JP2023115526A - 無線通信システム、制御装置、無線通信方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】外部センシング機器を用いることなく、無線通信の品質が低下している時間を短縮する。【解決手段】無線通信システムは、１以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置とを有する。第１無線通信装置は、ビームを形成して第２無線通信装置と無線通信する無線通信部と、ビームを制御するビーム制御部とを備える。第２無線通信装置は、ビーム制御部の制御により無線通信部が複数種類のビームそれぞれにより送信した参照信号を受信し、受信した参照信号の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を通知する。第１無線通信装置又は制御装置は、受信した伝送情報を用いて第１無線通信装置と第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測部と、推定又は予測の結果に基づいて第１無線通信装置と第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム、制御装置、無線通信方法及びプログラムに関する。

５Ｇ（第５世代移動通信システム）等のシステムにおいては、ミリ波帯の高周波数帯が使用されている。加えて、６Ｇ（第６世代移動通信システム）等の将来の無線通信システムにおいて更なる高速・大容量化を実現していくために、より広い帯域幅を確保可能な更なる高周波数帯の使用が想定されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、高周波数帯は、伝搬損失が大きい上に、直進性が高くて透過性も低い。そのため、高周波数帯は、遮蔽による通信品質の劣化の影響が顕著である（例えば、非特許文献２参照）。

通信品質の劣化の回避には、通信品質の変動を検知して無線局切替制御を行う手段の利用が一般的である。加えて、カメラを用いた予測に基づき通信品質劣化前に無線局切替制御を行うことが提案されている（例えば、非特許文献３参照）。この技術によれば、見通し通信路が遮蔽されることによる通信品質の低下を回避できる可能性が示されている。

"ホワイトペーパー 5Gの高度化と6G"，株式会社ＮＴＴドコモ，３．０版，２０２１年２月 3GPP TR38.901 V16.0.0: "Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz (Release 16)," Oct. 2019. Y. Koda, K. Nakashima, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura, "Handover Management for mmWave Networks With Proactive Performance Prediction Using Camera Images and Deep Reinforcement Learning," IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking, vol. 6, no. 2, June 2020.

通信品質の変動を検知して無線局切替制御を行う場合、変動検知後から制御を完了するまでに一時的な通信品質の劣化を避けることができない。また、カメラを用いた予測に基づく無線局切替制御のように、通常の無線通信に用いる機構以外のセンシング機器を無線通信装置に組み込む場合、装置サイズやコストの増加が懸念される。

上記事情に鑑み、本発明は、外部センシング機器を用いることなく、無線通信の品質が低下する期間を短縮することができる無線通信システム、制御装置、無線通信方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、１以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置とを有する無線通信システムであって、前記第１無線通信装置は、ビームを形成して前記第２無線通信装置と無線通信する無線通信部と、前記無線通信部が形成するビームを制御するビーム制御部と、を備え、前記第２無線通信装置は、前記ビーム制御部の制御により前記無線通信部が複数種類のビームそれぞれにより送信した参照信号を受信し、受信した前記参照信号の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を通知する通知部を備え、前記第１無線通信装置又は前記第１無線通信装置と接続される制御装置は、前記通知部から通知された前記伝送情報を用いて前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測部と、前記推定予測部による推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御部とを備える。

本発明の一態様は、１以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置と、前記第１無線通信装置を制御する制御装置とを有する無線通信システムにおける前記制御装置であって、複数種類のビームそれぞれにより前記第１無線通信装置から送信された参照信号を前記第２無線通信装置が受信した際の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を取得し、取得した前記伝送情報を用いて前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測部と、前記推定予測部による推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御部と、を備える。

本発明の一態様は、１以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置とを有する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１無線通信装置が、複数種類のビームそれぞれにより無線の参照信号を送信する送信ステップと、前記第２無線通信装置が、複数種類のビームそれぞれにより前記第１無線通信装置から送信された参照信号を受信し、受信した前記参照信号の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を通知する通知ステップと、前記第１無線通信装置又は前記第１無線通信装置と接続される制御装置が、前記通知ステップにおいて通知された前記伝送情報を用いて前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測ステップと、前記第１無線通信装置又は前記制御装置が、前記推定予測ステップにおける推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御ステップと、を有する。

