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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141981
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】広域セル基地局及び地上セル基地局を備えるシステム
(51)【国際特許分類】
H04W 16/14 20090101AFI20241003BHJP
H04W 84/06 20090101ALI20241003BHJP
H04W 72/12 20230101ALI20241003BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20241003BHJP
H04B 7/185 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H04W16/14
H04W84/06
H04W72/12
H04W16/28
H04B7/185
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023053899
(22)【出願日】2023-03-29
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、総務省、「ＨＡＰＳを利用した無線通信システムに係る周波数有効利用技術に関する研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】501440684
【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(74)【代理人】
【識別番号】100128691
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 弘通
(72)【発明者】
【氏名】石川 力
(72)【発明者】
【氏名】田代 晃司
(72)【発明者】
【氏名】星野 兼次
(72)【発明者】
【氏名】長手 厚史
【テーマコード（参考）】
5K067
5K072
【Ｆターム（参考）】
5K067AA03
5K067DD11
5K067DD57
5K067EE08
5K067EE10
5K067KK02
5K072AA29
5K072BB02
5K072BB13
5K072BB22
5K072DD01
5K072DD11
5K072DD16
5K072EE02
5K072GG02
5K072GG12
5K072GG13
5K072GG14
(57)【要約】
【課題】広域セルを形成する上空の中継通信局から地上セル基地局のアンテナに向けて指向性ビームのヌルを形成するときの残留干渉を低減することができるシステムを提供する。
【解決手段】広域セル基地局及び地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行う。広域セル基地局は、地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、前記ヌルスケジューリングの情報を地上セル基地局に送信する。地上セル基地局は、広域セル基地局から受信したヌルスケジューリングの情報に基づいて、広域セルから自セルに在圏するユーザの端末装置への干渉を推定し、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行う。
【選択図】図１
【解決手段】広域セル基地局及び地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行う。広域セル基地局は、地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、前記ヌルスケジューリングの情報を地上セル基地局に送信する。地上セル基地局は、広域セル基地局から受信したヌルスケジューリングの情報に基づいて、広域セルから自セルに在圏するユーザの端末装置への干渉を推定し、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上空に位置する飛行体又は浮揚体に設けられた中継通信局のサービスリンクアンテナから地上又は海上に向けて広域セルを形成する広域セル基地局と、地上又は海上に配置されたアンテナから地上セルを形成する一又は複数の地上セル基地局と、を備えるシステムであって、
前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行い、
前記広域セル基地局は、
前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、
前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、
前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信し、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、
前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、
前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行う、
ことを特徴とするシステム。
前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行い、
前記広域セル基地局は、
前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、
前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、
前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信し、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、
前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、
前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行う、
ことを特徴とするシステム。
【請求項2】
請求項１のシステムにおいて、
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記ヌルを形成するときに前記広域セル基地局のアンテナに適用する送信ウェイト行列Ｗｒの情報を含み、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局のアンテナと自セルに在圏するユーザｇの端末装置との間の伝搬路応答ｈｇを推定し、
前記送信ウェイト行列Ｗｒと前記伝搬路応答ｈｇの推定結果とに基づいて、次式（１）により、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記ヌルを形成するときに前記広域セル基地局のアンテナに適用する送信ウェイト行列Ｗｒの情報を含み、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局のアンテナと自セルに在圏するユーザｇの端末装置との間の伝搬路応答ｈｇを推定し、
前記送信ウェイト行列Ｗｒと前記伝搬路応答ｈｇの推定結果とに基づいて、次式（１）により、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数1】
【請求項3】
請求項２のシステムにおいて、
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項4】
請求項１のシステムにおいて、
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記広域セル基地局で形成するヌル点に対応する位置を原点として前記広域セルから前記地上セルに在圏するユーザの端末装置への干渉の電力の空間分布をモデル化した干渉モデルに基づいて決定された干渉推定用パラメータの情報を含み、
前記地上セル基地局は、前記干渉推定用パラメータの情報に基づいて、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記広域セル基地局で形成するヌル点に対応する位置を原点として前記広域セルから前記地上セルに在圏するユーザの端末装置への干渉の電力の空間分布をモデル化した干渉モデルに基づいて決定された干渉推定用パラメータの情報を含み、
前記地上セル基地局は、前記干渉推定用パラメータの情報に基づいて、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項5】
請求項４のシステムにおいて、
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記干渉推定用パラメータの情報は、複数の干渉推定用パラメータの値を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記干渉推定用パラメータの情報は、複数の干渉推定用パラメータの値を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項6】
請求項４のシステムにおいて、
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（２）の係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値であり、
前記地上セル基地局は、次式（２）と前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（２）の係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値であり、
前記地上セル基地局は、次式（２）と前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数2】
【請求項7】
請求項６のシステムにおいて、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒのうち一つの係数で他二つの係数を正規化した値であり、
前記地上セル基地局は、前記係数の値に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒのうち一つの係数で他二つの係数を正規化した値であり、
前記地上セル基地局は、前記係数の値に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項8】
請求項４のシステムにおいて、
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似し、前記楕円放物面を前記ｘ－ｙ面に投影したときの電力が等しい楕円の短軸にｘ軸が一致するように前記直交座標を回転角度φｒだけ回転させた干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記回転後の直交座標系（ｘ'，ｙ'，ｚ）において定義された次式（３）の係数ａｒ'の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（３）と前記係数ａｒ'の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似し、前記楕円放物面を前記ｘ－ｙ面に投影したときの電力が等しい楕円の短軸にｘ軸が一致するように前記直交座標を回転角度φｒだけ回転させた干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記回転後の直交座標系（ｘ'，ｙ'，ｚ）において定義された次式（３）の係数ａｒ'の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（３）と前記係数ａｒ'の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数3】
【請求項9】
請求項８のシステムにおいて、
前記地上セル基地局は、前記式（３）を係数ａｒ'で割った次式（４）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
前記地上セル基地局は、前記式（３）を係数ａｒ'で割った次式（４）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
【数4】
【請求項10】
請求項４のシステムにおいて、
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を回転放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（５）の係数ａｒ''の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（５）と前記係数ａｒ''の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を回転放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（５）の係数ａｒ''の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（５）と前記係数ａｒ''の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数5】
【請求項11】
請求項１０のシステムにおいて、
前記地上セル基地局は、前記式（５）を係数ａｒ''で割った次式（６）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
前記地上セル基地局は、前記式（５）を係数ａｒ''で割った次式（６）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
【数6】
【請求項12】
請求項２乃至１１のいずれかのシステムにおいて、
前記地上セル基地局は、前記ユーザ・スケジューリングにおいて、
複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理と、
前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合の干渉電力を計算し、前記干渉電力の計算値又は前記干渉電力の計算値に対応する判定指標値が最小となるユーザの端末装置のユーザ番号ｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当て、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理と、を実行する、
ことを特徴とするシステム。
前記地上セル基地局は、前記ユーザ・スケジューリングにおいて、
複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理と、
前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合の干渉電力を計算し、前記干渉電力の計算値又は前記干渉電力の計算値に対応する判定指標値が最小となるユーザの端末装置のユーザ番号ｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当て、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理と、を実行する、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、上空のＨＡＰＳ等に搭載された中継通信局から地上セルへの干渉を抑圧する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上空に位置する高高度プラットフォーム局（ＨＡＰＳ）（「高高度疑似衛星」ともいう。）、地球低軌道（ＬＥＯ）衛星、静止軌道（ＧＥＯ）衛星等に搭載されたリピータ型又は基地局装置型の中継通信局から地上又は海上に向けて広域セルを形成する基地局（以下「広域セル基地局」という。）が知られている。このような広域セル基地局がＵＥ（端末）とサービスリンクの通信を行うシステム（以下「上空システム」という。）と、既存の地上セル基地局がＵＥ（端末）とサービスリンクの通信を行うシステム（以下「地上システム」という。）が混在する環境において、同一周波数帯を利用して同時に通信を行う場合、上空システムの中継通信局からの信号が地上システムへの干渉となる。この上空システムからの干渉が発生すると、地上システムのスループットが大きく低下する。同様に、地上システムからの信号も上空システムへの干渉となる。この地上システムからの干渉が発生すると、上空システムのスループットが低下する。
【0003】
