JP7552848B2 - 無線通信方法、無線通信システム、および無線通信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信方法、無線通信システム、および無線通信プログラムに関する。

近年増加するモバイルトラヒックを捌くためには、周波数利用効率の向上が重要である。そこで、電波伝搬環境そのものを能動的に制御することによって信号強度向上や干渉低減を実現する試みがなされている。例えば、非特許文献１には、反射板のような中継器を組み合わせて用いることで、電波伝搬環境を変動させる技術が開示されている。

大宮 陸，他５名，「インテリジェント空間形成のための無線中継器組合せ選択法」，２０２０年電子情報通信学会ソサイエティ大会

反射板の効果を高めるためには、送信局－反射板間と反射板－受信局間との双方の通信路が、障害物の存在しない見通し（ＬＯＳ）環境となっている必要がある。従来技術においては、各通信路が見通しになっているか否か判定することが難しく、有効な反射板を選択して利用することができなかった。

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、見通し環境となっている通信路を確保することができる無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラムを提供することである。

本発明の一態様に係る無線通信システムは、受信局に向けて送信局が送信する電波を複数の反射板によって反射させる無線通信システムである。この無線通信システムは、送信局と受信局との間に存在する障害物の位置に関連するデータを取得するセンサ部と、センサ部が取得したデータに基づいて、障害物が存在する領域である障害物領域を検出する障害物領域検出部と、送信局から障害物領域に向かう接線を基準として障害物領域の反対側で且つ受信局から障害物領域に向かう接線を基準として障害物領域の反対側である領域を、反射板設定領域として設定する反射板領域設定部と、複数の反射板のうち、反射板設定領域に存在する反射板を選択する反射板選択部と、反射板選択部が選択した反射板が反射させる電波によって受信局と送信局とが無線通信を行うように通信を制御する制御部と、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の一態様に係る無線通信方法は、受信局に向けて送信局が送信する電波を複数の反射板によって反射させる無線通信方法である。この無線通信方法は、送信局と受信局との間に存在する障害物の位置に関連するデータを取得するセンサ工程と、センサ工程で取得したデータに基づいて、障害物が存在する領域である障害物領域を検出する障害物領域検出工程と、送信局から障害物領域に向かう接線を基準として障害物領域の反対側で且つ受信局から障害物領域に向かう接線を基準として障害物領域の反対側である領域を、反射板設定領域として設定する反射板領域設定工程と、複数の反射板のうち、反射板設定領域に存在する反射板を選択する反射板選択工程と、反射板選択工程で選択した反射板が反射させる電波によって受信局と送信局とが無線通信を行うように通信を制御する制御工程と、を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、見通し環境となっている通信路を確保することができる。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を模式的に示す図である。 実施形態１に係る無線通信システムの主要な機能を示す機能ブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る無線通信システムの変形例を示す図である。 無線通信システムの各機能を実現するハードウェア構成例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、実施の形態について説明する。本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。なお、本開示は、以下の各実施の形態に限定されるものではない。本開示には、その趣旨を逸脱しない範囲において、以下の各実施の形態によって開示される構成の種々の変形および組み合わせが含まれ得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を模式的に示す図である。図２は、実施の形態１に係る無線通信システムの主要な機能を示す機能ブロック図である。

本実施の形態に係る無線通信システムは、受信局１に向けて送信局２が送信する電波を複数の反射板によって反射させることで、良好な電波伝搬環境を実現するシステムである。無線通信システムは、単一の装置として実現することもできるし、複数の装置が連携することによって実現することもできる。

無線通信システムを構成する複数の反射板は、それぞれ、送信局２が送信する電波を反射させて中継する機能を有するものである。一例として、複数の反射板には、第１反射板３ａおよび第２反射板３ｂが含まれる。

図２に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムは、センサ部１０と、障害物領域検出部１１と、反射板領域設定部１２と、反射板選択部１３と、制御部１４と、を備える、また、本実施の形態に係る無線通信システムは、複数の反射板の位置等の情報が保持されているデータベースとして、反射板情報保持部１５を備える。

センサ部１０は、送信局２と受信局１との間に存在する障害物の位置に関連するデータを取得するものである。なお、本開示における「障害物」とは、送信局２が送信する電波を遮蔽する物を意味する。

センサ部１０は、無線通信システムによって実現される電波伝搬環境に存在する障害物の位置を検出するためのセンシングデバイスである。センサ部１０には、例えば、点群データを取得する３Ｄレーザースキャナや、実画像を撮影するカメラ等が該当する。なお、センサ部１０を構成する機器の種類およびセンサ部１０が取得するデータの種類は、限定されない。センサ部１０は、障害物の位置を検出するためのデータを取得することができるものであれば、任意に構成され得る。

センサ部１０は、取得したデータを、障害物領域検出部１１に対して出力する。障害物領域検出部１１は、センサ部１０が取得したデータに基づいて、障害物が存在する領域である障害物領域を検出する。障害物領域検出部１１は、検出した障害物領域のデータを、反射板領域設定部１２に対して出力する。

