WO2022018800A1 - 反射方向制御システム、反射方向制御装置、反射方向制御方法、及び反射方向制御プログラム - Google Patents

反射方向制御システム、反射方向制御装置、反射方向制御方法、及び反射方向制御プログラム Download PDF

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WO2022018800A1
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unit
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wireless terminal
radio wave
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匡史 岩渕
智明 小川
友規 村上
陸 大宮
泰司 鷹取
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • the present invention relates to a reflection direction control system, a reflection direction control device, a reflection direction control method, and a reflection direction control program.
  • the 5th generation mobile communication system uses the 28 GHz band
  • the wireless LAN standard IEEE802.11ad millimeter wave wireless LAN system
  • Radio waves in the high frequency band are more easily attenuated than radio waves in the low frequency band, and have radio wave characteristics that are difficult to diffract. Therefore, when utilizing the high frequency band, there are problems that the transmission distance is short and the reception quality is greatly deteriorated due to shielding.
  • beamforming using a multi-element antenna is effective at the transmitting and receiving stations. That is, it is possible to compensate for the radio wave attenuation by the beamforming gain and extend the transmission distance.
  • both the transmitting and receiving stations strongly transmit and receive radio waves from a specific direction, so the receiving station mainly receives radio waves from one path with high power.
  • the spatial multiplex is limited to 1 (or 2 due to polarization multiplex), and it is difficult to obtain the spatial diversity effect by receiving the same signal.
  • CSI Channel State Information
  • the channel information for each array element through which the radio wave passes is required.
  • the dynamic reflector is composed of 100 array elements, it is necessary to calculate the amount of phase change based on 100 different channel information.
  • phase change amount is calculated on the base station side. In this case, quality improvement by the dynamic reflector cannot be realized unless the base station has a new function.
  • the base station and the dynamic reflector will be installed in separate locations. Therefore, in the conventional method, a communication means for reflecting the phase change amount calculated by the base station on the dynamic reflector is required, and the dynamic reflector also needs a function for cooperating with the base station. rice field.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a reflection direction control system, a reflection direction control device, a reflection direction control method, and a reflection capable of dynamically controlling the reflection direction of a radio wave with a small amount of calculation.
  • the purpose is to provide a direction control program.
  • the reflection direction control system is a radio terminal based on a plurality of reflection units each including a plurality of reflection elements and radio waves transmitted by one or more radio terminals to the plurality of reflection units.
  • a position estimation unit that estimates each position, and a direction estimation unit that estimates the incident direction of radio waves transmitted by each radio terminal to the reflection unit based on the position of each radio terminal estimated by the position estimation unit.
  • the phase calculation unit calculates the phase of the radio wave to be reflected by each of the plurality of reflecting elements so that the reflection unit reflects the radio wave incident in the direction estimated by the direction estimation unit, and the phase. It is characterized by having a phase control unit that controls the phase of the radio wave reflected by each of the plurality of reflecting elements based on the phase calculated by the calculation unit.
  • the reflection direction control device determines the position of each of the radio terminals based on the radio waves transmitted by one or more radio terminals with respect to the plurality of reflection units including the plurality of reflection elements.
  • a direction estimation unit that estimates the incident direction of radio waves transmitted by each radio terminal to the reflection unit based on the position of each of the estimated position estimation unit and the radio terminal estimated by the position estimation unit, and the direction estimation unit.
  • the phase calculation unit and the phase calculation unit calculate the phase of the radio wave to be reflected by each of the plurality of reflecting elements so that the reflection unit reflects the radio wave incident in the direction estimated by the unit. It is characterized by having a phase control unit that controls the phase of the radio wave reflected by each of the plurality of reflecting elements based on the phase.
  • the reflection direction control method estimates the position of each of the radio terminals based on the radio waves transmitted by one or more radio terminals to the plurality of reflection units each including the plurality of reflection elements.
  • the reflection direction of radio waves can be dynamically controlled with a small amount of calculation.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a comparative example wireless communication system 10 provided with a dynamic reflector.
  • a dynamic reflecting plate 13 provided with a plurality of reflecting elements reflects radio waves and relays them.
  • the base station 11 acquires channel information (CSI: Channel State Information) for all of the plurality of reflecting elements included in the dynamic reflector 13 and adjusts the phase of the radio wave reflected by the dynamic reflector 13.
  • CSI Channel State Information
  • the base station 11 has an advanced signal processing function for acquiring and processing channel information for all of a plurality of reflecting elements, and reflects on the dynamic reflector 13. There is a need for a function to notify information about the phase for changing the characteristics.
  • the base station 11 has an increased overhead for acquiring channel information, and if the number of reflecting elements is large, the amount of calculation for dynamically controlling the phase of the radio wave reflected by the dynamic reflector 13 is enormous. turn into.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless communication system 1 according to an embodiment.
  • the wireless communication system 1 is configured such that, for example, a base station 2 and one or more wireless terminals 3 perform wireless communication via a reflection direction control system 4.
  • the reflection direction control system 4 has, for example, a dynamic reflector 5-1, 5-2 and a reflection direction control device 6.
  • the dynamic reflectors 5-1 and 5-2 receive radio signals transmitted by the wireless terminals 3, process the received signals, and transmit the received signals to the reflection direction control device 6.
  • the reflection direction control device 6 estimates (positions) the position of the radio terminal 3 based on the signals input from the dynamic reflectors 5-1 and 5-2, respectively, and the dynamic reflectors 5-1 and 5- 2 The incident direction of the radio wave transmitted by the wireless terminal 3 is estimated for each of them.
  • each of the plurality of reflecting elements reflects the radio waves incident in the estimated direction so that the dynamic reflectors 5-1 and 5-2 reflect them toward, for example, the base station 2.
  • the reflection direction control device 6 uses, for example, preset position information of the base station 2 or radio waves transmitted by the base station 2 and reflected by the dynamic reflection plates 5-1 and 5-2. Based on the estimated position information of the base station 2, the phase of the radio wave to be reflected by each of the plurality of reflecting elements is calculated.
  • the reflection direction control device 6 transmits information indicating the phase calculated for each of the plurality of reflection elements to the dynamic reflectors 5-1 and 5-2.
  • a plurality of dynamic reflection plates 5-1 and 5-2 are used so as to efficiently relay the radio waves transmitted by the wireless terminal 3 to the base station 2 based on the phase information received from the reflection direction control device 6.
  • the phase of the radio wave reflected by each of the reflecting elements is dynamically controlled.
  • the reflection direction control system 4 dynamically controls the phase of the radio wave reflected by each of the plurality of reflecting elements so that the radio wave transmitted by the base station 2 is efficiently relayed to the wireless terminal 3.
  • the reflection direction control system 4 will be described by taking the case where the dynamic reflectors 5-1 and 5-2 dynamically control the phase of the radio wave as an example, but the dynamic reflectors 5-1 and 5-2 will be described.
  • it may be configured as a relay device that relays radio waves by a repeater having a power amplifier.
  • the reflection direction of the radio wave can be determined. It can be controlled dynamically.
  • FIG. 2 is a functional block illustrating the function of the dynamic reflector 5.
  • the dynamic reflector 5 has, for example, a reflection unit 50, an antenna unit 52, a terminal signal processing unit 54, a control signal processing unit 56, and a reflection control unit 58.
  • the reflecting unit 50 includes a plurality of reflecting elements 500, for example, a plurality of reflecting elements 500 are arranged in an array.
  • the reflection element 500 reflects the radio wave transmitted by the base station 2 and the radio wave transmitted by the wireless terminal 3 according to the control of the reflection control unit 58.
  • the reflective element 500 is a so-called metamaterial and has a property of shifting the phase when reflecting radio waves.
  • the antenna unit 52 transmits and receives radio waves to and from the wireless terminal 3. Specifically, the antenna unit 52 receives a radio wave (wireless signal) transmitted by the wireless terminal 3 and outputs a received signal (notification signal or the like) to the terminal signal processing unit 54, and the terminal signal processing unit 54 outputs the received signal (notification signal or the like). The signal is transmitted to the wireless terminal 3.
  • a radio wave wireless signal
  • the terminal signal processing unit 54 outputs the received signal (notification signal or the like). The signal is transmitted to the wireless terminal 3.
  • the terminal signal processing unit 54 has an RF unit 540, a signal processing unit 542, and a measurement unit 544.
  • the RF unit 540 performs signal processing necessary for the signal processing unit 542 to perform digital signal processing on the radio waves received by the antenna unit 52. Further, the RF unit 540 performs the processing necessary for converting the transmission signal processed by the signal processing unit 542 into a predetermined radio wave and transmitting the signal. For example, the RF unit 540 performs processing such as signal amplification, down conversion from the system band, up conversion to the system band, and filtering.
