(57)【要約】【課題】移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせること。【解決手段】成層圏プラットフォーム１０に設けられ、複数のセル２１からなるサービスエリア２０を有する基地局と、成層圏プラットフォーム１０に設けられ、前記基地局を経由して複数のセル２１を管理するネットワーク管理センターとを有し、ネットワーク管理センターは、サービスエリア２０を移動する移動局３０から通知される移動局３０の速度ベクトルと予測される通信時間とを受けると、速度ベクトルと予測される通信時間とにより移動局３０が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測し、前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを移動局３０に割当て、移動局３０にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるハンドオーバ制御部を有することを特徴とする移動通信システム。【選択図】　　　図１
2004088654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、
前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有し、
前記ネットワーク管理センターは、前記サービスエリアを移動する移動局から通知される該移動局の速度ベクトルと予測される通信時間とを受けると、前記速度ベクトルと前記予測される通信時間とにより前記移動局が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測し、前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるハンドオーバ制御部を有することを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムにおいて、
前記ハンドオーバ制御部は、前記移動局から通知される該移動局の速度ベクトルが所定速度よりも高速度を示している場合、該移動局の移動に合わせて、前記複数のセルのうちの一つを形成するビームを移動させ、前記移動局にハンドオーバを行わせないようにすることを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムにおいて、
別の成層圏プラットフォームに設けられ、複数の別のセルからなる別のサービスエリアを有する別の基地局を、更に有し、
前記基地局は、前記移動局としての飛行体の最大高度に、前記複数のセルが隙間なく配列されるように、前記複数のセルを複数のビームで形成し、
前記別の基地局は、前記最大高度に、前記複数の別のセルが隙間なく配列されるように、前記複数の別のセルを複数の別のビームで形成し、
前記複数のセルと前記複数の別のセルとは、前記最大高度に隙間なく配列され、
前記移動局が前記飛行体である場合のみならず前記移動局が地上移動体である場合にもサービス可能としたことを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システム。
【請求項４】
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、
前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有し、
前記ネットワーク管理センターは、前記サービスエリアを移動する移動局から回線割当要求を受けると、前記移動局が存在する一セルの通信チャネルと該一セルの周囲セルの通信チャネルとをセットで前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるハンドオーバ制御部を有することを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システム。
【請求項５】
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有する移動通信システムにおける、前記ネットワーク管理センターにて行われるハンドオーバ制御方法であって、
前記ハンドオーバ制御方法は、
前記サービスエリアを移動する移動局から通知される該移動局の速度ベクトルと予測される通信時間とを受け、前記速度ベクトルと前記予測される通信時間とにより前記移動局が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測するステップと、
前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるステップとを有することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のハンドオーバ制御方法において、
前記ハンドオーバ制御方法は、
前記移動局から通知される該移動局の速度ベクトルが所定速度よりも高速度を示している場合、該移動局の移動に合わせて、前記複数のセルのうちの一つを形成するビームを移動させ、前記移動局にハンドオーバを行わせないようにするステップを、更に、含むことを特徴とするハンドオーバ制御方法。
【請求項７】
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有する移動通信システムにおける、前記ネットワーク管理センターにて行われるハンドオーバ制御方法であって、
前記ハンドオーバ制御方法は、
