移動通信装置及び移動通信システム
【課題】離陸後において、通信条件を自在に切り替えることにより、飛行中における飛行編隊の再編成を可能とすること。
【解決手段】飛行編隊に属する航空機の各々に搭載され、編隊内の航空機の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行うＴＤＭＡ制御部２３と、異なる編隊の各々に割り当てられた個別の符合を用いてＴＤＭＡ制御部２３により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行うＳＳＤＳ制御部２２とを有する移動通信装置において、出発後において、指令局から受信した変更情報に基づいて、ＳＳＤＳ制御部２２が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替部２２４と、該変更情報に基づいて、ＴＤＭＡ制御部２３が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替部２３１とを具備する移動通信装置を提供する。
【解決手段】飛行編隊に属する航空機の各々に搭載され、編隊内の航空機の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行うＴＤＭＡ制御部２３と、異なる編隊の各々に割り当てられた個別の符合を用いてＴＤＭＡ制御部２３により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行うＳＳＤＳ制御部２２とを有する移動通信装置において、出発後において、指令局から受信した変更情報に基づいて、ＳＳＤＳ制御部２２が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替部２２４と、該変更情報に基づいて、ＴＤＭＡ制御部２３が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替部２３１とを具備する移動通信装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体間の無線通信、及び移動体と固定局の無線通信に関し、特に、航空機からなる飛行編隊用の無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飛行編隊用の無線通信方法として、例えば、ＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせたものが提案されている（例えば、特許文献１等。）。
このような従来の無線通信システムにおいては、例えば、編隊飛行を行う各航空機に搭載された各移動通信装置に対して、ＴＤＭＡ方式で用いるタイムスロットの情報、及び、ＣＤＭＡ方式で用いる符号情報を飛行前に設定し、飛行中においては、これらのタイムスロットの情報や符号情報を用いることにより、各移動通信装置間、或いは、移動通信装置と地上に設けられている地上局との間の通信を実現している。
【特許文献１】特開２００５−１９２０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の通信システムでは、飛行前において、各移動体がどの編隊に属して飛行するかを綿密に検討し、この検討結果に応じて各移動通信装置に対して手動でタイムスロットや符号の設定を行う必要があったため、飛行前における人的負担が大きいという問題があった。
また、飛行中において、事前に設定されたタイムスロットや符号を変更することは事実上不可能であったため、飛行中における通信条件を変更することができず、飛行編隊の再編成を行うことは、パイロットのワークロードが増大し、負荷が大きいため正常な運用ができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、出発後において、各移動通信装置の通信条件を自在に切り替えることにより、出発後における編隊の再編成を可能とする移動通信装置及び移動通信システム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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、少なくとも１つの移動体からなる編隊に属する前記移動体の各々に搭載され、前記編隊内における前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段とを有する移動通信装置において、出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、前記編隊の変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段とを具備する移動通信装置を提供する。
【０００６】
上記構成によれば、編隊内の各移動体の各々に互いに異なるタイムスロットを割り当てて時分割多重を行い、異なる編隊の各々に互いに異なる符合を割り当てて符号分割を用い、時分割多重と符号分割多重を組み合わせて、編隊内の各移動体に搭載された移動通信装置間で相互に通信を行うので、編隊間における干渉を回避し、秘匿性の高い安定した通信を実現することができる。
この場合において、出発後において、編隊情報受信手段が指令局から編隊の変更情報を受け付けた場合には、符号切替手段が符号分割制御手段により用いられる符号を変更先の編隊に対応する符号に自動的に切り替えるとともに、タイムスロット切替手段が時間分割制御手段により用いられるタイムスロットを変更先の編隊に応じたものに切り替えるので、移動体の操作者に違和感を与えることなく、今まで属していた編隊における通信条件を変更先の編隊に対応する通信条件へ自動的に遷移させることが可能となる。
【０００７】
上記の移動通信装置において、前記移動体は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記指令局から受信し、前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられるタイムスロットを設定することが好ましい。
【０００８】
上記構成によれば、出発後において、移動体がこれから属することとなる編隊の新規加入情報を受信し、この新規加入情報に基づいて符号やタイムスロットが設定される。これにより、出発時において移動体がいずれの編隊に属していなくても、出発後において移動体を編隊に加入させることが可能となる。この結果、出発前における各移動通信装置への編隊に関する設定操作等が不要となるので、人的な負担を軽減することができる。
【０００９】
上記の移動通信装置において、前記編隊情報受信手段は、前記符号分割制御手段により用いられる符合を前記指令局からの情報を受信するための専用符号に切り替えることにより、前記指令局からの情報を受信し、更に、上記専用符号は、同一の前記指令局により管理される全ての前記移動体において同一に設定されていることが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、編隊情報受信手段は、符号分割制御手段により用いられる符合を指令局からの情報を受信するための専用符号に切り替える操作を行うだけで、指令局からの情報を取得することが可能となるので、非常に容易な処理により指令局からの情報の受信を実現させることができる。更に、受信するための他の構成を必要としないため、構成を簡素化することが可能となる。
更に、専用符号は、同一の指令局により管理される全ての移動体において同一のものが使用されるので、指令局から送信される指令、つまり、編隊の新規加入情報や編隊の変更情報を全ての移動体が共有することが可能となる。これにより、各移動体の操作者は、他の移動体の編隊の変更などについても把握することができる。また、指令局は、各移動通信装置に対してブロードキャスト方式で編隊の新規加入情報や変更情報を指示することができるので、効率よくこれらの情報を通知することができる。
【００１１】
本発明は、複数の移動体の各々が搭載する複数の移動通信装置と、前記移動体の編隊編成を決定する指令局からの情報を前記移動通信装置へ通知するための固定通信装置とを備える移動通信システムであって、前記移動通信装置は、同一の編隊に属する前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて、前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段と、出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、前記編隊の前記変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段とを備える移動通信システムを提供する。
【００１２】