本発明の一態様は、コンピュータを、上述の制御装置として機能させるためのプログラムである。

本発明により、外部センシング機器を用いることなく、無線通信の品質が低下する期間を短縮することが可能となる。

本発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。 同実施形態による無線通信装置及び制御装置の機能ブロック図である。 同実施形態による無線通信システムの制御を示すフロー図である。 同実施形態による無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 同実施形態による制御装置のハードウェア構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、無線通信装置２と、対向無線通信装置３と、制御装置４とを備える。図１では、２台の無線通信装置２と、１台の対向無線通信装置３とを示しているが、無線通信装置２及び対向無線通信装置３の台数は任意である。無線通信装置２と対向無線通信装置３とは無線により通信する。無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信は、遮蔽物５による遮蔽や反射によって影響を受ける。また、無線通信装置２は、制御装置４と接続される。

無線通信装置２は、複数アンテナ素子の位相と振幅との一方又は両方を制御することによりビームフォーミングを行う機能を有する。さらに、無線通信装置２は、ビームフォーミングによって形成するビームを変化させながら掃引するビームスイープを行う機能を有する。

対向無線通信装置３は、無線通信装置２がビームスイープにおいて各種類のビームにより無線伝送を行った際の伝送情報を取得し、取得した伝送情報を無線通信装置２にフィードバックする機能を有する。伝送情報は、受信信号強度、信号対雑音電力比、通信距離、伝搬路情報（ＣＳＩ：channel state information）等のうち一以上と、受信タイミングとを示す。受信タイミングは、対向無線通信装置３における受信時刻で表されてもよく、ビームスイープにおける各ビームの送信の順序及び時間が予め決められている場合、受信タイミングは受信の順序で表されてもよい。受信タイミングは、無線通信装置２が形成したビームを特定する情報として使用することも可能である。

制御装置４は、対向無線通信装置３からフィードバックされた各種類のビームの伝送情報を、無線通信装置２を介して取得する。制御装置４は、取得したこれら伝送情報を用いて、遮蔽物５による遮蔽や反射といった無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の伝搬環境や無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信の将来の通信品質を推定又は予測する機能を有する。制御装置４は、この推定又は予測に推定モデルを使用する。推定モデルは、伝送情報に含まれる１以上の情報と、推定又は予測される伝搬環境又は将来の通信品質との対応を表す。推定モデルには、機械学習を用いてもよく、線形予測等の予測法を用いてもよい。以下では、推定モデルにより推定又は予測される伝搬環境や将来の通信品質を表す情報を推定結果情報と記載する。

制御装置４は、各種類のビームの伝送情報及び推定モデルを用いて得られた推定結果情報に基づいて、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信を制御する機能を有する。例えば、制御装置４は、推定結果情報に基づいて、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間のデータ通信に使用するビームを選択し、選択したビームを形成するよう無線通信装置２を制御する。また、例えば、制御装置４は、推定結果情報に基づいて、対向無線通信装置３の接続先の無線通信装置２を切り替えるよう制御する。

なお、推定モデルを用いた推定又は予測の機能を、無線通信装置２が具備してもよい。また、制御装置４は、無線通信装置２と一体の装置であってもよい。また、複数の無線通信装置２それぞれの制御装置４をネットワークにより接続し、接続される制御装置４が協調制御を行ってもよい。また、１台の制御装置４に複数の無線通信装置２が接続されてもよい。この場合、制御装置４は、自装置に接続される複数の無線通信装置２を協調制御してもよい。

図２は、本実施形態による無線通信装置２及び制御装置４の機能構成例を示すブロック図である。無線通信装置２は、伝送部２１と、信号処理部２２と、ビーム制御部２３と、送受信部２４と、複数のアンテナ素子２５とを具備する。

伝送部２１は、制御装置４や、ネットワーク上の上位装置（図示せず）等との間で信号伝送を行う機能部である。信号処理部２２は、無線通信における信号処理を行う機能部である。例えば、信号処理部２２は、ネットワーク上の上位装置又は制御装置４から対向無線通信装置３宛ての送信データを、伝送部２１を介して受信する。信号処理部２２は、対向無線通信装置３宛ての送信データを、各アンテナ素子２５から送信する信号に変換してビーム制御部２３に出力する。また、信号処理部２２は、各アンテナ素子２５により受信した信号を合成した受信信号をビーム制御部２３から入力し、対向無線通信装置３から送信された信号を受信信号から取得する。信号処理部２２は、得られた対向無線通信装置３からの送信信号を、伝送部２１を介してネットワーク上の上位装置又は制御装置４へ出力する。

