[go: up one dir, main page]

JP7521611B2 - Radio relay control method and radio relay device - Google Patents

Radio relay control method and radio relay device Download PDF

Info

Publication number
JP7521611B2
JP7521611B2 JP2022576908A JP2022576908A JP7521611B2 JP 7521611 B2 JP7521611 B2 JP 7521611B2 JP 2022576908 A JP2022576908 A JP 2022576908A JP 2022576908 A JP2022576908 A JP 2022576908A JP 7521611 B2 JP7521611 B2 JP 7521611B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
information
setting value
wireless terminal
wireless
learning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022576908A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2022157935A1 (en
Inventor
匡史 岩渕
智明 小川
友規 村上
陸 大宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
NTT Inc USA
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc USA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, NTT Inc USA filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of JPWO2022157935A1 publication Critical patent/JPWO2022157935A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7521611B2 publication Critical patent/JP7521611B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/145Passive relay systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

本発明は、無線基地局と無線端末とが行う無線通信の電波を動的反射板により反射させて中継を行う技術に関する。 The present invention relates to a technology for relaying radio waves of wireless communication between a wireless base station and a wireless terminal by reflecting them using a dynamic reflector.

無線アクセスの高速・大容量化を実現するため、広帯域を確保可能な高周波数帯の活用が注目されている。例えば、第5世代移動通信システムでは、28GHz帯を利用して高速・大容量通信を実現している。他の例として、無線LAN規格であるIEEE802.11ad(ミリ波無線LANシステム)では、60GHz帯を利用して高速・大容量通信が実現されている。 In order to realize high-speed, high-capacity wireless access, the use of high-frequency bands that can secure wide bandwidth is attracting attention. For example, the 5th generation mobile communication system realizes high-speed, high-capacity communication using the 28 GHz band. As another example, the wireless LAN standard IEEE802.11ad (millimeter wave wireless LAN system) realizes high-speed, high-capacity communication using the 60 GHz band.

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、回折しづらいという特性を有する。そのため、高周波数帯を利用する場合、電波減衰により伝送距離が短くなること、障害物等の遮蔽により受信品質が劣化すること、等が課題である。 High-frequency radio waves are more susceptible to attenuation and diffraction than low-frequency radio waves. As a result, issues with using high-frequency bands include shorter transmission distances due to radio wave attenuation and poor reception quality due to obstructions such as obstacles.

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。この場合、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できる。但し、ビームフォーミングの場合、受信局は、送信局から特定の方向に向けて集中的に送信された電波を主に受信する。つまり、受信局は、特定の方向からの電波を強く受信するため、受信電力の高い1つのパスの電波を主に受信することになる。その結果、空間多重数が1(偏波多重の場合は2)に留まるので、複数のパスから同一信号を受信することにより受信品質を高める空間ダイバーシチの効果が得られにくい。 To compensate for radio wave attenuation, beamforming using multi-element antennas at the transmitting and receiving stations is effective. In this case, the beamforming gain can compensate for radio wave attenuation and extend the transmission distance. However, in the case of beamforming, the receiving station mainly receives radio waves transmitted intensively from the transmitting station in a specific direction. In other words, since the receiving station receives strong radio waves from a specific direction, it mainly receives radio waves from one path with high reception power. As a result, the spatial multiplexing number remains at 1 (2 in the case of polarization multiplexing), so it is difficult to achieve the effect of spatial diversity, which improves reception quality by receiving the same signal from multiple paths.

一方、障害物等による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、多数のアンテナを設置する方法がある。例えば、多数の送信アンテナを異なる位置に設置することにより、遮蔽や見通し外となる範囲を小さくし、受信品質を改善することができる。また、多数の送信アンテナを設置することにより、上述の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使用するため、ネットワークコストが増加し、設置規模の大きい場所の確保が難しいという問題が生じる。そこで、多数の送信点を設けるという観点において、より低コスト且つ設置規模の制約が小さい反射板等を利用することが有効である。On the other hand, there is a method of installing multiple antennas to improve the deterioration of reception quality due to obstruction by obstacles and out-of-line-of-sight. For example, by installing multiple transmitting antennas at different positions, the range of obstruction and out-of-line-of-sight can be reduced, improving reception quality. In addition, installing multiple transmitting antennas can solve the problems in beamforming mentioned above. However, using multiple transmitting antennas increases network costs and makes it difficult to secure a large installation site. Therefore, from the perspective of providing multiple transmission points, it is effective to use reflectors, etc., which are lower cost and have fewer installation size restrictions.

従来は、反射板の反射特性を動的に制御することは困難であったが、近年、反射方向等の反射特性を動的に制御可能なメタサーフェス反射板(動的反射板)等が開発され、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)。 In the past, it was difficult to dynamically control the reflection characteristics of a reflector, but in recent years, metasurface reflectors (dynamic reflectors) that can dynamically control reflection characteristics such as the reflection direction have been developed, making it possible to realize a method of obtaining spatial multiplexing and spatial diversity gain while reducing occlusion and non-line-of-sight ranges using dynamic reflectors (see, for example, non-patent documents 1, 2, and 3).

動的反射板の反射特性を制御する方法として、動的反射板が電波を反射させるときに、電波の位相を制御することよって反射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、アレー素子構成の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考えられている(例えば、非特許文献3参照)。One method for controlling the reflection characteristics of a dynamic reflector is to change the reflection characteristics by controlling the phase of the radio waves when the dynamic reflector reflects them. For example, a method has been considered in which the phase of the radio waves reflected by a dynamic reflector configured as an array element is changed based on channel information (CSI: Channel State Information) between the transmitting and receiving stations (see, for example, Non-Patent Document 3).

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, Vol.61, No.11, Nov. 2018.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, Vol.61, No.11, Nov. 2018. E. Baser, M. D. Renzo, J. D. Rosny, M. Debbah, M-S Alouini, and R. Zhang, "Wireless communications through reconfigurable intelligent surfaces," IEEE Access, Vol.7, Aug. 2019.E. Baser, M. D. Renzo, J. D. Rosny, M. Debbah, M-S Alouini, and R. Zhang, "Wireless communications through reconfigurable intelligent surfaces," IEEE Access, Vol.7, Aug. 2019. Q. Wu, and R. Zhang, “Intelligent reflecting surface enhanced wireless network via joint active and passive beamforming,” IEEE transaction on wireless communications, vol.18, no.11, Nov. 2019.Q. Wu, and R. Zhang, “Intelligent reflecting surface enhanced wireless network via joint active and passive beamforming,” IEEE transaction on wireless communications, vol.18, no.11, Nov. 2019.

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である。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るという課題がある。 However, while conventional methods based on channel information between transmitting and receiving stations can optimize the characteristics at the receiving station, they require channel information for each array element through which the radio waves pass. For example, if a dynamic reflector is made up of 100 array elements, it is necessary to calculate the amount of phase change based on 100 sets of channel information. In other words, there is an issue that a large overhead is generated in order to obtain the channel information.

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り、位相の変化量を無線基地局側で算出することが考えられる。この場合には、無線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。さらに、無線基地局と動的反射板とが離れた場所に設置される場合、無線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、動的反射板側にも無線基地局と連携するための機能が必要である。 In addition, a certain amount of computational resources is required to calculate the amount of phase change for each array element, and it is conceivable that the phase change could be calculated on the wireless base station side. In this case, the wireless base station must be equipped with a new function in order to achieve quality improvement using a dynamic reflector. Furthermore, if the wireless base station and the dynamic reflector are installed in separate locations, a communication means is required to reflect the amount of phase change calculated by the wireless base station in the dynamic reflector, and the dynamic reflector also needs a function for linking with the wireless base station.

そこで、位相変化量を算出するにあたり、チャネル情報に代えて無線端末の位置情報を用いることによりオーバーヘッドを削減する方法が考えられる。さらに、位置情報を取得する機能を無線基地局ではなく動的反射板側が有することにより、無線基地局に新たな機能を追加する必要はなく、動的反射板との通信手段も不要になる。 A method of reducing overhead can be considered by using the location information of the wireless terminal instead of channel information when calculating the amount of phase change. Furthermore, by having the function of acquiring location information on the dynamic reflector rather than the wireless base station, there is no need to add a new function to the wireless base station, and no need for a means of communication with the dynamic reflector.

しかし、位置情報に基づいて動的反射板を制御する場合、予め動的反射板の反射方向の設定値(入射角及び反射角など)を正確に把握する必要がある。もし、設定値が不正確である場合や、動的反射板の運用中になんらかの理由により反射方向に誤差が生じた場合、端末装置の位置情報に対する正しい方向に反射することができず、期待する機能を発揮することが困難になる、という課題がある。 However, when controlling a dynamic reflector based on position information, it is necessary to accurately determine the settings for the reflection direction of the dynamic reflector in advance (such as the angle of incidence and angle of reflection). If the settings are inaccurate, or if an error occurs in the reflection direction for some reason while the dynamic reflector is in operation, it will not be able to reflect in the correct direction relative to the position information of the terminal device, making it difficult to perform the expected function.

上記課題に鑑み、本発明は、反射方向の設定値と無線端末の位置情報および受信品質情報とを関連付けた情報を機械学習して生成した判別器により、無線端末の位置情報に応じて最適な反射方向の設定値を判別できる無線中継制御方法及び無線中継装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention aims to provide a wireless relay control method and a wireless relay device that can determine the optimal reflection direction setting value according to the position information of a wireless terminal using a discriminator generated by machine learning information that associates the reflection direction setting value with the position information and reception quality information of a wireless terminal.