上記構成によれば、移動通信システムは、複数の移動体の各々が搭載する複数の移動通信装置と、移動体のそれぞれに関する編隊の指示をするための指令局が備える固定通信装置とを備えている。上記移動通信装置は、編隊内において互いに異なるタイムスロットを用いて時分割多重を行い、更に、編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて符号分割を用い、時分割多重と符号分割多重を組み合わせて、編隊内の各移動体に搭載された移動通信装置間で相互に通信を行うので、編隊間における干渉を回避し、秘匿性の高い安定した通信を実現することができる。
また、移動通信装置は、出発後において、編隊情報受信手段が指令局から編隊の変更情報を受け付けた場合、符号切替手段が符号分割制御手段により用いられる符号を変更先の編隊に対応する符号に自動的に切り替えるとともに、タイムスロット切替手段が時間分割制御手段により用いられるタイムスロットを変更先の編隊に応じたものに切り替えるので、移動体の操作者に違和感を与えることなく、今まで属していた編隊における通信条件を変更先の編隊に対応する通信条件へ自動的に遷移させることが可能となる。
【００１３】
上記の移動通信システムにおいて、前記移動体の各々は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記固定通信装置から受信し、前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられる前記タイムスロットを設定することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、移動通信装置側では、出発後において、移動体がこれから属することとなる編隊の新規加入情報を受信し、この新規加入情報に基づいて符号やタイムスロットが設定される。これにより、出発時において移動体がいずれの編隊に属していなくても、出発後において移動体を編隊に加入させることが可能となる。この結果、出発前における各移動通信装置への編隊に関する設定操作等が不要となるので、人的な負担を軽減することができる。
【００１５】
上記の移動通信システムにおいて、同一の前記指令局により管理される全ての前記移動体が備える前記編隊情報受信手段の各々は、互いに同期して、前記符号分割制御手段により用いられる符号を前記指令局からの情報受信のための同一の専用符号に切り替えることにより、前記指令局からの情報をそれぞれ受信することが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、専用符号は、同一の指令局により管理される全ての移動体において同一のものが使用されるので、指令局から送信される指令、つまり、編隊の新規加入情報や編隊の変更情報を全ての移動体が共有することが可能となる。これにより、各移動体の操作者は、他の移動体の編隊の変更などについても把握することができる。更に、指令局は、各移動通信装置に対してブロードキャスト方式で編隊の新規加入情報や変更情報を指示することができるので、効率よくこれらの情報を通知することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出発後において、各移動通信装置の通信条件を自在に切り替えることが可能となるので、出発後における編隊の再編成を自由に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る移動通信システムを航空機の飛行編隊に関する飛行編隊用通信システム（以下、単に「通信システム」という。）に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概略構成を示したブロック図である。図１において、通信システムは、固定通信装置１０と移動通信装置２０とを備えている。固定通信装置１０は、地上に設けられた複数の通信所の各々に設置されている。移動通信装置２０は、編隊飛行を行う航空機３０の各々に搭載されている。航空機の飛行編隊４０の編成等は、地上の指令局（図示略）により決定される。指令局は、通信所に設置されている固定通信装置１０を介して各航空機３０に対して飛行編隊の編成や、再編成の指示を与える。指令局は航空機内にあってもよく、その場合、移動通信装置２０を介して各航空機３０に対して飛行編隊の編成や、再編成の指示を与える。なお、詳細は後述する。
【００１９】
移動通信装置２０は、同一の編隊に属する移動通信装置２０間、並びに、固定通信装置１０とも通信可能な構成を備えている。移動通信装置２０は、小ゾーン方式を採用しており、小ゾーン５０の直径は、同一の飛行編隊４０の全ての航空機３０間の飛行行動中の相対距離をカバーできる距離に制限されている。そのために航空機３０に搭載される移動通信装置２０の出力は小出力である。また、航空機３０は飛行行動により相対位置が変化するので、無指向性のアンテナが用いられている。これらにより、同一の飛行編隊４０の各航空機３０は、飛行行動中、常に相互に通信が可能である。
【００２０】
無線信号の多重方式としてはＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式を組み合わせた方式が採用されている。
各小ゾーン５０内の多重方式としてＴＤＭＡ方式を採用している。飛行編隊４０内の各航空機３０の移動通信装置２０には、後述する新規加入時における設定等が行われることにより、それぞれ個別のタイムスロットが割り当てられる。各移動通信装置２０は、自己に割り当てられたタイムスロットを用いて通信を行う。
【００２１】
また、各編隊には、それぞれ異なる拡散符合が割り当てられている。各移動通信装置２０は、時分割多重を行ったＴＤＭＡ信号を、更に、自己が属する飛行編隊４０に割り当てられている符号を用いてスペクトラム拡散（ＤＳ−ＳＳ）し、送信する。これにより、他の編隊４０との混信を回避することができるとともに、秘匿性の高い通信を実現することができる。なお、上記移動通信装置２０における符号の割り当ては、後述の新規加入時における設定処理等により自動的に行われるものである。
【００２２】
固定通信装置１０は、各小ゾーン５０内の各移動通信装置２０と通信可能である。指令局からの指示は、通信所の固定通信装置１０から各航空機３０の移動通信装置２０に送られる。移動通信装置２０の出力は飛行編隊４０内において無指向性で通信可能な程度に抑えられているので、固定通信装置１０は狭い範囲で高い利得の指向特性を示す指向性アンテナを用い、その指向性を飛行編隊４０の方向に制御することにより、各航空機３０の移動通信装置２０と通信する。
更に、上述した固定通信装置１０と全ての移動通信装置２０は、ブロードキャスト用の符号（以下、「ＢＣ符号」という。）を保有している。各固定通信装置１０及び移動通信装置２０が同時にＢＣ符号を用いて通信を行うことにより、ブロードキャスト方式による情報の授受を実現させることができる。
【００２３】
図２は、移動通信装置２０の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、移動通信装置２０は、送受信部２１、ＳＳＤＳ（スペクトラム拡散−直接拡散）制御部（符号分割制御手段）２２、ＴＤＭＡ制御部（時間分割制御手段）２３、カプラ２４、機体インタフェース２５、および機体アンテナ端子２６を有している。
送受信部２１は、受信部２１１および送信部２１２を有している。ＳＳＤＳ制御部２２はＳＳＤＳ復調部２２１、ＳＳＤＳ変調部２２２、符号記憶部２２３、及び符号切替部（符号切替手段）２２４を有している。機体アンテナ端子２６は機体アンテナ２７に接続される。ＴＤＭＡ制御部２３は、タイムスロット切替部（タイムスロット切替手段）２３１を備えている。
【００２４】
受信部２１１は、機体アンテナ２７で受信された無線信号をＳＳＤＳ復調部２２１に送る。その際、受信部２１１は、ＬＮＡ（低雑音増幅器）による増幅、無線周波数からベースバンドへの周波数変換、フィルタリングなどを行なう。
ＳＳＤＳ復調部２２１は、受信部２１１からの信号に対してＳＳＤＳ復調処理をし、ＴＤＭＡ制御部２３に送る。ＳＳＤＳ復調処理には、例えば、逆拡散、キャリア再生、データ復調などが含まれる。この逆拡散の処理には、後述する符号切替部２２４により設定された符号が用いられる。
ＳＳＤＳ変調部２２２は、ＴＤＭＡ制御部２３からの信号に対してＳＳＤＳ変調処理をし、送信部２１２に送る。ＳＳＤＳ変調処理には、例えばデータ変調や拡散などが含まれる。この拡散処理には、上記ＳＳＤＳ変調部２２２と同様、符号切替部２２４により設定された符号が用いられる。
【００２５】
符号記憶部２２３は、同一の指令局にて管理される全ての飛行編隊４０に割り当てられている符号情報、並びに、上述のＢＣ符号を記憶している。符号切替部２２４は、後述する指令局から送られてくる編隊の新規加入情報や編隊の変更情報に基づいて、ＳＳＤＳ復調部２２１における復調処理で用いられる符号、並びに、ＳＳＤＳ変調部２２２における変調処理で用いられる符合を切り替える。なお、符号切替部２２４の制御の詳細については後述する。
【００２６】
送信部２１２は、ＳＳＤＳ変調処理部２２２からの拡散信号を無線信号にして機体アンテナ２８から送信する。
ＴＤＭＡ制御部２３は、ＳＳＤＳ復調部２２１からの信号の所定のタイムスロットの信号を取り出し（メッセージデパッキング）、機体インタフェース２５に送る。このタイムスロットは、後述のタイムスロット切替部２３１により設定されたタイムスロットである。また、ＴＤＭＡ制御部２３は、機体インタフェース２５からの信号を所定のタイムスロットに挿入し（メッセージパッキング）、ＳＳＤＳ復調部２２に送る。