ビーム制御部２３は、形成するビームの制御を行う機能部である。送受信部２４は、信号の位相と振幅との一方又は両方を制御することによるビームフォーミングや、信号の送受信に関する処理を行う機能部である。例えば、ビーム制御部２３は、所定のビーム方向に電波の指向性を形成するように、各アンテナ素子２５のウェイトを調整する。無線信号の送信時、ビーム制御部２３は、信号処理部２２により生成された各アンテナ素子２５からの送信信号を送受信部２４に出力するとともに、ビームを形成するための各アンテナ素子２５のウェイトを指示する。送受信部２４は、ビーム制御部２３から指示されたウェイトを用いて、各アンテナ素子２５から送信する信号の位相と振幅の一方又は両方を調整してビームを形成し、無線信号を送信する。また、無線信号の受信時、ビーム制御部２３は、送受信部２４にビームを形成するための各アンテナ素子２５のウェイトを指示する。送受信部２４は、ビーム制御部２３から指示されたウェイトを用いて、各アンテナ素子２５が受信した無線信号の位相と振幅の一方又は両方を調整する。送受信部２４は、調整後の各無線信号を合成して得られた受信信号をビーム制御部２３に出力する。ビーム制御部２３は、送受信部２４から入力した受信信号を、信号処理部２２に出力する。

制御装置４は、伝送部４１と、信号処理部４２と、記憶部４３と、推定／予測部４４と、制御部４５とを具備する。伝送部４１は、無線通信装置２や、ネットワーク上の上位装置（図示せず）、別の制御装置４等との間で信号伝送を行う機能部である。信号処理部４２は、無線通信に関する信号処理を行う機能部である。信号処理部４２は、無線通信装置２が出力した対向無線通信装置３からの送信信号を伝送部４１から入力し、入力した送信信号からデータを得る。また、信号処理部４２は、対向無線通信装置３へ送信するデータを設定した送信信号を、伝送部４１を介して無線通信装置２に送信する。

記憶部４３は、推定／予測部４４の処理に用いられる情報を記憶する機能部である。推定／予測部４４の処理に用いられる情報は、対向無線通信装置３からのフィードバック情報等を含む。フィードバック情報は、ビームスイープにおける各種類のビーム毎の伝送情報を示す。

推定／予測部４４は、記憶部４３に保持されたフィードバック情報及び推定モデルを用いて、遮蔽や反射といった無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の伝搬環境や無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信の将来の通信品質を推定又は予測する機能部である。制御部４５は、推定／予測部４４における推定又は予測結果に基づき、無線通信装置２及び対向無線通信装置３間の無線通信を制御する。例えば、制御部４５は、無線通信装置２及び対向無線通信装置３間のデータ通信に使用するビームを指示する制御や、対向無線通信装置３が接続する無線通信装置２を切り替える制御を行う。

なお、記憶部４３、推定／予測部４４及び制御部４５の一部又は全てを無線通信装置２が具備してもよい。また、図２に示した通り、５Ｇ ＮＲ（New Radio）におけるＣＵ（Central Unit）、ＤＵ（Distributed Unit）、及びＲＵ（Radio Unit）のように各装置に信号処理部が分割された構成でもよいし、無線通信装置２や制御装置４等のいずれかの装置に信号処理部が集約されてもよい。

図３は、本実施形態による無線通信システム１の制御例を示すフロー図である。まず、無線通信装置２は、ビームスイープを用いて参照信号を送信する（ステップＳ１１）。対向無線通信装置３は、ビームスイープにおいて各種類のビームそれぞれにより受信した参照信号に基づいて、受信信号強度、信号対雑音電力比、受信タイムスタンプ、伝搬路情報等の伝送情報を取得する。受信タイムスタンプは、対向無線通信装置３が参照信号を受信した時刻を示す。対向無線通信装置３は、各ビームの伝送情報と、送信タイムスタンプとを設定したフィードバック情報を、無線通信装置２へ送信する（ステップＳ１２）。送信タイムスタンプは、対向無線通信装置３からのフィードバック情報の送信時刻である。無線通信装置２は、受信した報告信号を制御装置４に出力する。

