(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号の周波数が互いに異なる３以上の複数の通信オペレータの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、
前記固定基地局と無線通信可能なエリアに設置可能な第１無線中継局と、
前記第１無線中継局と無線通信可能な空中エリアに滞在するように制御可能な飛行体に搭載され前記第１無線中継局とユーザ装置との間の無線通信を中継する第２無線中継局とを備え、
前記第１無線中継局及び前記第２無線中継局はそれぞれ、前記３以上の複数の通信オペレータのうち、少なくとも一つの特定の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、常時中継用の無線中継周波数で連続的に行い、残りの複数の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、前記常時中継用の無線中継周波数とは異なる時分割中継用の無線中継周波数で時分割的に行い、
前記第２無線中継局は、前記常時中継用の無線中継周波数で中継される無線通信を介して、前記第２無線中継局及び前記飛行体の少なくとも一方を制御する遠隔制御情報を送受信する制御用通信装置を備えることを特徴とする無線中継システム。
【請求項２】
無線信号の周波数が互いに異なる３以上の複数の通信オペレータの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、
前記固定基地局と無線通信可能なエリアに設置可能な第１無線中継局と、
前記第１無線中継局と無線通信可能な空中エリアに滞在するように制御可能な飛行体に搭載され前記第１無線中継局とユーザ装置との間の無線通信を中継する第２無線中継局とを備え、
前記第１無線中継局及び前記第２無線中継局はそれぞれ、前記３以上の複数の通信オペレータのうち、少なくとも一つの特定の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、所定の無線中継周波数の常時中継用の偏波の電波で連続的に行い、残りの複数の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、前記所定の無線中継周波数の前記常時中継用の偏波とは異なる時分割中継用の偏波の電波で時分割的に行い、
前記第２無線中継局は、前記常時中継用の偏波の電波で中継される無線通信を介して、前記第２無線中継局及び前記飛行体の少なくとも一方を制御する遠隔制御情報を送受信する制御用通信装置を備えることを特徴とする無線中継システム。
【請求項３】
請求項２の無線中継システムにおいて、
前記常時中継用の偏波及び前記時分割中継用の偏波の一方は垂直偏波であり他方は水平偏波であることを特徴とする無線中継システム。
【請求項４】
請求項２の無線中継システムにおいて、
前記常時中継用の偏波及び前記時分割中継用の偏波の一方は右旋偏波であり他方は左旋偏波であることを特徴とする無線中継システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線中継システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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ドローンや係留気球により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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−００２９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人は、地上を移動可能な車両に周波数変換器を含む無線中継局（親機）を搭載し、無線中継を行う目的地（現場）に移動し、複数の通信オペレータの固定基地局からの電波を親機で受信して、親機とドローン等の飛行体に搭載された無線中継局（子機）との間で無線通信を確立することにより、各通信オペレータの固定基地局とユーザ装置（移動局）との間の無線通信を行う無線中継システムを提案した（特願２０１８−０５５６３２参照）。また、提案した無線中継システムは、複数の通信オペレータの親機と子機との間の無線中継に用いる周波数帯域を抑制する目的で、複数の通信オペレータの無線中継を時分割で行なっている。
【０００５】
上記提案した無線中継システムにおいては、各通信オペレータの中継対象の無線通信を介して遠隔制御装置と通信可能な各通信オペレータの制御用無線通信装置（通信モジュール）を子機に組み込み、遠隔制御装置から送信された制御情報を通信モジュールで受信し、子機が無線中継する通信オペレータの切り替え、子機が搭載された飛行体の遠隔操縦などの遠隔制御を行うことができる。しかしながら、無線中継する通信オペレータの切り替えに伴って通信モジュールを切り替えると、切り替え後の通信モジュールが通信可能になるための処理に数秒から数十秒（時には数分程度）の時間を要し、子機や飛行体の遠隔制御対象が制御不能になる時間が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る無線中継システムは、無線信号の周波数が互いに異なる３以上の複数の通信オペレータの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、前記固定基地局と無線通信可能なエリアに設置可能な第１無線中継局と、前記第１無線中継局と無線通信可能な空中エリアに滞在するように制御可能な飛行体に搭載され前記第１無線中継局とユーザ装置との間の無線通信を中継する第２無線中継局とを備える。前記第１無線中継局及び前記第２無線中継局はそれぞれ、前記３以上の複数の通信オペレータのうち、少なくとも一つの特定の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、常時中継用の無線中継周波数で連続的に行い、残りの複数の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、前記常時中継用の無線中継周波数とは異なる時分割中継用の無線中継周波数で時分割的に行う。前記第２無線中継局は、前記常時中継用の無線中継周波数で中継される無線通信を介して、前記第２無線中継局及び前記飛行体の少なくとも一方を遠隔的に制御する遠隔制御情報を送受信する制御用通信装置を備える。
【０００７】
本発明の他の態様に係る無線中継システムは、無線信号の周波数が互いに異なる３以上の複数の通信オペレータの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、前記固定基地局と無線通信可能なエリアに設置可能な第１無線中継局と、前記第１無線中継局と無線通信可能な空中エリアに滞在するように制御可能な飛行体に搭載され前記第１無線中継局とユーザ装置との間の無線通信を中継する第２無線中継局とを備える。前記第１無線中継局及び前記第２無線中継局はそれぞれ、前記３以上の複数の通信オペレータのうち、少なくとも一つの特定の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、所定の無線中継周波数の常時中継用の偏波の電波で連続的に行い、残りの複数の通信オペレータに対しては、前記第１無線中継局と前記第２無線中継局との間の無線中継を、前記所定の無線中継周波数の前記常時中継用の偏波とは異なる時分割中継用の偏波の電波で時分割的に行う。前記第２無線中継局は、前記常時中継用の偏波の電波で中継される無線通信を介して、前記第２無線中継局及び前記飛行体の少なくとも一方を遠隔的に制御する遠隔制御情報を送受信する制御用通信装置を備える。
前記無線中継システムにおいて、前記常時中継用の偏波及び前記時分割中継用の偏波の一方は垂直偏波であり他方は水平偏波であってもよい。
また、前記無線中継システムにおいて、前記常時中継用の偏波及び前記時分割中継用の偏波の一方は右旋偏波であり他方は左旋偏波であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、飛行体に搭載される無線中継局における遠隔制御対象が制御不能になる時間が生じるのを防止することができ、かつ、無線中継に用いる周波数帯域を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】実施形態に係る無線中継システムの主要部構成の一例を示すブロック図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１無線中継局（親機）におけるダウンリンク及びアップリンクの常時中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第１無線中継局（親機）におけるダウンリンク及びアップリンクの時分割中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２無線中継局（子機）におけるダウンリンク及びアップリンクの常時中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第２無線中継局（子機）におけるダウンリンク及びアップリンクの時分割中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図。
【図８】実施形態に係る無線中継システムにおける無線中継対象の通信オペレータの切替制御の一例を示すタイムチャート。
【図９】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、固定基地局と第１無線中継局（親機）との間、第１無線中継局（親機）と第２無線中継局（子機）との間、及び第２無線中継局（子機）と移動局との間における周波数利用の様子を示す説明図。
【図１０】比較例に係る無線中継システムの主要部構成の一例を示す機能ブロック図。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較例及び実施形態の無線中継システムにおける親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較例及び実施形態の無線中継システムにおける子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図。
【図１３】実施形態に係る無線中継システムの主要部構成の他の例を示すブロック図。
【図１４】（ａ）は、図１３の第１無線中継局（親機）の第２アンテナ（中継用アンテナ）の説明図。（ｂ）は、図１３の第２無線中継局（子機）の第１アンテナ（中継用アンテナ）について説明する図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１３の第１無線中継局（親機）におけるダウンリンク及びアップリンクの周波数変換器の構成例を示すブロック図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図１３の第２無線中継局（子機）におけるダウンリンク及びアップリンクの周波数変換器の構成例を示すブロック図。
【図１７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図１３の固定基地局と第１無線中継局（親機）との間、第１無線中継局（親機）と第２無線中継局（子機）との間、及び第２無線中継局（子機）と移動局との間における周波数利用の様子を示す説明図。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較例及び図１３の無線中継システムの実施形態における親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較例及び図１３の無線中継システムにおける子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。本実施形態の無線中継システムは、簡易な構成で、目標位置に移動した後、複数の通信オペレータの移動通信網について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臨時無線中継システムである。