本発明に係る無線中継制御方法は、動的反射板を有する無線中継装置により無線基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継制御方法であって、前記無線中継装置は、前記動的反射板により反射される電波の位相を前記電波の入射角及び反射角の情報を含む設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射処理と、前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射処理に出力する制御処理とを行うことを特徴とする。
また、本発明に係る無線中継制御方法は、動的反射板を有する無線中継装置により無線基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継制御方法であって、前記無線中継装置は、前記動的反射板により反射される電波の位相を設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射処理と、前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射処理に出力する制御処理とを行い、情報収集フェーズと、方向判定フェーズとを有し、前記情報収集フェーズでは、前記動的反射処理に学習用の前記設定値を出力する処理と、前記学習用の前記設定値が前記動的反射処理で設定されたときに通信する前記無線端末の前記位置情報及び前記受信品質情報を前記無線端末から取得する処理と、前記設定値と、前記位置情報と、前記受信品質情報と、を関連付けた学習情報を前記無線中継装置の内部または外部の情報処理部に送信する処理と、前記情報処理部が前記学習情報を記録して機械学習を行い、受信品質が最良となる前記設定値と前記無線端末の前記位置情報との組み合わせを判別する判別器を前記情報処理部から受信する処理を行い、前記判別器の生成においては、前記情報処理部は、同じ前記設定値となる複数の前記無線端末の前記位置情報を位置情報群とし、前記位置情報群に含まれる全ての前記位置情報の重心点を代表点として算出し、前記代表点の前記位置情報に1つの前記設定値を関連付けて前記判別器を生成し、前記方向判定フェーズでは、前記無線端末から受信する前記位置情報に対応する前記設定値を前記判別器により判別する処理と、前記判別器により判別した前記設定値を前記動的反射処理で設定することを特徴とする。
The wireless relay control method of the present invention is a wireless relay control method for relaying communications between a wireless base station and a wireless terminal using a wireless relay device having a dynamic reflector, wherein the wireless relay device performs a dynamic reflection process in which the phase of the radio waves reflected by the dynamic reflector is controlled based on a setting value including information on the angle of incidence and angle of reflection of the radio waves, and the incident radio waves are reflected in any direction, and a control process in which a discriminator generated by machine learning collects learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, and determines the optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal, and outputs the setting value to the dynamic reflection process.
Further, a wireless relay control method according to the present invention is a wireless relay control method for relaying communication between a wireless base station and a wireless terminal by a wireless relay device having a dynamic reflector, the wireless relay device performing a dynamic reflection process of controlling a phase of a radio wave reflected by the dynamic reflector based on a setting value and reflecting an incident radio wave in an arbitrary direction, and a control process of determining an optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal by a discriminator generated by machine learning by collecting learning information correlating location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, and outputting the setting value to the dynamic reflection process, the information collection phase having a process of outputting the setting value for learning to the dynamic reflection process, and a process of outputting the setting value for learning to the dynamic reflection process. The method includes a process of acquiring information from the wireless terminal, a process of transmitting learning information associating the setting value, the location information, and the reception quality information to an information processing unit inside or outside the wireless relay device, and a process in which the information processing unit records the learning information and performs machine learning, and a process of receiving from the information processing unit a discriminator that discriminates a combination of the setting value and the location information of the wireless terminal that results in the best reception quality, and in generating the discriminator, the information processing unit sets the location information of multiple wireless terminals that have the same setting value as a location information group, calculates the center of gravity of all the location information included in the location information group as a representative point, and generates the discriminator by associating one setting value with the location information of the representative point, and in the direction determination phase, a process of discriminating the setting value corresponding to the location information received from the wireless terminal by the discriminator, and setting the setting value discriminated by the discriminator in the dynamic reflection processing.

また、本発明に係る無線中継装置は、無線基地局と無線端末との間の通信を動的反射板により中継する無線中継装置において、前記動的反射板により反射される電波の位相を前記電波の入射角及び反射角の情報を含む設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射部と、前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射部に出力する制御部とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る無線中継装置は、無線基地局と無線端末との間の通信を動的反射板により中継する無線中継装置において、前記動的反射板により反射される電波の位相を設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射部と、前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射部に出力する制御部とを有し、情報収集フェーズと、方向判定フェーズとを有し、前記情報収集フェーズでは、前記制御部は、前記動的反射部に学習用の前記設定値を出力し、前記学習用の前記設定値が前記動的反射部に設定されたときに通信する前記無線端末の前記位置情報及び前記受信品質情報を前記無線端末から取得し、前記設定値と、前記位置情報と、前記受信品質情報と、を関連付けた学習情報を情報処理部に出力し、前記情報処理部が前記学習情報を記録して機械学習を行い、受信品質が最良となる前記設定値と前記無線端末の前記位置情報との組み合わせを判別する判別器を前記情報処理部から受信し、前記判別器の生成においては、前記情報処理部は、同じ前記設定値となる複数の前記無線端末の前記位置情報を位置情報群とし、前記位置情報群の重心点を代表点として算出し、前記代表点の前記位置情報に1つの前記設定値を関連付けて前記判別器を生成し、前記方向判定フェーズでは、前記制御部は、前記無線端末から受信する前記位置情報に対応する前記設定値を前記判別器により判別し、前記判別器により判別した前記設定値を前記動的反射部に設定することを特徴とする。
In addition, the wireless relay device of the present invention is a wireless relay device that relays communications between a wireless base station and a wireless terminal using a dynamic reflector, and is characterized in having a dynamic reflection unit that controls the phase of the radio waves reflected by the dynamic reflector based on a setting value including information on the angle of incidence and angle of reflection of the radio waves, and reflects the incident radio waves in any direction, and a control unit that determines the optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal using a discriminator generated by machine learning by collecting learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, and outputs the setting value to the dynamic reflection unit.
Further, a wireless relay device according to the present invention is a wireless relay device that relays communication between a wireless base station and a wireless terminal using a dynamic reflector, the wireless relay device comprising: a dynamic reflector that controls a phase of a radio wave reflected by the dynamic reflector based on a setting value and reflects an incident radio wave in an arbitrary direction; and a control unit that collects learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, determines the optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal using a discriminator generated by machine learning, and outputs the setting value to the dynamic reflection unit; and the wireless relay device has an information collection phase and a direction determination phase, and in the information collection phase, the control unit outputs the learning setting value to the dynamic reflection unit, and when the learning setting value is set to the dynamic reflection unit, the control unit outputs the location information of the wireless terminal that communicates with the dynamic reflection unit. and acquiring information about the wireless terminal and the reception quality information from the wireless terminal, outputting learning information associating the setting value, the location information, and the reception quality information to an information processing unit, the information processing unit recording the learning information and performing machine learning, and receiving from the information processing unit a discriminator that discriminates a combination of the setting value and the location information of the wireless terminal that provides the best reception quality, wherein in generating the discriminator, the information processing unit sets the location information of a plurality of the wireless terminals having the same setting value as a location information group, calculates a center of gravity of the location information group as a representative point, and generates the discriminator by associating one setting value with the location information of the representative point, and wherein in the direction determination phase, the control unit discriminates the setting value corresponding to the location information received from the wireless terminal by the discriminator, and sets the setting value discriminated by the discriminator to the dynamic reflection unit.

本発明に係る無線中継制御方法及び無線中継装置は、反射方向の設定値と無線端末の位置情報および受信品質情報とを関連付けた情報を機械学習して生成した判別器により、無線端末の位置情報に応じて最適な反射方向の設定値を判別することができる。これにより、設定値の誤差が低減され、チャネル情報に基づいて設定値を算出する方法よりも少ないオーバーヘッドで動的反射板の反射方向の制御が可能になる。The wireless relay control method and wireless relay device according to the present invention can determine the optimal reflection direction setting value according to the location information of a wireless terminal using a discriminator generated by machine learning information that associates the reflection direction setting value with the location information and reception quality information of a wireless terminal. This reduces the error in the setting value, and makes it possible to control the reflection direction of a dynamic reflector with less overhead than a method that calculates the setting value based on channel information.

本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 動的反射板による反射方向の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a reflection direction by a dynamic reflector. 比較例の無線中継装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a wireless relay device of a comparative example. 本実施形態に係る無線中継装置の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a wireless relay device according to the present embodiment. 本実施形態に係る無線通信システム全体の動作例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the operation of the entire wireless communication system according to the embodiment. 情報収集フェーズの処理例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a process in an information collection phase. 方向判定フェーズの処理例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a process in a direction determination phase.

以下、図面を参照して本発明に係る無線中継制御方法及び無線中継装置の実施形態について説明する。 Below, we will explain embodiments of the wireless relay control method and wireless relay device related to the present invention with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る無線通信システム10の構成例を示す。図1において、無線通信システム10は、無線基地局100、無線中継装置200、及び無線端末300を有する。無線通信システム10は、無線中継装置200を利用して無線基地局100と無線端末300との間で無線通信が行われる。無線通信は、例えば、ミリ波帯等の高周波数帯が用いられる。 Figure 1 shows an example of the configuration of a wireless communication system 10 according to this embodiment. In Figure 1, the wireless communication system 10 has a wireless base station 100, a wireless relay device 200, and a wireless terminal 300. In the wireless communication system 10, wireless communication is performed between the wireless base station 100 and the wireless terminal 300 using the wireless relay device 200. For the wireless communication, a high frequency band such as the millimeter wave band is used.

図1において、無線基地局100は、例えば、複数のアンテナにより形成された送信ビームによって電波を送信する。In FIG. 1, a radio base station 100 transmits radio waves, for example, via a transmission beam formed by multiple antennas.

無線中継装置200は、無線基地局100から送信された電波を、設定された反射方向に反射する。無線中継装置200は、動的反射板211を有し、入射する電波の反射方向を動的に制御可能である。図1の例では、無線中継装置200は、無線端末300の位置情報に基づいて反射方向を制御し、無線基地局100が送信する信号を無線端末300へ中継し、無線端末300が送信する信号を無線基地局100へ中継する。なお、無線中継装置200は、メタサーフェスを利用したメタサーフェス反射板を含む。本実施形態では、後述の情報収集フェーズにおいて、学習用の設定値に対応する無線端末300から位置情報及び受信品質情報を受信して、学習用の設定値と位置情報及び受信品質情報とを関連付け、無線中継装置200の内部又は外部に設けた後述の情報処理部240により機械学習を行う。そして、無線中継装置200は、機械学習により生成された判別器によって、無線端末300の位置情報に応じて最適な反射方向の設定値を判別し、動的反射板211の反射方向を制御する。The wireless relay device 200 reflects the radio waves transmitted from the wireless base station 100 in a set reflection direction. The wireless relay device 200 has a dynamic reflector 211 and can dynamically control the reflection direction of the incident radio waves. In the example of FIG. 1, the wireless relay device 200 controls the reflection direction based on the position information of the wireless terminal 300, relays the signal transmitted by the wireless base station 100 to the wireless terminal 300, and relays the signal transmitted by the wireless terminal 300 to the wireless base station 100. Note that the wireless relay device 200 includes a metasurface reflector that uses a metasurface. In this embodiment, in the information collection phase described later, the wireless relay device 200 receives position information and reception quality information from the wireless terminal 300 corresponding to the learning setting value, associates the learning setting value with the position information and reception quality information, and performs machine learning by the information processing unit 240 described later provided inside or outside the wireless relay device 200. The wireless relay device 200 then uses a discriminator generated by machine learning to determine the optimal setting value for the reflection direction in accordance with the position information of the wireless terminal 300 , and controls the reflection direction of the dynamic reflector 211 .

無線端末300は、無線中継装置200によって反射された電波を受信する。なお、無線端末300から送信される電波についても同様に無線中継装置200で反射され、無線基地局100で受信される。ここで、無線端末300は、自局の位置を測定(測位)する機能を有し、測定した自局の位置を示す位置情報を無線中継装置200に送信する。なお、本実施形態では、無線端末300は、受信品質を測定し、測定した受信品質情報と位置情報とを無線中継装置200に送信する機能を有する。なお、本実施形態では、無線基地局100は特別な機能は有さない。The wireless terminal 300 receives radio waves reflected by the wireless relay device 200. Note that radio waves transmitted from the wireless terminal 300 are similarly reflected by the wireless relay device 200 and received by the wireless base station 100. Here, the wireless terminal 300 has a function of measuring (locating) its own position, and transmits position information indicating its measured position to the wireless relay device 200. Note that in this embodiment, the wireless terminal 300 has a function of measuring reception quality, and transmitting the measured reception quality information and position information to the wireless relay device 200. Note that in this embodiment, the wireless base station 100 does not have any special functions.