続いて、制御装置４の推定／予測部４４は、フィードバック情報及び推定モデルに基づいて、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の伝搬環境や、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信の将来の通信品質を推定又は予測する（ステップＳ１３）。推定モデルには、機械学習を用いてもよい。例えば、推定モデルは、受信タイムスタンプ又は送信タイムスタンプに基づいて時系列に並べた受信信号強度、信号対雑音電力比、伝搬路情報のうち１以上を入力とし、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の伝搬環境や、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信の将来の通信品質を示す数値を出力とする。また、運用前や運用中に、推定モデルの機械学習を行うための学習期間を設けてもよい。この場合、制御装置４に、フィードバック情報に対応した正解の伝搬環境や将来の通信品質を示す教師データが入力される。推定／予測部４４は、フィードバック情報及び教師データを用いて推定モデルを機械学習する。

制御部４５は、推定／予測部４４により推定又は予測された結果である推定結果情報に基づいて、制御が必要か否かを判断する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、制御部４５は、所定時間後に無線通信装置２と対向無線通信装置３との間が非見通しとなることが予測される場合、所定時間後の受信信号強度や信号対雑音電力比等が所定の値以下となることが予測される場合などに制御が必要と判断する。また、制御部４５は、対向無線通信装置３が現在接続している無線通信装置２との間における所定時間後の予測の受信信号強度や信号対雑音電力比等と、対向無線通信装置３が他の無線通信装置２に接続した場合の所定時間後の予測の受信信号強度や信号対雑音電力比との差が所定の値を超過した場合などに制御が必要と判断してもよい。この場合、対向無線通信装置３と複数の無線通信装置２との間でステップＳ１１～ステップＳ１３の処理を行う。そして、一つの制御装置４にフィードバック情報を集約し、対向無線通信装置３と各無線通信装置２とについて推定結果情報を得る。あるいは、各無線通信装置２に接続される制御装置４それぞれにおいて得られた推定結果情報をいずれかの制御装置４に集約するか制御装置４間で相互に送受信する。

制御部４５は、制御が必要と判断した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、推定結果に基づく制御を実施する（ステップＳ１５）。例えば、制御部４５は、無線通信装置２が対向無線通信装置３へのデータ通信に使用するビームを選択し、選択したビームを使用するよう対向無線通信装置３に指示する。具体的には、例えば、所定時間後に最も通信品質が高いと予測される方向のビームを選択してもよいし、所定時間後に無線通信装置２から対向無線通信装置３への見通しが確保されると予測される方向のビームを選択してもよい。また、制御部４５は、対向無線通信装置３の接続先の無線通信装置２を切り替える制御を行ってもよい。具体的には、例えば、所定時間後に対向無線通信装置３との無線通信の通信品質が最も高いと予測される無線通信装置２を接続対象として切り替えてもよいし、所定時間後に対向無線通信装置３との見通しが確保されると予測される無線通信装置２を接続対象として切り替えてもよい。

無線通信装置２又は対向無線通信装置３は、制御装置４の制御部４５による制御に従ってデータ通信を行う（ステップＳ１６）。例えば、制御装置４の制御部４５が無線通信装置２にデータ通信に使用するビームを指示した場合、無線通信装置２のビーム制御部２３は、指示されたビームを形成するように送受信部２４のビームを調整する。これにより、無線通信装置２は、制御装置４の制御部４５が選択したビームにより対向無線通信装置３と無線通信を行う。また、制御装置４の制御部４５は、対向無線通信装置３の接続先を切替える場合、接続切替後の接続先となる無線通信装置２を示す接続切替情報を対向無線通信装置３宛てに送信する。対向無線通信装置３は、無線通信装置２を介して接続切替情報を受信すると、現在接続中の無線通信装置２から、接続切替情報が示す接続先の無線通信装置２に接続を切り替える。あるいは、制御装置４の制御部４５は、対向無線通信装置３が現在接続している無線通信装置２と、接続切替後の接続先の無線通信装置２との一方又は両方に接続切替情報を通知してもよい。現在の接続先の無線通信装置２及び接続切替後の接続先の無線通信装置２は協調動作を行って対向無線通信装置３の接続先を切替える。

なお、制御装置４の制御部４５は、制御が不要と判断した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ビームの変更を行わずに現在のデータ通信を継続する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の処理の後、無線通信システム１は、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。