【００２７】
タイムスロット切替部２３１は、後述する指令局から送られてくる編隊の新規加入情報や編隊の変更情報に基づいて、ＴＤＭＡ制御部２３が用いるタイムスロットを設定する。ここで設定されるタイムスロットは、同一の飛行編隊４０に属する航空機３０に個別に割り当てられた固有のタイムスロットである。
また、ＴＤＭＡ制御部２３では、全ての航空機３０の移動通信装置２０に共通のタイミングでＴＤＭＡ同期管理が行なわれている。
【００２８】
機体インタフェース２５は、機体に設置された各機器（図示略）と接続され、各機器特有の機器信号を送受信する。例えば、音声通信用の機器であれば音声信号が送受信される。各種センサ機器であれば、各部の状態を示すセンサ信号が送受信される。各機器との間で物理的、電気的インタフェースが規定される。
【００２９】
図３は、固定通信装置１０の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、固定通信装置１０は、ＴＤＭＡ制御部３１、ＳＳＤＳ制御部３２、送受信部３３、カプラ３４、指向性アンテナ３５、および指向制御部３６を有している。
指向性アンテナ３５は、指向方向を制御可能な指向性アンテナである。小ゾーン５０内で飛行編隊４０に属する航空機３０同士で通信している移動通信装置２０と、小ゾーン５０外の固定通信装置１０で通信を行なうために、固定通信装置１０では指向方向に高い利得を示す指向性アンテナ３５が用いられている。指向性アンテナ３５は例えばアダプティブアレーアンテナであればよい。
【００３０】
指向制御部３６は、指向性アンテナ３５の指向方向を通信相手である飛行編隊４０の方向に適応的に制御する。飛行編隊４０の方向は、例えばレーダ（図示略）から指向制御部３６に与えられることとすればよい。
受信部３３１は、指向性アンテナ３５で受信された無線信号をＳＳＤＳ復調部３２１に送る。その際、受信部３３１は、ＬＮＡによる増幅、無線周波数からベースバンドへの周波数変換、フィルタリングなどを行なう。
【００３１】
ＳＳＤＳ復調部３２１は、受信部３３１からの拡散信号に対してＳＳＤＳ復調処理をし、ＴＤＭＡ制御部３１に送る。ＳＳＤＳ復調処理には、例えば、逆拡散、キャリア再生、データ復調などが含まれる。この逆拡散の処理には、後述の符号切替部３２４にて設定された符号が用いられる。
ＳＳＤＳ変調部３２２は、ＴＤＭＡ制御部３１からの信号に対してＳＳＤＳ変調処理をし、送信部３３２に送る。ＳＳＤＳ変調処理には、例えばデータ変調や拡散などが含まれる。この拡散処理には、通信相手の飛行編隊４０に割り当てられた符号が用いられる。
【００３２】
符号記憶部３２３は、同一の指令部により管理される全ての編隊４０に割り当てられた固有の符号の情報及びＢＣ符号が記憶されている。
符号切替部３２４は、信号の送信元の航空機３０に応じてＳＳＤＳ復調部３２１により用いられる符号を切り替えるとともに、指令部からの指令を送信する相手に応じて、ＳＳＤＳ変調部３２２により用いられる符号を切り替える。これにより、ＢＣ符号を設定した場合には、全ての航空機３０が搭載する移動通信装置２０に対して一斉に情報を送信することができ、また、各通信相手に応じた符号を設定することにより、秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００３３】
送信部３３２は、ＳＳＤＳ変調処理部３２２からの信号を指向性アンテナ３５から送信する。
ＴＤＭＡ制御部３１は、ＳＳＤＳ復調部３２１からの所定のタイムスロットの信号を取り出し、指令局に対して出力する。このタイムスロットは、通信相手の移動通信装置２０に割り当てられた、飛行編隊３０内で特有のタイムスロットであってもよく、あるいは、全ての航空機３０の移動通信装置２０が受信するマルチキャスト用のタイムスロットであってもよい。
また、ＴＤＭＡ制御部３１は、指令局から入力された信号を所定のタイムスロットに挿入し（メッセージパッキング）、ＳＳＤＳ変調部３２２に送る。このタイムスロットも、通信相手の移動通信装置２０に割り当てられた、飛行編隊３０内で特有のタイムスロットであってもよく、あるいはマルチキャスト用のタイムスロットであってもよい。
【００３４】
なお、ＴＤＭＡ制御部３１では、全ての航空機３０の移動通信装置２０と共通のタイミングでＴＤＭＡ同期管理が行なわれている。
【００３５】
次に、上述したような構成を備える移動通信システムの作用について図４乃至図６を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ここでは、図４に示すように、同一の指令局（図示略）により８機の航空機３０が管理され、且つ、離陸後において、これらの航空機３０が２つの編隊４０Ａ、４０Ｂに編成される場合を一例として説明する。
【００３６】
まず、図４に示すように、各航空機３０には、各航空機３０を識別するための機体番号Ｆ１乃至Ｆ８が予め付与されている。この機体番号Ｆ１乃至Ｆ８はユニークな番号であるため、指令局は航空機１台１台を識別することが可能となる。また、航空機３０は、離陸時において、編隊飛行に関する情報を保有していない。従って、離陸直後においては、各航空機３０は編隊飛行を行わず、互いに接触を避ける範囲でばらばらに飛行を行うこととなる。
【００３７】
離陸後、各移動通信装置２０及び固定通信装置１０は、図５に示したタイムテーブルに従って、情報の送受信を行う。まず、図５における時刻ｔ０からｔ１の期間では、以下に示す手順により、編隊の編成或いは再編成に関する情報の授受が行われる。
まず、各航空機３０に搭載された各移動通信装置２０が備える符号切替部２２４（図２参照）は、それぞれＳＳＤＳ復調部２２１の復号に用いる符号をＢＣ符号に切り替える。また、これと同期して、固定通信装置１０の符号切替部３２４（図３参照）は、ＳＳＤＳ変調部３２２の変調に用いる符号をＢＣ符号に切り替える。
これにより、各移動通信装置２０は、指令局から通知され、固定通信装置１０を介して放送される情報を互いに共有することができる。
【００３８】
この受信状態において、指令局からは、各航空機３０に対して、これから属する編隊の新規加入情報が通知される。この新規加入情報には、例えば、各航空機３０が、これから属することとなる編隊の識別番号と、該編隊内に属した場合に利用するタイムスロットの割り当て情報が少なくとも含まれている。各移動通信装置２０が、編隊の新規加入情報を受信すると、装置内の符号切替部２２４（図２参照）は、この新規加入情報に基づいて、これから属する編隊に対応する符号を符号記憶部２２３から取得し、この符号を保持する。なお、この保持した符号は、図５の時刻ｔ２以降乃至ｔ６の期間において行われるＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信を行う場合に利用される。
【００３９】
また、同様に、タイムスロット切替部２３１は、自己に割り当てられたタイムスロットを保持する。なお、この保持したタイムスロットは、図５の時刻ｔ２以降乃至ｔ６の期間において行われるＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信を行う場合に利用される。
【００４０】
更に、移動通信装置２０は、このようにしてこれから属する編隊に関する符号及びタイムスロットの取得が完了すると、機体インタフェース２５（図２参照）を介して、航空機内のパイロット席の前方に設置された表示装置に、自機がこれから属する編隊の情報を表示させる。これにより、パイロットは、表示装置に表示された編隊情報を確認して操縦を行うことにより編隊飛行を実現させる。
なお、上述した編隊の編成が一旦行われた後は、図５に示した時刻ｔ０乃至ｔ１の期間は、編隊の再編成に関する情報を授受するための期間として使用される。
【００４１】
上述のように各編隊４０Ａ、４０Ｂの編成が行われると、続いて、図５の時刻ｔ１乃至ｔ２の期間において、各移動通信装置２０が他の移動通信装置２０に対して、自己が属している編隊の情報等をそれぞれ通知する。この通知は、上述の時刻ｔ０乃至ｔ１と同様、ブロードキャスト方式により行われる。
ここで、上述の時刻ｔ０乃至ｔ１において編隊の編成が行われると、異なる編隊に属する移動通信装置２０間では変調、復調に用いる符号が異なることから、情報の授受が不可能となる。このため、全ての移動通信装置２０がブロードキャスト方式により、自己が属している編隊の情報等を通知することにより、図４に示した全ての航空機３０（機体番号Ｆ１乃至Ｆ８）がそれぞれの編隊情報を把握することが可能となる。
【００４２】
次に、図５における時刻ｔ２乃至ｔ６の期間では、上述したブロードキャスト方式による通信ではなく、ＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信方式により、同一の編隊に属した各移動通信装置２０間、また、各移動通信装置２０と指令局との間で、飛行に必要な情報が授受される。
【００４３】