このように、無線通信システム10は、無線中継装置200を経由した無線基地局100と無線端末300との間の伝搬路を形成して通信を行うことができる。In this way, the wireless communication system 10 can form a propagation path between the wireless base station 100 and the wireless terminal 300 via the wireless relay device 200 to perform communication.

ここで、図1では、無線基地局100、無線中継装置200、及び無線端末300は、それぞれ1台であるが、1台以上の無線基地局100と1台以上の無線端末300とが、反射方向の制御が可能な1台以上の無線中継装置200を介して無線通信を行う場合であっても本実施形態の適用が可能である。Here, in FIG. 1, there is one each of the radio base station 100, radio relay device 200, and radio terminal 300, but this embodiment can also be applied when one or more radio base stations 100 and one or more radio terminals 300 perform wireless communication via one or more radio relay devices 200 whose reflection direction can be controlled.

図2は、動的反射板211による反射方向の一例を示す。図2の例では、無線基地局100から送信された下りリンクの電波が動的反射板211で反射されて無線端末300で受信される。なお、上りリンクの場合は、入射方向と反射方向とが逆になり、入射する角度(入射角)と反射する角度(反射角)とを入れ替えて同様に考えることができる。 Figure 2 shows an example of the reflection direction by the dynamic reflector 211. In the example of Figure 2, downlink radio waves transmitted from the wireless base station 100 are reflected by the dynamic reflector 211 and received by the wireless terminal 300. Note that in the case of the uplink, the incident direction and the reflection direction are reversed, and the same can be considered by swapping the incident angle (incident angle) and the reflection angle (reflection angle).

図2において、動的反射板211は、無線端末300から通知された位置情報に基づいて反射方向が制御される。ここで、反射方向は、予め決められた基準位置に対して入射角と反射角とで表され、一般的には、動的反射板211の面に対して垂直方向が基準方向(0度方向)となる。そして、無線基地局100から送信された電波の入射方向と基準方向とが為す角が入射角、動的反射板211で反射された電波の反射方向と基準方向とが為す角が反射角である。なお、図2では、二次元平面上に入射角と反射角の一例が描かれているが、実際には三次元空間上の任意の方向から入射する電波が任意の方向に反射される。In FIG. 2, the dynamic reflector 211 controls the reflection direction based on the position information notified from the wireless terminal 300. Here, the reflection direction is expressed as an incident angle and a reflection angle with respect to a predetermined reference position, and generally, the direction perpendicular to the surface of the dynamic reflector 211 is the reference direction (0 degrees). The angle between the incident direction of the radio wave transmitted from the wireless base station 100 and the reference direction is the incident angle, and the angle between the reflection direction of the radio wave reflected by the dynamic reflector 211 and the reference direction is the reflection angle. Note that, although FIG. 2 shows an example of the incident angle and reflection angle on a two-dimensional plane, in reality, radio waves incident from any direction in three-dimensional space are reflected in any direction.

[比較例の無線中継装置800]
図3は、比較例の無線中継装置800の構成例を示す。比較例の無線中継装置800は、図1に示す無線通信システム10の無線中継装置200に相当する。無線中継装置800は、無線端末300から通知される位置情報に基づいて、例えば入射角と反射角とを算出し、動的反射板211の反射方向を制御する。
[Comparative example wireless relay device 800]
Fig. 3 shows a configuration example of a wireless relay device 800 of a comparative example. The wireless relay device 800 of the comparative example corresponds to the wireless relay device 200 of the wireless communication system 10 shown in Fig. 1. The wireless relay device 800 calculates, for example, an incident angle and a reflection angle based on position information notified from the wireless terminal 300, and controls the reflection direction of the dynamic reflector 211.

図3において、無線中継装置800は、動的反射板211を含む動的反射部210と、方向推定部920、及び通信部930とを有する。In FIG. 3, the wireless relay device 800 has a dynamic reflection unit 210 including a dynamic reflector 211, a direction estimation unit 920, and a communication unit 930.

動的反射部210は、動的反射板211及び反射方向制御部212を有し、無線基地局100と無線端末300との間で通信される電波の反射方向を動的に制御する。動的反射板211は、複数の反射素子211-1~211-m(mは2以上の整数)を有し、各反射素子211-i(1≦i≦mの整数)は、反射方向制御部212により印加されるそれぞれの位相に応じて、入射する電波の反射方向が変えられる。また、位相を印加する代わりに、後述の位相変換部213-iは、反射素子211-iをアクティブ・非アクティブに切り替えるスイッチであってもよい。この場合、アクティブな反射素子211-iの組み合わせを変化させることにより、反射方向を制御することができる。The dynamic reflector 210 has a dynamic reflector 211 and a reflection direction controller 212, and dynamically controls the reflection direction of radio waves communicated between the radio base station 100 and the radio terminal 300. The dynamic reflector 211 has multiple reflecting elements 211-1 to 211-m (m is an integer of 2 or more), and each reflecting element 211-i (an integer of 1≦i≦m) changes the reflection direction of the incident radio waves according to the respective phases applied by the reflection direction controller 212. Also, instead of applying a phase, the phase converter 213-i described below may be a switch that switches the reflecting element 211-i between active and inactive. In this case, the reflection direction can be controlled by changing the combination of active reflecting elements 211-i.

反射方向制御部212は、位相変換部213-1~213-m及び位相制御部214を有する。各位相変換部213-iは、位相制御部214から出力される位相をそれぞれの反射素子211-iに印加する。位相制御部214は、m個の位相変換部213-iが反射素子211-iに印加するそれぞれの位相を制御する。制御される位相の大きさ(位相量)は、制御部220から通知される設定値(反射方向の情報)に基づいて決定される。The reflection direction control unit 212 has phase conversion units 213-1 to 213-m and a phase control unit 214. Each phase conversion unit 213-i applies the phase output from the phase control unit 214 to the respective reflection element 211-i. The phase control unit 214 controls each of the phases that the m phase conversion units 213-i apply to the reflection element 211-i. The magnitude of the controlled phase (phase amount) is determined based on a set value (reflection direction information) notified by the control unit 220.

方向推定部920は、通信部930を介して無線端末300から通知された位置情報に基づいて、無線基地局100から動的反射板211に電波が入射される入射角及び動的反射板211から無線端末300に電波が反射される反射角を算出し、反射方向に応じた設定値を動的反射部210に出力する。Based on the location information notified from the wireless terminal 300 via the communication unit 930, the direction estimation unit 920 calculates the angle of incidence at which radio waves are incident from the wireless base station 100 to the dynamic reflector 211 and the angle of reflection at which radio waves are reflected from the dynamic reflector 211 to the wireless terminal 300, and outputs a setting value according to the reflection direction to the dynamic reflection unit 210.

通信部930は、アンテナ931、RF部932、及び信号処理部933を有する。通信部930は、無線端末300から通知される位置情報を受信する。The communication unit 930 has an antenna 931, an RF unit 932, and a signal processing unit 933. The communication unit 930 receives location information notified from the wireless terminal 300.

RF部932は、アンテナ931で受信された高周波信号をベースバンド信号に変換する。 The RF unit 932 converts the high-frequency signal received by the antenna 931 into a baseband signal.

信号処理部933は、RF部932が出力するベースバンド信号を復調して、無線端末300から送信された位置情報を方向推定部920に出力する。なお、信号処理部933は、無線端末300から位置情報を取得するために用いられる任意の無線通信システムに対応する機能を有する。The signal processing unit 933 demodulates the baseband signal output by the RF unit 932 and outputs the location information transmitted from the wireless terminal 300 to the direction estimation unit 920. The signal processing unit 933 has a function corresponding to any wireless communication system used to acquire location information from the wireless terminal 300.

このように、比較例の無線中継装置800は、無線端末300から通知された端末自身の位置情報に基づいて、動的反射板211の入射角及び反射角を算出し、反射方向を制御する。In this way, the wireless relay device 800 of the comparative example calculates the angle of incidence and the angle of reflection of the dynamic reflector 211 based on the terminal's own position information notified by the wireless terminal 300, and controls the reflection direction.

ここで、方向推定部920は、図2で説明したように、予め基準方向(0度方向)を決定する。また、方向推定部920は、動的反射板211の位置情報(ここでは、直交座標[x0,y0,z1]とする)も有している。そして、無線端末300から通知された位置情報(ここでは、直交座標[x1,y1,z1]とする)を用いて反射角を算出する。この場合、水平方向の反射角は幾何学的にarctan((y1-y0)/(x1-x0))として求めることができる。垂直方向の反射角はarctan((z1-z0)/sqrt((x1-x0)+(y1-y0)))として求めることができる。同様に、入射角は、無線端末300の位置情報に代えて無線基地局100の位置情報を用いて算出することができる。 Here, the direction estimation unit 920 determines the reference direction (0 degree direction) in advance, as described in FIG. 2. The direction estimation unit 920 also has the position information of the dynamic reflector 211 (here, the orthogonal coordinates are [x0, y0, z1]). Then, the reflection angle is calculated using the position information notified from the wireless terminal 300 (here, the orthogonal coordinates are [x1, y1, z1]). In this case, the reflection angle in the horizontal direction can be geometrically calculated as arctan((y1-y0)/(x1-x0)). The reflection angle in the vertical direction can be calculated as arctan((z1-z0)/sqrt((x1-x0) 2 +(y1-y0) 2 )). Similarly, the incident angle can be calculated using the position information of the wireless base station 100 instead of the position information of the wireless terminal 300.

なお、位置情報から算出される角度に推定誤差がある場合、無線端末300の方向又は無線基地局100の方向に電波を精度よく反射することができない。例えば、角度推定誤差の要因として、無線端末300の位置推定誤差、動的反射板211の実際の設置角度と基準方向との差などが考えられる。つまり、上記の算出方法は、動的反射板211の面に対して垂直となる方向を正確に基準方向として設定されている場合に有効であり、基準方向に誤差がある場合には入射角及び反射角は誤差を含むことになる。結果として、期待する方向に電波が反射されなくなる。 If there is an estimation error in the angle calculated from the position information, the radio waves cannot be reflected accurately in the direction of the wireless terminal 300 or the wireless base station 100. For example, possible causes of the angle estimation error include a position estimation error of the wireless terminal 300 and the difference between the actual installation angle of the dynamic reflector 211 and the reference direction. In other words, the above calculation method is effective when the direction perpendicular to the surface of the dynamic reflector 211 is accurately set as the reference direction, and if there is an error in the reference direction, the angle of incidence and the angle of reflection will contain errors. As a result, the radio waves will not be reflected in the expected direction.