前記サービスエリアを移動する移動局から回線割当要求を受けると、前記移動局が存在する一セルの通信チャネルと該一セルの周囲セルの通信チャネルとをセットで前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるステップを有することを特徴とするハンドオーバ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムおよびハンドオーバ制御方法に関し、特に、高速度で移動し、高速度の通信を行う移動体に対して、ハンドオーバをスムースに行い、飛行体及び地上移動体に同時サービスが提供できることを目的とする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動通信システムは、サービスエリアを複数のセルに分割し、移動体の動きに合わせて基地局が管轄するセルに無線リソース（周波数、タイムスロットや無線機ハードウェア）の空きがあるかを判断し、空きがある場合には移動体に対して通信チャネルの割り当てを行い、空きが無い場合には通信チャネルの割り当てを行わないこととしていた。また、地上移動体は地上移動通信システム、航空機は航空移動通信システムとそれぞれ別のシステムでサービスを行う必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の移動通信システムおよびハンドオーバ制御方法には次のような課題があった。
【０００４】
（１）セル間を高速で移動する移動体に対して安定的に通信チャネルを割り当てることができない。
【０００５】
通信開始から終了までに１０個のセルを移動する場合には、その１０個のセルを通過するときに必ず無線リソースが確保できているとは限らず、通信が途中で途絶えてしまう可能性がある。
【０００６】
このようなサービス中断の可能性は、移動体がセルの大きさに比較して高速に移動したり、セルの有するチャネル容量に対して移動体で必要とするチャネル容量が増加するほどに高くなる。
【０００７】
（２）地上移動通信システムのサービス対象は自動車、列車、歩行者などの地上移動体であり、航空機などへのサービスはできないということである。また、航空移動通信システムのサービス対象は航空機であり、地上移動体へのサービスはできない。これらは、それぞれ別のシステムによってサービスを提供する必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、
前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有し、
前記ネットワーク管理センターは、前記サービスエリアを移動する移動局から通知される該移動局の速度ベクトルと予測される通信時間とを受けると、前記速度ベクトルと前記予測される通信時間とにより前記移動局が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測し、前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるハンドオーバ制御部を有することを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムが得られる。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様による成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムにおいて、
前記ハンドオーバ制御部は、前記移動局から通知される該移動局の速度ベクトルが所定速度よりも高速度を示している場合、該移動局の移動に合わせて、前記複数のセルのうちの一つを形成するビームを移動させ、前記移動局にハンドオーバを行わせないようにすることを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムが得られる。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様による成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムにおいて、
別の成層圏プラットフォームに設けられ、複数の別のセルからなる別のサービスエリアを有する別の基地局を、更に有し、
前記基地局は、前記移動局としての飛行体の最大高度に、前記複数のセルが隙間なく配列されるように、前記複数のセルを複数のビームで形成し、
前記別の基地局は、前記最大高度に、前記複数の別のセルが隙間なく配列されるように、前記複数の別のセルを複数の別のビームで形成し、
前記複数のセルと前記複数の別のセルとは、前記最大高度に隙間なく配列され、
前記移動局が前記飛行体である場合のみならず前記移動局が地上移動体である場合にもサービス可能としたことを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムが得られる。
【００１１】
本発明の第４の態様によれば、
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、
前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有し、
前記ネットワーク管理センターは、前記サービスエリアを移動する移動局から回線割当要求を受けると、前記移動局が存在する一セルの通信チャネルと該一セルの周囲セルの通信チャネルとをセットで前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるハンドオーバ制御部を有することを特徴とする成層圏プラットフォームを用いた移動通信システムが得られる。
【００１２】
本発明の第５の態様によれば、
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有する移動通信システムにおける、前記ネットワーク管理センターにて行われるハンドオーバ制御方法であって、
前記ハンドオーバ制御方法は、
前記サービスエリアを移動する移動局から通知される該移動局の速度ベクトルと予測される通信時間とを受け、前記速度ベクトルと前記予測される通信時間とにより前記移動局が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測するステップと、
前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるステップとを有することを特徴とするハンドオーバ制御方法が得られる。
【００１３】