【００１１】
図１において、本実施形態に係る無線中継システムは、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。第１無線中継局（親機）１０及び第２無線中継局（子機）２０は、無線信号の周波数が互いに異なる複数の通信オペレータ（通信事業者）Ａ，Ｂ，Ｃの移動通信網８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃのコアネットワークそれぞれに接続されたマクロセル基地局などの複数の固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれに対応するセル２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃに在圏するユーザ装置としての複数の移動局４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃとの間の無線通信を同時に中継する。親機１０及び子機２０は、ＧＰＳ衛星からの受信信号などを利用して互いに時間同期されている。
【００１２】
なお、本実施形態では、通信オペレータ（固定基地局）の数が３の場合について説明するが、通信オペレータ（固定基地局）の数は４以上であってもよい。また、図１では、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれに対応する移動局の数が１であるが、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれに対応する移動局の数は２以上であってもよい。
【００１３】
移動通信網８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃにはそれぞれ遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ（制御元）を設けてもよい。遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、例えば親機１０及び子機２０の情報を保持し、親機１０及び子機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８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、情報の送信先として機能し、親機１０及び子機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８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、親機１０や子機２０と通信可能な場所であれば、移動通信網８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ以外に設けてもよい。また、遠隔制御装置８１Ｄは、各通信オペレータの移動通信網８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ以外の共通の通信網８０Ｄ上に設置されてもよい。遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄは、例えば、親機１０と通信可能な、又は、親機１０及び子機２０に通信可能な、サーバ、ＰＣ若しくはタブレット端末であってもよい。
【００１４】
また、共通の通信網８０Ｄには、子機２０が搭載された飛行体としてのドローン７０を遠隔的に操縦する遠隔制御装置たる遠隔ドローン操縦装置８２が設けられている。遠隔ドローン操縦装置８２は、共通の通信網８０Ｄを介してドローン７０と通信する通信装置、ドローン操縦者が操作するためのユーザインターフェース部、ユーザインターフェース部を介したドローン操縦者の操作に基づいてドローンを操縦するためのリアルタイム飛行ルートデータ又は全飛行ルートデータを生成するデータ生成部などを備えている。遠隔ドローン操縦装置８２は、親機１０を介して、又は、親機１０及び子機２０を介して、ドローン７０と通信可能な、サーバ、ＰＣ若しくはタブレット端末であってもよい。
【００１５】
親機１０は、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃごとに、固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとの間の中継対象周波数の無線信号と、子機２０との間の無線中継周波数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る。
固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃとの間の中継対象周波数は、通信オペレータＡのＦ１Ａ（下り信号）及びＦ１Ａ’（上り信号）（以下、まとめて「Ｆ１Ａ/Ｆ１Ａ'」と表記する。）、通信オペレータＢのＦ１Ｂ（下り信号）及びＦ１Ｂ'（上り信号）（以下、まとめて「Ｆ１Ｂ/Ｆ１Ｂ'」と表記する。）、並びに、通信オペレータＣの１Ｃ（下り信号）及びＦ１Ｃ'（上り信号）（以下、まとめて「Ｆ１Ｃ/Ｆ１Ｃ'」と表記する。）である。
子機２０との間の無線中継周波数は、常時中継用の無線中継周波数Ｆ２Ｄ（下り信号）及びＦ２Ｄ’（上り信号）（以下、まとめて「Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'」と表記する。）、並びに、時分割中継用の無線中継周波数Ｆ２Ｅ（下り信号）及びＦ２Ｅ'（上り信号）（以下、まとめて「Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'」と表記する。）である。
【００１６】
親機１０は、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。親機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、親機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、親機１０が自動車５０に組み込まれた場合の例であるが、親機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、親機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。この場合、自動車５０は、ドローンなどの飛行体が離発着可能な離発着部を備えてもよい。
【００１７】
子機２０は、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃごとに、親機１０との間の共通の無線中継周波数（以下「中間周波数」ともいう。）Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'，Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'の無線信号と、移動局４０Ａ，４０Ｂとの間の中継対象周波数Ｆ１Ａ/Ｆ１Ａ'，Ｆ１Ｂ/Ｆ１Ｂ'，Ｆ１Ｃ/Ｆ１Ｃ'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る。子機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ドローン７０に搭載されることにより親機１０よりも高い位置に位置することができる。この場合、親機１０が搭載される自動車５０は、ドローン７０が離発着可能な離発着部を備えてもよい。
【００１８】
また、図２に示すように、子機２０は、係留気球などの気球６０に搭載してもよい。気球６０は、固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのアンテナ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ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、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親機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。
【００１９】
親機１０及び子機２０それぞれにおいて通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃごとに変換する中継対象周波数Ｆ１Ａ/Ｆ１Ａ'，Ｆ１Ｂ/Ｆ１Ｂ'，Ｆ１Ｃ/Ｆ１Ｃ'及び通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃ間で共通の無線中継周波数（中間周波数）Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'，Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'は、親機１０で送受信される無線信号どうしの回り込み干渉及び子機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互いに異なる周波数である。例えば、中継対象周波数Ｆ１Ａ/Ｆ１Ａ'，Ｆ１Ｂ/Ｆ１Ｂ'，Ｆ１Ｃ/Ｆ１Ｃ'が２．１ＧＨｚ帯の周波数であり、中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'，Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'が３．３ＧＨｚ帯の周波数であってもよい。なお、中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'，Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'それぞれに必要な帯域幅は、中継対象の複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれがサービスリンクに使う帯域幅の最大値である。
【００２０】
図３は、実施形態に係る無線中継システムの主要部構成の一例を示すブロック図である。図３において、本実施形態に係る無線中継システムは、既存の携帯基地局（固定基地局）３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと通信できる位置に設置する第１無線中継局（親機）１０とドローンや係留気球に搭載する子機２０で構成される。無線中継方式としては、携帯基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの電波を受信して、それを周波数変換して中継する「非再生・周波数変型リピート方式」を用いている。
【００２１】
親機１０は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの固定基地局向けの第１アンテナ（対基地局向けアンテナ）１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃと、通信オペレータＡに対応する第１親機機能部１１Ａと、通信オペレータＢに対応する第２親機機能部１１Ｂと、通信オペレータＣに対応する第３親機機能部１１Ｃと、中継対象切替手段としての第１切替スイッチ１２及び第２切替スイッチ１３と、無線中継局向けの第２アンテナ（対子機向けアンテナ）１０２とを備えている。第１親機機能部１１Ａ、第２親機機能部１１Ｂ及び第３親機機能部１１Ｃはそれぞれ、周波数数変換器、増幅器（ＡＭＰ）等で構成される。