これに対して、本実施形態に係る無線中継装置200は、学習用の設定値に対する無線端末300の位置情報と受信品質情報とを関連付けた学習情報を機械学習することにより、無線端末300の位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別することができる。つまり、本実施形態では、比較例のように、無線端末300(又は無線基地局100)の位置情報に基づいて、幾何学的に入射角及び反射角を算出する必要がなく、また基準角度の誤差による影響を受けることなく、無線端末300の位置情報から反射方向の設定値を得ることができる。In contrast, the wireless relay device 200 according to the present embodiment can determine the setting value that provides the best reception quality for the position information of the wireless terminal 300 by machine learning learning information that associates the position information of the wireless terminal 300 and reception quality information for the learning setting value. In other words, in the present embodiment, unlike the comparative example, there is no need to geometrically calculate the angle of incidence and the angle of reflection based on the position information of the wireless terminal 300 (or the wireless base station 100), and the setting value for the reflection direction can be obtained from the position information of the wireless terminal 300 without being affected by errors in the reference angle.

[無線中継装置200]
図4は、本実施形態に係る無線中継装置200の構成例を示す。無線中継装置200は、動的反射部210、制御部220、通信部230-1、及び通信部230-2を有する。なお、後述の情報処理部240は、無線中継装置200の内部に含めてもよいし、外部に別の装置として設けてもよい。無線中継装置200は、比較例の無線中継装置800と異なり、無線端末300の位置情報に基づいて、幾何学的に入射角及び反射角を算出する必要がなく、学習用の設定値に対する無線端末300の位置情報と受信品質情報とを関連付けた学習情報を機械学習することにより、無線端末300の位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別することができる。さらに、本実施形態に係る無線中継装置200は、複数の反射素子211-iの全てに対するチャネル情報を用いることなく、また反射素子211-i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有することなく、従来技術に比べて少ないオーバーヘッドで電波の反射方向を動的に制御することができる。
[Wireless relay device 200]
FIG. 4 shows an example of the configuration of the wireless relay device 200 according to this embodiment. The wireless relay device 200 has a dynamic reflection unit 210, a control unit 220, a communication unit 230-1, and a communication unit 230-2. The information processing unit 240 described later may be included inside the wireless relay device 200, or may be provided as a separate device outside. Unlike the wireless relay device 800 of the comparative example, the wireless relay device 200 does not need to geometrically calculate the angle of incidence and the angle of reflection based on the position information of the wireless terminal 300, and can determine the setting value that provides the best reception quality for the position information of the wireless terminal 300 by machine learning learning information that associates the position information of the wireless terminal 300 with the reception quality information for the learning setting value. Furthermore, the wireless relay device 200 according to this embodiment can dynamically control the reflection direction of the radio wave with less overhead than the conventional technology without using channel information for all of the multiple reflecting elements 211-i and without having an advanced signal processing function that processes the channel information for all of the reflecting elements 211-i.

(動的反射部210)
動的反射部210は、基本的に図3で説明した比較例の無線中継装置800の同符号のブロックと同じ構成であり、複数の反射素子211-1~211-m及び反射方向制御部212を有し、無線基地局100と無線端末300との間で通信される電波の反射方向を動的に制御する(動的反射処理)。
(Dynamic reflection section 210)
The dynamic reflector 210 has basically the same configuration as the block of the same reference numeral in the wireless relay device 800 of the comparative example described in FIG. 3, and includes a plurality of reflecting elements 211-1 to 211-m and a reflection direction controller 212. and dynamically controls the reflection direction of radio waves communicated between the radio base station 100 and the radio terminal 300 (dynamic reflection processing).

動的反射板211は、複数の反射素子211-1~211-mを有し、各反射素子211-iに印加されるそれぞれの位相に応じて、無線基地局100と無線端末300との間で通信される電波を動的に任意の方向に反射させることができる。また、位相を印加する代わりに、後述の位相変換部213-iは、反射素子211-iをアクティブ・非アクティブに切り替えるスイッチであってもよい。この場合、アクティブな反射素子211-iの組み合わせを変化させることにより、反射方向を制御することができる。The dynamic reflector 211 has multiple reflecting elements 211-1 to 211-m, and can dynamically reflect radio waves communicated between the wireless base station 100 and the wireless terminal 300 in any direction depending on the phase applied to each reflecting element 211-i. Also, instead of applying a phase, the phase conversion unit 213-i described below may be a switch that switches the reflecting elements 211-i between active and inactive. In this case, the reflection direction can be controlled by changing the combination of active reflecting elements 211-i.

反射方向制御部212は、位相変換部213-1~213-m及び位相制御部214を有する。The reflection direction control unit 212 has phase conversion units 213-1 to 213-m and a phase control unit 214.

各位相変換部213-iは、位相制御部214から出力される位相をそれぞれの反射素子211-iに印加する。 Each phase conversion unit 213-i applies the phase output from the phase control unit 214 to its respective reflection element 211-i.

位相制御部214は、m個の位相変換部213-iが反射素子211-iに印加するそれぞれの位相を制御する。制御される位相の大きさ(位相量)は、制御部220から通知される設定値(反射方向の情報)に基づいて決定される。The phase control unit 214 controls the phases that the m phase conversion units 213-i apply to the reflecting elements 211-i. The magnitude of the controlled phase (phase amount) is determined based on a setting value (reflection direction information) notified by the control unit 220.

なお、本実施形態に係る無線中継装置200では、電波の位相を動的に制御する例について説明するが、電力増幅器を有するリピータによって電波を中継する無線中継装置として構成されてもよい。また、無線中継装置200は、任意に設定されたタイミングで電波の反射方向を動的に制御してもよい。In the wireless relay device 200 according to the present embodiment, an example of dynamically controlling the phase of radio waves will be described, but the wireless relay device may be configured to relay radio waves using a repeater having a power amplifier. The wireless relay device 200 may also dynamically control the reflection direction of radio waves at arbitrarily set timing.

(通信部230)
通信部230は、通信部230-1と通信部230-2の2系統を有する。なお、ここでは、通信部230-1と通信部230-2の2系統を有する場合について説明するが、1系統にして時分割で用いるようにしてもよい。
(Communication unit 230)
The communication unit 230 has two systems, a communication unit 230-1 and a communication unit 230-2. Note that, although a case where the communication unit 230 has two systems, a communication unit 230-1 and a communication unit 230-2, is described here, the communication unit 230 may have one system and be used in a time-division manner.

通信部230-1は、アンテナ231-1、RF部232-1、及び信号処理部233-1を有する。通信部230-1は、無線端末300から送信された通知情報:1(第1の通知情報)を受信する。ここで、通知情報:1は、例えば、無線端末300の位置情報及び受信品質情報を含む。The communication unit 230-1 has an antenna 231-1, an RF unit 232-1, and a signal processing unit 233-1. The communication unit 230-1 receives notification information: 1 (first notification information) transmitted from the wireless terminal 300. Here, the notification information: 1 includes, for example, the position information and reception quality information of the wireless terminal 300.

RF部232-1は、アンテナ231-1で受信された高周波信号をベースバンド信号に変換する。 The RF unit 232-1 converts the high-frequency signal received by the antenna 231-1 into a baseband signal.

信号処理部233-1は、RF部232-1が出力するベースバンド信号を復調して、無線端末300から送信された通知情報:1を制御部220に出力する。なお、信号処理部233-1は、無線端末300から通知情報:1を取得するために用いられる任意の無線通信システムに対応する機能を有する。The signal processing unit 233-1 demodulates the baseband signal output by the RF unit 232-1 and outputs the notification information: 1 transmitted from the wireless terminal 300 to the control unit 220. The signal processing unit 233-1 has a function corresponding to any wireless communication system used to obtain the notification information: 1 from the wireless terminal 300.

通信部230-2は、アンテナ231-2、RF部232-2、及び信号処理部233-2を有する。通信部230-2は、制御部220が出力する通知情報:2(第2の通知情報)を情報処理部240に送信するとともに、情報処理部240が送信する通知情報3(第3の通知情報)を受信する機能を有する。ここで、通知情報:2は、通知情報:1(無線端末300の位置情報及び受信品質)と、受信品質の測定時の反射方向の設定値とを関連付けた情報(学習情報)である。また、通知情報:3は、情報処理部240が学習情報を機械学習して作成した判別器の情報である。なお、判別器は、運用中において、無線端末300から通知される位置情報から最良の受信品質の得られる反射方向の設定値を判別するためのソフトウェア的な処理ブロック(又は判別テーブル)である。The communication unit 230-2 has an antenna 231-2, an RF unit 232-2, and a signal processing unit 233-2. The communication unit 230-2 has a function of transmitting notification information: 2 (second notification information) output by the control unit 220 to the information processing unit 240, and receiving notification information 3 (third notification information) transmitted by the information processing unit 240. Here, notification information: 2 is information (learning information) that associates notification information: 1 (position information and reception quality of the wireless terminal 300) with the setting value of the reflection direction when the reception quality is measured. In addition, notification information: 3 is information of a discriminator created by the information processing unit 240 through machine learning of the learning information. Note that the discriminator is a software processing block (or discrimination table) for discriminating the setting value of the reflection direction that provides the best reception quality from the position information notified from the wireless terminal 300 during operation.

RF部232-2は、アンテナ231-2で受信された高周波信号をベースバンド信号に変換して信号処理部233-2に出力するとともに、信号処理部233-2が出力するベースバンド信号を高周波信号に変換してアンテナ231-2から送信する。The RF unit 232-2 converts the high-frequency signal received by the antenna 231-2 into a baseband signal and outputs it to the signal processing unit 233-2, and also converts the baseband signal output by the signal processing unit 233-2 into a high-frequency signal and transmits it from the antenna 231-2.

信号処理部233-2は、RF部232-2が出力するベースバンド信号を復調して、情報処理部240から送信された通知情報:3を制御部220に出力するとともに、制御部220が出力する通知情報:2をベースバンド信号に変調してRF部232-2に出力する。なお、信号処理部233-2は、情報処理部240に通知情報:2を通知し、情報処理部240から通知情報:3を取得するために用いられる任意の無線通信システムに対応する機能を有する。The signal processing unit 233-2 demodulates the baseband signal output by the RF unit 232-2 and outputs notification information: 3 transmitted from the information processing unit 240 to the control unit 220, and also modulates notification information: 2 output by the control unit 220 into a baseband signal and outputs it to the RF unit 232-2. The signal processing unit 233-2 has a function corresponding to any wireless communication system used to notify the information processing unit 240 of notification information: 2 and to obtain notification information: 3 from the information processing unit 240.

ここで、上述の説明では、無線端末300から通知情報:1を受信するための通信部230-1と、情報処理部240に通知情報:2を送信し、情報処理部240から通知情報:3を受信するための通信部230-2とを別々に設けたが、1つの通信部230として構成してもよい。 In the above explanation, a communication unit 230-1 for receiving notification information: 1 from the wireless terminal 300 and a communication unit 230-2 for transmitting notification information: 2 to the information processing unit 240 and receiving notification information: 3 from the information processing unit 240 are provided separately, but they may also be configured as a single communication unit 230.

