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公開番号2025140176
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024039382
出願日2024-03-13
発明の名称親局装置、端末装置、無線通信方法、及びプログラム
出願人株式会社国際電気通信基礎技術研究所,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人
主分類H04W 24/02 20090101AFI20250919BHJP(電気通信技術)
要約【課題】可変反射板を介して無線通信を行う親局装置と端末装置とのビーム方向、及び可変反射板の反射方向のシフト量を適切に設定するための探索のパターン数を低減する。
【解決手段】親局装置1は、ビーム方向及び可変反射板2の反射方向のシフト量を順次変更しながら親局走査用無線信号を送信する。端末装置3は、受信した親局走査用無線信号を用いて、親局装置1の所定のビーム方向に可変反射板2が存在するかどうかを示す方向情報を取得し、その方向情報を含む端末走査用無線信号を、ビーム方向を順次変更しながら送信する。親局装置1は、受信した端末走査用無線信号に含まれる方向情報を用いて、親局走査用無線信号を送信するビーム方向を限定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
親局装置と、前記親局装置によって反射方向のシフト量が制御される可変反射板と、前記可変反射板を介して親局装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける親局装置であって、
ビーム方向を変更可能であり、無線信号を送受信する親局通信部と、
前記親局通信部のビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を識別する第１識別子を含む無線信号であって、当該第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信される無線信号である親局走査用無線信号を、ビーム方向及びシフト量を順次変更しながら送信するように前記親局通信部及び前記可変反射板を制御する親局走査部と、
前記端末装置からビーム方向を順次変更しながら送信された、当該端末装置において最大の受信電力で受信された親局走査用無線信号に含まれる第１識別子と、前記親局通信部の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在するかどうかを示す方向情報と、当該端末装置のビーム方向を識別する第２識別子とを含む無線信号であって、当該第２識別子で識別されるビーム方向で送信される無線信号である複数の端末走査用無線信号のうち、無指向性の前記親局通信部によって最大の受信電力で受信された端末走査用無線信号に含まれる第２識別子を特定する特定部と、
前記特定部によって特定された第２識別子を含む応答無線信号を、前記親局通信部で受信された端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信するように前記親局通信部及び前記可変反射板を制御する応答部と、を備え、
前記親局通信部は、受信した端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で前記端末装置との無線通信を行い、
前記親局走査部は、前記親局通信部で受信された端末走査用無線信号に含まれる方向情報を用いて、親局走査用無線信号を送信する前記親局通信部のビーム方向を限定する、親局装置。
続きを表示（約 3,900 文字）【請求項２】
親局走査用無線信号には、前記親局通信部のビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を順次変更しながら送信される複数の親局走査用無線信号のうち、今後送信される親局走査用無線信号の個数を示す残数が含まれる、請求項１記載の親局装置。
【請求項３】
前記親局走査部は、前記親局通信部の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在することが方向情報によって示される場合に、当該所定のビーム方向に親局走査用無線信号を送信し、前記親局通信部の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在しないことが方向情報によって示される場合に、当該所定のビーム方向に親局走査用無線信号を送信しない、請求項１または請求項２記載の親局装置。
【請求項４】
親局装置と、前記親局装置によって反射方向のシフト量が制御される可変反射板と、前記可変反射板を介して親局装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける端末装置であって、
ビーム方向を変更可能であり、無線信号を送受信する端末通信部と、
前記親局装置からビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を順次変更しながら送信された、ビーム方向及びシフト量を識別する第１識別子を含む無線信号であって、当該第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信される無線信号である複数の親局走査用無線信号のうち、無指向性の前記端末通信部によって最大の受信電力で受信された親局走査用無線信号に含まれる第１識別子を特定する特定部と、
前記端末通信部によって受信された親局走査用無線信号を用いて、前記親局装置の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在するかどうかを示す方向情報を取得する取得部と、
前記特定部によって特定された第１識別子と、前記取得部によって取得された方向情報と、前記端末通信部のビーム方向を識別する第２識別子とを含む無線信号であって、当該第２識別子で識別されるビーム方向で送信される無線信号である端末走査用無線信号を、ビーム方向を順次変更しながら送信するように前記端末通信部を制御する端末走査部と、を備え、