【００２２】
子機２０は、無線中継局向けの第１アンテナ（対親機向けアンテナ）２０１と、通信オペレータＡに対応する第１子機機能部２１Ａと、通信オペレータＢに対応する第２子機機能部２１Ｂと、通信オペレータＣに対応する第３子機機能部２１Ｃと、中継対象切替手段としての第１切替スイッチ２２及び第２切替スイッチ２３と、移動局向けの第２アンテナ２０２とを備えている。第１子機機能部２１Ａ、第２子機機能部２１Ｂ及び第３子機機能部２１Ｃはそれぞれ、周波数変換器、増幅器（ＡＭＰ）等で構成される。
【００２３】
親機１０は、例えばダウンリンクにおいて、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの固定基地局向けの第１アンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃで受信した中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃの無線信号を、周波数変換器でＦ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃとは異なる常時中継用の中間周波数（Ｆ２Ｄ）の信号又は時分割中継用の中間周波数（Ｆ２Ｅ）の信号に変換し、第２アンテナ１０２から子機２０に向けて送信する。
【００２４】
子機２０は、親機１０から中間周波数（Ｆ２Ｄ，Ｆ２Ｅ）で送信された電波を第１アンテナ２０１で受信し、周波数変換器でサービスリンクの周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃ）に周波数変換し、移動局４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃに向けて第２アンテナ２０２から出力する。通信オペレータＡの移動局４０ＡはＦ１Ａ、通信オペレータＢの移動局４０ＢはＦ１Ｂ、通信オペレータＣの移動局４０ＣはＦ１Ｃの周波数で受信する。
【００２５】
親機１０及び子機２０それぞれにおいて周波数変換することより、親機１０の第１アンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃと第２アンテナ１０２との間、子機２０のアンテナ２０１，２０２間の同一周波数の回り込み干渉がなくなることから、親機１０、子機２０の送信電力を最大送信電力で送信できるため、無線中継距離、無線中継エリアを大きくできる。
【００２６】
また、本実施形態の無線中継システムは、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの移動通信網（固定ネットワーク）８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ上に、各自の親機１０及び子機２０の無線中継のＯＮ／ＯＦＦを制御する無線中継ＯＮ／ＯＦＦ制御データを親機１０及び子機２０に送信し、親機１０及び子機２０それぞれの無線中継を遠隔でＯＮ／ＯＦＦ制御する遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを備えている。
【００２７】
また、捜索機関は、飛行ルートを作成し、それを各通信オペレータ及びドローン運航業者に転送する通信装置を備えている。また、ドローン運航業者等は通信網８０Ｄなどの固定ネットワーク上に、ドローンの飛行を遠隔で操縦制御する遠隔ドローン操縦装置８２を備えている。
【００２８】
また、本実施形態の無線中継システムでは、親機１０と子機２０にそれぞれ無線中継制御装置としての親機制御装置１４及び子機制御装置２４と、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの制御用通信装置１５，２５（携帯通信モジュール１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）を備えている。各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃは、移動通信網（固定ネットワーク）８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ上にある遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃから親機１０及び子機２０にある制御用通信装置１５，２５（携帯通信モジュール１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）及び親機制御装置１４及び子機制御装置２４を介して、各自の親機１０又は子機２０の無線通信をＯＮ／ＦＦ制御する。
【００２９】
また、ドローン運航業者は、遠隔ドローン操縦装置８２から子機２０にある常時中継対象の通信オペレータＡの無線通信装置（携帯通信モジュール２５Ａ）とドローン内の通信装置７１を介してドローン（飛行体）７０の飛行制御装置（例えば、フライトコントローラ）７２を制御して、飛行を実施する。
【００３０】
親機１０の第１切替スイッチ１２及び子機２０の第１切替スイッチ２２は、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも一つの特定の通信オペレータに対して、親機−子機間の常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'を常時割り当てるように信号経路を切り替えるスイッチである。この常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'の割り当てにより、上記特定の通信オペレータに対して親機−子機間の無線中継を連続的に行うことができる。なお、図３は、上記常時中継対象の特定の通信オペレータが通信オペレータＡである例を示している。
【００３１】
また、親機１０の第２切替スイッチ１３及び子機２０の第２切替スイッチ２３は、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの上記特定の通信オペレータ以外の残りの複数の通信オペレータに対して、親機−子機間の時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'を時間軸上で複数の時間区分に分け、その複数の時間区分を上記残りの複数の通信オペレータの無線中継の通信に順次割り当てるように信号経路を切り替えるスイッチである。この時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'の時分割的な割り当てにより、上記残りの複数の通信オペレータに対して親機−子機間の無線中継を時分割的に行うことができる。なお、図３は、上記時分割中継対象の複数の通信オペレータが通信オペレータＢ，Ｃである例を示している。
【００３２】
親機１０の第１親機機能部１１Ａ、第２親機機能部１１Ｂ及び第３親機機能部１１Ｃはそれぞれ、第１切替スイッチ１２に対する常時中継用の周波数変換器と、第２切替スイッチ１３に対する時分割中継用の周波数変換器とを有する（後述の図４及び図５参照）。また、子機２０の第１子機機能部２１Ａ、第２子機機能部２１Ｂ及び第３子機機能部２１Ｃはそれぞれ、第１切替スイッチ２２に対する常時中継用の周波数変換器と、第２切替スイッチ２３に対する時分割中継用の周波数変換器とを有する（後述の図６及び図７参照）。
【００３３】
親機１０は、子機向けの第２アンテナ１０２を介して子機２０との間で、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'及び時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'の無線信号を送受信する。子機２０は、親機向けの第１アンテナ２０１を介して親機１０との間で、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'及び時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'の無線信号を送受信する。
【００３４】
親機１０及び子機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、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。また、固定基地局から届く無線信号と子機２０から届く無線信号とが、互いに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。
【００３５】
親機１０の第１アンテナ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃは、無指向性アンテナでもよいし、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃそれぞれの方向に指向性の向きを調整可能な複数の指向性アンテナであってもよい。また、親機１０の第１アンテナ１０１は、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃそれぞれ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、固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃそれぞれ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ダプティブアンテナ（例えば、アダプティブアレイアンテナ）であってもよい。
【００３６】
親機１０の第２アンテナ１０２は、無指向性アンテナ、又は、子機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、子機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ダプティブアンテナ（例えば、アダプティブアレイアンテナ）であってもよい。
【００３７】
子機２０の第１アンテナ２０１は、無指向性アンテナ、又は、親機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、親機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ダプティブアンテナ（例えば、アダプティブアレイアンテナ）であってもよい。
【００３８】
親機制御装置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。親機制御装置１４には、遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄからの制御情報を受信したり遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄに情報を送信したりするための制御用通信装置１５が接続されている。制御用通信装置１５は、通信オペレータＡに対応する携帯通信モジュール１５Ａと、通信オペレータＢに対応する携帯通信モジュール１５Ｂと、通信オペレータＣに対応する携帯通信モジュール１５Ｃを備えている。
【００３９】
親機制御装置１４は、制御用通信装置１５が受信した遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄから固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを介して送信されてきた制御情報に基づいて、各部を制御する。遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄから送信される制御情報には、例えば、常時無線中継を行なう特定の通信オペレータの指定情報が含まれる。親機制御装置１４は、この特定の通信オペレータの指定情報に基づいて、第２切替スイッチ１３や各親機機能部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの常時中継用の周波数変換器を制御する。