  • the signal processing unit 542 has a function of demodulating a wireless signal, for example, extracting an identification signal that identifies the wireless terminal 3 from the demodulated signal and outputting it to the measuring unit 544. Further, the signal processing unit 542 modulates the control signal used for wireless communication with the wireless terminal 3 and outputs the signal to the RF unit 540 in order to transmit the wireless signal.
  • the measuring unit 544 has a function of measuring the received power or the arrival time of the radio signal. For example, the measuring unit 544 may directly measure the signal output by the RF unit 540, or may perform the measurement using the signal demodulated by the signal processing unit 542. Then, the measurement unit 544 associates the identification signal of the wireless terminal 3 input from the signal processing unit 542 with the measurement result and outputs the measurement result to the control signal processing unit 56.
  • the control signal processing unit 56 has, for example, a signal processing unit 560.
  • the signal processing unit 560 performs a process of transmitting, for example, a signal input from the measurement unit 544 to the reflection direction control device 6 via a communication unit (not shown). Further, the control signal processing unit 56 processes the signal received from the reflection direction control device 6 via a communication unit (not shown) and outputs the signal to the reflection control unit 58.
  • the control signal processing unit 56 causes the reflection control unit 58 to control the reflection unit 50 based on a signal received from the reflection direction control device 6 (for example, control information for a phase such as a phase change amount).
  • the reflection control unit 58 has a plurality of phase conversion units 580 and a phase control unit 582 that controls each of the phase conversion units 580.
  • the phase conversion unit 580 is provided individually for each of the reflection elements 500, for example, and performs conversion that changes the phase of the radio wave reflected by the reflection element 500 according to the control from the phase control unit 582.
  • the phase control unit 582 controls each of the phase conversion units 580 based on the signal input from the signal processing unit 560 (the phase calculated by the phase calculation unit 66 described later).
  • the phase control unit 582 has a plurality of phase conversion units 580 so that the phase of the radio wave reflected by each of the plurality of reflection elements 500 is slightly shifted based on the control information for the phase transmitted by the reflection direction control device 6.
  • the phase conversion unit 580 dynamically changes the phase shift amount by the reflective element 500 by changing the characteristics of the reflective element 500 according to the control of the phase control unit 582. Change to.
  • the phase control unit 582 controls the reflecting unit 50 to perform beamforming in a predetermined direction by changing the characteristics of the metamaterial, multiplying the amount of the phase change, or imparting a predetermined delay.
  • the phase control unit 582 selects the phase amount closest to the phase change amount transmitted by the reflection direction control device 6 from the configurable phase amounts. Controls each of the plurality of phase conversion units 580.
  • FIG. 3 is a functional block illustrating the function of the reflection direction control device 6 according to the embodiment.
  • the reflection direction control device 6 includes a signal processing unit 60, a position estimation unit 62, a direction estimation unit 64, a phase calculation unit 66, and a control unit 68.
  • the signal processing unit 60 receives the signal transmitted by each dynamic reflector 5 via a communication unit (not shown), demodulates the signal, and outputs the signal obtained by demodulation to the position estimation unit 62. Further, the signal processing unit 60 transmits a signal input from the control unit 68 (for example, information indicating a phase described later) to each dynamic reflector 5 via a communication unit (not shown).
  • the position estimation unit 62 estimates (positions) the position of each of the wireless terminals 3 using the information collected from the plurality of dynamic reflectors 5 demodulated by the signal processing unit 60. For example, the position estimation unit 62 estimates the position of each of the wireless terminals 3 based on the radio waves transmitted by each of the wireless terminals 3 to the plurality of dynamic reflectors 5.
  • the signal demodulated by the signal processing unit 60 includes, for example, the identification number of each wireless terminal 3. Therefore, the position estimation unit 62 can use information such as the received power or the arrival time associated with the same identification number collected within a predetermined period.
  • the position estimation unit 62 may estimate the position of the wireless terminal 3 by using the difference in the arrival time of the radio waves from the plurality of dynamic reflectors 5 with respect to the same wireless terminal 3. Any algorithm may be used as a method for estimating the position of each of the wireless terminals 3 using the received power or the arrival time.
  • the signal transmitted by the wireless terminal 3 for the reflection direction control device 6 to estimate the position of the wireless terminal 3 is a signal of the same method as the wireless communication system used for communication between the base station 2 and the wireless terminal 3. It may be a signal of a different type.
  • the wireless terminal 3 transmits a signal of a method specified by an existing wireless communication system such as a cellular system or a wireless LAN. Alternatively, a signal of another method specified by the user may be transmitted.
  • the wireless terminal 3 may transmit a signal in the same frequency band, or may transmit a signal in a different frequency band.
  • the wireless terminal 3 uses a high frequency band for communication with the base station 2, and the signal used by the reflection direction control device 6 to estimate the position of the wireless terminal 3 is transmitted using the low frequency band. May be good. As a result, it is possible to prevent the signal used by the reflection direction control device 6 for estimating the position of the wireless terminal 3 from being difficult to reach because it is a signal in the high frequency band, and positioning becomes easy.
  • the position estimation unit 62 outputs the position information indicating the position of each of the estimated wireless terminals 3 to the direction estimation unit 64 and the control unit 68 in association with the identification number of the wireless terminal 3. Further, the position estimation unit 62 also outputs, for example, a predetermined identification number of the related dynamic reflector 5 to the direction estimation unit 64.
  • the direction estimation unit 64 estimates the incident direction (and reflection direction) of the radio waves transmitted by each of the radio terminals 3 to the reflection unit 50 based on the positions of the radio terminals 3 estimated by the position estimation unit 62. For example, the direction estimation unit 64 dynamically reflects from the radio terminal 3 by using the position information of each of the radio terminals 3 input from the position estimation unit 62, the position information of each dynamic reflector 5, and the installation direction information. The direction of incidence of radio waves on the plate 5 (direction of reflection from the dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3) is estimated.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the incident direction and the reflection direction of the radio wave with respect to the dynamic reflector 5 and the installation direction of the dynamic reflector 5.
  • the incident direction and the reflection direction of the radio wave at the time of downlink transmission are shown, but at the time of uplink transmission, the incident direction and the reflection direction are reversed, and the incident angle and the reflection angle are exchanged.
  • the direction estimation unit 64 has previously acquired information indicating the position and installation direction of each dynamic reflector 5.
  • Information indicating the position and installation direction of the dynamic reflector 5 may be acquired by the reflection direction control device 6 when the dynamic reflector 5 is installed, or the dynamic reflector 5 may acquire its own position and its own position. It has a function of measuring the installation direction, and the reflection direction control device 6 may acquire its own position and the installation direction measured by the dynamic reflector 5.
  • the dynamic reflector 5 may position its own position by GPS (Global Positioning System), or may measure its own installation direction and inclination by using a gyro sensor. Then, the dynamic reflector 5 transmits the measurement result to the reflection direction control device 6 every time the measurement is performed at an arbitrarily set timing. The reflection direction control device 6 sequentially updates and stores the measurement result received from the dynamic reflector 5.
  • GPS Global Positioning System
  • the direction estimation unit 64 may acquire direction information indicating the direction from the dynamic reflector 5 to the base station 2 in advance. For example, the direction estimation unit 64 may acquire direction information indicating the direction from the dynamic reflector 5 to the base station 2 when the dynamic reflector 5 is installed, or the position of the base station 2. And may be estimated based on the position of the dynamic reflector 5.
  • the reflection direction control device 6 estimates the position of the base station 2 in the same manner as when the position of the wireless terminal 3 is estimated, and the position information of the dynamic reflector 5 acquired in advance and the motion acquired by the above-mentioned method.
  • the direction from the dynamic reflector 5 to the base station 2 may be calculated by using the position information of the target reflector 5 and the installation direction.
  • the direction estimation unit 64 may estimate the incident angle shown in FIG. 4 by using the direction information indicating the direction from the dynamic reflector 5 to the base station 2. Further, the direction estimation unit 64 is shown in FIG. 4 using the position information of the wireless terminal 3 estimated by the position estimation unit 62, the position information of the dynamic reflector 5 acquired by the above method, and the installation direction. The reflection angle may be estimated.
  • the direction estimation unit 64 estimates the direction from the dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3 with respect to the installation direction of the dynamic reflector 5 as a reflection angle for reflecting radio waves from the base station 2. .. Further, at the time of uplink transmission, the direction from the wireless terminal 3 to the dynamic reflector 5 with respect to the installation direction of the dynamic reflector 5 is estimated as the incident angle at which the radio wave from the wireless terminal 3 is incident.
  • the direction estimation unit 64 when the direction estimation unit 64 has a plurality of identification numbers of the related dynamic reflectors 5 input from the position estimation unit 62, the direction estimation unit 64 indicates the incident direction (and the reflection direction) of the radio wave with respect to each of the dynamic reflector plates 5. ) Is estimated.
