JP7540490B2 - 中継システム、中継制御装置、中継方法、及び中継制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、中継システム、中継制御装置、中継方法、及び中継制御プログラムに関する。

無線アクセスの高速大容量化を図るために、広帯域を確保可能な高周波数帯を活用することが注目されている。例えば、第５世代移動通信システムでは２８ＧＨｚ帯を、無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ（ミリ波無線ＬＡＮシステム）では６０ＧＨｚ帯を用いて高速大容量化を実現している。

高周波数帯の電波は、低周波数帯の電波よりも減衰しやすく、回折しづらい電波特性を有している。そのため、高周波数帯を活用する場合、伝送距離が短いことや、遮蔽によって受信品質が大きく劣化することが課題となっている。

電波の減衰を補償するためには、送受信局において多素子アンテナを用いたビームフォーミングが有効である。すなわち、ビームフォーミング利得によって電波減衰を補償し、伝送距離を延ばすことが可能である。

ビームフォーミングでは、送受信局の双方で特定の方向からの電波を強く送受信するため、受信局では電力の高い１つのパスからの電波を主に受信することになる。その結果、ビームフォーミングでは空間多重数が１（又は、偏波多重により２）にとどまり、同一信号を受信することによる空間ダイバーシチ効果も得づらくなっている。

一方、遮蔽や見通し外における受信品質の劣化を改善するためには、多数のアンテナを設置する方法がある。例えば、多くの送信アンテナを設置することにより、遮蔽や見通し外となる範囲を少なくすることができる。また、多くの送信アンテナを設置することにより、上述したビームフォーミングにおける課題を解決することも可能である。

しかし、多数の送信アンテナを設置することは、ネットワークコストの増加や設置場所の不足を招いてしまうという問題がある。多数の送信点を設けるという観点では、より低コストであり、かつ、設置規模や制約が小さい反射板などを活用することも有効である。

従来は、反射特性を動的に制御することは困難であった。しかし、メタサーフェスやアレー素子構成を用いた反射特性の動的制御が可能な反射板（動的反射板）が開発可能となったことから、動的反射板を用いて遮蔽や見通し外の範囲を小さくしつつ、空間多重化や空間ダイバーシチ利得を得る方法が実現可能となっている（例えば、非特許文献１，２，３参照）。

動的反射板を制御する方法には、動的反射板が電波を反射させるときに、電波の位相を制御することよって電波の特性を変化させる方法がある。例えば、送受信局間のチャネル情報（CSI：Channel State Information）に基づいて、アレー素子で構成された動的反射板が反射させる電波の位相を変化させる方法がある（例えば、非特許文献３参照）。

C.Liaskos, A.Tsioliaridou, A.Pitsillides, S.Ioannidis, and I.Akyildiz, "Using Any Surface to Realize a New Paradigm for Wireless Communications", Communications of the ACM, Nov. 2018., Vol.61, No.11, pp.30-33 E.Baser, M.D.Renzo, J.D.Rosny, M.Debbah, M-SAlouini, and R.Zhang, "Wireless Communications Through Reconfigurable Intelligent Surfaces", IEEE Access, Aug. 2019., Vol.7, pp.116753-116773 Q.Wu, and R.Zhang, "Intelligent Reflecting Surface Enhanced Wireless Network via Joint Active and Passive Beamforming", IEEE transaction on wireless communications, Nov. 2019., vol.18, no.11, pp.5394-5409

しかしながら、送受信局間のチャネル情報に基づく従来方式では、受信局における特性を最適な状態にすることが可能であるが、電波が経由するアレー素子ごとのチャネル情報が必要になってしまう。例えば、動的反射板が１００個のアレー素子からなる場合、１００通りのチャネル情報に基づいて位相の変化量を算出する必要がある。

つまり、チャネル情報を取得するために、大きなオーバーヘッドが生じてしまう。また、アレー素子それぞれの位相の変化量を算出するためには、一定の計算リソースが必要であると考えられるため、位相の変化量を基地局側で算出することが想定される。この場合には、基地局に新たな機能を持たせなければ、動的反射板による品質改善を実現することができない。

また、基地局と動的反射板とは、離れた場所に設置されることが想定される。そのため、従来方法では、基地局が算出した位相の変化量を動的反射板に反映させるための通信手段が必要になり、動的反射板も当該基地局と連携するための機能が必要であった。