【００４０】
また、上記制御情報には、常時中継対象及び時分割中継対象の通信オペレータの指定情報、中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報などを含んでもよい。親機制御装置１４は、通信オペレータの指定情報や中継切替スケジュール情報などに基づいて、第１切替スイッチ１２及び第２切替スイッチ１３の切り替えタイミングや切り替え先などを制御したり、各親機機能部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの周波数変換器を制御したりする。
【００４１】
また、親機制御装置１４は、親機１０において手操作などでリアルタイムに入力設定された指示情報に基づいて、常時中継対象の特定の通信オペレータと時分割中継対象の複数の通信オペレータの設定を行なってもよい。親機１０において手操作などで常時中継対象の特定の通信オペレータを設定できることで、親機１０の設置場所の通信状態に応じて、最も通信状態のよい通信オペレータを、常時中継対象の特定の通信オペレータに設定することができる。また、親機１０において手操作などでリアルタイムに入力設定された中継切替スケジュール情報に基づいて、時分割中継対象の複数の通信オペレータの時分割中継制御を行ってもよい。
【００４２】
また、親機制御装置１４は、制御情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦするように制御してもよい。また、親機制御装置１４は、不要な電力を使用しないように、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうち無線中継をしない通信オペレータの親機１０及び子機２０の無線通信に関わる回路の電源を全て切る制御を行ってもよい。ここで、遠隔制御装置と制御用通信装置１５との間の通信は、例えば遠隔制御装置及び制御用通信装置１５それぞれに割り当てられたＩＰアドレス（又は、電話番号若しくはＭＡＣアドレス）を用いて行ってよい。
【００４３】
また、親機制御装置１４は、制御用通信装置１５を介して、無線中継周波数（中間周波数）Ｆ１Ａ/Ｆ１Ａ'，Ｆ１Ｂ/Ｆ１Ｂ'，Ｆ１Ｃ／Ｆ１Ｃ'からなる固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ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、無線中継周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'及びＦ２Ｅ／Ｆ２Ｅ'からなる子機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Ａ，Ｂ，Ｃの遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ又は他の共通の遠隔制御装置８１Ｄ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、親機１０の無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦすることにより、子機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、又は、子機２０への信号をＯＦＦにすることでノイズが増加しないように、制御することができる。また、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することが可能である。また、例えば、受信した無線中継情報に基づいて、最も通信状態のよい通信オペレータの無線中継を常時中継対象の特定の通信オペレータに設定することが可能である。
【００４４】
子機制御装置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。子機制御装置２４には、無線中継により遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄからの制御情報を受信したり遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄに情報を無線中継により送信したりするための制御用通信装置２５が接続されている。制御用通信装置２５は、通信オペレータＡに対応する携帯通信モジュール２５Ａと、通信オペレータＢに対応する携帯通信モジュール２５Ｂと、通信オペレータＣに対応する携帯通信モジュール２５Ｃを備えている。
【００４５】
また、制御用通信装置２５は、無線中継により遠隔制御装置としての遠隔ドローン操縦装置８２からのドローン制御情報を受信したり、遠隔制御対象であるドローン７０から情報を受信したり、遠隔ドローン操縦装置８２にドローン７０の情報を無線中継により送信したり、ドローン７０から受信したドローン制御情報を送信したりする。また、ドローン７０にカメラが搭載されている場合は、そのカメラで撮像した撮像データを、制御用通信装置２５を介した無線中継対象の移動通信により遠隔ドローン操縦装置８２へ送信することができる。
【００４６】
ドローン制御情報には、飛行ルートデータや操縦者の操作情報などが含まれており、ドローン７０は、ドローン内の通信装置７１が制御用通信装置２５から送信されたドローン制御情報を受信し、ドローン内の飛行制御装置（例えば、フライトコントローラ）７２は、受信したドローン制御情報に基づいてドローンの飛行を制御する。
【００４７】
また、ドローン７０からの情報には、ドローン７０の位置情報や、姿勢情報などが含まれ、無線中継を介してそのドローン７０からの情報を遠隔ドローン操縦装置８２が受信し、遠隔ドローン操縦装置８２は、そのドローン７０からの情報に基づいて、飛行ルートデータや操作情報を含むドローン制御情報を生成し、制御用通信装置２５を介した無線中継対象の移動通信によりドローン７０へ送信することができる。
【００４８】
子機制御装置２４は、制御用通信装置２５が受信した遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄから無線中継により送信されてきた制御情報に基づいて、各部を制御する。遠隔制御装置８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄから送信される制御情報には、例えば、常時中継対象の特定の通信オペレータの指定情報が含まれる。子機制御装置２４は、この特定の通信オペレータの指定情報に基づいて、各子機機能部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの第１切替スイッチ２２や時分割中継用の周波数変換器を制御する。
【００４９】
また、上記制御情報には、常時中継対象及び時分割中継対象の通信オペレータの指定情報、中継切替指示情報及び中継切替スケジュール情報などを含んでもよい。子機制御装置２４は、通信オペレータの指定情報、中継切替指示情報及び中継切替スケジュール情報に基づいて、第１切替スイッチ２２及び第２切替スイッチ２３の切り替えタイミングや切り替え先などを制御したり、各子機機能部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの周波数変換器を制御したりする。
【００５０】
また、子機制御装置２４は、制御情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの無線中継機能をＯＮ／ＯＦＦするように制御してもよい。また、子機制御装置２４は、不要な電力を使用しないように、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうち無線中継をしない通信オペレータの親機１０及び子機２０の無線通信に関わる回路の電源を全て切る制御を行ってもよい。ここで、遠隔制御装置と制御用通信装置１５との間の通信は、例えば遠隔制御装置及び制御用通信装置１５それぞれに割り当てられたＩＰアドレス（又は、電話番号若しくはＭＡＣアドレス）を用いて行ってよい。
【００５１】
また、子機制御装置２４は、親機１０において設定された制御情報を、無線中継システムを介して制御用通信装置２５で受信し、その制御情報に基づいて、親機１０との間の無線通信を制御してもよい。この場合、親機制御装置１４が主制御装置（マスター）であり、子機制御装置２４が副制御装置（スレーブ）であり、親機制御装置１４が子機制御装置２４を制御する。親機制御装置１４からの制御情報（常時中継対象の通信オペレータの指定情報、時分割中継対象の複数の通信オペレータの指定情報、中継切替指示情報及び中継切替スケジュール情報など）により、親機１０及び子機２０の通信オペレータの切替を同時に行うことができる。
【００５２】
また、子機制御装置２４は、制御用通信装置２５を介して、無線中継周波数（中間周波数）Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'， Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'からなる親機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、中継対象周波数Ｆ１Ａ/Ｆ１Ａ'，Ｆ１Ｂ/Ｆ１Ｂ'， Ｆ１Ｃ/Ｆ１Ｃ'からなる移動局４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ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８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ又は他の共通の遠隔制御装置８１Ｄに送信するように制御してもよい。
【００５３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ、第１無線中継局（親機）１０におけるダウンリンク及びアップリンクの常時中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図である。各親機機能部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、下り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃを常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄへ変換するダウンリンク常時中継用の周波数変換器１１１（図４（ａ）参照）と、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ’を上り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’へ変換するアップリンク常時中継用の周波数変換器１１２（図４（ｂ）参照）とを備えている。
【００５４】
図４（ａ）において、ダウンリンク常時中継用の周波数変換器１１１は、局部発振器１１１１と周波数混合器１１１２と出力フィルタ１１１３とを有する。出力フィルタ１１１３の通過帯域は、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄが通過するように設定されている。局部発振器１１１１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ２Ｄ−Ｆ１Ａ，Ｆ２Ｄ−Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ２Ｄ−Ｆ１Ｃ）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器１１１１の局部発振周波数がＦ２Ｄ−Ｆ１Ａに切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ２Ｄ−Ｆ１Ａ，Ｆ２Ｄ−Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ２Ｄ−Ｆ１Ｃ）の信号とダウンリンクの中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃ）の信号が周波数混合器１１１２で混合される。出力フィルタ１１１３から出力される信号の周波数は、常時中継用の中間周波数（Ｆ２Ｄ）になる。