特許文献１には、ｅＮＢ（地上セル基地局）のマップに基づいて、地上セル基地局にヌルを向けて指向性ビームを形成するように上空のＨＡＰのアンテナシステムを調整することにより、地上セルでカバーされている領域を排除又は回避し、地上システムへの干渉を抑圧（低減）する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１７／０２７２１３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上空システム及び地上システムの混在環境において上空システムから地上システムの地上セル基地局にヌルを向けて指向性ビームを形成する場合、地上セルのセル端付近のエリアでは、地上セル基地局からの下りリンク（ＤＬ）の信号が小さく上空システムからの下りリンク（ＤＬ）残留干渉の低減したい、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係るシステムは、上空に位置する飛行体又は浮揚体に設けられた中継通信局のサービスリンクアンテナから地上又は海上に向けて広域セルを形成する広域セル基地局と、地上又は海上に配置されたアンテナから地上セルを形成する一又は複数の地上セル基地局と、を備えるシステムである。前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行う。前記広域セル基地局は、前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信する。前記地上セル基地局は、前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行う。
【0007】
前記システムにおいて、前記ヌルスケジューリングの情報は、前記ヌルを形成するときに前記広域セル基地局のアンテナに適用する送信ウェイト行列Ｗｒの情報を含み、前記地上セル基地局は、前記広域セル基地局のアンテナと自セルに在圏するユーザｇの端末装置との間の伝搬路応答ｈｇを推定し、前記送信ウェイト行列Ｗｒと前記伝搬路応答ｈｇの推定結果とに基づいて、次式（１）により、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定してもよい。
【数1】
【0008】
ここで、前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた情報（例えば、平均値又は中央値）であってもよい。
【0009】
前記システムにおいて、前記ヌルスケジューリングの情報は、前記広域セル基地局で形成するヌル点に対応する位置を原点として前記広域セルから前記地上セルに在圏するユーザの端末装置への干渉の電力の空間分布をモデル化した干渉モデルに基づいて決定された干渉推定用パラメータの情報を含み、前記地上セル基地局は、前記干渉推定用パラメータの情報に基づいて、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定してもよい。
【0010】
ここで、前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記干渉推定用パラメータの情報は、複数の干渉推定用パラメータの値を統計的に処理して得られた情報（例えば、平均値又は中央値）であってもよい。
【0011】
前記システムにおいて、前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似した干渉モデルであり、前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（２）の係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値であり、前記地上セル基地局は、次式（２）と前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）を推定してもよい。
【数2】
【0012】
ここで、前記干渉推定用パラメータの情報は、前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒのうち一つの係数で他二つの係数を正規化した値であり、前記地上セル基地局は、前記係数の値に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力を推定してもよい。
【0013】
例えば、前記干渉推定用パラメータの情報は、係数ｂｒ／ａｒ及びｃｒ／ａｒの値であり、前記地上セル基地局は、次式（３）と前記係数ｂｒ／ａｒ及びｃｒ／ａｒの値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算してもよい。
【数3】
【0014】
前記システムにおいて、前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似し、前記楕円放物面を前記ｘ－ｙ面に投影したときの電力が等しい楕円の短軸にｘ軸が一致するように前記直交座標を回転角度φｒだけ回転させた干渉モデルであり、前記干渉推定用パラメータの情報は、前記回転後の直交座標系（ｘ'，ｙ'，ｚ）において定義された次式（４）の係数ａｒ'の値であり、前記地上セル基地局は、次式（４）と前記係数ａｒ'の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）を推定してもよい。
【数4】
【0015】
ここで、前記地上セル基地局は、前記式（４）を係数ａｒ'で割った次式（５）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算してもよい。
【数5】
【0016】
前記システムにおいて、前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を回転放物面で近似した干渉モデルであり、前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（６）の係数ａｒ''の値であり、前記地上セル基地局は、次式（６）と前記係数ａｒ''の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）を推定してもよい。
【数6】
【0017】
ここで、前記式（６）を係数ａｒ''で割った次式（７）により、座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）における無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算してもよい。
【数7】
【0018】
前記システムにおいて、前記複数の地上セル基地局はそれぞれ、時分割複信（ＴＤＤ）方式でサービスリンクの通信を行い、自セルの上りリンク（ＵＬ）及び下りリンク（ＤＬ）の切り替え情報を、前記広域セル基地局に送信し、前記広域セル基地局は、前記複数の地上セル基地局のそれぞれから、前記上りリンク（ＵＬ）及び下りリンク（ＤＬ）の切り替え情報を受信し、地上セル基地局データベースから、前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、前記複数の地上セル基地局のそれぞれから受信した前記上りリンク（ＵＬ）及び下りリンク（ＤＬ）の切り替え情報と、前記地上セル基地局データベースから取得した前記地上セル基地局に関する情報とに基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを、前記地上セル基地局ごとに決定し、前記ヌルスケジューリングの情報を前記複数の地上セル基地局のそれぞれに送信し、前記複数の地上セル基地局はそれぞれ、前記広域セル基地局から、自身の地上セル基地局に関するヌルスケジューリングの情報を受信し、前記ヌルのスケジューリングの情報に基づいて、前記広域セルから自セルに在圏するユーザの端末装置への干渉を推定し、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行ってもよい。
【0019】
ここで、前記地上セル基地局は、前記ユーザ・スケジューリングにおいて、複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理と、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合の干渉電力を計算し、前記干渉電力の計算値又は前記干渉電力の計算値に対応する判定指標値が最小となるユーザの端末装置のユーザ番号ｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当て、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理と、を実行してもよい。
【0020】
前記システムにおいて、前記複数の地上セル基地局はそれぞれ、周波数分割複信（ＦＤＤ）方式でサービスリンクの通信を行い、前記広域セル基地局は、地上セル基地局データベースから、前記広域セル内に位置する複数の地上セル基地局に関する情報を取得し、前記地上セル基地局データベースから取得した前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを、前記地上セル基地局ごとに決定し、前記ヌルスケジューリングの情報を前記複数の地上セル基地局のそれぞれに送信し、前記複数の地上セル基地局はそれぞれ、前記広域セル基地局から、自局に関するヌルスケジューリングの情報を受信し、前記ヌルのスケジューリングの情報に基づいて、前記広域セルから自セルに在圏するユーザの端末装置への干渉を推定し、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行ってもよい。
【0021】
ここで、前記地上セル基地局は、前記ユーザ・スケジューリングにおいて、複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理と、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合の干渉電力を計算し、前記干渉電力の計算値又は前記干渉電力の計算値に対応する判定指標値が最小となるユーザの端末装置のユーザ番号ｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当て、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理と、を実行してもよい。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、広域セルを形成する上空の中継通信局から地上セル基地局のアンテナに向けて指向性ビームのヌルを形成するときの残留干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図9】図９（ａ）は、実施形態に係るＨＡＰＳから地上セルに向けて無線リソースごとに２つのヌルを切り替えて形成する場合のヌルスイーピングの一例を示す説明図である。図９（ｂ）は、同ヌルスイーピングにおけるユーザ・スケジューリングの無線リソースとヌルと地上セルユーザの端末装置との関係の一例を示す説明図である。
【図10】図１０は、実施形態に係るＨＡＰＳのサービスリンクのアレーアンテナに適用する送信ウェイト行列を用いて地上セルユーザ（端末装置）の干渉電力を推定する厳密方式の場合のユーザスケジュールアルゴリズムの一例を示す説明図である。
【図11】図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）はそれぞれ、実施形態に係る地上セルのヌル点を中心としたＨＡＰＳからの干渉の電力の空間分布をモデル化した干渉電力分布のモデルの一例を示す説明図である。
【図12】図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）はそれぞれ、図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）の干渉モデルを用いた干渉推定方式Ａ、Ｂ及びＣにおける干渉電力の等高線と座標との関係を２次元表示した説明図である。
【図22】図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いた干渉電力の推定のコンピュータシミュレーションの一例における設定条件を示す説明図である。
【図23】図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び図２３（ｄ）はそれぞれ、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）の設定条件の下で、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いて干渉電力を推定したコンピュータシミュレーションの結果の一例を示す説明図である。
【図24】図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いた干渉電力の推定のコンピュータシミュレーションの他の例における設定条件を示す説明図である。
【図25】図２５（ａ）、図２５（ｂ）、図２５（ｃ）及び図２５（ｄ）はそれぞれ、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）の設定条件の下で、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いて干渉電力を推定したコンピュータシミュレーションの結果の一例を示す説明図である。
【図27】図２７（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ａの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２７（ｂ）は、干渉推定方式Ａとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ａ－２のアルゴリズムの一例を示す説明図である。
【図28】図２８（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ｂの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２８（ｂ）は、干渉推定方式Ｂとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２のアルゴリズムの一例を示す説明図である。
【図29】図２９（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ｃの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２９（ｂ）は、干渉推定方式Ｃとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２のアルゴリズムの一例を示す説明図である。
【図33】図３３は、実施形態に係る厳密方式及びモデルを用いた干渉推定方式Ａ－２、Ｂ－２Ｃ－２で干渉電力を推定してユーザ・スケジューリングを行った場合の地上セルにおけるＳＩＮＲの改善効果を計算したコンピュータシミュレーション結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
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。
本書に記載された実施形態に係るシステムは、地上又は海上に向けてセルを形成し、セルに在圏する複数の端末装置（ＵＥ）との間で、多素子のアレーアンテナを用いてＭＵ－ＭＩＭＯ通信を行うことができる広域セル基地局（ＨＡＰＳ基地局）の中継通信局が搭載された飛行体又は浮揚体である上空滞在型の通信中継装置（ＨＡＰＳ）を備える通信システム（ＨＡＰＳシステム）である。この通信システム（ＨＡＰＳシステム）は、広域セルであるＨＡＰＳセル（第１セル）内に同一周波数帯を用いる既存の地上基地局で形成される地上セル（第２セル）が位置する場合に、ＨＡＰＳの中継通信局から地上セル基地局のアンテナに向けて指向性ビームのヌルを形成して干渉を抑圧するときの残留干渉を低減することができる。本実施形態に係る通信システムは、多数の端末装置への同時接続や低遅延化などに対応する第５世代等の次世代の移動通信の３次元化ネットワークの実現に適する。
本書に記載された実施形態に係るシステムは、地上又は海上に向けてセルを形成し、セルに在圏する複数の端末装置（ＵＥ）との間で、多素子のアレーアンテナを用いてＭＵ－ＭＩＭＯ通信を行うことができる広域セル基地局（ＨＡＰＳ基地局）の中継通信局が搭載された飛行体又は浮揚体である上空滞在型の通信中継装置（ＨＡＰＳ）を備える通信システム（ＨＡＰＳシステム）である。この通信システム（ＨＡＰＳシステム）は、広域セルであるＨＡＰＳセル（第１セル）内に同一周波数帯を用いる既存の地上基地局で形成される地上セル（第２セル）が位置する場合に、ＨＡＰＳの中継通信局から地上セル基地局のアンテナに向けて指向性ビームのヌルを形成して干渉を抑圧するときの残留干渉を低減することができる。本実施形態に係る通信システムは、多数の端末装置への同時接続や低遅延化などに対応する第５世代等の次世代の移動通信の３次元化ネットワークの実現に適する。
【0025】
特に、本実施形態のシステムでは、ＨＡＰＳの中継通信局から地上セルに向けて形成する指向性ビームのヌルの位置を無線リソースごとに変化させるヌルスイーピングを行うことにより、地上セルの中央部及びセル端部のそれぞれにおける端末装置の下りリンク通信への干渉を抑圧（低減）し、地上セル全体でＳＩＮＲ（信号対干渉及び雑音の電力比）を改善できる。
【0026】
