【手続補正書】
【提出日】令和1年10月2日(2019.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置との無線通信を中継する複数の無線中継局を備える通信システムであって、
前記複数の無線中継局は、
地上又は海上の所定のセル形成目標空域に端末装置と無線通信可能な３次元セルを形成し、自律制御又は外部からの制御により高度が１００［ｋｍ］以下の浮揚空域に位置するように制御される第１浮揚体に設けられ、相互に通信可能な複数の第１無線中継局と、
地上又は海上の所定のセル形成目標空域に端末装置と無線通信可能な３次元セルを形成し、高度が１００［ｋｍ］以下の浮揚空域に位置する第２浮揚体に設けられた一又は複数の第２無線中継局と、を含み、
前記第２浮揚体は、前記第２無線中継局に電力を供給する大容量のバッテリーを搭載し、端末装置の密度が高い高密度エリアの上空に位置し、前記第２無線中継局により前記高密度エリアに向けて３次元セルを形成するように制御され、
前記第１浮揚体は、前記第１無線中継局に電力を供給するバッテリーを搭載し、前記高密度エリアよりも端末装置の密度が低い低密度エリアの上空に位置し、前記第１無線中継局により前記第２無線中継局を補完して前記低密度エリアに向けて３次元セルを形成するように制御される、ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１の通信システムにおいて、
前記第２浮揚体は、大都市部の上空に位置し、
前記第１浮揚体は、前記大都市部よりも端末装置の密度が低い郊外部、地方部又は海の上空に位置することを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２の通信システムにおいて、
前記第１浮揚体は、前記第１無線中継局に供給する電力を発電する太陽光発電パネルが設けられた翼と前記翼に設けられた回転駆動可能なプロペラとを備えたソーラープレーンであることを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの通信システムにおいて、
前記第２浮揚体は、飛行船又は気球であることを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの通信システムにおいて、
前記複数の無線中継局は、２次元又は３次元のメッシュ型トポロジーからなる無線通信ネットワークを形成することを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの通信システムにおいて、
前記複数の無線中継局は、前記端末装置の有無若しくは密度又は時間帯に応じて必要な場所の上空に移動して前記端末装置の無線通信を中継するアドホックネットワークを構築することを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの通信システムにおいて、
前記複数の無線中継局のいずれかが故障したとき、他の無線中継局がバックアップして無線中継することを特徴とする通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの通信システムにおいて、
前記第２無線中継局又は前記複数の第１無線中継局の少なくとも一の第１無線中継局は、地上又は海上のゲートウェイ局と通信することを特徴とする通信システム。
【請求項９】
請求項８の通信システムにおいて、
前記第２無線中継局と前記ゲートウェイ局との通信は、有線による通信であり、
前記第２無線中継局と前記第１無線中継局との通信は、マイクロ波を用いた通信であることを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
請求項８又は９の通信システムにおいて、
前記複数の第１無線中継局間の通信はレーザ光を用いた無線通信であることを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
請求項１０の通信システムにおいて、
前記複数の第１無線中継局はそれぞれ、周辺の他の第１無線中継局との間の相対的な位置の変化に応じて前記レーザ光の方向及び強度を制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
請求項１０又は１１の通信システムにおいて、
前記複数の第１無線中継局はそれぞれ、周辺の他の第１無線中継局との間の相対的な位置の変化に応じて前記レーザ光による通信を行う他の第１無線中継局を切り替えるように制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかの通信システムにおいて、
前記複数の第１無線中継局はそれぞれ、夜間の時間帯に前記レーザ光の強度を低下させるように制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの通信システムにおいて、
前記浮揚体の浮揚移動及び前記無線中継局の少なくとも一方を遠隔的に制御する遠隔制御装置を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項１５】
請求項１４の通信システムにおいて、
前記遠隔制御装置は、
前記第２浮揚体が前記高密度エリアの上空に位置し、前記第２無線中継局が前記３次元セルを形成するように、前記第２浮揚体及び前記第２無線中継局を制御し、
前記第１浮揚体が前記低密度アリアの上空に位置し、前記第１無線中継局が前記第２無線中継局を補完して３次元セルを形成するように、前記第１浮揚体及び前記第１無線中継局を制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５の通信システムにおいて、
前記遠隔制御装置は、前記複数の無線中継局が２次元又は３次元のメッシュ型トポロジーからなる無線通信ネットワークを形成するように制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれかの通信システムにおいて、
前記遠隔制御装置は、前記複数の無線中継局が前記端末装置の有無若しくは密度又は時間帯に応じて必要な場所の上空に移動して前記端末装置の無線通信を中継するアドホックネットワークを構築するように制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１８】
請求項１４乃至１７のいずれかの通信システムにおいて、
前記遠隔制御装置は、前記第１浮揚体に設けられた第１無線中継局の位置、その第１無線中継局によって形成されるビームの方向及び広がり角度を制御することを特徴とする通信システム。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかの通信システムにおいて、
前記セル形成目標空域の高度は１０［ｋｍ］以下であることを特徴とする通信システム。
【請求項２０】
請求項１９の通信システムにおいて、
前記セル形成目標空域の高度は５０［ｍ］以上１［ｋｍ］以下であることを特徴とする通信システム。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれかの通信システムにおいて、
前記第１無線中継局のセル形成目標空域の上端の高度は、前記第２無線中継局のセル形成目標空域の上端の高度より高いことを特徴とする通信システム。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれかの通信システムにおいて、