反射板領域設定部１２は、障害物領域検出部１１によって検出された障害物領域のデータに基づいて、反射板設定領域の設定を行うものである。反射板設定領域の設定に当たっては、図１に示すように、送信局２から障害物領域に向かう第１接線と、受信局１から障害物領域に向かう第２接線と、が引かれる。そして、第１接線を基準として障害物領域の反対側で且つ第２接線を基準として障害物領域の反対である領域が、反射板設定領域として設定される。

反射板領域設定部１２は、反射板情報保持部１５に保持されているデータに基づいて、設定した反射板設定領域に存在する反射板のデータを抽出する。反射板領域設定部１２は、抽出した反射板のデータを、反射板選択部１３に対して出力する。

反射板選択部１３は、反射板領域設定部１２から出力されたデータに基づいて、無線通信システムで利用する反射板の選択を行うものである。反射板選択部１３は、複数の反射板のうち、反射板設定領域に存在する反射板を選択する。

制御部１４は、無線通信システムを構成する各部を制御するものである。具体的には、制御部１４は、受信局１、送信局２および各反射板の間の通信などを制御する。本実施の形態において、制御部１４は、反射板選択部１３が選択した反射板が反射させる電波によって受信局１と送信局２とが無線通信を行うように通信を制御する。

図１に示す例において、第１反射板３ａは、反射板設定領域内に位置している。第１反射板３ａは、反射板選択部１３によって選択可能な反射板である。一方、第２反射板３ｂは、反射板設定領域外に位置している。第２反射板３ｂは、反射板選択部１３によって選択不可能な反射板となっている。

図１に示す例において、反射板設定領域内に位置する第１反射板３ａと送信局２との間には、障害物領域が存在しない。第１反射板３ａと送信局２との間の通信路は、見通し通信路となっている。同様に、反射板設定領域内に位置する第１反射板３ａと受信局１との間には、障害物領域が存在しない。第１反射板３ａと受信局１との間の通信路は、見通し通信路となっている。

図１に示す例において、第２反射板３ｂと送信局２との間には、障害物領域が存在しない。第１反射板３ａと送信局２との間の通信路は、見通し通信路となっている。しかしながら、反射板設定領域外に位置する第２反射板３ｂと受信局１との間には、障害物領域が存在している。第２反射板３ｂと受信局１との間の通信路は、見通し通信路とはなっていない。

図１に示す例においては、第１反射板３ａが、反射板選択部１３によって選択される。これにより、第１反射板３ａと送信局２との間の通信路、および、第１反射板３ａと受信局１との間の通信路、の双方を見通し環境とすることができる。

次に、本実施の形態に係る無線通信システムの具体的な動作例について説明する。図３は、実施の形態１に係る無線通信システムの動作例を示すフローチャートである。

まず、センサ部１０によって、障害物の位置に関連するデータの取得を行う（Ｓ１０１）。そして、取得したデータに基づいて、障害物領域検出部１１が障害物領域を検出する（Ｓ１０２）。

次に、送信局２と受信局１との間が見通し環境となっているかの判定が行われる（Ｓ１０３）。送信局２と受信局１との間が見通し環境となっている場合とは、障害物領域が送信局２と受信局１との間に存在しないことを意味する。Ｓ１０３の判定は、障害物領域検出部１１が検出した障害物領域のデータに基づいて行われる。なお、Ｓ１０３の判定は、障害物領域検出部１１によって行われてもよいし、別途、当該判定を行う機能を有する判定部が設けられていてもよい。

送信局２と受信局１との間が見通し環境となっている場合には、以降の処理は行われず、反射板を中継せずに、送信局２と受信局１との間での通信が行われる。

送信局２と受信局１との間が見通し環境となっていない場合、すなわち、障害物領域が送信局２と受信局１との間に存在する場合には、以降の処理が行われる。

送信局２と受信局１との間が見通し環境となっていない場合には、上述したように、反射板領域設定部１２によって、反射板領域の設定が行われる（Ｓ１０４）。そして、反射板選択部１３によって反射板領域内の反射板が選択され、当該反射板を用いた通信を行うように制御部１４が制御を行う（Ｓ１０５）。

以上に示したように構成された無線通信システムによれば、見通し環境となっている通信路を確保することができる。なお、無線通信システムの各機能は、無線通信方法としても実現することができる。

また、図４は、実施の形態１に係る無線通信システムの変形例を示す図である。本変形例は、送信局２の指向性および各反射板の指向性を考慮することを特徴としている。

具体的には、本変形例において反射板選択部１３は、反射板設定領域に存在する反射板のうち、送信局２の指向性の範囲内に存在し且つ当該反射板の指向性の範囲内に受信局１が位置するもの、を選択することを特徴としている。図４の例において、第２反射板３ｂは反射板設定領域内に位置しているものの、当該第２反射板３ｂの指向性の範囲内に受信局１が位置していない。一方、第１反射板３ａは、反射板設定領域内に存在し、且つ、送信局２の指向性の範囲内に存在している。そして、第１反射板３ａの指向性の範囲内に受信局１が位置している。図４の例においては、第１反射板３ａが選択され、利用される。本変形例によれば、指向性を考慮することで、より良好な電波伝搬環境を得ることができる。