図４は、本実施形態による無線通信システム１の動作例を示すシーケンス図である。まず、無線通信装置２は、ビームスイープを行って時間毎にビームを変えながら参照信号を無線により送信する（ステップＳ２１）。ｎ番目のビームをＢｅａｍ＃ｎと記載し、Ｂｅａｍ＃ｎにより送信される参照信号を参照信号＃ｎと記載する。ただし、ｎは１以上Ｎ以下の整数であり、Ｎは２以上の整数である。ビーム制御部２３は、信号処理部２２が生成した参照信号＃ｎを送受信部２４に出力し、Ｂｅａｍ＃ｎを形成するよう制御する。送受信部２４は、アンテナ素子２５が形成するＢｅａｍ＃ｎにより参照信号＃ｎを送信する。

対向無線通信装置３は、無線通信装置２からＢｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎのそれぞれにより伝送された参照信号＃１～参照信号＃Ｎを受信する。対向無線通信装置３は、各Ｂｅａｍ＃ｎにより受信した参照信号＃ｎに基づいて、受信信号強度、信号対雑音電力比、受信タイムスタンプ、伝搬路情報等の伝送情報を算出する。対向無線通信装置３は、Ｂｅａｍ＃１～Ｂｅａｍ＃Ｎのそれぞれについて算出した伝送情報と、送信タイムスタンプと、無線通信装置２の装置識別情報と、対向無線通信装置３の装置識別情報とを設定した報告信号を無線通信装置２へ送信する（ステップＳ２２）。無線通信装置２の送受信部２４は、各アンテナ素子２５により受信した信号を、ビーム制御部２３からの制御に従って合成し、受信信号を生成する。信号処理部２２は、対向無線通信装置３が送信した報告信号を受信信号から得る。

なお、無線通信装置２は対向無線通信装置３の各ビームに対するフィードバックタイミングを参照信号に設定することにより指定してもよい。対向無線通信装置３は、指定されたフィードバックタイミングで報告信号を送信する。そして、無線通信装置２のビーム制御部２３は、参照信号送信時のビームスイープと同様に、受信ビームをスイープして報告信号を受信するよう送受信部２４を制御する。あるいは、対向無線通信装置３は、各ビームの伝送情報を集約したフィードバック情報を設定した報告信号を、最も受信信号強度が高いビームのフィードバックタイミングで送信してもよい。

制御装置４が無線通信装置２の外部に設けられる場合、無線通信装置２の信号処理部２２は、対向無線通信装置３から受信した報告信号を制御装置４へ伝送する（ステップＳ２３）。制御装置４の信号処理部４２は、伝送部４１を介して無線通信装置２から報告信号を受信する。信号処理部４２は、報告信号からフィードバック情報と、無線通信装置２の装置ＩＤと、対向無線通信装置３の装置ＩＤとを取得し、記憶部４３に書き込む。推定／予測部４４は、記憶部４３に書き込まれたフィードバック情報と予測モデルとを用いて、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の伝搬環境や、無線通信装置２と対向無線通信装置３との間の無線通信の将来の通信品質を推定又は予測する。推定／予測部４４は、推定又は予測結果を示す推定結果情報を制御部４５に出力する。

制御部４５は、推定結果情報に基づいて制御が必要と判断した場合、その制御内容を決定する。制御部４５は、決定した制御内容に従って無線通信装置２又は対向無線通信装置３を制御するための制御信号を生成し、伝送部４１から無線通信装置２へ出力する（ステップＳ２４）。例えば、図４において、制御部４５は、対向無線通信装置３へのデータ信号の通信に用いるビームを、Ｂｅａｍ＃ｘ（ｘは１以上Ｎ以下のいずれかの整数）に指定する制御信号を無線通信装置２に送信する。無線通信装置２の信号処理部２２は、伝送部２１を介して受信した制御信号を、ビーム制御部２３に出力する。ビーム制御部２３は、受信した制御信号に従って、対向無線通信装置３宛ての無線信号を送信する場合に、Ｂｅａｍ＃ｘを形成するように送受信部２４を制御する（ステップＳ２５）。

