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JP7698595B2 - Communication device, control device, control method, and program for forming beams with high accuracy and communicating - Google Patents

Communication device, control device, control method, and program for forming beams with high accuracy and communicating Download PDF

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JP7698595B2 JP2022032784A JP2022032784A JP7698595B2 JP 7698595 B2 JP7698595 B2 JP 7698595B2 JP 2022032784 A JP2022032784 A JP 2022032784A JP 2022032784 A JP2022032784 A JP 2022032784A JP 7698595 B2 JP7698595 B2 JP 7698595B2
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Description

本発明は、無線通信におけるビーム制御技術に関する。 The present invention relates to beam control technology in wireless communications.

モバイル通信では、基地局装置が送出した電波を受信可能な位置に存在する端末装置に対して無線通信サービスが提供される。このため、基地局装置が送出した電波を端末装置の位置に適切に到達させることが重要である。特に高周波数帯を使用する傾向のある近年の無線通信環境では、無線品質が低下しやすい。これに対して、基地局装置がビームを形成して、そのビームの利得により、無線品質を向上させることが想定される。また、無線品質が低い領域に向けて電波を反射させる反射板を用いることが検討されている。なお、反射板は、物理的な向きを変更することによって信号を反射させる方向を変更することができるが、メタサーフェス反射板(非特許文献1参照)を用いることにより、物理的な向きを変更せずに、様々な方向に電波を反射させることができる。また、同様に、ビームを形成可能な無線リピータなどを用いることもできる。さらに、受信した信号を復調及び復号して、復号後のデータを再符号化及び変調して、無線信号を再生して中継する再生中継装置が用いられてもよい。なお、これらの反射板、無線リピータ、及び再生中継装置をまとめて中継装置と呼ぶことがある。 In mobile communications, wireless communication services are provided to terminal devices that are located in positions where radio waves sent from a base station device can be received. For this reason, it is important that the radio waves sent from the base station device reach the position of the terminal device appropriately. In recent wireless communication environments, particularly those that tend to use high frequency bands, wireless quality is likely to deteriorate. In response to this, it is assumed that the base station device will form a beam and improve wireless quality by using the gain of the beam. In addition, the use of a reflector that reflects radio waves toward areas with low wireless quality is being considered. Note that the reflector can change the direction in which the signal is reflected by changing its physical orientation, but by using a metasurface reflector (see Non-Patent Document 1), it is possible to reflect radio waves in various directions without changing the physical orientation. Similarly, a wireless repeater that can form a beam can also be used. Furthermore, a regenerative relay device that demodulates and decodes the received signal, re-encodes and modulates the decoded data, and regenerates and relays the wireless signal may be used. Note that these reflectors, wireless repeaters, and regenerative relay devices are sometimes collectively referred to as relay devices.

J. He、H. Wymeersch、T. Sanguanpuak、O. Silven、及び、M. Juntti、「Adaptive Beamforming Design for mmWave RIS-Aided Joint Localization and Communication」、2020 IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW)、2020年J. He, H. Wymeersch, T. Sanguanpuak, O. Silven, and M. Juntti, "Adaptive Beamforming Design for mmWave RIS-Aided Joint Localization and Communication", 2020 IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW), 2020

基地局装置が端末装置と十分な無線品質で通信するためには、基地局装置自身や中継装置によって形成されるビームが、端末装置の方向に適切に向けられていることが重要である。 In order for a base station device to communicate with a terminal device with sufficient wireless quality, it is important that the beams formed by the base station device itself and by relay devices are properly directed toward the terminal device.

本発明は、通信装置において、相手装置の方向に高精度にビームを向けるための適応制御技術を提供する。 The present invention provides adaptive control technology in a communication device to direct a beam in the direction of a remote device with high accuracy.

本発明の一態様による通信装置は、ビームを形成して電波を出力する出力手段と、第1のビームを用いて出力される前記電波が受信装置において受信される際の受信電力と第2のビームを用いて出力される前記電波が当該受信装置において受信される際の受信電力との差分が、前記通信装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームを設定する設定手段と、前記第1のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記電波の前記受信装置における前記電波の第1の受信電力と、前記第2のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記受信装置における前記電波の第2の受信電力との差分値に基づいて、前記受信装置に向けるビームの方向制御を行う制御手段と、を有する。
また、本発明の別に一態様による通信装置は、基地局装置と端末装置との間の通信を中継する中継装置として機能する通信装置であって、ビームを形成して電波を出力する出力手段と、第1のビームを用いて出力される前記電波が前記端末装置において受信される際の受信電力と第2のビームを用いて出力される前記電波が当該端末装置において受信される際の受信電力との差分が、前記通信装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームを設定する設定手段と、前記端末装置から送信された情報であって、前記第1のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記端末装置における前記電波の第1の受信電力および前記第2のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記端末装置における前記電波の第2の受信電力の前記情報を前記基地局装置へ中継する中継手段と、前記基地局装置から、前記第1の受信電力と前記第2の受信電力との差分値に基づくビームの制御指示を受信する受信手段と、前記制御指示に基づいて、前記端末装置に向けるビームの方向制御を行う制御手段と、を有する。
A communication device according to one embodiment of the present invention has an output means for forming a beam and outputting radio waves, a setting means for setting the first beam and the second beam so that a difference between a received power when the radio waves output using a first beam are received at a receiving device and a received power when the radio waves output using a second beam are received at the receiving device is different for each output direction of the radio waves from the communication device, and a control means for controlling the direction of the beam to be directed toward the receiving device based on a difference value between a first received power of the radio waves at the receiving device when the radio waves are output using the first beam and a second received power of the radio waves at the receiving device when the radio waves are output using the second beam.
In addition, a communication device according to another aspect of the present invention is a communication device that functions as a relay device that relays communication between a base station device and a terminal device, and has an output means that forms a beam and outputs radio waves, a setting means that sets the first beam and the second beam so that a difference between a received power when the radio waves output using a first beam are received at the terminal device and a received power when the radio waves output using a second beam are received at the terminal device is different for each output direction of the radio waves from the communication device, a relay means that relays to the base station device information transmitted from the terminal device, the information being a first received power of the radio waves at the terminal device when the radio waves are output using the first beam and a second received power of the radio waves at the terminal device when the radio waves are output using the second beam, a receiving means that receives from the base station device a beam control instruction based on a difference value between the first received power and the second received power, and a control means that controls the direction of the beam to be directed toward the terminal device based on the control instruction.