また、動的反射板が電波を反射させる場合に、電波伝搬経路上に電波を遮蔽する車や人などが行き来していると、動的反射板が効率的に電波を中継することができないことがあった。

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、電波伝搬経路上の物理的な環境が変化しても、効率的に電波を中継することができる中継システム、中継制御装置、中継方法、及び中継制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる中継システムは、１つ以上の無線端末と基地局との間で電波を中継する中継システムにおいて、複数の素子それぞれが電波を放射することによって所定の方向にビームを形成する１つ以上の放射部と、前記放射部が形成するビームに影響を与える電波伝搬経路上の物理的な環境を環境情報として検出する１つ以上の検出部と、前記検出部が検出した環境情報がビームに与える影響を解析して、周囲に存在する物体の種類、位置、及び移動速度を推定する解析部と、前記解析部が推定した結果に基づいて、前記物体の所定エリア内における密度及び滞在時間を指標として算出する指標算出部と、前記指標算出部が算出した指標に基づいて、前記放射部がビームを形成すべき方向を決定する方向決定部と、前記方向決定部が決定した方向に前記放射部がビームを形成するように、複数の前記素子それぞれが放射すべき電波の位相を算出する位相算出部と、前記位相算出部が算出した位相に基づいて、複数の前記素子それぞれが放射する電波の位相を制御する位相制御部とを有することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる中継制御装置は、複数の素子それぞれが設定された位相に応じて電波を放射することによって所定の方向にビームを形成する放射部を備えて、１つ以上の無線端末と基地局との間で電波を中継する１つ以上の中継装置を制御する中継制御装置において、前記放射部が形成するビームに影響を与える電波伝搬経路上の物理的な環境を環境情報として検出する１つ以上の検出装置が検出した結果がビームに与える影響を解析して、周囲に存在する物体の種類、位置、及び移動速度を推定する解析部と、前記解析部が推定した結果に基づいて、前記物体の所定エリア内における密度及び滞在時間を指標として算出する指標算出部と、前記指標算出部が算出した指標に基づいて、前記放射部がビームを形成すべき方向を決定する方向決定部と、前記方向決定部が決定した方向に前記放射部がビームを形成するように、複数の前記素子それぞれが放射すべき電波の位相を算出する位相算出部と、前記位相算出部が算出した位相を示す情報を前記中継装置へ送信する送信部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、電波伝搬経路上の物理的な環境が変化しても、効率的に電波を中継することができる。

一実施形態にかかる中継システムを備えた無線通信システムの構成例を示す図である。 中継システムが有する機能を例示する機能ブロック図である。 中継システムの動作例を示すフローチャートである。 他の実施形態にかかる中継システムを備えた無線通信システムの構成例を示す図である。 中継装置が有する機能を例示する機能ブロック図である。 中継制御装置が有する機能を例示する機能ブロック図である。 一実施形態にかかる中継制御装置のハードウェア構成例を示す図である。 動的反射板を備えた比較例の無線通信システムの構成例を示す図である。

一実施形態にかかる中継システムを説明するにあたって、まず、本発明がなされるに至った背景について説明する。図８は、動的反射板を備えた比較例の無線通信システム１０の構成例を示す図である。

無線通信システム１０は、基地局１１と無線端末１２とが無線通信を行うために、複数の反射素子を備える動的反射板１３が電波を反射させて中継する。このとき、基地局１１は、動的反射板１３が備える複数の反射素子の全てに対するチャネル情報（CSI：Channel State Information）を取得し、動的反射板１３が反射させる電波の位相を調整する。

したがって、基地局１１は、一般的な基地局としての機能に加えて、複数の反射素子の全てに対するチャネル情報を取得して処理する高度な信号処理機能と、動的反射板１３に対して反射特性を変化させるための位相に関する情報を通知する機能が必要である。

つまり、基地局１１は、チャネル情報を取得するためのオーバーヘッドが増加し、反射素子の数が多ければ動的反射板１３が反射させる電波の位相を動的に制御するための演算量が膨大になってしまう。

次に、一実施形態にかかる中継システムを備えた無線通信システムについて説明する。図１は、一実施形態にかかる中継システムを備えた無線通信システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、無線通信システム１は、例えば１台以上の基地局２と、１台以上の無線端末３とが中継システム４を介して無線通信を行うように構成されている。