【００５５】
また、図４（ｂ）において、アップリンク常時中継用の周波数変換器１１２は、局部発振器１１２１と周波数混合器１１２２と出力フィルタ１１２３とを有する。出力フィルタ１１２３の通過帯域は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのアップリンク信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’， Ｆ１Ｃ’が通過するように設定されている。局部発振器１１２１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ１Ａ’−Ｆ２Ｄ’，Ｆ１Ｂ’−Ｆ２Ｄ’，又は，Ｆ１Ｃ’−Ｆ２Ｄ’）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器１１２１の局部発振周波数がＦ１Ａ’−Ｆ２Ｄ’に切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ１Ａ’−Ｆ２Ｄ’，Ｆ１Ｂ’−Ｆ２Ｄ’，又は，Ｆ１Ｃ’−Ｆ２Ｄ’）の信号と中間周波数（Ｆ２Ｄ’）のアップリンク信号とが周波数混合器１１２２で混合される。出力フィルタ１１２３から出力される信号の周波数は、常時中継対象の通信オペレータの中継対象周波数（Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ１Ｃ’）になる。
【００５６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞれ、第１無線中継局（親機）１０におけるダウンリンク及びアップリンクの時分割中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図である。各親機機能部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、下り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃを下り信号の時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅへ変換するダウンリンク時分割中継用の周波数変換器１１３（図５（ａ）参照）と、上り信号の時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ’を上り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’へ変換するアップリンク時分割中継用の周波数変換器１１４（図５（ｂ）参照）とを備えている。
【００５７】
図５（ａ）において、ダウンリンク時分割中継用の周波数変換器１１３は、局部発振器１１３１と周波数混合器１１３２と出力フィルタ１１３３とを有する。出力フィルタ１１３３の通過帯域は、時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅが通過するように設定されている。局部発振器１１３１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの時分割中継対象の複数の通信オペレータそれぞれの中継時間に合わせて局部発振周波数（Ｆ２Ｅ−Ｆ１Ａ，Ｆ２Ｅ−Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ２Ｅ−Ｆ１Ｃ）が時分割的に切り替えられる。例えば、上記時分割中継対象の複数の通信オペレータが通信オペレータＢ，Ｃの場合は、通信オペレータＢの無線通信を中継するときには局部発振周波数がＦ２Ｅ−Ｆ１Ｂに設定され、通信オペレータＣの無線通信を中継するときには局部発振周波数がＦ２Ｅ−Ｆ１Ｃに設定されるように、局部発振周波数が時分割的に切替制御される。このように設定が時分割的に切り替えられた局部発振周波数（Ｆ２Ｅ−Ｆ１Ａ，Ｆ２Ｅ−Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ２Ｅ−Ｆ１Ｃ）の信号とダウンリンクの中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃ）の信号とが周波数混合器１１３２で混合される。出力フィルタ１１３３から時分割的に出力される信号の周波数は、時分割中継用の中間周波数（Ｆ２Ｅ）になる。
【００５８】
また、図５（ｂ）において、アップリンク時分割中継用の周波数変換器１１４は、局部発振器１１４１と周波数混合器１１４２と出力フィルタ１１４３とを備えている。出力フィルタ１１４３の通過帯域は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのアップリンク信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’， Ｆ１Ｃ’が通過するように設定されている。局部発振器１１４１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの時分割中継対象の複数の通信オペレータそれぞれの中継時間に合わせて局部発振周波数（Ｆ１Ａ’−Ｆ２Ｅ’，Ｆ１Ｂ’−Ｆ２Ｅ’，又は，Ｆ１Ｃ’−Ｆ２Ｅ’）が時分割的に切り替えられる。例えば、上記時分割中継対象が通信オペレータＢ，Ｃの場合、通信オペレータＢの無線通信を中継するときには局部発振器１１４１の局部発振周波数がＦ１Ｂ’−Ｆ２Ｅ’に切り替えられ、通信オペレータＣの無線通信を中継するときには局部発振器１１４１の局部発振周波数がＦ１Ｃ’−Ｆ２Ｅ’に切り替えられる。このように設定が時分割的に切り替えられた局部発振周波数（Ｆ１Ａ’−Ｆ２Ｅ’，Ｆ１Ｂ’−Ｆ２Ｅ’，又は，Ｆ１Ｃ’−Ｆ２Ｅ’）の信号と時分割中継対象の中間周波数（Ｆ２Ｅ’）のアップリンク中継信号とが周波数混合器１１４２で混合される。出力フィルタ１１４３から時分割的に出力される信号の周波数は、時分割中継対象の通信オペレータの中継対象周波数（Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ１Ｃ’）になる。
【００５９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）はそれぞれ、第２無線中継局（子機）２０におけるダウンリンク及びアップリンクの常時中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図である。各子機機能部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄを下り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃへ変換するダウンリンク常時中継用の周波数変換器２１１（図６（ａ）参照）と、上り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’を常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ’へ変換するアップリンク常時中継用の周波数変換器２１２（図６（ｂ）参照）とを備えている。
【００６０】
図６（ａ）において、ダウンリンク常時中継用の周波数変換器２１１は、局部発振器２１１１と周波数混合器２１１２と出力フィルタ２１１３とを有する。出力フィルタ２１１３の通過帯域は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのダウンリンク信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ， Ｆ１Ｃが通過するように設定されている。局部発振器２１１１では、子機制御装置２４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ１Ａ−Ｆ２Ｄ，Ｆ１Ｂ−Ｆ２Ｄ，又は，Ｆ１Ｃ−Ｆ２Ｄ）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器２１１１の局部発振周波数がＦ１Ａ−Ｆ２Ｄに切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ１Ａ−Ｆ２Ｄ，Ｆ１Ｂ−Ｆ２Ｄ，又は，Ｆ１Ｃ−Ｆ２Ｄ）の信号とダウンリンクの常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄの信号が周波数混合器２１１２で混合される。出力フィルタ２１１３から出力される信号の周波数は、常時中継対象の通信オペレータの中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃ）になる。
【００６１】
また、図６（ｂ）において、アップリンク常時中継用の周波数変換器２１２は、局部発振器２１２１と周波数混合器２１２２と出力フィルタ２１２３とを有する。出力フィルタ２１２３の通過帯域は、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ’が通過するように設定されている。局部発振器２１２１では、子機制御装置２４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ２Ｄ’−Ｆ１Ａ’，Ｆ２Ｄ’−Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ２Ｄ’−Ｆ１Ｃ’）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器２１２１の局部発振周波数がＦ２Ｄ’−Ｆ１Ａ’に切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ２Ｄ’−Ｆ１Ａ’，Ｆ２Ｄ’−Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ２Ｄ’−Ｆ１Ｃ’）の信号とアップリンクの中継対象周波数（Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’）の信号とが周波数混合器２１２２で混合される。出力フィルタ２１２３から出力される信号の周波数は、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ’になる。
【００６２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）はそれぞれ、第２無線中継局（子機）２０におけるダウンリンク及びアップリンクの時分割中継用の周波数変換器の構成例を示すブロック図である。各子機機能部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、下り信号の時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅを下り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃへ変換するダウンリンク時分割中継用の周波数変換器２１３（図７（ａ）参照）と、上り信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’を上り信号の時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ’へ変換するアップリンク時分割中継用の周波数変換器２１４（図７（ｂ）参照）とを備えている。
