(57)【要約】  通信衛星を介した通信では、通信衛星がデジタルビームフォーミングにより地上に向けて照射する第１のビームに第１の通信リソースを割当て、第１のビームがカバーする第１のエリア内の第１のエリアより小さい第２のエリアをカバーさせる第２のビームに対し、第１の通信リソースとは異なる第２の通信リソースを割当て、デジタルビームフォーミングにより通信衛星に第２のビームを照射させる。
2020158044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信衛星がデジタルビームフォーミングにより地上に向けて照射する第１のビームに第１の通信リソースを割当て、
前記第１のビームがカバーする第１のエリア内の前記第１のエリアより小さい第２のエリアをカバーさせる第２のビームに対し、前記第１の通信リソースとは異なる第２の通信リソースを割当て、前記デジタルビームフォーミングにより前記通信衛星に前記第２のビームを照射させる、
リソース割当方法。
【請求項２】
前記第１の通信リソース、及び前記第２の通信リソースには、時間領域で通信可能範囲を制限するための時間リソース、及び前記時間リソースとは異なる種類の他のリソースが含まれ、
前記第２の通信リソースは、前記第１の通信リソースと前記時間リソース、及び前記他のリソースのうちの少なくとも一方が異なる、
請求項１に記載のリソース割当方法。
【請求項３】
他の第２のエリアと重なる新たな第２のエリアを追加する場合に、前記第２の通信リソースの内容を変更して、割当て可能な前記第２の通信リソースの数を増やし、前記新たな第２のエリアをカバーさせる前記第２のビームに前記第２の通信リソースを割当てる、
請求項１または２に記載のリソース割当方法。
【請求項４】
デジタルビームフォーミングにより地上に向けてビームを照射するための第１のアンテナ素子群と、
前記ビームを受信可能な無線装置から放射された電磁波を受信するための第２のアンテナ素子群と、
前記第１のアンテナ素子群を構成する各アンテナ素子に、設定された通信リソースで電磁波を放射させることが可能な送信処理部と、
前記第２のアンテナ素子群を構成する各アンテナ素子から出力される受信信号に対し、設定された通信リソースに応じた処理を行う受信処理部と、
前記送信処理部、及び前記受信処理部に対し、アンテナ素子単位で前記通信リソースを割当てるリソース割当部と、
を備える通信衛星。
【請求項５】
前記リソース割当部は、入力されたコマンドに従い、前記送信処理部、及び前記受信処理部に対し、前記アンテナ素子単位で前記通信リソースの割当てを変更する、
請求項４に記載の通信衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に適用されるリソース割当方法、及びそのリソース割当方法を実現可能な通信衛星に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地上のセルラネットワークでは、マクロセル内に複数のスモールセルを構築し、通信システムの大容量化を図るＨｅｔＮｅｔ（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が考えられている（例えば、特許文献１参照）。このＨｅｔＮｅｔでは、広域エリアをカバーするマクロセルで移動体通信の接続性維持を図りつつ、狭域エリアをカバーするスモールセルで高トラヒックを収容することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０６１３４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地上のセルラネットワークにおけるＨｅｔＮｅｔでは、アンテナ装置を含む基地局を物理的に設置してスモールセルを構築可能にしなければならない。そのため、状況に応じて高トラヒックとなるエリアが発生する、或いはそのエリアが変化するようなマクロセルで高品質な通信サービスを提供するには、より多くの基地局を設置するか、或いは基地局を必要に応じて移動させる必要がある。しかし、スモールセルでカバーさせるべきエリアの位置、及び大きさを含む形状をそれぞれ適切に決定するのは、状況によってトラヒック量が変化することもあり、容易ではない。このことから、ＨｅｔＮｅｔでは、マクロセルでカバーする広域エリア内のスモールセルでカバーする挟域エリアの配置を容易に変更するようなことも重要となる。【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、広域エリア内の挟域エリアの配置を容易に変更可能なリソース割当方法、及び通信衛星を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るリソース割当方法は、通信衛星がデジタルビームフォーミングにより地上に向けて照射する第１のビームに第１の通信リソースを割当て、第１のビームがカバーする第１のエリア内の第１のエリアより小さい第２のエリアをカバーさせる第２のビームに対し、第１の通信リソースとは異なる第２の通信リソースを割当て、デジタルビームフォーミングにより通信衛星に第２のビームを照射させる。【０００７】
