WO2022118409A1 - 無線通信方法、無線通信システム、及び中継装置 - Google Patents

無線通信方法、無線通信システム、及び中継装置 Download PDF

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陸 大宮
匡史 岩渕
友規 村上
智明 小川
泰司 鷹取
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日本電信電話株式会社
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication method, a wireless communication system, and a relay device.
  • a relay device that reflects radio waves between a base station and a wireless terminal to relay communication is known. Further, some relay devices include a dynamic reflector that can control the phase of the incoming wave when the radio wave is reflected. Then, the relay device provided with the dynamic reflector can expand the range in which wireless communication can be performed by changing the reflection direction of the radio wave.
  • Patent Document 1 discloses a technique of capturing an image showing the surrounding situation of a base station with a camera and determining the presence or absence of a shield that deteriorates wireless communication between the base station and a user terminal.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a wireless communication method and a wireless communication system capable of preventing a human body from blocking radio waves with respect to a wireless terminal used by a human. , And the purpose is to provide a relay device.
  • the wireless communication method is a wireless communication method in which a plurality of relay devices relay radio waves transmitted by a base station toward a wireless terminal capable of transmitting compass information while a person is looking at a display screen.
  • a radiation step in which each of the relay devices emits radio waves while changing the radiation direction by a radiation unit in which the radiation direction of the radio waves is variable
  • an imaging step in which each of the relay devices captures an image, and each of the relay devices.
  • the radio wave unit and the radio wave based on the detection step of detecting the position of the person photographed in the image based on the image taken by the radio wave, the position of the detected person, and the compass information transmitted by the radio terminal.
  • the direction specifying step of specifying the direction in which the radio wave emitted by the radiation unit becomes the strongest for each of the relay devices, and the radio wave emitted by the selected relay device in the specified direction are used. It is characterized by including a control step of controlling the radio terminal and the base station to perform radio communication.
  • a plurality of relay devices relay radio waves transmitted by a base station toward a wireless terminal capable of transmitting compass information while a person is looking at a display screen.
  • each of the relay devices is photographed in the image based on the radiation unit in which the direction in which the radio wave is emitted is variable, the image pickup unit that captures the image, and the image captured by the image pickup unit.
  • the propagation path between the radiation unit and the wireless terminal becomes a line of sight.
  • a determination unit for determining whether or not the radio wave is present, a measurement unit for measuring the intensity of the radio wave transmitted by the wireless terminal each time the radiation unit changes the direction in which the radio wave is emitted, and a result of determination by the determination unit are shown. It has a line-of-sight information and a transmission unit that transmits intensity information indicating the intensity of radio waves measured by the measurement unit to the base station, and the base station transmits the line-of-sight information and the intensity information from each of the relay devices.
  • the direction specifying unit that specifies the direction in which the radio wave emitted by the radiating unit becomes the strongest for each of the relay devices, and the relay device selected by the selection unit It is characterized by having a control unit that controls the wireless terminal and the base station to perform wireless communication by a radio wave radiated in a direction specified by the direction specifying unit.
  • the relay device radiates radio waves in a relay device that relays radio waves transmitted by a base station to a wireless terminal capable of transmitting compass information while a person is looking at a display screen.
  • a radiation unit whose direction is changed, an image pickup unit that captures an image, a detection unit that detects the position of a person photographed in the image based on the image captured by the image pickup unit, and the detection unit.
  • a determination unit Based on the position of the person detected by the radio wave and the compass information transmitted by the radio wave terminal, a determination unit for determining whether or not the propagation path between the radiation unit and the radio wave terminal is visible, and the radiation unit.
  • the measuring unit that measures the intensity of the radio wave transmitted by the radio terminal each time the radio wave is radiated, the line-of-sight information indicating the result of the determination by the determination unit, and the intensity of the radio wave measured by the measuring unit. It is characterized by having a transmission unit that transmits strength information indicating each to the base station.
  • the present invention it is possible to prevent the human body from blocking radio waves with respect to a wireless terminal used by a person.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a wireless communication system 1 according to an embodiment.
  • the wireless communication system 1 has, for example, two base stations 2-1 and 2-2 and five relay devices 3-1 to 3-5, and a human (person) A is wireless. It is possible to perform high frequency band wireless communication using the terminal 4.
  • the wireless terminal 4 is, for example, a smartphone having a display screen 40 on its surface. Further, the wireless terminal 4 is capable of transmitting compass information indicating the direction in which the wireless terminal is directed. For example, the wireless terminal 4 can transmit compass information even when the person A is looking at the display screen 40.
  • the wireless terminal 4 transmits compass information indicating the north direction when the person A facing the north direction is operating while looking at the display screen 40 in front of himself / herself.
  • the wireless terminal 4 is configured to be able to communicate with another communication device via any of the base stations 2-1 and 2.
