WO2024004066A1 - 反射制御装置、基地局装置、通信方法、及び無線通信システム - Google Patents

反射制御装置、基地局装置、通信方法、及び無線通信システム Download PDF

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WO2024004066A1
WO2024004066A1 PCT/JP2022/025888 JP2022025888W WO2024004066A1 WO 2024004066 A1 WO2024004066 A1 WO 2024004066A1 JP 2022025888 W JP2022025888 W JP 2022025888W WO 2024004066 A1 WO2024004066 A1 WO 2024004066A1
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WO
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applied voltage
base station
station device
reflection
ris
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Application number
PCT/JP2022/025888
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English (en)
French (fr)
Inventor
河▲崎▼義博
矢野哲也
Original Assignee
富士通株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/145—Passive relay systems

Definitions

  • the present invention relates to a reflection control device, a base station device, a communication method, and a wireless communication system.
  • wireless communication is realized, for example, by transmitting and receiving radio waves between a base station device and a terminal device.
  • a base station device may not be able to transmit radio waves to a terminal device located within its own communication area, for example, if a shielding object such as a building exists within its own communication area.
  • the terminal device may not be able to wirelessly connect to the base station device even if it is within the communication area of the base station device.
  • the reflection control device is, for example, a device called RIS (Reconfigurable Intelligent Surface).
  • the reflected wave reflected by the RIS becomes a beam with a certain width, and the further away from the central axis of the beam, the smaller the power density becomes.
  • a base station device or RIS may not be able to accurately grasp the moving direction or speed of a moving terminal device, making it difficult to follow the reflection angle of a reflected wave. Furthermore, even if the terminal device does not move, the base station device or RIS may not be able to accurately determine the location of the terminal device, and it is difficult to direct the center axis of the reflected wave beam in the direction of the terminal device. .
  • the received power or quality may be low, and the quality of wireless communication may deteriorate.
  • an object of the present disclosure is to provide a reflection control device, a base station device, a communication method, and a wireless communication system that suppress deterioration of wireless communication quality in a terminal device in a communication system that uses reflected waves.
  • the base station device has a base station device, a terminal device, and a reflection control device that receives a signal transmitted by the base station device, reflects it, and transmits a reflected wave, and the reflection control device controls the reflected wave according to a change in applied voltage.
  • the base station device in a wireless communication system that changes a reflection angle of a wave, the determining unit determining information regarding an applied voltage in the reflected wave and a change period of the applied voltage, and transmitting the information to the reflection control device. and a reflection control section that repeats changing the applied voltage in the changing period according to the information.
  • One disclosure is capable of suppressing deterioration in wireless communication quality in a terminal device in a communication system that uses reflected waves.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless communication system 10.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the base station device 200.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the terminal device 100.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the RIS 300.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of functional blocks of the RIS 300.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the variable amplitude signal generator 380.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a sequence of reflected wave control processing.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of applied voltages executed by the RIS 300.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the reflection angle at the applied voltage of FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the reflection angle in FIG. 9.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wireless communication system 10.
  • the wireless communication system 10 includes an RIS 300, a terminal device 100, and a base station device 200.
  • the wireless communication system 10 is a communication system that performs communication using reflected waves obtained by reflecting radio waves from the RIS 300.
  • the base station device 200 wirelessly connects with the terminal device 100 within the communication area and performs wireless communication. Furthermore, the base station device 200 has a directional antenna, and can control the transmission direction of radio waves by changing the multilevel modulation method or using the directional antenna.
  • the base station device 200 performs reflection control of the RIS 300, which will be described later.
  • the base station device 200 controls the reflected waves reflected by the RIS 300 so that the terminal device 100 can appropriately receive the reflected waves.
  • the terminal device 100 is a communication device that wirelessly connects to the base station device 200 and performs wireless communication with other terminal devices, and is, for example, a smartphone or a tablet terminal.
  • the RIS 300 is a device that reflects radio waves transmitted by the base station device 200 and the terminal device 100 and sends out reflected waves.
  • the RIS 300 reflects the received radio waves under the control of the base station device 200.
  • the RIS 300 (reflection control device) has a plurality of RIS elements (RIS element group) arranged two-dimensionally on a reflective surface.
  • the RIS element is composed of, for example, a variable capacitance diode. Since the capacitance value of a variable capacitance diode changes when the applied voltage (applied or applied voltage) changes, it is possible to change the phase of a high-frequency current induced by radio waves incident on the RIS. That is, the RIS can change the phase of the reflected wave and control the reflection direction (reflection angle) of the reflected wave by changing the voltage applied to the RIS element.
  • the terminal device 100 performs wireless communication with the base station device 200, for example, by receiving a reflected wave W2 obtained by reflecting the radio wave W1 transmitted from the base station device 200 by the RIS 300. Further, for example, if the terminal device 100 can directly communicate wirelessly with the base station device 200, the terminal device 100 performs wireless communication with the base station device 200 by receiving the radio wave W3 transmitted from the base station device 200.
  • the terminal device 100 is capable of direct communication using radio waves W3, but there are cases where direct communication is not possible due to the presence of a shield, for example. In this case, the terminal device 100 can continue wireless communication by performing communication using the reflected wave W2.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the base station device 200.
  • the base station device 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 210, a storage 220, a memory 230, a communication circuit 240, a wireless communication circuit 250, and an antenna 251.
  • CPU Central Processing Unit
  • the storage 220 is an auxiliary storage device such as a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or an SSD (Solid State Drive) that stores programs and data.
  • the storage 220 stores a wireless communication program 221 and an RIS control program 222.
  • the memory 230 is an area into which programs stored in the storage 220 are loaded.
  • the memory 230 may also be used as an area for programs to store data.
  • the communication circuit 240 is a device that communicates with other base station devices 200 and RIS 300.
  • the communication circuit 240 may be, for example, a wired communication circuit such as an NI (Network Interface), or a communication circuit that supports wireless connection.
  • NI Network Interface
  • the wireless communication circuit 250 is a device that performs wireless communication with the terminal device 100 or performs wireless communication with the terminal device 100 via the RIS 300.
  • the wireless communication circuit 250 wirelessly connects to the terminal device 100 via the RIS 300 or directly to realize wireless communication.
  • Wireless communication circuit 250 has an antenna 251.
  • the antenna 251 includes, for example, a directional antenna that can control the direction of transmission and reception of radio waves.
  • the CPU 210 is a processor that loads a program stored in the storage 220 into the memory 230, executes the loaded program, constructs each part, and implements each process.
  • the CPU 210 performs wireless communication processing by executing the wireless communication program 221.
  • the wireless communication process is a process of establishing a wireless connection with the terminal device 100 and realizing communication executed by the terminal device 100.
  • the CPU 210 By executing the RIS control program 222, the CPU 210 constructs a reflection control section, a determination section, and a measurement section, and performs RIS control processing.
  • the RIS control process is a process for causing the RIS 300 to perform reflection control.
  • the base station device 200 instructs the RIS 300 about the reflection angle of the reflected wave, the change period for changing the reflection angle, the maximum reflection angle, the minimum reflection angle, and the like. Note that the base station device 200 may directly instruct the reflection angle, or may instruct the voltage (applied voltage) corresponding to each reflection angle.
  • the CPU 210 executes the pilot signal transmission module 2221 included in the RIS control program 222 to construct a measurement unit and perform pilot signal transmission processing.
  • Pilot signal processing is a process in which the RIS 300 transmits a pilot signal to the terminal device 100, causes the terminal device 100 to measure the radio condition such as the received power of the pilot signal, and receives the measurement result.
  • the pilot signal is transmitted via RIS 300.
