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公開番号2025009767
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024025783
出願日2024-02-22
発明の名称通信システム、通信方法、及び、制御装置
出願人株式会社パナソニックシステムネットワークス開発研究所,国立大学法人東北大学
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類H04W 28/18 20090101AFI20250109BHJP(電気通信技術)
要約【課題】反射板における位相シフト設計のためのチャネル推定処理及び、複数の無線通信事業者が反射板を共用する際における事業者間の連携制御を不要とする。
【解決手段】電波を用いて少なくとも1つの端末と無線通信を行う基地局と、複数の反射素子を備え、各反射素子での電波の反射に関する位相シフト量を調整することにより、電波の伝搬特性が互いに異なる複数の位相シフトパターンを切り替える反射板と、基地局と各端末との間の無線通信に係る無線リソースの割り当てを制御する制御装置とを備え、反射板は1周期を構成する複数のタイムスロット毎に位相シフトパターンを切り替え、制御装置は、複数のタイムスロット毎に、反射板を経由する電波を用いて無線通信が可能な基地局と端末とを対応付けた無線リンク情報を記憶し、無線リンク情報に基づいて、各タイムスロットにおける無線リソースの割り当てを決定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電波を用いて少なくとも１つの端末と無線通信を行う基地局と、
複数の反射素子を備え、各反射素子での前記電波の反射に関する位相シフト量を調整することにより、前記電波の伝搬特性が互いに異なる複数の位相シフトパターンを切り替える反射板と、
前記基地局と前記各端末との間の無線通信に係る無線リソースの割り当てを制御する制御装置と、を備え、
前記反射板は、１周期を構成する複数のタイムスロット毎に前記位相シフトパターンを切り替え、
前記制御装置は、
前記複数のタイムスロット毎に、前記反射板を経由する前記電波を用いて無線通信が可能な前記基地局と前記端末とを対応付けた無線リンク情報を記憶し、
前記無線リンク情報に基づいて、前記各タイムスロットにおける前記無線リソースの割り当てを決定する、
通信システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記制御装置は、１つのタイムスロットにて１つの基地局が複数の端末と無線通信を行う場合、前記無線リソースの割り当てにおいて、当該複数の端末のそれぞれに対して異なる周波数リソースを割り当てることを決定する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記１周期の各タイムスロットにおける前記端末の前記電波の受信品質を含む通信品質情報に基づいて、前記各タイムスロットにおいて前記基地局が前記反射板を経由して無線通信可能な端末を特定し、
前記各タイムスロットにおける前記基地局とその特定した端末とを対応付けた前記無線リンク情報を生成する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記基地局から提供される、１つのサブキャリア及び１つのタイムスロット当たりの通信量を算出し、
前記基地局と無線通信可能な複数の端末のそれぞれが要求する通信量に基づいて、当該複数の端末の全体が要求する通信量を満たし、かつ、タイムスロット数が最小となるように、前記各タイムスロットにおける前記無線リソースの割り当てを決定する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記反射板は、受信電力を測定する受信電力計測器を備え、
前記反射板は、
前記受信電力計測器によって測定した受信電力に基づいて、前記位相シフトパターン毎の前記基地局による無線通信の実行頻度を算出し、
前記１周期の各タイムスロットの前記位相シフトパターンを、前記無線通信の実行頻度が所定の閾値以上である前記位相シフトパターンに変更する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記反射板を経由する前記電波が到達可能なエリアに含まれる複数の位置のそれぞれにおける、置き換え前の前記各位相シフトパターンのときの前記端末による前記電波の受信強度に基づいて生成されるフィンガープリントデータベースを予め記憶し、
前記端末による前記１周期の各タイムスロットでの前記電波の受信強度を含む無線環境情報を、前記フィンガープリントデータベースと照合することにより、前記エリアにおける前記端末の位置を推定する、
請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記位相シフトパターンが置き換え後の前記無線環境情報において、重複する前記位相シフトパターンの前記受信強度を平均化し、存在しない前記位相シフトパターンの前記受信強度を０として、照合用無線環境情報を生成し、
前記照合用無線環境情報を、前記フィンガープリントデータベースと照合することにより、前記エリアにおける前記端末の位置を推定する、
請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記無線環境情報が前記位相シフトパターンの置き換え後のものである場合、
前記位相シフトパターンが置き換え前の前記無線環境情報と置き換え後の前記無線環境情報とにおいて、重複する前記位相シフトパターンの前記受信強度を平均化し、置き換え後の無線環境情報に存在しない位相シフトパターンの前記受信強度を前記置き換え前の無線環境情報の同じ位相シフトパターンの前記受信強度として、照合用無線環境情報を生成し、
前記照合用無線環境情報を、前記フィンガープリントデータベースと照合することにより、前記エリアにおける前記端末の位置を推定する、
請求項６に記載の通信システム。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記重複する前記位相シフトパターンの前記受信強度を平均化した値に、当該重複する数に基づく重み付けを行い、前記照合用無線環境情報を生成する、
請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記無線リソースを構成する単位時間である１つのスロットに、前記端末が前記基地局を検出するための検出情報が２つ配置され、