  • the relay device 3-1 has a relay unit 5 and an image pickup unit 6, which will be described later, and is installed, for example, on the north side of the wireless terminal 4, and relays radio waves transmitted by the base station 2-1.
  • the relay device 3-2 has a relay unit 5 and an image pickup unit 6, and is installed, for example, on the northwest side of the wireless terminal 4, and relays radio waves transmitted by the base station 2-1.
  • the relay device 3-3 has a relay unit 5 and an image pickup unit 6, and is installed, for example, on the west side of the wireless terminal 4, and relays radio waves transmitted by the base station 2-1.
  • the relay device 3-4 has a relay unit 5 and an image pickup unit 6, and is installed, for example, on the south side of the wireless terminal 4, and relays radio waves transmitted by the base station 2-2.
  • the relay device 3-5 has a relay unit 5 and an image pickup unit 6, and is installed, for example, on the southeast side of the wireless terminal 4, and relays radio waves transmitted by the base station 2-2.
  • the base stations 2-1 and 2-2 control the radiation unit (dynamic reflector, etc.) having a plurality of elements (reflection elements, etc.), respectively.
  • the signal to be transmitted is relayed to the wireless terminal 4, and the signal transmitted by the wireless terminal 4 is relayed to the base stations 2-1 and 2-2.
  • the wireless terminal 4 itself can communicate with the base station 2-1 regardless of which of the relay devices 3-1 to 3-3 relays the radio wave transmitted by the base station 2-1.
  • the radio wave transmitted by the base station 2-2 is relayed by any of the relay devices 3-4 and 3-5, and the radio wave is in a position where communication with the base station 2-2 can be performed. explain.
  • the relay devices 3-1 to 3-5 dynamically control the phase of the reflected radio wave will be described as an example, but a repeater provided with a power amplifier to form a beam when the received radio wave is re-radiated. It may be configured as a relay device that relays radio waves. Further, the relay devices 3-1 to 3-5 may dynamically control the radiation direction (reflection direction or re-radiation direction) of the radio wave at an arbitrarily set timing.
  • the radio waves transmitted by the base stations 2-1 and 2-2 are high frequency band radio waves that may be shielded by the human body when the person A is in the propagation path.
  • the wireless terminal 4 is connected to the base station 2-1 regardless of which of the relay devices 3-1 to 3-3 relays the radio wave transmitted by the base station 2-1. It shows a state in which the radio waves transmitted by the base station 2-2 relayed by the relay devices 3-4 and 3-5 are blocked by the person A.
  • a specific operation example of the wireless communication system 1 will be described later.
  • relay device 3 when any one of a plurality of configurations such as the relay device 3-1 to 3-5 is not specified, it is simply abbreviated as the relay device 3 or the like.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating the functions of the relay device 3. As shown in FIG. 2, the relay device 3 has a relay unit 5 and an image pickup unit 6.
  • the image pickup unit 6 is, for example, a camera or the like, and captures the surroundings of the relay device 3 as an image, and outputs the captured image to the relay unit 5.
  • the relay unit 5 has a radiating unit 50 that forms a beam in a variable direction for radiating radio waves, and a relay control unit 52 that controls the radiating unit 50 to relay radio waves.
  • the radiation unit 50 includes a plurality of elements 500, and is, for example, a dynamic reflector in which the plurality of elements 500 are arranged in an array.
  • the element 500 reflects the radio wave transmitted by the base station 2 and the radio wave transmitted by the wireless terminal 4 according to the control of the relay control unit 52.
  • the element 500 is a so-called metamaterial and has a property of shifting the phase when reflecting radio waves.
  • the element 500 may be a repeater provided with a power amplifier and re-radiating received radio waves to form a beam. That is, the radiation unit 50 forms a beam in a predetermined direction by radiating radio waves from each of the plurality of elements 500.
  • the relay control unit 52 includes a transmission unit 520, a reception unit 521, a measurement unit 522, a detection unit 523, a determination unit 524, a storage unit 525, a control unit 526, a phase control unit 527, and a plurality of phase conversion units 528.
  • the transmission unit 520 transmits a radio wave (signal) to the base station 2.
  • the transmission unit 520 transmits the line-of-sight information and the intensity information, which will be described later, to the base station 2.
  • the receiving unit 521 receives the radio wave transmitted by the wireless terminal 4 or the base station 2 and outputs the radio wave to the measuring unit 522 and the control unit 526.
  • the receiving unit 521 receives the compass information transmitted by the wireless terminal 4, the terminal identification code of the wireless terminal 4, and the like, and stores the compass information and the like in the storage unit 525 via the control unit 526.