前記端末通信部は、前記親局装置から送信された、当該親局装置において最大の受信電力で受信された端末走査用無線信号に含まれる第２識別子を含む応答無線信号を受信した後に、当該第２識別子で識別されるビーム方向で前記親局装置との無線通信を行う、端末装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記親局装置の所定のビーム方向について、異なるシフト量で送信された閾値以下の個数の親局走査用無線信号が前記端末通信部によって受信された場合、または、前記親局装置の所定のビーム方向について、異なるシフト量で送信された前記閾値を超える個数の親局走査用無線信号が前記端末通信部によって受信され、かつ、当該受信された複数の親局走査用無線信号の受信電力の分布が所定の範囲を超える場合に、当該所定のビーム方向に前記可変反射板が存在する旨の方向情報を取得する、請求項４記載の端末装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記親局装置の所定のビーム方向について、異なるシフト量で送信された閾値を超える個数の親局走査用無線信号が前記端末通信部によって受信され、かつ、当該受信された複数の親局走査用無線信号の受信電力の分布が所定の範囲以内である場合に、当該所定のビーム方向に前記可変反射板が存在しない旨の方向情報を取得する、請求項４記載の端末装置。
【請求項７】
親局走査用無線信号には、前記親局装置のビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を順次変更しながら送信される複数の親局走査用無線信号のうち、今後送信される親局走査用無線信号の個数を示す残数が含まれており、
前記取得部は、残数が０である親局走査用無線信号が前記端末通信部によって受信された場合、または、同じ第１識別子を含む親局走査用無線信号が前記端末通信部によって２回受信された場合に方向情報を取得する、請求項５または請求項６記載の端末装置。
【請求項８】
親局装置と、前記親局装置によって反射方向のシフト量が制御される可変反射板と、前記可変反射板を介して親局装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける親局装置において実行される無線通信方法であって、
前記親局装置のビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を識別する第１識別子を含む無線信号であって、当該第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信される無線信号である親局走査用無線信号を、ビーム方向及びシフト量を順次変更しながら送信するステップと、
前記端末装置からビーム方向を順次変更しながら送信された、当該端末装置において最大の受信電力で受信された親局走査用無線信号に含まれる第１識別子と、前記親局装置の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在するかどうかを示す方向情報と、当該端末装置のビーム方向を識別する第２識別子とを含む無線信号であって、当該第２識別子で識別されるビーム方向で送信される無線信号である複数の端末走査用無線信号のうち、１以上の端末走査用無線信号を無指向性で受信するステップと、
最大の受信電力で受信された端末走査用無線信号に含まれる第２識別子を特定するステップと、
特定された第２識別子を含む応答無線信号を、受信された端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信するステップと、
受信された端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で前記端末装置との無線通信を行うステップと、
受信された端末走査用無線信号に含まれる方向情報を用いて、親局走査用無線信号を送信するビーム方向を限定するステップと、を備えた無線通信方法。
【請求項９】
親局装置と、前記親局装置によって反射方向のシフト量が制御される可変反射板と、前記可変反射板を介して親局装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける端末装置において実行される無線通信方法であって、
前記親局装置からビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を順次変更しながら送信された、ビーム方向及びシフト量を識別する第１識別子を含む無線信号であって、当該第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信される無線信号である複数の親局走査用無線信号のうち、１以上の親局走査用無線信号を無指向性で受信するステップと、
最大の受信電力で受信された親局走査用無線信号に含まれる第１識別子を特定するステップと、
受信された親局走査用無線信号を用いて、前記親局装置の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在するかどうかを示す方向情報を取得するステップと、
特定された第１識別子と、取得された方向情報と、前記端末装置のビーム方向を識別する第２識別子とを含む無線信号であって、当該第２識別子で識別されるビーム方向で送信される無線信号である端末走査用無線信号を、ビーム方向を順次変更しながら送信するステップと、
前記親局装置から送信された、当該親局装置において最大の受信電力で受信された端末走査用無線信号に含まれる第２識別子を含む応答無線信号を受信するステップと、
受信された応答無線信号に含まれる第２識別子で識別されるビーム方向で前記親局装置との無線通信を行うステップと、を備えた無線通信方法。
【請求項１０】
親局装置と、前記親局装置によって反射方向のシフト量が制御される可変反射板と、前記可変反射板を介して親局装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける親局装置の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記親局装置のビーム方向及び前記可変反射板の反射方向のシフト量を識別する第１識別子を含む無線信号であって、当該第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信される無線信号である親局走査用無線信号を、ビーム方向及びシフト量を順次変更しながら送信するステップと、