  • the RIS 300 adjusts the reflection angle of the pilot signal, etc. according to instructions from the base station device 200, and transmits the signal to the terminal device 100.
  • the measurement results are used, for example, to calculate (estimate) the position of the terminal device 100 and estimate the moving speed and direction of the terminal device 100.
  • the CPU 210 By executing the RIS control value determination module 2222 included in the RIS control program 222, the CPU 210 constructs a determination unit and performs the RIS control value determination process.
  • the RIS control value determination process determines information (setting values) related to reflected waves to be instructed to the RIS 300.
  • RIS 300 reflects the signal received from base station device 200 according to the RIS control value.
  • the RIS 300 changes the reflection angle from the maximum reflection angle to the minimum reflection angle (or from the minimum reflection angle to the minimum reflection angle) at a predetermined period (change period), and repeats this process.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the terminal device 100.
  • the terminal device 100 includes a CPU 110, a storage 120, a memory 130, a wireless communication circuit 150, and an antenna 151.
  • the storage 120 is an auxiliary storage device such as a flash memory, HDD, or SSD that stores programs and data.
  • the storage 120 stores a terminal wireless communication program 121 and a pilot signal measurement program 122.
  • the memory 130 is an area into which programs stored in the storage 120 are loaded.
  • the memory 130 may also be used as an area for programs to store data.
  • the wireless communication circuit 150 is a device that performs wireless communication with the base station device 200.
  • the wireless communication circuit 150 wirelessly connects to the base station device 200 via the RIS 300 or directly to realize wireless communication.
  • Wireless communication circuit 150 has an antenna 151.
  • the antenna 251 includes, for example, a directional antenna that can control the direction of transmission and reception of radio waves.
  • the CPU 110 is a processor that loads a program stored in the storage 120 into the memory 130, executes the loaded program, constructs each part, and implements each process.
  • the CPU 110 performs terminal wireless communication processing by executing the terminal wireless communication program 121.
  • the terminal wireless communication process is a process for wirelessly connecting to the base station device 200 and realizing wireless communication with other terminal devices 100 and the base station device 200.
  • the CPU 110 performs pilot signal measurement processing by executing the pilot signal measurement program 122.
  • the pilot signal measurement process is a process of measuring the pilot signal reflected via the RIS 300 and transmitting the measurement result to the base station device 200.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the RIS 300.
  • the RIS 300 includes a CPU 310, a storage 320, a memory 330, a communication circuit 340, a RIS element group 370, and a variable amplitude signal generator 380.
  • the storage 320 is an auxiliary storage device such as a flash memory, HDD, or SSD that stores programs and data.
  • the storage 320 stores a pilot signal control program 321, a reflection control program 322, and a reflection related information notification program 323.
  • the memory 330 is an area into which programs stored in the storage 320 are loaded.
  • the memory 330 may also be used as an area for programs to store data.
  • the communication circuit 340 is a device that communicates with the base station device 200.
  • the communication circuit 340 may be, for example, a wired communication circuit such as NI, or a communication circuit that supports wireless connection.
  • the RIS element group 370 is a collection of multiple RIS elements that receives radio waves transmitted by the base station device 200 and the terminal device 100 and transmits them at a desired angle.
  • the RIS element group 370 is capable of receiving radio waves and transmitting (reflecting) radio waves in units of RIS elements. Further, in the RIS element group 370, the reflection angle of the reflected wave is controlled by changing the in-overvoltage.
  • the variable amplitude signal generator 380 is a device that generates a variable amplitude bias signal (or applied voltage) to be supplied to the RIS element group 370.
  • the variable amplitude signal generator 380 receives, for example, a DC voltage as an input, and outputs a voltage (variable amplitude bias signal) that periodically rises and falls according to the amplitude.
  • the CPU 310 is a processor that loads a program stored in the storage 320 into the memory 330, executes the loaded program, constructs each part, and implements each process.
  • the CPU 310 executes the pilot signal control program 321 to build a communication unit and perform pilot signal control processing.
  • the pilot signal control process is a process of reflecting a pilot signal received from the base station apparatus 200 according to an instruction from the base station apparatus 200 and transmitting it to the terminal apparatus 100.
  • the reflection control process is a process for controlling the reflection of received radio waves.
  • the RIS 300 performs reflection control according to instructions (RIS control values) from the base station device 200.
  • the RIS 300 changes the voltage (applied voltage) to the RIS element group 370 within the change period, and changes the reflection angle of the reflected wave.
  • the RIS 300 changes the reflection angle from the maximum reflection angle to the minimum reflection angle (or from the minimum reflection angle to the maximum reflection angle) within the change period, and repeats this process.
  • the CPU 310 executes the reflection-related information notification program 323 to build a communication unit and perform reflection-related information notification processing.
  • the reflection-related information notification process is a process of transmitting reflection-related information to the base station device 200.
  • the reflection-related information is information regarding reflection, and includes, for example, the correspondence between the voltage applied to the RIS element group 370 (or the RIS 300) and the reflection angle. If the base station device 200 recognizes the reflection-related information in advance, the reflection-related information may not be notified. Further, reflection-related information is not notified when the base station device 200 controls the RIS 300 using the reflection angle or change period instead of the applied voltage value (when the base station device 200 does not need to recognize the applied voltage). It's okay.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of functional blocks of the RIS 300.
  • the RIS 300 includes a communication section 301, a reflection section 302, a variable voltage generation section 303, and a control section 304.
  • the communication unit 301 communicates with the base station device 200.
  • the communication unit 301 is constructed by, for example, the CPU 310 executing a program, and realizes communication by controlling the communication circuit 340.
  • the reflecting unit 302 reflects radio waves (signals) received from the base station device 200 or the terminal device 100.
  • the reflection unit 302 changes the reflection angle according to an applied voltage received from a variable voltage generation unit 303, which will be described later, and sends out a reflected wave.
  • the reflecting section 302 is, for example, a RIS element group 370. Alternatively, a part of the reflection unit 302 may be constructed by the CPU 310 executing a program.
  • the variable voltage generation section 303 supplies a variable voltage to the reflection section 302.
  • a variable voltage is a voltage that increases and decreases with a constant period and amplitude.
  • the variable voltage generation section 303 is, for example, a variable amplitude signal generation device 380. Further, a part of the variable voltage generation section 303 may be constructed by the CPU 310 executing a program.
  • the control unit 304 controls reflected waves and communication.
  • the control unit 304 generates a variable voltage according to the information (instruction) regarding the reflected wave received from the base station device 200, and changes the reflection angle at a constant cycle.
  • the control unit 304 is constructed, for example, by the CPU 310 executing a program.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the variable amplitude signal generator 380.
  • the variable amplitude signal generator 380 is a device that receives a direct current as an input and outputs a variable amplitude signal.
  • the variable amplitude signal generator 380 includes a control circuit 381 , a clock generation circuit 382 , a DDS (Direct Digital Synthesizer) 383 , a DC component blocking capacitor 384 , and a voltage synthesis circuit 385 .
  • DDS Direct Digital Synthesizer
  • the control circuit 381 is a circuit that performs control to output a desired variable amplitude signal.
  • the desired variable amplitude signal is notified (instructed) by the control unit 304, for example.
  • the clock generation circuit 382 is a circuit that generates a clock. By providing a clock to the DDS 383, the DDS 383 is made to recognize the cycle.
  • the DDS 383 is a device that accumulates frequency setting values in synchronization with a clock and outputs a signal with a speed proportional to the frequency setting value.
  • the DDS 383 uses the input clock to generate and output a signal whose voltage rises and falls at a constant cycle.
  • the DC component blocking capacitor 384 is a capacitor that blocks the DC component from the input signal.
  • the DC component blocking capacitor 384 blocks the DC component from the input signal and outputs it to the voltage synthesis circuit 385.