  • the measuring unit 522 measures, for example, the intensity of the radio wave transmitted by the wireless terminal 4 each time the radiating unit 50 changes the direction in which the radio wave is emitted. Then, the measuring unit 522 stores the intensity information indicating each of the measured radio wave intensities in the storage unit 525 via the control unit 526.
  • the detection unit 523 acquires an image taken by the image pickup unit 6, analyzes and detects the position of the person photographed in the image, regards the detected position as, for example, the position of the wireless terminal 4, and sends it to the determination unit 524. Output. Further, the detection unit 523 detects the direction (propagation path direction information) from the relay device 3 (radiation unit 50) toward the wireless terminal 4 depending on the angle at which the image pickup unit 6 takes a picture of a person.
  • the determination unit 524 acquires the position of the person detected by the detection unit 523 (position information of the wireless terminal 4) and the propagation path direction information from the detection unit 523, and acquires the compass information transmitted by the wireless terminal 4 from the storage unit 525. .. Then, in the determination unit 524, the propagation path between the radiation unit 50 and the wireless terminal 4 becomes a line of sight (LOS: LineOfSight) based on the position information, the propagation path direction information, and the compass information of the wireless terminal 4. Whether or not it is determined, and the line-of-sight information indicating the determined result is output to the storage unit 525.
  • LOS LineOfSight
  • the storage unit 525 stores the above-mentioned compass information, terminal identification code, position information of the wireless terminal 4, propagation path direction information, strength information, line-of-sight information, etc., and outputs the stored information according to the control of the control unit 526. ..
  • the control unit 526 controls each unit constituting the relay device 3. Specifically, the control unit 526 controls the operation of the image pickup unit 6, the operation of the radiation unit 50, the communication between the relay device 3 and the base station 2, and the like.
  • the phase control unit 527 controls each of the plurality of phase conversion units 528 so that the radiation unit 50 forms a beam in a direction based on the control of the control unit 526, so that the phase of the radio wave emitted by each of the plurality of elements 500 To control.
  • the phase conversion unit 528 is provided individually for each element 500, for example, and performs conversion that changes the phase of the radio wave radiated by the element 500 according to the control from the phase control unit 527.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the functions of the base station 2. As shown in FIG. 3, the base station 2 has an antenna portion 20 and a main body portion 21.
  • the antenna unit 20 is provided with, for example, a plurality of antennas (not shown) and radiates radio waves in a predetermined direction due to a phase difference.
  • the main body 21 has a receiving unit 22, a storage unit 23, a propagation path processing unit 24, a transmitting unit 25, a communication processing unit 26, and a control unit 27.
  • the receiving unit 22 receives radio waves (signals) transmitted by the relay device 3 and the wireless terminal 4 via the antenna unit 20, and outputs a predetermined signal to the storage unit 23 and the communication processing unit 26.
  • the receiving unit 22 receives the above-mentioned line-of-sight information and intensity information, the transmission signal to be relayed (relay signal) transmitted by the wireless terminal 4, and the like from each of the relay devices 3.
  • the storage unit 23 has, for example, a reception information storage unit 230 and a terminal information storage unit 232.
  • the reception information storage unit 230 stores, for example, line-of-sight information and intensity information transmitted by the relay device 3, and outputs the information according to the control of the control unit 27.
  • the terminal information storage unit 232 stores, for example, terminal identification information transmitted by the wireless terminal 4, and outputs the information according to the control of the control unit 27.
  • the propagation path processing unit 24 has, for example, an inquiry signal generation unit 240, a selection unit 242, and a direction specifying unit 244.
  • the inquiry signal generation unit 240 generates an inquiry signal used by the relay device 3 to determine whether or not the propagation path is visible, and outputs the inquiry signal to the transmission unit 25.
  • the selection unit 242 acquires each line-of-sight information from the received information storage unit 230, selects the relay device 3 whose propagation path between the radiation unit 50 and the wireless terminal 4 is line-of-sight based on the line-of-sight information, and selects the result. Is output to the transmission unit 25.
  • the selection unit 242 selects the relay device 3 having the shortest distance between the radiation unit 50 and the wireless terminal 4. It may be configured to do so. Further, the selection unit 242 may select the relay device 3 based on the communication quality of the uplink communication or the downlink communication between the relay device 3 and the wireless terminal 4.
  • the direction specifying unit 244 acquires each intensity information from the received information storage unit 230, and based on each of the intensity information, identifies the direction in which the radio wave emitted by the radiating unit 50 becomes the strongest for each of the relay devices 3. The specified result is output to the transmission unit 25.
  • the transmission unit 25 transmits a signal based on the signals input from the storage unit 23, the propagation path processing unit 24, and the communication processing unit 26 via the antenna unit 20.