具体的には、各移動通信装置２０が備える各符号切替部２２４が、先ほど時刻ｔ０乃至ｔ１において保持した符号を、ＳＳＤＳ復調部２２１及びＳＳＤＳ変調部２２２に設定するとともに、タイムスロット切替部２３１が、先ほど時刻ｔ０乃至ｔ１において保持したタイムスロットをＴＤＭＡ制御部２３に設定する。これにより、異なる編隊に属する航空機３０に搭載された移動通信装置２０間での通信が困難な状態となり、秘匿性の高い安定した通信を実現することができる。
【００４４】
このようなＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信方式による通信では、例えば、図５の時刻ｔ２乃至ｔ３の期間では、同一の編隊に属した各移動通信装置２０間の通信が行われる。時刻ｔ３乃至ｔ４の期間では、指令局から各移動通信装置２０に対して所定の情報（例えば、指揮統制／誘導命令，他航空機の位置／速度／機種情報等）が通知され、時刻ｔ４乃至ｔ５の期間では、各移動通信装置２０から固定通信装置１０を介して指令局に対して所定の情報（例えば、指揮統制／誘導命令に対する受領応答等）が通知される。
【００４５】
また、時刻ｔ５乃至ｔ６の期間では、１つの編隊を更に擬似的に複数の編隊に分割する、あるいは複数の編隊を１つの編隊にまとめるために必要となる情報が指令局から固定通信装置１０を介して各移動通信装置２０に対して送信されるネットコントロールが行われる。
【００４６】
以下、この時刻ｔ５から時刻ｔ６において行われるネットコントロールについて詳しく説明する。
例えば、上述した時刻ｔ０乃至ｔ１の期間における編隊４０Ａ、４０Ｂの編成により、図６に示すように、機体番号Ｆ１乃至Ｆ４の航空機３０が編隊４０Ａに属することとなった場合、更に、この編隊４０Ａを、小編隊４０ａ、４０ｂに分割したい場合がある。このような場合、指令局は、編隊４０Ａに属する各移動通信装置２０に対して、小編隊４０ａ，４０ｂに属するそれぞれの航空機３０の機体番号を通知する。
【００４７】
例えば、この小編成の情報として、小編隊４０ａとして機体番号Ｆ１、Ｆ２が、小編隊４０ｂとして機体番号Ｆ３、Ｆ４の航空機３０が属する旨の情報が機体番号Ｆ１乃至Ｆ４の航空機３０が搭載する各移動通信装置２０に通知された場合、各移動通信装置２０は、自己と同一の小編隊に属することとなる機体番号の情報を保持する。
【００４８】
そして、以降の通信、つまり、時刻ｔ２乃至ｔ３において行われる情報の授受に関しては、自己と同一の編隊４０ａ又は４０ｂに属する移動通信装置２０からの情報のみを抽出して、抽出した情報のみを機体インタフェース２５を介して航空機３０内の表示装置に表示させるようにする。なお、情報の抽出は、例えば、以下の手法により行うことが可能である。例えば、各移動通信装置２０は、同一の小編隊に属している航空機３０の移動体通信装置２０が用いるタイムスロットの情報を保持しているため、受信した情報のうち、同一の小編隊に属する移動体通信装置２０が用いるタイムスロットの情報のみを抽出することで実現できる。
【００４９】
これにより、パイロットは、自己と同一の小編隊に属する航空機３０の情報のみを確認することができる。このような処理を編隊４０Ａに属する各移動通信装置２０がそれぞれ実施することにより、編隊４０Ａを見かけ上、２つの編隊４０ａ、４０ｂに再編成することが可能となる。
【００５０】
そして、移動通信装置２０及び固定通信装置１０は、上述のような通信処理を図５に示したタイムテーブルに従って繰り返し行うことにより、飛行編隊の編成を自在に変化させることが可能となる。なお、一旦、編隊の編成がなされた後における図５の時刻ｔ０乃至ｔ１においては、編隊の編成を変更するために行われ、例えば、編隊の再編成の対象となる航空機３０に搭載された移動通信装置２０に対して変更情報が通知されることとなる。この変更情報には、変更先となる編隊の符号、及び、変更先となる編隊において自機に割り当てられるタイムスロットの情報が含まれている。なお、この変更情報に基づく符号の切替、タイムスロットの切替については、上述の新規加入時における手順と同様に行われる。
【００５１】
以上説明してきたように、本実施形態に係る通信システムによれば、移動通信装置２０が、編成の変更に応じて、通信条件を自動的に切り替えるので、パイロットの手を煩わせることなく、また、パイロットに対して編隊の変更に伴う通信の違和感を与えることなく、スムーズに通信状態を遷移させることができる。これにより、離陸後においても自由に編隊の編成、再編成を行うことが可能となる。
【００５２】
更に、離陸後において、航空機３０に対して編隊の編成を指示することが可能となるので、出発前における各移動通信装置２０への編隊に関する設定操作等が不要となり、人的な負担を軽減することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、一実施形態として、移動体として航空機を例としたが、移動体は航空機に限られず、編隊により行動するものであれば本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る飛行編隊用通信システムの構成を示す図である。
【図２】図１の移動通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１の固定通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】離陸時における編隊の編成について説明するための図である。
【図５】各移動通信装置間、並びに、各移動通信装置と指令局との間で行われる通信のタイムテーブルを示した図である。
【図６】同一の編隊内における小編隊の編成について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 固定通信装置
２０ 移動通信装置
２１ 送受信部
２１１ 受信部
２１２ 送信部
２２ ＳＳＤＳ制御部
２２１ ＳＳＤＳ復調部
２２２ ＳＳＤＳ変調部
２２３ 符号記憶部
２２４ 符号切替部
２３ ＴＤＭＡ制御部
２３１ タイムスロット切替部
２４ カプラ
２５ 機体インタフェース
２６ 機体アンテナ端子
２７ 機体アンテナ
３０ 航空機
３１ ＴＤＭＡ制御部
３２ ＳＳＤＳ制御部
３２１ ＳＳＤＳ復調部
３２２ ＳＳＤＳ変調部
３２３ 符号記憶部
３２４ 符号切替部
３３ 送受信部
３３１ 受信部
３３２ 送信部
３４ カプラ
３５ 指向性アンテナ
３６ 指向制御部
４０ 飛行編隊
５０、５０１〜５０３ 小ゾーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体間の無線通信、及び移動体と固定局の無線通信に関し、特に、航空機からなる飛行編隊用の無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飛行編隊用の無線通信方法として、例えば、ＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせたものが提案されている（例えば、特許文献１等。）。
このような従来の無線通信システムにおいては、例えば、編隊飛行を行う各航空機に搭載された各移動通信装置に対して、ＴＤＭＡ方式で用いるタイムスロットの情報、及び、ＣＤＭＡ方式で用いる符号情報を飛行前に設定し、飛行中においては、これらのタイムスロットの情報や符号情報を用いることにより、各移動通信装置間、或いは、移動通信装置と地上に設けられている地上局との間の通信を実現している。
【特許文献１】特開２００５−１９２０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の通信システムでは、飛行前において、各移動体がどの編隊に属して飛行するかを綿密に検討し、この検討結果に応じて各移動通信装置に対して手動でタイムスロットや符号の設定を行う必要があったため、飛行前における人的負担が大きいという問題があった。
また、飛行中において、事前に設定されたタイムスロットや符号を変更することは事実上不可能であったため、飛行中における通信条件を変更することができず、飛行編隊の再編成を行うことは、パイロットのワークロードが増大し、負荷が大きいため正常な運用ができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、出発後において、各移動通信装置の通信条件を自在に切り替えることにより、出発後における編隊の再編成を可能とする移動通信装置及び移動通信システム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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、少なくとも１つの移動体からなる編隊に属する前記移動体の各々に搭載され、前記編隊内における前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段とを有する移動通信装置において、出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、前記編隊の変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段とを具備する移動通信装置を提供する。