本発明の一態様による制御装置は、基地局装置と所定の領域に滞在する端末装置との間での通信を中継する中継装置を制御する制御装置であって、前記中継装置は、前記基地局装置から到来した電波を、第1のビームと、前記第1のビームとは異なる第2のビームとを形成して出力し、ここで、前記第1のビームを用いて中継される前記電波が前記端末装置において受信される際の受信電力と前記第2のビームを用いて中継される前記電波が当該端末装置において受信される際の受信電力との差分が、前記中継装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームが設定されており、前記制御装置は、前記端末装置から、前記中継装置が前記第1のビームを用いて電波を中継した場合の当該端末装置における当該電波の第1の受信電力と、前記中継装置が前記第2のビームを用いて電波を中継した場合の当該端末装置における当該電波の第2の受信電力と、の通知を受信する受信手段と、前記第1の受信電力と前記第2の受信電力との差分値を算出する算出手段と、当該差分値に基づいて、前記中継装置から見た前記端末装置が存在する方向を推定する推定手段と、前記推定の結果に基づいて、前記中継装置から前記端末装置に向けられるビームの方向を決定する決定手段と、前記端末装置に向けるビームの方向を前記中継装置に制御させるための前記決定に基づくビームの制御指示を前記中継装置へ送信する送信手段と、を有する。
A control device according to one aspect of the present invention is a control device for controlling a relay device which relays communication between a base station device and a terminal device staying in a predetermined area, the relay device forms a first beam and a second beam different from the first beam with respect to radio waves arriving from the base station device, and outputs the formed first beam and a second beam different from the first beam, the first beam and the second beam being set such that a difference between a received power when the radio waves relayed using the first beam are received at the terminal device and a received power when the radio waves relayed using the second beam are received at the terminal device differs for each output direction of the radio waves from the relay device, and the control device controls the relay device to receive the first beam and the second beam from the terminal device. the first beam and the second beam; a calculation means for calculating a difference between the first and second received powers; an estimation means for estimating a direction in which the terminal device is located as seen from the relay device based on the difference; a determination means for determining a direction of the beam to be directed from the relay device to the terminal device based on a result of the estimation; and a transmission means for transmitting a beam control instruction to the relay device based on the determination to cause the relay device to control the direction of the beam to be directed to the terminal device.

本発明によれば、通信装置において、相手装置の方向に高精度にビームを向けることができる。 The present invention allows a communication device to point a beam in the direction of a remote device with high accuracy.

無線通信システム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 communication system. 複数のビームにおける利得の設定を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating gain settings for multiple beams. 装置のハードウェア構成例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a hardware configuration of the apparatus. 中継装置の機能構成例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a functional configuration of a relay device. 基地局装置の機能構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a base station device. 端末装置の機能構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a terminal device. 処理の流れの第1の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a first example of a processing flow. 処理の流れの第2の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a second example of the processing flow.

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 The following embodiments are described in detail with reference to the attached drawings. Note that the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the invention. Two or more of the features described in the embodiments may be combined in any combination. In addition, the same reference numbers are used for the same or similar configurations, and duplicate descriptions are omitted.

(通信システムの構成)
図1に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。無線通信システムは、例えば、基地局装置101と端末装置102とを含んで構成される。基地局装置101と端末装置102は、例えば、第5世代(5G)のセルラ通信規格による無線通信を行うが、これは一例であり、ロングタームエボリューション(LTE)や将来の無線通信規格など、他の通信規格による通信を行ってもよい。なお、基地局装置101の付近には、例えば建物等の障害物104が存在しているものとする。このような状況では、基地局装置101から見て障害物104の陰となる所定の領域において基地局装置101から送出された電波の受信電力が大幅に低下し、その所定の領域に滞在する端末装置102は、基地局装置101と直接通信することができない。このため、本実施形態では、中継装置103を用いて、基地局装置101からの電波を所定の領域に到達させ、また、所定の領域に滞在する端末装置102からの電波を基地局装置101へ到達させるようにする。
(Configuration of communication system)
FIG. 1 shows an example of the configuration of a wireless communication system according to this embodiment. The wireless communication system includes, for example, a base station device 101 and a terminal device 102. The base station device 101 and the terminal device 102 perform wireless communication according to, for example, a fifth generation (5G) cellular communication standard, but this is only an example, and communication according to other communication standards such as long-term evolution (LTE) and future wireless communication standards may be performed. It is assumed that an obstacle 104 such as a building is present near the base station device 101. In such a situation, the received power of radio waves sent from the base station device 101 is significantly reduced in a predetermined area that is in the shadow of the obstacle 104 as seen from the base station device 101, and the terminal device 102 staying in the predetermined area cannot directly communicate with the base station device 101. For this reason, in this embodiment, a relay device 103 is used to allow radio waves from the base station device 101 to reach the predetermined area, and also allows radio waves from the terminal device 102 staying in the predetermined area to reach the base station device 101.

中継装置103は、ユーザデータの復号を伴わずに無線信号を中継する反射板や無線リピータでありうる。なお、反射板は、複数の反射素子で構成されたメタサーフェス反射板であり、反射素子ごとの反射位相を調整することによって、任意の方向・ビーム幅の反射パターンを形成することができるように構成される。また、無線リピータは、受信した信号を増幅して(必要に応じてさらに周波数を変換して)出力することができる。また、無線リピータは、複数のアンテナを用いて任意の方向及びビーム幅のビームを形成することができるように構成される。なお、中継装置103は、ユーザデータを復調及び復号して、復号後のユーザデータを再符号化及び変調して無線信号を再生することにより中継する再生中継装置であってもよい。本実施形態では、中継装置103は、ビーム111を形成して、基地局装置101から到来した電波を出力することが可能に構成される。なお、図1では、1つのビームが形成されている例を示しているが、2つ以上のビームが形成されてもよいし、2つのビームのみが形成されてもよい。 The relay device 103 may be a reflector or a wireless repeater that relays a wireless signal without decoding the user data. The reflector is a metasurface reflector composed of multiple reflecting elements, and is configured to be able to form a reflection pattern in any direction and beam width by adjusting the reflection phase of each reflecting element. The wireless repeater can amplify the received signal (and further convert the frequency as necessary) and output it. The wireless repeater is configured to be able to form a beam in any direction and beam width using multiple antennas. The relay device 103 may be a regenerative relay device that demodulates and decodes user data, re-encodes and modulates the decoded user data, and regenerates and relays the wireless signal. In this embodiment, the relay device 103 is configured to be able to form a beam 111 and output the radio wave arriving from the base station device 101. Although FIG. 1 shows an example in which one beam is formed, two or more beams may be formed, or only two beams may be formed.

ここで、中継装置103を用いて、基地局装置101と端末装置102との間の無線通信を効率的に実行するには、中継装置103から、端末装置102の方向へ向けてビームが形成されることが重要である。このため、本実施形態では、中継装置103から見た端末装置102が位置する方向を推定する技術を提供する。なお、以下では、中継装置103において端末装置102に向けて電波が放射される方向を、電波出力方向と呼ぶ。また、以下では、中継装置103において端末装置102に向けるビームを制御する手法について説明するが、基地局装置101が端末装置102と直接通信可能な場合に、基地局装置101においてビームを形成する際など、任意のビームを形成して通信を行う通信装置に対して以下の議論を使用することができる。 Here, in order to efficiently perform wireless communication between the base station device 101 and the terminal device 102 using the relay device 103, it is important that a beam is formed from the relay device 103 toward the terminal device 102. For this reason, in this embodiment, a technique is provided for estimating the direction in which the terminal device 102 is located as seen from the relay device 103. Note that, below, the direction in which the relay device 103 emits radio waves toward the terminal device 102 is referred to as the radio wave output direction. Also, below, a method of controlling the beam directed toward the terminal device 102 in the relay device 103 is described, but the following discussion can be used for a communication device that forms any beam to communicate, such as when the base station device 101 forms a beam in the base station device 101 when the base station device 101 can directly communicate with the terminal device 102.