  • the communication processing unit 26 performs communication processing for the wireless terminal 4 to communicate with another communication device. For example, the communication processing unit 26 acquires and processes a signal to be relayed (relay signal) transmitted by the wireless terminal 4 via the antenna unit 20 and the receiving unit 22, and processes the signal via the transmitting unit 25 and the antenna unit 20. Perform the process for sending.
  • a signal to be relayed relay signal
  • the control unit 27 controls each unit constituting the base station 2, controls for selecting a relay device 3 for relaying a signal to the wireless terminal 4, and for the wireless terminal 4 to communicate with another communication device. And so on.
  • the control unit 27 controls the relay device 3 selected by the selection unit 242 so that the wireless terminal 4 and the base station 2 perform wireless communication by radio waves radiated in the direction specified by the direction specifying unit 244.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the relay device 3.
  • the relay device 3 radiates radio waves while changing the radiation direction by the radiation unit 50 at a predetermined timing.
  • each of the relay devices 3 captures an image (S100) as shown in FIG. 4, and detects the position of the photographed person in the captured image based on the captured image (S102).
  • the relay device 3 has a prospect of a propagation path between the radiation unit 50 and the wireless terminal 4 based on the detected position of the person (position information of the wireless terminal 4) and the compass information transmitted by the wireless terminal 4. It is determined whether or not it becomes (S104).
  • the relay device 3 measures the intensity of the radio wave transmitted by the wireless terminal 4 each time the radiating unit 50 changes the direction in which the radio wave is radiated (S106).
  • the relay device 3 stores compass information, position information of the wireless terminal 4, strength information, line-of-sight information, and the like (S108).
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the base station 2. As shown in FIG. 5, the base station 2 selects the relay device 3 whose propagation path between the radiation unit 50 and the wireless terminal 4 is the line of sight based on the line-of-sight information received from the relay device 3 (S200). ).
  • the base station 2 specifies the direction in which the radio wave radiated by the radiating unit 50 becomes the strongest for each of the relay devices 3 based on the intensity information received from the relay device 3 (S202).
  • the base station 2 controls the selected relay device 3 so that the wireless terminal 4 and the base station 2 perform wireless communication by the radio wave radiated in the specified direction (S204).
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation example when the relay device 3 is a repeater.
  • the relay device 3 receives the relay signal transmitted by the wireless terminal 4 or the base station 2 (S300). Then, the relay device 3 acquires the direction (propagation path direction information) specified by the base station 2 (S302), re-radiates the radio wave in the specified direction, and the radio terminal 4 and the base station 2 mutually transmit a signal. Is relayed (S304).