本発明の第６の態様によれば、上記第５の態様によるハンドオーバ制御方法において、
前記ハンドオーバ制御方法は、
前記移動局から通知される該移動局の速度ベクトルが所定速度よりも高速度を示している場合、該移動局の移動に合わせて、前記複数のセルのうちの一つを形成するビームを移動させ、前記移動局にハンドオーバを行わせないようにするステップを、更に、含むことを特徴とするハンドオーバ制御方法が得られる。
【００１４】
本発明の第７の態様によれば、
成層圏プラットフォームに設けられ、複数のセルからなるサービスエリアを有する基地局と、前記成層圏プラットフォームに設けられ、前記基地局を経由して前記複数のセルを管理するネットワーク管理センターとを有する移動通信システムにおける、前記ネットワーク管理センターにて行われるハンドオーバ制御方法であって、
前記ハンドオーバ制御方法は、
前記サービスエリアを移動する移動局から回線割当要求を受けると、前記移動局が存在する一セルの通信チャネルと該一セルの周囲セルの通信チャネルとをセットで前記移動局に割当て、前記移動局にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせるステップを有することを特徴とするハンドオーバ制御方法が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の原理について説明する。
【００１６】
高速移動の移動局と基地局間の通信ではハンドオーバが頻繁に行われるためにサービス中断となる可能性が高い。
【００１７】
たとえば、セル直径３００ｍ、移動局の時速６００ｋｍ、１時間の通信サービスを想定すると、ハンドオーバ頻度は２秒に１回で、サービス中のハンドオーバは１８００回におよぶ。
【００１８】
本発明では、このような多数回のハンドオーバを完全に行うために、あらかじめ、その列車や航空機の移動に合わせた追跡ビームを準備するか、セルの通過時刻にチャネルの割り当てを行う準備をしておく。
【００１９】
特定のセルを特定の移動局が通過する時刻に必要となるチャネルの準備をするために、本発明では、通信インフラである成層圏プラットフォームに、基地局と共に設けたネットワーク管理センターにおいてネットワークに加入する移動局の速度ベクトル情報から、将来のチャネル割り当て計画を決める。
【００２０】
すなわち、ネットワーク管理センタでは、それぞれのサービス要求に対してサービスクラスや要求順位にしたがって、将来のチャネル割り当て計画を作成し、それぞれのセルの輻輳が許容値を越えないように制御する。
【００２１】
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１を参照すると、本発明の一実施例による移動通信システムが示され、本移動通信システムは、通信インフラである成層圏プラットプラットフォーム１０を用いている。成層圏プラットフォーム１０とは、成層圏（例えば、地上高度２０ｋｍ）に一定場所に滞留する飛しょう体のことをいい、この飛しょう体を無線基地局に使おうとするものである（例えば、長谷　良裕、“成層圏プラットフォーム”、電子情報通信学会誌　Ｖｏｌ．８３　Ｎｏ．９　ｐｐ６９９−７０６　２０００年９月参照）。
【００２３】
図２をも参照して、本移動通信システムは、成層圏プラットフォーム１０に設けられた基地局１１と、成層圏プラットフォーム１０に設けられたネットワーク管理センター１２とを有する。
【００２４】
図１及び図２において、成層圏プラットフォーム１０の基地局１１は、複数のセル２１からなるサービスエリア２０を定めている。また、成層圏プラットフォーム１０のネットワーク管理センター１２は、基地局１１を経由して複数のセル２１を管理するものである。
【００２５】
ネットワーク管理センター１２は、ハンドオーバ制御部１３を有する。ハンドオーバ制御部１３は、サービスエリア２０を移動する移動局３０から、例えば通信の開始や途中に、通知される移動局３０の速度ベクトルと予測される通信時間とを受けると、速度ベクトルと予測される通信時間とにより、複数のセル２１のうち移動局３０が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測し、前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを移動局３０に割当て、移動局３０にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせる動作をするものである。
【００２６】
また、ハンドオーバ制御部１３は、移動局３０から通知される移動局３０の速度ベクトルが所定速度よりも高速度を示している場合、移動局３０の移動に合わせて、複数のセル２１のうちの一つを形成するビームを移動させ、移動局３０にハンドオーバを行わせないようにする動作をする。
【００２７】
更に、ハンドオーバ制御部１３は、前記移動通信システムにおけるハンドオーバをスムーズに行うために、サービスエリア２０を移動する移動局３０から回線割当要求を受けると、移動局３０がその時点で存在する一セルの通信チャネルと該一セルの周囲セルの通信チャネルとをセットで移動局３０に割当て、移動局３０にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせる動作をする。
【００２８】
図１において、本移動通信システムは、成層圏プラットフォーム１０に加えて、別の成層圏プラットフォーム１０’をも用いる。別の成層圏プラットフォーム１０’は、図３に示すように、別の基地局１１’と、別のネットワーク管理センター１２’とを有する。
【００２９】
図１及び図３において、別の成層圏プラットフォーム１０’の別の基地局１１’は、複数の別のセル２１’からなる別のサービスエリア２０’を定めている。また、別の成層圏プラットフォーム１０’の別のネットワーク管理センター１２’は、別の基地局１１’を経由して複数の別のセル２１’を管理するものである。
【００３０】