中継システム４は、例えば複数の素子（反射素子など）を備えた放射部（動的反射板など）を制御することにより、基地局２が送信する信号を無線端末３それぞれに対して中継し、無線端末３それぞれが送信する信号を基地局２へ中継する。無線端末３は、自局の位置を測定（測位）する機能を備え、測定した自局の位置を示す位置情報を中継システム４へ送信してもよい。

中継システム４は、電波伝搬経路上で移動する車や人などの電波に影響を与える物理的な環境（混雑度や環境変化を含む）を検出して解析し、解析結果を用いて後述する指標を算出して、放射部がビームを形成すべき方向を決定し、複数の素子それぞれが放射すべき電波の位相を算出して動的に制御する。

つまり、中継システム４は、複数の素子の全てに対するチャネル情報を用いることなく、素子の全てに対するチャネル情報を処理する高度な信号処理機能を備えていなくても、電波の放射方向を動的に制御することができる。ここでは、中継システム４は、反射する電波の位相を動的に制御する場合を例に説明するが、電力増幅器を備えて受信した電波の再放射時にビームを形成するリピータによって電波を中継する中継装置として構成されてもよい。また、中継システム４は、任意に設定されたタイミングで電波の放射方向（反射方向又は再放射方向）を動的に制御してもよい。

次に、中継システム４の具体例について説明する。図２は、中継システム４が有する機能を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、中継システム４は、例えば中継部５及び検出部６を有する。

中継部５は、ビームを形成する放射部５０と、放射部５０を制御する中継制御部５２を備えて、電波を中継する中継装置である。

検出部６は、例えば放射部５０が形成するビームに影響を与える電波伝搬経路上の物理的な環境（電波を遮蔽する車両や人など）を環境情報として検出し、検出結果を中継制御部５２に対して出力する検出装置である。例えば、検出部６は、周辺の環境を撮影するカメラなどであり、画像データを環境情報として検出する。

また、検出部６は、電波を受信して周辺の環境を示す環境情報とする電波センサであってもよい。この場合、検出部６は、例えば受信した電波の受信電力、到来時間、チャネル情報などを検出する。検出部６が環境情報を検出するタイミング、及び中継制御部５２へ出力するタイミングは予め任意に設定されてもよい。

より具体的には、放射部５０は、複数の素子５００を備え、例えば複数の素子５００がアレー状に配置された動的反射板である。素子５００は、基地局２が送信する電波、及び、無線端末３が送信する電波を中継制御部５２の制御に応じて反射させる。例えば、素子５００は、いわゆるメタマテリアルであり、電波を反射させるときに位相をシフトさせる特性を有する。

また、素子５００は、電力増幅器を備え、受信した電波を再放射してビームを形成するリピータであってもよい。つまり、放射部５０は、複数の素子５００それぞれが電波を放射することによって所定の方向にビームを形成する。

中継制御部５２は、解析部５２０、検出位置推定部５２１、指標算出部５２２、中継位置推定部５２３、方向決定部５２４、位相算出部５２５、位相制御部５２６、及び複数の位相変換部５２７を有する。

解析部５２０は、検出部６が検出した物理的な環境が電波（例えば放射部５０が形成するビーム）に与える影響を解析し、解析結果を指標算出部５２２に対して出力する。

例えば、解析部５２０は、検出部６が検出した環境情報を解析し、周囲に存在する物体の種類、位置、移動速度や方向、及び周辺に出現する頻度などを推定する。

具体的には、解析部５２０は、環境情報がカメラで撮影した画像データである場合、画像を解析し、画像に含まれている物体（人、車両など）を判別する。また、解析部５２０は、判別した物体までの距離や位置についても画像から推定する。さらに、解析部５２０は、連続する複数の画像を用いて物体の移動速度や移動方向を推定する。

また、解析部５２０は、環境情報が電波センサにより検出された情報である場合、例えば予め学習した電波の振る舞いと環境との関係に基づいて、物体の種類、位置、移動速度、移動方向、及び出現頻度などを推定する。

検出位置推定部５２１は、検出部６が物理的な環境を検出する位置を推定し、検出部６が検出を行う位置を示す検出位置情報を指標算出部５２２に対して出力する。例えば、検出位置推定部５２１は、センサ装置（ＧＰＳ、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁力センサ、気圧センサなど）を有し、当該センサ装置を用いて検出位置情報を推定する。さらに、検出位置推定部５２１は、定期的に検出部６の位置を推定し、検出位置情報を更新してもよい。