また、情報処理部240が無線中継装置200と同じ場所に設置される場合、あるいは、無線中継装置200に搭載される場合、通信部230-2と情報処理部240との接続は、無線ではなく有線で行われてもよい。 In addition, when the information processing unit 240 is installed in the same location as the wireless relay device 200, or when it is mounted on the wireless relay device 200, the connection between the communication unit 230-2 and the information processing unit 240 may be wired rather than wireless.

(制御部220)
制御部220は、方向推定部221及び情報転送部222を有する。制御部220は、無線端末300から通知された位置情報及び受信品質と、動的反射部210に設定した学習用の設定値とを関連付けて情報処理部240に通知する情報収集フェーズと、情報処理部240からダウンロードした判別器に基づいて最良の受信品質が得られる反射方向の設定値を決定し、当該設定値を動的反射部210に送信する方向判定フェーズとを実行する(制御処理)。
(Control unit 220)
The control unit 220 has a direction estimation unit 221 and an information transfer unit 222. The control unit 220 executes an information collection phase in which the control unit 220 associates the location information and reception quality notified from the wireless terminal 300 with a learning setting value set in the dynamic reflection unit 210 and notifies the information processing unit 240 of the association, and a direction determination phase in which the control unit 220 determines a setting value of the reflection direction that provides the best reception quality based on a discriminator downloaded from the information processing unit 240 and transmits the setting value to the dynamic reflection unit 210 (control process).

方向推定部221は、方向判定フェーズにおいて、通信部230-1を介して取得した通知情報:1(本フェーズでは無線端末300の位置情報のみでもよい)と、情報処理部240からダウンロードした通知情報:3(無線端末300の位置情報から反射方向の設定値を得る判別器)とに基づいて、反射方向の設定値を決定し、当該設定値を動的反射部210に出力する。In the direction determination phase, the direction estimation unit 221 determines a setting value for the reflection direction based on notification information: 1 (in this phase, only the position information of the wireless terminal 300 may be used) acquired via the communication unit 230-1 and notification information: 3 (a discriminator that obtains a setting value for the reflection direction from the position information of the wireless terminal 300) downloaded from the information processing unit 240, and outputs the setting value to the dynamic reflection unit 210.

情報転送部222は、情報収集フェーズにおいて、無線端末300から通知情報:1を取得し、情報処理部240に通知情報:2を送信する。具体的には、情報転送部222は、通信部230-1を介して取得した通知情報:1に含まれる情報(無線端末300の位置情報及び受信品質)と、方向推定部221が動的反射部210に設定した反射方向の設定値とを関連付けて、通知情報:2を生成し、通信部230-2を介して情報処理部240に送信する。In the information collection phase, the information transfer unit 222 acquires notification information: 1 from the wireless terminal 300 and transmits notification information: 2 to the information processing unit 240. Specifically, the information transfer unit 222 associates the information contained in the notification information: 1 acquired via the communication unit 230-1 (the position information and reception quality of the wireless terminal 300) with the setting value of the reflection direction set by the direction estimation unit 221 in the dynamic reflection unit 210, generates notification information: 2, and transmits it to the information processing unit 240 via the communication unit 230-2.

このように、無線中継装置200は、無線端末300から通知される位置情報および受信品質情報を少なくとも含む通知情報:1と、動的反射部210の反射方向の設定値とを関連付けた通知情報:2により学習処理して作成された判別器を用いて、最良の受信品質が得られる反射方向の設定値を決定する。これにより、無線端末300の位置に応じた精度の高い反射方向を動的反射部210に設定することができる。In this way, the wireless relay device 200 determines the setting value of the reflection direction that provides the best reception quality using a discriminator created by learning from the notification information: 1, which includes at least the position information and reception quality information notified from the wireless terminal 300, and the notification information: 2, which associates the setting value of the reflection direction of the dynamic reflection unit 210. This makes it possible to set the reflection direction in the dynamic reflection unit 210 with high accuracy according to the position of the wireless terminal 300.

図5は、本実施形態に係る無線通信システム10全体の動作例を示す。図5において、図1及び図4と同符号のブロックは同じものを示す。 Figure 5 shows an example of the operation of the entire wireless communication system 10 according to this embodiment. In Figure 5, blocks with the same reference numerals as in Figures 1 and 4 indicate the same things.

図5において、無線基地局100から送信された電波(高周波のデータ信号)は、無線中継装置200の動的反射部210で反射されて無線端末300で受信される。なお、図5では、無線基地局100から無線端末300への下りリンクの例を示すが、無線端末300から無線基地局100への上りリンクについても同様である。以下、図5に示す(1)から(7)までの各動作について説明する。In Figure 5, radio waves (high frequency data signals) transmitted from the radio base station 100 are reflected by the dynamic reflection unit 210 of the radio relay device 200 and received by the radio terminal 300. Note that Figure 5 shows an example of a downlink from the radio base station 100 to the radio terminal 300, but the same is true for an uplink from the radio terminal 300 to the radio base station 100. Each operation from (1) to (7) shown in Figure 5 will be explained below.

動作(1)無線中継装置200の制御部220は、学習用の設定値を動的反射部210に出力する。Operation (1) The control unit 220 of the wireless relay device 200 outputs learning setting values to the dynamic reflection unit 210.

動作(2)無線端末300は、動的反射部210で反射された無線基地局100のデータ信号を受信したときの受信品質を測定する。ここで、受信品質は、例えば受信電力、SNR、誤り率、スループット、及び再送回数などである。なお、受信品質の測定は、予め決められた既知の信号で行われてもよいし、通常の通信信号で行われてもよい。 Operation (2) The wireless terminal 300 measures the reception quality when receiving the data signal of the wireless base station 100 reflected by the dynamic reflection unit 210. Here, the reception quality is, for example, the reception power, SNR, error rate, throughput, and the number of retransmissions. Note that the measurement of the reception quality may be performed using a predetermined known signal or a normal communication signal.

動作(3)無線端末300は、測定した受信品質に関する情報(受信品質情報)と、受信品質測定時の位置情報とを無線中継装置200に通知する(通知情報:1)。なお、通知情報:1は、無線基地局100と無線端末300との間の通信システムとは異なる通信システムで送信される。例えば、無線LANなどで用いられるWi-Fi(登録商標)、低消費電力の近距離通信方式であるBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy) 、デバイス間通信のD2D(device to device)などの利用が考えられる。 Operation (3) The wireless terminal 300 notifies the wireless relay device 200 of information related to the measured reception quality (reception quality information) and the location information at the time of measuring the reception quality (notification information: 1). The notification information: 1 is transmitted by a communication system different from the communication system between the wireless base station 100 and the wireless terminal 300. For example, Wi-Fi (registered trademark) used in wireless LANs, BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy), a low-power short-range communication method, D2D (device to device) for device-to-device communication, etc. may be used.

動作(4)無線端末300から送信された通知情報:1は、無線中継装置200の通信部230(通信部230-1)で受信され、制御部220に出力される。制御部220は、通知情報:1と、動作(1)で動的反射部210に設定した学習用の設定値とを関連付ける(通知情報:2)。 Operation (4) Notification information: 1 transmitted from the wireless terminal 300 is received by the communication unit 230 (communication unit 230-1) of the wireless relay device 200 and output to the control unit 220. The control unit 220 associates the notification information: 1 with the learning setting value set in the dynamic reflection unit 210 in operation (1) (notification information: 2).

動作(5)制御部220は、通知情報:2を通信部230(通信部230-2)から情報処理部240に送信する。情報処理部240は、通知情報:2を学習情報としてデータ収集する。なお、通知情報:2は、無線基地局100と無線端末300との間の通信システムとは異なる通信システムで送信される。例えば、無線LANなどで用いられるWi-Fi(登録商標)、セルラ通信などの無線通信の利用、あるいは光通信などの有線通信の利用が考えられる。また、情報処理部240は、無線端末300から通知情報:1を直接受信してもよい。この場合、情報処理部240は、無線端末300から受信する通知情報:1と、制御部220から受信する設定値とを関連付ける機能を有する。 Operation (5) The control unit 220 transmits the notification information: 2 from the communication unit 230 (communication unit 230-2) to the information processing unit 240. The information processing unit 240 collects the notification information: 2 as learning information. The notification information: 2 is transmitted by a communication system different from the communication system between the wireless base station 100 and the wireless terminal 300. For example, the use of wireless communication such as Wi-Fi (registered trademark) used in wireless LANs, cellular communication, or wired communication such as optical communication may be used. The information processing unit 240 may also receive the notification information: 1 directly from the wireless terminal 300. In this case, the information processing unit 240 has a function of associating the notification information: 1 received from the wireless terminal 300 with the setting value received from the control unit 220.

動作(6)情報処理部240は、制御部220から収集する学習情報により機械学習を行う。そして、情報処理部240は、学習用の設定値に対する無線端末300の位置情報と受信品質情報とを関連付けた学習情報を機械学習することにより、無線端末300の位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別する判別器を学習結果として生成する。なお、情報処理部240は、無線中継装置200に含めて動的反射部210と同じ場所に設置してもよいし、無線中継装置200とは別にして動的反射部210と異なる場所に設置してもよい。 Operation (6) The information processing unit 240 performs machine learning using the learning information collected from the control unit 220. The information processing unit 240 then performs machine learning on the learning information that associates the position information of the wireless terminal 300 with the reception quality information for the learning setting values, thereby generating a discriminator as a learning result that discriminates the setting value that provides the best reception quality for the position information of the wireless terminal 300. The information processing unit 240 may be included in the wireless relay device 200 and installed in the same location as the dynamic reflection unit 210, or may be separate from the wireless relay device 200 and installed in a different location from the dynamic reflection unit 210.

動作(7)制御部220は、通信部230(通信部230-2)を介して情報処理部240から判別器を通知情報:3としてダウンロードする。Operation (7) The control unit 220 downloads the discriminator from the information processing unit 240 as notification information: 3 via the communication unit 230 (communication unit 230-2).

このようにして、本実施形態に係る無線中継装置200は、学習時の情報収集フェーズにおいて、学習用の設定値に対する無線端末300の位置情報と受信品質情報とを関連付けた学習情報を機械学習することにより、無線端末300の位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別する判別器を生成することができる。そして、無線中継装置200は、運用中の方向判定フェーズにおいて、学習処理で生成された判別器により、無線端末300から通知される位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別し、動的反射部210に設定することができる。In this way, in the information collection phase during learning, the wireless relay device 200 according to this embodiment can generate a discriminator that discriminates the setting value that provides the best reception quality for the position information of the wireless terminal 300 by machine learning learning information that associates the position information and reception quality information of the wireless terminal 300 with the learning setting value. Then, in the direction determination phase during operation, the wireless relay device 200 can use the discriminator generated in the learning process to determine the setting value that provides the best reception quality for the position information notified from the wireless terminal 300, and set it in the dynamic reflection unit 210.