本実施形態では、中継装置103は、少なくとも2つのビームパターンを形成して、端末装置102に向けて電波を出力する。このとき、少なくとも2つのビームパターンは、第1のビームの利得と第2のビームの利得との差分値が、中継装置103からの電波の出力方向ごとに異なる値となるように、電波の出力方向ごとの利得が決定される。 In this embodiment, the relay device 103 forms at least two beam patterns and outputs radio waves toward the terminal device 102. At this time, the gain of each of the at least two beam patterns is determined for each output direction of the radio waves such that the difference value between the gain of the first beam and the gain of the second beam is a different value for each output direction of the radio waves from the relay device 103.

例えば、図2(A)に示すように、第1のビームと第2のビームとの電波出力方向ごとの利得が異なるようにビームが形成される。図2(A)のような利得が用いられる場合、第1のビームが使用されて電波が出力された際の第1の受信電力と第2のビームが使用されて電波が出力された際の第2の受信電力との差分値に基づいて、中継装置103から見た場合の端末装置102が存在する方向を特定することができる。 For example, as shown in FIG. 2(A), beams are formed so that the gain of the first beam and the second beam differs for each radio wave output direction. When a gain such as that shown in FIG. 2(A) is used, the direction in which the terminal device 102 is located as seen from the relay device 103 can be identified based on the difference between the first received power when the first beam is used to output radio waves and the second received power when the second beam is used to output radio waves.

例えば、中継装置103における電波の出力電力をP、第1のビームにおける利得をG1、第2のビームにおける利得をG2、端末装置102における受信アンテナの利得をGr、中継装置103から端末装置102までの間の伝搬ロスをPL、雑音をNとする。なお、これらは全て対数表記であるものとする。この場合、第1のビームが使用された場合の端末装置102における電波の第1の受信電力P1は、
P1=P+G1+Gr+PL+N
と表され、第2のビームが使用された場合の端末装置102における電波の第2の受信電力P2は、
P2=P+G2+Gr+PL+N
と表される。ここで、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値は、P1-P2によって表現される。ここで、端末装置102が大きく移動していない場合、伝搬ロスは第1のビームが使用された場合と第2のビームが使用された場合とで概ね共通であり、また、例えば出力電力Pが十分に大きい場合、相対的に雑音の影響を無視することができる。したがって、P1-P2≒G1-G2と表現することができる。すなわち、端末装置102における第1の受信電力と第2の受信電力との差分値は、第1のビームの利得と第2のビームの利得との差分値に対応する。したがって、図2(A)のような特性を有する第1のビームと第2のビームとが使用される場合、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値は、図2(B)のようになる。図2(B)のような特性が得られる場合、1つの差分値に対して、中継装置103から見た端末装置102の方向が1つのみ対応するため、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値が特定されることにより、中継装置103から見た端末装置102が存在する方向を一意に特定することが可能となる。
For example, let P be the output power of radio waves in the relay device 103, G1 be the gain in the first beam, G2 be the gain in the second beam, Gr be the gain of the receiving antenna in the terminal device 102, PL be the propagation loss from the relay device 103 to the terminal device 102, and N be the noise. Note that these are all represented in logarithmic notation. In this case, the first received power P1 of radio waves in the terminal device 102 when the first beam is used is:
P1=P+G1+Gr+PL+N
The second reception power P2 of the radio wave at the terminal device 102 when the second beam is used is expressed as follows:
P2=P+G2+Gr+PL+N
Here, the difference between the first reception power and the second reception power is expressed by P1-P2. Here, when the terminal device 102 does not move significantly, the propagation loss is generally the same when the first beam is used and when the second beam is used, and when the output power P is sufficiently large, the effect of noise can be relatively ignored. Therefore, it can be expressed as P1-P2≒G1-G2. That is, the difference between the first reception power and the second reception power in the terminal device 102 corresponds to the difference between the gain of the first beam and the gain of the second beam. Therefore, when the first beam and the second beam having the characteristics as shown in FIG. 2(A) are used, the difference between the first reception power and the second reception power becomes as shown in FIG. 2(B). When a characteristic such as that shown in Figure 2 (B) is obtained, one difference value corresponds to only one direction of the terminal device 102 as seen from the relay device 103, so by identifying the difference value between the first received power and the second received power, it is possible to uniquely identify the direction in which the terminal device 102 is located as seen from the relay device 103.

このようにして、中継装置103において第1のビームを使用した場合の端末装置102における電波の第1の受信電力と、中継装置103において第2のビームを使用した場合の端末装置102における電波の第2の受信電力とに基づいて、中継装置103から見た端末装置102が存在する方向を特定することができる。このようにして、端末装置102が存在する方向が特定されると、中継装置103は、その特定された方向に向けてビームのピークが形成されるように、ビームの方向制御を実行することができる。 In this way, the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 can be identified based on the first reception power of radio waves at the terminal device 102 when the relay device 103 uses a first beam and the second reception power of radio waves at the terminal device 102 when the relay device 103 uses a second beam. When the direction in which the terminal device 102 exists is identified in this way, the relay device 103 can perform beam direction control so that the peak of the beam is formed toward the identified direction.

一例において、端末装置102から、第1の受信電力及び第2の受信電力の測定結果を示す情報を通知する信号が送信された場合に、中継装置103は、その信号をそのまま基地局装置101へ転送する。その後、中継装置103は、基地局装置101から、端末装置102において測定された第1の受信電力と第2の受信電力とに基づく方向制御のための情報を取得しうる。一例において、この方向制御のための情報は、第1の受信電力及び第2の受信電力そのものの値を示す情報でありうる。この場合、中継装置103は、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値を算出して取得する。なお、方向制御のための情報として、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値を示す情報が取得されてもよい。中継装置103は、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値を算出することにより又は基地局装置101からの通知により取得すると、その差分値に基づいて、上述のようにして、中継装置103から見た端末装置102が存在する方向を推定し、その推定結果に基づいて、端末装置の方向にビームを向けるようにビームの方向制御を実行する。また、中継装置103から見た端末装置102が存在する方向の推定は、基地局装置101内に用意された制御装置又は基地局装置101に接続されたネットワーク内の制御装置によって行われてもよい。この場合、制御装置は、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値に基づいて中継装置103から見た端末装置102が存在する方向を推定し、その推定結果に基づいて、中継装置103によって形成されるビームが端末装置102の方向へ向くように中継装置103に指示するビームの制御指示情報を生成する。そして、制御装置は、基地局装置101を介して、中継装置103に対して、生成した制御指示情報を送信する。中継装置103は、この制御指示情報を受信すると、その指示に従って、ビームを端末装置102の方向へ向けるように制御を行う。この場合、中継装置103は、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値の算出や、端末装置102が存在する方向の推定を実行する必要はない。 In one example, when a signal notifying information indicating the measurement results of the first reception power and the second reception power is transmitted from the terminal device 102, the relay device 103 transfers the signal as is to the base station device 101. After that, the relay device 103 may obtain information for directional control based on the first reception power and the second reception power measured in the terminal device 102 from the base station device 101. In one example, this information for directional control may be information indicating the values of the first reception power and the second reception power themselves. In this case, the relay device 103 calculates and obtains the difference value between the first reception power and the second reception power. Note that information indicating the difference value between the first reception power and the second reception power may be obtained as information for directional control. When the relay device 103 calculates the difference between the first reception power and the second reception power or acquires the difference between the first reception power and the second reception power by notification from the base station device 101, the relay device 103 estimates the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 based on the difference, as described above, and performs beam direction control so as to direct the beam toward the terminal device based on the estimation result. The estimation of the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 may be performed by a control device provided in the base station device 101 or a control device in a network connected to the base station device 101. In this case, the control device estimates the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 based on the difference between the first reception power and the second reception power, and generates beam control instruction information that instructs the relay device 103 to direct the beam formed by the relay device 103 toward the terminal device 102 based on the estimation result. Then, the control device transmits the generated control instruction information to the relay device 103 via the base station device 101. When the relay device 103 receives this control instruction information, it performs control in accordance with the instruction to direct the beam toward the terminal device 102. In this case, the relay device 103 does not need to calculate the difference between the first received power and the second received power, or estimate the direction in which the terminal device 102 is located.