別のネットワーク管理センター１２’も、ハンドオーバ制御部１３’を有する。ハンドオーバ制御部１３’は、別のサービスエリア２０’を移動する移動局３０’から通知される移動局３０’の速度ベクトルと予測される通信時間とを受けると、速度ベクトルと予測される通信時間とにより、複数の別のセル２１’のうち移動局３０’が通過する特定セル及び該特定セルを通過する特定時刻を予測し、前記特定時刻における前記特定セルの通信チャネルを移動局３０’に割当て、移動局３０’にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせる動作をするものである。
【００３１】
また、ハンドオーバ制御部１３’は、移動局３０’から、例えば通信の開始や途中に、通知される移動局３０’の速度ベクトルが所定速度よりも高速度を示している場合、移動局３０’の移動に合わせて、複数の別のセル２１’のうちの一つを形成するビームを移動させ、移動局３０’にハンドオーバを行わせないようにする動作をする。
【００３２】
更に、ハンドオーバ制御部１３’は、前記移動通信システムにおけるハンドオーバをスムーズに行うために、別のサービスエリア２０’を移動する移動局３０’から回線割当要求を受けると、移動局３０’がその時点で存在する一セルの通信チャネルと該一セルの周囲セルの通信チャネルとをセットで移動局３０’に割当て、移動局３０’にセル間ハンドオーバをサービス中断なく行わせる動作をする。
【００３３】
図１の移動通信システムにおいて、成層圏プラットフォーム１０の基地局１１（図２）は、移動局３０としての飛行体の高度（数百ｍから十数ｋｍ）に、複数のセル２１が隙間なく配列されるように、複数のセル２１を複数のビームで形成する。また、別の成層圏プラットフォーム１０’の別の基地局１１’（図３）は、前記高度に、複数の別のセル２１’が隙間なく配列されるように、複数の別のセル２１’を複数の別のビームで形成する。そして、複数のセル２１と複数の別のセル２１’とは、前記高度に隙間なく配列されて、移動局３０（或は３０’）が前記飛行体である場合のみならず移動局３０（或は３０’）が地上移動体である場合にもサービス可能とされている。
【００３４】
特に、飛行体の最大高度（航空機の飛行高度である十数ｋｍ）に、複数のセル２１が隙間なく配列され、複数の別のセル２１’が隙間なく配列され、複数のセル２１と複数の別のセル２１’とが隙間なく配列されるようにすれば、高度である十数ｋｍを飛行する航空機に対して継続して移動通信サービスを提供することが可能であり、かつ地上を移動する歩行者や車両などに対しても継続して移動通信サービスを提供することが可能である。
【００３５】
図４は、上述の２つの成層圏プラットフォーム１０及び１０’と更に別の成層圏プラットフォーム１０”とを用いて、面Ａ〜面Ｃへの隙間のないセル配置を上記と同様にして行い、面Ａ〜面Ｃを移動する航空機に対しても、面１〜３を移動する歩行者や車両などに対しても、継続して移動通信サービスを提供することを可能とした例である。
【００３６】
一方、図５に示すセル配置では、面Ａ〜面Ｃの相互間には隙間があるため、面１〜面３を移動する歩行者や車両などに対して継続して移動通信サービスを提供することは可能であるが、面Ａ〜面Ｃを移動する航空機に対しては継続した移動通信サービスは提供できない。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明では、移動局の速度ベクトルや予測される通信時間を用いてサービスチャネルを割り当てたり、セル配置を航空機の飛行高度に合わせて設計することにより、次のような効果を得ることができる。
【００３８】
列車や航空機など、特定セルの通過時刻があらかじめわかっている加入者に対しては、特定セルに対して、特定時刻にチャネル割り当てを予約することにより、もしくはその列車もしくは航空機を追跡する専用のサービスビームを設けることにより、サービスチャネル中断を防ぐことができる。
【００３９】
次に歩行者などの移動速度が遅い加入者に対しては、従来の移動通信システムと同様に、回線の割り当て要求に対して時系列的に、回線の空きに応じて割り当てを行う。
【００４０】
そして、車のように時速４０〜１００ｋｍで、短時間のうちに速度ベクトルが刻々と変化する移動体については、隣接セルのチャネルをセットで割り当てることによりサービス中断を防ぐ。
【００４１】
ハンドオーバ制御をその移動局の速度ベクトルに応じて最適化することにより、さまざまな移動局に対して確実なハンドオーバを提供することができる。
【００４２】
また、サービス対象とする移動局の最大高度でセルを隙間なく配列することにより地表面を移動する移動体と航空機に対して単一システムで同時に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】
【図１】本発明の一実施例による移動通信システムを示す図である。
【図２】図１の移動通信システムにおける成層圏プラットフォームに設けられる基地局及びネットワーク管理センターを示すブロック図である。
【図３】図１の移動通信システムにおける別の成層圏プラットフォームに設けられる別の基地局及び別のネットワーク管理センターを示すブロック図である。
【図４】本発明の特徴の一つであるセル配置を説明するための図である。
【図５】好ましくないセル配置を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　　成層圏プラットフォーム
１１　　基地局
１２　　ネットワーク管理センター
１３　　ハンドオーバ制御部
２０　　サービスエリア
２１　　セル
３０　　移動局
１０’　　別の成層圏プラットフォーム
１１’　　別の基地局
１２’　　別のネットワーク管理センター
１３’　　ハンドオーバ制御部
２０’　　別のサービスエリア
２１’　　別のセル
３０’　　移動局
１０”　　更に別の成層圏プラットフォーム
【図１】
2004088654.tif 000003
【図２】
2004088654.tif 000004
【図３】
2004088654.tif 000005
【図４】
2004088654.tif 000006
【図５】
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