【００６３】
図７（ａ）において、ダウンリンク時分割中継用の周波数変換器２１３は、局部発振器２１３１と周波数混合器２１３２と出力フィルタ２１３３とを有する。出力フィルタ２１３３の通過帯域は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのダウンリンク信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ， Ｆ１Ｃが通過するように設定されている。局部発振器２１３１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの時分割中継対象の複数の通信オペレータそれぞれの中継時間に合わせて局部発振周波数（Ｆ１Ａ−Ｆ２Ｅ，Ｆ１Ｂ−Ｆ２Ｅ，又は，Ｆ１Ｃ−Ｆ２Ｅ）が時分割的に切り替えられる。例えば、上記時分割中継対象の複数の通信オペレータが通信オペレータＢ，Ｃの場合は、通信オペレータＢの無線通信を中継するときには局部発振周波数がＦ１Ｂ−Ｆ２Ｅに設定され、通信オペレータＣの無線通信を中継するときには局部発振周波数がＦ１Ｃ−Ｆ２Ｅに設定されるように、局部発振周波数が時分割的に切替制御される。このように設定が時分割的に切り替えられた局部発振周波数（Ｆ１Ａ−Ｆ２Ｅ，Ｆ１Ｂ−Ｆ２Ｅ，又は，Ｆ１Ｃ−Ｆ２Ｅ）の信号と時分割中継対象の中間周波数（Ｆ２Ｅ）のダウンリンク中継信号とが周波数混合器２１３２で混合される。出力フィルタ２１３３から時分割的に出力される信号の周波数は、時分割中継対象の通信オペレータのダウンリンク中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ１Ｃ）になる。
【００６４】
また、図７（ｂ）において、アップリンク時分割中継用の周波数変換器２１４は、局部発振器２１４１と周波数混合器２１４２と出力フィルタ２１４３とを備えている。出力フィルタ２１４３の通過帯域は、時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ’が通過するように設定されている。局部発振器２１４１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの時分割中継対象の複数の通信オペレータそれぞれの中継時間に合わせて局部発振周波数（Ｆ２Ｅ’−Ｆ１Ａ’，Ｆ２Ｅ’−Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ２Ｅ’−Ｆ１Ｃ’）が時分割的に切り替えられる。例えば、上記時分割中継対象が通信オペレータＢ，Ｃの場合、通信オペレータＢの無線通信を中継するときには局部発振器２１４１の局部発振周波数がＦ２Ｅ’−Ｆ１Ｂ’に切り替えられ、通信オペレータＣの無線通信を中継するときには局部発振器２１４１の局部発振周波数がＦ２Ｅ’−Ｆ１Ｃ’に切り替えられる。このように設定が時分割的に切り替えられた局部発振周波数（Ｆ２Ｅ’−Ｆ１Ａ’，Ｆ２Ｅ’−Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ２Ｅ’−Ｆ１Ｃ’）の信号とアップリンクの中継対象周波数（Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’）の信号とが周波数混合器２１４２で混合される。出力フィルタ２１４３から時分割的に出力される信号の周波数は、時分割中継用の中間周波数（Ｆ２Ｅ’）になる。
【００６５】
図８は、本実施形態に係る無線中継システムにおける無線中継対象の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの切替制御の一例を示すタイムチャートである。図８において、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうち常時中継対象の特定の通信オペレータ（図８の例では、通信オペレータＡ）については、親機−子機間の常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'を常時割り当てて親機−子機間の無線中継を連続的に行うように、親機制御装置１４及び子機制御装置２４は第１切替スイッチ１２，２２及び常時中継用の周波数変換器を制御する。
【００６６】
一方、図８において、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうち残りの複数の通信オペレータ（図８の例では、通信オペレータＢ，Ｃ）については、親機−子機間の時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'を時分割的に割り当てて親機−子機間の無線中継を時分割的に行うように、親機制御装置１４及び子機制御装置２４は第２切替スイッチ１３，２３及び時分割中継用の周波数変換器を制御する。
【００６７】
例えば、親機制御装置１４は、親機１０を操作している操作者の手操作などで中継対象を、時分割中継対象の通信オペレータＢ、Ｃのうち通信オペレータＢから通信オペレータＣに切り替える切替１が指示されると、その切替１の中継切替指示情報を、制御用通信装置１５を介して子機２０に送信する。また、親機制御装置１４は、切替１の中継切替指示情報に基づいて、所定のタイミングｔ１に、子機２０との間の無線通信の中継対象オペレータを通信オペレータＢから通信オペレータＣに切り替えて中継するように、第２切替スイッチ１３及び周波数変換器を制御する。子機制御装置２４は、制御用通信装置２５を介して親機１０から受信した切替１の中継切替指示情報に基づいて、所定のタイミングｔ１に、親機１０との間の無線通信の中継対象オペレータを通信オペレータＢから通信オペレータＣに切り替えて中継するように、第２切替スイッチ２３及び周波数変換器を制御する。
【００６８】
同様に、切替２（通信オペレータＣから通信オペレータＢ）及び切替３（通信オペレータＢから通信オペレータＣへの切替）、切替４（通信オペレータＣから通信オペレータＢ）の指示があったときは、親機制御装置１４及び子機制御装置２４は、各切替２，３，４の中継切替指示情報に基づいて、所定のタイミングｔ２，ｔ３，ｔ４それぞれにおいて、通信オペレータを同時に切り替えて中継するように、第２切替スイッチ１３，２３及び周波数変換器を制御する。
【００６９】
以上のように、本例の制御例によれば、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうち特定の通信オペレータＡについて常時中継することにより、子機２０における飛行制御などの遠隔制御対象が制御不能になる時間が生じるのを防止することができる。
【００７０】
更に、本例の制御例によれば、残りの複数の通信オペレータＢ，Ｃの親機１０と子機２０との間の無線中継を時分割無線中継とすることにより、通信オペレータＢ，Ｃの中間周波数を共通の中間周波数（Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'）にすることができ、親機１０と子機２０との間の無線中継の帯域幅の低減を図ることができる。特に、本例の制御例によれば、任意のタイミングで手操作などにより時分割中継対象の通信オペレータＢ，Ｃの切替指示があった場合に、その切替指示に応じて、親機１０及び子機２０による無線通信の時分割中継対象の通信オペレータＢ，Ｃをリアルタイムに切り替えることができる。
【００７１】
図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）はそれぞれ、固定基地局３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと第１無線中継局（親機）１０との間、第１無線中継局（親機）１０と第２無線中継局（子機）２０との間、及び第２無線中継局（子機）２０と移動局４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃとの間における周波数利用の様子を示す説明図である。
図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すように通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのダウンリンク及びアップリンクそれぞれに対して通信帯域ＢＡ，ＢＢ，ＢＣの互いに異なる中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ，Ｆ１Ｃ’が割り当てられ合計２×ＢＡ＋２×ＢＢ＋２×ＢＣの帯域を利用している場合、図９（ｂ）に示すように親機１０と子機２０との間の無線中継の中間周波数Ｆ２Ｄ，Ｆ２Ｄ’，Ｆ２Ｅ，Ｆ２Ｅ’で利用される帯域を、上記各通信オペレータへの割当周波数の帯域（２×ＢＡ＋２×ＢＢ＋２×ＢＣ）の２／３（＝２×ＢＡ＋２×ＢＢ，Ｃ）に削減することができる。
【００７２】
図１０は比較例に係る無線中継システムの主要部構成の一例を示すブロック図である。比較例の無線中継システムは、中継対象の複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのすべての無線中継について時分割中継方式を採用した例であり、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの無線中継の切り替えは次のようにして行われる。
【００７３】
図１０において、例えば通信オペレータＡから通信オペレータＢに無線中継の切り替えを行なう場合、まず、通信オペレータＡの移動通信網８０Ａの遠隔制御装置８１Ａ又は他の共通の遠隔制御装置８１Ｄから固定基地局３０Ａ及び無線中継システムを介して子機２０の制御用通信装置２５に切替制御信号を送信する。制御用通信装置２５が切替制御信号を受信したら、子機制御装置２４は、切替スイッチ２２を制御し、通信オペレータＡの子機機能部２１Ａから通信オペレータＢの子機機能部２１Ｂに切り替える。
【００７４】
次に、通信オペレータＡの遠隔制御装置８１Ａ又は他の共通の遠隔制御装置８１Ｄから固定基地局３０Ａを介して親機１０の制御用通信装置１５に切替制御信号を送信する。制御用通信装置１５が切替制御信号を受信したら、親機制御装置１４は、第１切替スイッチ１２を制御し、通信オペレータＡの親機機能部１１Ａから通信オペレータＢの親機機能部１１Ｂに切り替える。これにより、子機２０の制御用通信装置２５が、通信オペレータＢの電波が受信可能となる。通信オペレータＢの電波が受信可能となることで、制御用通信装置２５の通信オペレータＢの携帯通信モジュール２５Ｂは、電波を受信できない所謂「圏外」から電波受信可能な所謂「圏内」に切り替わる。
【００７５】
制御用通信装置２５の通信オペレータＢの携帯通信モジュール２５Ｂが圏外から圏内に切り替わったとき、携帯通信モジュールは、通信可能な状態にする一連の処理（例えば、周波数検出処理、周波数同期処理、位置登録処理など）を行なう必要がある。一般に上記一連の処理は、使用する携帯通信モジュールの特性にもよるが数秒から数十秒、場合によっては数分程度の時間を要する場合がある。この一連の処理が完了するまでは、携帯通信モジュール２５Ｂは通信不能状態であり、その間、制御用通信装置２５は、遠隔制御装置８１Ｂ又は他の共通の遠隔制御装置８１Ｄ及び遠隔ドローン操縦装置８２からの制御信号を受信できず、遠隔制御対象である子機２０やドローン７０を遠隔制御できない。また、上記一連の処理が完了するまでドローン７０にも制御信号が入力されない。その結果、制御信号を一定時間受信しない場合に初期位置に戻るようにドローン７０を設定している場合、ドローンが初期位置に戻ってしまい、目標の場所までドローン７０を飛行させることができない。また、ドローン７０にカメラを搭載している場合は、上記一連の処理の間、カメラで撮像した映像が途絶えてしまう。
【００７６】