  • the voltage synthesis circuit 385 is a device that synthesizes multiple voltages.
  • the voltage synthesis circuit 385 synthesizes the constant cycle signal (voltage) input from the DC component cutoff capacitor 384 and the input DC current, generates a variable amplitude signal, and outputs the signal.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a sequence of reflected wave control processing.
  • the RIS 300 transmits reflection related information to the base station device 200 (S100).
  • the reflection-related information is information related to reflected waves, and includes, for example, information indicating the relationship between applied voltage and reflection angle.
  • the reflection angle is determined by the applied voltage, and varies depending on the type of RIS element mounted on the RIS 300, for example. Therefore, the RIS 300 notifies the base station device 200 of the relationship between the applied voltage and the reflection angle of the RIS element mounted thereon. Note that if the base station device 200 recognizes the relationship between the applied voltage of the RIS element and the reflection angle in advance, the RIS 300 does not need to notify the reflection-related information.
  • the base station device 200 transmits pilot signal related information to the RIS 300 (S101).
  • the pilot signal related information includes information on what kind of pilot signal is to be transmitted thereafter (signal identifier, transmission strength, transmission timing, number of transmissions, etc.). Further, the pilot signal related information includes information regarding the applied voltage at the time of each pilot signal reflection. Note that the reflection angle may be used instead of the applied voltage.
  • the RIS 300 Upon receiving the pilot signal related information (S101), the RIS 300 stores it in, for example, internal memory. Then, the RIS 300 executes pilot signal control processing S201, which will be described later, according to (based on) the pilot signal related information.
  • the base station device 200 transmits a pilot signal to the RIS 300 (S102). Note that it is assumed that n (n is an integer greater than or equal to 1) pilot signals are transmitted. The n-th pilot signal transmitted is expressed as a pilot signal (n), and the reflected wave is expressed similarly.
  • pilot signal control processing S201 When the RIS 300 receives the pilot signal (1) (S102), it starts pilot signal control processing S201. Pilot signal control processing S201 is performed until transmission of a series of pilot signals is completed.
  • the pilot signal control process S201 is a process of receiving a pilot signal, changing the voltage applied to the RIS element group 307 according to the stored pilot signal related information, reflecting the pilot signal, and transmitting the reflected pilot signal.
  • the RIS 300 In pilot signal control processing S201, the RIS 300 reflects the received pilot signal (1) as a reflected pilot signal (1) according to the pilot signal related information.
  • the RIS 300 receives the pilot signal (n) (S104) and performs similar processing until the pilot signal (n) is reflected after reflection (S105).
  • the terminal device 100 Upon receiving the reflected pilot signal (1) (S103), the terminal device 100 performs pilot signal measurement processing S202.
  • the pilot signal measurement process S202 is a process of measuring the reception strength, phase, reception quality, etc. of the received pilot signal, and transmitting the measurement results to the base station apparatus 200.
  • pilot signal measurement processing S202 the terminal device 100 measures each reflected pilot signal and transmits the pilot signal measurement results to the base station device 200 (S106). Note that the pilot signal measurement result may be transmitted, for example, every time one reflected pilot signal is received.
  • the base station apparatus 200 Upon receiving the pilot signal measurement results (S106), the base station apparatus 200 executes the RIS control value determination process S203.
  • the RIS control value determination process S203 is, for example, a process of determining settings related to reflected waves (RIS control values) to be instructed to the RIS 300. Details of the RIS control value will be described later.
  • the base station device 200 includes the RIS control value determined in the RIS control value determination process S203 in the RIS control instruction and transmits it to the RIS 300 (S107).
  • the RIS 300 Upon receiving the RIS control instruction (S107), the RIS 300 stores the RIS control value and executes the subsequent reflection control process S204.
  • the RIS 300 when the RIS 300 receives a wireless signal from the base station device 200 to the terminal device 100 (S108), the RIS 300 transmits a reflected wave according to the RIS control value in reflection control processing S204 (S109).
  • the RIS control value will be explained.
  • the base station device 200 controls the voltage applied to the RIS element group 307 of the RIS 300 to cause the reflected waves to reciprocate in a predetermined direction and a predetermined width at a predetermined period.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of applied voltages executed by the RIS 300.
  • the RIS 300 periodically changes the applied voltage as shown in FIG. 8, for example, according to instructions (RIS control values) from the base station device 200.
  • RIS control values instructions from the base station device 200.
  • the graph in FIG. 8 has a shape that approximates a sine wave, it may be configured as a straight line (proportional graph), for example.
  • the RIS increases and decreases in one period T from a voltage V2 above the central voltage V0 by ⁇ V to a voltage V1 below the voltage V0 by ⁇ V.
  • the width of the applied voltage is 2 ⁇ V.
  • the RIS 300 repeats the cycle of this applied voltage.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the reflection angle at the applied voltage in FIG. 8.
  • the graph in FIG. 9 shows an example of the relationship between the applied voltage and the reflection angle (angle of the central axis) of the reflected wave. For example, the larger the applied voltage, the larger the reflection angle, and the smaller the applied voltage, the smaller the applied voltage.
  • the reflection angle is ⁇ 0.
  • ⁇ 0 is, for example, the angle between the maximum reflection angle and the minimum reflection angle within the period (approximately the average value of the maximum reflection angle and the minimum reflection angle). Further, ⁇ 0 is the amplitude communication, and may be hereinafter referred to as the central angle.
  • the reflection angle is ⁇ 1. Further, when the applied voltage is V2, the reflection angle is ⁇ 2. Note that the difference between ⁇ 1 and ⁇ 0 is assumed to be ⁇ 1, and the difference between ⁇ 2 and ⁇ 0 is assumed to be ⁇ 2. The difference between ⁇ 1 and ⁇ 2 is ⁇ 1+ ⁇ 2. That is, the difference between the maximum and minimum reflection angles is ⁇ 1+ ⁇ 2.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the reflection angle in FIG. 9.
  • the reflection angle here is the angle of the reflected wave with respect to the direction perpendicular to the reflection surface of the RIS 300.
  • the reflection angle is expressed in a two-dimensional manner, but in reality, the angle may be controlled in three dimensions.
  • the reflection angles of the reflected waves W11 to W13 in FIG. 10 indicate the angles of the central axes of the reflected waves.
  • the base station device 200 transmits a signal W10 to the terminal device 100.
  • the RIS 300 sets the applied voltage to V0 so that the reflection angle at the center of the reflected wave is ⁇ 0 according to the RIS control value, and transmits the reflected wave W11. Then, the RIS 300 gradually lowers the applied voltage to V1, and transmits a reflected wave W12 whose reflection angle is smaller than ⁇ 0 by ⁇ 1. Further, the RIS 300 gradually increases the applied voltage to V2, and transmits a reflected wave W13 whose reflection angle is greater than ⁇ 0 by ⁇ 2.
  • the RIS 300 changes the setting of the applied voltage from V1 to V2 in one cycle, and changes the central angle of the reflected wave within one cycle.
  • the RIS 300 gradually changes the reflection angle by, for example, gradually increasing and decreasing the applied voltage.
  • the RIS 300 changes the applied voltage in the smallest unit in which the applied voltage can be switched.
  • the reflected wave will reciprocate between the amplitudes ⁇ 1+ ⁇ 2 in one cycle. Even if the terminal device 100 is not located in the direction of the initial central angle ⁇ 0, it can receive the reflected wave by being located within this amplitude.