【０００６】
上記構成によれば、編隊内の各移動体の各々に互いに異なるタイムスロットを割り当てて時分割多重を行い、異なる編隊の各々に互いに異なる符合を割り当てて符号分割を用い、時分割多重と符号分割多重を組み合わせて、編隊内の各移動体に搭載された移動通信装置間で相互に通信を行うので、編隊間における干渉を回避し、秘匿性の高い安定した通信を実現することができる。
この場合において、出発後において、編隊情報受信手段が指令局から編隊の変更情報を受け付けた場合には、符号切替手段が符号分割制御手段により用いられる符号を変更先の編隊に対応する符号に自動的に切り替えるとともに、タイムスロット切替手段が時間分割制御手段により用いられるタイムスロットを変更先の編隊に応じたものに切り替えるので、移動体の操作者に違和感を与えることなく、今まで属していた編隊における通信条件を変更先の編隊に対応する通信条件へ自動的に遷移させることが可能となる。
【０００７】
上記の移動通信装置において、前記移動体は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記指令局から受信し、前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられるタイムスロットを設定することが好ましい。
【０００８】
上記構成によれば、出発後において、移動体がこれから属することとなる編隊の新規加入情報を受信し、この新規加入情報に基づいて符号やタイムスロットが設定される。これにより、出発時において移動体がいずれの編隊に属していなくても、出発後において移動体を編隊に加入させることが可能となる。この結果、出発前における各移動通信装置への編隊に関する設定操作等が不要となるので、人的な負担を軽減することができる。
【０００９】
上記の移動通信装置において、前記編隊情報受信手段は、前記符号分割制御手段により用いられる符合を前記指令局からの情報を受信するための専用符号に切り替えることにより、前記指令局からの情報を受信し、更に、上記専用符号は、同一の前記指令局により管理される全ての前記移動体において同一に設定されていることが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、編隊情報受信手段は、符号分割制御手段により用いられる符合を指令局からの情報を受信するための専用符号に切り替える操作を行うだけで、指令局からの情報を取得することが可能となるので、非常に容易な処理により指令局からの情報の受信を実現させることができる。更に、受信するための他の構成を必要としないため、構成を簡素化することが可能となる。
更に、専用符号は、同一の指令局により管理される全ての移動体において同一のものが使用されるので、指令局から送信される指令、つまり、編隊の新規加入情報や編隊の変更情報を全ての移動体が共有することが可能となる。これにより、各移動体の操作者は、他の移動体の編隊の変更などについても把握することができる。また、指令局は、各移動通信装置に対してブロードキャスト方式で編隊の新規加入情報や変更情報を指示することができるので、効率よくこれらの情報を通知することができる。
【００１１】
本発明は、複数の移動体の各々が搭載する複数の移動通信装置と、前記移動体の編隊編成を決定する指令局からの情報を前記移動通信装置へ通知するための固定通信装置とを備える移動通信システムであって、前記移動通信装置は、同一の編隊に属する前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて、前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段と、出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、前記編隊の前記変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段とを備える移動通信システムを提供する。
【００１２】
上記構成によれば、移動通信システムは、複数の移動体の各々が搭載する複数の移動通信装置と、移動体のそれぞれに関する編隊の指示をするための指令局が備える固定通信装置とを備えている。上記移動通信装置は、編隊内において互いに異なるタイムスロットを用いて時分割多重を行い、更に、編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて符号分割を用い、時分割多重と符号分割多重を組み合わせて、編隊内の各移動体に搭載された移動通信装置間で相互に通信を行うので、編隊間における干渉を回避し、秘匿性の高い安定した通信を実現することができる。
また、移動通信装置は、出発後において、編隊情報受信手段が指令局から編隊の変更情報を受け付けた場合、符号切替手段が符号分割制御手段により用いられる符号を変更先の編隊に対応する符号に自動的に切り替えるとともに、タイムスロット切替手段が時間分割制御手段により用いられるタイムスロットを変更先の編隊に応じたものに切り替えるので、移動体の操作者に違和感を与えることなく、今まで属していた編隊における通信条件を変更先の編隊に対応する通信条件へ自動的に遷移させることが可能となる。
【００１３】
上記の移動通信システムにおいて、前記移動体の各々は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記固定通信装置から受信し、前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられる前記タイムスロットを設定することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、移動通信装置側では、出発後において、移動体がこれから属することとなる編隊の新規加入情報を受信し、この新規加入情報に基づいて符号やタイムスロットが設定される。これにより、出発時において移動体がいずれの編隊に属していなくても、出発後において移動体を編隊に加入させることが可能となる。この結果、出発前における各移動通信装置への編隊に関する設定操作等が不要となるので、人的な負担を軽減することができる。
【００１５】
上記の移動通信システムにおいて、同一の前記指令局により管理される全ての前記移動体が備える前記編隊情報受信手段の各々は、互いに同期して、前記符号分割制御手段により用いられる符号を前記指令局からの情報受信のための同一の専用符号に切り替えることにより、前記指令局からの情報をそれぞれ受信することが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、専用符号は、同一の指令局により管理される全ての移動体において同一のものが使用されるので、指令局から送信される指令、つまり、編隊の新規加入情報や編隊の変更情報を全ての移動体が共有することが可能となる。これにより、各移動体の操作者は、他の移動体の編隊の変更などについても把握することができる。更に、指令局は、各移動通信装置に対してブロードキャスト方式で編隊の新規加入情報や変更情報を指示することができるので、効率よくこれらの情報を通知することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出発後において、各移動通信装置の通信条件を自在に切り替えることが可能となるので、出発後における編隊の再編成を自由に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る移動通信システムを航空機の飛行編隊に関する飛行編隊用通信システム（以下、単に「通信システム」という。）に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概略構成を示したブロック図である。図１において、通信システムは、固定通信装置１０と移動通信装置２０とを備えている。固定通信装置１０は、地上に設けられた複数の通信所の各々に設置されている。移動通信装置２０は、編隊飛行を行う航空機３０の各々に搭載されている。航空機の飛行編隊４０の編成等は、地上の指令局（図示略）により決定される。指令局は、通信所に設置されている固定通信装置１０を介して各航空機３０に対して飛行編隊の編成や、再編成の指示を与える。指令局は航空機内にあってもよく、その場合、移動通信装置２０を介して各航空機３０に対して飛行編隊の編成や、再編成の指示を与える。なお、詳細は後述する。
【００１９】
移動通信装置２０は、同一の編隊に属する移動通信装置２０間、並びに、固定通信装置１０とも通信可能な構成を備えている。移動通信装置２０は、小ゾーン方式を採用しており、小ゾーン５０の直径は、同一の飛行編隊４０の全ての航空機３０間の飛行行動中の相対距離をカバーできる距離に制限されている。そのために航空機３０に搭載される移動通信装置２０の出力は小出力である。また、航空機３０は飛行行動により相対位置が変化するので、無指向性のアンテナが用いられている。これらにより、同一の飛行編隊４０の各航空機３０は、飛行行動中、常に相互に通信が可能である。