本発明に係る通信衛星は、デジタルビームフォーミングにより地上に向けてビームを照射するための第１のアンテナ素子群と、ビームを受信可能な無線装置から放射された電磁波を受信するための第２のアンテナ素子群と、第１のアンテナ素子群を構成する各アンテナ素子に、設定された通信リソースで電磁波を放射させることが可能な送信処理部と、第２のアンテナ素子群を構成する各アンテナ素子から出力される受信信号に対し、設定された通信リソースに応じた処理を行う受信処理部と、送信処理部、及び受信処理部に対し、アンテナ素子単位で通信リソースを割当てるリソース割当部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広域エリア内の挟域エリアの配置を容易に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るリソース割当方法を適用可能な通信システム、及びそのリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。
【図３】時間リソースの例を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。
【図５】周波数リソースの内容の変更例を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。
【図７】時間リソースの内容の変更例を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る通信衛星に搭載された中継に係わるシステムの構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る通信衛星の管理用に地上局に構築されたシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るリソース割当方法、及び本発明に係る通信衛星の各実施の形態を、図を参照して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るリソース割当方法を適用可能な通信システム、及びそのリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。
【００１２】
本実施の形態１では、図１に示すように、通信衛星を中継した通信サービスを提供する通信システムにリソース割当方法を適用している。ビームとなる電磁波を放射可能な一次放射器であるアンテナ素子を複数、アレー状に配置したアンテナ装置を備え、デジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）によりビームを形成する通信衛星では、地上の任意のエリアに任意の通信リソースを割当てたビームを照射可能である。広域エリアを照射させるビームを形成させつつ、広域エリア内のその広域エリアより狭い挟域エリアを照射させるビームの形成、及びその形成の解除も容易に可能である。挟域エリアの位置、大きさを含む形状の変更も容易に可能である。このようなことから、本実施の形態１では、通信衛星を中継した通信サービスを提供する通信システムにリソース割当方法を適用している。なお、ＤＢＦでは、デジタル信号処理により、各アンテナ素子に供給する送信信号の励振位相、及び励振振幅を制御して、任意の照射方向に任意の大きさのビームを照射することを可能にする。
【００１３】
図１において、１０はＤＢＦ機能を搭載した通信衛星、１１は地上局、１２はマクロセル、１３−１〜１３−３はスモールセル、である。本実施の形態１において、マクロセル１２のエリアは第１のエリアに相当し、マクロセル１２をカバーするビームは第１のビームに相当する。マクロセル１２、より正確にはマクロセル１２をカバーするビームに割当てた通信リソースは第１の通信リソースに相当する。
【００１４】
各スモールセル１３−１〜１３−３のそれぞれのエリアは何れも第２のエリアに相当し、各スモールセル１３−１〜１３−３をカバーするビームは何れも第２のビームに相当する。各スモールセル１３−１〜１３−３、より正確には各スモールセル１３−１〜１３−３をカバーするビームに割当てた通信リソースは何れも第２の通信リソースに相当する。各スモールセル１３−１〜１３−３のそれぞれのエリアは全て、マクロセル１２のエリアよりも非常に小さい。以降、マクロセル１２、及びスモールセル１３−１〜１３−３を指す場合、或いは、マクロセル１２、及びスモールセル１３−１〜１３−３のうちで対象となるものが特定できないような場合、「セル」と表記する。スモールセル１３−１〜１３−３のうちのなかで特定する必要のないような場合には、「スモールセル１３」と表記する。これは、後述する実施の形態でも同様である。