  • the wireless communication system 1 controls the relay device 3 selected by the base station 2 so that the wireless terminal 4 and the base station 2 perform wireless communication by radio waves radiated in the direction specified by the base station 2. Therefore, it is possible to prevent the human body from blocking the radio waves with respect to the wireless terminal 4 used by the human.
  • Each function of the base station 2 and the relay device 3 may be partially or wholly configured by hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array), or may be configured by hardware such as a CPU. It may be configured as a program executed by the processor.
  • hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array)
  • PLD Process-Demand Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the relay device 3 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.

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Abstract

一実施形態にかかる無線通信方法は、中継装置それぞれが画像を撮影し、中継装置それぞれが撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出し、検出した人の位置、及び無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、放射部と無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定し、放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定し、判定した結果を示す見通し情報それぞれに基づいて、放射部と無線端末との間の伝搬路が見通しとなる中継装置を選択し、測定した電波の強度それぞれを示す強度情報それぞれに基づいて、中継装置それぞれに対して、放射部が放射させる電波が最も強くなる方向を特定し、選択した中継装置が、特定した方向に放射する電波によって無線端末と基地局とが無線通信を行うように制御する。

Description

無線通信方法、無線通信システム、及び中継装置
　本発明は、無線通信方法、無線通信システム、及び中継装置に関する。
　高周波数帯を利用する無線通信システムでは、例えば基地局と無線端末との間で電波を反射させて通信を中継する中継装置が知られている。また、中継装置には、電波を反射させるときに到来波の位相を制御可能な動的反射板を備えているものがある。そして、動的反射板を備えている中継装置は、電波の反射方向を変えることによって無線通信を行うことができる範囲を拡大させることが可能である。
　また、特許文献１には、カメラによって基地局の周囲の状況を示す画像を撮像し、基地局とユーザ端末との無線通信を劣化させる遮蔽物の有無を判定する技術が開示されている。
特許第６５３４６４１号公報
　しかしながら、人間（人）が無線端末を保持して利用する場合、人体の向きによっては電波を遮蔽してしまうことがある。つまり、中継装置が電波を無線端末に向けて放射しても、人体が電波を遮蔽してしまうことにより、無線端末に電波が十分に届かなくなるという問題があった。
　本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、人が利用している無線端末に対して、人体が電波を遮蔽してしまうことを防止することができる無線通信方法、無線通信システム、及び中継装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様にかかる無線通信方法は、人が表示画面を見ている状態でコンパス情報を送信可能な無線端末に向けて基地局が送信する電波を複数の中継装置が中継する無線通信方法において、前記中継装置それぞれが電波の放射方向を可変にされた放射部により放射方向を変更しつつ電波を放射させる放射工程と、前記中継装置それぞれが画像を撮影する撮像工程と、前記中継装置それぞれが撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する検出工程と、検出した人の位置、及び前記無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する判定工程と、前記放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに前記無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定する測定工程と、判定した結果を示す見通し情報それぞれに基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなる前記中継装置を選択する選択工程と、測定した電波の強度それぞれを示す強度情報それぞれに基づいて、前記中継装置それぞれに対して、前記放射部が放射させる電波が最も強くなる方向を特定する方向特定工程と、選択した前記中継装置が、特定した方向に放射する電波によって前記無線端末と前記基地局とが無線通信を行うように制御する制御工程とを含むことを特徴とする。