  • the base station device 200 causes the RIS 300 to repeatedly change the reflection angle at a predetermined period. Therefore, the RIS control value includes, for example, the applied voltage at the central angle, the maximum applied voltage, the minimum applied voltage, and the period. Further, the RIS control value may be a central angle, a minimum angle, a maximum angle, a period, etc. In this case, the RIS 200 sets the applied voltage according to each angle so that the angle is the center angle, the minimum angle, and the maximum angle.
  • the period is set, for example, based on the symbol length of a signal (for example, an OFDM signal) transmitted and received between the base station device 200 and the terminal device 100. For example, when the symbol length is L, the period is L/N (N is, for example, 1, 2, 4, 8, etc.). Further, the period may be set from the Doppler frequency calculated from the amount of phase change in the base station device 200 of a pilot signal that the terminal device 100 transmits at regular intervals.
  • a signal for example, an OFDM signal
  • the amplitude is set, for example, according to movement prediction of the terminal device 100.
  • the amplitude is set to be wider as the speed at which the terminal device 100 moves is faster. Note that, for example, the higher the Doppler frequency, the faster the moving speed is predicted to be.
  • the amplitude is set, for example, according to the certainty of the position of the terminal device 100 predicted from the pilot signal measurement results of the terminal device 100 (position prediction accuracy, accuracy).
  • the amplitude is set to be wider as the accuracy of the predicted position of the terminal device 100 is lower.
  • the amplitude is set, for example, according to the elapsed time since the base station device last received the pilot signal measurement result from the terminal device.
  • the amplitude is set to be wider as the time elapses since the last reception.
  • the reflection control device 300 gradually changes the applied voltage.
  • the reflection control device 300 changes the applied voltage by a predetermined value.
  • the predetermined value may be a constant value or may be a different value.
  • the reflection control device 300 changes the applied voltage, for example, as shown in the graph of FIG. According to the graph of FIG. 8, the amount of voltage changed (predetermined value) is not constant during a certain period within the cycle.
  • the graph in FIG. 8 is, for example, a graph close to a sine wave. In the case of a sine wave, near the peak of the graph (near the maximum value V2 and minimum value V1), the amount of voltage that changes in a predetermined period is large, and near the bottom of the graph (near the center value V0), the amount of voltage that changes in a predetermined period is large. The amount of voltage changed is small.
  • the reflection control device 300 may change the voltage by a predetermined voltage amount (predetermined value), for example.
  • predetermined value the amount of voltage that is changed is constant during a certain period within the cycle.
  • the reflection control device 300 changes the applied voltage little by little without abruptly changing it.
  • the reflection control device 300 has a mechanism that can change the applied voltage with an analog (continuous without sudden change) or a change close to an analog, it is possible to change the applied voltage using the mechanism. good.
  • the base station device 200 controls the angle of the reflected wave by the RIS 300 by instructing the applied voltage.
  • the base station device 200 may instruct the RIS 300 about the angle and period of the reflected wave without being aware of the applied voltage.
  • the RIS 300 changes the applied voltage so that the specified angle is achieved.