ここで、図5に示す(1)から(5)までの動作は繰り返し実行されてもよい。その場合、学習用の設定値は、順番に切り替えられ、予め決められた範囲の複数の反射方向に対する学習情報を収集する。情報処理部240は、データ収集して記録された学習情報を機械学習して、無線端末300の位置情報に対応する最適な反射方向の設定値を判別する判別器を生成する。例えば、情報処理部240は、統計的に受信品質が最も良くなる無線端末300の位置情報と反射方向の設定値との組み合わせを判別する判別器を生成することができる。これにより、無線中継装置200の制御部220は、無線端末300の位置情報から最適な反射方向の設定値を得ることができる。Here, the operations from (1) to (5) shown in FIG. 5 may be executed repeatedly. In this case, the learning setting value is switched in sequence, and learning information for a plurality of reflection directions within a predetermined range is collected. The information processing unit 240 performs machine learning on the learning information recorded by collecting data, and generates a discriminator that discriminates the optimal reflection direction setting value corresponding to the position information of the wireless terminal 300. For example, the information processing unit 240 can generate a discriminator that discriminates the combination of the position information of the wireless terminal 300 and the reflection direction setting value that statistically provides the best reception quality. This allows the control unit 220 of the wireless relay device 200 to obtain the optimal reflection direction setting value from the position information of the wireless terminal 300.

図6は、情報収集フェーズの処理例を示す。なお、図6では、[収集処理-1]を中心に説明するが、[収集処理-1]から[収集処理-n](nは正の整数)まで同じ処理が反射方向を逐次的に変えながら繰り返し実行される。以下、情報収集フェーズの処理の流れを順番に説明する。 Figure 6 shows an example of the processing in the information gathering phase. Note that in Figure 6, the explanation focuses on [Collection Process-1], but the same processing is repeatedly executed from [Collection Process-1] to [Collection Process-n] (n is a positive integer) while sequentially changing the reflection direction. Below, the processing flow of the information gathering phase will be explained in order.

ステップS10において、制御部220は、受信品質を評価する反射方向を決定する。ここで、[収集処理-1]から[収集処理-n]まで、予め決められた範囲の複数の反射方向を切り替えながら、同様の処理が実行される。In step S10, the control unit 220 determines the reflection direction for evaluating the reception quality. Here, the same process is performed while switching between multiple reflection directions in a predetermined range from [Collection process-1] to [Collection process-n].

ステップS11において、制御部220は、受信品質を評価する反射方向に対応する設定値を動的反射部210に設定する。In step S11, the control unit 220 sets a setting value corresponding to the reflection direction for evaluating the reception quality in the dynamic reflection unit 210.

ステップS12において、動的反射部210は、制御部220から設定された設定値に基づいて、動的反射板211の反射方向を切り替える。In step S12, the dynamic reflection unit 210 switches the reflection direction of the dynamic reflector 211 based on the setting value set by the control unit 220.

ステップS13において、無線端末300は、動的反射板211で反射された電波の受信品質を測定する。In step S13, the wireless terminal 300 measures the reception quality of the radio waves reflected by the dynamic reflector 211.

ステップS14において、無線端末300は、ステップS13で測定した受信品質の情報(受信品質情報)と測定時の自装置の位置情報とを含む通知情報:1を通信部230(通信部230-1)に送信する。通信部230-1で受信された通知情報:1は制御部220に出力される。In step S14, the wireless terminal 300 transmits notification information: 1, which includes information on the reception quality measured in step S13 (reception quality information) and the location information of the wireless terminal 300 at the time of measurement, to the communication unit 230 (communication unit 230-1). The notification information: 1 received by the communication unit 230-1 is output to the control unit 220.

ステップS15において、制御部220は、通知情報:1に含まれる受信品質情報及び位置情報と、ステップS11で動的反射部210に設定した設定値とを関連付けて、通知情報:2を作成する。In step S15, the control unit 220 creates notification information: 2 by associating the reception quality information and location information contained in notification information: 1 with the setting values set in the dynamic reflection unit 210 in step S11.

ステップS16において、制御部220は、通知情報:2を通信部230(通信部230-2)から情報処理部240に送信する。 In step S16, the control unit 220 transmits notification information: 2 from the communication unit 230 (communication unit 230-2) to the information processing unit 240.

ステップS17において、情報処理部240は、通知情報:2に含まれる受信品質情報及び位置情報に関連付けられた設定値を学習情報としてメモリなどの記憶媒体に記録する。In step S17, the information processing unit 240 records the setting values associated with the reception quality information and location information contained in the notification information: 2 as learning information in a storage medium such as a memory.

このようにして、ステップS10からステップS17までの[収集処理-1]が実行される。そして、ステップS10で決定される反射方向及びステップS11で動的反射部210に設定する設定値を変えながら、[収集処理-2]から[収集処理-n]まで同様の処理が実行される。そして、[収集処理-n]が実行された後、ステップS18の処理が実行される。In this manner, [Collection Process-1] is executed from step S10 to step S17. Then, similar processes are executed from [Collection Process-2] to [Collection Process-n] while changing the reflection direction determined in step S10 and the setting value set in the dynamic reflection unit 210 in step S11. Then, after [Collection Process-n] is executed, the process of step S18 is executed.

ステップS18において、情報処理部240は、[収集処理-1]から[収集処理-n]までの処理により収集され、情報処理部240の記憶媒体に蓄積された学習情報に基づいて機械学習による学習処理を行う。そして、情報処理部240は、機械学習により、無線端末300の位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別する判別器を生成する。In step S18, the information processing unit 240 performs a learning process by machine learning based on the learning information collected by the processes from [collection process-1] to [collection process-n] and stored in the storage medium of the information processing unit 240. Then, the information processing unit 240 generates a discriminator by machine learning that discriminates the setting value that provides the best reception quality for the position information of the wireless terminal 300.

図7は、方向判定フェーズの処理例を示す。なお、図7は、図6で説明した情報収集フェーズに続いて実行される。以下、情報収集フェーズのステップS18の処理に続く処理を順番に説明する。 Figure 7 shows an example of processing in the direction determination phase. Note that Figure 7 is executed following the information collection phase described in Figure 6. Below, the processing following the processing of step S18 in the information collection phase will be explained in order.

ステップS19において、情報処理部240は、ステップS18で生成した判別器を含む通知情報:3を通信部230(通信部230-2)に送信し、通知情報:3は、通信部230から制御部220に出力される。ここで、通知情報:3のオーバーヘッドを削減するために事前処理を行ってもよい。例えば、同じ反射方向の設定値となる複数の無線端末300の位置情報を位置情報群とし、位置情報群に含まれる全ての位置情報の重心点を代表点として算出し、当該代表点の位置情報に1つの設定値を関連付けて判別器を生成してもよい。In step S19, the information processing unit 240 transmits notification information: 3 including the discriminator generated in step S18 to the communication unit 230 (communication unit 230-2), and the notification information: 3 is output from the communication unit 230 to the control unit 220. Here, pre-processing may be performed to reduce the overhead of the notification information: 3. For example, the position information of multiple wireless terminals 300 with the same reflection direction setting value may be treated as a position information group, the center of gravity of all the position information included in the position information group may be calculated as a representative point, and a discriminator may be generated by associating one setting value with the position information of the representative point.

ステップS20において、制御部220は、情報処理部240により生成された判別器を内部のメモリなどの記憶媒体に記録する。In step S20, the control unit 220 records the discriminator generated by the information processing unit 240 in a storage medium such as an internal memory.

ここまでの処理により、無線中継装置200の制御部220は、無線端末300から通知される位置情報に対して受信品質が最良となる反射方向を決定できるようになり、無線中継装置200は、以下のように、運用中の方向判定処理を行う。 Through the processing up to this point, the control unit 220 of the wireless relay device 200 is able to determine the reflection direction that provides the best reception quality for the location information notified by the wireless terminal 300, and the wireless relay device 200 performs direction determination processing during operation as follows.

ステップS21において、無線端末300は、図6で説明したステップS14と同様に、自装置の位置情報を少なくとも含む通知情報:1を通信部230(通信部230-1)に送信する。通信部230-1で受信された通知情報:1は制御部220に出力される。なお、通知情報:1は、情報収集フェーズと同様に受信品質情報を含んでいてもよいし、位置情報だけでもよい。さらに、通知情報:1は、無線端末300の識別番号(シリアル番号やMAC(Media Access Control)アドレスなど)を含んでいてもよい。これにより、無線端末300ごとの管理が可能になる。In step S21, the wireless terminal 300 transmits notification information: 1 including at least its own location information to the communication unit 230 (communication unit 230-1), similar to step S14 described in FIG. 6. The notification information: 1 received by the communication unit 230-1 is output to the control unit 220. Note that the notification information: 1 may include reception quality information, similar to the information collection phase, or may only include location information. Furthermore, the notification information: 1 may include an identification number of the wireless terminal 300 (such as a serial number or a MAC (Media Access Control) address). This makes it possible to manage each wireless terminal 300 individually.

ここで、図7に示したステップS22、ステップS23、及びステップS24は、実行しなくてもよいが、方向判定フェーズ中にも情報収集を行う場合は、ステップS22、ステップS23、及びステップS24を実行してもよい。これにより、情報処理部240は、運用中においても学習情報を収集することができるので、より精度の高い判別器を生成することができる。この場合、情報処理部240は、定期的又は学習情報がある程度蓄積されたときに、制御部220に記録された判別器を更新するようにしてもよい。更新は、情報処理部240側から制御部220に新たな判別器が生成されたことを通知してもよいし、制御部220側から定期的にポーリングするようにしてもよい。なお、ステップS22、S23、及びS24は、図6のステップS15、S16、及びS17にそれぞれ対応する。いずれの場合においても、方向判定フェーズでは、次のステップS25を実行する。Here, steps S22, S23, and S24 shown in FIG. 7 may not be executed, but if information collection is performed during the direction determination phase, steps S22, S23, and S24 may be executed. This allows the information processing unit 240 to collect learning information even during operation, so that a more accurate discriminator can be generated. In this case, the information processing unit 240 may update the discriminator recorded in the control unit 220 periodically or when a certain amount of learning information has been accumulated. The update may be performed by notifying the control unit 220 that a new discriminator has been generated from the information processing unit 240 side, or by polling periodically from the control unit 220 side. Note that steps S22, S23, and S24 correspond to steps S15, S16, and S17 in FIG. 6, respectively. In either case, the next step S25 is executed in the direction determination phase.

ステップS25において、制御部220は、ステップS21で無線端末300から通知された通知情報:1に含まれる位置情報に対応する反射方向をステップS20で取得した判別器により判別し、反射方向を決定する。In step S25, the control unit 220 determines the reflection direction corresponding to the position information contained in the notification information: 1 notified from the wireless terminal 300 in step S21 using the discriminator acquired in step S20, and determines the reflection direction.