　また、本発明の一態様にかかる無線通信システムは、人が表示画面を見ている状態でコンパス情報を送信可能な無線端末に向けて基地局が送信する電波を複数の中継装置が中継する無線通信システムにおいて、前記中継装置それぞれが、電波を放射させる方向を可変にされた放射部と、画像を撮影する撮像部と、前記撮像部が撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する検出部と、前記検出部が検出した人の位置、及び前記無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する判定部と、前記放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに前記無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定する測定部と、前記判定部が判定した結果を示す見通し情報、及び前記測定部が測定した電波の強度それぞれを示す強度情報を前記基地局へ送信する送信部とを有し、前記基地局が、前記中継装置それぞれから前記見通し情報及び前記強度情報を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記見通し情報それぞれに基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなる前記中継装置を選択する選択部と、前記受信部が受信した前記強度情報それぞれに基づいて、前記中継装置それぞれに対して、前記放射部が放射させる電波が最も強くなる方向を特定する方向特定部と、前記選択部が選択した前記中継装置が、前記方向特定部が特定した方向に放射する電波によって前記無線端末と前記基地局とが無線通信を行うように制御する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装置は、人が表示画面を見ている状態でコンパス情報を送信可能な無線端末に向けて基地局が送信する電波を中継する中継装置において、電波を放射させる方向を可変にされた放射部と、画像を撮影する撮像部と、前記撮像部が撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する検出部と、前記検出部が検出した人の位置、及び前記無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する判定部と、前記放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに前記無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定する測定部と、前記判定部が判定した結果を示す見通し情報、及び前記測定部が測定した電波の強度それぞれを示す強度情報を前記基地局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、人が利用している無線端末に対して、人体が電波を遮蔽してしまうことを防止することができる。
一実施形態にかかる無線通信システムの構成例を模式的に示す図である。 一実施形態にかかる中継装置が有する機能を示す機能ブロック図である。 基地局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装置の動作例を示すフローチャートである。 基地局の動作例を示すフローチャートである。 一実施形態にかかる中継装置がリピータである場合の動作例を示すフローチャートである。
　以下に、図面を用いて無線通信システムの一実施形態について説明する。図１は、一実施形態にかかる無線通信システム１の構成例を模式的に示す図である。図１に示すように、無線通信システム１は、例えば２つの基地局２－１，２－２と、５つの中継装置３－１～３－５とを有し、人間（人）Ａが無線端末４を用いて高周波数帯の無線通信を行うことを可能にしている。
　無線端末４は、例えば表面に表示画面４０を備えるスマートフォンなどである。また、無線端末４は、当該無線端末が向けられている方位を示すコンパス情報を送信可能にされている。例えば、無線端末４は、人Ａが表示画面４０を見ている状態でもコンパス情報を送信可能となっている。
　例えば、無線端末４は、北の方角を向いている人Ａが自分の正面で表示画面４０を見ながら操作を行っているときに、北の方角を示すコンパス情報を送信する。そして、無線端末４は、基地局２－１，２－２のいずれを介しても他の通信装置と通信をすることができるように構成されている。
　中継装置３－１は、後述する中継部５及び撮像部６を有し、例えば無線端末４の北側に設置されており、基地局２－１が送信する電波を中継する。
　中継装置３－２は、中継部５及び撮像部６を有し、例えば無線端末４の北西側に設置されており、基地局２－１が送信する電波を中継する。
　中継装置３－３は、中継部５及び撮像部６を有し、例えば無線端末４の西側に設置されており、基地局２－１が送信する電波を中継する。
　中継装置３－４は、中継部５及び撮像部６を有し、例えば無線端末４の南側に設置されており、基地局２－２が送信する電波を中継する。
　中継装置３－５は、中継部５及び撮像部６を有し、例えば無線端末４の南東側に設置されており、基地局２－２が送信する電波を中継する。
　例えば、中継装置３－１～３－５は、それぞれ複数の素子（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２－１，２－２が送信する信号を無線端末４に向けて中継し、無線端末４が送信する信号を基地局２－１，２－２へ中継する。
　以下、無線端末４自体は、基地局２－１が送信する電波を中継装置３－１～３－３のいずれが中継しても、基地局２－１との間で通信を行うことができ、基地局２－２が送信する電波を中継装置３－４，３－５のいずれが中継しても、基地局２－２との間で通信を行うことができる位置にある場合を例に説明する。
　ここでは、中継装置３－１～３－５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、中継装置３－１～３－５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。
　なお、基地局２－１，２－２がそれぞれ送信する電波は、伝搬路内に人Ａがいる場合には人体によって遮蔽されることがある高周波数帯の電波である。
　したがって、図１に示した例では、無線端末４は、基地局２－１が送信する電波を中継装置３－１～３－３のいずれが中継しても、基地局２－１との間で通信を行うことができ、中継装置３－４，３－５が中継する基地局２－２が送信した電波を人Ａによって遮蔽されている状態を示している。なお、無線通信システム１の具体的な動作例については後述する。
　以下、中継装置３－１～３－５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、単に中継装置３などと略記する。
　次に、無線通信システム１を構成する各部の具体的な構成例について説明する。図２は、中継装置３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、中継装置３は、中継部５及び撮像部６を有する。
　撮像部６は、例えばカメラなどであり、中継装置３の周囲を画像として撮影し、撮影した画像を中継部５に対して出力する。
　中継部５は、電波を放射させる方向を可変にされて、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。
　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４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、送信部５２０、受信部５２１、測定部５２２、検出部５２３、判定部５２４、記憶部５２５、制御部５２６、位相制御部５２７、及び複数の位相変換部５２８を有する。