  • the direction estimation unit 64 associates the direction information indicating the incident direction (and reflection direction) of the estimated radio wave with the identification number of each of the wireless terminals 3 and the identification number of each of the dynamic reflectors 5, and the phase calculation unit 64. Output to 66 (FIG. 3) and control unit 68.
  • each of the plurality of reflecting elements 500 included in the plurality of dynamic reflectors 5 reflects the radio waves incident in the direction estimated by the direction estimation unit 64 so that the reflecting unit 50 reflects the radio waves in a predetermined direction.
  • the phase of the radio wave to be to be calculated is calculated, and the information indicating the calculated phase is output to the control unit 68.
  • the phase calculation unit 66 calculates the phase of the radio wave using, for example, the incident angle and the reflection angle shown in FIG.
  • phase calculation unit 66 refers to the position information of the plurality of wireless terminals 3 instead of the direction from the dynamic reflection plate 5 to the wireless terminal 3, and the position where the most wireless terminals 3 are likely to exist.
  • the phase of the radio wave may be calculated so that the reflecting unit 50 performs beamforming in the direction toward.
  • the phase calculation unit 66 calculates the distance between the wireless terminals 3 using the position information of the plurality of wireless terminals 3, and clusters the plurality of wireless terminals 3 in which the distance between the wireless terminals 3 is equal to or less than a predetermined value. May be good.
  • phase calculation unit 66 obtains the position center of gravity of the wireless terminal 3 in the cluster from the position information of each of the wireless terminals 3 in the cluster, and moves in place of the direction from the dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3.
  • the direction from the target reflector 5 to the position center of gravity of the wireless terminal 3 may be used.
  • the phase calculation unit 66 reflects each of the plurality of reflecting elements 500 so that the reflecting unit 50 reflects the radio waves incident from the predetermined direction toward the cluster composed of the plurality of radio terminals 3 satisfying the predetermined conditions.
  • the phase of the power wave may be calculated.
  • phase calculation unit 66 may calculate the phase of the radio wave to be reflected by each of the plurality of reflection elements 500 for each reflection unit 50 based on a predetermined priority.
  • the phase calculation unit 66 divides the plurality of reflecting elements 500 into a plurality of reflecting element groups, and the radio wave is different for each reflecting element group.
  • the phase of the radio wave to be reflected by each of the reflecting elements 500 may be calculated so as to reflect the radio wave toward the terminal 3.
  • the control unit 68 includes a CPU 680 and a memory 682, and controls each unit constituting the reflection direction control device 6. Further, the control unit 68 stores the information input from the position estimation unit 62, the direction estimation unit 64, and the phase calculation unit 66 in the memory 682, and for example, the signal processing unit stores the information indicating the phase calculated by the phase calculation unit 66. Output for 60.
  • the memory 682 has, for example, the position information of each of the wireless terminals 3, the position information and the installation direction of each dynamic reflector 5, the direction from each dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3, and the phase calculated by the phase calculation unit 66. Memorize the information to be shown.
  • the memory 682 may be configured to output the position information and the installation direction of each dynamic reflector 5 to the direction estimation unit 64 in response to a call from the direction estimation unit 64. Further, the memory 682 may be configured to output the direction from the dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3 to the phase calculation unit 66 in response to a call from the phase calculation unit 66.
  • the control unit 68 when the reflection direction control device 6 receives a signal for estimating the position of the wireless terminal 3 from the plurality of wireless terminals 3, the control unit 68, for example, as in the following (1) to (4). The priority of each of the wireless terminal 3 and the dynamic reflector 5 is determined, and which dynamic reflector 5 should reflect the radio wave toward which wireless terminal 3 is determined. Then, the reflection direction control device 6 determines the information to be transmitted to each dynamic reflector 5 based on the determination.
  • the control unit 68 controls the signal transmitted by the wireless terminal 3 so that the dynamic reflector 5 that measures the maximum received power reflects the radio wave toward the wireless terminal 3.
  • the control unit 68 measures not only the dynamic reflector 5 that measures the maximum received power but also the dynamic that measures the next largest received power.
  • a reflector 5 may be assigned.
  • the control unit 68 calculates and calculates the distance from the wireless terminal 3 to the dynamic reflector 5 by using the position information of the wireless terminal 3 estimated by the position estimation unit 62 and the position information of the dynamic reflector 5.
  • the wireless terminal 3 having the shortest distance may be assigned to the dynamic reflector 5.
  • the control unit 68 uses not only the dynamic reflector 5 having the shortest distance but also the dynamic reflector 5 having the next shortest distance. May be assigned.
  • the control unit 68 may group a plurality of wireless terminals 3 based on, for example, the positions of the wireless terminals 3. For example, the control unit 68 calculates the distance between the wireless terminals 3 based on the position information of the two wireless terminals 3, and if the calculated distance is equal to or less than a predetermined value, the control unit 68 associates the wireless terminals 3 as the same group.
  • the reflection direction control device 6 may determine the direction of the group having a large number of wireless terminals 3 as the reflection direction of the dynamic reflector 5 after the grouping process.
  • the control unit 68 is closest to the position of the representative wireless terminal arbitrarily selected in the group, the center of gravity point of the position of all the wireless terminals in the group, or the center of gravity point.
  • the position of the wireless terminal and the distance between the dynamic reflector 5 may be calculated and assigned to each dynamic reflector 5 in units of groups in the same manner as in (2) described above.
  • the control unit 68 may allocate not only one dynamic reflector 5 closest to the group but also two or more dynamic reflectors 5.
  • the control unit 68 may allocate the dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3 based on the combination of the received power and the position of the wireless terminal 3 estimated by the position estimation unit 62, for example.
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing an operation example of the wireless communication system 1.
  • each dynamic reflector 5 measures, for example, the received power (S100), and the measurement result is transmitted to the reflection direction control device 6. Send.
  • the reflection direction control device 6 estimates the position of the wireless terminal 3 based on the wireless signals transmitted by the wireless terminal 3 to the plurality of dynamic reflectors 5 (S102).
  • the reflection direction control device 6 estimates the incident direction of the radio wave transmitted by the wireless terminal 3 to the reflection unit 50 based on the estimated positions of the wireless terminals 3 (S104).
  • the reflection direction control device 6 calculates the phase of the radio wave to be reflected by each of the plurality of reflecting elements 500 so that the reflecting unit 50 reflects the radio wave incident in the estimated direction toward the base station 2. (S106), the calculation result is transmitted to each dynamic reflector 5 as control information.
  • Each dynamic reflector 5 performs phase control (reflection direction control) of radio waves reflected by each of the plurality of reflecting elements 500 based on the received control information (S108). After that, the wireless terminal 3 and the base station 2 communicate with each other (downlink signal and uplink signal).
  • FIG. 6 is a functional block illustrating the function of the modified example of the dynamic reflector 5 (dynamic reflector 5a).
  • the dynamic reflector 5a has, for example, a reflection unit 50, an antenna unit 52, a terminal signal processing unit 54, a control signal processing unit 56a, and a reflection control unit 58.
  • the same reference numerals are given to substantially the same configurations as those of the dynamic reflector 5 shown in FIG.
  • the control signal processing unit 56a has a signal processing unit 562, a direction estimation unit 564, and a phase calculation unit 566.
  • the signal processing unit 562 performs a process of transmitting, for example, a signal input from the measuring unit 544 to the reflection direction control device 6 via a communication unit (not shown). Further, the signal processing unit 562 processes the signal received from the reflection direction control device 6 via a communication unit (not shown) and outputs the signal to the direction estimation unit 564.
  • the direction estimation unit 564 receives radio waves transmitted by each of the radio terminals 3 to the reflection unit 50 based on the information input from the signal processing unit 562 (the positions of the radio terminals 3 estimated by the position estimation unit 62). Estimate the direction (and reflection direction). For example, the direction estimation unit 564 uses the position information of each of the wireless terminals 3 and the position information and the installation direction information of each dynamic reflector 5, and the incident direction of the radio wave from the wireless terminal 3 to the dynamic reflector 5. (Reflective direction from the dynamic reflector 5 to the wireless terminal 3) is estimated.
  • the direction estimation unit 564 uses a preset value or a value measured by the dynamic reflector 5 and sequentially updated as the position information and the installation direction information of each dynamic reflector 5. Then, the direction estimation unit 564 outputs the estimated incident direction of the radio wave (reflection direction from the dynamic reflector 5 to the radio terminal 3) to the phase calculation unit 566.
  • each of the plurality of reflecting elements 500 of the plurality of dynamic reflectors 5 reflects the radio waves incident in the direction estimated by the direction estimation unit 564 so that the reflecting unit 50 reflects the radio waves in a predetermined direction.