ステップS26において、制御部220は、ステップS25で決定された反射方向に対応する設定値を動的反射部210に設定する。In step S26, the control unit 220 sets a setting value corresponding to the reflection direction determined in step S25 in the dynamic reflection unit 210.

ステップS27において、動的反射部210は、制御部220から設定された設定値に基づいて、動的反射板211の反射方向を切り替える。In step S27, the dynamic reflection unit 210 switches the reflection direction of the dynamic reflector 211 based on the setting value set by the control unit 220.

このようにして、本実施形態に係る無線中継装置200は、学習時の情報収集フェーズにおいて、学習用の設定値に対する無線端末300の位置情報と受信品質情報とを関連付けた学習情報を機械学習することにより、無線端末300の位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別する判別器を生成することができる。そして、無線中継装置200は、運用中の方向判定フェーズにおいて、学習処理で生成された判別器により、無線端末300から通知される位置情報に対して受信品質が最良となる設定値を判別し、動的反射部210に設定することができる。In this way, in the information collection phase during learning, the wireless relay device 200 according to this embodiment can generate a discriminator that discriminates the setting value that provides the best reception quality for the position information of the wireless terminal 300 by machine learning learning information that associates the position information and reception quality information of the wireless terminal 300 with the learning setting value. Then, in the direction determination phase during operation, the wireless relay device 200 can use the discriminator generated in the learning process to determine the setting value that provides the best reception quality for the position information notified from the wireless terminal 300, and set it in the dynamic reflection unit 210.

以上、実施形態で説明したように、本発明に係る無線中継制御方法及び無線中継装置は、反射方向の設定値と無線端末の位置情報および受信品質情報とを関連付けた情報を機械学習して生成した判別器により、無線端末の位置情報に応じて最適な反射方向の設定値を判別することができる。これにより、設定値の誤差が低減され、チャネル情報に基づいて設定値を算出する方法よりも少ないオーバーヘッドで動的反射板の反射方向の制御が可能になる。As described above in the embodiments, the wireless relay control method and wireless relay device according to the present invention can determine the optimal reflection direction setting value according to the position information of the wireless terminal using a discriminator generated by machine learning information that associates the reflection direction setting value with the position information and reception quality information of the wireless terminal. This reduces the error in the setting value, and makes it possible to control the reflection direction of the dynamic reflector with less overhead than a method that calculates the setting value based on channel information.

10・・・無線通信システム;100・・・無線基地局;200,800・・・無線中継装置;210・・・動的反射部;211・・・動的反射板;211-i・・・反射素子;212・・・反射方向制御部;213-i・・・位相変換部;214・・・位相制御部;220・・・制御部;221,920・・・方向推定部;222・・・情報転送部;230,230-1,230-2,930・・・通信部;231-1,231-2,931・・・アンテナ;232-1,232-2,932・・・RF部;233-1,233-2,933・・・信号処理部;240・・・情報処理部;300・・・無線端末10: Wireless communication system; 100: Wireless base station; 200, 800: Wireless relay device; 210: Dynamic reflector; 211: Dynamic reflector; 211-i: Reflection element; 212: Reflection direction control unit; 213-i: Phase conversion unit; 214: Phase control unit; 220: Control unit; 221, 920: Direction estimation unit; 222: Information transfer unit; 230, 230-1, 230-2, 930: Communication unit; 231-1, 231-2, 931: Antenna; 232-1, 232-2, 932: RF unit; 233-1, 233-2, 933: Signal processing unit; 240: Information processing unit; 300: Wireless terminal

Claims (12)

動的反射板を有する無線中継装置により無線基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継制御方法であって、
前記無線中継装置は、
前記動的反射板により反射される電波の位相を前記電波の入射角及び反射角の情報を含む設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射処理と、
前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射処理に出力する制御処理と
を行うことを特徴とする無線中継制御方法。
A wireless relay control method for relaying communication between a wireless base station and a wireless terminal by a wireless relay device having a dynamic reflector, comprising the steps of:
The wireless relay device includes:
a dynamic reflection process for controlling a phase of the radio wave reflected by the dynamic reflector based on a set value including information on an incident angle and a reflection angle of the radio wave , and reflecting the incident radio wave in an arbitrary direction;
a control process of determining the optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal using a discriminator generated by machine learning by collecting learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, and outputting the setting value to the dynamic reflection process.
請求項1に記載の無線中継制御方法において、
情報収集フェーズと、方向判定フェーズとを有し、
前記情報収集フェーズでは、
前記動的反射処理に学習用の前記設定値を出力する処理と、
前記学習用の前記設定値が前記動的反射処理で設定されたときに通信する前記無線端末の前記位置情報及び前記受信品質情報を前記無線端末から取得する処理と、
前記設定値と、前記位置情報と、前記受信品質情報と、を関連付けた学習情報を前記無線中継装置の内部または外部の情報処理部に送信する処理と、
前記情報処理部が前記学習情報を記録して機械学習を行い、受信品質が最良となる前記設定値と前記無線端末の前記位置情報との組み合わせを判別する判別器を前記情報処理部から受信する処理を行い、
前記方向判定フェーズでは、
前記無線端末から受信する前記位置情報に対応する前記設定値を前記判別器により判別する処理と、
前記判別器により判別した前記設定値を前記動的反射処理で設定する
ことを特徴とする無線中継制御方法。
2. The wireless relay control method according to claim 1,
The method includes an information gathering phase and a direction determination phase,
In the information gathering phase,
A process of outputting the setting value for learning to the dynamic reflection process;
A process of acquiring, from the wireless terminal, the position information and the reception quality information of the wireless terminal that communicates when the setting value for learning is set by the dynamic reflection process;
a process of transmitting learning information, which associates the set value, the location information, and the reception quality information, to an information processing unit inside or outside the wireless relay device;
The information processing unit records the learning information and performs machine learning, and a discriminator that discriminates a combination of the setting value and the location information of the wireless terminal that provides the best reception quality is received from the information processing unit;
In the direction determination phase,
a process of determining, by the determiner, the setting value corresponding to the location information received from the wireless terminal;
The setting value determined by the discriminator is set in the dynamic reflection processing.
請求項2に記載の無線中継制御方法において、
前記情報処理部は、前記方向判定フェーズにおいても、前記学習情報を取得して機械学習を行い、前記判別器を更新する
ことを特徴とする無線中継制御方法。
3. The wireless relay control method according to claim 2,
the information processing unit also acquires the learning information, performs machine learning, and updates the discriminator during the direction determination phase.
請求項2または請求項3に記載の無線中継制御方法において、
前記情報処理部は、同じ前記設定値となる複数の前記無線端末の前記位置情報を位置情報群とし、前記位置情報群に含まれる全ての前記位置情報の重心点を代表点として算出し、前記代表点の前記位置情報に1つの前記設定値を関連付けて前記判別器を生成する
ことを特徴とする無線中継制御方法。
4. The wireless relay control method according to claim 2, further comprising:
the information processing unit regards the location information of a plurality of the wireless terminals having the same setting value as a location information group, calculates a center of gravity of all the location information included in the location information group as a representative point, and associates one of the setting values with the location information of the representative point to generate the discriminator.
無線基地局と無線端末との間の通信を動的反射板により中継する無線中継装置において、
前記動的反射板により反射される電波の位相を前記電波の入射角及び反射角の情報を含む設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射部と、
前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射部に出力する制御部と
を有することを特徴とする無線中継装置。
A wireless relay device that relays communication between a wireless base station and a wireless terminal using a dynamic reflector,
a dynamic reflection unit that controls a phase of the radio wave reflected by the dynamic reflector based on a set value including information on an incident angle and a reflection angle of the radio wave , and reflects the incident radio wave in an arbitrary direction;
a control unit that determines the optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal using a discriminator generated by machine learning by collecting learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, and outputs the setting value to the dynamic reflection unit.
請求項5に記載の無線中継装置において、
情報収集フェーズと、方向判定フェーズとを有し、
前記情報収集フェーズでは、
前記制御部は、
前記動的反射部に学習用の前記設定値を出力し、
前記学習用の前記設定値が前記動的反射部に設定されたときに通信する前記無線端末の前記位置情報及び前記受信品質情報を前記無線端末から取得し、
前記設定値と、前記位置情報と、前記受信品質情報と、を関連付けた学習情報を情報処理部に出力し、
前記情報処理部が前記学習情報を記録して機械学習を行い、受信品質が最良となる前記設定値と前記無線端末の前記位置情報との組み合わせを判別する判別器を前記情報処理部から受信し、
前記方向判定フェーズでは、
前記制御部は、
前記無線端末から受信する前記位置情報に対応する前記設定値を前記判別器により判別し、
前記判別器により判別した前記設定値を前記動的反射部に設定する
ことを特徴とする無線中継装置。
6. The wireless relay device according to claim 5,
The method includes an information gathering phase and a direction determination phase,
In the information gathering phase,
The control unit is
outputting the setting value for learning to the dynamic reflection unit;
acquiring, from the wireless terminal, the position information and the reception quality information of the wireless terminal that communicates when the setting value for learning is set in the dynamic reflection unit;
outputting learning information that associates the setting value, the location information, and the reception quality information to an information processing unit;
The information processing unit records the learning information and performs machine learning, and receives from the information processing unit a discriminator that discriminates a combination of the setting value and the location information of the wireless terminal that provides the best reception quality;
In the direction determination phase,
The control unit is
determining, by the discriminator, the setting value corresponding to the location information received from the wireless terminal;
The setting value determined by the discriminator is set in the dynamic reflection unit.
請求項6に記載の無線中継装置において、
前記情報処理部は、前記方向判定フェーズにおいても、前記学習情報を取得して機械学習を行い、前記判別器を更新する
ことを特徴とする無線中継装置。
7. The wireless relay device according to claim 6,
The wireless relay device, wherein the information processing unit acquires the learning information, performs machine learning, and updates the discriminator even during the direction determination phase.
請求項6または請求項7に記載の無線中継装置において、
前記情報処理部は、同じ前記設定値となる複数の前記無線端末の前記位置情報を位置情報群とし、前記位置情報群の重心点を代表点として算出し、前記代表点の前記位置情報に1つの前記設定値を関連付けて前記判別器を生成する
ことを特徴とする無線中継装置。
8. The wireless relay device according to claim 6,
The wireless relay device is characterized in that the information processing unit treats the location information of multiple wireless terminals that have the same setting value as a location information group, calculates a center of gravity of the location information group as a representative point, and associates one of the setting values with the location information of the representative point to generate the discriminator.
動的反射板を有する無線中継装置により無線基地局と無線端末との間の通信を中継する無線中継制御方法であって、A wireless relay control method for relaying communication between a wireless base station and a wireless terminal by a wireless relay device having a dynamic reflector, comprising the steps of:
前記無線中継装置は、The wireless relay device includes:
前記動的反射板により反射される電波の位相を設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射処理と、A dynamic reflection process that controls the phase of the radio waves reflected by the dynamic reflector based on a set value and reflects the incident radio waves in an arbitrary direction;
前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射処理に出力する制御処理とa control process of determining an optimal setting value corresponding to the position information of the wireless terminal by a discriminator generated by machine learning by collecting learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measured the reception quality information, and outputting the setting value to the dynamic reflection process;
を行い、Do the following:
情報収集フェーズと、方向判定フェーズとを有し、The method includes an information gathering phase and a direction determination phase,
前記情報収集フェーズでは、In the information gathering phase,
前記動的反射処理に学習用の前記設定値を出力する処理と、A process of outputting the setting value for learning to the dynamic reflection process;
前記学習用の前記設定値が前記動的反射処理で設定されたときに通信する前記無線端末の前記位置情報及び前記受信品質情報を前記無線端末から取得する処理と、A process of acquiring, from the wireless terminal, the position information and the reception quality information of the wireless terminal that communicates when the setting value for learning is set by the dynamic reflection process;
前記設定値と、前記位置情報と、前記受信品質情報と、を関連付けた学習情報を前記無線中継装置の内部または外部の情報処理部に送信する処理と、a process of transmitting learning information, which associates the set value, the location information, and the reception quality information, to an information processing unit inside or outside the wireless relay device;
前記情報処理部が前記学習情報を記録して機械学習を行い、受信品質が最良となる前記設定値と前記無線端末の前記位置情報との組み合わせを判別する判別器を前記情報処理部から受信する処理を行い、The information processing unit records the learning information and performs machine learning, and a discriminator that discriminates a combination of the setting value and the location information of the wireless terminal that provides the best reception quality is received from the information processing unit;
前記判別器の生成においては、前記情報処理部は、同じ前記設定値となる複数の前記無線端末の前記位置情報を位置情報群とし、前記位置情報群に含まれる全ての前記位置情報の重心点を代表点として算出し、前記代表点の前記位置情報に1つの前記設定値を関連付けて前記判別器を生成し、In generating the discriminator, the information processing unit sets the location information of the plurality of wireless terminals having the same setting value as a location information group, calculates a center of gravity of all the location information included in the location information group as a representative point, and generates the discriminator by associating one of the setting values with the location information of the representative point;
前記方向判定フェーズでは、In the direction determination phase,
前記無線端末から受信する前記位置情報に対応する前記設定値を前記判別器により判別する処理と、a process of determining, by the determiner, the setting value corresponding to the location information received from the wireless terminal;
前記判別器により判別した前記設定値を前記動的反射処理で設定するThe set value determined by the discriminator is set in the dynamic reflection processing.
ことを特徴とする無線中継制御方法。A radio relay control method comprising:
請求項9に記載の無線中継制御方法において、10. The wireless relay control method according to claim 9,
前記情報処理部は、前記方向判定フェーズにおいても、前記学習情報を取得して機械学習を行い、前記判別器を更新するThe information processing unit also acquires the learning information, performs machine learning, and updates the classifier during the direction determination phase.
ことを特徴とする無線中継制御方法。A radio relay control method comprising:
無線基地局と無線端末との間の通信を動的反射板により中継する無線中継装置において、A wireless relay device that relays communication between a wireless base station and a wireless terminal using a dynamic reflector,
前記動的反射板により反射される電波の位相を設定値に基づいて制御し、入射する電波を任意の方向に反射する動的反射部と、a dynamic reflection unit that controls a phase of the radio wave reflected by the dynamic reflection plate based on a set value and reflects the incident radio wave in an arbitrary direction;
前記無線端末から受信した位置情報及び受信品質情報と、前記無線端末が前記受信品質情報を測定したときの前記設定値とを関連付けた学習情報を収集して機械学習により生成された判別器によって、前記無線端末の前記位置情報に対応する最適な前記設定値を判別して、当該設定値を前記動的反射部に出力する制御部とa control unit that determines an optimal setting value corresponding to the location information of the wireless terminal by a discriminator generated by machine learning by collecting learning information that associates location information and reception quality information received from the wireless terminal with the setting value when the wireless terminal measures the reception quality information, and outputs the setting value to the dynamic reflection unit;
を有し、having
情報収集フェーズと、方向判定フェーズとを有し、The method includes an information gathering phase and a direction determination phase,
前記情報収集フェーズでは、In the information gathering phase,
前記制御部は、The control unit is
前記動的反射部に学習用の前記設定値を出力し、outputting the setting value for learning to the dynamic reflection unit;
前記学習用の前記設定値が前記動的反射部に設定されたときに通信する前記無線端末の前記位置情報及び前記受信品質情報を前記無線端末から取得し、acquiring, from the wireless terminal, the position information and the reception quality information of the wireless terminal that communicates when the setting value for learning is set in the dynamic reflection unit;
前記設定値と、前記位置情報と、前記受信品質情報と、を関連付けた学習情報を情報処理部に出力し、outputting learning information that associates the setting value, the location information, and the reception quality information to an information processing unit;
前記情報処理部が前記学習情報を記録して機械学習を行い、受信品質が最良となる前記設定値と前記無線端末の前記位置情報との組み合わせを判別する判別器を前記情報処理部から受信し、The information processing unit records the learning information and performs machine learning, and receives from the information processing unit a discriminator that discriminates a combination of the setting value and the location information of the wireless terminal that provides the best reception quality;
前記判別器の生成においては、前記情報処理部は、同じ前記設定値となる複数の前記無線端末の前記位置情報を位置情報群とし、前記位置情報群の重心点を代表点として算出し、前記代表点の前記位置情報に1つの前記設定値を関連付けて前記判別器を生成し、In generating the discriminator, the information processing unit regards the position information of a plurality of the wireless terminals having the same setting value as a position information group, calculates a center of gravity of the position information group as a representative point, and generates the discriminator by associating one of the setting values with the position information of the representative point;
前記方向判定フェーズでは、In the direction determination phase,
前記制御部は、The control unit is
前記無線端末から受信する前記位置情報に対応する前記設定値を前記判別器により判別し、determining, by the discriminator, the setting value corresponding to the location information received from the wireless terminal;
前記判別器により判別した前記設定値を前記動的反射部に設定するThe set value determined by the determiner is set in the dynamic reflection section.
ことを特徴とする無線中継装置。1. A wireless relay device comprising:
請求項11に記載の無線中継装置において、The wireless relay device according to claim 11,
前記情報処理部は、前記方向判定フェーズにおいても、前記学習情報を取得して機械学習を行い、前記判別器を更新するThe information processing unit also acquires the learning information, performs machine learning, and updates the classifier during the direction determination phase.
ことを特徴とする無線中継装置。1. A wireless relay device comprising:
JP2022576908A 2021-01-22 2021-01-22 Radio relay control method and radio relay device Active JP7521611B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/002283 WO2022157935A1 (en) 2021-01-22 2021-01-22 Wireless relay control method, and wireless relay device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022157935A1 JPWO2022157935A1 (en) 2022-07-28
JP7521611B2 true JP7521611B2 (en) 2024-07-24