　送信部５２０は、基地局２に対して電波（信号）を送信する。例えば、送信部５２０は、後述する見通し情報及び強度情報などを基地局２へ送信する。
　受信部５２１は、無線端末４又は基地局２が送信する電波を受信し、測定部５２２及び制御部５２６に対して出力する。例えば、受信部５２１は、無線端末４が送信するコンパス情報、及び無線端末４の端末識別符号などを受信し、制御部５２６を介して記憶部５２５へ記憶させる。
　測定部５２２は、例えば放射部５０が電波を放射させる方向を変化させるごとに無線端末４が送信する電波の強度をそれぞれ測定する。そして、測定部５２２は、測定した電波の強度それぞれを示す強度情報を、制御部５２６を介して記憶部５２５に記憶させる。
　検出部５２３は、撮像部６が撮影した画像を取得し、当該画像内に撮影された人の位置を解析して検出し、検出した位置を例えば無線端末４の位置とみなして判定部５２４へ出力する。また、検出部５２３は、撮像部６が人を撮影した角度などにより、中継装置３（放射部５０）から無線端末４へ向かう方向（伝搬路方向情報）を検出する。
　判定部５２４は、検出部５２３が検出した人の位置（無線端末４の位置情報）及び伝搬路方向情報を検出部５２３から取得し、無線端末４が送信したコンパス情報を記憶部５２５から取得する。そして、判定部５２４は、無線端末４の位置情報、伝搬路方向情報、及びコンパス情報に基づいて、放射部５０と無線端末４との間の伝搬路が見通し（ＬＯＳ：Line Of Sight）となるか否かを判定し、判定した結果を示す見通し情報を記憶部５２５に対して出力する。
　記憶部５２５は、上述したコンパス情報、端末識別符号、無線端末４の位置情報、伝搬路方向情報、強度情報及び見通し情報などを記憶し、制御部５２６の制御に応じて記憶した情報を出力する。
　制御部５２６は、中継装置３を構成する各部を制御する。具体的には、制御部５２６は、撮像部６の動作、放射部５０の動作、及び中継装置３と基地局２の間の通信などを制御する。
　位相制御部５２７は、制御部５２６の制御に基づく方向に放射部５０がビームを形成するように、複数の位相変換部５２８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５２８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５２７からの制御に応じて変化させる変換を行う。
　図３は、基地局２が有する機能を例示する機能ブロック図である。図３に示すように、基地局２は、アンテナ部２０及び本体部２１を有する。
　アンテナ部２０は、例えば複数のアンテナ（図示せず）を備えて位相差により所定の方向に電波を放射させる。
　本体部２１は、受信部２２、記憶部２３、伝搬路処理部２４、送信部２５、通信処理部２６、及び制御部２７を有する。
　受信部２２は、アンテナ部２０を介して中継装置３及び無線端末４が送信する電波（信号）を受信し、記憶部２３及び通信処理部２６に対して所定の信号を出力する。例えば、受信部２２は、中継装置３それぞれから上述した見通し情報及び強度情報、及び無線端末４が送信した中継すべき送信信号（中継信号）などを受信する。
　記憶部２３は、例えば受信情報記憶部２３０及び端末情報記憶部２３２を有する。受信情報記憶部２３０は、例えば中継装置３が送信した見通し情報及び強度情報など記憶し、制御部２７の制御に応じて出力する。端末情報記憶部２３２は、例えば無線端末４が送信した端末識別情報などを記憶し、制御部２７の制御に応じて出力する。
　伝搬路処理部２４は、例えば照会信号生成部２４０、選択部２４２、及び方向特定部２４４を有する。
　照会信号生成部２４０は、伝搬路が見通しとなるか否かを中継装置３が判定するために用いる照会信号を生成し、送信部２５に対して出力する。
　選択部２４２は、受信情報記憶部２３０から見通し情報それぞれを取得し、見通し情報に基づいて放射部５０と無線端末４との間の伝搬路が見通しとなる中継装置３を選択し、選択した結果を送信部２５に対して出力する。
　また、選択部２４２は、放射部５０と無線端末４との間の伝搬路が見通しとなる中継装置３が複数ある場合、放射部５０と無線端末４との距離が最も短い中継装置３を選択するように構成されてもよい。また、選択部２４２は、中継装置３と無線端末４との間の上り通信又は下り通信の通信品質に基づいて、中継装置３を選択してもよい。
　方向特定部２４４は、受信情報記憶部２３０から強度情報それぞれを取得し、強度情報それぞれに基づいて、中継装置３それぞれに対して、放射部５０が放射させる電波が最も強くなる方向を特定し、特定した結果を送信部２５に対して出力する。
　送信部２５は、記憶部２３、伝搬路処理部２４、及び通信処理部２６から入力される信号に基づく信号を、アンテナ部２０を介して送信する。
　通信処理部２６は、無線端末４が他の通信装置と通信を行うための通信処理を行う。例えば、通信処理部２６は、無線端末４が送信した中継すべき信号（中継信号）を、アンテナ部２０及び受信部２２を介して取得して処理し、送信部２５及びアンテナ部２０を介して送信するための処理を行う。
　制御部２７は、基地局２を構成する各部を制御し、無線端末４に対して信号を中継する中継装置３を選択するための制御、及び無線端末４が他の通信装置と通信を行うための制御などを行う。例えば、制御部２７は、選択部２４２が選択した中継装置３が、方向特定部２４４が特定した方向に放射する電波によって無線端末４と基地局２とが無線通信を行うように制御する。
　次に、無線通信システム１の具体的な動作例について説明する。図４は、中継装置３の動作例を示すフローチャートである。ここでは、中継装置３は、所定のタイミングで放射部５０により放射方向を変更しつつ電波を放射させることとする。
　まず、中継装置３それぞれは、図４に示すように、画像を撮影し（Ｓ１００）、撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する（Ｓ１０２）。
　そして、中継装置３は、検出した人の位置（無線端末４の位置情報）、及び無線端末４が送信したコンパス情報に基づいて、放射部５０と無線端末４との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
　また、中継装置３は、放射部５０が電波を放射させる方向を変化させるごとに無線端末４が送信する電波の強度をそれぞれ測定する（Ｓ１０６）。
　また、中継装置３は、コンパス情報、無線端末４の位置情報、強度情報及び見通し情報などを記憶する（Ｓ１０８）。
　図５は、基地局２の動作例を示すフローチャートである。図５に示すように、基地局２は、中継装置３から受信した見通し情報それぞれに基づいて、放射部５０と無線端末４との間の伝搬路が見通しとなる中継装置３を選択する（Ｓ２００）。
　また、基地局２は、中継装置３から受信した強度情報それぞれに基づいて、中継装置３それぞれに対して、放射部５０が放射させる電波が最も強くなる方向を特定する（Ｓ２０２）。
　そして、基地局２は、選択した中継装置３が、特定した方向に放射する電波によって無線端末４と当該基地局２とが無線通信を行うように制御する（Ｓ２０４）。
　次に、中継装置３が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る場合について説明する。図６は、中継装置３がリピータである場合の動作例を示すフローチャートである。