  • the phase of the radio wave to be to be calculated is calculated, and the information indicating the calculated phase is output to the phase control unit 582.
  • FIG. 7 is a functional block illustrating the function of the modified example of the reflection direction control device 6 (reflection direction control device 6a).
  • the reflection direction control device 6a includes a signal processing unit 60a, a position estimation unit 62, and a control unit 68a.
  • the reflection direction control device 6a shown in FIG. 7 substantially the same configuration as the configuration of the reflection direction control device 6 shown in FIG. 3 is designated by the same reference numeral.
  • the signal processing unit 60a receives the signal transmitted by each dynamic reflector 5 via a communication unit (not shown), demodulates the signal, and outputs the signal obtained by demodulation to the position estimation unit 62. Further, the signal processing unit 60a transmits a signal input from the control unit 68a (for example, position information of the wireless terminal 3) to each dynamic reflector 5 via a communication unit (not shown).
  • the control unit 68a includes a CPU 680a and a memory 682a, and controls each unit constituting the reflection direction control device 6a. Further, the control unit 68a stores the information input from the position estimation unit 62 in the memory 682a, and outputs, for example, the position information of the wireless terminal 3 estimated by the position estimation unit 62 to the signal processing unit 60a.
  • the memory 682 stores, for example, the position information of each wireless terminal 3, the position information of each dynamic reflector 5, the installation direction, and the like.
  • control unit 68a may perform the allocation processing of the wireless terminal 3 and the dynamic reflector 5a and control the allocation result to be transmitted to the dynamic reflector 5a in the same manner as the control unit 68 described above. good. Further, the control unit 68a may control to transmit the position information to all of the dynamic reflectors 5a that have transmitted the information used for estimating the position of the wireless terminal 3. In the latter case, the control unit 68a determines the priority of each of the wireless terminal 3 and the dynamic reflector 5a in the direction estimation unit 564, for example, as in the following (1) to (4). It may be controlled as follows.
  • control unit 68a lists the wireless terminals 3 in descending order of the received power measured by the dynamic reflector 5a, and prioritizes the direction of the wireless terminal 3 having the largest received power to determine the reflection direction.
  • the control unit 68a updates the list every time the measurement result is received from the dynamic reflector 5a.
  • the wireless terminal 3 can add the quality information measured by itself to the transmission signal (notification signal).
  • the dynamic reflector 5a receives the notification signal, it confirms the quality information, creates a list arranged in order from the poor quality wireless terminal 3, and gives priority to the direction of the poor quality wireless terminal 3 in the reflection direction. decide.
  • the control unit 68a updates the list every time the measurement result is received from the dynamic reflector 5a.
  • the direction estimation unit 564 estimates the direction to be reflected with respect to each of the wireless terminals 3 based on, for example, the position information of each of the wireless terminals 3.
  • the control unit 68a groups the wireless terminals 3 having the same or substantially the same direction or position. Further, the control unit 68a may take a difference in the estimation direction with respect to the two wireless terminals 3 and associate them as the same group if the difference is equal to or less than a predetermined value. In this case, the control unit 68a groups all the combinations of the wireless terminals 3.
  • control unit 68a calculates the distance between the wireless terminals 3 based on the position information notified from the two wireless terminals 3, and the calculated distance is calculated. If it is less than a predetermined value, it may be associated as the same group.
  • control unit 68a may determine the direction of the group having a large number of wireless terminals 3 as the reflection direction after the grouping process. At this time, the control unit 68a may use the estimated direction for the arbitrarily selected representative wireless terminal 3 in the group, or may use the average value of the estimated directions of all the wireless terminals 3 in the group. However, the direction of the wireless terminal 3 located in the direction closest to the average value may be used.
  • control unit 68a is closest to the position of the arbitrarily selected representative wireless terminal 3 in the group, the center of gravity points of the positions of all the wireless terminals 3 in the group, and the center of gravity points.
  • the direction to the position of the wireless terminal 3 may be applied.
  • the control unit 68a calculates the distance between the wireless terminal 3 and the dynamic reflector 5a using the position information of the wireless terminal 3 that can be acquired from the notification signal and the position information of the dynamic reflector 5a itself, and the calculated distance.
  • the wireless terminals 3 may be listed in ascending order, and the direction of the wireless terminal 3 having the shortest distance may be given priority as the reflection direction.
  • the control unit 68a updates the list every time the measurement result is received from the dynamic reflector 5a.
  • the control unit 68a lists the priorities based on two or more combinations of received power, quality information, estimation direction, or position based on the methods (1) to (4) described above, and sets the reflection direction. May be good.
  • the reflection direction control device 6a when the reflection direction control device 6a receives the notification signals from the plurality of wireless terminals 3, the reflection direction control device 6a divides the plurality of reflection elements 500 included in the dynamic reflector 5a and controls the reflection direction for each of the divided reflection element groups. By doing so, the phase may be controlled so that one dynamic reflector 5a can reflect in a plurality of reflection directions.
  • the N / 4 reflection elements 500 for each wireless terminal 3 May be used to control the wireless terminal 3 so as to reflect radio waves in each direction.
  • the gain after reflection is reduced, the communication quality of the plurality of wireless terminals 3 can be improved at the same time.
  • FIG. 8 is a sequence diagram showing an operation example of a modified example of the wireless communication system 1 provided with the dynamic reflector 5a and the reflection direction control device 6a.
  • each dynamic reflector 5a measures, for example, the received power (S200), and the measurement result is transmitted to the reflection direction control device 6a. Send.
  • the reflection direction control device 6a estimates (positions) the position of the wireless terminal 3 based on the wireless signals transmitted by the wireless terminal 3 to the plurality of dynamic reflectors 5a (S202), and dynamically obtains the positioning result. It is transmitted to the reflector 5a.
  • each dynamic reflector 5a estimates the incident direction of the radio wave transmitted by the radio terminal 3 to the reflecting unit 50 based on the position of the radio terminal 3 received from the reflection direction control device 6a (S204). ..
  • each dynamic reflecting plate 5a calculates the phase of the radio wave to be reflected by each of the plurality of reflecting elements 500 so that the reflecting unit 50 reflects the radio wave incident in the estimated direction toward the base station 2. (S206).
  • each dynamic reflector 5 performs phase control (reflection direction control) of the radio wave reflected by each of the plurality of reflecting elements 500 (S208). After that, the wireless terminal 3 and the base station 2 communicate with each other (downlink signal and uplink signal).
  • the position of each of the wireless terminals 3 is estimated based on the radio waves transmitted by the wireless terminals 3 to the plurality of reflecting units 50, and the reflecting element 500 is used. Since the phase of the radio wave reflected by each is controlled, the reflection direction of the radio wave can be dynamically controlled with a small amount of calculation.
  • the base station 2 since the dynamic reflector 5 or the dynamic reflector 5a controls the phase of the radio wave reflected by each of the reflecting elements 500 when the radio wave arrives, the base station 2 It is also possible to expand the coverage by.
  • the functions of the dynamic reflector 5, the dynamic reflector 5a, the reflection direction control device 6, and the reflection direction control device 6a are not limited to the above examples, and may be arbitrarily combined.
  • the reflection direction control device 6 may have the function of the phase control unit 582 included in the dynamic reflector 5.
  • each function of the reflection direction control device 6 and the reflection direction control device 6a may be partially or wholly configured by hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array). , CPU or the like may be configured as a program executed by a processor.
  • PLD Processable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the reflection direction control device 6 and the reflection direction control device 6a according to the present invention can be realized by using a computer and a program, and the program can be recorded on a storage medium or provided through a network. ..
  • FIG. 9 is a diagram showing a hardware configuration example of the reflection direction control device 6 according to the embodiment.
  • the reflection direction control device 6 has an input unit 600, an output unit 610, a communication unit 620, a CPU 680, a memory 682, and an HDD 650 connected via a bus 660 and has a function as a computer.
  • the reflection direction control device 6 is configured to be able to input / output data to / from a computer-readable storage medium 670.
  • the input unit 600 is, for example, a keyboard, a mouse, or the like.
  • the output unit 610 is a display device such as a display.
  • the communication unit 620 is, for example, a wired and wireless network interface.
  • the CPU 680 controls each part constituting the reflection direction control device 6 and performs predetermined processing and the like.
  • the memory 682 and the HDD 650 are storage units for storing data and the like.
  • the storage medium 670 can store a program or the like for executing the function of the reflection direction control device 6.
  • the architecture constituting the reflection direction control device 6 is not limited to the example shown in FIG. Further, other configurations constituting the wireless communication system 1 such as the reflection direction control device 6a may have the same hardware configuration as the reflection direction control device 6.
  • a "computer-readable storage medium” is a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short period of time. It may include a program or a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer that is a server or a client in that case.