上記比較例の無線中継システムとは異なり、本実施形態の無線中継システムにおいては、図８に示したように、複数の通信オペレータのうち少なくとも一つの特定の通信オペレータ（例えば、通信オペレータＡ）については常時中継対象になっている。これにより、子機２０において常時中継を行なう通信オペレータＡに対応する制御用通信装置２５の携帯通信モジュール２５Ａは、常に「圏内」となり、常に制御情報を受信できる通信可能な状態が維持される。よって、子機２０を制御するための制御情報やドローンを制御するためのドローン制御情報は、常時中継対象の通信オペレータＡの無線中継を介して制御用通信装置２５に送信することで、常に子機２０やドローン７０などの遠隔制御対象を遠隔制御することができる。
【００７７】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）はそれぞれ、比較例及び実施形態の無線中継システムにおける親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図である。本実施形態においては、特定の通信オペレータ（例えば、通信オペレータＡ）以外のその他の複数の通信オペレータ（例えば、通信オペレータＢ，Ｃ）について時分割無線中継を行なっている。中継対象の通信オペレータの数をＮ（Ｎ≧３）とした場合、親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の総送信電力及び子機−移動局間（ダウンリンク）の総送信電力がそれぞれ一定とすると、通信オペレータごとに互いに異なる中間周波数を用いる場合に比べ、親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力及び子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力をＮ／２倍に増大できる。
【００７８】
例えば、図１１（ａ）の比較例のように親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の無線中継において通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃに対して互いに異なる複数の中間周波数（Ｆ２Ａ/Ｆ２Ａ'，Ｆ２Ｂ/Ｆ２Ｂ'，Ｆ２Ｃ/Ｆ２Ｃ'）を用いる場合、親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の総送信電力をＰＭとすると、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力ＰｍはＰＭ／３になる。
【００７９】
一方、図１１（ｂ）に示す本実施形態のように複数の通信オペレータＢ，Ｃの無線中継を時分割無線中継とすることで、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力Ｐｍは上記比較例の３／２倍のＰＭ／２になる。
【００８０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はそれぞれ、比較例及び実施形態の無線中継システムにおける子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図である。
図１２（ａ）の比較例のように子機−移動局間（ダウンリンク）のサービスリンクで通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの無線通信を同時に行う場合、子機−移動局間（ダウンリンク）の総送信電力をＰＳとすると、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力ＰｓはＰＳ／３になる。
【００８１】
一方、図１２（ｂ）の本実施形態のように子機−移動局間（ダウンリンク）のサービスリンクで通信オペレータＢ，Ｃの無線通信を切り替えて行う場合は、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力Ｐｓは上記比較例の３／２倍のＰＳ／２になる。
【００８２】
このように親機−子機間（アップリンク及びダウンリンク）の送信電力及び子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力を増大できるため、親機−子機間の中継距離及び子機−移動局間のサービスエリアを大きくすることができる。
【００８３】
図１３は、実施形態に係る無線中継システムの主要部構成の他の例を示すブロック図である。なお、図１３において、前述の図３と同様な構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００８４】
図１３に示す無線中継システムは、常時無線中継を行なう特定の通信オペレータ（例えば、通信オペレータＣ）の親機１０と子機２０との間の無線通信の偏波と、時分割無線中継を行なうその他の複数の通信オペレータ（例えば、通信オペレータＡ，Ｂ）の親機１０と子機２０との間の無線通信の偏波とを互いに異ならせ、親機−子機間の常時中継と時分割中継とを同一周波数で多重送信するようにしたものである。
【００８５】
図１３の例では、時分割中継を行なう親機１０と子機２０との間の無線通信の第１の偏波を垂直偏波（直線偏波）とし、常時無線中継を行なう親機１０と子機２０との間の無線通信の第２の偏波を水平偏波（直線偏波）とした。なお、第１の偏波および第２の偏波のいずれか一方を右旋円偏波とし、他方を左旋円偏波とすることにより、常時無線中継の偏波と時分割無線中継の偏波とを異ならせてもよい。
【００８６】
図１３において、例えば、常時中継を行なう特定の通信オペレータ（図示の例では、通信オペレータＡ）の信号は、親機１０のダウンリンク常時中継用の周波数変換器で共通の中間周波数Ｆ２Ｄに変換された後、第１切替スイッチ１２を介して常時中継用アンテナ１０２Ｄから第１の偏波（垂直偏波）で送信される。そして、子機２０の常時中継用アンテナ（垂直偏波アンテナ）２０１Ｄで受信された後、ダウンリンク常時中継用の周波数変換器で中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ１Ｃ）に変換され、第２アンテナ２０２を介して移動局に送信される。
【００８７】
時分割無線中継を行なう他の通信オペレータ（図示の例では、通信オペレータＢ，Ｃ）の信号は、親機１０のダウンリンク時分割中継用の周波数変換器で共通の中間周波数Ｆ２Ｅに変換された後、親機１０の第２切替スイッチ１３を介して時分割中継用アンテナ１０２Ｅから第２の偏波（水平偏波）で時分割的に送信される。そして、子機２０の時分割中継用アンテナ（水平偏波アンテナ）２０１Ｅで受信された後、ダウンリンク時分割中継用の周波数変換器で中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ１Ｃ）に変換され、第２アンテナ２０２を介して移動局に送信される。
【００８８】
図１４（ａ）は、図１３の第１無線中継局（親機）１０の無線中継局向けの第２アンテナ（中継用アンテナ）１０２Ｄ，１０２Ｅについて説明する図である。図１４（ｂ）は、図１３の第２無線中継局（子機）２０の無線中継局向けの第１アンテナ（中継用アンテナ）２０１Ｄ，２０１Ｅについて説明する図である。
【００８９】
親機１０の子機向けの第２アンテナは、第１の偏波としての垂直偏波を送受信する常時中継用の垂直偏波アンテナ１０２Ｄと、第２の偏波としての水平偏波を送受信する時分割中継用の水平偏波アンテナ１０２Ｅとを備えている。同様に、子機の親機向けの第１アンテナは、第１の偏波としての垂直偏波を送受信する常時中継用の垂直偏波アンテナ２０１Ｄと、第２の偏波としての水平偏波を送受信する時分割中継用の水平偏波アンテナ２０１Ｅとを備えている。
【００９０】
常時中継用の垂直偏波アンテナ１０２Ｄ，２０１Ｄと時分割中継用の水平偏波アンテナ１０２Ｅ，２０１Ｅとの交差偏波識別度は例えば２０ｄＢ以上あれば、交差偏波干渉を無視できる。また、本実施形態の子機２０は、ドローン７０に搭載されて上空に滞在するため、親機−子機の間は見通し内となる。よって、常時中継と時分割中継とで偏波を互いに異ならせても、干渉することなく、良好に通信を行なうことができる。
【００９１】
図１３及び図１４の実施形態によれば、常時中継と時分割無線中継との間で偏波を異ならせることで互いの干渉を避けているので、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'と時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'とを共通の中間周波数Ｆ２/Ｆ２'とすることができる。更に、時分割中継用の第２の偏波（水平偏波）の電波を、複数の通信オペレータＢ，Ｃの無線中継に時分割的に用いている。これにより、複数の通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃについて親機−子機間のアップリンク信号の周波数帯域及びダウンリンク信号の周波数帯域をそれぞれ一つの周波数帯域にでき、親機１０と子機２０との間の無線中継の帯域幅の低減をさらに図ることができる。
【００９２】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）はそれぞれ、図１３の第１無線中継局（親機）１０におけるダウンリンク及びアップリンクの周波数変換器の構成例を示すブロック図である。なお、図１３の無線中継システムでは、前述のように常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'と時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'とを共通の中間周波数Ｆ２/Ｆ２'にすることができるので、第１切替スイッチ１２に対する常時中継用の周波数変換器と、第２切替スイッチ１３に対する時分割中継用の周波数変換器は互いに同一の構成になる。以下の説明では、常時中継用の周波数変換器についてのみ説明し、時分割中継用の周波数変換器については説明を省略する。
【００９３】
図１５（ａ）において、ダウンリンク常時中継用の周波数変換器１１５は、局部発振器１１５１と周波数混合器１１５２と出力フィルタ１１５３とを有する。出力フィルタ１１５３の通過帯域は、共通の中間周波数Ｆ２が通過するように設定されている。局部発振器１１５１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ２−Ｆ１Ａ，Ｆ２−Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ２−Ｆ１Ｃ）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器１１１１の局部発振周波数がＦ２−Ｆ１Ａに切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ２−Ｆ１Ａ，Ｆ２−Ｆ１Ｂ，又は，Ｆ２−Ｆ１Ｃ）の信号とダウンリンクの中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃ）の信号が周波数混合器１１５２で混合される。出力フィルタ１１５３から出力される信号の周波数は、共通の中間周波数（Ｆ２）になる。
【００９４】
また、図１５（ｂ）において、アップリンク常時中継用の周波数変換器１１６は、局部発振器１１６１と周波数混合器１１６２と出力フィルタ１１６３とを有する。出力フィルタ１１６３の通過帯域は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのアップリンク信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’， Ｆ１Ｃ’が通過するように設定されている。局部発振器１１６１では、親機制御装置１４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ１Ａ’−Ｆ２’，Ｆ１Ｂ’−Ｆ２’，又は，Ｆ１Ｃ’−Ｆ２’）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器１１２１の局部発振周波数がＦ１Ａ’−Ｆ２’に切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ１Ａ’−Ｆ２’，Ｆ１Ｂ’−Ｆ２’，又は，Ｆ１Ｃ’−Ｆ２’）の信号と中間周波数（Ｆ２’）のアップリンク信号とが周波数混合器１１６２で混合される。出力フィルタ１１６３から出力される信号の周波数は、常時中継対象の通信オペレータの中継対象周波数（Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ１Ｃ’）になる。