【００２０】
無線信号の多重方式としてはＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式を組み合わせた方式が採用されている。
各小ゾーン５０内の多重方式としてＴＤＭＡ方式を採用している。飛行編隊４０内の各航空機３０の移動通信装置２０には、後述する新規加入時における設定等が行われることにより、それぞれ個別のタイムスロットが割り当てられる。各移動通信装置２０は、自己に割り当てられたタイムスロットを用いて通信を行う。
【００２１】
また、各編隊には、それぞれ異なる拡散符合が割り当てられている。各移動通信装置２０は、時分割多重を行ったＴＤＭＡ信号を、更に、自己が属する飛行編隊４０に割り当てられている符号を用いてスペクトラム拡散（ＤＳ−ＳＳ）し、送信する。これにより、他の編隊４０との混信を回避することができるとともに、秘匿性の高い通信を実現することができる。なお、上記移動通信装置２０における符号の割り当ては、後述の新規加入時における設定処理等により自動的に行われるものである。
【００２２】
固定通信装置１０は、各小ゾーン５０内の各移動通信装置２０と通信可能である。指令局からの指示は、通信所の固定通信装置１０から各航空機３０の移動通信装置２０に送られる。移動通信装置２０の出力は飛行編隊４０内において無指向性で通信可能な程度に抑えられているので、固定通信装置１０は狭い範囲で高い利得の指向特性を示す指向性アンテナを用い、その指向性を飛行編隊４０の方向に制御することにより、各航空機３０の移動通信装置２０と通信する。
更に、上述した固定通信装置１０と全ての移動通信装置２０は、ブロードキャスト用の符号（以下、「ＢＣ符号」という。）を保有している。各固定通信装置１０及び移動通信装置２０が同時にＢＣ符号を用いて通信を行うことにより、ブロードキャスト方式による情報の授受を実現させることができる。
【００２３】
図２は、移動通信装置２０の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、移動通信装置２０は、送受信部２１、ＳＳＤＳ（スペクトラム拡散−直接拡散）制御部（符号分割制御手段）２２、ＴＤＭＡ制御部（時間分割制御手段）２３、カプラ２４、機体インタフェース２５、および機体アンテナ端子２６を有している。
送受信部２１は、受信部２１１および送信部２１２を有している。ＳＳＤＳ制御部２２はＳＳＤＳ復調部２２１、ＳＳＤＳ変調部２２２、符号記憶部２２３、及び符号切替部（符号切替手段）２２４を有している。機体アンテナ端子２６は機体アンテナ２７に接続される。ＴＤＭＡ制御部２３は、タイムスロット切替部（タイムスロット切替手段）２３１を備えている。
【００２４】
受信部２１１は、機体アンテナ２７で受信された無線信号をＳＳＤＳ復調部２２１に送る。その際、受信部２１１は、ＬＮＡ（低雑音増幅器）による増幅、無線周波数からベースバンドへの周波数変換、フィルタリングなどを行なう。
ＳＳＤＳ復調部２２１は、受信部２１１からの信号に対してＳＳＤＳ復調処理をし、ＴＤＭＡ制御部２３に送る。ＳＳＤＳ復調処理には、例えば、逆拡散、キャリア再生、データ復調などが含まれる。この逆拡散の処理には、後述する符号切替部２２４により設定された符号が用いられる。
ＳＳＤＳ変調部２２２は、ＴＤＭＡ制御部２３からの信号に対してＳＳＤＳ変調処理をし、送信部２１２に送る。ＳＳＤＳ変調処理には、例えばデータ変調や拡散などが含まれる。この拡散処理には、上記ＳＳＤＳ変調部２２２と同様、符号切替部２２４により設定された符号が用いられる。
【００２５】
符号記憶部２２３は、同一の指令局にて管理される全ての飛行編隊４０に割り当てられている符号情報、並びに、上述のＢＣ符号を記憶している。符号切替部２２４は、後述する指令局から送られてくる編隊の新規加入情報や編隊の変更情報に基づいて、ＳＳＤＳ復調部２２１における復調処理で用いられる符号、並びに、ＳＳＤＳ変調部２２２における変調処理で用いられる符合を切り替える。なお、符号切替部２２４の制御の詳細については後述する。
【００２６】
送信部２１２は、ＳＳＤＳ変調処理部２２２からの拡散信号を無線信号にして機体アンテナ２８から送信する。
ＴＤＭＡ制御部２３は、ＳＳＤＳ復調部２２１からの信号の所定のタイムスロットの信号を取り出し（メッセージデパッキング）、機体インタフェース２５に送る。このタイムスロットは、後述のタイムスロット切替部２３１により設定されたタイムスロットである。また、ＴＤＭＡ制御部２３は、機体インタフェース２５からの信号を所定のタイムスロットに挿入し（メッセージパッキング）、ＳＳＤＳ復調部２２に送る。
【００２７】
タイムスロット切替部２３１は、後述する指令局から送られてくる編隊の新規加入情報や編隊の変更情報に基づいて、ＴＤＭＡ制御部２３が用いるタイムスロットを設定する。ここで設定されるタイムスロットは、同一の飛行編隊４０に属する航空機３０に個別に割り当てられた固有のタイムスロットである。
また、ＴＤＭＡ制御部２３では、全ての航空機３０の移動通信装置２０に共通のタイミングでＴＤＭＡ同期管理が行なわれている。
【００２８】
機体インタフェース２５は、機体に設置された各機器（図示略）と接続され、各機器特有の機器信号を送受信する。例えば、音声通信用の機器であれば音声信号が送受信される。各種センサ機器であれば、各部の状態を示すセンサ信号が送受信される。各機器との間で物理的、電気的インタフェースが規定される。
【００２９】
図３は、固定通信装置１０の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、固定通信装置１０は、ＴＤＭＡ制御部３１、ＳＳＤＳ制御部３２、送受信部３３、カプラ３４、指向性アンテナ３５、および指向制御部３６を有している。
指向性アンテナ３５は、指向方向を制御可能な指向性アンテナである。小ゾーン５０内で飛行編隊４０に属する航空機３０同士で通信している移動通信装置２０と、小ゾーン５０外の固定通信装置１０で通信を行なうために、固定通信装置１０では指向方向に高い利得を示す指向性アンテナ３５が用いられている。指向性アンテナ３５は例えばアダプティブアレーアンテナであればよい。
【００３０】
指向制御部３６は、指向性アンテナ３５の指向方向を通信相手である飛行編隊４０の方向に適応的に制御する。飛行編隊４０の方向は、例えばレーダ（図示略）から指向制御部３６に与えられることとすればよい。
受信部３３１は、指向性アンテナ３５で受信された無線信号をＳＳＤＳ復調部３２１に送る。その際、受信部３３１は、ＬＮＡによる増幅、無線周波数からベースバンドへの周波数変換、フィルタリングなどを行なう。
【００３１】
ＳＳＤＳ復調部３２１は、受信部３３１からの拡散信号に対してＳＳＤＳ復調処理をし、ＴＤＭＡ制御部３１に送る。ＳＳＤＳ復調処理には、例えば、逆拡散、キャリア再生、データ復調などが含まれる。この逆拡散の処理には、後述の符号切替部３２４にて設定された符号が用いられる。
ＳＳＤＳ変調部３２２は、ＴＤＭＡ制御部３１からの信号に対してＳＳＤＳ変調処理をし、送信部３３２に送る。ＳＳＤＳ変調処理には、例えばデータ変調や拡散などが含まれる。この拡散処理には、通信相手の飛行編隊４０に割り当てられた符号が用いられる。
【００３２】
符号記憶部３２３は、同一の指令部により管理される全ての編隊４０に割り当てられた固有の符号の情報及びＢＣ符号が記憶されている。
符号切替部３２４は、信号の送信元の航空機３０に応じてＳＳＤＳ復調部３２１により用いられる符号を切り替えるとともに、指令部からの指令を送信する相手に応じて、ＳＳＤＳ変調部３２２により用いられる符号を切り替える。これにより、ＢＣ符号を設定した場合には、全ての航空機３０が搭載する移動通信装置２０に対して一斉に情報を送信することができ、また、各通信相手に応じた符号を設定することにより、秘匿性の高い通信を実現することができる。
【００３３】
送信部３３２は、ＳＳＤＳ変調処理部３２２からの信号を指向性アンテナ３５から送信する。
ＴＤＭＡ制御部３１は、ＳＳＤＳ復調部３２１からの所定のタイムスロットの信号を取り出し、指令局に対して出力する。このタイムスロットは、通信相手の移動通信装置２０に割り当てられた、飛行編隊３０内で特有のタイムスロットであってもよく、あるいは、全ての航空機３０の移動通信装置２０が受信するマルチキャスト用のタイムスロットであってもよい。
また、ＴＤＭＡ制御部３１は、指令局から入力された信号を所定のタイムスロットに挿入し（メッセージパッキング）、ＳＳＤＳ変調部３２２に送る。このタイムスロットも、通信相手の移動通信装置２０に割り当てられた、飛行編隊３０内で特有のタイムスロットであってもよく、あるいはマルチキャスト用のタイムスロットであってもよい。
【００３４】
なお、ＴＤＭＡ制御部３１では、全ての航空機３０の移動通信装置２０と共通のタイミングでＴＤＭＡ同期管理が行なわれている。
【００３５】
次に、上述したような構成を備える移動通信システムの作用について図４乃至図６を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ここでは、図４に示すように、同一の指令局（図示略）により８機の航空機３０が管理され、且つ、離陸後において、これらの航空機３０が２つの編隊４０Ａ、４０Ｂに編成される場合を一例として説明する。
