜２７−ｂ…プッシュ・キャンセル固定部
１００…高所設置用基地局装置
２００…無線通信システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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