図１は、実施形態に係るＨＡＰＳ（上空滞在型の通信中継装置）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。図１において、本実施形態の通信システムを構成するＨＡＰＳシステムは、中継通信局が搭載された飛行体又は浮揚体である上空滞在型の通信中継装置（無線中継装置）としての高高度プラットフォーム局（以下「ＨＡＰＳ」又は「上空ＰＦ（プラットフォーム）」ともいう。）、（「高高度疑似衛星」、「成層圏プラットフォーム」ともいう。）１０を備えている。ＨＡＰＳ１０は、所定高度の空域に位置して広域セル（第１セル）としての３次元セル（以下「ＨＡＰＳセル」ともいう。）１００Ｃを形成する。ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０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所定高度の空域（浮揚空域）に浮遊あるいは飛行して位置するように制御される飛行体又は浮揚体（例えば、ソーラープレーン、飛行船、ドローン、気球）に、中継通信局が搭載されたものである。なお、上空滞在型の通信中継装置として機能することができるＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０は、地球低軌道（ＬＥＯ）衛星、静止軌道（ＧＥＯ）衛星等の人工衛星に中継通信局が搭載されたものであってもよい。また、本実施形態の通信システムは、ＨＡＰＳ１０が通信する一又は複数の端末装置を含んでもよいし、後述のゲートウェイ局（フィーダ局）を含んでもよい。
【0027】
ＨＡＰＳ１０が位置する空域は、例えば、地上（又は海や湖などの水上）の高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域である。この空域は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。
【0028】
ＨＡＰＳは一般的な人工衛星の飛行高度よりも低く、地上や海上の基地局よりも高い場所を飛行するため、衛星通信よりも小さい伝搬ロスでありながら、高い見通し率を確保できる。この特徴から、ＨＡＰＳから地上又は海上のセルラ携帯端末等のユーザ装置である端末装置（移動局）６１に対して通信サービスを提供することも可能である。通信サービスをＨＡＰＳから提供することで、これまで多数の地上又は海上の基地局でカバーされていた広いエリアを少数のＨＡＰＳで一度にカバーできるため、低コストで安定した通信サービスを提供できるメリットがある。
【0029】
ＨＡＰＳ１０の中継通信局は、利用者の端末装置（以下「ＵＥ」（ユーザ装置）という。）と無線通信するためのビームを地面（又は海面）に向けて形成することにより、ＵＥ６１と無線通信可能なＨＡＰＳセル１００Ｃを形成する。このＨＡＰＳセル１００Ｃの地上（又は海上）におけるフットプリント１００Ｆからなるサービスエリア（「ＨＡＰＳサービスエリア」ともいう。）１００Ａの半径は、例えば数１０［ｋｍ］～１００［ｋｍ］である。
【0030】
なお、本実施形態において、ＨＡＰＳ１０の中継通信局は、複数の３次元セル（例えば、３セル又は７セル）を形成し、その複数の３次元セルの地上（又は海上）における複数のフットプリントからなるサービスエリア１００Ａを形成してもよい。
【0031】
本実施形態の通信システムは、広域セル基地局（以下「ＨＡＰＳ基地局」ともいう。）を構成する上空の中継通信局を搭載したＨＡＰＳ１０と、地上又は海上に位置する干渉抑圧対象であるセルを形成する低位置の基地局（以下「地上セル基地局」又は「地上基地局」という。）３０が混在した環境になっている。図１の例では、ＨＡＰＳセル１００Ｃの内側に複数の低位置の地上基地局３０のアンテナ（以下「基地局アンテナ」ともいう。）が位置し、３次元のセル１００Ｃのフットプリント１００Ｆからなるサービスエリア１００Ａの内側に、セル１００Ｃのフットプリント１００Ｆよりも小さい地上基地局３０のセル（以下「地上セル」という。）３００Ｃが形成される。
【0032】
ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局を含む広域セル基地局と、地上基地局（例えばｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）３０はそれぞれ、自局のセル１００Ｃ、３００Ｃに在圏するＵＥ６１，６５との間のサービスリンクの無線通信に、互いに時間同期された無線フレーム及び同一の周波数帯を用いる。地上基地局３０は、基地局アンテナを有するＲＲＨ（遠隔無線ヘッド）とＢＢＵ（ベースバンドユニット）とを光回線で接続した構成であってもよい。この場合、図１中の基地局３０の位置に、基地局アンテナを有するＲＲＨが位置する。
【0033】
ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局は、例えば、地上（又は海上）側の移動通信網８０のコアネットワークに接続され上空を向いたアンテナ７１を有する中継局としてのゲートウェイ局（「フィーダ局」ともいう。）７０と無線通信する基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）である。ＨＡＰＳ１０の中継通信局は、地上又は海上に設置されたフィーダ局７０を介して、移動通信網８０のコアネットワークに接続されている。ＨＡＰＳ１０とフィーダ局７０との間の通信は、マイクロ波などの電波による無線通信で行ってもよいし、レーザ光などを用いた光通信で行ってもよい。
【0034】
ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局（「無線中継局」ともいう。）は、リピータ型の中継通信局であってもよいし、又は、基地局装置型の中継通信局であってもよい。リピータ型の中継通信局は、フィーダ局７０に搭載される基地局装置と組み合わされて広域セル基地局を構成する。基地局装置型の中継通信局は、広域セル基地局として機能する。
【0035】
リピータ型の中継通信局は、例えば、リピータと周波数変換装置とを有する。リピータは、サービスリンクアンテナを介して受信したサービスリンクの受信信号を増幅する低ノイズ増幅器、サービスリンクアンテナを介して送信する送信信号を増幅する電力増幅器等を有する。周波数変換装置は、サービスリンクの周波数とフィーダリンクの周波数との間の変換を行う。フィーダ局７０は、例えば、基地局装置と周波数変換装置を有する。基地局装置は、サービスリンクのベースバンド信号を処理するベースバンド処理装置、バックホール回線を介してコアネットワークと通信するための通信インターフェース部等を有する。周波数変換装置は、基地局装置に対して入出力されるサービスリンク信号の周波数とフィーダリンク信号の周波数との間の変換を行う。
【0036】
基地局装置型の中継通信局は、例えば、基地局装置とフィーダリンク送受信機とを有する。基地局装置は、サービスリンクの受信信号を増幅する低ノイズ増幅器、サービスリンクアンテナを介して送信する送信信号を増幅する電力増幅器、サービスリンクのベースバンド信号処理するベースバンド処理装置などを有する。フィーダリンク送受信機は、フィーダ局７０との間で送受信されるバックホール回線の信号の送信及び受信を行う。フィーダ局７０は、上空の中継通信局との間で送受信されるバックホール回線の信号の送信及び受信を行う。
【0037】
ＨＡＰＳ１０は、内部に組み込まれたコンピュータ等で構成された制御部が制御プログラムを実行することにより、自身の浮揚移動（飛行）や中継通信局での処理を自律制御してもよい。例えば、ＨＡＰＳ１０はそれぞれ、自身の現在位置情報（例えばＧＰＳ位置情報）、予め記憶した位置制御情報（例えば、飛行スケジュール情報）、周辺に位置する他のＨＡＰＳの位置情報などを取得し、それらの情報に基づいて浮揚移動（飛行）や中継通信局での処理を自律制御してもよい。
【0038】
また、ＨＡＰＳ１０の浮揚移動（飛行）や中継通信局での処理は、移動通信網８０の通信センター等に設けられた管理装置としての管理装置（「遠隔制御装置」ともいう。）によって制御できるようにしてもよい。管理装置は、例えば、ＰＣなどのコンピュータ装置やサーバ等で構成することができる。この場合、ＨＡＰＳ１０は、管理装置からの制御情報を受信したり管理装置に監視情報などの各種情報を送信したりできるように制御用通信端末装置（例えば、移動通信モジュール）が組み込まれ、管理装置から識別できるように端末識別情報（例えば、ＩＰアドレス、電話番号など）が割り当てられるようにしてもよい。制御用通信端末装置の識別には通信インターフェースのＭＡＣアドレスを用いてもよい。また、ＨＡＰＳ１０は、自身又は周辺のＨＡＰＳの浮揚移動（飛行）や中継通信局での処理に関する情報、ＨＡＰＳ１０の状態に関する情報や各種センサなどで取得した観測データなどの監視情報を、管理装置等の所定の送信先に送信するようにしてもよい。制御情報は、ＨＡＰＳの目標飛行ルート情報を含んでもよい。監視情報は、ＨＡＰＳ１０の現在位置、飛行ルート履歴情報、対気速度、対地速度及び推進方向、ＨＡＰＳ１０の周辺の気流の風速及び風向、並びに、ＨＡＰＳ１０の周辺の気圧及び気温の少なくとも一つの情報を含んでもよい。
【0039】
図２は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳ１０の一例を示す斜視図である。
図２のＨＡＰＳ１０は、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳであり、長手方向の両端部側が上方に反った主翼部１０１と、主翼部１０１の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ１０３とを備える。主翼部１０１の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル（以下「ソーラーパネル」という。）１０２が設けられている。また、主翼部１０１の下面の長手方向の２箇所には、板状の連結部１０４を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド１０５が連結されている。各ポッド１０５の内部には、ミッション機器としての中継通信局１１０と、バッテリー１０６とが収容されている。また、各ポッド１０５の下面側には離発着時に使用される車輪１０７が設けられている。ソーラーパネル１０２で発電された電力はバッテリー１０６に蓄電され、バッテリー１０６から供給される電力により、プロペラ１０３のモータが回転駆動され、中継通信局１１０による無線中継処理が実行される。
図２のＨＡＰＳ１０は、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳであり、長手方向の両端部側が上方に反った主翼部１０１と、主翼部１０１の短手方向の一端縁部にバス動力系の推進装置としての複数のモータ駆動のプロペラ１０３とを備える。主翼部１０１の上面には、太陽光発電機能を有する太陽光発電部としての太陽光発電パネル（以下「ソーラーパネル」という。）１０２が設けられている。また、主翼部１０１の下面の長手方向の２箇所には、板状の連結部１０４を介して、ミッション機器が収容される複数の機器収容部としてのポッド１０５が連結されている。各ポッド１０５の内部には、ミッション機器としての中継通信局１１０と、バッテリー１０６とが収容されている。また、各ポッド１０５の下面側には離発着時に使用される車輪１０７が設けられている。ソーラーパネル１０２で発電された電力はバッテリー１０６に蓄電され、バッテリー１０６から供給される電力により、プロペラ１０３のモータが回転駆動され、中継通信局１１０による無線中継処理が実行される。
【0040】
図３は、実施形態の通信システムに用いられるＨＡＰＳ１０の他の例を示す側面図である。図３のＨＡＰＳ１０は、無人飛行船タイプのＨＡＰＳであり、ペイロードが大きいため大容量のバッテリーを搭載することができる。ＨＡＰＳ１０は、浮力で浮揚するためのヘリウムガス等の気体が充填された飛行船本体２０１と、バス動力系の推進装置としてのモータ駆動のプロペラ２０２と、ミッション機器が収容される機器収容部２０３とを備える。機器収容部２０３の内部には、中継通信局１１０とバッテリー２０４とが収容されている。バッテリー２０４から供給される電力により、プロペラ２０２のモータが回転駆動され、中継通信局１１０による無線中継処理が実行される。なお、飛行船本体２０１の上面に、太陽光発電機能を有するソーラーパネルを設け、ソーラーパネルで発電された電力をバッテリー２０４に蓄電するようにしてもよい。
【0041】
なお、以下の実施形態では、ＵＥ６１と無線通信する上空滞在型の通信中継装置が、図２のソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ１０及び無人飛行船タイプのＨＡＰＳ２０のいずれの一方の場合について図示して説明するが、上空滞在型の通信中継装置は図３の無人飛行船タイプのＨＡＰＳ１０でもよい。また、以下の実施形態は、ＨＡＰＳ１０以外の他の上空滞在型の通信中継装置にも同様に適用できる。
【0042】
また、ＨＡＰＳ１０とフィーダ局としてのゲートウェイ局（以下「ＧＷ局」と略す。）７０との間のリンクＦＬ（Ｆ），ＦＬ（Ｒ）を「フィーダリンク」といい、ＨＡＰＳ１０とＵＥ６１の間のリンクを「サービスリンク」という。特に、ＨＡＰＳ１０とＧＷ局７０との間の区間を「フィーダリンクの無線区間」という。また、ＧＷ局７０からＨＡＰＳ１０を経由してＵＥ６１に向かう通信の下りリンクを「フォワードリンク」ＦＬ（Ｆ）といい、ＵＥ６１からＨＡＰＳ１０を経由してＧＷ局７０に向かう通信のアップリンクを「リバースリンク」ＦＬ（Ｒ）ともいう。
【0043】
本実施形態の通信システムにおいて、地上基地局３０とＵＥ６５との無線通信の上りリンク及び下りリンクの複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）方式でもよいし、周波数分割複信（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：ＦＤＤ）方式でもよい。また、地上基地局３０とＵＥ６５との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式、又は、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）であってもよい。
【0044】
同様に、中継通信局１１０を介したＵＥ６１との無線通信の上りリンク及び下りリンクの複信方式は、特定の方式に限定されず、例えば、時分割複信（ＴＤＤ）方式でもよいし、周波数分割複信（ＦＤＤ）方式でもよい。また、中継通信局１１０を介したＵＥ６１との無線通信のアクセス方式は、特定の方式に限定されず、例えば、ＦＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、ＣＤＭＡ方式、又は、ＯＦＤＭＡであってもよい。
【0045】
また、本実施形態のサービスリンクの無線通信には、ダイバーシティ・コーディング、送信ビームフォーミング、空間分割多重化（ＳＤＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の機能を有し、多数のアンテナ素子を有するアレーアンテナを用いてマルチレイヤ伝送を行うｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（多入力多出力：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式を用いている。特に、本実施形態では、ＨＡＰＳ１０の中継通信局からセル内の複数のＵＥ６１への下りリンク通信において、複数の異なるＵＥ６１に同一時刻・同一周波数で信号を送信するＭＵ－ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ－Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯ）技術を用いている。多数のアンテナ素子を有するアレーアンテナを用いてＭＵ－ＭＩＭＯ伝送を行うことにより、各ＵＥ６１の通信環境に応じてＵＥ６１ごとに適切なビームを向けて通信できるため、セル全体の通信品質を改善できる。また、同一の無線リソース（時間・周波数リソース）を用いて複数のＵＥ６１との通信ができるため、システム容量を拡大することができる。
【0046】
【0047】
図４のアレーアンテナ１３０は、平板状のアンテナ基体を有し、そのアンテナ基体の平面状のアンテナ面に沿って多数のパッチアンテナなどのアンテナ素子１３０ａが互いに直交する軸方向に二次元的に配列された平面型のアレーアンテナである。
【0048】
図５のアレーアンテナ１３０は、円筒状又は円柱状のアンテナ基体を有し、そのアンテナ基体の第１アンテナ面としての円周側面の軸方向及び周方向のそれぞれに沿って多数のパッチアンテナなどのアンテナ素子１３０ａが配置されたシリンダー型のアレーアンテナである。図５のアレーアンテナ１３０では、図示のように、第２アンテナ面としての底面に沿って複数のパッチアンテナなどのアンテナ素子１３０ａが円形状に配置されていてもよい。また、図５におけるアンテナ基体は、多角筒状又は多角円柱状のアンテナ基体であってもよい。
【0049】
【0050】
図６は、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０を用いたＭＵ－ＭＩＭＯ伝送方式におけるビームフォーミングを実施する場合の課題を示す説明図である。図６のＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０とサービスエリア１００Ａ（セル１００Ｃのフットプリント１００Ｆ）との間のサービスリンクＳＬにおいて、ＭＵ－ＭＩＭＯ伝送方式を用いて、各ＵＥ６１の通信環境に応じて、各ＵＥ６１（１）～６１（４）に対して個別に適切な高利得のビーム１００Ｂ（１）～１００Ｂ（４）を向けて長距離の伝搬損失を補って通信するビームフォーミングを行うことにより、通信品質を改善することができる。特に、サービスリンクＳＬにおいて同一の無線リソース（例えば、同一の時間・周波数のリソースブロック（ＲＢ））を用いて複数のＵＥ６１と通信するＭＵ－ＭＩＭＯ伝送方式を用いた場合は、システム容量を改善することができる。
【0051】