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Abstract

反射方向制御システムは、複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部と、１台以上の無線端末が複数の反射部に対して送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定部と、位置推定部が推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定部と、方向推定部が推定した方向に入射される電波を反射部が所定方向に反射させるように、複数の反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出する位相算出部と、位相算出部が算出した位相に基づいて、複数の反射素子それぞれが反射する電波の位相を制御する位相制御部とを有する。

Description

反射方向制御システム、反射方向制御装置、反射方向制御方法、及び反射方向制御プログラム
　本発明は、反射方向制御システム、反射方向制御装置、反射方向制御方法、及び反射方向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に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。
　本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、電波の反射方向を少ない演算量で動的に制御することができる反射方向制御システム、反射方向制御装置、反射方向制御方法、及び反射方向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反射方向制御システムは、複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部と、１台以上の無線端末が複数の前記反射部に対して送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定部と、前記位置推定部が推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、前記反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定部と、前記方向推定部が推定した方向に入射される電波を前記反射部が所定方向に反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反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、複数の前記反射素子それぞれが反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反射方向制御装置は、複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部に対して、１台以上の無線端末が送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定部と、前記位置推定部が推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、前記反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定部と、前記方向推定部が推定した方向に入射される電波を前記反射部が所定方向に反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反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、複数の前記反射素子それぞれが反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反射方向制御方法は、複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部に対し、１台以上の無線端末が送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定工程と、推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、前記反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定工程と、推定した方向に入射される電波を前記反射部が所定方向に反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出する位相算出工程と、算出した位相に基づいて、複数の前記反射素子それぞれが反射する電波の位相を制御する位相制御工程とを含むことを特徴とする。
　本発明によれば、電波の反射方向を少ない演算量で動的に制御することができる。
一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 動的反射板が有する機能を例示する機能ブロックである。 反射方向制御装置が有する機能を例示する機能ブロックである。 動的反射板に対する電波の入射方向及び反射方向と、動的反射板の設置方向との関係を模式的に示す図である。 無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。 動的反射板の変形例が有する機能を例示する機能ブロックである。 反射方向制御装置の変形例が有する機能を例示する機能ブロックである。 無線通信システムの変形例の動作例を示すシーケンス図である。 反射方向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反射方向制御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１０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反射方向制御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、例えば基地局２と、１台以上の無線端末３とが反射方向制御システム４を介して無線通信を行うように構成されている。
　反射方向制御システム４は、例えば動的反射板５－１，５－２と、反射方向制御装置６とを有する。例えば、動的反射板５－１，５－２は、それぞれ無線端末３が送信する無線信号を受信し、受信信号を処理して反射方向制御装置６へ送信する。
　反射方向制御装置６は、動的反射板５－１，５－２それぞれから入力された信号に基づいて、無線端末３の位置を推定（測位）し、動的反射板５－１，５－２それぞれに対して無線端末３が送信する電波の入射方向を推定する。
　また、反射方向制御装置６は、推定した方向に入射される電波を動的反射板５－１，５－２が例えば基地局２に向けて反射させるように、複数の反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出する。このとき、反射方向制御装置６は、例えば予め設定された基地局２の位置情報、又は、基地局２が送信して動的反射板５－１，５－２が反射させた電波を用いて推定した基地局２の位置情報に基づいて、複数の反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出する。
　反射方向制御装置６は、複数の反射素子それぞれに対して算出した位相を示す情報を動的反射板５－１，５－２に対して送信する。
　動的反射板５－１，５－２は、反射方向制御装置６から受信した位相を示す情報に基づいて、無線端末３が送信した電波を効率的に基地局２へ中継するように、複数の反射素子それぞれが反射する電波の位相を動的に制御する。
　同様に、反射方向制御システム４は、基地局２が送信した電波を効率的に無線端末３へ中継するように、複数の反射素子それぞれが反射する電波の位相を動的に制御する。ここでは、反射方向制御システム４は、動的反射板５－１，５－２が電波の位相を動的に制御する場合を例に説明するが、動的反射板５－１，５－２に代えて、電力増幅器を有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。
　つまり、無線通信システム１は、複数の反射素子の全てに対するチャネル情報を取得することなく、反射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、電波の反射方向を動的に制御することができる。
　次に、反射方向制御システム４を構成する各部について詳述する。なお、動的反射板５－１，５－２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、単に動的反射板５などと略記する。
　図２は、動的反射板５が有する機能を例示する機能ブロックである。図２に示すように、動的反射板５は、例えば反射部５０、アンテナ部５２、端末信号処理部５４、制御信号処理部５６、及び反射制御部５８を有する。
　反射部５０は、複数の反射素子５００を備え、例えば複数の反射素子５００がアレー状に配置されている。反射素子５００は、基地局２が送信する電波、及び、無線端末３が送信する電波を反射制御部５８の制御に応じて反射させる。例えば、反射素子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。
　アンテナ部５２は、無線端末３との間で電波を送受信する。具体的には、アンテナ部５２は、無線端末３が送信する電波（無線信号）を受信して受信信号（通知信号など）を端末信号処理部５４へ出力し、端末信号処理部５４が出力する信号を無線端末３へ送信する。
　端末信号処理部５４は、ＲＦ部５４０、信号処理部５４２、及び測定部５４４を有する。ＲＦ部５４０は、アンテナ部５２が受信した電波に対し、信号処理部５４２がデジタル信号処理を行うために必要な信号処理を行う。また、ＲＦ部５４０は、信号処理部５４２が処理した送信信号を所定の電波に変換して送信するために必要な処理を行う。例えば、ＲＦ部５４０は、信号増幅、システム帯域からのダウンコンバージョン、又はシステム帯域へのアップコンバージョン、及びフィルタリングなどの処理を行う。
　信号処理部５４２は、無線信号を復調する機能を備え、例えば復調信号から無線端末３を識別する識別信号を抽出して測定部５４４へ出力する。また、信号処理部５４２は、無線信号を送信するために、例えば無線端末３との無線通信に用いる制御信号の変調などを行ってＲＦ部５４０へ出力する。
　測定部５４４は、無線信号の受信電力又は到来時間などを測定する機能を有する。例えば、測定部５４４は、ＲＦ部５４０が出力した信号を直接測定してもよいし、信号処理部５４２が復調した信号を用いて測定を行ってもよい。そして、測定部５４４は、信号処理部５４２から入力された無線端末３の識別信号と測定結果とを対応づけて制御信号処理部５６へ出力する。