なお、中継装置103は、端末装置102から送信された第1の受信電力や第2の受信電力との通知を受信した場合に、その通知を復調及び復号して、第1の受信電力と第2の受信電力とを取得してもよい。すなわち、中継装置103は、端末装置103から基地局装置101へ通知された第1の受信電力と第2の受信電力を、基地局装置101を介して取得するのではなく、端末装置102から直接取得してもよい。この場合、中継装置103は、この取得した情報に基づいて、上述のようにして差分値を算出して、端末装置102が存在する方向を推定し、その推定の結果に基づいてビームを端末装置102の方向へ向けるように制御を行いうる。また、基地局装置101は、端末装置102と直接通信する(中継装置103を介さずに通信する)場合、上述のようにして少なくとも2つのビームを形成して、端末装置102からその少なくとも2つのビームを用いた場合の電波の受信電力の通知を受信し、その受信電力の差分値に基づいて、基地局装置101から見て端末装置102が存在する方向を推定しうる。そして、基地局装置101は、その推定した方向へビームが向くように、ビームの方向制御を実行しうる。なお、基地局装置101や中継装置103は、例えば、他の中継装置などの端末装置以外の装置に向けてビームを形成する際にも、この手法を使用することができる。この場合も、少なくとも2つのビームを用いて所定の電波を送出し、その電波を受信した受信装置からの受信電力のフィードバックによって、その受信装置の方向へビームを向ける制御を実行しうる。 In addition, when the relay device 103 receives a notification of the first reception power and the second reception power transmitted from the terminal device 102, the relay device 103 may demodulate and decode the notification to obtain the first reception power and the second reception power. In other words, the relay device 103 may obtain the first reception power and the second reception power notified from the terminal device 103 to the base station device 101 directly from the terminal device 102, rather than obtaining them via the base station device 101. In this case, the relay device 103 may calculate the difference value as described above based on the obtained information, estimate the direction in which the terminal device 102 is located, and perform control so as to direct the beam toward the terminal device 102 based on the result of the estimation. Furthermore, when the base station device 101 communicates directly with the terminal device 102 (without going through the relay device 103), the base station device 101 may form at least two beams as described above, receive notification of the received power of radio waves when the at least two beams are used from the terminal device 102, and estimate the direction in which the terminal device 102 is located as seen from the base station device 101 based on the difference in the received power. The base station device 101 may then execute beam direction control so that the beam is directed in the estimated direction. Note that the base station device 101 and the relay device 103 may also use this method when forming a beam toward a device other than a terminal device, such as another relay device. In this case, too, a specific radio wave may be transmitted using at least two beams, and control may be executed to direct the beam toward the receiving device by feedback of the received power from the receiving device that received the radio wave.

(装置構成)
図3を用いて、基地局装置101、端末装置102、及び中継装置103のハードウェア構成例について説明する。各装置は、一例において、プロセッサ301、ROM302、RAM303、記憶装置304、及び通信回路305を含んで構成される。プロセッサ301は、汎用のCPU(中央演算装置)や、ASIC(特定用途向け集積回路)等の、1つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータであり、ROM302や記憶装置304に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ROM302は、各装置が実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する読み出し専用メモリである。RAM303は、プロセッサ301がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報を記憶するランダムアクセスメモリである。記憶装置304は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。通信回路305は、例えば、LTEや5Gの無線通信用の回路を含んで構成される。なお、図3では、1つの通信回路305が図示されているが、各装置は、複数の通信回路を有してもよい。例えば、基地局装置101は他のノードの通信のために、また、中継装置103は制御装置との通信のために、有線通信回路を含んでもよい。
(Device configuration)
Using FIG. 3, an example of the hardware configuration of the base station device 101, the terminal device 102, and the relay device 103 will be described. In one example, each device is configured to include a processor 301, a ROM 302, a RAM 303, a storage device 304, and a communication circuit 305. The processor 301 is a computer configured to include one or more processing circuits such as a general-purpose CPU (Central Processing Unit) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and executes the overall processing of the device and each of the above-mentioned processes by reading and executing a program stored in the ROM 302 or the storage device 304. The ROM 302 is a read-only memory that stores information such as programs and various parameters related to the processing executed by each device. The RAM 303 functions as a workspace when the processor 301 executes a program, and is a random access memory that stores temporary information. The storage device 304 is configured, for example, by a removable external storage device. The communication circuit 305 is configured to include, for example, a circuit for wireless communication of LTE or 5G. 3, one communication circuit 305 is illustrated, but each device may have multiple communication circuits. For example, the base station device 101 may include a wired communication circuit for communication with other nodes, and the relay device 103 may include a wired communication circuit for communication with a control device.

図4は、中継装置103の機能構成例を示す図である。中継装置103は、その機能構成として、例えば、中継処理部401、ビーム形成部402、方向制御部403、及び端末位置特定部404を含む。なお、これらは一例に過ぎず、機能の一部が省略されてもよいし、他の機能部と統合されてもよいし、1つの機能部がさらに分割されてもよい。これらの機能部は、例えば、プロセッサ301が、ROM302や記憶装置304に記憶されたプログラムを実行することにより実現されうる。ただし、これに限られず、専用のハードウェアが用意されてもよい。 Figure 4 is a diagram showing an example of the functional configuration of relay device 103. Relay device 103 includes, as its functional configuration, relay processing unit 401, beam forming unit 402, direction control unit 403, and terminal position identification unit 404, for example. Note that these are merely examples, and some of the functions may be omitted, may be integrated with other functional units, or one functional unit may be further divided. These functional units may be realized, for example, by processor 301 executing a program stored in ROM 302 or storage device 304. However, this is not limited to the above, and dedicated hardware may be provided.

中継処理部401は、基地局装置101又は端末装置102から送信された無線信号(電波)を(一例においてユーザデータの復号を伴わずに)中継する処理を実行する。例えば、中継装置103が無線リピータである場合、中継処理部301は、受信した電波を増幅して、必要に応じて周波数変換した上で出力する。また、中継装置103が反射板である場合、中継処理部301は、到来した電波に対して実態的な処理を行わずに反射させる。また、中継装置103が再生型中継装置である場合、中継処理部301は、受信した信号を復調及び復号し、その復号後のデータを再度符号化及び変調して無線信号を再生して、その再生した無線信号を中継先へ出力する。 The relay processing unit 401 executes a process of relaying a wireless signal (radio wave) transmitted from the base station device 101 or the terminal device 102 (in one example, without decoding the user data). For example, if the relay device 103 is a wireless repeater, the relay processing unit 301 amplifies the received radio wave, converts the frequency as necessary, and outputs it. Also, if the relay device 103 is a reflector, the relay processing unit 301 reflects the incoming radio wave without performing any actual processing. Also, if the relay device 103 is a regenerative relay device, the relay processing unit 301 demodulates and decodes the received signal, re-encodes and modulates the decoded data to regenerate the radio signal, and outputs the regenerated radio signal to the relay destination.