前記１つのスロットに、前記反射板に係る前記タイムスロットが２つ割り当てられる、
請求項１に記載の通信システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、通信システム、通信方法、及び、制御装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
基地局（例えばＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ（ＢＳ））からの電波が直接届かないエリアをカバーするために、複数の反射素子がアレー配置された反射板（例えばＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＳｕｒｆａｃｅ（ＩＲＳ））を使用することが検討されている。反射板は、各反射素子の位相シフト（反射係数）を調整することにより、基地局から受信した電波を、例えば直接電波が届かないエリアに向けて反射する。反射板を用いることにより、好ましい伝搬特性となるように制御可能となるため、同じスループットを実現するための送信電力及び周波数帯域幅を減らすことができる。また、反射板は、パワーアンプが不要なため、省エネルギー及び省コストでの運用が可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
D. Mishra and H. Johansson, "Channel estimation and low-complexity beamforming design for passive intelligent surface assisted MISO wireless energy transfer," IEEE ICASSP 2019, 2019, pp.4659-4663. DOI: 10.1109/ICASSP.2019.8683663
T. Haustein, J. McMenamy, L. Thiele and P. S. H. Leather, "Reconfigurable Intelligent Surface Deployment in 5G and Beyond 5G Cellular Networks, " 2022 IEEE 23rd Int. Workshop on Signal Process. Advances in Wireless Commun. (SPAWC), Oulu, Finland, 2022, pp.1-5.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＲＳの各反射素子の位相シフトを設計するためには、すべての素子に対してチャネル推定処理を実施する必要がある。非特許文献１は、最も基本的なチャネル推定方法として、１つの反射素子のみが反射する状況で当該反射素子に対するチャネルを推定し、この推定をすべての反射素子に対して繰り返す方法を提案している。しかし、この方法を用いると、反射素子の数が増加するとともに、チャネル推定処理のオーバーヘッドも増加してしまう。
【０００５】
また、非特許文献２では、ＩＲＳのブロードバンド性が異なる無線通信事業者の電波に影響を与える可能性について言及しており、複数の無線通信事業者間でＩＲＳを制御する必要性を示している。しかし、複数の無線通信事業者間でＩＲＳを制御するには、複数の事業者を統制するための制御装置の設置や、事業者間での情報の共有が必要となり、インフラコストや制御のコストが増加してしまう。
【０００６】
本開示の目的は、反射板における位相シフト設計のためのチャネル推定処理、及び複数の無線通信事業者が反射板を共用する際における事業者間での連携制御を不要とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る通信システムは、電波を用いて少なくとも１つの端末と無線通信を行う基地局と、複数の反射素子を備え、各反射素子での前記電波の反射に関する位相シフト量を調整することにより、前記電波の伝搬特性が互いに異なる複数の位相シフトパターンを切り替える反射板と、前記基地局と前記各端末との間の無線通信に係る無線リソースの割り当てを制御する制御装置と、を備え、前記反射板は、１周期を構成する複数のタイムスロット毎に前記位相シフトパターンを切り替え、前記制御装置は、前記複数のタイムスロット毎に、前記反射板を経由する前記電波を用いて無線通信が可能な前記基地局と前記端末とを対応付けた無線リンク情報を記憶し、前記無線リンク情報に基づいて、前記各タイムスロットにおける前記無線リソースの割り当てを決定する。
【０００８】
本開示の一態様に係る通信方法は、基地局が、無線通信に係る電波を送信し、複数の反射素子を備え、各反射素子での前記電波の反射に関する位相シフト量を調整することにより、前記電波の伝搬特性が互いに異なる複数の位相シフトパターンを切り替える反射板が、１周期を構成する複数のタイムスロット毎に前記位相シフトパターンを切り替え、少なくとも１つの端末が、前記基地局から送信され、前記反射板にて反射された前記電波を受信可能であり、制御装置が、前記複数のタイムスロット毎に、前記反射板を経由する前記電波を用いて無線通信が可能な前記基地局と前記端末とを対応付けた無線リンク情報を記憶し、前記無線リンク情報に基づいて、前記各タイムスロットにおける、前記基地局と前記各端末との無線通信に係る無線リソースの割り当てを決定する。
【０００９】
本開示の一態様に係る制御装置は、基地局が、無線通信に係る電波を送信し、複数の反射素子を備え、各反射素子での前記電波の反射に関する位相シフト量を調整することにより、前記電波の伝搬特性が互いに異なる複数の位相シフトパターンを切り替える反射板が、１周期を構成する複数のタイムスロット毎に前記位相シフトパターンを切り替え、少なくとも１つの端末が、前記基地局から送信され、前記反射板にて反射された前記電波を受信可能である通信システムにおいて、前記基地局と前記各端末との間の無線通信に係る無線リソースの割り当てを制御する、制御装置であって、前記複数のタイムスロット毎に、前記反射板を経由する前記電波を用いて無線通信が可能な前記基地局と前記端末とを対応付けた無線リンク情報を記憶し、前記無線リンク情報に基づいて、前記各タイムスロットにおける前記無線リソースの割り当てを決定する。
【００１０】
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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