なお、上記の実施の形態および変形例に係る無線通信システムの各機能は、一部または全部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）または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。無線通信システムの各機能は、専用のハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、無線通信システムの各機能は、一部または全部が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。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録されてもよい。

例えば、無線通信システムは、コンピュータとプログラムと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５は、無線通信システムの各機能を実現するハードウェア構成例を示す図である。図５に示すように、無線通信システムの各機能は、例えば、入力部１００、出力部１１０、通信部１２０、ＣＰＵ１３０、メモリ１４０およびＨＤＤ１５０等によって実現される。入力部１００、出力部１１０、通信部１２０、ＣＰＵ１３０、メモリ１４０およびＨＤＤ１５０は、バス１６０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、入力部１００、出力部１１０、通信部１２０、ＣＰＵ１３０、メモリ１４０およびＨＤＤ１５０等によって構成されるコンピュータは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体１７０との間でデータを入出力することができるようになっている。

入力部１００は、例えば、キーボードおよびマウス等である。出力部１１０は、例えば、ディスプレイなどの表示装置である。通信部１２０は、例えば、無線のネットワークインターフェースである。

ＣＰＵ１３０は、無線通信システムを構成する各部を制御し、所定の処理等を行う。メモリ１４０およびＨＤＤ１５０は、各種のデータ等を記憶する記憶部として機能する。

記憶媒体１７０は、無線通信システムが有する各機能を実行させるプログラムを記憶する。なお、無線通信システムを構成するアーキテクチャは、図３に示した例に限定されない。

また、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。「コンピュータが読み取り可能な記憶媒体」とは、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体のことである。

さらに「コンピュータが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、短期間、動的にプログラムを保持するものであってもよい。また、「コンピュータが読み取り可能な記憶媒体」とは、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であってもよい。

本発明に係る無線通信システム、無線通信方法および無線通信プログラムは、例えば、無線通信を提供するモバイル基地局に適用することができる。

１ 受信局
２ 送信局
３ａ 第１反射板
３ｂ 第２反射板
１０ センサ部
１１ 障害物領域検出部
１２ 反射板領域設定部
１３ 反射板選択部
１４ 制御部
１５ 反射板情報保持部
１００ 入力部
１１０ 出力部
１２０ 通信部
１３０ ＣＰＵ
１４０ メモリ
１５０ ＨＤＤ
１６０ バス
１７０ 記憶媒体

Claims (5)

1. 受信局に向けて送信局が送信する電波を複数の反射板によって反射させる無線通信システムにおいて、
   前記送信局と前記受信局との間に存在する障害物の位置に関連するデータを取得するセンサ部と、
   前記センサ部が取得したデータに基づいて、前記障害物が存在する領域である障害物領域を検出する障害物領域検出部と、
   前記送信局から前記障害物領域に向かう接線を基準として前記障害物領域の反対側で且つ前記受信局から前記障害物領域に向かう接線を基準として前記障害物領域の反対側である領域を、反射板設定領域として設定する反射板領域設定部と、
   前記複数の反射板のうち、前記反射板設定領域に存在する反射板を選択する反射板選択部と、
   前記反射板選択部が選択した前記反射板が反射させる電波によって前記受信局と前記送信局とが無線通信を行うように通信を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記反射板選択部は、前記反射板設定領域に存在する前記反射板のうち、前記送信局の指向性の範囲内に存在し且つ当該反射板の指向性の範囲内に前記受信局が位置するもの、を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 受信局に向けて送信局が送信する電波を複数の反射板によって反射させる無線通信方法において、
   前記送信局と前記受信局との間に存在する障害物の位置に関連するデータを取得するセンサ工程と、
   前記センサ工程で取得したデータに基づいて、前記障害物が存在する領域である障害物領域を検出する障害物領域検出工程と、
   前記送信局から前記障害物領域に向かう接線を基準として前記障害物領域の反対側で且つ前記受信局から前記障害物領域に向かう接線を基準として前記障害物領域の反対側である領域を、反射板設定領域として設定する反射板領域設定工程と、
   前記複数の反射板のうち、前記反射板設定領域に存在する反射板を選択する反射板選択工程と、
   前記反射板選択工程で選択した前記反射板が反射させる電波によって前記受信局と前記送信局とが無線通信を行うように通信を制御する制御工程と、
   を備えることを特徴とする無線通信方法。
4. 前記反射板選択工程は、前記反射板設定領域に存在する前記反射板のうち、前記送信局の指向性の範囲内に存在し且つ当該反射板の指向性の範囲内に前記受信局が位置するもの、を選択することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
5. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムの各部としてコンピュータを機能させるための無線通信プログラム。

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