　制御信号処理部５６は、例えば信号処理部５６０を有する。信号処理部５６０は、例えば測定部５４４から入力された信号を、図示しない通信部を介して反射方向制御装置６へ送信する処理を行う。また、制御信号処理部５６は、図示しない通信部を介して反射方向制御装置６から受信した信号を処理して反射制御部５８へ出力する。例えば、制御信号処理部５６は、反射方向制御装置６から受信した信号（例えば、位相変化量などの位相に対する制御情報）に基づいて、反射制御部５８に反射部５０を制御させる。
　反射制御部５８は、複数の位相変換部５８０と、位相変換部５８０それぞれを制御する位相制御部５８２とを有する。位相変換部５８０は、例えば反射素子５００それぞれに対して個別に設けられ、反射素子５００が反射する電波の位相を位相制御部５８２からの制御に応じて変化させる変換を行う。位相制御部５８２は、信号処理部５６０から入力された信号（後述する位相算出部６６が算出した位相）に基づいて位相変換部５８０それぞれを制御する。
　例えば、位相制御部５８２は、反射方向制御装置６が送信した位相に対する制御情報に基づいて、複数の反射素子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５８０それぞれを制御する。例えば、反射素子５００が上述したメタマテリアルである場合、位相変換部５８０は、位相制御部５８２の制御に応じて反射素子５００の特性を変化させることにより、反射素子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５８２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、反射部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。
　反射素子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５８２は、反射方向制御装置６が送信した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５８０それぞれを制御する。
　図３は、一実施形態にかかる反射方向制御装置６が有する機能を例示する機能ブロックである。図３に示すように、反射方向制御装置６は、信号処理部６０、位置推定部６２、方向推定部６４、位相算出部６６、及び制御部６８を有する。
　信号処理部６０は、各動的反射板５が送信した信号を図示しない通信部を介して受信し、復調して得られた信号を位置推定部６２に対して出力する。また、信号処理部６０は、制御部６８から入力される信号（例えば後述する位相を示す情報）を、図示しない通信部を介して各動的反射板５へ送信する。
　位置推定部６２は、信号処理部６０が復調した複数の動的反射板５から収集した情報を用いて無線端末３それぞれの位置を推定（測位）する。例えば、位置推定部６２は、無線端末３それぞれが複数の動的反射板５に対して送信した電波に基づいて、無線端末３それぞれの位置を推定する。
　信号処理部６０が復調した信号には、例えば無線端末３それぞれの識別番号が含まれる。したがって、位置推定部６２は、所定期間内に収集された同一の識別番号に対応づけられた受信電力又は到来時間などの情報を用いることが可能である。
　位置推定部６２は、同一の無線端末３に対する複数の動的反射板５からの電波の到来時間の差分を用いて無線端末３の位置を推定してもよい。受信電力又は到来時間を用いて無線端末３それぞれの位置を推定する方法は任意のアルゴリズムでよい。
　なお、反射方向制御装置６が無線端末３の位置を推定するために無線端末３が送信する信号は、基地局２と無線端末３との通信に用いられる無線通信システムと同じ方式の信号であってもよいし、異なる方式の信号であってもよい。
　具体的には、反射方向制御装置６が無線端末３の位置を推定するために、無線端末３は、セルラシステムや無線ＬＡＮ等の既存の無線通信システムで規定された方式の信号を送信してもよいし、独自に規定された他の方式の信号を送信してもよい。
　また、無線端末３は、同一の周波数帯で信号を送信してもよいし、異なる周波数帯で信号を送信してもよい。例えば、無線端末３は、基地局２との間の通信では高周波数帯を用い、反射方向制御装置６が無線端末３の位置を推定するために用いる信号は低周波数帯を用いて送信してもよい。これにより、反射方向制御装置６が無線端末３の位置を推定するために用いられる信号が高周波数帯の信号であるために届きにくくなることを回避することができ、測位が容易となる。
　そして、位置推定部６２は、推定した無線端末３それぞれの位置を示す位置情報を無線端末３の識別番号と対応づけて方向推定部６４及び制御部６８に対して出力する。また、位置推定部６２は、例えば予め定められた関連する動的反射板５の識別番号も同様に、方向推定部６４に対して出力する。
　方向推定部６４は、位置推定部６２が推定した無線端末３それぞれの位置に基づいて、反射部５０に対して無線端末３それぞれが送信する電波の入射方向（及び反射方向）を推定する。例えば、方向推定部６４は、位置推定部６２から入力された無線端末３それぞれの位置情報と、各動的反射板５の位置情報及び設置方向情報とを用いて、無線端末３から動的反射板５への電波の入射方向（動的反射板５から無線端末３への反射方向）を推定する。
　図４は、動的反射板５に対する電波の入射方向及び反射方向と、動的反射板５の設置方向との関係を模式的に示す図である。なお、図４においては、下りリンク伝送時の電波の入射方向及び反射方向が示されているが、上りリンク伝送時には、入射方向及び反射方向が逆になり、入射角と反射角が入れ替わる。
　例えば、方向推定部６４は、予め各動的反射板５の位置及び設置方向を示す情報を取得しているとする。動的反射板５の位置及び設置方向を示す情報は、当該動的反射板５が設置されたときに反射方向制御装置６が取得してもよいし、動的反射板５が自身の位置及び設置方向を測定する機能を備え、動的反射板５が測定した自身の位置及び設置方向を反射方向制御装置６が取得してもよい。
　例えば、動的反射板５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）により自身の位置を測位してもよいし、ジャイロセンサを用いて自身の設置方向及び傾きを測定してもよい。そして、動的反射板５は、任意に設定されたタイミングで測定する度に測定結果を反射方向制御装置６へ送信する。反射方向制御装置６は、動的反射板５から受信した測定結果を逐次更新して記憶する。
　また、方向推定部６４は、動的反射板５から基地局２への方向を示す方向情報を予め取得してもよい。例えば、方向推定部６４は、動的反射板５から基地局２への方向を示す方向情報を、当該動的反射板５が設置されたときに取得してもよいし、基地局２の位置と動的反射板５の位置に基づいて推定してもよい。
　さらに、反射方向制御装置６は、無線端末３の位置を推定した場合と同様に基地局２の位置を推定し、予め取得した動的反射板５の位置情報と、上述した方法で取得した動的反射板５の位置情報及び設置方向とを用いて、動的反射板５から基地局２への方向を算出してもよい。
　このように、方向推定部６４は、動的反射板５から基地局２への方向を示す方向情報を用いて、図４に示した入射角を推定してもよい。また、方向推定部６４は、位置推定部６２が推定した無線端末３の位置情報と、上述した方法で取得した動的反射板５の位置情報及び設置方向とを用いて、図４に示した反射角を推定してもよい。
　なお、方向推定部６４は、下りリンク伝送時には、動的反射板５の設置方向に対する動的反射板５から無線端末３への方向を、基地局２からの電波を反射させる反射角として推定する。また、上りリンク伝送時には、動的反射板５の設置方向に対する無線端末３から動的反射板５への方向を、無線端末３からの電波を入射させる入射角として推定する。
　また、方向推定部６４は、位置推定部６２から入力された関連する動的反射板５の識別番号が複数ある場合には、動的反射板５それぞれに対して電波の入射方向（及び反射方向）を推定する。
　そして、方向推定部６４は、推定した電波の入射方向（及び反射方向）を示す方向情報を、無線端末３それぞれの識別番号及び動的反射板５それぞれの識別番号と対応付けて、位相算出部６６（図３）及び制御部６８に対して出力する。
　位相算出部６６は、方向推定部６４が推定した方向に入射される電波を反射部５０が所定方向に反射させるように、複数の動的反射板５それぞれが有する複数の反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を算出し、算出した位相を示す情報を制御部６８に対して出力する。ここで、位相算出部６６は、例えば図４に示した入射角と反射角を用いて電波の位相を算出する。
　また、位相算出部６６は、動的反射板５から無線端末３への方向に代えて、複数の無線端末３の位置情報を参照し、最も多くの無線端末３が存在する可能性が高い位置への方向に反射部５０がビームフォーミングを行うように電波の位相を算出してもよい。
　例えば、位相算出部６６は、複数の無線端末３の位置情報を用いて無線端末３相互の距離を算出し、無線端末３相互の距離が所定値以下となる複数の無線端末３をクラスタ化してもよい。
　また、位相算出部６６は、クラスタ内の無線端末３それぞれの位置情報から、クラスタ内の無線端末３の位置重心点を求め、動的反射板５から無線端末３への方向に代えて、動的反射板５から無線端末３の位置重心点への方向を用いてもよい。
　つまり、位相算出部６６は、所定方向から入射される電波を、所定条件を満たす複数の無線端末３からなるクラスタに向けて反射部５０が反射させるように、複数の反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を算出してもよい。
　また、位相算出部６６は、予め定められた優先度に基づいて、複数の反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を反射部５０ごとに算出してもよい。
　また、位相算出部６６は、複数の無線端末３が送信した電波を１つの反射部５０が反射させる場合、複数の反射素子５００を複数の反射素子群に分割し、反射素子群ごとに異なる無線端末３に向けて電波を反射させるように、反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を算出してもよい。
　制御部６８は、ＣＰＵ６８０及びメモリ６８２を備え、反射方向制御装置６を構成する各部を制御する。また、制御部６８は、位置推定部６２、方向推定部６４及び位相算出部６６から入力された情報をメモリ６８２に記憶させ、例えば位相算出部６６が算出した位相を示す情報それぞれを信号処理部６０に対して出力する。
　メモリ６８２は、例えば無線端末３それぞれの位置情報、各動的反射板５の位置情報及び設置方向、各動的反射板５から無線端末３への方向、及び位相算出部６６が算出した位相を示す情報などを記憶する。