【００１５】
図１では、地上に向けて照射するビームに割当てる通信リソースの例を表している。ビームが照射される各セル内に存在する無線装置、具体的には移動局、或いは固定局も、対応する通信リソースで信号を送信する。このことから、ここでは、通信衛星１０が照射するビームに対する通信リソースの割当てに着目して説明を行う。移動局には、例えば航空機、船舶、ユーザが携帯する携帯電話機等が含まれる。以降、便宜的に、特に断らない限り、移動局は、通信衛星１０が通信の対象とする無線装置の総称として用いる。
【００１６】
本実施の形態１では、割当てる通信リソースとして、周波数リソースのみを想定している。この周波数リソースは、例えば周波数帯域、及び偏波の種類のうちの少なくとも一方を異ならせることができるものである。図１中の「Ｆ１」「Ｆ２」は、異なる周波数リソースを表している。それにより、図１は、マクロセル１２に周波数リソースＦ１を割当て、マクロセル１２内の各スモールセル１３に周波数リソースＦ２を割当てていることを表している。各スモールセル１３に同じ周波数リソースＦ２を割当てているのは、各スモールセル１３が互いに離れた位置に配置されているためである。
【００１７】
このような通信リソースを各セルに割当てることにより、高品質の通信サービスを提供するＨｅｔＮｅｔが実現される。マクロセル１２で移動体通信の接続性は維持させることができ、各スモールセル１３で高トラヒックを収容することができる。このような通信リソースの割当ては、状況に応じて、例えば時間帯に応じて、高トラヒックとなるエリアが離れた位置に出現するようなマクロセル１２で有効である。
【００１８】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、通信リソースが周波数リソースのみである。これに対し、本実施の形態２では、通信リソースに、周波数リソースと、時間領域で通信可能範囲を制限するための時間リソースとが含まれる。通信リソースに時間リソースを更に含めることにより、上記実施の形態１と比較して、ビーム間の干渉の発生をより抑えることができるようになる。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態２に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。図２において、「Ｔ１」「Ｔ２」は、異なる時間リソースを表している。
【００２０】
図２に示すように、マクロセル２０内の４つのスモールセル２１−１〜２１−４は、互いに離れた位置に配置されている。そのため、上記実施の形態１と同様に、各スモールセル２１には全て、周波数リソースＦ１、時間リソースＴ２の通信リソースが割当てられている。マクロセル２０には、周波数リソースＦ１、時間リソースＴ１の通信リソースが割当てられている。
【００２１】
図３は、時間リソースの例を説明する図である。次に、図３を参照し、本実施の形態２で割当てが変更可能な時間リソースについて、具体的に説明する。
【００２２】
時間リソースは、上記のように、時間領域で通信可能範囲を制限するためのリソースである。本実施の形態２では、図３に示すように、時間領域において通信可能範囲を制限するための単位となる制御期間である制御単位期間Ｐを設け、その制御単位期間Ｐ内を２分割し、分割した各期間（＝Ｐ／２）を時間リソースＴ１、Ｔ２として割当てている。時間リソースＴ１、Ｔ２の制御単位期間Ｐ内での配置は、先頭から、Ｔ１→Ｔ２、となっている。図３中に示す期間２２−１、２３−１は、或る制御単位期間Ｐを２分割して得られたものであり、期間２２−２、２３−２は、次の制御単位期間Ｐを２分割して得られたものである。期間２２−３、２３−３は、更に次の制御単位期間Ｐを２分割して得られたものであり、期間２２−４、２３−４は、更にその次の制御単位期間Ｐを２分割して得られたものである。期間２２−１〜２２−４は、時間リソースＴ１に割当てられ、期間２３−１〜２３−４は、時間リソースＴ２に割当てられている。以降、例えば時間リソースＴ１は、「時分割スロットＴ１」とも表記する。特定の時分割スロットを指す場合にのみ、その時分割スロットに対応するシンボルを併せて表記する。これは、周波数リソースも同様である。