また、検出位置推定部５２１は、検出部６が設置されたときに当該検出部６の位置を推定してもよいし、作業者が手動で入力した検出部６の位置を示す情報（緯度、経度、高さ、及びこれらに関連する情報）を検出位置情報として用いてもよい。

指標算出部５２２は、検出位置推定部５２１が出力した検出位置情報と、解析部５２０が出力した解析結果を用いて、方向決定部５２４が方向を決定するために利用可能な指標を算出し、算出した指標を方向決定部５２４に対して出力する。

例えば、指標算出部５２２は、解析部５２０が推定した周囲の物体の種別、距離や位置、移動速度、及び移動方向などを用いて、放射部５０がビームを反射（又は再放射）させる方向を方向決定部５２４が決定するために利用可能な指標を算出する。

指標算出部５２２が算出する指標は、例えば解析部５２０が推定した物体の密度などである。例えば、指標算出部５２２は、解析部５２０が推定した物体の位置に基づいて、所定のエリア内に存在する物体の数を推定して密度を算出してもよい。

さらに、指標算出部５２２は、物体が所定のエリア内に滞在する時間を指標として用いてもよいし、エリアごとに物体の平均滞在時間を算出し、物体の出現頻度と平均滞在時間の積を指標として用いてもよい。そして、指標算出部５２２は、エリアごとに指標を算出してリスト化し、指標値が高いエリアから順に優先度をつけてリスト化した結果を方向決定部５２４へ出力してもよい。

中継位置推定部５２３は、中継部５が電波を中継する位置を推定し、中継部５が電波を中継する位置を示す中継位置情報を方向決定部５２４に対して出力する。例えば、中継位置推定部５２３は、センサ装置（ＧＰＳ、加速度センサ、ジャイロセンサ、磁力センサ、気圧センサなど）を有し、当該センサ装置を用いて中継位置情報を推定する。さらに、中継位置推定部５２３は、定期的に中継部５の位置を推定し、中継位置情報を更新してもよい。

また、中継位置推定部５２３は、中継部５が設置されたときに当該中継部５の位置を推定してもよいし、作業者が手動で入力した中継部５の位置を示す情報（緯度、経度、高さ、及びこれらに関連する情報）を中継位置情報として用いてもよい。

なお、中継部５と検出部６とが一体として構成されている場合には、中継位置情報と上述した検出位置情報とが同じ値であるとして、中継位置推定部５２３又は検出位置推定部５２１のいずれかが設けられなくてもよい。

方向決定部５２４は、中継位置推定部５２３が出力した中継位置情報と、指標算出部５２２が算出した指標（例えばリスト）に基づいて、放射部５０がビームを形成すべき方向（反射又は再放射する方向）を決定し、決定した方向を示す方向情報を位相算出部５２５に対して出力する。

例えば、方向決定部５２４は、指標算出部５２２が算出した指標が密度である場合、当該密度が高いエリアの方向を反射又は再放射する方向として決定する。また、方向決定部５２４は、当該エリアの中心に向けて方向を決定してもよいし、当該エリアにおけるある瞬間の物体位置の重心に向けて方向を決定してもよい。

また、方向決定部５２４は、指標算出部５２２が算出した指標が物体の滞在時間や出現頻度と平均滞在時間の積である場合、例えば値が最大であるエリアを最も優先度が高いエリアとし、当該エリアに向けて同様に方向を決定する。

位相算出部５２５は、方向決定部５２４が決定した方向に放射部５０がビームを形成するように、複数の素子５００それぞれが放射すべき電波の位相を算出し、算出した位相を示す位相情報を位相制御部５２６に対して出力する。

例えば、位相算出部５２５は、方向決定部５２４が決定した方向、及び基地局２への方向を用いて、位相制御部５２６が制御すべき位相量を算出する。このとき、位相算出部５２５は、予め設定された基地局２の位置情報（緯度、経度、高さ）と、中継位置推定部５２３が推定した中継位置情報とを用いて、基地局２への方向を推定してもよい。

また、位相算出部５２５は、検出部６がカメラであって周辺の環境を撮影している場合、環境情報となる画像データを用いて解析部５２０が推定した基地局２の位置情報と、上述した検出位置情報及び中継位置情報を用いて、中継部５から基地局２への方向を推定してもよい。