しかしながら、図６のようにＨＡＰＳ１０と地上基地局３０（１），３０（２）が混在した環境において、ＨＡＰＳ１０及び地上基地局３０（１），３０（２）が同一の周波数帯を利用して各セルに在圏するＵＥ６１，６５と同時に通信を行う場合、ＨＡＰＳ１０から送信した下りリンクの無線送信信号は、地上基地局３０（１），３０（２）と地上セル３００Ｃ（１），３００Ｃ（２）に在圏するＵＥ６５（１），６５（２）との間のサービスリンクの通信（以下「地上システムの通信」ともいう。）に対する干渉となるおそれがある。このＨＡＰＳ１０からの干渉が発生すると、地上基地局３０（１），３０（２）とＵＥ６５との間の通信のスループットが大きく低下する。
【0052】
本実施形態では、ＨＡＰＳ１０において、地上基地局の基地局アンテナの位置情報に基づいて、ＨＡＰＳセル内に位置する地上基地局（アンテナ）に対してビームパターン（ビームの空間分布のプロファイル）のヌルが向くようにＨＡＰＳセルのビームフォーミング制御を行っている。これにより、ＨＡＰＳセルに在圏する複数のＵＥ６１のそれぞれに対してマルチビームによって所望信号を送信する通信品質の大きな低下を発生させることなく、ＨＡＰＳ１０が地上システムの通信に与える干渉を抑圧している。
【0053】
図７は、ＨＡＰＳから地上基地局（アンテナ）に向けてビームフォーミングのヌルを形成する場合の課題を示す説明図である。図７に示すように、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０からＨＡＰＳサービスエリア１００Ａ内に位置する地上基地局（アンテナ）３０に対してビームパターンのヌル１００Ｎを形成する場合、地上セル３００Ｃの地上基地局３０が位置するセル中央のＵＥ６５（１）では、地上基地局３０から受信する信号が大きく、上空のＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０から受ける干渉が小さい。しかしながら、地上セル３００Ｃのセル端付近に位置するＵＥ６５（２）、６５（３）では、地上基地局３０から受信する信号が小さく、上空のＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０から受ける干渉が大きいため、地上セル３００Ｃの全体での通信品質（例えば、ＳＩＮＲ）が悪い。
【0054】
図８は、実施形態に係るＨＡＰＳ１０から地上セル３００Ｃに向けて形成するビームフォーミングのヌル１００Ｎの位置を変化させるヌルスイーピングの一例を示す説明図である。上記地上セル３００Ｃの全体での通信品質（例えば、ＳＩＮＲ）を改善するため、本実施形態では、図８に示すようにＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０から地上セル３００Ｃに向けて形成する指向性ビームのヌル１００Ｎの位置を無線リソースごとに変化させるヌルスイーピングを行っている。これにより、地上セル３００Ｃの中央部及びセル端部のそれぞれにおけるＵＥ６５（１）～６５（３）の下りリンク通信への干渉を抑圧（低減）している。
【0055】
図９（ａ）は、実施形態に係るＨＡＰＳ１０から地上セル３００Ｃに向けて無線リソースごとに２つのヌルを切り替えて形成する場合のヌルスイーピングの一例を示す説明図である。図９（ｂ）は、同ヌルスイーピングにおけるユーザ・スケジューリングの無線リソース４０（１）～４０（３）とヌル＃１点及びヌル＃２点と地上セルユーザのＵＥ（端末装置）６５（１）～６５（３）との関係の一例を示す説明図である。複数の無線リソース４０（１）～４０（３）は、時間、周波数、又は、時間及び周波数の両方が互いに異なる。図９（ａ）及び図９（ｂ）の例では、ＨＡＰＳ１０がヌル＃１点に向けて指向性ビームのヌル１００Ｎ（１）を形成する無線リソース４０（１）において、地上セル基地局３０がＵＥ６５（１）を割り当てる。また、ＨＡＰＳ１０がヌル＃２点に向けて指向性ビームのヌル１００Ｎ（２）を形成する無線リソース４０（２）において、地上セル基地局３０がＵＥ６５（３）を割り当てる。また、ＨＡＰＳ１０がヌル＃１点に向けて指向性ビームのヌル１００Ｎ（１）を形成する無線リソース４０（３）において、地上セル基地局３０がＵＥ６５（２）を割り当てる。
【0056】
［厳密方式］
本実施形態のシステムにおいて、ＨＡＰＳ１０によるヌルスイーピング及び地上基地局３０によるユーザ・スケジューリングを行う場合、対象となる地上セル３００Ａに在圏する地上セルユーザｇのＵＥ６５における干渉電力を推定（計算）する必要がある。干渉電力を推定する方式としては、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０に適用する送信ウェイト行列
と、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０と地上セルユーザｇ（ＵＥ６５）との間の伝搬路応答
とを用いる方式（以下「厳密方式」という。）がある。ここで、送信ウェイト行列Ｗｒは、プリコーディング行列と送信電力制御行列の積で表される。また、Ｎｔは、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ（サービスリンクアンテナ）１３０の素子数であり、Ｎｕは、空間多重数（ＨＡＰＳユーザ数）である。
本実施形態のシステムにおいて、ＨＡＰＳ１０によるヌルスイーピング及び地上基地局３０によるユーザ・スケジューリングを行う場合、対象となる地上セル３００Ａに在圏する地上セルユーザｇのＵＥ６５における干渉電力を推定（計算）する必要がある。干渉電力を推定する方式としては、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０に適用する送信ウェイト行列
【数8】
【数9】
【0057】
図１０は、実施形態に係るＨＡＰＳ１０のサービスリンクのアレーアンテナ１３０に適用する送信ウェイト行列Ｗｒを用いて地上セルユーザｇのＵＥ６５の干渉電力を推定する厳密方式の場合のユーザスケジュールアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。図１０の例では、貪欲法により、あるリソースｒに割り当てた場合の干渉電力が最小となるユーザｇを逐次選択することができる。
【0058】
図１０のユーザスケジューリングアルゴリズムの例では、まず、複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理を実行する。次に、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、地上セルユーザｇについて、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合のＨＡＰＳ１０から地上セルユーザｇの干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を次式（１０）で計算する処理と、その干渉電力が最小となる地上セルユーザｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当る処理と、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理を実行する。
【0059】
以下、残りのすべてのユーザの無線リソースへの割り当てが完了するまで、上記ユーザスケジューリングアルゴリズムを繰り返し実行する。これにより、地上セル３００Ｃに在圏するすべての地上基地局ユーザ（地上セルユーザ）の無線リソースへの割り当てが完了する。
【0060】
図１０のユーザスケジューリングアルゴリズムにおいて、地上基地局３０は、次式（１０）で示すＨＡＰＳ１０から地上セルユーザｇ（ＵＥ６５）への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を無線リソース（時間、周波数）ごとに推定（計算）する必要がある。
【数10】
【0061】
しかしながら、地上基地局３０は単独で上記干渉電力を推定することができない。例えば、上記式（１０）に含まれるＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０と地上セルユーザｇ（ＵＥ６５）との間の伝搬路応答ｈｇは、地上セルユーザｇ（ＵＥ６５）の位置情報と、ＨＡＰＳ１０から通知される情報とに基づいて、伝搬環境（モデル）を仮定し理論計算することができる。伝搬路応答ｈｇの推定に必要なＨＡＰＳ１０からの通知情報は、例えば、ＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０の諸元の情報、及び、ＨＡＰＳ１０から定期的に通知されるＨＡＰＳ機体の位置及び姿勢の情報であり、ＨＡＰＳ１０から通知が必要なパラメータは少ない。
【0062】
また、上記式（１０）に含まれるＨＡＰＳ１０のアレーアンテナ１３０に適用される送信ウェイト行列Ｗｒは、ＨＡＰＳ１０側しか知らないため、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０に通知される。この送信ウェイト行列Ｗｒは、単純に通知すればよいが、通知が必要なパラメータ（行列の要素）のデータ量が膨大になる。例えば、アレーアンテナ１３０の素子数Ｎｔが数百、ユーザ多重数Ｎｕが数十の場合、通知される送信ウェイト行列Ｗｒのパラメータ（行列の要素）は数千個の複素数になる。更に、送信ウェイト行列Ｗｒは無線（時間、周波数）リソースごとに変化するため、常に更新が必要になる。
【0063】
［干渉モデル方式］
以上示したように、上記ヌルスイーピングで用いる地上セルユーザｇのＵＥ６５における干渉電力の推定を上記厳密方式で行う場合、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０に通知されるパラメータ（送信ウェイト行列の要素）の情報量が膨大になる。このＨＡＰＳ１０から地上基地局３０へ通知されＨＡＰＳ１０と地上基地局３０との間で共有される制御情報量を削減するために、本実施形態における干渉推定方式として、以下に示すように、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０からヌル周辺の地上セルユーザへの干渉をモデル化した干渉モデルに基づき、地上セルユーザの位置情報と少ないパラメータにより地上基地局３０で行う干渉推定方式を用いてもよい。そして、この干渉モデルに基づく干渉推定を応用して、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０から地上システムの地上基地局３０に通知する制御情報を削減し、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０が形成するヌルを考慮した地上システムの地上基地局３０でのスケジューリング方式を用いて地上セルユーザ対する無線リソースごとのユーザ・スケジューリングを行ってもよい。
以上示したように、上記ヌルスイーピングで用いる地上セルユーザｇのＵＥ６５における干渉電力の推定を上記厳密方式で行う場合、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０に通知されるパラメータ（送信ウェイト行列の要素）の情報量が膨大になる。このＨＡＰＳ１０から地上基地局３０へ通知されＨＡＰＳ１０と地上基地局３０との間で共有される制御情報量を削減するために、本実施形態における干渉推定方式として、以下に示すように、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０からヌル周辺の地上セルユーザへの干渉をモデル化した干渉モデルに基づき、地上セルユーザの位置情報と少ないパラメータにより地上基地局３０で行う干渉推定方式を用いてもよい。そして、この干渉モデルに基づく干渉推定を応用して、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０から地上システムの地上基地局３０に通知する制御情報を削減し、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０が形成するヌルを考慮した地上システムの地上基地局３０でのスケジューリング方式を用いて地上セルユーザ対する無線リソースごとのユーザ・スケジューリングを行ってもよい。
【0064】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）はそれぞれ、実施形態に係る地上セル３００Ａのヌル点を中心としたＨＡＰＳ１０からの干渉の電力Ｉの空間分布をモデル化した干渉電力分布のモデルの一例を示す説明図である。図中のｚ軸はＨＡＰＳ１０から受ける干渉電力Ｉを示し、ｘ軸及びｙ軸は地上セルにおけるヌル点を中心とした面方向の座標を示す。
【0065】
図１１（ａ）の干渉モデル５０Ａは、干渉電力Ｉがヌル点で極小になり干渉電力Ｉの等高線の形状が楕円形である楕円放物面型の干渉モデルの例である。図１１（ｂ）の干渉モデル５０Ｂは、干渉電力Ｉがｙ軸方向で一定であり干渉電力Ｉのｚ－ｘ面方向の分布形状が放物線である放物線型の干渉モデルの例である。図１１（ｃ）の干渉モデル５０Ｃは、干渉電力Ｉがヌル点で極小になり干渉電力Ｉの等高線の形状が円形であり干渉電力Ｉの垂直面（ｚ軸を含む面）方向の分布形状が放物線である回転放物面型の干渉モデルの例である。
【0066】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）はそれぞれ、図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）の干渉モデルを用いた干渉推定方式Ａ、Ｂ及びＣにおける干渉電力Ｉの等高線と座標との関係を２次元表示した説明図である。図中の実線は干渉電力Ｉの等高線であり、画像濃度の差は干渉電力Ｉの大小を表している。また、図中の「×」印の位置は、ＨＡＰＳ１０が形成する指向性ビームのヌル点である。
【0067】
［干渉推定方式Ａ］
干渉推定方式Ａでは、図１１（ａ）及び図１２（ａ）の楕円放物面型の干渉モデル５０Ａに基づき、次式（１１）を用いてＨＡＰＳ１０からの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡを計算して推定する。
干渉推定方式Ａでは、図１１（ａ）及び図１２（ａ）の楕円放物面型の干渉モデル５０Ａに基づき、次式（１１）を用いてＨＡＰＳ１０からの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡを計算して推定する。
【数11】
【0068】
干渉推定方式Ａは、２次以上の高次項への拡張が容易である。また、地上基地局３０における干渉推定に送信ウェイト行列が必要ないため、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０へ通知する制御情報量を削減できる。更に、地上基地局３０は、ＨＡＰＳ１０と地上セルユーザとの間の伝搬路応答ｈｇを推定しなくてもよい。
【0069】
上記式（１１）に含まれる干渉推定用パラメータとしての係数ａｒ，ｂｒ，ｃｒは、地上セルに向けて形成したヌルごとに異なる。係数ａｒ，ｂｒ，ｃｒは、理論的に計算した伝搬路ベクトルと、対象の無線リソースで適用する送信ウェイトとに基づいて、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０だけで計算することができる。例えば、係数ａｒ，ｂｒ，ｃｒは、無線リソースｒごとに、図１３に示すヌル点から所定距離Δｘ，Δｙ離れた８点における干渉電力Ｉを次式（１２）で示す理論式で決定し、その８点における干渉電力Ｉの値を次の式（１３）、式（１４）及び式（１５）に適用して決定することができる。
【数12】
【数13】
【数14】
【数15】
【0070】
図１４は、係数ａｒ，ｂｒ，ｃｒの決定に用いる、ＨＡＰＳ１０のサービスリンクのアレーアンテナ１３０の各素子と地上セル３００Ａの対象地点との間の伝搬路ベクトル５２の一例を示す説明図である。図１４において、アレーアンテナ１３０の各素子ｎ（１３０ａ）と計算したい地点（ｘ，ｙ）との間の伝搬路応答ｈｎ（ｘ，ｙ）は、次式（１６）で計算することができる。
【数16】
【0071】
上記式（１６）中の経路長Ｄｎ、仰角θｎ、方位角φｎは計算したい地点の座標（ｘ，ｙ）、ＨＡＰＳ１０の機体の位置・姿勢、アレーアンテナ１３０の構成などから計算することができる。
【0072】
アレーアンテナ１３０の各素子ｎ（１３０ａ）について計算した伝搬路応答ｈｎ（ｘ，ｙ）をまとめることにより、次式（１７）の伝搬路ベクトルｈ（ｘ，ｙ）を得ることができる。
【数17】
【0073】
【0074】
干渉推定方式Ｂは、前述の干渉推定方式Ａの係数をｂｒ＝０，ｃｒ＝０に制限したものである。干渉推定方式Ｂで用いる干渉モデル５０Ｂでは、後述のようにｘ軸を所定の回転角度φｒだけ回転させるため、一般にｘｇ≠ｘｇ'である。
【0075】
干渉推定方式Ｂでは、前述の干渉推定方式Ａと同様に、２次以上の高次項への拡張が容易である。また、地上基地局３０における干渉推定に送信ウェイト行列が必要ないため、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０へ通知する制御情報量（制御パラメータ情報量）を削減できる。特に、計算式中の干渉推定用パラメータの数が干渉推定方式Ａよりも少ない、係数ａｒ'及び座標回転のための回転角φｒのみになるため、地上基地局３０へ通知する制御情報量を更に削減できる。更に、地上基地局３０は、ＨＡＰＳ１０と地上セルユーザとの間の伝搬路応答ｈｇを推定しなくてもよい。
【0076】
上記式（１８）に含まれる係数ａｒ'及び回転角度φｒは、地上セルに向けて形成したヌルごとに異なり、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０だけで計算することができる。