　また、メモリ６８２は、方向推定部６４からの呼び出しに応じて、各動的反射板５の位置情報及び設置方向を方向推定部６４に対して出力するように構成されてもよい。また、メモリ６８２は、位相算出部６６からの呼び出しに応じて、動的反射板５から無線端末３への方向を位相算出部６６に対して出力するように構成されてもよい。
　また、制御部６８は、反射方向制御装置６が無線端末３の位置を推定するための信号を複数の無線端末３から受信した場合には、例えば次の（１）～（４）のように無線端末３及び動的反射板５それぞれの優先度を決定し、どの動的反射板５がどの無線端末３に向けて電波を反射させるべきかを決定する。そして、反射方向制御装置６は、当該決定に基づいて各動的反射板５に送信する情報を決定する。
　（１）　［受信電力に基づく無線端末３に対する動的反射板５の割り当て］
　無線端末３は、動的反射板５からの距離が近いほど、動的反射板５による恩恵を受けやすい。そこで、制御部６８は、無線端末３が送信した信号に対し、最大の受信電力を測定した動的反射板５が当該無線端末３に向けて電波を反射するように制御を行う。無線端末３の数に対して動的反射板５の数が多い場合、制御部６８は、最大の受信電力を測定した動的反射板５だけでなく、次に大きい受信電力を測定した動的反射板５を割り当ててもよい。
　（２）　［無線端末３の位置に基づく無線端末３の優先度付け］
　制御部６８は、位置推定部６２が推定した無線端末３の位置情報と、動的反射板５の位置情報とを用いて、無線端末３から動的反射板５までの距離を算出し、算出した距離が最も短くなる無線端末３を動的反射板５に割り当ててもよい。無線端末３の数に対して動的反射板５の数が多い場合、制御部６８は、距離が最も短くなる動的反射板５だけでなく、次に短い距離となる動的反射板５を割り当ててもよい。
　（３）　［複数の無線端末３に対する動的反射板５の割り当て］
　制御部６８は、例えば無線端末３それぞれの位置に基づいて、複数の無線端末３をグループ化してもよい。例えば、制御部６８は、２つの無線端末３の位置情報に基づいて当該無線端末３間の距離を算出し、算出した距離が所定値以下であれば、当該無線端末３を同一グループとして関連付ける。
　そして、反射方向制御装置６は、グループ化処理の後、無線端末３の数が多いグループの方向を動的反射板５の反射方向として決定してもよい。
　また、制御部６８は、無線端末３の位置情報を用いる場合にも、グループ内の任意に選択した代表無線端末の位置、グループ内の全無線端末の位置の重心点、又は重心点に最も近い無線端末の位置と、動的反射板５との間の距離を算出し、上述した（２）と同様に、グループを単位として各動的反射板５に割り当てを行ってもよい。グループ数が動的反射板５の数よりも少ない場合、制御部６８は、グループに最も近い１つの動的反射板５だけでなく、２以上の動的反射板５を割り当ててもよい。
　（４）　［組合せに基づく無線端末３に対する動的反射板５の割り当て］
　制御部６８は、例えば受信電力と、位置推定部６２が推定した無線端末３の位置との組合せに基づいて、無線端末３に対する動的反射板５を割り当ててもよい。
　次に、無線通信システム１の動作例について説明する。図５は、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、無線端末３が各動的反射板５に対して無線信号を送信すると、各動的反射板５は、例えば受信電力を測定し（Ｓ１００）、測定結果を反射方向制御装置６に対して送信する。
　反射方向制御装置６は、無線端末３が複数の動的反射板５に対して送信した無線信号に基づいて、無線端末３の位置を推定する（Ｓ１０２）。
　次に、反射方向制御装置６は、推定した無線端末３それぞれの位置に基づいて、反射部５０に対して無線端末３が送信する電波の入射方向を推定する（Ｓ１０４）。
　次に、反射方向制御装置６は、推定した方向に入射される電波を反射部５０が基地局２に向けて反射させるように、複数の反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を算出し（Ｓ１０６）、算出結果を制御情報として各動的反射板５へ送信する。
　各動的反射板５は、それぞれ受信した制御情報に基づいて、複数の反射素子５００それぞれが反射する電波の位相制御（反射方向制御）を行う（Ｓ１０８）。その後、無線端末３及び基地局２は、相互に通信（下り信号及び上り信号）を行う。
　次に、反射方向制御システム４（動的反射板５及び反射方向制御装置６）の変形例について説明する。図６は、動的反射板５の変形例（動的反射板５ａ）が有する機能を例示する機能ブロックである。
　図６に示すように、動的反射板５ａは、例えば反射部５０、アンテナ部５２、端末信号処理部５４、制御信号処理部５６ａ、及び反射制御部５８を有する。なお、図６に示した動的反射板５ａにおいて、図２に示した動的反射板５の構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
　制御信号処理部５６ａは、信号処理部５６２、方向推定部５６４、及び位相算出部５６６を有する。
　信号処理部５６２は、例えば測定部５４４から入力された信号を、図示しない通信部を介して反射方向制御装置６へ送信する処理を行う。また、信号処理部５６２は、図示しない通信部を介して反射方向制御装置６から受信した信号を処理して方向推定部５６４へ出力する。
　方向推定部５６４は、信号処理部５６２から入力された情報（位置推定部６２が推定した無線端末３それぞれの位置）に基づいて、反射部５０に対して無線端末３それぞれが送信する電波の入射方向（及び反射方向）を推定する。例えば、方向推定部５６４は、無線端末３それぞれの位置情報と、各動的反射板５の位置情報及び設置方向情報とを用いて、無線端末３から動的反射板５への電波の入射方向（動的反射板５から無線端末３への反射方向）を推定する。
　ここで、方向推定部５６４は、各動的反射板５の位置情報及び設置方向情報として、予め設定された値、又は動的反射板５が測定して逐次更新した値を用いる。そして、方向推定部５６４は、推定した電波の入射方向（動的反射板５から無線端末３への反射方向）を位相算出部５６６に対して出力する。
　位相算出部５６６は、方向推定部５６４が推定した方向に入射される電波を反射部５０が所定方向に反射させるように、複数の動的反射板５それぞれが有する複数の反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を算出し、算出した位相を示す情報を位相制御部５８２に対して出力する。
　図７は、反射方向制御装置６の変形例（反射方向制御装置６ａ）が有する機能を例示する機能ブロックである。
　図７に示すように、反射方向制御装置６ａは、信号処理部６０ａ、位置推定部６２、及び制御部６８ａを有する。なお、図７に示した反射方向制御装置６ａにおいて、図３に示した反射方向制御装置６の構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
　信号処理部６０ａは、各動的反射板５が送信した信号を図示しない通信部を介して受信し、復調して得られた信号を位置推定部６２に対して出力する。また、信号処理部６０ａは、制御部６８ａから入力される信号（例えば無線端末３の位置情報）を、図示しない通信部を介して各動的反射板５へ送信する。
　制御部６８ａは、ＣＰＵ６８０ａ及びメモリ６８２ａを備え、反射方向制御装置６ａを構成する各部を制御する。また、制御部６８ａは、位置推定部６２から入力された情報をメモリ６８２ａに記憶させ、例えば位置推定部６２が推定した無線端末３の位置情報それぞれを信号処理部６０ａに対して出力する。
　メモリ６８２は、例えば無線端末３それぞれの位置情報、各動的反射板５の位置情報及び設置方向などを記憶する。
　また、制御部６８ａは、上述した制御部６８と同様に、無線端末３と動的反射板５ａの割り当て処理を行い、割り当てた結果を動的反射板５ａへ送信するように制御を行ってもよい。また、制御部６８ａは、無線端末３の位置を推定するために用いた情報を送信してきた動的反射板５ａの全てに対して位置情報を送信するように制御を行ってもよい。後者の場合、制御部６８ａは、動的反射板５ａが方向推定部５６４において、例えば次の（１）～（４）のように無線端末３及び動的反射板５ａそれぞれの優先度を決定するように制御を行ってもよい。
　（１）　［受信電力に基づく無線端末３の優先度付け］
　無線端末３は、動的反射板５ａからの距離が近いほど、動的反射板５ａによる恩恵を受けやすい。また、動的反射板５ａからの距離が遠い無線端末３、すなわち受信電力が小さかった無線端末３を優先してしまうと、周辺に配置されている多くの動的反射板５ａが同一の無線端末３に対して反応し、単一の無線端末３に対して必要以上に多くの動的反射板５ａが使用され得る。
　そこで、制御部６８ａは、動的反射板５ａが測定した受信電力が大きい順に無線端末３をリスト化し、受信電力が大きい無線端末３の方向を優先させて反射方向に決定する。なお、制御部６８ａは、動的反射板５ａから測定結果を受信するたびに当該リストを更新する。
　（２）［送信信号に付加された無線端末３の品質情報に基づく優先度付け］
　無線端末３は、自身が測定した品質情報を送信信号（通知信号）に付加することができるようにされている。動的反射板５ａは、通知信号を受信すると、当該品質情報を確認し、品質が悪い無線端末３から順に並べたリストを作成し、品質が悪い無線端末３の方向を優先させて反射方向に決定する。なお、制御部６８ａは、動的反射板５ａから測定結果を受信するたびに当該リストを更新する。
　（３）［推定した方向又は位置に基づく無線端末３の優先度付け］
　方向推定部５６４は、例えば無線端末３それぞれの位置情報に基づいて、無線端末３それぞれに対して反射すべき方向を推定する。
　制御部６８ａは、動的反射板５ａが複数の無線端末３から通知信号を受信した場合、方向又は位置が同一又はほぼ同じである無線端末３ごとにグループ化する。また、制御部６８ａは、２つの無線端末３に対する推定方向の差分を取り、差分が所定値以下であれば同一グループとして関連付けてもよい。この場合、制御部６８ａは、全ての無線端末３の組合せに対してグループ化を行う。
　また、制御部６８ａは、無線端末３の位置に基づいてグループ化する場合にも、２つの無線端末３から通知された位置情報に基づいて無線端末３間の距離を算出し、算出した距離が所定値以下であれば同一グループとして関連付けてもよい。
　また、制御部６８ａは、グループ化処理の後、無線端末３の数が多いグループの方向を反射方向として決定してもよい。このとき、制御部６８ａは、グループ内の任意に選択した代表の無線端末３について推定した方向を用いてもよいし、グループ内の全ての無線端末３の推定方向の平均値を用いてもよいし、当該平均値に最も近い方向に位置する無線端末３の方向を用いてもよい。
　さらに、制御部６８ａは、無線端末３の位置を用いる場合、グループ内の任意に選択した代表の無線端末３の位置、グループ内の全ての無線端末３の位置の重心点、重心点に最も近い無線端末３の位置への方向を適用してもよい。