前記第１浮揚体は、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏に位置することを特徴とする通信システム。
【請求項２３】
請求項１乃至２１のいずれかの通信システムにおいて、
前記第１浮揚体及び前記第２浮揚体は、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏に位置することを特徴とする通信システム。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれかの通信システムにおいて、
前記無線中継局は、前記３次元セルに在圏する端末装置から受信したデータ信号に基づいて、そのデータ信号の送信先を判定し、その判定結果に基づいて通信の中継先を切り換える処理を実行するエッジコンピューティング部を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２５】
請求項１乃至２３のいずれかの通信システムにおいて、
前記無線中継局は、前記３次元セルに在圏する多数の端末装置から受信した情報を分析する処理を実行するエッジコンピューティング部を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれかの通信システムにおいて、
前記第２浮揚体は、前記高密度エリアの上空に位置するように地上又は海上に係留された係留型の浮揚体であることを特徴とすることを特徴とする通信システム。
【請求項２７】
請求項１乃至２６のいずれかの通信システムにおける前記浮揚体の浮揚移動及び前記無線中継局の少なくとも一方を遠隔的に制御する遠隔制御装置。
【請求項２８】
請求項２７の遠隔制御装置において、
前記第２浮揚体が前記高密度エリアの上空に位置し、前記第２無線中継局が前記３次元セルを形成するように、前記第２浮揚体及び前記第２無線中継局を制御し、
前記第１浮揚体が前記低密度アリアの上空に位置し、前記第１無線中継局が前記第２無線中継局を補完して３次元セルを形成するように、前記第１浮揚体及び前記第１無線中継局を制御することを特徴とする遠隔制御装置。
【請求項２９】
請求項２７又は２８の遠隔制御装置において、
前記複数の無線中継局が２次元又は３次元のメッシュ型トポロジーからなる無線通信ネットワークを形成するように制御することを特徴とする遠隔制御装置。
【請求項３０】
請求項２７乃至２９のいずれかの遠隔制御装置において、
前記複数の無線中継局が前記端末装置の有無若しくは密度又は時間帯に応じて必要な場所の上空に移動して前記端末装置の無線通信を中継するアドホックネットワークを構築するように制御することを特徴とする遠隔制御装置。
【請求項３１】
請求項２７乃至３０のいずれかの遠隔制御装置において、
前記第１浮揚体に設けられた第１無線中継局の位置、その第１無線中継局によって形成されるビームの方向及び広がり角度を制御することを特徴とする遠隔制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】通信システム及び遠隔制御装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様に係る通信システムは、地上又は海上のゲートウェイ局と端末装置との無線通信を中継する複数の無線中継局を備える通信システムであって、前記複数の無線中継局は、地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に３次元セルを形成するように、自律制御又は外部からの制御により高度が１００［ｋｍ］以下の浮揚空域に位置するように制御される第１浮揚体に設けられ、相互に通信可能な複数の第１無線中継局を含む。
前記通信システムにおいて、前記第１浮揚体は、前記第１無線中継局に供給する電力を発電する太陽光発電パネルが設けられた翼と前記翼に設けられた回転駆動可能なプロペラとを備えたソーラープレーンであってもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記複数の無線中継局は、地面又は海面との間の所定のセル形成目標空域に３次元セルを形成するように、高度が１００［ｋｍ］以下の浮揚空域に位置するように地上又は海上に係留された第２浮揚体に設けられ、前記複数の第１無線中継局と前記ゲートウェイ局との通信を中継する第２無線中継局を含んでもよい。前記第２浮揚体は、前記第２無線中継局に電力を供給するバッテリーを備えた飛行船であってもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記第２無線中継局と前記ゲートウェイ局との通信は、有線による通信であり、前記第２無線中継局と前記第１無線中継局との通信は、マイクロ波を用いた通信であってもよい。
また、前記通信システムにおいて、前記第２浮揚体は、大都市部の上空に位置するように係留され、前記第１浮揚体は、前記大都市部よりも端末装置の密度が低い郊外部、地方部又は海の上空に位置するように制御されてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１に示すように、通信システムは、複数の無線中継装置としての高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）１０，２０を備え、所定高度のセル形成目標空域４０に、図中ハッチング領域で示すような３次元セル（３次元エリア）４１，４２を形成する。ＨＡＰＳ１０，２０は、自律制御又は外部からの制御により地面又は海面から１００［ｋｍ］以下の高高度の浮揚空域（以下、単に「空域」ともいう。）５０に浮遊して位置するように制御される浮揚体（例えば、ソーラープレーン、飛行船）に無線中継局が搭載されたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図１１において、北海道エリア、東北エリア、関東甲信越エリア、中部北陸近畿エリア及び九州エリアの大都市部（札幌、仙台、東京、大阪、福岡）の上空に、大容量多セル対応の係留型飛行船タイプの係留ＨＡＰＳ２１が係留されて配置されている。これらの複数の大都市部における係留ＨＡＰＳ２１の間に位置する郊外部や地方部の上空に、係留ＨＡＰＳ２１を補完するように複数のソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０が飛行している。また、図示の例では、離島の沖縄の上空にも係留ＨＡＰＳ２１が係留されて配置されている。これらの複数のソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０及び係留ＨＡＰＳ２１により、３次元のメッシュ型などのトポロジーからなる無線通信ネットワークが日本の上空に構築される。この日本上空の無線通信ネットワークにより、第５世代移動通信等においてＩｏＴ向けデバイスを含む端末装置との間の無線通信にて、伝搬遅延が低く、広範囲の多数の端末と同時接続でき、高速通信可能で、単位面積あたりのシステム容量の大きい３次元化したネットワークを広域にわたって安定に実現することができる。特に、３次元のメッシュ型などのトポロジーからなる無線通信ネットワークで構築することにより、上記３次元化したネットワークのロバスト性を高めることができる。