【0077】
図１５は、実施形態に係るヌルスイーピングに適用可能な干渉推定方式Ｂにおける干渉電力の計算式の係数ａｒ'を決定する係数決定方法の一例を示す説明図である。図１５において、まず、前述の干渉推定方式Ａの干渉モデル５０Ａにおける式（１１）に含まれる係数ａｒ，ｂｒ，ｃｒを計算する。次に、干渉モデル５０Ａにおける干渉電力の等高線を表している楕円の短軸に座標のｘ軸が一致するように直交座標を回転角度φｒだけ回転させる。次に、干渉電力の等高線を表している楕円の短軸の寄与のみを抽出し、前述の式（１８）における干渉推定用パラメータとしての係数ａｒ'を決定する。
【0078】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）はそれぞれ、干渉推定方式Ｂの係数決定方法における座標軸の回転の一例を示す説明図である。前述の干渉推定方式Ａにおける干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡの計算式（１１）を行列形式で書くと次式（１９）になる（添字ｒ，ｇは省略）。
【数19】
【0079】
ここで、次の式（２０）及び（２１）で示す回転行列Ｒを用いて対角化すると、干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡは次式（２２）で表すことができる。
【数20】
【数21】
【数22】
【0080】
上記（２２）式において、ａ'≧ｃ'の場合は、図１６（ａ）に示すように回転後のｘ'軸が短軸に一致しているので、式（２２）においてｃ'＝０と無視して前述の式（１８）を得る。
【0081】
上記（２２）式において、ａ'＜ｃ'の場合は、図１６（ｂ）に示すように回転後のｘ'軸が短軸に一致していない場合があるので、φ←φ＋９０°、ａ'←ｃ'と代入し、前述の式（１８）を得る。
【0082】
［干渉推定方式Ｃ］
干渉推定方式Ｃでは、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）の回転放物面型の干渉モデル５０Ｃに基づき、次式（２３）を用いてＨＡＰＳ１０からの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣを計算して推定する。
干渉推定方式Ｃでは、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）の回転放物面型の干渉モデル５０Ｃに基づき、次式（２３）を用いてＨＡＰＳ１０からの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣを計算して推定する。
【数23】
【0083】
干渉推定方式Ｃは、前述の干渉推定方式Ａの係数をａｒ＝ｃｒ，ｂｒ＝０に制限したものである。干渉推定方式Ｃで用いる干渉モデル５０Ｃで計算される干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣは、ヌル点からの距離とともに増加する。
【0084】
干渉推定方式Ｃでは、前述の干渉推定方式Ａと同様に、２次以上の高次項への拡張が容易である。また、地上基地局３０における干渉推定に送信ウェイト行列が必要ないため、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０へ通知する制御情報量を削減できる。特に、計算式中の係数の数が干渉推定方式Ａよりも少ない、係数ａｒ''のみになるため、地上基地局３０へ通知する制御情報量を更に削減できる。更に、地上基地局３０は、ＨＡＰＳ１０と地上セルユーザとの間の伝搬路応答ｈｇを推定しなくてもよい。
【0085】
上記式（２３）に含まれる係数ａｒ''は、地上セルに向けて形成したヌルごとに異なり、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０だけで計算することができる。また、干渉推定方式Ｃでは、前述の干渉推定方式Ｂとは異なり、干渉モデル５０Ｃが回転対称であるため、回転角度φｒを通知する必要がない。
【0086】
図１７は、実施形態に係るヌルスイーピングに適用可能な干渉推定方式Ｃにおける干渉電力の計算式の係数ａｒ''を決定する係数決定方法の一例を示す説明図である。図１７において、まず、前述の干渉推定方式Ｂの干渉モデル５０Ａにおける式（１１）に含まれる係数ａｒ，ｃｒを計算する。次に、係数ａｒ，ｃｒを統計的に処理して得られた係数ａｒ，ｃｒの平均値（又は、中央値）により、干渉モデル５０Ｃの式（２３）における干渉推定用パラメータとしての係数ａｒ''を決定する。
【0087】
［各干渉推定方式の全体システム］
図１８は、実施形態に係る送信ウェイト行列Ｗｒを用いる厳密方式で推定した干渉電力を用いるユーザ・スケジューリング方式を適用した場合のシステム全体における情報を流れの一例を示す説明図である。厳密方式の場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で無線リソースごとに計算された送信ウェイト行列Ｗｒが、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（１１）による干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）の推定に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた平均値又は中央値からなる送信ウェイト行列Ｗｒの情報であってもよい。
図１８は、実施形態に係る送信ウェイト行列Ｗｒを用いる厳密方式で推定した干渉電力を用いるユーザ・スケジューリング方式を適用した場合のシステム全体における情報を流れの一例を示す説明図である。厳密方式の場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で無線リソースごとに計算された送信ウェイト行列Ｗｒが、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（１１）による干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）の推定に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた平均値又は中央値からなる送信ウェイト行列Ｗｒの情報であってもよい。
【0088】
図１９は、実施形態に係る干渉モデルを用いる干渉推定方式Ａで推定した干渉電力を用いるユーザ・スケジューリング方式を適用した場合のシステム全体における情報を流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ａの場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で各地上基地局３０（１）～３０（３）について無線リソースごとに計算された、ＮＢＳ（地上基地局の数）組の係数ａｒ
（１），ｂｒ
（１），ｃｒ
（１）、ａｒ
（２），ｂｒ
（２），ｃｒ
（２）、ａｒ
（３），ｂｒ
（３），ｃｒ
（３）が、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（１１）による干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡの推定に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される干渉推定用パラメータとしての係数は、複数の当該係数を統計的に処理して得られた係数の平均値又は中央値などの情報であってもよい。
【0089】
図２０は、実施形態に係る干渉モデルを用いる干渉推定方式Ｂで推定した干渉電力を用いるユーザ・スケジューリング方式を適用した場合のシステム全体における情報を流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ｂの場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で各地上基地局３０（１）～３０（３）について無線リソースごとに計算された、ＮＢＳ（地上基地局の数）組の係数ａｒ'（１）及び回転角φｒ
（１）、ａｒ'（２）及び回転角φｒ
（２）、ａｒ'（３）及び回転角φｒ
（３）が、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（１８）による干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢの推定に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される干渉推定用パラメータとしての係数及び回転角は、複数の当該係数及び回転角を統計的に処理して得られた係数及び回転角の平均値又は中央値などの情報であってもよい。
【0090】
図２１は、実施形態に係る干渉モデルを用いる干渉推定方式Ｃで推定した干渉電力を用いるユーザ・スケジューリング方式を適用した場合のシステム全体における情報を流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ｃの場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で各地上基地局３０（１）～３０（３）について無線リソースごとに計算された、ＮＢＳ（地上基地局の数）組の係数ａｒ
''（１）、ａｒ
''（２）、ａｒ
''（３)、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（２３）による干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣの推定に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される干渉推定用パラメータとしての係数は、複数の当該係数を統計的に処理して得られた係数の平均値又は中央値などの情報であってもよい。
【0091】
［干渉電力の推定のコンピュータシミュレーション］
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いた干渉電力の推定のコンピュータシミュレーションの一例における設定条件を示す説明図である。本例のコンピュータシミュレーションでは、図２２（ａ）の真横から見た図に示すように、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０と地上基地局３０との間の水平方向における距離Ｄ（例えば４０ｋｍ）がＨＡＰＳ１０の高度Ｈ（例えば２０ｋｍ）の２倍であり、図２２（ｂ）の真上から見た図に示すように、ＨＡＰＳ１０を基準にした地上基地局３０の方向の方位角φが３０°である。この設定条件のように地上基地局３０がＨＡＰＳ１０から離れている場合、上空のＨＡＰＳ１０から見た下方向の仰俯角θの変化が小さいため、図２３（ａ）、図２３（ｂ）及び図２３（ｃ）に示すようにヌルエリア１００ＡＮが動径方向に伸びやすい。
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いた干渉電力の推定のコンピュータシミュレーションの一例における設定条件を示す説明図である。本例のコンピュータシミュレーションでは、図２２（ａ）の真横から見た図に示すように、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０と地上基地局３０との間の水平方向における距離Ｄ（例えば４０ｋｍ）がＨＡＰＳ１０の高度Ｈ（例えば２０ｋｍ）の２倍であり、図２２（ｂ）の真上から見た図に示すように、ＨＡＰＳ１０を基準にした地上基地局３０の方向の方位角φが３０°である。この設定条件のように地上基地局３０がＨＡＰＳ１０から離れている場合、上空のＨＡＰＳ１０から見た下方向の仰俯角θの変化が小さいため、図２３（ａ）、図２３（ｂ）及び図２３（ｃ）に示すようにヌルエリア１００ＡＮが動径方向に伸びやすい。
【0092】
図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は、実施形態に係る厳密方式、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃのそれぞれを用いた干渉電力の推定のコンピュータシミュレーションの他の例における設定条件を示す説明図である。本例のコンピュータシミュレーションでは、図２４（ａ）の真横から見た図に示すように、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０と地上基地局３０との間の水平方向における距離Ｄ'（例えば２０ｋｍ）とＨＡＰＳ１０の高度Ｈ（例えば２０ｋｍ）が等しく、図２４（ｂ）の真上から見た図に示すように、ＨＡＰＳ１０を基準にした地上基地局３０の方向の方位角φが３０°である。この設定条件のように地上基地局３０がＨＡＰＳ１０に近い場合、上空のＨＡＰＳ１０から見た下方向の仰俯角θの変化が大きいため、図２５（ａ）、図２５（ｂ）及び図２５（ｃ）に示すようにヌルエリア１００ＡＮが図２３と比べて動径方向に縮みやすい。
【0093】
［ユーザ・スケジューリング方式Ａ－１，Ｂ－１，Ｃ－１］
図２６は、実施形態に係る干渉モデルに基づく干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃを応用したユーザ・スケジューリング方式Ａ－１，Ｂ－１，Ｃ－１の共通アルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２６において、前述の図１０と共通する部分については説明を省略する。
図２６は、実施形態に係る干渉モデルに基づく干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ及び干渉推定方式Ｃを応用したユーザ・スケジューリング方式Ａ－１，Ｂ－１，Ｃ－１の共通アルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２６において、前述の図１０と共通する部分については説明を省略する。
【0094】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ａ－１，Ｂ－１，Ｃ－１では、干渉推定方式Ａ、干渉推定方式Ｂ又は干渉推定方式Ｃを用いて計算した干渉電力を、ユーザスケジュールアルゴリズム内の干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）として用いる。具体的には、前述の式（１１）で計算した干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ、式（１８）で計算した干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ、又は、式（２３）で計算した干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣを、ユーザスケジュールアルゴリズム内の干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）として用いる。
【0095】
また、本例のユーザ・スケジューリング方式Ａ－１，Ｂ－１，Ｃ－１では、上記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＸ（例えば、ＩｍｏｄｅｌＡ、ＩｍｏｄｅｌＢ又はＩｍｏｄｅｌＣ）と、地上基地局３０で取得又は計算が可能な情報（例えば、所望信号電力Ｓ、セル又はセクタ間干渉電力Ｉ０、雑音電力Ｎなど）と組み合わせる。例えば、ユーザ選択の判定に用いる選択規範の関数として、次式（２４）に示す所望信号電力Ｓ、セル又はセクタ間干渉電力Ｉ０、雑音電力Ｎなどの関数であるＳＩＮＲを用いることができる。
【数24】
【0096】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ａ－１，Ｂ－１，Ｃ－１では、地上セルユーザｇの位置情報から干渉モデル上の座標（ｘｇ，ｙｇ）への変換に関し、各無線リソースで形成するヌルの位置を事前にＨＡＰＳ１０と地上システム（地上基地局）３０との間で共有しておけば、無線リソースごとに地上基地局３０に通知する必要はない。また、各地上セル３００Ａに対して形成するヌルは、１つの無線リソース（時間・周波数リソース）あたり１つのヌルとする。
【0097】
図２６において、前述の初期化処理を実行した後、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、前記第１集合に含まれるすべての地上セルユーザｇについて、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合のＨＡＰＳ１０から地上セルユーザｇの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＸを前述の式（１１）、式（１８）又は式（２３）で計算し、ユーザ選択規範における判定指標値としてのコスト（Ｃｏｓｔ（ｒ，ｇ））を計算する処理と、そのコストが最小となる地上セルユーザｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当る処理と、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理を実行する。
【0098】
ここで、コスト（Ｃｏｓｔ（ｒ，ｇ））としては、例えば、所望信号電力Ｓ、セル又はセクタ間干渉電力Ｉ０、雑音電力Ｎなどの関数である前述の式（２４）のＳＩＮＲの逆数を用いることができる。
【0099】