なお、ここまでの説明においては無線通信装置２がビームスイープを行い、対向無線通信装置３からのフィードバック情報を基に制御を行うことを前提に記載してきたが、下りと上りが変わっても同様に制御可能であり、本発明の実施形態に含まれる。つまり、対向無線通信装置３は、ビーム制御部２３、送受信部２４、記憶部４３、推定／予測部４４及び制御部４５と同様の機能を有する。対向無線通信装置３は、ビームスイープを行い、無線通信装置２からのフィードバック情報に基づいて遮蔽や反射といった伝搬環境や将来の通信品質を推定又は予測し、推定又は予測した結果に基づき制御を行ってもよい。

また、制御装置４の推定／予測部４４は、推定又は予測対象の対向無線通信装置３からのフィードバック情報と推定モデルとに基づいて、無線通信装置２と推定又は予測対象の対向無線通信装置３との間の伝搬環境や、無線通信装置２と推定又は予測対象の対向無線通信装置３との間の無線通信の将来の通信品質を推定又は予測する。このとき、推定／予測部４４は、推定又は予測対象の対向無線通信装置３からのフィードバック情報に加え、他の対向無線通信装置３からのフィードバック情報を使用してもよい。他の対向無線通信装置３は、例えば、推定又は予測対象の対向無線通信装置３から所定距離以内の対向無線通信装置３としてもよい。

また、複数の対向無線通信装置３が図３のステップＳ１２におけるフィードバック情報を互いに干渉せずに無線通信装置２に送信できる場合、無線通信システム１は、図３の処理をそれら複数の対向無線通信装置３について並行して行うことができる。同様に、複数の対向無線通信装置３が図４のステップＳ２２における報告信号を互いに干渉せずに無線通信装置２に送信できる場合、無線通信システム１は、図４の処理をそれら複数の対向無線通信装置３について並行して行うことができる。例えば、複数の対向無線通信装置３は、周波数又は送信タイミングを変えたり、符号化などにより直交化させたりすることで、干渉せずにデータを送信可能である。

本実施形態によれば、高周波数帯の無線通信システムにおいて追加の外部センシング機器等を用いることなく、無線通信装置のサイズやコストを抑えながら通信品質の改善や接続性の向上を図ることができる。

特に高周波数帯においては高いビーム利得を確保するためなどの観点から狭ビームとする傾向にあり、ビームスイープを用いた通信電波センシングによる分解能が高くなることが期待できる。また、無線通信外のセンシングと比較して通信電波センシングで得られるセンシング情報は通信品質との相関が高くなることが期待できる。本実施形態は上記の点に着目したものであり、ビームスイープを用いた通信電波センシングに基づく制御は、無線通信装置のサイズやコストの増加を抑えつつ効率的に通信品質の改善を図ることが可能となる。

上述した実施形態における制御装置４の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、推定／予測部４４及び制御部４５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。また、プログラムは、ネットワークを通して提供されてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

制御装置４をネットワークに接続される複数のコンピュータ装置により実現してもよい。この場合、制御装置４の各機能部を、これら複数のコンピュータ装置のいずれにより実現するかは任意とすることができる。また、同一の機能部を複数のコンピュータ装置により実現してもよい。

図５は、制御装置４のハードウェア構成例を示す装置構成図である。制御装置４は、プロセッサ７１と、記憶部７２と、通信インタフェース７３と、ユーザインタフェース７４とを備える。プロセッサ７１は、演算や制御を行う中央演算装置である。プロセッサ７１は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）である。プロセッサ７１は、記憶部７２からプログラムを読み出して実行することにより、推定／予測部４４及び制御部４５の機能を実現する。記憶部７２は、さらに、プロセッサ７１が各種プログラムを実行する際のワークエリアなどを有する。通信インタフェース７３は、他装置と通信可能に接続するものである。通信インタフェース７３は、伝送部４１及び信号処理部４２を実現する。ユーザインタフェース７４は、キーボード、ポインティングデバイス（マウス、タブレット等）、ボタン、タッチパネル等の入力装置や、ディスプレイなどの表示装置である。ユーザインタフェース７４により、人為的な操作が入力される。