　（４）［無線端末３の位置に基づく無線端末３の優先度付け］
　制御部６８ａは、通知信号から取得できる無線端末３の位置情報と、動的反射板５ａ自身の位置情報とを用いて無線端末３と動的反射板５ａとの距離を算出し、算出した距離が短い順に無線端末３をリスト化し、距離が短い無線端末３の方向を優先して反射方向としてもよい。なお、制御部６８ａは、動的反射板５ａから測定結果を受信するたびに当該リストを更新する。
　（５）［組合せに基づく無線端末３の優先度付け］
　制御部６８ａは、上述した（１）～（４）の方法に基づいて、受信電力、品質情報、推定方向又は位置の２以上の組み合わせに基づいて優先度をリスト化し、反射方向を設定してもよい。
　さらに、反射方向制御装置６ａは、複数の無線端末３からの通知信号を受信した場合、動的反射板５ａが備える複数の反射素子５００を分割し、分割した反射素子群ごとに反射方向を制御することにより、１つの動的反射板５ａが複数の反射方向に反射できるように位相を制御してもよい。
　例えば、反射方向制御装置６ａは、Ｎ個の反射素子５００を有する動的反射板５ａが４台の無線端末３から通知信号を受信した場合、無線端末３ごとにＮ／４個の反射素子５００を用いて無線端末３それぞれの方向へ電波を反射するように制御してもよい。この場合、反射後の利得は減少するものの、複数の無線端末３の通信品質を同時に改善することができる。
　次に、動的反射板５ａ及び反射方向制御装置６ａを備えた無線通信システム１の変形例の動作例について説明する。図８は、動的反射板５ａ及び反射方向制御装置６ａを備えた無線通信システム１の変形例の動作例を示すシーケンス図である。
　まず、無線端末３が各動的反射板５ａに対して無線信号を送信すると、各動的反射板５ａは、例えば受信電力を測定し（Ｓ２００）、測定結果を反射方向制御装置６ａに対して送信する。
　反射方向制御装置６ａは、無線端末３が複数の動的反射板５ａに対して送信した無線信号に基づいて、無線端末３の位置を推定（測位）し（Ｓ２０２）、測位結果を各動的反射板５ａに対して送信する。
　次に、各動的反射板５ａは、反射方向制御装置６ａから受信した無線端末３の位置に基づいて、反射部５０に対して無線端末３が送信する電波の入射方向を推定する（Ｓ２０４）。
　次に、各動的反射板５ａは、推定した方向に入射される電波を反射部５０が基地局２に向けて反射させるように、複数の反射素子５００それぞれが反射すべき電波の位相を算出する（Ｓ２０６）。
　そして、各動的反射板５は、複数の反射素子５００それぞれが反射する電波の位相制御（反射方向制御）を行う（Ｓ２０８）。その後、無線端末３及び基地局２は、相互に通信（下り信号及び上り信号）を行う。
　このように、無線通信システム１及び無線通信システム１の変形例は、無線端末３が複数の反射部５０に対して送信した電波に基づいて、無線端末３それぞれの位置を推定し、反射素子５００それぞれが反射する電波の位相を制御するので、電波の反射方向を少ない演算量で動的に制御することができる。
　また、無線通信システム１及び無線通信システム１の変形例は、動的反射板５又は動的反射板５ａが電波の到来時に反射素子５００それぞれが反射させ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。
　なお、動的反射板５、動的反射板５ａ、反射方向制御装置６、及び反射方向制御装置６ａがそれぞれ備える機能は、上述した例に限定されることなく、任意に組み合わされてもよい。例えば、反射方向制御装置６は、動的反射板５が備える位相制御部５８２の機能を備えていてもよい。
　なお、反射方向制御装置６及び反射方向制御装置６ａ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、本発明にかかる反射方向制御装置６及び反射方向制御装置６ａ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９は、一実施形態にかかる反射方向制御装置６のハードウェア構成例を示す図である。図９に示すように、例えば反射方向制御装置６は、入力部６００、出力部６１０、通信部６２０、ＣＰＵ６８０、メモリ６８２及びＨＤＤ６５０がバス６６０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、反射方向制御装置６は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体６７０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６００は、例えばキーボード及びマウス等である。出力部６１０は、例えばディスプレイなどの表示装置である。通信部６２０は、例えば有線及び無線のネットワークインターフェースである。
　ＣＰＵ６８０は、上述したように反射方向制御装置６を構成する各部を制御し、所定の処理等を行う。メモリ６８２及びＨＤＤ６５０は、データ等を記憶する記憶部である。
　記憶媒体６７０は、反射方向制御装置６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、反射方向制御装置６を構成するアーキテクチャは図９に示した例に限定されない。また、反射方向制御装置６ａなどの無線通信システム１を構成する他の構成も反射方向制御装置６と同様のハードウェア構成であってもよい。
　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・・・無線通信システム、２・・・基地局、３・・・無線端末、４・・・反射方向制御システム、５，５ａ，５－１，５－２・・・動的反射板、６，６ａ・・・反射方向制御装置、５０・・・反射部、５２・・・アンテナ部、５４・・・端末信号処理部、５６，５６ａ・・・制御信号処理部、５８・・・反射制御部、６０，６０ａ・・・信号処理部、６２・・・位置推定部、６４・・・方向推定部、６６・・・位相算出部、６８，６８ａ・・・制御部、５００・・・反射素子、５４０・・・ＲＦ部、５４２・・・信号処理部、５４４・・・測定部、５６０・・・信号処理部、５６２・・・信号処理部、５６４・・・方向推定部、５６６・・・位相算出部、５８０・・・位相変換部、５８２・・・位相制御部、６００・・・入力部、６１０・・・出力部、６２０・・・通信部、６５０・・・ＨＤＤ、６６０・・・バス、６７０・・・記憶媒体、６８０，６８０ａ・・・ＣＰＵ、６８２，６８２ａ・・・メモリ

Claims (7)

  1. 　複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部と、
    　１台以上の無線端末が複数の前記反射部に対して送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定部と、
    　前記位置推定部が推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、前記反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定部と、
    　前記方向推定部が推定した方向に入射される電波を前記反射部が所定方向に反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反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、複数の前記反射素子それぞれが反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反射方向制御システム。
  2. 　前記位相算出部は、
    　所定方向から入射される電波を、所定条件を満たす複数の無線端末からなるクラスタに向けて前記反射部が反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出すること
    　を特徴とする請求項１に記載の反射方向制御システム。
  3. 　前記位相算出部は、
    　予め定められた優先度に基づいて、複数の前記反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を前記反射部ごとに算出すること
    　を特徴とする請求項１又は２に記載の反射方向制御システム。
  4. 　前記位相算出部は、
    　複数の無線端末が送信した電波を１つの前記反射部が反射させる場合、複数の前記反射素子を複数の反射素子群に分割し、前記反射素子群ごとに異なる無線端末に向けて電波を反射させるように、前記反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出すること
    　を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の反射方向制御システム。
  5. 　複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部に対して、１台以上の無線端末が送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定部と、
    　前記位置推定部が推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、前記反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定部と、
    　前記方向推定部が推定した方向に入射される電波を前記反射部が所定方向に反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反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、複数の前記反射素子それぞれが反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反射方向制御装置。
  6. 　複数の反射素子をそれぞれ備える複数の反射部に対し、１台以上の無線端末が送信した電波に基づいて、無線端末それぞれの位置を推定する位置推定工程と、
    　推定した無線端末それぞれの位置に基づいて、前記反射部に対して無線端末それぞれが送信する電波の入射方向を推定する方向推定工程と、
    　推定した方向に入射される電波を前記反射部が所定方向に反射させるように、複数の前記反射素子それぞれが反射すべき電波の位相を算出する位相算出工程と、
    　算出した位相に基づいて、複数の前記反射素子それぞれが反射する電波の位相を制御する位相制御工程と
    　を含むことを特徴とする反射方向制御方法。
  7. 　請求項５に記載の反射方向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反射方向制御プログラム。
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