【００２３】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び２では、離れた位置にスモールセルを配置することから、スモールセルの全てに同じ通信リソースを割当てている。本実施の形態３は、スモールセルの追加により、２つ以上のスモールセルが重なるような状況に対応するようにしたものである。
【００２４】
図４は、本発明の実施の形態３に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。図４は、図１に示すように各セルに通信リソースを割当てているような状況時に、スモールセル３２−１、３２−２を追加する場合の例を表している。スモールセル３１−１〜３１−４は、既に存在するスモールセルである。
【００２５】
スモールセル３２−１には、スモールセル３１−２、及び３１−３とそれぞれ重なる部分が存在し、スモールセル３２−２には、スモールセル３１−３、及び３１−４とそれぞれ重なる部分が存在する。そのため、スモールセル３２−１、３２−２に他のスモールセル３１と同じ通信リソースを割当てた場合、重なる部分、及びその周辺ではビーム間の干渉によって通信品質が劣化する。このことから、本実施の形態３では、周波数リソースをＦ１、Ｆ２の２つから、Ｆ１’〜Ｆ３’の３つに増やし、全てのセルの通信リソースを変更することで対応することにより、通信品質の劣化を回避させている。そのため、図４に示すように、マクロセル３０には周波数リソースＦ１’を新たに割当て、各スモールセル３１には周波数リソースＦ２’を新たに割当て、スモールセル３２には周波数リソースＦ３’を割当てている。
【００２６】
図５は、周波数リソースの内容の変更例を説明する図である。ここで図５を参照し、周波数リソースをＦ１、Ｆ２の２つから、Ｆ１’〜Ｆ３’の３つに増やす場合の内容変更例について具体的に説明する。
【００２７】
周波数リソースＦ１、Ｆ２には、例えば図５に示すように、総帯域幅を２分割して得られる周波数帯域３３−１、３３−２がそれぞれ割当てられている。本実施の形態３では、例えば図５に示すように、総帯域幅を３分割して３つの周波数帯域３４−１〜３４−３とし、周波数帯域３４−１〜３４−３を周波数リソースＦ１’〜Ｆ３’にそれぞれ割当てている。そのようにして、本実施の形態３では、図４に示すようなスモールセル３２の追加に対応し、ビーム間の干渉が発生しないような通信リソースの割当てを実現させている。
【００２８】
なお、周波数リソースの変更は、図５に示すようなものに限定されない。例えば周波数リソースＦ１をそのままとしつつ、周波数帯域３３−２を２分割し、その２分割により得られる２つの周波数帯域を２つの新たな周波数リソースにそれぞれ割当てるようにしても良い。そのように周波数リソースを変更した場合、マクロセル３０の通信リソースの割当て変更を回避することができる。
【００２９】
本実施の形態３では、スモールセル３１−１に周波数リソースＦ２’を新たに割当てている。スモールセル３１−１は他のスモールセルと重なる部分が存在しないことから、周波数リソースＦ２’に加えて周波数リソースＦ３’を割当てても良い。
【００３０】
図４に示す状況において、スモールセル３２を削除する場合、各セルの通信リソースの割当てを変更しなくとも良い。しかし、図１に示すように、各セルの通信リソースの割当てを変更しても良い。このこともあり、通信リソースの割当てを変更する選択肢は、削除するスモールセルに応じて選択しても良い。
【００３１】
実施の形態４．
上記実施の形態２では、通信リソースには、周波数リソース、時間リソースが含まれる。スモールセル２１は他のスモールセル２１と重ならないように配置されていることから、スモールセルの全てに同じ通信リソースが割当てられている。本実施の形態４は、スモールセルの追加により、２つ以上のスモールセルが重なるような状況に対応するようにしたものである。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態４に係るリソース割当方法による各セルへの通信リソースの割当て例を説明する図である。図６は、図２に示すように各セルに通信リソースを割当てている状況時に、スモールセル４２−１、４２−２を追加する場合の例を表している。スモールセル４１−１〜４１−４は、既に存在していたスモールセルである。
【００３３】
スモールセル４２−１には、スモールセル４１−２、及び４１−３とそれぞれ重なる部分が存在し、スモールセル４２−２には、スモールセル４１−３、及び４１−４とそれぞれ重なる部分が存在する。そのため、スモールセル４２−１、４２−２に他のスモールセル４１と同じ通信リソースを割当てた場合、上記実施の形態３と同様に、重なる部分、及びその周辺ではビーム間の干渉によって通信品質が劣化する。このことから、本実施の形態４では、時間リソースをＴ１、Ｔ２の２つから、Ｔ１’〜Ｔ３’の３つに増やし、全てのセルの通信リソースを変更することで対応することにより、通信品質の劣化を回避させている。そのため、図６に示すように、各セルに割当てている周波数リソースＦ１はそのままとしつつ、マクロセル４０の時間リソースはＴ１からＴ１’に変更している。各スモールセル４１の時間リソースはＴ２からＴ２’に変更し、スモールセル４２には周波数リソースＦ１、時間リソースＴ３’を割当てている。