  • Wireless communication system 100 Terminal device 110: CPU 120: Storage 121: Terminal wireless communication program 122: Pilot signal measurement program 130: Memory 150: Wireless communication circuit 151: Antenna 200: Base station device 210: CPU 220: Storage 221: Wireless communication program 222: RIS control program 2221: Pilot signal transmission module 2222: RIS control value determination module 230: Memory 240: Communication circuit 250: Wireless communication circuit 251: Antenna 300: RIS (reflection control device) 301: Communication section 302: Reflection section 303: Variable voltage generation section 304: Control section 307: RIS element group 310: CPU 320: Storage 321: Pilot signal control program 322: Reflection control program 323: Reflection related information notification program 330: Memory 340: Communication circuit 370: RIS element group 380: Variable amplitude signal generator 381: Control circuit 382: Clock generation circuit 384 :DC component cutoff capacitor 385 :Voltage synthesis circuit

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Abstract

基地局装置と、端末装置と、前記基地局装置が送信する信号を受信し反射させ反射波を送信する反射制御装置とを有し、前記反射制御装置は、印加電圧の変更に応じて前記反射波の反射角を変更する、無線通信システムにおける前記基地局装置であって、前記反射波における印加電圧及び印加電圧の変更周期に関する情報を決定する決定部と、前記反射制御装置に前記情報を送信し、前記情報に応じて印加電圧の変更を前記変更周期において繰り返させる反射制御部と、を有する。

Description

反射制御装置、基地局装置、通信方法、及び無線通信システム
　本発明は、反射制御装置、基地局装置、通信方法、及び無線通信システムに関する。
　近年、無線を利用した通信システムが使用されている。無線通信システムでは、例えば、基地局装置と端末装置間で電波を送受信することで、無線通信を実現する。
　基地局装置は、例えば、建物などの遮蔽物が自通信エリア内に存在する場合、自通信エリア内に位置する端末装置に電波を送信できない場合がある。この場合、端末装置は、基地局装置の通信エリア内であっても、当該基地局装置と無線接続することができない場合がある。このような通信エリア内の電波が届かない不感地域に、電波を反射させる反射制御装置を用いて、電波を反射させる技術がある。反射制御装置は、例えば、ＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface）と呼ばれる装置である。
　電波の反射板に関する技術としては、以下の先行技術文献に記載されている。
国際公開第2021/240699号 国際公開第2021/024611号 特開2021-57723号公報 特開2020-155903号公報
　ＲＩＳで反射された反射波は、ある程度の幅を有するビーム状になり、ビームの中心軸から離れるほど電力密度が小さくなる。しかし、端末装置に対して、反射波の反射角（ビームの中心軸）を的確に設定することは難しい。
　例えば、基地局装置やＲＩＳは、移動する端末装置の移動方向や速度を高精度で把握できない場合があり、反射波の反射角を追従させることが困難である。また、端末装置が移動しない場合でも、基地局装置やＲＩＳは、端末装置の位置を高精度で把握できない場合があり、端末装置の方向に反射波のビームの中心軸を向けることが困難である。
　端末装置は、反射波のビームの中心軸から離れた位置で反射波を受信すると、低い受信電力、あるいは低い受信品質となり、無線通信品質が低下する場合がある。
　そこで、一開示は、反射波を利用する通信システムにおいて、端末装置における無線通信品質の低下を抑制する反射制御装置、基地局装置、通信方法、及び無線通信システムを提供することにある。
　基地局装置と、端末装置と、前記基地局装置が送信する信号を受信し反射させ反射波を送信する反射制御装置とを有し、前記反射制御装置は、印加電圧の変更に応じて前記反射波の反射角を変更する、無線通信システムにおける前記基地局装置であって、前記反射波における印加電圧及び印加電圧の変更周期に関する情報を決定する決定部と、前記反射制御装置に前記情報を送信し、前記情報に応じて印加電圧の変更を前記変更周期において繰り返させる反射制御部と、を有する。
　一開示は、反射波を利用する通信システムにおいて、端末装置における無線通信品質の低下を抑制することができる。
図１は、無線通信システム１０の構成例を示す図である。 図２は、基地局装置２００の構成例を表す図である。 図３は、端末装置１００の構成例を表す図である。 図４は、ＲＩＳ３００の構成例を表す図である。 図５は、ＲＩＳ３００の機能ブロックの例を示す図である。 図６は、振幅可変信号発生装置３８０の構成例を示す図である。 図７は、反射波制御処理のシーケンスの例を示す図である。 図８は、ＲＩＳ３００が実行する印加電圧の例を示す図である。 図９は、図８の印加電圧における、反射角の例を示す図である。 図１０は、図９の反射角の例を示す図である。
　［第１の実施の形態］
　第１の実施の形態について説明する。図１は、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、ＲＩＳ３００、端末装置１００、及び基地局装置２００を有する。無線通信システム１０は、ＲＩＳ３００に電波を反射させた反射波を用いた通信を行う通信システムである。
　基地局装置２００は、通信エリア内の端末装置１００と無線接続し、無線通信を行う。また、基地局装置２００は、指向性アンテナを有し、多値変調方式の変更や指向性アンテナを用いて、電波の送信方向を制御することができる。
　また、基地局装置２００は、後述するＲＩＳ３００の反射制御を行う。基地局装置２００は、ＲＩＳ３００で反射される反射波を制御し、端末装置１００が反射波を適切に受信できるように制御する。
　端末装置１００は、基地局装置２００と無線接続し、他の端末装置と無線通信を行う通信装置であり、例えば、スマートフォンやタブレット端末である。
　ＲＩＳ３００は、基地局装置２００や端末装置１００の送信する電波を反射させ、反射波を送出する装置である。ＲＩＳ３００は、例えば、基地局装置２００に制御に従い、受信した電波を反射させる。ＲＩＳ３００（反射制御装置）は、反射面に二次元配列された複数のＲＩＳ素子（ＲＩＳ素子群）を有する。ＲＩＳ素子は、例えば、可変容量ダイオード（varactor diode)で構成される。可変容量ダイオードは、印加電圧（与えられる、かけられる電圧）を変化させると、キャパシタンス値が変化するため、ＲＩＳへ入射する電波で誘起される高周波電流の位相を変化させることができる。すなわち、ＲＩＳは、ＲＩＳ素子への印加電圧を変化させることで、反射波の位相を変化させ、反射波の反射方向（反射角）を制御することができる。
　端末装置１００は、例えば、基地局装置２００から送信された電波Ｗ１をＲＩＳ３００で反射した反射波Ｗ２を受信することで、基地局装置２００と無線通信を行う。また、端末装置１００は、例えば、直接基地局装置２００と無線通信できる場合、基地局装置２００から送信された電波Ｗ３を受信することで、基地局装置２００と無線通信を行う。
　図１において、端末装置１００は、電波Ｗ３を用いた直接通信が可能であるが、例えば、遮蔽物等が存在し、直接通信ができない場合がある。この場合、端末装置１００は、反射波Ｗ２を使用した通信を行うことで、無線通信を継続することができる。
　＜基地局装置２００の構成例＞
　図２は、基地局装置２００の構成例を表す図である。基地局装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０、ストレージ２２０、メモリ２３０、通信回路２４０、無線通信回路２５０、及びアンテナ２５１を有する。
　ストレージ２２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。ストレージ２２０は、無線通信プログラム２２１、ＲＩＳ制御プログラム２２２を記憶する。