以下、残りのすべてのユーザのリソースへの割り当てが完了するまで、上記ユーザスケジューリングアルゴリズムを繰り返し実行する。これにより、地上セル３００Ｃに在圏するすべての地上基地局ユーザ（地上セルユーザ）のリソースへの割り当てが完了する。
【0100】
なお、本実施形態のユーザ・スケジューリング方式では、以下に示すように、前記各干渉モデルにおいて更にパラメータを削減可能に定義した干渉電力の正規化された値を用いてもよい。
【0101】
［ユーザ・スケジューリング方式Ａ－２］
図２７（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ａの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２７（ｂ）は、干渉推定方式Ａとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ａ－２のアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２７（ｂ）において、前述の図１０及び図２６と共通する部分については説明を省略する。
図２７（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ａの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２７（ｂ）は、干渉推定方式Ａとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ａ－２のアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２７（ｂ）において、前述の図１０及び図２６と共通する部分については説明を省略する。
【0102】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ａ－２では、図２７（ａ）に示す干渉モデルにおいて計算される干渉電力を定数で割っても大小関係は変化しない点と、大小比較だけなら通知するパラメータを1つ消去できる点に着目し、前述の式（１１）を定数（例えば、係数ａｒ、ｂｒ又はｃｒ）で割って計算される干渉電力の正規化された値をユーザ選択の判定に用いる。本例では、一例として、前述の式（１１）をｘ２乗の項の係数ａｒで割った次式（２５）で計算される干渉電力の正規化された値をユーザ選択の判定に用いる。また、式（２５）の計算式では、ｘ２乗の項の係数が１に固定されるので、残りの２つの係数ｂｒ／ａｒ及びｃｒ／ａｒの値が制御パラメータ（干渉推定用パラメータ）の情報として地上基地局３０に通知される。なお、干渉電力の正規化された値として、前述の式（１１）を係数ｂｒ又はｃｒで割った値を用いてもよい。
【数25】
【0103】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ａ－２では、地上セルユーザｇの位置情報から干渉モデル上の座標（ｘｇ，ｙｇ）への変換に関し、各無線リソースで形成するヌルの位置を事前にＨＡＰＳ１０と地上システム（地上基地局）３０との間で共有しておけば、無線リソースごとに地上基地局３０に通知する必要はない。また、各地上セル３００Ａに対して形成するヌルは、１つの無線リソース（時間・周波数リソース）あたり１つのヌルとする。
【0104】
図２７（ｂ）において、前述の初期化処理を実行した後、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、前記第１集合に含まれるすべての地上セルユーザｇについて、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合のＨＡＰＳ１０から地上セルユーザｇの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）の正規化された値を前述の式（２５）で計算する処理と、その干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）の正規化された値が最小となる地上セルユーザｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当る処理と、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理を実行する。
【0105】
以下、残りのすべてのユーザのリソースへの割り当てが完了するまで、上記ユーザスケジューリングアルゴリズムを繰り返し実行する。これにより、地上セル３００Ｃに在圏するすべての地上基地局ユーザ（地上セルユーザ）のリソースへの割り当てが完了する。
【0106】
［ユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２］
図２８（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ｂの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２８（ｂ）は、干渉推定方式Ｂとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２のアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２８（ｂ）において、前述の図１０及び図２６と共通する部分については説明を省略する。
図２８（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ｂの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２８（ｂ）は、干渉推定方式Ｂとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２のアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２８（ｂ）において、前述の図１０及び図２６と共通する部分については説明を省略する。
【0107】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２では、図２８（ａ）に示す干渉モデルにおいて計算される干渉電力を定数で割っても大小関係は変化しない点と、大小比較だけなら通知するパラメータを消去できる点に着目し、前述の式（１８）をｘ'２乗の項の係数ａｒ'で割った次式（２６）で計算される干渉電力の正規化された値をユーザ選択の判定に用いる。また、式（２６）の計算式において、地上基地局３０は地上セルユーザｇ（ＵＥ）の座標をｘｇ'に変換できるので、無線リソースごとの座標の回転角φｒの値が制御パラメータ（干渉推定用パラメータ）の情報として地上基地局３０に通知される。
【数26】
【0108】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２では、地上セルユーザｇの位置情報から干渉モデル上の座標（ｘｇ，ｙｇ）への変換に関し、各無線リソースで形成するヌルの位置を事前にＨＡＰＳ１０と地上システム（地上基地局）３０との間で共有しておけば、無線リソースごとに地上基地局３０に通知する必要はない。また、各地上セル３００Ａに対して形成するヌルは、１つの無線リソース（時間・周波数リソース）あたり１つのヌルとする。
【0109】
図２８（ｂ）において、前述の初期化処理を実行した後、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、前記第１集合に含まれるすべての地上セルユーザｇについて、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合のＨＡＰＳ１０から地上セルユーザｇの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を前述の式（２６）で計算する処理と、その干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値が最小となる地上セルユーザｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当る処理と、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理を実行する。
【0110】
以下、残りのすべてのユーザのリソースへの割り当てが完了するまで、上記ユーザスケジューリングアルゴリズムを繰り返し実行する。これにより、地上セル３００Ｃに在圏するすべての地上基地局ユーザ（地上セルユーザ）のリソースへの割り当てが完了する。
【0111】
［ユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２］
図２９（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ｃの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２９（ｂ）は、干渉推定方式Ｃとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２のアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２９（ｂ）において、前述の図１０及び図２６と共通する部分については説明を省略する。
図２９（ａ）は、パラメータ数の削減を組み合わせる干渉推定方式Ｃの干渉電力の等高線及び座標との関係の一例を示す説明図である。図２９（ｂ）は、干渉推定方式Ｃとパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２のアルゴリズム（貪欲法的アルゴリズム）の一例を示す説明図である。なお、図２９（ｂ）において、前述の図１０及び図２６と共通する部分については説明を省略する。
【0112】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２では、図２９（ａ）に示す干渉モデルにおいて計算される干渉電力を定数で割っても大小関係は変化しない点と、大小比較だけなら通知するパラメータを消去できる点に着目し、前述の式（２３）を係数ａｒ''で割った次式（２７）で計算される干渉電力の正規化された値をユーザ選択の判定に用いる。また、式（２７）の干渉電力の正規化された値は、地上セルユーザｇ（ＵＥ）のヌル点からの距離（座標ｘｇ、ｙｇ）から計算できるので、地上基地局３０に通知される制御パラメータの情報はない。
【数27】
【0113】
本例のユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２では、地上セルユーザｇの位置情報から干渉モデル上の座標（ｘｇ，ｙｇ）への変換に関し、各無線リソースで形成するヌルの位置を事前にＨＡＰＳ１０と地上システム（地上基地局）３０との間で共有しておけば、無線リソースごとに地上基地局３０に通知する必要はない。また、各地上セル３００Ａに対して形成するヌルは、１つの無線リソース（時間・周波数リソース）あたり１つのヌルとする。
【0114】
図２９（ｂ）において、前述の初期化処理を実行した後、前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、前記第１集合に含まれるすべての地上セルユーザｇについて、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合のＨＡＰＳ１０から地上セルユーザｇの干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）の正規化された値を前述の式（２７）で計算する処理と、その干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）の正規化された値が最小となる地上セルユーザｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当る処理と、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理を実行する。
【0115】
以下、残りのすべてのユーザのリソースへの割り当てが完了するまで、上記ユーザスケジューリングアルゴリズムを繰り返し実行する。これにより、地上セル３００Ｃに在圏するすべての地上基地局ユーザ（地上セルユーザ）のリソースへの割り当てが完了する。
【0116】
［各干渉モデルによる干渉推定方式とパラメータ削減を組み合わせた全体システム］
図３０は、実施形態に係るユーザ・スケジューリング方式Ａ－２を適用した場合のシステム全体における制御パラメータ情報の流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ａとパラメータ削減を組み合わせた場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で各地上基地局３０（１）～３０（３）について無線リソースごとに計算された、ＮＢＳ（地上基地局の数）組の係数ｂｒ （１）／ａｒ （１），ｃｒ （１）／ａｒ （１），ｂｒ （２）／ａｒ （２），ｃｒ （２）／ａｒ （２）、ｂｒ （３）／ａｒ （３），ｃｒ （３）／ａｒ （３）が、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（２５）による干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡの推定（正規化された値の計算）に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される干渉推定用パラメータとしての係数は、複数の当該係数を統計的に処理して得られた係数の平均値又は中央値などの情報であってもよい。
図３０は、実施形態に係るユーザ・スケジューリング方式Ａ－２を適用した場合のシステム全体における制御パラメータ情報の流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ａとパラメータ削減を組み合わせた場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で各地上基地局３０（１）～３０（３）について無線リソースごとに計算された、ＮＢＳ（地上基地局の数）組の係数ｂｒ （１）／ａｒ （１），ｃｒ （１）／ａｒ （１），ｂｒ （２）／ａｒ （２），ｃｒ （２）／ａｒ （２）、ｂｒ （３）／ａｒ （３），ｃｒ （３）／ａｒ （３）が、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（２５）による干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡの推定（正規化された値の計算）に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される干渉推定用パラメータとしての係数は、複数の当該係数を統計的に処理して得られた係数の平均値又は中央値などの情報であってもよい。
【0117】
図３１は、実施形態に係るユーザ・スケジューリング方式Ｂ－２を適用した場合のシステム全体における制御パラメータ情報の流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ｂとパラメータ削減を組み合わせた場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０で各地上基地局３０（１）～３０（３）について無線リソースごとに計算された、ＮＢＳ（地上基地局の数）組の回転角φｒ
（１）、φｒ
（２）、φｒ
（３）が、ゲートウェイ局７０及び移動通信網８０を介して、広域セル１００Ｃ内に位置する複数の地上基地局３０（１）～３０（３）のそれぞれに通知され、前述の式（２６）による干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢの推定（正規化された値の計算）に用いられる。ここで、地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される干渉推定用パラメータとしての回転角は、複数の当該回転数を統計的に処理して得られた回転角の平均値又は中央値などの情報であってもよい。
【0118】
図３２は、実施形態に係るユーザ・スケジューリング方式Ｃ－２を適用した場合のシステム全体における制御パラメータ情報の流れの一例を示す説明図である。干渉推定方式Ｃとパラメータ削減を組み合わせた場合、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０から地上基地局３０（１）～３０（３）に通知される制御パラメータ情報はない。
【0119】
表１は、厳密方式と干渉モデルを用いた干渉推定方式Ａ，Ｂ，Ｃとの間の比較結果を示す。表１において、Ｎｔ及びＮｕはそれぞれ、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０におけるアレーアンテナ１３０のアンテナ素子数及び空間多重ユーザ数である。ＮＢＳは、広域セル１００Ｃ内に位置する地上基地局３０の数である。
【0120】
【表1】
【0121】
アレーアンテナ１３０の自由度により、Ｎｕ＋ＮＢＳ≦Ｎｔである。また、ＮｔＮｕ≧Ｎｕ（Ｎｕ＋ＮＢＳ）＞ＮｕＮＢＳ≧ＮＢＳである。従って、ＮｔＮｕ＞ＮＢＳが成り立つので、パラメータ削減した干渉モデルを用いた干渉推定方式Ａ，Ｂ，Ｃのほうが一般的に厳密方式よりもパラメータの数が少ない。例えば、Ｎｔ＝１９６、Ｎｕ＝１２、ＮＢＳ＝６の場合、パラメータの削減を組み合わせた干渉推定方式Ａ，Ｂにおけるパラメータ数はそれぞれ、厳密方式の場合のパラメータ数の約１／４００及び約１／８００である。