また、位相算出部５２５は、１つの放射部５０が複数の無線端末３から送信された電波を用いて放射する場合、複数の素子５００を複数の素子群に分割し、素子群ごとに異なる無線端末３に向けて電波を放射するように、素子５００それぞれが放射する電波の位相を算出してもよい。

例えば、Ｎ個の素子５００を有する中継部５は、優先度が高い４つのエリアに向けて同時に電波を反射（又は再放射）する場合、エリアごとにＮ／４個の素子５００を用いてエリアそれぞれの方向へ電波を放射するように電波の位相を算出してもよい。この場合、中継部５は、電波の放射後の利得が減少するものの、複数のエリアの通信品質を同時に改善することができる。

位相制御部５２６は、位相算出部５２５が算出した位相情報に基づいて、複数の位相変換部５２７をそれぞれ制御することにより、複数の素子５００それぞれが放射する電波の位相を制御する。位相変換部５２７は、例えば素子５００それぞれに対して個別に設けられ、素子５００が放射する電波の位相を位相制御部５２６からの制御に応じて変化させる変換を行う。

例えば、位相制御部５２６は、位相算出部５２５が算出した位相に基づいて、複数の素子５００それぞれが反射させる電波の位相が少しずつずれるように、複数の位相変換部５２７それぞれを制御する。例えば、素子５００が上述したメタマテリアルである場合、位相変換部５２７は、位相制御部５２６の制御に応じて素子５００の特性を変化させることにより、素子５００による位相シフト量を動的に変化させる。このように、位相制御部５２６は、メタマテリアルの特性変化、位相変化量の乗算、又は所定の遅延の付与などにより、放射部５０が所定の方向にビームフォーミングを行うように制御を行う。

素子５００に対する制御可能な位相量が離散的である場合、位相制御部５２６は、位相算出部５２５が算出した位相（位相変化量）に最も近い位相量を、設定可能な位相量の中から選択して複数の位相変換部５２７それぞれを制御する。

次に、中継システム４の動作例について説明する。図３は、中継システム４の動作例を示すフローチャートである。図３に示すように、中継システム４は、まず検出部６が周辺の物理的な環境を環境情報として検出する（Ｓ１００）。

そして、中継システム４は、解析部５２０が環境情報を解析し（Ｓ１０２）、検出位置推定部５２１が検出部６の検出位置を推定する（Ｓ１０４）。

指標算出部５２２は、解析部５２０が解析した結果と、検出位置推定部５２１が推定した検出位置とを用いて、方向決定部５２４が方向を決定するために利用可能な指標を算出する（Ｓ１０６）。

また、中継部５が電波を中継する中継位置を中継位置推定部５２３が推定すると（Ｓ１０８）、方向決定部５２４は、中継位置推定部５２３が推定した中継位置情報と、指標算出部５２２が算出した指標とに基づいて、放射部５０がビームを放射する放射方向を決定する（Ｓ１１０）。

位相算出部５２５は、方向決定部５２４が決定した方向に放射部５０がビームを放射するように、複数の素子５００それぞれが放射すべき電波の位相を算出する（Ｓ１１２）。

そして、位相制御部５２６は、位相算出部５２５が算出した位相に基づいて、複数の位相変換部５２７をそれぞれ制御することにより、複数の素子５００それぞれが放射する電波の位相を制御する（Ｓ１１４）。

このように、中継システム４は、検出部６が検出した物理的な環境に基づいて、複数の素子５００それぞれが放射すべき電波の位相を位相算出部５２５が算出し、複数の素子５００それぞれが放射する電波の位相を位相制御部５２６が制御するので、電波伝搬経路上の物理的な環境が変化しても、効率的に電波を中継することができる。また、中継システム４は、電波の到来時に素子５００それぞれが放射する電波の位相を制御するので、基地局２によるカバレッジを拡大することも可能である。

次に、他の実施形態にかかる中継システムを備えた無線通信システムについて説明する。図４は、他の実施形態にかかる中継システムを備えた無線通信システム１ａの構成例を示す図である。図４に示すように、無線通信システム１ａは、例えば基地局２と無線端末３とが中継システム４ａを介して無線通信を行うように構成されている。

中継システム４ａは、例えば２台の検出装置７－１，７－２、２台の中継装置８－１，８－２、及び中継制御装置９を有する。以下、検出装置７－１，７－２のように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単に検出装置７などと略記する。