　メモリ２３０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ２３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用されてもよい。
　通信回路２４０は、他の基地局装置２００やＲＩＳ３００と通信を行う装置である。通信回路２４０は、例えば、ＮＩ（Network Interface）などの有線の通信回路であってもよいし、無線接続に対応する通信回路であってもよい。
　無線通信回路２５０は、端末装置１００と無線通信を行う、又はＲＩＳ３００を介して端末装置１００と無線通信を行う装置である。無線通信回路２５０は、ＲＩＳ３００を介して、あるいは直接的に、端末装置１００と無線接続し、無線通信を実現する。無線通信回路２５０は、アンテナ２５１を有する。アンテナ２５１は、例えば、電波の送受信の方向を制御可能である指向性アンテナを含む。
　ＣＰＵ２１０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムを、メモリ２３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各部を構築し、各処理を実現するプロセッサである。
　ＣＰＵ２１０は、無線通信プログラム２２１を実行することで、無線通信処理を行う。無線通信処理は、端末装置１００と無線接続し、端末装置１００が実行する通信を実現する処理である。
　ＣＰＵ２１０は、ＲＩＳ制御プログラム２２２を実行することで、反射制御部、決定部、及び測定部を構築し、ＲＩＳ制御処理を行う。ＲＩＳ制御処理は、ＲＩＳ３００に対して、反射制御を実行させる処理である。基地局装置２００は、ＲＩＳ３００に対して、反射波の反射角、反射角を変更する変更周期、最大の反射角、最小の反射角などを指示する。なお、基地局装置２００は、直接反射角を指示してもよいし、各反射角に対応する電圧（印加電圧）を指示してもよい。
　ＣＰＵ２１０は、ＲＩＳ制御プログラム２２２が有するパイロット信号送信モジュール２２２１を実行することで、測定部を構築し、パイロット信号送信処理を行う。パイロット信号処理は、ＲＩＳ３００に対して、端末装置１００にパイロット信号を送信し、端末装置１００にパイロット信号の受信電力など無線状態を測定させ、測定結果を受信する処理である。パイロット信号は、ＲＩＳ３００を介して送信される。ＲＩＳ３００は、基地局装置２００の指示に従い、パイロット信号の反射角などを調整し、端末装置１００に送信する。測定結果は、例えば、端末装置１００の位置の算出（推定）や、端末装置１００の移動速度や移動方向などの推定に使用される。
　ＣＰＵ２１０は、ＲＩＳ制御プログラム２２２が有するＲＩＳ制御値決定モジュール２２２２を実行することで、決定部を構築し、ＲＩＳ制御値決定処理を行う。ＲＩＳ制御値決定処理は、ＲＩＳ３００に指示する、反射波に関する情報（設定値）を決定する。ＲＩＳ３００は、ＲＩＳ制御値に従い、基地局装置２００から受信した信号を反射する。ＲＩＳ３００は、所定周期（変更周期）で、最大反射角から最小反射角から最大反射角（又は最小反射角から最大反射角から最小反射角）へと反射角を変更し、これを繰り返す。
　＜端末装置１００の構成例＞
　図３は、端末装置１００の構成例を表す図である。端末装置１００は、ＣＰＵ１１０、ストレージ１２０、メモリ１３０、無線通信回路１５０、及びアンテナ１５１を有する。
　ストレージ１２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、又はＳＳＤなどの補助記憶装置である。ストレージ１２０は、端末用無線通信プログラム１２１、及びパイロット信号測定プログラム１２２を記憶する。
　メモリ１３０は、ストレージ１２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ１３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用されてもよい。
　無線通信回路１５０は、基地局装置２００と無線通信を行う装置である。無線通信回路１５０は、ＲＩＳ３００を介して、あるいは直接的に、基地局装置２００と無線接続し、無線通信を実現する。無線通信回路１５０は、アンテナ１５１を有する。アンテナ２５１は、例えば、電波の送受信の方向を制御可能である指向性アンテナを含む。
　ＣＰＵ１１０は、ストレージ１２０に記憶されているプログラムを、メモリ１３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各部を構築し、各処理を実現するプロセッサである。
　ＣＰＵ１１０は、端末用無線通信プログラム１２１を実行することで、端末用無線通信処理を行う。端末用無線通信処理は、基地局装置２００と無線接続し、他の端末装置１００や基地局装置２００との無線通信を実現する処理である。
　ＣＰＵ１１０は、パイロット信号測定プログラム１２２を実行することで、パイロット信号測定処理を行う。パイロット信号測定処理は、ＲＩＳ３００を介して反射されたパイロット信号を測定し、測定結果を基地局装置２００へ送信する処理である。
　＜ＲＩＳ３００の構成例＞
　図４は、ＲＩＳ３００の構成例を表す図である。ＲＩＳ３００は、ＣＰＵ３１０、ストレージ３２０、メモリ３３０、通信回路３４０、ＲＩＳ素子群３７０、及び振幅可変信号発生装置３８０を有する。
　ストレージ３２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、又はＳＳＤなどの補助記憶装置である。ストレージ３２０は、パイロット信号制御プログラム３２１、反射制御プログラム３２２、及び反射関連情報通知プログラム３２３を記憶する。
　メモリ３３０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ３３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用されてもよい。
　通信回路３４０は、基地局装置２００と通信を行う装置である。通信回路３４０は、例えば、ＮＩなどの有線の通信回路であってもよいし、無線接続に対応する通信回路であってもよい。
　ＲＩＳ素子群３７０は、基地局装置２００や端末装置１００が送信する電波を受信し、所望の角度に送出する複数のＲＩＳ素子の集合体である。ＲＩＳ素子群３７０は、ＲＩＳ素子単位で、電波の受信、及び電波の送信（反射）が可能である。また、ＲＩＳ素子群３７０は、イン過電圧が変更されることで、反射波の反射角が制御される。
　振幅可変信号発生装置３８０は、ＲＩＳ素子群３７０に供給する振幅可変バイアス信号（又は印加電圧）を生成する装置である。振幅可変信号発生装置３８０は、例えば、直流電圧をインプットとし、周期的に振幅に応じて上下する電圧（振幅可変バイアス信号）をアウトプットする。
　ＣＰＵ３１０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムを、メモリ３３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各部を構築し、各処理を実現するプロセッサである。
　ＣＰＵ３１０は、パイロット信号制御プログラム３２１を実行することで、通信部を構築し、パイロット信号制御処理を行う。パイロット信号制御処理は、基地局装置２００から受信したパイロット信号を、基地局装置２００からの指示に従い反射させ、端末装置１００に送信する処理である。
　ＣＰＵ３１０は、反射制御プログラム３２２を実行することで、制御部、通信部、及び反射部を構築し、反射制御処理を行う。反射制御処理は、受信した電波の反射を制御する処理である。ＲＩＳ３００は、反射制御処理において、基地局装置２００からの指示（ＲＩＳ制御値）に従い、反射制御を行う。ＲＩＳ３００は、変更周期内で、ＲＩＳ素子群３７０に対する電圧（印加電圧）を変更し、反射波の反射角を変更する。ＲＩＳ３００は、変更周期内で、最大反射角から最小反射角から最大反射角（又は最小反射角から最大反射角から最小反射角）へと反射角を変更し、これを繰り返す。
　ＣＰＵ３１０は、反射関連情報通知プログラム３２３を実行することで、通信部を構築し、反射関連情報通知処理を行う。反射関連情報通知処理は、反射関連情報を基地局装置２００に送信する処理である。反射関連情報は、反射に関する情報であり、例えば、ＲＩＳ素子群３７０（又はＲＩＳ３００）に対する印加電圧と反射角の対応関係を含む。反射関連情報は、事前に基地局装置２００が認識している場合、通知されなくてもよい。また、反射関連情報は、基地局装置２００が印加電圧の値ではなく反射角や変更周期でＲＩＳ３００を制御する場合（基地局装置２００が印加電圧を認識しなくてもよい場合）、通知されなくてもよい。
　＜ＲＩＳ３００の機能ブロック＞
　図５は、ＲＩＳ３００の機能ブロックの例を示す図である。ＲＩＳ３００は、通信部３０１、反射部３０２、可変電圧生成部３０３、及び制御部３０４を有する。
　通信部３０１は、基地局装置２００と通信を行う。通信部３０１は、例えば、ＣＰＵ３１０がプログラムを実行することで構築され、通信回路３４０を制御することで、通信を実現する。