【００３４】
図７は、時間リソースの内容の変更例を説明する図である。ここで図７を参照し、時間リソースをＴ１、Ｔ２の２つから、Ｔ１’〜Ｔ３’の３つに増やす場合の内容変更例について具体的に説明する。
【００３５】
時間リソースＴ１、Ｔ２には、図３を参照して説明した通り、制御単位期間Ｐ内を２分割し、分割した各期間がそれぞれ割当てられる。本実施の形態４では、図７に示すように、各制御単位期間Ｐを３分割し、その分割により得られた３つの期間をそれぞれ周波数リソースＴ１’〜Ｔ３’に割当てている。図７中に示す期間４３−１、４４−１、４５−１は、或る制御単位期間Ｐを３分割して得られたものであり、期間４３−２、４４−２、４５−２は、次の制御単位期間Ｐを３分割して得られたものである。期間４３−１、４３−２は、時間リソースＴ１’に割当てられ、期間４４−１、４４−２は、時間リソースＴ２’に割当てられ、期間４５−１、４５−２は、時間リソースＴ３’に割当てられている。そのようにして、本実施の形態４では、図６に示すようなスモールセル４２の追加に対応し、ビーム間の干渉が発生しないような通信リソースの割当てを実現させている。
【００３６】
なお、時間リソースの変更は、図７に示すようなものに限定されない。例えば追加するスモールセルで推定される通信トラヒック量、及び既存の各セルの通信トラヒック量を考慮し、制御単位期間Ｐ内を分割するようにしても良い。そのようにした場合、より高品質な通信サービスを提供できるようになる。
【００３７】
また、本実施の形態４では、内容を変更する対象を時間リソースとしているが、周波数リソースも対象としても良い。周波数リソースは、状況に応じて、対象とするようにしても良い。
【００３８】
図６に示す状況において、スモールセル４２を削除する場合、各セルの通信リソースの割当てを変更しなくとも良い。しかし、図２に示すように、各セルの通信リソースの割当てを変更しても良い。このこともあり、通信リソースの割当てを変更する選択肢は、削除するスモールセルに応じて選択しても良い。
【００３９】
次に、上述したようなセルの追加、セルの削除、或いはセルの削除と追加に伴う通信リソースの割当て変更を可能にする通信衛星１０、及び地上局の各システム構成の例について、図８及び図９を参照して具体的に説明する。図８は、本発明の実施の形態４に係る通信衛星に搭載された中継に係わるシステムの構成例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態４に係る通信衛星の管理用に地上局に構築されたシステムの構成例を示す図である。
【００４０】
通信衛星１０に搭載されたシステムは、図８に示すように、２つのアンテナ装置５１、５２、２つの増幅器群５３、５４、チャネライザ５５、アンテナ装置５６、衛星制御ユニット５７、リソース割当部５８、及び通信トラヒック測定部５９、を備える。
【００４１】
アンテナ装置５１は、電磁波を受信可能なアンテナ素子５１ａが複数、アレー状に配置された受信用のアンテナ素子群であり、第２のアンテナ素子群に相当する。他方のアンテナ装置５２は、電磁波を放射可能なアンテナ素子５２ａが複数、アレー状に配置された送信用のアンテナ素子群であり、第１のアンテナ素子群に相当する。
【００４２】
増幅器群５３は、アンテナ素子５１ａ毎に増幅器を備える。各増幅器は、接続されたアンテナ素子５１ａから入力した受信信号の増幅を行う。増幅後の受信信号は全てチャネライザ５５に入力される。
【００４３】
増幅器群５４も同様に、アンテナ素子５２ａ毎に増幅器を備える。各増幅器は、チャネライザ５５から入力した送信信号を増幅し、増幅後の送信信号を接続されたアンテナ素子５２ａに出力する。
【００４４】
チャネライザ５５は、移動局間の通信の中継を実現させるものであり、受信処理部６１、スイッチ部６２、及び送信処理部６３を備える。
【００４５】
受信処理部６１は、各アンテナ素子５１ａから入力した受信信号毎に、その受信信号の通信リソースに応じた処理を行うとともに、受信信号の振幅、位相を励振して合成し、受信ビームに応じた信号を生成する。合成した信号は、スイッチ部６２に出力される。スイッチ部６２は、入力した信号を、ビームを照射するセル単位でまとめる。送信処理部６３は、同じセルへのビームの照射に用いるアンテナ素子５２ａ単位で処理内容を異ならせる。
【００４６】