検出装置７は、上述した検出部６と同様に、電波に影響を与える電波伝搬経路上の物理的な環境（電波を遮蔽する車両や人など）を環境情報として検出する機能と、検出した環境情報を中継制御装置９へ送信する機能とを有する。例えば、検出装置７は、周辺の環境を撮影するカメラなどであり、画像データを環境情報として検出し、中継制御装置９に対して送信する。また、検出装置７は、電波を受信して周辺の環境を示す環境情報とする電波センサであってもよい。

図５は、中継装置８が有する機能を例示する機能ブロック図である。図５に示すように、中継装置８は、ビームを形成する放射部５０と、放射部５０を制御する制御部５２ａを備えて、電波を中継する。なお、図５に示した中継装置８が有する機能ブロックにおいて、図２に示した中継部５が有する機能ブロックと実質的に同一の機能ブロックには同一の符号が付してある。

制御部５２ａは、受信部５２８、位相制御部５２６、及び複数の位相変換部５２７を有する。受信部５２８は、中継制御装置９が送信する情報を受信し、位相制御部５２６に対して出力する。

図６は、中継制御装置９が有する機能を例示する機能ブロック図である。図６に示すように、中継制御装置９は、例えば受信部９０、解析部５２０、検出位置推定部５２１、指標算出部５２２、中継位置推定部５２３、方向決定部５２４、位相算出部５２５、及び送信部９２を有する。なお、図６に示した中継制御装置９が有する機能ブロックにおいて、図２に示した中継部５が有する機能ブロックと実質的に同一の機能ブロックには同一の符号が付してある。

受信部９０は、各検出装置７が送信した環境情報を受信し、解析部５２０に対して出力する。送信部９２は、位相算出部５２５が算出した電波の位相（位相量）を、検出装置７それぞれに対応する中継装置８に対してそれぞれ送信する。

つまり、無線通信システム１ａは、上述した無線通信システム１と同様に電波を反射又は再放射させて、基地局２と無線端末３との間で無線通信を可能にすることができる。なお、中継装置８は、対応する検出装置７の近くに配置されてもよいし、離れた位置に配置された検出装置７に対応づけられてもよい。

また、中継制御装置９は、例えば中継装置８－１，８－２が同一（又は一部が共通）のエリアをカバーでき、比較的指標の値が高いエリアが複数存在する場合、又は、中継装置８－１，８－２それぞれの最も優先度が高いエリアが重なった場合には、当該エリアまでの距離が最も短い中継装置８が電波を中継するように制御を行ってもよい。

また、中継制御装置９は、当該エリアまでの距離が最も短い中継装置８の反射（再放射）方向を当該エリアに割当て、他の中継装置８を次に優先度の高いエリアに割当てるように制御してもよい。また、中継制御装置９は、次に優先度が高いエリアが重なった場合にも同様の処理を繰り返してもよい。さらに、中継制御装置９は、重複を許容する中継装置８の数の上限が予め設定され、中継装置８の数が上限を超えた場合に上述の処理を行ってもよい。

なお、中継制御装置９が有する機能は、図６に示した例に限定されない。例えば、中継制御装置９は、解析部５２０、検出位置推定部５２１、指標算出部５２２、中継位置推定部５２３、方向決定部５２４、及び位相算出部５２５の全ての機能を備えていなくてもよい。また、中継制御装置９が有する各機能は、複数の装置に分割して設けられてもよい。また、中継制御装置９が検出装置７及び中継装置８とそれぞれ通信を行う方式は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

また、中継制御装置９が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。

例えば、本発明にかかる中継制御装置９は、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

図７は、一実施形態にかかる中継制御装置９のハードウェア構成例を示す図である。図７に示すように、例えば中継制御装置９は、入力部９００、出力部９１０、通信部９２０、ＣＰＵ９３０、メモリ９４０及びＨＤＤ９５０がバス９６０を介して接続され、コンピュータとしての機能を備える。また、中継制御装置９は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体９７０との間でデータを入出力することができるようにされている。

入力部９００は、例えばキーボード及びマウス等である。出力部９１０は、例えばディスプレイなどの表示装置である。通信部９２０は、有線又は無線のネットワークインターフェースである。