　図６に示すように、中継装置３は、無線端末４又は基地局２が送信した中継信号を受信する（Ｓ３００）。そして、中継装置３は、基地局２が特定した方向（伝搬路方向情報）を取得し（Ｓ３０２）、特定した方向に電波を再放射して無線端末４及び基地局２が相互に送信する信号を中継する（Ｓ３０４）。
　このように、無線通信システム１は、基地局２が選択した中継装置３により、基地局２が特定した方向に放射する電波によって無線端末４と基地局２とが無線通信を行うように制御するので、人が利用している無線端末４に対して、人体が電波を遮蔽してしまうことを防止することができる。
　なお、基地局２及び中継装置３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装置３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。
　１・・・無線通信システム、２－１，２－２・・・基地局、３－１～３－５・・・中継装置、４・・・無線端末、５・・・中継部、６・・・撮像部、２０・・・アンテナ部、２１・・・本体部、２２・・・受信部、２３・・・記憶部、２４・・・伝搬路処理部、２５・・・送信部、２６・・・通信処理部、２７・・・制御部、４０・・・表示画面、５０・・・放射部、５２・・・中継制御部、２３０・・・受信情報記憶部、２３２・・・端末情報記憶部、２４０・・・照会信号生成部、２４２・・・選択部、２４４・・・方向特定部、５００・・・素子、５２０・・・送信部、５２１・・・受信部、５２２・・・測定部、５２３・・・検出部、５２４・・・判定部、５２５・・・記憶部、５２６・・・制御部、５２７・・・位相制御部、５２８・・・位相変換部

Claims (5)

  1. 　人が表示画面を見ている状態でコンパス情報を送信可能な無線端末に向けて基地局が送信する電波を複数の中継装置が中継する無線通信方法において、
    　前記中継装置それぞれが電波の放射方向を可変にされた放射部により放射方向を変更しつつ電波を放射させる放射工程と、
    　前記中継装置それぞれが画像を撮影する撮像工程と、
    　前記中継装置それぞれが撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する検出工程と、
    　検出した人の位置、及び前記無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する判定工程と、
    　前記放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに前記無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定する測定工程と、
    　判定した結果を示す見通し情報それぞれに基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなる前記中継装置を選択する選択工程と、
    　測定した電波の強度それぞれを示す強度情報それぞれに基づいて、前記中継装置それぞれに対して、前記放射部が放射させる電波が最も強くなる方向を特定する方向特定工程と、
    　選択した前記中継装置が、特定した方向に放射する電波によって前記無線端末と前記基地局とが無線通信を行うように制御する制御工程と
    　を含むことを特徴とする無線通信方法。
  2. 　前記選択工程では、
    　前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなる前記中継装置が複数ある場合、前記放射部と前記無線端末との距離が最も短い前記中継装置を選択すること
    　を特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  3. 　人が表示画面を見ている状態でコンパス情報を送信可能な無線端末に向けて基地局が送信する電波を複数の中継装置が中継する無線通信システムにおいて、
    　前記中継装置それぞれは、
    　電波を放射させる方向を可変にされた放射部と、
    　画像を撮影する撮像部と、
    　前記撮像部が撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する検出部と、
    　前記検出部が検出した人の位置、及び前記無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する判定部と、
    　前記放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに前記無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定する測定部と、
    　前記判定部が判定した結果を示す見通し情報、及び前記測定部が測定した電波の強度それぞれを示す強度情報を前記基地局へ送信する送信部と
    　を有し、
    　前記基地局は、
    　前記中継装置それぞれから前記見通し情報及び前記強度情報を受信する受信部と、
    　前記受信部が受信した前記見通し情報それぞれに基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなる前記中継装置を選択する選択部と、
    　前記受信部が受信した前記強度情報それぞれに基づいて、前記中継装置それぞれに対して、前記放射部が放射させる電波が最も強くなる方向を特定する方向特定部と、
    　前記選択部が選択した前記中継装置が、前記方向特定部が特定した方向に放射する電波によって前記無線端末と前記基地局とが無線通信を行うように制御する制御部と
    　を有することを特徴とする無線通信システム。
  4. 　前記選択部は、
    　前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなる前記中継装置が複数ある場合、前記放射部と前記無線端末との距離が最も短い前記中継装置を選択すること
    　を特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 　人が表示画面を見ている状態でコンパス情報を送信可能な無線端末に向けて基地局が送信する電波を中継する中継装置において、
    　電波を放射させる方向を可変にされた放射部と、
    　画像を撮影する撮像部と、
    　前記撮像部が撮影した画像に基づいて、当該画像内に撮影された人の位置を検出する検出部と、
    　前記検出部が検出した人の位置、及び前記無線端末が送信したコンパス情報に基づいて、前記放射部と前記無線端末との間の伝搬路が見通しとなるか否かを判定する判定部と、
    　前記放射部が電波を放射させる方向を変化させるごとに前記無線端末が送信する電波の強度をそれぞれ測定する測定部と、
    　前記判定部が判定した結果を示す見通し情報、及び前記測定部が測定した電波の強度それぞれを示す強度情報を前記基地局へ送信する送信部と
    　を有することを特徴とする中継装置。
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