Family

ID=82549620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022576908A Active JP7521611B2 (en) 2021-01-22 2021-01-22 Radio relay control method and radio relay device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7521611B2 (en)
WO (1) WO2022157935A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025083870A1 (en) * 2023-10-20 2025-04-24 株式会社Nttドコモ Relay device, base station, and wireless communication method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031835A1 (en) 2011-08-30 2013-03-07 株式会社トヨタIt開発センター Wireless communication device and wireless communication method
WO2019004885A1 (en) 2017-06-29 2019-01-03 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A first radio node and methods therein for adjusting a set of beams for communication in a wireless communications network
JP2019134217A (en) 2018-01-29 2019-08-08 日本電気株式会社 Radio base station device, radio communication system, method and program
US10530453B1 (en) 2017-08-15 2020-01-07 Sprint Communications Company L.P. Adaptive broadcast beam generation of FD-MIMO systems

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021024611A1 (en) * 2019-08-07 2021-02-11 株式会社Nttドコモ Wireless communication system, phase control reflector, and wireless communication method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031835A1 (en) 2011-08-30 2013-03-07 株式会社トヨタIt開発センター Wireless communication device and wireless communication method
WO2019004885A1 (en) 2017-06-29 2019-01-03 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A first radio node and methods therein for adjusting a set of beams for communication in a wireless communications network
US10530453B1 (en) 2017-08-15 2020-01-07 Sprint Communications Company L.P. Adaptive broadcast beam generation of FD-MIMO systems
JP2019134217A (en) 2018-01-29 2019-08-08 日本電気株式会社 Radio base station device, radio communication system, method and program

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BASAR, Ertugrul, et al.,Wireless Communications Through Reconfigurable Intelligent Surfaces,Electrical Engineering and Systems Science [online],Cornell University,2019年07月19日,インターネット:<https://arxiv.org/abs/1906.09490> [検索日:2024.02.16]

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022157935A1 (en) 2022-07-28
JPWO2022157935A1 (en) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11637620B2 (en) Coverage enhancement for distributed antenna systems and repeaters by time-division beamforming
US10763941B2 (en) Method and apparatus for line-of-sight antenna array
KR101910852B1 (en) Method and apparatus for trnasmitting and receiving random access information in a wireless communication system
US8095069B2 (en) Techniques for MMWAVE WPAN communications with high-directional steerable antennas combining omni-directional transmissions with beamforming training
JP5048061B2 (en) Radio apparatus and method using directional antennas for peer-to-peer networks in millimeter waves for adaptive beam manipulation
JP5061248B2 (en) Combination of omnidirectional and directional communication in high frequency wireless networks
JP5119338B2 (en) Optimal placement and configuration technology for infrastructure relay nodes in wireless networks
CN113765550A (en) Communication method and related device
JPH0974375A (en) Wireless communication system
KR20170088658A (en) The apparatus and method for determining properties of channel
JP2010004570A (en) System for efficiently providing coverage of sectorized cell
JP7414927B2 (en) Devices operating in wireless communication systems
US7616555B2 (en) Minimum variance location estimation in wireless networks
US11777559B2 (en) Restricting uplink MIMO assignment based on fading in an mmWAVE system
CN115278526A (en) Terminal positioning method and device, electronic equipment and storage medium
US12250607B2 (en) MmWave to Wi-Fi control signal offloading in the event of fading in the mmWave system
US12471034B2 (en) Optimizing coverage and power usage in a network deploying an unlicensed band
EP3433943B1 (en) A wireless communication node adapted to radiate antenna beams of different types
JP7521611B2 (en) Radio relay control method and radio relay device
Song et al. A fast relay selection algorithm over 60GHz mm-wave systems
US20240373249A1 (en) Relay control system, relay apparatus, and relay control method
Chen et al. An adaptive MAC protocol for wireless ad hoc networks using smart antenna system
KR101934692B1 (en) Access point apparatus and operating method thereof
CN113747565B (en) An antenna array to realize wireless terminal positioning system
US20250374074A1 (en) Electronic device and method for providing angle of arrival in wireless communication system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240624

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7521611

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350