送信処理部６３は、セル単位、つまり同じセルへのビームの照射に用いるアンテナ素子単位で、そのセルに割当てた通信リソースに応じた処理を行い、ＤＢＦによりビームを形成させるための処理を行う。その処理を行って得られる送信信号は、増幅器群５４に入力される。それにより、送信信号は、入力した増幅器により増幅された後、アンテナ素子５２ａから電磁波として放射される。送信信号にはＤＢＦのためのデジタル処理が行われていることから、各アンテナ素子５２ａからの電磁波の放射により、セル別にビームが形成される。
【００４７】
受信処理部６１は、図８に示すように、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）群６１１、分波部群６１２、デマルチプレクサ群６１３、及びＤＢＦ受信部６１４、を備える。
【００４８】
ＡＤＣ群６１１は、アンテナ素子５１ａ毎に用意されたＡＤＣを備える。それにより、ＡＤＣ群６１１は、増幅器群５３から入力したアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換して、分波部群に出力する。
【００４９】
分波部群６１２は、アンテナ素子５１ａ毎に分波部を備える。それにより、分波部群６１２は、周波数帯域毎に信号成分を抽出してデマルチプレクサ群６１３に出力する。信号成分の出力先は、時間リソースの数分、存在し、各分波部は、信号成分の出力先を、設定された周波数リソース、時間リソースに応じて選択する。
【００５０】
デマルチプレクサ群６１３は、時分割スロット毎に、選択する信号成分を変更可能なデマルチプレクサをアンテナ素子５１ａ毎に備えている。そのため、デマルチプレクサ群６１３は、アンテナ素子５１ａ毎に、設定された周波数リソース、及び設定された時間リソースに対応する信号成分を受信信号としてＤＢＦ受信部６１４に出力する。
【００５１】
ＤＢＦ受信部６１４は、入力した受信信号毎に、デジタル処理を行い、ビームに応じた信号を合成する。合成した信号は、スイッチ部６２に出力され、スイッチ部６２により、セル単位でまとめられ、送信信号として送信処理部に出力される。
【００５２】
送信処理部６３は、図８に示すように、ＤＢＦ送信部６３１、デマルチプレクサ群６３２、合波部群６３３、及びＤＡＣ群６３４を備える。
【００５３】
ＤＢＦ送信部６３１は、セル単位、つまりビーム単位で送信信号の励振位相、及び励振振幅をデジタル処理により操作し、デジタル処理後の送信信号をデマルチプレクサ群６３２に出力する。このデジタル処理により、各セルのビームを設定された周波数リソースで形成することができる。
【００５４】
ＤＢＦ送信部６３１は、例えば送信信号毎に、割当て可能な時間リソースの数に応じた出力先を備え、送信信号を、割当てられた時間リソースに対応する出力先に出力する。デマルチプレクサ群６３２は、アンテナ素子５２ａ毎に、デマルチプレクサを備える。各デマルチプレクサは、設定された時間リソース、つまり時分割スロットに応じて、選択する出力先を切り換える。その結果、各デマルチプレクサは、割当てられた時間リソースに対応する期間、送信信号を合波部群６３３に出力する。
【００５５】
このようなことから、ＤＢＦ送信部６３１、及びデマルチプレクサ群６３２により、割当てられた時間リソースに応じた処理が行われる。出力先の数、及び各デマルチプレクサが選択する出力先を切り換える期間の操作により、時間リソースの内容変更に対応することができる。セルの追加、セルの削除、セルの形状の変更は、ＤＢＦ送信部６３１が行うデジタル処理により対応することができる。
【００５６】
合波部群６３３も、アンテナ素子５２ａ毎に合波部を備える。各合波部は、割当てられた周波数リソースに応じて、送信信号を操作し、操作後の送信信号をＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）群６３４に出力する。このため、ＤＢＦ送信部６３１、デマルチプレクサ群６３２、及び合波部群６３３により、割当てられた周波数リソースに対応する処理が行われる。ＤＢＦ送信部６３１、デマルチプレクサ群６３２、及び合波部群６３３の制御により、周波数リソースの内容変更にも対応することができる。
【００５７】
ＤＢＦ送信部６３１が出力する送信信号は、周波数軸上のデジタルの信号である。合波部は、例えばそのデジタル信号を実時間のデジタルの信号に変換し、変換後のデジタルの信号を送信信号として出力する。
【００５８】
ＤＡＣ群６３４も、アンテナ素子５２ａ毎にＤＡＣを備える。各ＤＡＣは、入力したデジタルの送信信号をアナログの送信信号に変換する。このアナログの送信信号は、増幅器群５４により増幅された後、アンテナ素子５２ａに出力される。
【００５９】