ビーム形成部402は、上述のように、少なくとも2つのビームパターンでビームを形成する。ビーム形成部402は、上述のように、第1のビームの利得と第2のビームの利得との差分値が、中継装置103からの電波の出力方向ごとに異なるように、第1のビームと第2のビームとを設定する。 The beam forming unit 402 forms beams with at least two beam patterns, as described above. The beam forming unit 402 sets the first beam and the second beam so that the difference value between the gain of the first beam and the gain of the second beam differs for each output direction of the radio wave from the relay device 103, as described above.

方向制御部403は、第1のビームを形成して電波を出力した際の端末装置102におけるその電波の第1の受信電力と、第2のビームを形成して電波を出力した際の端末装置102におけるその電波の第2の受信電力との差分値に基づいて、端末装置102が存在する方向に向けてビームを形成する制御を行う。端末位置特定部404は、例えば、制御装置から取得した情報に基づいて、端末の位置を特定する。例えば、端末位置特定部404は、制御装置から、端末装置102における電波の第1の受信電力及び第2の受信電力の測定値を示す情報やそれらの受信電力の差分値の情報(又はその値を特定可能な情報)を取得し、その情報に基づいて、中継装置103から見て端末装置102が存在する方向を推定しうる。また、端末位置特定部404は、例えば、端末装置102における電波の受信電力の測定結果を示す情報を、端末装置102からの報告を受信(又は傍受)することによって取得してもよい。なお、制御装置が端末装置102の位置を推定して、その推定に基づくビームの制御指示を中継装置103へ提供する場合には、端末位置特定部404は省略されてもよい。 The direction control unit 403 performs control to form a beam in the direction in which the terminal device 102 exists based on a difference value between the first reception power of the radio wave in the terminal device 102 when the first beam is formed and the radio wave is output, and the second reception power of the radio wave in the terminal device 102 when the second beam is formed and the radio wave is output. The terminal position determination unit 404 determines the position of the terminal based on information acquired from the control device, for example. For example, the terminal position determination unit 404 may obtain information indicating the measurement value of the first reception power and the second reception power of the radio wave in the terminal device 102 or information of the difference value of the reception power (or information that can identify the value) from the control device, and may estimate the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 based on the information. In addition, the terminal position determination unit 404 may obtain information indicating the measurement result of the reception power of the radio wave in the terminal device 102 by receiving (or intercepting) a report from the terminal device 102, for example. In addition, if the control device estimates the position of the terminal device 102 and provides a beam control instruction based on that estimation to the relay device 103, the terminal position determination unit 404 may be omitted.

図5は、基地局装置101の機能構成例を示す図である。基地局装置101は、その機能構成として、例えば、報告受信部501、情報通知部502、及び端末方向推定部503を含む。なお、これらは一例に過ぎず、機能の一部が省略されてもよいし、他の機能部と統合されてもよいし、1つの機能部がさらに分割されてもよい。これらの機能部は、例えば、プロセッサ301が、ROM302や記憶装置304に記憶されたプログラムを実行することにより実現されうる。ただし、これに限られず、専用のハードウェアが用意されてもよい。また、図5は、本実施形態に関連する機能部のみを概略的に示したのみであり、基地局装置101は、通常のセルラ通信システムにおける基地局装置としての機能を当然に有する。 Figure 5 is a diagram showing an example of the functional configuration of the base station device 101. The base station device 101 includes, for example, a report receiving unit 501, an information notification unit 502, and a terminal direction estimation unit 503 as its functional configuration. Note that these are merely examples, and some of the functions may be omitted, may be integrated with other functional units, or one functional unit may be further divided. These functional units may be realized, for example, by the processor 301 executing a program stored in the ROM 302 or the storage device 304. However, this is not limited to this, and dedicated hardware may be prepared. Also, Figure 5 only shows a schematic diagram of the functional units related to this embodiment, and the base station device 101 naturally has the functions of a base station device in a normal cellular communication system.

報告受信部501は、端末装置102から、中継装置103が出力した電波の第1の受信電力および第2の受信電力の測定結果の報告を受信する。なお、基地局装置101は、通常の基地局装置として参照信号を定期的に所定の無線リソースで送信し続けており、端末装置102は、例えば中継装置103によって中継されたその参照信号を測定した参照信号受信電力(RSRP)を基地局装置101に報告しうる。なお、ここでは電波の受信電力が報告されるものとしているが、これに限られず、例えば、SNR(信号対雑音比)などの、電波の受信強度を特定可能な任意の指標が用いられてもよい。情報通知部502は、中継装置103へ、第1の受信電力及び第2の受信電力に関する情報を通知する。端末方向推定部503は、第1の受信電力と第2の受信電力との差分値に基づいて、中継装置103から見た端末装置102の存在する方向を推定する。ここで、情報通知部502によって通知される第1の受信電力及び第2の受信電力に関する情報に関する情報は、第1の受信電力及び第2の受信電力を示す情報又はこれらの受信電力の差分値の情報でありうる。また、この第1の受信電力及び第2の受信電力に関する情報は、例えば、端末方向推定部503によって推定された、中継装置103から見た端末装置102が存在する方向に基づいて、中継装置103がビームを向けるべき方向を指定する制御指示情報を含んでもよい。なお、中継装置103が、端末装置102からの報告を受信して自律的にビームの制御を行うことができる場合には、基地局装置101は、図5に示すような機能を有しなくてもよい。 The report receiving unit 501 receives a report of the measurement results of the first reception power and the second reception power of the radio wave output by the relay device 103 from the terminal device 102. The base station device 101 continues to transmit a reference signal periodically using a predetermined radio resource as a normal base station device, and the terminal device 102 can report to the base station device 101, for example, the reference signal reception power (RSRP) obtained by measuring the reference signal relayed by the relay device 103. Note that, although the reception power of the radio wave is reported here, this is not limited to this, and any index capable of identifying the reception strength of the radio wave, such as SNR (signal-to-noise ratio), may be used. The information notification unit 502 notifies the relay device 103 of information regarding the first reception power and the second reception power. The terminal direction estimation unit 503 estimates the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 based on the difference value between the first reception power and the second reception power. Here, the information on the first reception power and the second reception power notified by the information notification unit 502 may be information indicating the first reception power and the second reception power, or information on the difference between these reception powers. In addition, the information on the first reception power and the second reception power may include control instruction information that specifies the direction in which the relay device 103 should point the beam, based on the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103, estimated by the terminal direction estimation unit 503. Note that, if the relay device 103 can receive a report from the terminal device 102 and autonomously control the beam, the base station device 101 does not need to have the function shown in FIG. 5.