【0122】
図３３は、実施形態に係る厳密方式及びパラメータ削減を組み合わせた干渉推定方式Ａ、Ｂ、Ｃで干渉電力を推定してユーザ・スケジューリングを行った場合の地上セルにおけるＳＩＮＲの改善効果を計算したコンピュータシミュレーション結果の一例を示す説明図である。図３３は、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０と地上基地局３０との間の水平方向の距離Ｄが４０ｋｍであり、地上セルあたりのスイープするヌルの候補点は２点である場合のＳＩＮＲ累積分布の計算結果である。図３３に示すように、ヌルスイーピングに、前述の干渉推定方式Ａ，Ｂ，Ｃにパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ａ－２，Ｂ－２、Ｃ－２の貪欲法的アルゴリズムを適用することにより、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０から地上基地局３０に通知する制御パラメータ情報量の削減を図りつつ、ヌルスイーピングなしの場合に比較してＳＩＮＲの改善効果がみられた。
【0123】
図３４は、実施形態に係る厳密方式及びパラメータ削減を組み合わせた干渉推定方式Ａ、Ｂ、Ｃで干渉電力を推定してユーザ・スケジューリングを行った場合の地上セルにおけるＳＩＮＲの改善効果を計算したコンピュータシミュレーション結果の他の例を示す説明図である。図３４は、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０と地上基地局３０との間の水平方向の距離Ｄが２０ｋｍであり、地上セルあたりのスイープするヌルの候補点は２点である場合のＳＩＮＲ累積分布の計算結果である。図３４に示すように、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０と地上基地局３０との距離が近い場合も、ヌルスイーピングに、前述の干渉推定方式Ａ，Ｂ，Ｃにパラメータ数の削減を組み合わせたユーザ・スケジューリング方式Ａ－２，Ｂ－２、Ｃ－２の貪欲法的アルゴリズムを適用することにより、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０から地上基地局３０に通知する制御パラメータ情報量の削減を図りつつ、ヌルスイーピングなしの場合に比較してＳＩＮＲの改善効果がみられた。
【0124】
［全体システムの構成及び処理フロー］
図３５は、実施形態に係る地上基地局データベース８２を有するシステムの全体構成の一例を示す説明図である。なお、図３５において、前述の図１と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、図３５は、ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０が基地局装置を有する基地局装置型の中継通信局である場合を示しているが、ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０はリピータ型の中継通信局であってもよい。この場合は、ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０と地上のフィーダ局（ゲートウェイ局）７０等に基地局装置が設けられ、広域セル基地局（ＨＡＰＳ基地局）は、ＨＡＰＳ１０に搭載されたリピータ型の中継通信局と、地上の基地局装置とを含む。
図３５は、実施形態に係る地上基地局データベース８２を有するシステムの全体構成の一例を示す説明図である。なお、図３５において、前述の図１と同様な部分については同じ符号を付し、説明を省略する。また、図３５は、ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０が基地局装置を有する基地局装置型の中継通信局である場合を示しているが、ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０はリピータ型の中継通信局であってもよい。この場合は、ＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０と地上のフィーダ局（ゲートウェイ局）７０等に基地局装置が設けられ、広域セル基地局（ＨＡＰＳ基地局）は、ＨＡＰＳ１０に搭載されたリピータ型の中継通信局と、地上の基地局装置とを含む。
【0125】
図３５において、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０は、フィーダ局（ゲートウェイ局）７０、移動通信網８０及びバックホール回線８１を介して、地上基地局３０に通知することができる。また、ＨＡＰＳ１０は、フィーダ局（ゲートウェイ局）７０及び移動通信網８０を介して、地上基地局データベース８２にアクセスし、地上基地局３０の情報を取得することができる。地上基地局３０は、バックホール回線８１、移動通信網８０及びフィーダ局（ゲートウェイ局）７０を介して、地上セル３００ＣにおけるＵＬとＤＬの切り替え情報をＨＡＰＳ１０に通知することができる。
【0126】
ＨＡＰＳ１０と地上基地局３０は、例えば、ＨＡＰＳ１０から地上基地局３０へ周期的に通知される情報（以下「通知情報」という。）Ｉ１と、地上基地局データベース８２に保存される情報（以下「ＤＢ情報」という。）Ｉ２を共有する。
【0127】
通知情報Ｉ１は、地上基地局３０のユーザスケジューリングアルゴリズムに依存するが、例えば、次の情報（Ｉ１－１）～（Ｉ１－３）である。
（Ｉ１－１）時刻ｔにおけるＨＡＰＳ１０の機体の位置情報及び３次元回転情報
（Ｉ１－２）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒに適用されるヌルを識別するための番号
（Ｉ１－３）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒにおいて、ＨＡＰＳ１０からの干渉電力の推定に必要な情報
（Ｉ１－１）時刻ｔにおけるＨＡＰＳ１０の機体の位置情報及び３次元回転情報
（Ｉ１－２）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒに適用されるヌルを識別するための番号
（Ｉ１－３）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒにおいて、ＨＡＰＳ１０からの干渉電力の推定に必要な情報
【0128】
上記ＨＡＰＳ１０からの干渉電力の推定に必要な情報（Ｉ１－３）は、例えば、次の情報（Ｉ１－３－１）～（Ｉ１－３－４）である。
（Ｉ１－３－１）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒに適用されるプリコーディングウェイト行列（送信ウェイト行列）又は前述の干渉推定方式の制御パラメータ情報
（Ｉ１－３－２）通知する情報量を削減するために、上記情報（Ｉ１－３－１）を統計的に処理して得られるプリコーディングウェイト行列（送信ウェイト行列）又は前述の干渉推定方式の制御パラメータ情報
（Ｉ１－３－３）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒにおいて形成されるヌルの形状を、地上基地局側で２次元又は３次元的に再構成するに足る情報
（Ｉ１－３－４）通知する情報量を削減するために、上記情報（Ｉ１－３－３）を統計的に処理して得られる情報
（Ｉ１－３－１）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒに適用されるプリコーディングウェイト行列（送信ウェイト行列）又は前述の干渉推定方式の制御パラメータ情報
（Ｉ１－３－２）通知する情報量を削減するために、上記情報（Ｉ１－３－１）を統計的に処理して得られるプリコーディングウェイト行列（送信ウェイト行列）又は前述の干渉推定方式の制御パラメータ情報
（Ｉ１－３－３）無線リソース（時間・周波数リソース）ｒにおいて形成されるヌルの形状を、地上基地局側で２次元又は３次元的に再構成するに足る情報
（Ｉ１－３－４）通知する情報量を削減するために、上記情報（Ｉ１－３－３）を統計的に処理して得られる情報
【0129】
地上基地局データベース８２に保存される情報Ｉ２は、ＨＡＰＳ１０から参照される情報で有、例えば、次の情報（Ｉ２－１）～（Ｉ２－３）である。
（Ｉ２－１）地上基地局３０の座標
（Ｉ２－２）地上基地局３０のセル半径
（Ｉ２－１）地上基地局３０に接続するユーザの地理的な分布（時間に応じて変化する）
（Ｉ２－１）地上基地局３０の座標
（Ｉ２－２）地上基地局３０のセル半径
（Ｉ２－１）地上基地局３０に接続するユーザの地理的な分布（時間に応じて変化する）
【0130】
図３６は、図３５のシステムにおけるＨＡＰＳ１０に搭載された基地局装置型の中継通信局１１０の主要構成の一例を示すブロック図である。図３６は、ＴＤＤ通信方式での運用時における構成例である。図３６において、中継通信局１１０は、ＵＬ・ＤＬ切り替え情報受信部１１０１と、地上基地局の情報取得部１１０２と、ヌルスケジューリング部１１０３と、ヌルスケジューリング情報送信部１１０４とを備える。ＵＬ・ＤＬ切り替え情報受信部１１０１は、フィーダリンクＦＬを介して各地上基地局３０からＵＬ・ＤＬ切り替え情報を受信する。地上基地局の情報取得部１１０２は、フィーダリンクＦＬを介して地上基地局データベース８２にアクセスし、自身のサービスエリア１００Ａ（ＨＡＰＳセル１００Ｃ）内に位置する地上基地局に関する情報を取得する。ヌルスケジューリング部１１０３は、各地上基地局３０から受信したＵＬ・ＤＬ切り替え情報と地上基地局データベース８２から取得した地上基地局の情報とに基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当て（スケジューリング）を、地上基地局ごとに決定する。ヌルスケジューリング情報送信部１１０４は、フィーダリンクＦＬおよび移動通信網（ネットワーク）８０を介して、送信ウェイト行列の情報を含むヌルのスケジューリング情報を各地上基地局３０に通知する。送信ウェイト行列計算部１１０５は、前述の厳密方式による干渉電力の推定等に用いられる、アレーアンテナ１３０に適用する送信ウェイト行列を計算する。
【0131】
なお、図３６において、ＦＤＤ通信方式での運用時には、ＵＬ・ＤＬ切り替え情報受信部１１０１は不要である。
【0132】
図３７は、図３５のシステムにおけるＨＡＰＳ１０に搭載された基地局装置型の中継通信局１１０の主要構成の他の例を示すブロック図である。図３７は、ＴＤＤ通信方式での運用時における構成例である。なお、図３７において、前述の図３６と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。
【0133】
図３７の中継通信局１１０において、送信ウェイト行列計算部１１０５は、アレーアンテナ１３０に適用する送信ウェイト行列を計算する。パラメータ計算部１１０６は、前述の干渉モデルによる干渉推定方式Ａ，Ｂ若しくはＣによる干渉電力の推定に用いられる前述の計算式の係数などのパラメータを計算する。ヌルスケジューリング情報送信部１１０４は、フィーダリンクＦＬおよび移動通信網（ネットワーク）８０を介して、干渉電力の推定に用いられるパラメータの情報を含むヌルのスケジューリング情報を各地上基地局３０に通知する。
【0134】
図３８は、図３５の通信システムにおける地上基地局３０の主要構成の一例を示すブロック図である。図３８は、ＴＤＤ通信方式での運用時における構成例である。図３８において、地上基地局３０は、ＵＬ・ＤＬ切り替え情報送信部３００１と、ヌルスケジューリング情報受信部３００２と、干渉推定部３００３と、地上セルユーザのスケジューリング部３００４とを備える。ＵＬ・ＤＬ切り替え情報送信部３００１は、自セルの地上セルにおけるＵＬ・ＤＬ切り替え情報をＨＡＰＳ１０に通知する。ヌルスケジューリング情報受信部３００２は、ＨＡＰＳ１０から、自身の地上基地局３０に関する、前述のユーザ・スケジューリングのための干渉電力の推定に用いられる送信ウェイト行列又はパラメータの情報を含むヌルのスケジューリング情報を受信する。干渉推定部３００３は、ヌルのスケジューリング情報に基づいて、ＨＡＰＳ１０から自セルに在圏するユーザ（ＵＥ６５）への干渉を推定する。地上セルユーザのスケジューリング部３００４は、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの割り当て（スケジューリング）を決定する。
【0135】
なお、図３８において、ＦＤＤ通信方式での運用時には、ＵＬ・ＤＬ切り替え情報送信部３００１は不要である。
【0136】
図３９は、実施形態に係る通信システムにおけるヌル形成を伴うビームフォーミング制御及びサービスリンク通信を行うときのＨＡＰＳ基地局及び地上セル基地局における処理フローの一例を示すフローチャートである。図３９は、ＴＤＤ通信方式での運用時における処理フローの例である。
【0137】
図３９において、各地上基地局３０は、自セルにおけるＵＬ・ＤＬの切り替え情報をＨＡＰＳ１０に通知する（Ｓ１０１）。
【0138】
次に、ＨＡＰＳ１０は、フィーダリンクＦＬを介して各地上基地局３０からＵＬ・ＤＬの切り替え情報を受信する（Ｓ１０２）。
【0139】
次に、ＨＡＰＳ１０は、フィーダリンクＦＬを介して地上基地局データベース８２にアクセスし、自身のサービスエリア１００Ａ（ＨＡＰＳセル１００Ｃ）内に位置する地上基地局３０に関する情報を取得する（Ｓ１０３）。取得する情報は、地上基地局３０の座標、セル半径、ユーザ分布などを含む。
【0140】
次に、ＨＡＰＳ１０は、各地上基地局３０から受信したＵＬ・ＤＬ切り替え情報と地上基地局データベース８２から取得した地上基地局３０の情報とに基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当て（スケジューリング）と、前述の地上基地局３０でのユーザ・スケジューリングのための干渉電力の推定に用いられる送信ウェイト行列又はパラメータの情報を、地上基地局ごとに決定する（Ｓ１０４）
【0141】
次に、ＨＡＰＳ１０は、フィーダリンクＦＬ及び移動通信網（ネットワーク）８０を介して、前述の地上基地局３０でのユーザ・スケジューリングのための干渉電力の推定に用いられる送信ウェイト行列又はパラメータの情報を含むヌルのスケジューリング情報を各地上基地局３０に通知する（Ｓ１０５）。
【0142】
次に、地上基地局３０は、ＨＡＰＳ１０から自身の地上基地局３０に関する、前述の自局でのユーザ・スケジューリングのための干渉電力の推定に用いられる送信ウェイト行列又はパラメータの情報を含むヌルのスケジューリング情報を受信する（Ｓ１０６）。
【0143】
次に、地上基地局３０は、前述の送信ウェイト行列又はパラメータの情報を含むヌルのスケジューリング情報に基づいて、ＨＡＰＳ１０から自セルに在圏するユーザ（ＵＥ６５）への干渉を推定し、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの割り当て（スケジューリング）を決定する（Ｓ１０７）。
【0144】
次に、地上基地局３０は、ステップＳ１０７で決定したスケジューリング情報に基づいて、自セルに在圏するユーザ（ＵＥ６５）と通信を行う（Ｓ１０８）。
【0145】
なお、図３９において、ＦＤＤ通信方式での運用時には、上記ＵＬ・ＤＬの切り替え情報の送受信のステップ（Ｓ１０１，Ｓ１０２）は不要である。
【0146】
以上、本実施形態によれば、上空のＨＡＰＳ１０から地上又は海上に向けて形成したセル１００Ｃ内に同一周波数帯を用いる地上基地局のアンテナで形成される地上セルが位置する場合に、ＨＡＰＳ１０から地上セル（地上基地局３０及びその地上基地局に接続するＵＥ６５）への干渉を抑圧することができる。
【0147】
また、本実施形態によれば、上空のＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０から地上基地局３０のカバーエリア内に向けて指向性ビームのヌルを形成するときの残留干渉を低減することができる。
【0148】
特に、本実施形態によれば、ＨＡＰＳ（上空ＰＦ）１０から地上基地局３０に通知する制御パラメータ情報量の削減を図りつつ、ヌルスイーピングなしの場合に比較して地上セル全体におけるＳＩＮＲを改善することができる。
【0149】
本発明は、上空のＨＡＰＳ１０に搭載された中継通信局１１０から地上基地局３０のカバーエリア内に向けて指向性ビームのヌルを形成するときの残留干渉を低減することができるシステムを提供できるため、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。
【0150】
なお、本明細書で説明された処理工程並びにＨＡＰＳ１０等の通信中継装置の中継通信局、フィーダ局、ゲートウェイ局、管理装置、監視装置、遠隔制御装置、サーバ、端末装置（ＵＥ：ユーザ装置、移動局、通信端末）、基地局及び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。
【0151】
ハードウェア実装については、実体（例えば、中継通信局、フィーダ局、ゲートウェイ局、基地局、基地局装置、中継通信局装置、端末装置（ＵＥ：ユーザ装置、移動局、通信端末）、管理装置、監視装置、遠隔制御装置、サーバ、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）において前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・アレー（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。