このようなことから、通信衛星１０は、図１、図２、図４、及び図６にそれぞれ表すような通信リソースの割当てを含め、様々な通信リソースの割当て、及び割当てた通信リソースの変更を行うことができる。そのため、通信衛星１０は、セルの追加、セルの削除、セルの大きさを含む形状の変更等に柔軟、且つ適切に対応することができる。それにより、通信衛星１０は、常に高品質の通信サービスを提供することができる。
【００６０】
アンテナ装置５６は、通信衛星１０の運用を管理する地上局との通信専用である。ここでは便宜的に、地上局は、図１に示すスモールセル１３−３内に設置された地上局１１と想定する。
【００６１】
アンテナ装置５６に接続された衛星制御ユニット５７は、通信衛星１０全体を制御すると共に、アンテナ装置５６を介した地上局１１との通信を行う。セル、つまりビームに対する通信リソースの割当て変更は、地上局１１側からの指示により行う。ここでは、便宜的に、通信リソースの割当て変更の指示のために地上局１１が送信するコマンドを「割当変更コマンド」と表記する。
【００６２】
割当変更コマンドには、コマンドの種類を示す識別コードの他に、例えば配置データが含まれる。この配置データは、配置すべきセル毎に、そのセルの位置、そのセルの大きさを含む形状、及びそのセルに割当てるべき通信リソースを表すデータである。そのような配置データを含む割当変更コマンドが受信された場合、衛星制御ユニット５７は、受信された割当変更コマンドをリソース割当部５８に出力する。
【００６３】
リソース割当部５８は、衛星制御ユニット５７から割当変更コマンドを入力した場合、例えば割当変更コマンド中の配置データを参照して、セルの追加、或いはセルの削除を含め、必要な通信リソースの割当て変更を行う。この通信リソースの割当て変更のために、リソース割当部５８は、分波部群６１２、デマルチプレクサ群６１３、ＤＢＦ受信部２５６、スイッチ部６２、デマルチプレクサ群６３２、合波部群６２３を対象にした制御を行い、設定を変更する。
【００６４】
通信トラヒック測定部５９は、例えばセル毎に通信トラヒック量を測定する。そのために、通信トラヒック測定部５９には、リソース割当部５８から測定に必要な情報を取得する。取得する情報は、例えばセル毎に、そのセル用に割当てられたアンテナ素子５１ａ、５２ａを特定するための情報である。そのような情報をリソース割当部５８から取得することにより、通信トラヒック測定部５９は、セル毎に、通信トラヒック量を測定することができる。セル毎に測定した通信トラヒック量を示すトラヒックデータは、通信トラヒック測定部５９から衛星制御ユニット５７に出力される。
【００６５】
衛星制御ユニット５７は、通信トラヒック測定部５９からトラヒックデータを入力した場合、アンテナ装置５６を介して、そのトラヒックデータを地上局１１宛てに送信する。そのため、地上局１１側では、セル毎に測定された通信トラヒック量に応じて、タイムリーな通信リソースの割当て変更を行うことができる。
【００６６】
地上局１１側には、図９に示すように、アンテナ装置７１、送受信部７２、制御部７３、コマンド生成部７４、入力部７５、及び記憶部７６を備えたシステムが構築されている。
【００６７】
アンテナ装置７１は、例えば通信衛星１０との通信専用である。送受信部７２は、アンテナ装置７１を介した通信衛星１０との通信を可能にする。そのために、制御部７３からデータを入力した場合、入力したデータを用いた変調を行ってアナログの送信信号を生成し、生成した送信信号をアンテナ装置７１に出力する。アンテナ装置７１から受信信号を入力した場合、送受信部７２は、受信信号を復調して元のデータを復元し、復元したデータを制御部７３に出力する。
【００６８】
制御部７３は、通信衛星１０の運用に係わる制御を行う。制御部７３は、送受信部７２にデータを出力することで通信衛星１０に送信すべきコマンドを含む各種データを送信させる。また、制御部７３は、送受信部７２が復元した通信衛星１０からのデータを入力して処理する。入力したデータがトラヒックデータであった場合、制御部７３は、そのトラヒックデータをコマンド生成部７４に出力する。
【００６９】
コマンド生成部７４は、通信衛星１０に送信すべき各種コマンドを生成し、生成したコマンドを制御部７３に出力する。このコマンドは、制御部７３を介して送受信部７２に入力される。この結果、コマンドは通信衛星１０宛てに送信される。
【００７０】
コマンド生成部７４は、入力部７５から入力したデータを処理し、必要なコマンドの生成も行う。コマンドの生成のために、コマンド生成部７４は、記憶部７６に保存された各種データを必要に応じて参照する。
【００７１】
入力部７５の具体例には、オペレータが操作する操作部７５ａ、及び災害発生報知部７５ｂが含まれる。オペレータは、操作部７５ａへの操作により、所望のコマンドをコマンド生成部７４に生成させることができる。このコマンドには、割当変更コマンドが含まれる。