　反射部３０２は、基地局装置２００又は端末装置１００から受信した電波（信号）を反射させる。反射部３０２は、後述する可変電圧生成部３０３から受け取った印加電圧に応じて、反射角を変更し、反射波を送出する。反射部３０２は、例えば、ＲＩＳ素子群３７０である。たま、反射部３０２の一部は、ＣＰＵ３１０がプログラムを実行することで構築されてもよい。
　可変電圧生成部３０３は、反射部３０２に可変電圧を供給する。可変電圧とは、一定の周期及び振幅で上下する電圧である。可変電圧生成部３０３は、例えば、振幅可変信号発生装置３８０である。また、可変電圧生成部３０３の一部は、ＣＰＵ３１０がプログラムを実行することで構築されてもよい。
　制御部３０４は、反射波や通信を制御する。制御部３０４は、基地局装置２００から受信した反射波に関する情報（指示）に応じて、可変電圧を発生させ、一定の周期で反射角を変更させる。制御部３０４は、例えば、ＣＰＵ３１０がプログラムを実行することで構築される。
　＜振幅可変信号発生装置＞
　図６は、振幅可変信号発生装置３８０の構成例を示す図である。振幅可変信号発生装置３８０は、直流電流をインプットとし、振幅可変信号をアウトプットする装置である。振幅可変信号発生装置３８０は、制御回路３８１、クロック発生回路３８２、ＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer：ディジタル直接合成発振器）３８３、直流成分遮断用コンデンサー３８４、及び電圧合成回路３８５を有する。
　制御回路３８１は、所望の振幅可変信号をアウトプットする制御を行う回路である。所望の振幅可変信号は、例えば、制御部３０４から通知（指示）される。
　クロック発生回路３８２は、クロックを発生させる回路である。ＤＤＳ３８３にクロックを与えることで、ＤＤＳ３８３に対して周期を認識させる。
　ＤＤＳ３８３は、クロックに同期して周波数設定値を累積し、周波数設定値に比例した速度の信号をアウトプットする装置である。ＤＤＳ３８３は、入力したクロックを用いて、一定周期で電圧が上下する信号を生成し、アウトプットする。
　直流成分遮断用コンデンサー３８４は、入力した信号から直流成分を遮断するコンデンサーである。直流成分遮断用コンデンサー３８４は、入力した信号から、直流成分を遮断し、電圧合成回路３８５にアウトプットする。
　電圧合成回路３８５は、複数の電圧を合成する装置である。電圧合成回路３８５は、直流成分遮断用コンデンサー３８４からインプットした一定周期の信号（電圧）と、インプットした直流電流を合成し、振幅可変信号を生成し、アウトプットする。
　＜反射波制御処理＞
　図７は、反射波制御処理のシーケンスの例を示す図である。ＲＩＳ３００は、基地局装置２００に、反射関連情報を送信する（Ｓ１００）。
　反射関連情報は、反射波に関する情報であり、例えば、印加電圧と反射角の関係を示す情報を含む。反射角は、印加電圧によって決定するが、例えば、ＲＩＳ３００が搭載するＲＩＳ素子の種別によって異なる。そこで、ＲＩＳ３００は、自身が搭載するＲＩＳ素子の印加電圧と反射角の関係を、基地局装置２００に通知する。なお、基地局装置２００が事前にＲＩＳ素子の印加電圧と反射角の関係を認識している場合、ＲＩＳ３００は、反射関連情報の通知を行わなくてもよい。
　基地局装置２００は、パイロット信号関連情報を、ＲＩＳ３００に送信する（Ｓ１０１）。パイロット信号関連情報は、以降に送信するパイロット信号がどのような信号であるか（信号の識別子、送信強度、送信タイミング、送信数など）を含む。また、パイロット信号関連情報は、各パイロット信号反射時の印加電圧に関する情報を含む。なお、印加電圧に代えて、反射角であってもよい。
　ＲＩＳ３００は、パイロット信号関連情報を受信すると（Ｓ１０１）、例えば、内部メモリに記憶する。そして、ＲＩＳ３００は、パイロット信号関連情報に従い（基づき）、後述するパイロット信号制御処理Ｓ２０１を実行する。
　基地局装置２００は、パイロット信号をＲＩＳ３００に送信する（Ｓ１０２）。なお、パイロット信号は、ｎ（ｎは１以上の整数）個送信されるものとする。ｎ番目に送信されるパイロット信号を、パイロット信号（ｎ）と表現し、反射波についても同様に表現する。
　ＲＩＳ３００は、パイロット信号（１）を受信すると（Ｓ１０２）、パイロット信号制御処理Ｓ２０１を開始する。パイロット信号制御処理Ｓ２０１は、一連のパイロット信号の送信が完了するまで行われる。パイロット信号制御処理Ｓ２０１は、パイロット信号を受信し、記憶するパイロット信号関連情報に従い、ＲＩＳ素子群３０７の印加電圧を変更し、パイロット信号を反射させ、反射後パイロット信号を送出する処理である。
　ＲＩＳ３００は、パイロット信号制御処理Ｓ２０１において、受信したパイロット信号（１）を、パイロット信号関連情報に従い、反射後パイロット信号（１）として反射させる。ＲＩＳ３００は、パイロット信号（ｎ）を受信し（Ｓ１０４）、反射後パイロット信号（ｎ）を反射させるまで（Ｓ１０５）、同様の処理を行う。
　端末装置１００は、反射後パイロット信号（１）を受信すると（Ｓ１０３）、パイロット信号測定処理Ｓ２０２を行う。パイロット信号測定処理Ｓ２０２は、受信したパイロット信号の受信強度、位相、受信品質などを測定し、基地局装置２００に測定結果を送信する処理である。
　端末装置１００は、パイロット信号測定処理Ｓ２０２において、それぞれの反射後パイロット信号を測定し、パイロット信号測定結果を基地局装置２００に送信する（Ｓ１０６）。なお、パイロット信号測定結果は、例えば、１つの反射後パイロット信号受信ごとに送信してもよい。
　基地局装置２００は、パイロット信号測定結果を受信すると（Ｓ１０６）、ＲＩＳ制御値決定処理Ｓ２０３を実行する。ＲＩＳ制御値決定処理Ｓ２０３は、例えば、ＲＩＳ３００に指示する反射波に関する設定（ＲＩＳ制御値）を決定する処理である。ＲＩＳ制御値の詳細については、後述する。
　基地局装置２００は、ＲＩＳ制御値決定処理Ｓ２０３で決定したＲＩＳ制御値を、ＲＩＳ制御指示に含めＲＩＳ３００に送信する（Ｓ１０７）。
　ＲＩＳ３００は、ＲＩＳ制御指示を受信すると（Ｓ１０７）、ＲＩＳ制御値を記憶し、以降の反射制御処理Ｓ２０４を実行する。
　ＲＩＳ３００は、例えば、基地局装置２００から端末装置１００への無線信号を受信すると（Ｓ１０８）、反射制御処理Ｓ２０４において、ＲＩＳ制御値に従い反射波を送信する（Ｓ１０９）。
　＜ＲＩＳ制御値＞
　ＲＩＳ制御値について説明する。基地局装置２００は、ＲＩＳ３００のＲＩＳ素子群３０７への印加電圧を制御することで、反射波を、所定方向及び所定幅に、所定周期で往復させる。
　図８は、ＲＩＳ３００が実行する印加電圧の例を示す図である。ＲＩＳ３００は、例えば、基地局装置２００の指示（ＲＩＳ制御値）に従い、図８のように印加電圧を周期的に変更する。なお、図８のグラフは、サイン波に近似する形状であるが、例えば、直線（比例グラフ）で構成されてもよい。
　ＲＩＳは、中心となる電圧Ｖ０からΔＶ上の電圧Ｖ２から、電圧Ｖ０からΔＶ下の電圧Ｖ１までを、１周期Ｔの間で上下させる。印加電圧の幅は、２×ΔＶとなる。ＲＩＳ３００は、この印加電圧の周期を繰り返す。
　図９は、図８の印加電圧における、反射角の例を示す図である。図９のグラフは、印加電圧と、反射波の反射角（中心軸の角度）の関係の例を示す。例えば、印加電圧が大きいほど反射角は大きくなり、印加電圧が小さくほど印加電圧は小さくなる。
　印加電圧がＶ０のとき、反射角はθ０となる。θ０は、例えば、周期内の最大反射角と最小反射角の真ん中の角度（おおよそ最大反射角と最小反射角の平均値）である。また、θ０は、振幅の通信であり、以降、中心角と呼ぶ場合がある。
　印加電圧がＶ１のとき、反射角はθ１となる。また、印加電圧がＶ２のとき、反射角はθ２となる。なお、θ１とθ０の差異をΔθ１、θ２とθ０の差異をΔθ２とする。θ１とθ２との差異はΔθ１＋Δθ２となる。すなわち、反射角の最大角度と最小角度の差異は、Δθ１＋Δθ２となる。
　図１０は、図９の反射角の例を示す図である。なお、ここでの反射角は、ＲＩＳ３００の反射面と垂直方向に対する反射波の角度とする。また、図１０においては、反射角を平面的に表現するが、実際には３次元における角度の制御を行ってもよい。また、図１０における、反射波Ｗ１１～１３の反射角は、反射波の中心軸の角度を示す。
　基地局装置２００は、端末装置１００に対して、信号Ｗ１０を送信する。ＲＩＳ３００は、ＲＩＳ制御値に従い、反射波の中心の反射角がθ０となるよう印加電圧をＶ０に設定し、反射波Ｗ１１を送信する。そして、ＲＩＳ３００は、印加電圧を徐々にＶ１まで低下させ、反射角がθ０からΔθ１だけ小さい反射波Ｗ１２を送信する。さらに、ＲＩＳ３００は、印加電圧を徐々にＶ２まで上昇させ、反射角がθ０からΔθ２だけ大きい反射波Ｗ１３を送信する。
　以降、ＲＩＳ３００は、１周期において印加電圧をＶ１～Ｖ２に設定変更し、反射波の中心角を１周期内で変更する。なお、ＲＩＳ３００は、例えば、印加電圧の上昇及び低下を、徐々に行うことで、反射角を徐々に変更する。ＲＩＳ３００は、例えば、印加電圧を切り替えることができる最小単位で印加電圧を変更する。