【００９５】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）はそれぞれ、図１３の第２無線中継局（子機）２０におけるダウンリンク及びアップリンクの周波数変換器の構成例を示すブロック図である。なお、図１３の無線中継システムでは、前述のように常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'と時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'とを共通の中間周波数Ｆ２/Ｆ２'にすることができるので、第１切替スイッチ２２に対する常時中継用の周波数変換器と、第２切替スイッチ２３に対する時分割中継用の周波数変換器は互いに同一の構成になる。以下の説明では、常時中継用の周波数変換器についてのみ説明し、時分割中継用の周波数変換器については説明を省略する。
【００９６】
図１６（ａ）において、ダウンリンク常時中継用の周波数変換器２１５は、局部発振器２１５１と周波数混合器２１５２と出力フィルタ２１５３とを有する。出力フィルタ２１５３の通過帯域は、各通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのダウンリンク信号の中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ， Ｆ１Ｃが通過するように設定されている。局部発振器２１５１では、子機制御装置２４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ１Ａ−Ｆ２，Ｆ１Ｂ−Ｆ２，又は，Ｆ１Ｃ−Ｆ２）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器２１１１の局部発振周波数がＦ１Ａ−Ｆ２に切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ１Ａ−Ｆ２，Ｆ１Ｂ−Ｆ２，又は，Ｆ１Ｃ−Ｆ２）の信号とダウンリンクの常時中継用の中間周波数Ｆ２の信号が周波数混合器２１５２で混合される。出力フィルタ２１５３から出力される信号の周波数は、常時中継対象の通信オペレータの中継対象周波数（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｃ）になる。
【００９７】
また、図１６（ｂ）において、アップリンク常時中継用の周波数変換器２１６は、局部発振器２１６１と周波数混合器２１６２と出力フィルタ２１６３とを有する。出力フィルタ２１６３の通過帯域は、常時中継用の中間周波数Ｆ２’が通過するように設定されている。局部発振器２１６１では、子機制御装置２４からの中継切替指示情報又は中継切替スケジュール情報に基づいて、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのうちの常時中継対象の特定の通信オペレータに対応する局部発振周波数（Ｆ２’−Ｆ１Ａ’，Ｆ２’−Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ２’−Ｆ１Ｃ’）に切り替えられる。例えば、上記常時中継対象が通信オペレータＡの場合、局部発振器２１２１の局部発振周波数がＦ２’−Ｆ１Ａ’に切り替えられる。このように設定が切り替えられた局部発振周波数（Ｆ２’−Ｆ１Ａ’，Ｆ２’−Ｆ１Ｂ’，又は，Ｆ２’−Ｆ１Ｃ’）の信号とアップリンクの中継対象周波数（Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ’）の信号とが周波数混合器２１６２で混合される。出力フィルタ２１６３から出力される信号の周波数は、常時中継用の中間周波数Ｆ２’になる。
【００９８】
図１７（ａ）、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）はそれぞれ、図１３の固定基地局と第１無線中継局（親機）との間、第１無線中継局（親機）と第２無線中継局（子機）との間、及び第２無線中継局（子機）と移動局との間における周波数利用の様子を示す説明図である。
図１３の無線中継システムでは、親機−子機間の時分割中継と常時中継との間で偏波を互いに異ならせることにより親機−子機間の時分割中継と常時中継との干渉を避けるとともに、常時中継用の中間周波数Ｆ２Ｄ/Ｆ２Ｄ'と時分割中継用の中間周波数Ｆ２Ｅ/Ｆ２Ｅ'とを共通の中間周波数Ｆ２/Ｆ２'としている。従って、図１７（ａ）及び図１７（ｃ）に示すように通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃのダウンリンク及びアップリンクそれぞれに対して通信帯域ＢＡ，ＢＢ，ＢＣの互いに異なる中継対象周波数Ｆ１Ａ，Ｆ１Ａ’，Ｆ１Ｂ，Ｆ１Ｂ’，Ｆ１Ｃ，Ｆ１Ｃ’が割り当てられ合計２×ＢＡ＋２×ＢＢ＋２×Ｂｃの帯域を利用している場合、図１７（ｂ）に示すように親機１０と子機２０との間の無線中継の中間周波数Ｆ２，Ｆ２’で利用される帯域を、上記各通信オペレータへの割当周波数の帯域（２×ＢＡ＋２×ＢＢ＋２×Ｂｃ）の１／３に削減することができる。
【００９９】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）はそれぞれ、比較例及び図１３の無線中継システムの実施形態における親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図である。
図１３の無線中継システムの実施形態においても、複数の通信オペレータＡ，Ｂの無線中継を時分割中継とすることで、図１８（ｂ）に示すように、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の送信電力ＰｍはＰＭ／２となる。この送信電力Ｐｍは、図１８（ａ）に示す親機−子機間（アップリンク／ダウンリンク）の無線中継において通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃに対して互いに異なる複数の中間周波数（Ｆ２Ａ／Ｆ２Ａ’，Ｆ２Ｂ／Ｆ２Ｂ’，Ｆ２Ｃ／Ｆ２Ｃ’）を用いる前述の比較例（図１０参照）の送信電力Ｐｍ（＝ＰＭ／３）の１．５倍（３／２倍）である。
【０１００】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）はそれぞれ、比較例及び図１３の無線中継システムにおける子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力と総送信電力との関係を示す説明図である。
図１３の無線中継システムの実施形態においても、図１９（ｂ）に示すように、通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃそれぞれの子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力Ｐｓを、総送信電力ＰＳの（１／２）にすることができる。この送信電力Ｐｓは、図１９（ａ）に示す子機−移動局間（ダウンリンク）のサービスリンクで通信オペレータＡ，Ｂ，Ｃの無線通信を同時に行う前述の比較例（図１０参照）の送信電力Ｐｓ（＝ＰＳ／３）の１．５倍（３／２倍）である。
【０１０１】
よって、図１３の無線中継システムの実施形態においても、親機−子機間（上下回線）の送信電力及び子機−移動局間（ダウンリンク）の送信電力を増大できるため、親機−子機間の中継距離及び子機−移動局間のサービスエリアを大きくすることができる。
【０１０２】
なお、通信オペレータが２つの場合は、両方の通信オペレータの無線中継を、常時中継対象にしてもよい。この場合の親機−子機間の無線通信は、中間周波数を互いに異ならせてもよいし、偏波を互いに異ならせてもよい。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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、ドローン制御装置、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。
【０１０７】
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。
【符号の説明】
【０１０８】
１０：第１無線中継局（親機）
１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）：親機機能部
１２：第１切替スイッチ
１３：第２切替スイッチ
１４：親機制御装置
１５：制御用通信装置
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ：携帯通信モジュール
２０：第２無線中継局（子機）
２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）：子機機能部
２２：第１切替スイッチ
２３：第２切替スイッチ
２４：子機制御装置
２５：制御用通信装置
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ：携帯通信モジュール
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ：固定基地局（携帯基地局）
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ：アンテナ
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ：移動局
５０：自動車
６０：気球
７０：ドローン
７１：通信装置
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ：移動通信網
８０Ｄ：共通の通信網
８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄ：遠隔制御装置
８２：遠隔ドローン操縦装置
１０１（１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ）：第１アンテナ
１０２：第２アンテナ
１０２Ｄ：常時中継用アンテナ（垂直偏波アンテナ）
１０２Ｅ：時分割中継用アンテナ（水平偏波アンテナ）
１１１〜１１６：周波数変換器
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ：セル
２０１：第１アンテナ
２０２：第２アンテナ
２０２Ｄ：常時中継用アンテナ（垂直偏波アンテナ）
２０２Ｅ：時分割中継用アンテナ（水平偏波アンテナ）
２１１〜２１６：周波数変換器
１１１１，１１２１，１１３１，１１４１，１１５１，１１６１：局部発振器
１１１２，１１２２，１１３２，１１４２，１１５２，１１６２：周波数混合器
１１１３，１１２３，１１３３，１１４３，１１５３，１１６３：出力フィルタ
２１１１，２１２１，２１３１，２１４１，２１５１，２１６１：局部発振器
２１１２，２１２２，２１３２，２１４２，２１５２，２１６２：周波数混合器
２１１３，２１２３，２１３３，２１４３，２１５３，２１６３：出力フィルタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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