図6は、端末装置102の機能構成例を示す図である。端末装置102は、その機能構成として、例えば、受信電力測定部601、及び受信電力通知部602を含む。なお、これらは一例に過ぎず、機能の一部が省略されてもよいし、他の機能部と統合されてもよいし、1つの機能部がさらに分割されてもよい。これらの機能部は、例えば、プロセッサ301が、ROM302や記憶装置304に記憶されたプログラムを実行することにより実現されうる。ただし、これに限られず、専用のハードウェアが用意されてもよい。また、図6は、本実施形態に関連する機能部のみを概略的に示したのみであり、端末装置102は、通常のセルラ通信システムにおける端末装置としての機能を当然に有する。 Figure 6 is a diagram showing an example of the functional configuration of the terminal device 102. The terminal device 102 includes, for example, a received power measurement unit 601 and a received power notification unit 602 as its functional configuration. Note that these are merely examples, and some of the functions may be omitted, may be integrated with other functional units, or one functional unit may be further divided. These functional units may be realized, for example, by the processor 301 executing a program stored in the ROM 302 or the storage device 304. However, this is not limited to this, and dedicated hardware may be prepared. Also, Figure 6 only shows a schematic diagram of the functional units related to this embodiment, and the terminal device 102 naturally has the functions of a terminal device in a normal cellular communication system.

受信電力測定部601は、中継装置103から出力された電波の電力を測定する。例えば、受信電力測定部601は、基地局装置101から送信されて中継装置103によって中継された参照信号を測定し、参照信号受信電力(RSRP)を取得する。受信電力通知部602は、受信電力測定部601によって測定された受信電力を示す情報を(例えば中継装置103を介して)基地局装置101へ通知する。なお、受信電力通知部602は、受信電力を示す情報を中継装置103へ通知するように構成されてもよい。 The received power measurement unit 601 measures the power of the radio waves output from the relay device 103. For example, the received power measurement unit 601 measures a reference signal transmitted from the base station device 101 and relayed by the relay device 103, and obtains the reference signal received power (RSRP). The received power notification unit 602 notifies the base station device 101 (for example, via the relay device 103) of information indicating the received power measured by the received power measurement unit 601. Note that the received power notification unit 602 may be configured to notify the relay device 103 of the information indicating the received power.

(処理の流れ)
続いて、無線通信システムで実行される処理の流れの例について図7を用いて概説する。本処理では、中継装置103が、基地局装置101から到来した(例えば、参照信号を含んだ)無線信号を、上述のようにして、第1のビームの利得と第2のビームの利得との差分値が、中継装置103からの電波の出力方向ごとに異なるように、第1のビームと第2のビームとを設定し、設定した第1のビームと第2のビームとを形成して出力する。例えば、中継装置103は、まず、基地局装置101から到来した無線信号を第1のビームを形成して中継する(S701、S702)。端末装置102は、中継された無線信号の受信電力(第1の受信電力)を測定し(S703)、中継装置103を介して、その測定結果を基地局装置101へ通知する(S704)。また、中継装置103は、基地局装置101から到来した無線信号を第2のビームを形成して中継する(S705、S706)。端末装置102は、中継された無線信号の受信電力(第2の受信電力)を測定し(S707)、中継装置103を介して、測定結果を基地局装置101へ通知する(S708)。なお、ここでは、第1のビームと第2のビームとが時分割で形成される場合について説明したが、これらのビームが並行して形成されてもよい。この場合、ビームごとに例えば異なる無線信号(例えば参照信号)が送信されるようにし、端末装置102において、これらの無線信号を並行して測定させるようにしてもよい。
(Processing flow)
Next, an example of the flow of processing executed in the wireless communication system will be outlined with reference to FIG. 7. In this processing, the relay device 103 sets the first beam and the second beam so that the difference value between the gain of the first beam and the gain of the second beam is different for each output direction of the radio wave from the relay device 103, as described above, and forms and outputs the set first beam and second beam. For example, the relay device 103 first forms the first beam and relays the wireless signal arriving from the base station device 101 (S701, S702). The terminal device 102 measures the received power (first received power) of the relayed wireless signal (S703), and notifies the base station device 101 of the measurement result via the relay device 103 (S704). The relay device 103 also forms the second beam and relays the wireless signal arriving from the base station device 101 (S705, S706). The terminal device 102 measures the received power (second received power) of the relayed radio signal (S707), and notifies the base station device 101 of the measurement result via the relay device 103 (S708). Note that although the case where the first beam and the second beam are formed in a time-division manner has been described here, these beams may be formed in parallel. In this case, for example, a different radio signal (e.g., a reference signal) may be transmitted for each beam, and the terminal device 102 may measure these radio signals in parallel.

そして、基地局装置101は、受信した測定結果の情報に含まれる第1の受信電力および第2の受信電力又はこれらの受信電力の差分値の情報を中継装置103へ通知する(S709)。そして、中継装置103は、その情報に基づいて、自装置から見た端末装置102が存在する方向を推定し(S710)、その方向にビームが向くように、形成するビームの方向制御を実行する(S711)。 Then, the base station device 101 notifies the relay device 103 of the first received power and the second received power or the difference between these received powers, which are included in the received measurement result information (S709). The relay device 103 then estimates the direction in which the terminal device 102 is located as seen from the relay device 103 based on the information (S710), and performs directional control of the beam to be formed so that the beam is directed in that direction (S711).

なお、図7では、中継装置103が端末装置102の存在する方向を推定する場合の例について説明したが、図8のように、制御装置(基地局装置101)がその推定を行ってもよい。図8の場合、制御装置は、受信した測定結果に含まれる第1の受信電力および第2の受信電力の情報から、中継装置103から見た場合の端末装置102の存在する方向を推定して(S801)、中継装置103においてビームが向けられるべき方向を決定する(S802)。そして、制御装置は、基地局装置101を介して、決定した方向に中継装置103がビームを向けるように指示するビーム制御指示情報を送信する(S803)。中継装置103は、そのビーム制御指示情報に従って、ビームの方向制御を実行する(S804)。 Note that, although FIG. 7 describes an example in which the relay device 103 estimates the direction in which the terminal device 102 is located, as shown in FIG. 8, the control device (base station device 101) may perform the estimation. In the case of FIG. 8, the control device estimates the direction in which the terminal device 102 is located as seen from the relay device 103 from the information on the first reception power and the second reception power included in the received measurement result (S801), and determines the direction in which the beam should be directed in the relay device 103 (S802). Then, the control device transmits beam control instruction information via the base station device 101 to instruct the relay device 103 to direct the beam in the determined direction (S803). The relay device 103 executes beam direction control according to the beam control instruction information (S804).

なお、中継装置103は、端末装置102が基地局装置101と直接通信できない領域に進入してくるまでは、初期的に事前設定された方向に向けてビームを形成して基地局装置101からの電波を出力するように構成されうる。なお、このビームは、例えば、第1のビーム又は第2のビームであってもよいし、不感地帯を広く覆うように、相対的にビーム幅が広くかつ利得が低く設定されたビームであってもよい。そして、端末装置102がそのビームのエリアに進入したことに応じて、上述の処理が実行されるように構成されうる。 The relay device 103 may be configured to initially form a beam in a preset direction and output radio waves from the base station device 101 until the terminal device 102 enters an area where it cannot directly communicate with the base station device 101. This beam may be, for example, the first beam or the second beam, or may be a beam with a relatively wide beam width and low gain set to widely cover the blind zone. The relay device 103 may be configured to execute the above-mentioned processing in response to the terminal device 102 entering the area of that beam.