　これにより、１周期において、振幅Δθ１＋Δθ２の間を反射波が往復することとなる。端末装置１００は、初期の中心角θ０の方向に位置しない場合でも、この振幅内に位置することで、反射波を受信することができる。
　上述したように、基地局装置２００は、ＲＩＳ３００に、所定周期で反射角の変更を繰り返させる。そこで、ＲＩＳ制御値は、例えば、中心角における印加電圧、最大の印加電圧、最小の印加電圧、周期などを含む。また、ＲＩＳ制御値は、中心角、最小の角度、最大の角度、周期などであってもよい。この場合、ＲＩＳ２００が、中心角、最小の角度、最大の角度となるよう、それぞれの角度に応じた印加電圧を設定する。
　＜周期＞
　周期は、例えば、基地局装置２００と端末装置１００との間で送受信される信号（例えば、ＯＦＤＭ信号)のシンボル長に基づいて設定される。例えば、シンボル長をシンボル長がＬである場合、周期はＬ／Ｎ（Ｎは、例えば、１、２、４、８・・・）となる。また、周期は、端末装置１００が一定間隔で送信するパイロット信号の、基地局装置２００における位相変化量から計算されるドップラー周波数から設定されてもよい。
　＜振幅＞
　振幅は、例えば、端末装置１００の移動予測に応じて設定される。振幅は、端末装置１００が動く速度が速いほど、広く設定される。なお、移動速度は、例えば、ドップラー周波数が高いほど、速いと予測される。
　また、振幅は、例えば、端末装置１００のパイロット信号測定結果から予測した端末装置１００の位置の確からしさ（位置の予測精度、確度）に応じて設定される。振幅は、端末装置１００の予測位置の精度が低いほど、広く設定される。
　振幅は、例えば、基地局装置が端末装置からのパイロット信号測定結果を最後に受信してからの経過時間に応じて設定される。振幅は、最後に受信してからの経過時間が長いほど、広く設定される。
　＜印加電圧の変更の仕方＞
　印加電圧の変更の仕方について説明する。印加電圧の変更の仕方は、反射波の角度の変更の仕方と連動する。
　反射制御装置３００は、例えば、印加電圧を徐々に変更する。反射制御装置３００は、印加電圧を所定値ずつ変更する。所定値は、一定の値であってもよいし、異なる値であってもよい。
　反射制御装置３００は、例えば、図８のグラフに示すように印加電圧を変更する。図８のグラフによると、周期内のある期間において、変更される電圧量（所定値）は一定ではない。図８のグラフは、例えば、サイン波に近いグラフである。サイン波の場合、グラフの山付近（最大値Ｖ２及び最小値Ｖ１付近）においては、所定期間において変更される電圧量は大きいし、グラフのふもと付近（中心値Ｖ０付近）においては、所定期間において変更される電圧量は小さい。
　また、反射制御装置３００は、例えば、所定の電圧量（所定値）ずつ変更してもよい。この場合、周期内のある期間において、変更される電圧量は一定となる。
　すなわち、印加電圧は、急激に変更されないことが好ましい。反射制御装置３００は、反射角を連続して変更するために、印加電圧を急激に変更せずに、少しずつ変更する。
　なお、反射制御装置３００は、例えば、アナログ（急激に変化させず、連続的）、あるいはアナログに近い変化で印加電圧を変更できる機構を有する場合、当該機構を用いて印加電圧を変更してもよい。
　［その他の実施の形態］
　第１の実施の形態において、基地局装置２００は、印加電圧を指示することで、ＲＩＳ３００による反射波の角度を制御する。しかし、例えば、基地局装置２００は、印加電圧を意識することなく、反射波の角度や周期をＲＩＳ３００に指示してもよい。この場合、ＲＩＳ３００が、指示された角度となるよう、印加電圧を変更する。
１０　　　：無線通信システム
１００　　：端末装置
１１０　　：ＣＰＵ
１２０　　：ストレージ
１２１　　：端末用無線通信プログラム
１２２　　：パイロット信号測定プログラム
１３０　　：メモリ
１５０　　：無線通信回路
１５１　　：アンテナ
２００　　：基地局装置
２１０　　：ＣＰＵ
２２０　　：ストレージ
２２１　　：無線通信プログラム
２２２　　：ＲＩＳ制御プログラム
２２２１　：パイロット信号送信モジュール
２２２２　：ＲＩＳ制御値決定モジュール
２３０　　：メモリ
２４０　　：通信回路
２５０　　：無線通信回路
２５１　　：アンテナ
３００　　：ＲＩＳ（反射制御装置）
３０１　　：通信部
３０２　　：反射部
３０３　　：可変電圧生成部
３０４　　：制御部
３０７　　：ＲＩＳ素子群
３１０　　：ＣＰＵ
３２０　　：ストレージ
３２１　　：パイロット信号制御プログラム
３２２　　：反射制御プログラム
３２３　　：反射関連情報通知プログラム
３３０　　：メモリ
３４０　　：通信回路
３７０　　：ＲＩＳ素子群
３８０　　：振幅可変信号発生装置
３８１　　：制御回路
３８２　　：クロック発生回路
３８４　　：直流成分遮断用コンデンサー
３８５　　：電圧合成回路

Claims (12)

  1. 　基地局装置と、端末装置と、前記基地局装置が送信する信号を受信し反射させ反射波を送信する反射制御装置とを有し、前記反射制御装置は、印加電圧の変更に応じて前記反射波の反射角を変更する、無線通信システムにおける前記基地局装置であって、
    　前記反射波における印加電圧及び印加電圧の変更周期に関する情報を決定する決定部と、
    　前記反射制御装置に前記情報を送信し、前記情報に応じて印加電圧の変更を前記変更周期において繰り返させる反射制御部と、を有する
    　基地局装置。
  2. 　さらに、前記反射制御装置を介して前記端末装置にパイロット信号を送信し、前記端末装置が前記パイロット信号を受信し測定した測定結果を受信する測定部を有する
    　請求項１記載の基地局装置。
  3. 　前記決定部は、前記情報の印加電圧として、第１印加電圧及び第２印加電圧を決定し、
    　前記反射制御部は、前記反射制御装置に、前記第１印加電圧から前記第２印加電圧へ及び前記第２印加電圧から前記第１印加電圧への変更を、前記変更周期で繰り返させる
    　請求項２記載の基地局装置。
  4. 　前記反射制御部は、前記第１印加電圧から前記第２印加電圧への変更、及び前記第２印加電圧から前記第１印加電圧への変更を、所定値以内の電圧を段階的に変更することで実行する
    　請求項３記載の基地局装置。
  5. 　前記測定部は、前記測定結果から前記端末装置の移動の度合いを予測し、
    　前記決定部は、前記測定部が予測した前記端末装置の移動の度合いに応じて、前記第１印加電圧及び前記第２印加電圧を決定する
    　請求項３記載の基地局装置。
  6. 　前記測定部は、前記測定結果から前記端末装置の位置を予測し、
    　前記決定部は、前記測定部が予測した前記端末装置の位置の確度に応じて、前記第１印加電圧及び前記第２印加電圧を決定する
    　請求項３記載の基地局装置。
  7. 　前記測定部は、前記測定結果から前記端末装置の位置を予測し、
    　前記決定部は、前記測定部が予測した前記端末装置の位置の方向が中心となるよう、前記第１印加電圧及び前記第２印加電圧を決定する
    　請求項３記載の基地局装置。
  8. 　前記決定部は、前記測定結果を受信した時からの時間経過に応じて、前記第１印加電圧及び前記第２印加電圧を決定する
    　請求項４乃至７記載の基地局装置。
  9. 　前記決定部は、前記基地局装置が送信する信号のシンボル長に応じて、前記変更周期を決定する
    　請求項１記載の基地局装置。
  10. 　基地局装置が送信する信号を受信し反射させ反射波を送信する反射制御装置であって、
    　印加電圧の変更に応じて、前記反射波の反射角を変更する反射部と、
    　前記基地局装置から、印加電圧及び印加電圧の変更周期に関する情報を受信する通信部と、
    　前記情報に応じて、前記反射部に入力する印加電圧の変更を前記変更周期において繰り返す制御部と、を有する
    　反射制御装置。
  11. 　基地局装置と、端末装置と、前記基地局装置が送信する信号を受信し反射させ反射波を送信する反射制御装置とを有し、前記反射制御装置は、印加電圧の変更に応じて前記反射波の反射角を変更する無線通信システムの、前記基地局装置における通信方法であって、
    　前記反射波における印加電圧及び印加電圧の変更周期に関する情報を決定し、
    　前記反射制御装置に前記情報を送信し、前記情報に応じて印加電圧の変更を前記変更周期において繰り返させる
    　通信方法。
  12. 　基地局装置と、端末装置と、前記基地局装置が送信する信号を受信し反射させ反射波を送信する反射制御装置とを有し、前記反射制御装置は、印加電圧の変更に応じて前記反射波の反射角を変更する無線通信システムであって、
    　前記基地局装置は、
    　　前記反射波における印加電圧及び印加電圧の変更周期に関する情報を決定し、
    　　前記反射制御装置に前記情報を送信し、
    　前記反射制御装置は、
    　　前記情報を受信し、
    　　前記情報に応じて印加電圧の変更を前記変更周期において繰り返す
    　無線通信システム。
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