【００３６】
まず、図４に示すように、各航空機３０には、各航空機３０を識別するための機体番号Ｆ１乃至Ｆ８が予め付与されている。この機体番号Ｆ１乃至Ｆ８はユニークな番号であるため、指令局は航空機１台１台を識別することが可能となる。また、航空機３０は、離陸時において、編隊飛行に関する情報を保有していない。従って、離陸直後においては、各航空機３０は編隊飛行を行わず、互いに接触を避ける範囲でばらばらに飛行を行うこととなる。
【００３７】
離陸後、各移動通信装置２０及び固定通信装置１０は、図５に示したタイムテーブルに従って、情報の送受信を行う。まず、図５における時刻ｔ０からｔ１の期間では、以下に示す手順により、編隊の編成或いは再編成に関する情報の授受が行われる。
まず、各航空機３０に搭載された各移動通信装置２０が備える符号切替部２２４（図２参照）は、それぞれＳＳＤＳ復調部２２１の復号に用いる符号をＢＣ符号に切り替える。また、これと同期して、固定通信装置１０の符号切替部３２４（図３参照）は、ＳＳＤＳ変調部３２２の変調に用いる符号をＢＣ符号に切り替える。
これにより、各移動通信装置２０は、指令局から通知され、固定通信装置１０を介して放送される情報を互いに共有することができる。
【００３８】
この受信状態において、指令局からは、各航空機３０に対して、これから属する編隊の新規加入情報が通知される。この新規加入情報には、例えば、各航空機３０が、これから属することとなる編隊の識別番号と、該編隊内に属した場合に利用するタイムスロットの割り当て情報が少なくとも含まれている。各移動通信装置２０が、編隊の新規加入情報を受信すると、装置内の符号切替部２２４（図２参照）は、この新規加入情報に基づいて、これから属する編隊に対応する符号を符号記憶部２２３から取得し、この符号を保持する。なお、この保持した符号は、図５の時刻ｔ２以降乃至ｔ６の期間において行われるＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信を行う場合に利用される。
【００３９】
また、同様に、タイムスロット切替部２３１は、自己に割り当てられたタイムスロットを保持する。なお、この保持したタイムスロットは、図５の時刻ｔ２以降乃至ｔ６の期間において行われるＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信を行う場合に利用される。
【００４０】
更に、移動通信装置２０は、このようにしてこれから属する編隊に関する符号及びタイムスロットの取得が完了すると、機体インタフェース２５（図２参照）を介して、航空機内のパイロット席の前方に設置された表示装置に、自機がこれから属する編隊の情報を表示させる。これにより、パイロットは、表示装置に表示された編隊情報を確認して操縦を行うことにより編隊飛行を実現させる。
なお、上述した編隊の編成が一旦行われた後は、図５に示した時刻ｔ０乃至ｔ１の期間は、編隊の再編成に関する情報を授受するための期間として使用される。
【００４１】
上述のように各編隊４０Ａ、４０Ｂの編成が行われると、続いて、図５の時刻ｔ１乃至ｔ２の期間において、各移動通信装置２０が他の移動通信装置２０に対して、自己が属している編隊の情報等をそれぞれ通知する。この通知は、上述の時刻ｔ０乃至ｔ１と同様、ブロードキャスト方式により行われる。
ここで、上述の時刻ｔ０乃至ｔ１において編隊の編成が行われると、異なる編隊に属する移動通信装置２０間では変調、復調に用いる符号が異なることから、情報の授受が不可能となる。このため、全ての移動通信装置２０がブロードキャスト方式により、自己が属している編隊の情報等を通知することにより、図４に示した全ての航空機３０（機体番号Ｆ１乃至Ｆ８）がそれぞれの編隊情報を把握することが可能となる。
【００４２】
次に、図５における時刻ｔ２乃至ｔ６の期間では、上述したブロードキャスト方式による通信ではなく、ＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信方式により、同一の編隊に属した各移動通信装置２０間、また、各移動通信装置２０と指令局との間で、飛行に必要な情報が授受される。
【００４３】
具体的には、各移動通信装置２０が備える各符号切替部２２４が、先ほど時刻ｔ０乃至ｔ１において保持した符号を、ＳＳＤＳ復調部２２１及びＳＳＤＳ変調部２２２に設定するとともに、タイムスロット切替部２３１が、先ほど時刻ｔ０乃至ｔ１において保持したタイムスロットをＴＤＭＡ制御部２３に設定する。これにより、異なる編隊に属する航空機３０に搭載された移動通信装置２０間での通信が困難な状態となり、秘匿性の高い安定した通信を実現することができる。
【００４４】
このようなＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とを組み合わせた通信方式による通信では、例えば、図５の時刻ｔ２乃至ｔ３の期間では、同一の編隊に属した各移動通信装置２０間の通信が行われる。時刻ｔ３乃至ｔ４の期間では、指令局から各移動通信装置２０に対して所定の情報（例えば、指揮統制／誘導命令，他航空機の位置／速度／機種情報等）が通知され、時刻ｔ４乃至ｔ５の期間では、各移動通信装置２０から固定通信装置１０を介して指令局に対して所定の情報（例えば、指揮統制／誘導命令に対する受領応答等）が通知される。
【００４５】
また、時刻ｔ５乃至ｔ６の期間では、１つの編隊を更に擬似的に複数の編隊に分割する、あるいは複数の編隊を１つの編隊にまとめるために必要となる情報が指令局から固定通信装置１０を介して各移動通信装置２０に対して送信されるネットコントロールが行われる。
【００４６】
以下、この時刻ｔ５から時刻ｔ６において行われるネットコントロールについて詳しく説明する。
例えば、上述した時刻ｔ０乃至ｔ１の期間における編隊４０Ａ、４０Ｂの編成により、図６に示すように、機体番号Ｆ１乃至Ｆ４の航空機３０が編隊４０Ａに属することとなった場合、更に、この編隊４０Ａを、小編隊４０ａ、４０ｂに分割したい場合がある。このような場合、指令局は、編隊４０Ａに属する各移動通信装置２０に対して、小編隊４０ａ，４０ｂに属するそれぞれの航空機３０の機体番号を通知する。
【００４７】
例えば、この小編成の情報として、小編隊４０ａとして機体番号Ｆ１、Ｆ２が、小編隊４０ｂとして機体番号Ｆ３、Ｆ４の航空機３０が属する旨の情報が機体番号Ｆ１乃至Ｆ４の航空機３０が搭載する各移動通信装置２０に通知された場合、各移動通信装置２０は、自己と同一の小編隊に属することとなる機体番号の情報を保持する。
【００４８】
そして、以降の通信、つまり、時刻ｔ２乃至ｔ３において行われる情報の授受に関しては、自己と同一の編隊４０ａ又は４０ｂに属する移動通信装置２０からの情報のみを抽出して、抽出した情報のみを機体インタフェース２５を介して航空機３０内の表示装置に表示させるようにする。なお、情報の抽出は、例えば、以下の手法により行うことが可能である。例えば、各移動通信装置２０は、同一の小編隊に属している航空機３０の移動体通信装置２０が用いるタイムスロットの情報を保持しているため、受信した情報のうち、同一の小編隊に属する移動体通信装置２０が用いるタイムスロットの情報のみを抽出することで実現できる。
【００４９】
これにより、パイロットは、自己と同一の小編隊に属する航空機３０の情報のみを確認することができる。このような処理を編隊４０Ａに属する各移動通信装置２０がそれぞれ実施することにより、編隊４０Ａを見かけ上、２つの編隊４０ａ、４０ｂに再編成することが可能となる。
【００５０】
そして、移動通信装置２０及び固定通信装置１０は、上述のような通信処理を図５に示したタイムテーブルに従って繰り返し行うことにより、飛行編隊の編成を自在に変化させることが可能となる。なお、一旦、編隊の編成がなされた後における図５の時刻ｔ０乃至ｔ１においては、編隊の編成を変更するために行われ、例えば、編隊の再編成の対象となる航空機３０に搭載された移動通信装置２０に対して変更情報が通知されることとなる。この変更情報には、変更先となる編隊の符号、及び、変更先となる編隊において自機に割り当てられるタイムスロットの情報が含まれている。なお、この変更情報に基づく符号の切替、タイムスロットの切替については、上述の新規加入時における手順と同様に行われる。
【００５１】
以上説明してきたように、本実施形態に係る通信システムによれば、移動通信装置２０が、編成の変更に応じて、通信条件を自動的に切り替えるので、パイロットの手を煩わせることなく、また、パイロットに対して編隊の変更に伴う通信の違和感を与えることなく、スムーズに通信状態を遷移させることができる。これにより、離陸後においても自由に編隊の編成、再編成を行うことが可能となる。
【００５２】