【００７２】
割当変更コマンドを生成させる場合、オペレータは、例えば操作部７５ａを操作して、配置データを入力することができる。そのため、オペレータは、セルの追加、セルの削除、セルの大きさを含む形状の変更、１つ以上のセルに割当てている通信リソースの変更、等を任意に行うことができる。
【００７３】
災害発生報知部７５ｂは、例えばマクロセルに影響を及ぼす災害の発生、或いは災害が発生する危険が報知されてから、平常時となるまでの期間を通知する機能を備える。その通知は、コマンド生成部７４による割当変更コマンドの自律的な生成に用いられる。以降、その期間は「災害対応期間」と表記する。災害の例としては、台風、大雨、大雪、火山の噴火、地震、等を挙げることができる。
【００７４】
災害発生時には、通信トラヒックが大きくなるのが普通である。このことから、災害対応期間の通知により、割当変更コマンドを生成する場合、通信トラヒックの増大を想定した通信リソースの割当て変更を自律的に行うことができる。そのような通信リソースの割当て変更により、高品質な通信サービスの提供をより確実に維持させることができる。
【００７５】
記憶部７６には、図９に示すように、割当変更コマンドの生成用に参照するデータとして、スケジュールデータ７６ａ、トラヒック量別配置データ群７６ｂ、及び災害発生時配置データ７６ｃが格納されている。これらは、それぞれ以下のようなものである。
【００７６】
スケジュールデータ７６ａは、曜日、時間帯等により通信リソースの割当て変更を行うためのデータである。そのスケジュールデータ７６ａには、例えば日付を含む時間帯毎に、配置データが存在する。このようなスケジュールデータ７６ａを参照して割当変更コマンドを生成することにより、マクロセル内の予め予想される通信トラヒックに応じて、通信リソースの割当てを自律的に変更させることができる。そのため、高品質の通信サービスを確実に維持するうえで有効である。
【００７７】
トラヒック量別配置データ群７６ｂは、通信衛星１０からトラヒックデータが受信された場合に参照されるデータである。このトラヒック量別配置データ群７６ｂは、例えば各セルの通信トラヒック量の上限値の組合せ別に、適切とする配置データを備える。そのため、トラヒックデータを用いて、トラヒック量別配置データ群７６ｂを参照し、適切な配置データを抽出して割当変更コマンドを生成することにより、各セルの通信トラヒック量の変化に自律的、且つ適切に対応することができる。そのため、高品質の通信サービスを確実に維持するうえで有効である。
【００７８】
災害発生時配置データ７６ｃは、災害対応期間内の通信リソースの割当て内容を表す配置データであり、災害対応期間となることで参照される。その配置データは、生成される割当変更コマンドに格納される。
【００７９】
このようなコマンド生成部７４を地上局１１側に配置させるのは、通信衛星１０の電力消費量を抑える、通信衛星１０のコストを抑える、コマンド生成部７４に不具合が発生した場合の影響を抑える、といった理由からである。しかし、より迅速な対応を重視するような場合、記憶部７６を含め、コマンド生成部７４を通信衛星１０に搭載させても良い。通信トラヒック量は通信衛星１０側で測定することから、トラヒック量別配置データ群７６ｂを参照して割当変更コマンドを生成するコマンド生成部７４を通信衛星１０に搭載させても良い。
【００８０】
通信リソースの内容の変更は、処理が複雑となるのを回避する意味から、割当変更コマンドとは別のコマンドを用意して行うようにすることが好ましい。また、通信リソースは、上記のような周波数リソース、時間リソース等に限定されない。例えば拡散コードも変更可能な通信リソースである。
【符号の説明】
【００８１】
１０  通信衛星、１１  地上局、５１  アンテナ装置（第１のアンテナ素子群）、５１ａ、５２ａ  アンテナ素子、５２  アンテナ装置（第２のアンテナ素子群）、５５  チャネライザ、５６、７１  アンテナ装置、５７  衛星制御ユニット、５８  リソース割当部、５９  通信トラヒック測定部、６１  受信処理部、６２  スイッチ部、６３  送信処理部、７２  送受信部、７３  制御部、７４  コマンド生成部、７５  入力部、７５ａ  操作部、７５ｂ  災害発生報知部、７６  記憶部、７６ａ  スケジュールデータ、７６ｂ  トラヒック量別配置データ群、７６ｃ  災害発生時配置データ。
【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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【国際調査報告】
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