ＣＰＵ９３０は、上述したように中継制御装置９を構成する各部を制御し、所定の処理等を行う。メモリ９４０及びＨＤＤ９５０は、データ等を記憶する記憶部である。

記憶媒体９７０は、中継制御装置９が有する機能を実行させるプログラム等を記憶可能にされている。なお、中継制御装置９を構成するアーキテクチャは図７に示した例に限定されない。

ここでいう「コンピュータ」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憶媒体」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憶媒体」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や、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータ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を含んでもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明してきたが、上述の実施形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明が上述の実施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、その他の変更が行われてもよい。

１，１ａ・・・無線通信システム、２・・・基地局、３・・・無線端末、４，４ａ・・・中継システム、５・・・中継部、６・・・検出部、７－１，７－２・・・検出装置、８－１，８－２・・・中継装置、９・・・中継制御装置、５０・・・放射部、５２・・・中継制御部、５２ａ・・・制御部、９０・・・受信部、９２・・・送信部、５００・・・素子、５２０・・・解析部、５２１・・・検出位置推定部、５２２・・・指標算出部、５２３・・・中継位置推定部、５２４・・・方向決定部、５２５・・・位相算出部、５２６・・・位相制御部、５２７・・・位相変換部、５２８・・・受信部、９００・・・入力部、９１０・・・出力部、９２０・・・通信部、９３０・・・ＣＰＵ、９４０・・・メモリ、９５０・・・ＨＤＤ、９６０・・・バス、９７０・・・記憶媒体

Claims (5)

1. １つ以上の無線端末と基地局との間で電波を中継する中継システムにおいて、
   複数の素子それぞれが電波を放射することによって所定の方向にビームを形成する１つ以上の放射部と、
   前記放射部が形成するビームに影響を与える電波伝搬経路上の物理的な環境を環境情報として検出する１つ以上の検出部と、
   前記検出部が検出した環境情報がビームに与える影響を解析して、周囲に存在する物体の種類、位置、及び移動速度を推定する解析部と、
   前記解析部が推定した結果に基づいて、前記物体の所定エリア内における密度及び滞在時間を指標として算出する指標算出部と、
   前記指標算出部が算出した指標に基づいて、前記放射部がビームを形成すべき方向を決定する方向決定部と、
   前記方向決定部が決定した方向に前記放射部がビームを形成するように、複数の前記素子それぞれが放射すべき電波の位相を算出する位相算出部と、
   前記位相算出部が算出した位相に基づいて、複数の前記素子それぞれが放射する電波の位相を制御する位相制御部と
   を有することを特徴とする中継システム。
2. 前記位相算出部は、
   １つの前記放射部が複数の無線端末から送信された電波を用いて放射する場合、複数の前記素子を複数の素子群に分割し、前記素子群ごとに異なる無線端末に向けて電波を放射するように、前記素子それぞれが放射する電波の位相を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の中継システム。
3. 複数の素子それぞれが設定された位相に応じて電波を放射することによって所定の方向にビームを形成する放射部を備えて、１つ以上の無線端末と基地局との間で電波を中継する１つ以上の中継装置を制御する中継制御装置において、
   前記放射部が形成するビームに影響を与える電波伝搬経路上の物理的な環境を環境情報として検出する１つ以上の検出装置が検出した結果がビームに与える影響を解析して、周囲に存在する物体の種類、位置、及び移動速度を推定する解析部と、
   前記解析部が推定した結果に基づいて、前記物体の所定エリア内における密度及び滞在時間を指標として算出する指標算出部と、
   前記指標算出部が算出した指標に基づいて、前記放射部がビームを形成すべき方向を決定する方向決定部と、
   前記方向決定部が決定した方向に前記放射部がビームを形成するように、複数の前記素子それぞれが放射すべき電波の位相を算出する位相算出部と、
   前記位相算出部が算出した位相を示す情報を前記中継装置へ送信する送信部と
   を有することを特徴とする中継制御装置。
4. 前記位相算出部は、
   １つの前記放射部が複数の無線端末から送信された電波を用いて放射する場合、複数の前記素子を複数の素子群に分割し、前記素子群ごとに異なる無線端末に向けて電波を放射するように、前記素子それぞれが放射する電波の位相を算出すること
   を特徴とする請求項３に記載の中継制御装置。
5. 請求項３又は４に記載の中継制御装置の各部としてコンピュータを機能させるための中継制御プログラム。

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