このように、本実施形態によれば、中継装置103における電波出力方向ごとに、少なくとも2つのビームの利得の差が一意に定まるようにビームパターンを設定することにより、端末装置102における電波の受信電力の測定値に基づいて、中継装置103から見た場合の端末装置102が存在する方向を高精度に推定することが可能となる。そして、中継装置103は、その推定された端末装置102が存在する方向に応じてビームを設定し、基地局装置101と端末装置102との間の通信を、その設定したビームを用いて高効率に中継することができるようになる。また、上述の手法を基地局装置101に適用することにより、基地局装置101が端末装置102と直接通信する場合のビーム設定を高精度に行うことができるようになる。 In this way, according to this embodiment, by setting a beam pattern so that the difference in gain between at least two beams is uniquely determined for each radio wave output direction in the relay device 103, it becomes possible to estimate with high accuracy the direction in which the terminal device 102 exists as seen from the relay device 103 based on the measured value of the radio wave reception power in the terminal device 102. Then, the relay device 103 sets a beam according to the estimated direction in which the terminal device 102 exists, and can relay communication between the base station device 101 and the terminal device 102 with high efficiency using the set beam. In addition, by applying the above-mentioned method to the base station device 101, it becomes possible to set a beam with high accuracy when the base station device 101 communicates directly with the terminal device 102.

上記構成により、通信装置において、適切な方向にビームを設定することができる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 The above configuration allows the communication device to set the beam in the appropriate direction. This makes it possible to contribute to Goal 9 of the United Nations-led Sustainable Development Goals (SDGs), which is to "build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible within the scope of the invention.

Claims (14)