なお、推定／予測部４４及び制御部４５の機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

本実施形態によれば、カメラ等の外部センシング機器を用いることなく通信品質の改善を図ることができる。

上述した実施形態によれば、無線通信システムは、１以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置とを有する。例えば、第１無線通信装置は、実施形態の無線通信装置２に対応し、第２無線通信システムは、実施形態の対向無線通信装置３に対応する。第１無線通信装置は、無線通信部と、ビーム制御部とを備える。無線通信部は、ビームを形成して第２無線通信装置と無線通信する。例えば、無線通信部は、実施形態の送受信部２４に対応する。ビーム制御部は、無線通信部が形成するビームを制御する。第２無線通信装置は、ビーム制御部の制御により無線通信部が複数種類のビームそれぞれにより送信した参照信号を受信し、受信した参照信号の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を通知する通知部を備える。第１無線通信装置又は第１無線通信装置と接続される制御装置は、推定予測部と、制御部とを備える。推定予測部は、通知部から通知された伝送情報を用いて第１無線通信装置と第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する。制御部は、推定予測部による推定又は予測の結果に基づいて、第１無線通信装置と第２無線通信装置との間の無線通信を制御する。例えば、制御部は、推定又は予測の結果に基づいて、第１無線通信装置が形成するビームを選択する。あるいは、制御部は、推定又は予測の結果に基づいて、第２無線通信装置が接続する第１無線通信装置の切り替えを指示する。

伝送情報は、参照信号を伝送した無線の受信電力、通信品質、通信距離及び伝送路情報のうち一以上と、参照信号の受信タイミングとを含んでもよい。また、伝搬環境は、第１無線通信装置と第２無線通信装置との間における無線信号の遮蔽又は反射を含んでもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。

１…無線通信システム、２…無線通信装置、３…対向無線通信装置、４…制御装置、５…遮蔽物、２１…伝送部、２２…信号処理部、２３…ビーム制御部、２４…送受信部、２５…アンテナ素子、４１…伝送部、４２…信号処理部、４３…記憶部４３…推定／予測部、４５…制御部、７１…プロセッサ、７２…記憶部、７３…通信インタフェース、７４…ユーザインタフェース

Claims (7)

1. １以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置とを有する無線通信システムであって、
   前記第１無線通信装置は、
   ビームを形成して前記第２無線通信装置と無線通信する無線通信部と、
   前記無線通信部が形成するビームを制御するビーム制御部と、
   を備え、
   前記第２無線通信装置は、
   前記ビーム制御部の制御により前記無線通信部が複数種類のビームそれぞれにより送信した参照信号を受信し、受信した前記参照信号の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を通知する通知部を備え、
   前記第１無線通信装置又は前記第１無線通信装置と接続される制御装置は、
   前記通知部から通知された前記伝送情報を用いて前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測部と、
   前記推定予測部による推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御部とを備える、
   無線通信システム。
2. 前記制御部は、前記推定予測部による推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置が形成するビームを選択する又は前記第２無線通信装置が接続する前記第１無線通信装置の切り替えを指示する、
   請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記伝送情報は、前記参照信号を伝送した無線の受信電力、通信品質、通信距離及び伝送路情報のうち一以上と、前記参照信号の受信タイミングとを含む、
   請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記伝搬環境は、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間における無線信号の遮蔽又は反射を含む、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
5. １以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置と、前記第１無線通信装置を制御する制御装置とを有する無線通信システムにおける前記制御装置であって、
   複数種類のビームそれぞれにより前記第１無線通信装置から送信された参照信号を前記第２無線通信装置が受信した際の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を取得し、取得した前記伝送情報を用いて前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測部と、
   前記推定予測部による推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御部と、
   を備える制御装置。
6. １以上の第１無線通信装置と、１以上の第２無線通信装置とを有する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記第１無線通信装置が、
   複数種類のビームそれぞれにより無線の参照信号を送信する送信ステップと、
   前記第２無線通信装置が、
   複数種類のビームそれぞれにより前記第１無線通信装置から送信された参照信号を受信し、受信した前記参照信号の無線伝送に関する情報を示す伝送情報を通知する通知ステップと、
   前記第１無線通信装置又は前記第１無線通信装置と接続される制御装置が、
   前記通知ステップにおいて通知された前記伝送情報を用いて前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の伝搬環境又は将来の通信品質を推定又は予測する推定予測ステップと、
   前記第１無線通信装置又は前記制御装置が、前記推定予測ステップにおける推定又は予測の結果に基づいて、前記第１無線通信装置と前記第２無線通信装置との間の無線通信を制御する制御ステップと、
   を有する無線通信方法。
7. コンピュータを、
   請求項５の制御装置として機能させるためのプログラム。

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