更に、離陸後において、航空機３０に対して編隊の編成を指示することが可能となるので、出発前における各移動通信装置２０への編隊に関する設定操作等が不要となり、人的な負担を軽減することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、一実施形態として、移動体として航空機を例としたが、移動体は航空機に限られず、編隊により行動するものであれば本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る飛行編隊用通信システムの構成を示す図である。
【図２】図１の移動通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１の固定通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】離陸時における編隊の編成について説明するための図である。
【図５】各移動通信装置間、並びに、各移動通信装置と指令局との間で行われる通信のタイムテーブルを示した図である。
【図６】同一の編隊内における小編隊の編成について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 固定通信装置
２０ 移動通信装置
２１ 送受信部
２１１ 受信部
２１２ 送信部
２２ ＳＳＤＳ制御部
２２１ ＳＳＤＳ復調部
２２２ ＳＳＤＳ変調部
２２３ 符号記憶部
２２４ 符号切替部
２３ ＴＤＭＡ制御部
２３１ タイムスロット切替部
２４ カプラ
２５ 機体インタフェース
２６ 機体アンテナ端子
２７ 機体アンテナ
３０ 航空機
３１ ＴＤＭＡ制御部
３２ ＳＳＤＳ制御部
３２１ ＳＳＤＳ復調部
３２２ ＳＳＤＳ変調部
３２３ 符号記憶部
３２４ 符号切替部
３３ 送受信部
３３１ 受信部
３３２ 送信部
３４ カプラ
３５ 指向性アンテナ
３６ 指向制御部
４０ 飛行編隊
５０、５０１〜５０３ 小ゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの移動体からなる編隊に属する前記移動体の各々に搭載され、前記編隊内における前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段とを有する移動通信装置において、
出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、
前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、
前記編隊の変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段と
を具備する移動通信装置。
【請求項２】
前記移動体は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、
前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記指令局から受信し、
前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、
前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられるタイムスロットを設定する請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項３】
複数の移動体の各々が搭載する複数の移動通信装置と、前記移動体の編隊編成を決定する指令局からの情報を前記移動通信装置へ通知するための固定通信装置とを備える移動通信システムであって、
前記移動通信装置は、
同一の編隊に属する前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、
前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて、前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段と、
出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、
前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、
前記編隊の前記変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段と
を備える移動通信システム。
【請求項４】
前記移動体の各々は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、
前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記固定通信装置から受信し、
前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、
前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられる前記タイムスロットを設定する請求項３に記載の移動通信システム。
【請求項５】
同一の前記指令局により管理される全ての前記移動体が備える前記編隊情報受信手段の各々は、互いに同期して、前記符号分割制御手段により用いられる符号を前記指令局からの情報受信のための同一の専用符号に切り替えることにより、前記指令局からの情報をそれぞれ受信する請求項３又は請求項４に記載の移動通信システム。
【請求項１】
少なくとも１つの移動体からなる編隊に属する前記移動体の各々に搭載され、前記編隊内における前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段とを有する移動通信装置において、
出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、
前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、
前記編隊の変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段と
を具備する移動通信装置。
【請求項２】
前記移動体は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、
前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記指令局から受信し、
前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、
前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられるタイムスロットを設定する請求項１に記載の移動通信装置。
【請求項３】
複数の移動体の各々が搭載する複数の移動通信装置と、前記移動体の編隊編成を決定する指令局からの情報を前記移動通信装置へ通知するための固定通信装置とを備える移動通信システムであって、
前記移動通信装置は、
同一の編隊に属する前記移動体の各々に割り当てられた個別のタイムスロットを用いて時分割多重を行う時分割制御手段と、
前記編隊の各々に割り当てられたそれぞれ異なる符合を用いて、前記時分割制御手段により時分割多重された信号に対して符号分割多重を行う符号分割制御手段と、
出発後において、前記編隊の変更情報を指令局から受信する編隊情報受信手段と、
前記編隊の変更情報に基づいて、前記符号分割制御手段が用いる符号を変更先の編隊に対応した符号に切り替える符号切替手段と、
前記編隊の前記変更情報に基づいて、前記時分割制御手段が用いるタイムスロットを変更先の編隊に応じたタイムスロットに切り替えるタイムスロット切替手段と
を備える移動通信システム。
【請求項４】
前記移動体の各々は、出発時において、いずれの編隊にも属しておらず、
前記編隊情報受信手段は、出発後において、これから属する編隊の新規加入情報を前記固定通信装置から受信し、
前記符号切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記符号分割制御手段により用いられる符号に、これから属する前記編隊に対応する符号を設定し、
前記タイムスロット切替手段は、前記編隊の新規加入情報に基づいて、前記時分割制御手段により用いられる前記タイムスロットを設定する請求項３に記載の移動通信システム。
【請求項５】
同一の前記指令局により管理される全ての前記移動体が備える前記編隊情報受信手段の各々は、互いに同期して、前記符号分割制御手段により用いられる符号を前記指令局からの情報受信のための同一の専用符号に切り替えることにより、前記指令局からの情報をそれぞれ受信する請求項３又は請求項４に記載の移動通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１９５０２７（Ｐ２００７−１９５０２７Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２４４５（Ｐ２００６−１２４４５）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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