通信装置であって、
ビームを形成して電波を出力する出力手段と、
第1のビームを用いて出力される前記電波が受信装置において受信される際の受信電力と第2のビームを用いて出力される前記電波が当該受信装置において受信される際の受信電力との差分が、前記通信装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームを設定する設定手段と、
前記第1のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記電波の前記受信装置における前記電波の第1の受信電力と、前記第2のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記受信装置における前記電波の第2の受信電力との差分値に基づいて、前記受信装置に向けるビームの方向制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
A communication device, comprising:
an output means for forming a beam and outputting radio waves;
a setting means for setting the first beam and the second beam such that a difference between a received power when the radio wave outputted using a first beam is received by a receiving device and a received power when the radio wave outputted using a second beam is received by the receiving device differs for each output direction of the radio wave from the communication device;
a control means for controlling a direction of the beam directed to the receiving device based on a difference value between a first reception power of the radio wave at the receiving device when the radio wave is output using the first beam and a second reception power of the radio wave at the receiving device when the radio wave is output using the second beam;
A communication device comprising:
前記通信装置は基地局装置であり、
前記受信装置は端末装置であり、
前記通信装置は、前記端末装置から、前記第1の受信電力および前記第2の受信電力を取得する取得手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
the communication device is a base station device,
the receiving device is a terminal device,
The communication device further includes an acquisition means for acquiring the first reception power and the second reception power from the terminal device.
2. The communication device according to claim 1 .
前記通信装置は中継装置であり、
前記受信装置は端末装置であり、
前記端末装置は、前記中継装置を介して前記第1の受信電力および前記第2の受信電力を基地局装置へ通知し、
前記通信装置は、前記基地局装置から、前記第1の受信電力と前記第2の受信電力とに基づく前記方向制御のための情報を取得する取得手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
the communication device is a relay device,
the receiving device is a terminal device,
the terminal device notifies a base station device of the first reception power and the second reception power via the relay device;
The communication device further includes an acquisition means for acquiring information for the direction control based on the first reception power and the second reception power from the base station device.
2. The communication device according to claim 1 .
前記方向制御のための前記情報は、前記第1の受信電力と前記第2の受信電力とを示す情報、又は、前記差分値を示す情報であり、
前記通信装置は、当該情報に基づいて前記差分値を取得し、当該差分値に基づいて前記中継装置から見た前記端末装置が存在する方向を推定する推定手段をさらに有し、
前記制御手段は、当該推定された前記端末装置の方向にビームを向けるように前記方向制御を行う、
ことを特徴とする請求項3に記載の通信装置。
the information for the direction control is information indicating the first reception power and the second reception power, or information indicating the difference value,
the communication device further includes an estimation means for acquiring the difference value based on the information, and estimating a direction in which the terminal device is located as seen from the relay device based on the difference value;
The control means performs the direction control so as to direct the beam in the estimated direction of the terminal device.
4. The communication device according to claim 3.
基地局装置と端末装置との間の通信を中継する中継装置として機能する通信装置であって、
ビームを形成して電波を出力する出力手段と、
第1のビームを用いて出力される前記電波が前記端末装置において受信される際の受信電力と第2のビームを用いて出力される前記電波が当該端末装置において受信される際の受信電力との差分が、前記通信装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームを設定する設定手段と、
前記端末装置から送信された情報であって、前記第1のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記端末装置における前記電波の第1の受信電力および前記第2のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記端末装置における前記電波の第2の受信電力の前記情報を前記基地局装置へ中継する中継手段と、
前記基地局装置から、前記第1の受信電力と前記第2の受信電力との差分値に基づくビームの制御指示を受信する受信手段と、
前記制御指示に基づいて、前記端末装置に向けビーム方向制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
A communication device that functions as a relay device that relays communication between a base station device and a terminal device,
an output means for forming a beam and outputting radio waves;
a setting means for setting the first beam and the second beam such that a difference between a received power when the radio wave outputted using a first beam is received by the terminal device and a received power when the radio wave outputted using a second beam is received by the terminal device differs for each output direction of the radio wave from the communication device;
a relay means for relaying to the base station device, the information being transmitted from the terminal device, the information being a first reception power of the radio wave in the terminal device when the radio wave is outputted using the first beam and a second reception power of the radio wave in the terminal device when the radio wave is outputted using the second beam;
a receiving means for receiving from the base station device a beam control instruction based on a difference value between the first received power and the second received power;
A control means for controlling a direction of a beam to be directed toward the terminal device based on the control instruction;
A communication device comprising :
前記中継装置は、メタサーフェスを有する反射板である、ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の通信装置。 The communication device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the relay device is a reflector having a metasurface. 前記中継装置は、無線リピータである、ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の通信装置。 The communication device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the relay device is a wireless repeater. 基地局装置と所定の領域に滞在する端末装置との間での通信を中継する中継装置を制御する制御装置であって、
前記中継装置は、前記基地局装置から到来した電波を、第1のビームと、前記第1のビームとは異なる第2のビームとを形成して出力し、ここで、前記第1のビームを用いて中継される前記電波が前記端末装置において受信される際の受信電力と前記第2のビームを用いて中継される前記電波が当該端末装置において受信される際の受信電力との差分が、前記中継装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームが設定されており、
前記制御装置は、
前記端末装置から、前記中継装置が前記第1のビームを用いて電波を中継した場合の当該端末装置における当該電波の第1の受信電力と、前記中継装置が前記第2のビームを用いて電波を中継した場合の当該端末装置における当該電波の第2の受信電力と、の通知を受信する受信手段と、
前記第1の受信電力と前記第2の受信電力との差分値を算出する算出手段と、
当該差分値に基づいて、前記中継装置から見た前記端末装置が存在する方向を推定する推定手段と、
前記推定の結果に基づいて、前記中継装置から前記端末装置に向けられるビームの方向を決定する決定手段と、
前記端末装置に向けるビームの方向を前記中継装置に制御させるための前記決定に基づくビームの制御指示を前記中継装置へ送信する送信手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
A control device that controls a relay device that relays communication between a base station device and a terminal device staying in a predetermined area,
the relay device forms a first beam and a second beam different from the first beam with respect to radio waves arriving from the base station device, and outputs the first beam and the second beam, wherein the first beam and the second beam are set such that a difference between a reception power when the radio waves relayed using the first beam are received by the terminal device and a reception power when the radio waves relayed using the second beam are received by the terminal device differs for each output direction of the radio waves from the relay device,
The control device includes:
a receiving means for receiving a notification from the terminal device of a first reception power of the radio wave at the terminal device when the relay device relays the radio wave using the first beam, and a second reception power of the radio wave at the terminal device when the relay device relays the radio wave using the second beam;
a calculation means for calculating a difference value between the first reception power and the second reception power;
an estimation means for estimating a direction in which the terminal device is located as viewed from the relay device based on the difference value;
a determining means for determining a direction of a beam to be directed from the relay device to the terminal device based on a result of the estimation;
a transmitting means for transmitting to the relay device a beam control instruction based on the determination for causing the relay device to control a direction of the beam to be directed to the terminal device;
A control device comprising:
前記制御装置は、前記基地局装置に含まれる、ことを特徴とする請求項に記載の制御装置。 The control device according to claim 8 , wherein the control device is included in the base station device. ビームを形成して電波を出力する通信装置によって実行される制御方法であって、
第1のビームを用いて出力される前記電波が受信装置において受信される際の受信電力と第2のビームを用いて出力される前記電波が当該受信装置において受信される際の受信電力との差分が、前記通信装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームを設定することと、
前記第1のビームを用いて前記電波を出力した場合の当該電波の前記受信装置における前記電波の第1の受信電力と、前記第2のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記受信装置における前記電波の第2の受信電力との差分値に基づいて、前記受信装置に向けるビームの方向制御を行うことと、
を含むことを特徴とする制御方法。
A control method executed by a communication device that forms a beam and outputs radio waves, comprising:
setting the first beam and the second beam such that a difference between a received power when the radio wave outputted using a first beam is received by a receiving device and a received power when the radio wave outputted using a second beam is received by the receiving device differs for each output direction of the radio wave from the communication device;
performing a direction control of the beam directed toward the receiving device based on a difference value between a first reception power of the radio wave at the receiving device when the radio wave is output using the first beam and a second reception power of the radio wave at the receiving device when the radio wave is output using the second beam;
A control method comprising:
基地局装置と端末装置との間の通信を中継する中継装置として機能し、ビームを形成して電波を出力する通信装置によって実行される制御方法であって、A control method executed by a communication device that functions as a relay device that relays communication between a base station device and a terminal device, forms a beam, and outputs radio waves, comprising:
第1のビームを用いて出力される前記電波が前記端末装置において受信される際の受信電力と第2のビームを用いて出力される前記電波が当該端末装置において受信される際の受信電力との差分が、前記通信装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームを設定することと、setting the first beam and the second beam such that a difference between a reception power when the radio wave outputted using a first beam is received by the terminal device and a reception power when the radio wave outputted using a second beam is received by the terminal device differs for each output direction of the radio wave from the communication device;
前記端末装置から送信された情報であって、前記第1のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記端末装置における前記電波の第1の受信電力および前記第2のビームを用いて前記電波を出力した場合の前記端末装置における前記電波の第2の受信電力の前記情報を前記基地局装置へ中継することと、relaying, to the base station device, information transmitted from the terminal device, the information being a first reception power of the radio wave in the terminal device when the radio wave is output using the first beam and a second reception power of the radio wave in the terminal device when the radio wave is output using the second beam;
前記基地局装置から、前記第1の受信電力と前記第2の受信電力との差分値に基づくビームの制御指示を受信することと、receiving, from the base station device, a beam control instruction based on a difference value between the first received power and the second received power;
前記制御指示に基づいて、前記端末装置に向けるビームの方向制御を行うことと、Controlling a direction of a beam to be directed toward the terminal device based on the control instruction;
を含むことを特徴とする制御方法。A control method comprising:
基地局装置と所定の領域に滞在する端末装置との間での通信を中継する中継装置を制御する制御装置によって実行される制御方法であって、
前記中継装置は、前記基地局装置から到来した電波を、第1のビームと、前記第1のビームとは異なる第2のビームとを形成して出力し、ここで、前記第1のビームを用いて中継される前記電波が前記端末装置において受信される際の受信電力と前記第2のビームを用いて中継される前記電波が当該端末装置において受信される際の受信電力との差分が、前記中継装置からの前記電波の出力方向ごとに異なるように、前記第1のビームおよび前記第2のビームが設定されており、
前記制御方法は、
前記端末装置から、前記中継装置が前記第1のビームを用いて電波を中継した場合の当該端末装置における当該電波の第1の受信電力と、前記中継装置が前記第2のビームを用いて電波を中継した場合の当該端末装置における当該電波の第2の受信電力と、の通知を受信することと、
前記第1の受信電力と前記第2の受信電力との差分値を算出することと、
当該差分値に基づいて、前記中継装置から見た前記端末装置が存在する方向を推定することと、
前記推定の結果に基づいて、前記中継装置から前記端末装置に向けられるビームの方向を決定することと、
前記端末装置に向けるビームの方向を前記中継装置に制御させるための前記決定に基づくビームの制御指示を前記中継装置へ送信することと、
を含むことを特徴とする制御方法。
A control method executed by a control device that controls a relay device that relays communication between a base station device and a terminal device staying in a predetermined area, comprising:
the relay device forms a first beam and a second beam different from the first beam with respect to radio waves arriving from the base station device, and outputs the first beam and the second beam, wherein the first beam and the second beam are set such that a difference between a reception power when the radio waves relayed using the first beam are received by the terminal device and a reception power when the radio waves relayed using the second beam are received by the terminal device differs for each output direction of the radio waves from the relay device,
The control method includes:
receiving a notification from the terminal device of a first reception power of the radio wave at the terminal device when the relay device relays the radio wave using the first beam, and a second reception power of the radio wave at the terminal device when the relay device relays the radio wave using the second beam;
Calculating a difference value between the first received power and the second received power;
estimating a direction in which the terminal device is located as viewed from the relay device based on the difference value; and
determining a direction of a beam directed from the relay device to the terminal device based on a result of the estimation;
transmitting, to the relay device, a beam control instruction based on the determination for causing the relay device to control a direction of the beam to be directed to the terminal device;
A control method comprising:
コンピュータを、請求項1から7のいずれか1項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as a communication device according to any one of claims 1 to 7. コンピュータを、請求項8又は9に記載の制御装置として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as the control device according to claim 8 or 9 .
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