【0152】
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、前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前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）、フラッシュメモリ、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。
【0153】
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ばよく、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。
【0154】
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】
【0155】
１０ ：ＨＡＰＳ
３０ ：地上基地局（地上セル基地局）
４０ ：無線リソース
５０Ａ～５０Ｃ ：干渉モデル
６１ ：広域セルに接続するＵＥ（端末装置）
６５ ：地上セルに接続するＵＥ（端末装置）
７０ ：フィーダ局（ＧＷ局）
７１ ：アンテナ
８０ ：移動通信網（ネットワーク）
８１ ：バックホール回線
８２ ：地上基地局データベース
１００Ａ ：広域セルのサービスエリア
１００ＡＮ ：ヌルエリア
１００Ｂ ：ビーム
１００Ｃ ：ＨＡＰＳセル（３次元セル）
１００Ｆ ：フットプリント
１００Ｎ ：ヌル
１１０ ：中継通信局
１３０ ：アレーアンテナ（サービスリンクアンテナ）
１３０ａ ：アンテナ素子
３００Ｃ ：地上セル
３００Ａ ：地上セルのサービスエリア
３０ ：地上基地局（地上セル基地局）
４０ ：無線リソース
５０Ａ～５０Ｃ ：干渉モデル
６１ ：広域セルに接続するＵＥ（端末装置）
６５ ：地上セルに接続するＵＥ（端末装置）
７０ ：フィーダ局（ＧＷ局）
７１ ：アンテナ
８０ ：移動通信網（ネットワーク）
８１ ：バックホール回線
８２ ：地上基地局データベース
１００Ａ ：広域セルのサービスエリア
１００ＡＮ ：ヌルエリア
１００Ｂ ：ビーム
１００Ｃ ：ＨＡＰＳセル（３次元セル）
１００Ｆ ：フットプリント
１００Ｎ ：ヌル
１１０ ：中継通信局
１３０ ：アレーアンテナ（サービスリンクアンテナ）
１３０ａ ：アンテナ素子
３００Ｃ ：地上セル
３００Ａ ：地上セルのサービスエリア
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-26
【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】
上空に位置する飛行体又は浮揚体に設けられた中継通信局のサービスリンクアンテナから地上又は海上に向けて広域セルを形成する広域セル基地局と、地上又は海上に配置されたアンテナから地上セルを形成する一又は複数の地上セル基地局と、を備えるシステムであって、
前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行い、
前記広域セル基地局は、
前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、
前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、
前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信し、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、
前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、
前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行い、
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記ヌルを形成するときに前記広域セル基地局のアンテナに適用する送信ウェイト行列Ｗｒの情報を含み、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局のアンテナと自セルに在圏するユーザｇの端末装置との間の伝搬路応答ｈｇを推定し、
前記送信ウェイト行列Ｗｒと前記伝搬路応答ｈｇの推定結果とに基づいて、次式（１）により、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行い、
前記広域セル基地局は、
前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、
前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、
前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信し、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、
前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、
前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行い、
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記ヌルを形成するときに前記広域セル基地局のアンテナに適用する送信ウェイト行列Ｗｒの情報を含み、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局のアンテナと自セルに在圏するユーザｇの端末装置との間の伝搬路応答ｈｇを推定し、
前記送信ウェイト行列Ｗｒと前記伝搬路応答ｈｇの推定結果とに基づいて、次式（１）により、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数1】
【請求項2】
請求項１のシステムにおいて、
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記送信ウェイト行列Ｗｒの情報は、複数の送信ウェイト行列Ｗｒの要素を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項3】
上空に位置する飛行体又は浮揚体に設けられた中継通信局のサービスリンクアンテナから地上又は海上に向けて広域セルを形成する広域セル基地局と、地上又は海上に配置されたアンテナから地上セルを形成する一又は複数の地上セル基地局と、を備えるシステムであって、
前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行い、
前記広域セル基地局は、
前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、
前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、
前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信し、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、
前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、
前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行い、
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記広域セル基地局で形成するヌル点に対応する位置を原点として前記広域セルから前記地上セルに在圏するユーザの端末装置への干渉の電力の空間分布をモデル化した干渉モデルに基づいて決定された干渉推定用パラメータの情報を含み、
前記地上セル基地局は、前記干渉推定用パラメータの情報に基づいて、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記広域セル基地局及び前記一又は複数の地上セル基地局は、互いに時間同期された無線フレームで同一周波数帯のサービスリンクの通信を行い、
前記広域セル基地局は、
前記広域セル内に位置する地上セル基地局に関する情報を取得し、
前記地上セル基地局に関する情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるヌルの割り当てに関するヌルスケジューリングを決定し、
前記ヌルスケジューリングの情報を前記地上セル基地局に送信し、
前記地上セル基地局は、
前記広域セル基地局から、前記ヌルスケジューリングの情報を受信し、
前記ヌルスケジューリングの情報に基づいて、時間軸上及び周波数軸上におけるユーザの端末装置の割り当てに関するユーザ・スケジューリングを決定し、
前記ユーザ・スケジューリングの情報に基づいて、自セルに在圏するユーザの端末装置と通信を行い、
前記ヌルスケジューリングの情報は、前記広域セル基地局で形成するヌル点に対応する位置を原点として前記広域セルから前記地上セルに在圏するユーザの端末装置への干渉の電力の空間分布をモデル化した干渉モデルに基づいて決定された干渉推定用パラメータの情報を含み、
前記地上セル基地局は、前記干渉推定用パラメータの情報に基づいて、無線リソースｒに対する前記広域セルから自セルに在圏するユーザｇの端末装置への干渉電力Ｉ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項4】
請求項３のシステムにおいて、
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記干渉推定用パラメータの情報は、複数の干渉推定用パラメータの値を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
前記ヌルスケジューリングの情報に含まれる前記干渉推定用パラメータの情報は、複数の干渉推定用パラメータの値を統計的に処理して得られた情報である、
ことを特徴とするシステム。
【請求項5】
請求項３のシステムにおいて、
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（２）の係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値であり、
前記地上セル基地局は、次式（２）と前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（２）の係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値であり、
前記地上セル基地局は、次式（２）と前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒの値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＡ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数2】
【請求項6】
請求項５のシステムにおいて、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒのうち一つの係数で他二つの係数を正規化した値であり、
前記地上セル基地局は、前記係数の値に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記係数ａｒ，ｂｒ及びｃｒのうち一つの係数で他二つの係数を正規化した値であり、
前記地上セル基地局は、前記係数の値に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項7】
請求項３のシステムにおいて、
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似し、前記楕円放物面を前記ｘ－ｙ面に投影したときの電力が等しい楕円の短軸にｘ軸が一致するように前記直交座標を回転角度φｒだけ回転させた干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記回転後の直交座標系（ｘ'，ｙ'，ｚ）において定義された次式（３）の係数ａｒ'の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（３）と前記係数ａｒ'の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を楕円放物面で近似し、前記楕円放物面を前記ｘ－ｙ面に投影したときの電力が等しい楕円の短軸にｘ軸が一致するように前記直交座標を回転角度φｒだけ回転させた干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記回転後の直交座標系（ｘ'，ｙ'，ｚ）において定義された次式（３）の係数ａｒ'の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（３）と前記係数ａｒ'の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数3】
【請求項8】
請求項７のシステムにおいて、
前記地上セル基地局は、前記式（３）を係数ａｒ'で割った次式（４）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
前記地上セル基地局は、前記式（３）を係数ａｒ'で割った次式（４）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ'，ｙｇ'）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＢ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
【数4】
【請求項9】
請求項３のシステムにおいて、
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を回転放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（５）の係数ａｒ''の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（５）と前記係数ａｒ''の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
前記干渉モデルは、前記ヌル点に対応する位置を原点とした直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、前記干渉の電力をｚ方向とし、ｘ－ｙ面上の位置における前記干渉の電力の分布を回転放物面で近似した干渉モデルであり、
前記干渉推定用パラメータの情報は、前記直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において定義された次式（５）の係数ａｒ''の値であり、
前記地上セル基地局は、次式（５）と前記係数ａｒ''の値とに基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）を推定する、
ことを特徴とするシステム。
【数5】
【請求項10】
請求項９のシステムにおいて、
前記地上セル基地局は、前記式（５）を係数ａｒ''で割った次式（６）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
前記地上セル基地局は、前記式（５）を係数ａｒ''で割った次式（６）に基づいて、無線リソースｒごとに前記広域セルから自セルの座標位置（ｘｇ，ｙｇ）に位置するユーザｇの端末装置への干渉電力の推定値として、前記干渉電力ＩｍｏｄｅｌＣ（ｒ，ｇ）の正規化された値を計算する、
ことを特徴とするシステム。
【数6】
【請求項11】
請求項１乃至１０のいずれかのシステムにおいて、
前記地上セル基地局は、前記ユーザ・スケジューリングにおいて、
複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理と、
前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合の干渉電力を計算し、前記干渉電力の計算値又は前記干渉電力の計算値に対応する判定指標値が最小となるユーザの端末装置のユーザ番号ｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当て、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理と、を実行する、
ことを特徴とするシステム。
前記地上セル基地局は、前記ユーザ・スケジューリングにおいて、
複数（Ｎｕ）の未割り当てユーザの端末装置のユーザ番号ｇの第１集合の設定及び貪欲法で処理する複数（Ｎｒ＝ｒｍａｘ）の無線リソースについてのリソース番号ｒの順番の第２集合の設定を含む初期化処理と、
前記第２集合のリソース番号ｒの１番目（ｒ＝１）からＮｒ番目（ｒ＝ｒｍａｘ）の順に、前記第２集合のｒ番目のリソース番号ｒをユーザ割り当て対象のリソース番号ｒとして設定し、リソース番号ｒの無線リソースを割り当てた場合の干渉電力を計算し、前記干渉電力の計算値又は前記干渉電力の計算値に対応する判定指標値が最小となるユーザの端末装置のユーザ番号ｇを、前記リソース番号ｒに割り当てるユーザ番号ｇｒとして割り当て、割り当てが確定したユーザ番号ｇｒを前記第１集合から削除する処理と、を実行する、
ことを特徴とするシステム。