前記端末装置からビーム方向を順次変更しながら送信された、当該端末装置において最大の受信電力で受信された親局走査用無線信号に含まれる第１識別子と、前記親局装置の所定のビーム方向に前記可変反射板が存在するかどうかを示す方向情報と、当該端末装置のビーム方向を識別する第２識別子とを含む無線信号であって、当該第２識別子で識別されるビーム方向で送信される無線信号である複数の端末走査用無線信号のうち、１以上の端末走査用無線信号を無指向性で受信するステップと、
最大の受信電力で受信された端末走査用無線信号に含まれる第２識別子を特定するステップと、
特定された第２識別子を含む応答無線信号を、受信された端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信するステップと、
受信された端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で前記端末装置との無線通信を行うステップと、
受信された端末走査用無線信号に含まれる方向情報を用いて、親局走査用無線信号を送信するビーム方向を限定するステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。
（【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】
本発明は、電波の反射特性を電気的に変更可能な可変反射板を介して無線通信を行う親局装置及び端末装置等に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ミリ波帯やテラヘルツ帯などのように高い周波数の帯域では、電波の距離減衰が大きく、また直進性が高いという特徴がある。そのため、無線通信を行う無線局（例えば、親局装置と端末装置）の間の電波が障害物によって遮断され、無線通信システムにデッドスポット（電波が十分な強度で届かないエリア）が発生する可能性がある。
【０００３】
そこで、電波の反射特性を電気的に変更可能な可変反射板（非特許文献１，２参照）の反射特性を制御することによって、デッドスポットに存在する無線端末に十分な強度の電波が届くようにし、無線通信を行えるようにすることが検討されている。可変反射板の反射特性の制御は、例えば、反射方向を所定の量だけシフトすることによって行われる。なお、可変反射板は、例えば、ＩＲＳ（Intelligent Reflecting Surface）や、ＲＩＳ（Reconfigurable Intelligent Surface）と呼ばれることもある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Q. Wu and R. Zhang, “Towards Smart and Reconfigurable Environment: Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Network,” IEEE Commun. Mag., vol. 58, no. 1, pp. 106?112, 2020.
E. Basar, M. Di Renzo, J. De Rosny, M. Debbah, M. S. Alouini, and R. Zhang, “Wireless Communications Through Reconfigurable Intelligent Surfaces,” IEEE Access, vol. 7, pp. 116753?116773, 2019.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
親局装置と端末装置との間で安定した無線通信を維持するには、定期的に親局装置のビーム方向、可変反射板の反射方向シフト量、及び端末装置のビーム方向を適切に設定することが必要である。ここで、親局側で制御可能なビーム方向がＭ通りあり、可変反射板で制御可能な反射方向のシフト量がＫ通りあり、端末側で制御可能なビーム方向がＮ通りあるとすると、その設定のために、Ｍ×Ｋ×Ｎ通りのパターンの探索が必要となる。しかしながら、毎回、Ｍ×Ｋ×Ｎ通りのパターンを全探索すると、探索に時間がかかりすぎるという問題がある。また、ビーム方向や反射方向のシフト量の探索に時間がかかると、データ通信に使える時間の低下を招くことになる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、親局装置と端末装置とが可変反射板を介して無線通信を行っている場合に、各装置のビーム方向、及び可変反射板の反射方向のシフト量を適切に設定するための探索のパターン数を低減することができる親局装置及び端末装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様による親局装置は、親局装置と、親局装置によって反射方向のシフト量が制御される可変反射板と、可変反射板を介して親局装置と無線通信を行う端末装置とを備えた無線通信システムにおける親局装置であって、ビーム方向を変更可能であり、無線信号を送受信する親局通信部と、親局通信部のビーム方向及び可変反射板の反射方向のシフト量を識別する第１識別子を含む無線信号であって、第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信される無線信号である親局走査用無線信号を、ビーム方向及びシフト量を順次変更しながら送信するように親局通信部及び可変反射板を制御する親局走査部と、端末装置からビーム方向を順次変更しながら送信された、端末装置において最大の受信電力で受信された親局走査用無線信号に含まれる第１識別子と、親局通信部の所定のビーム方向に可変反射板が存在するかどうかを示す方向情報と、端末装置のビーム方向を識別する第２識別子とを含む無線信号であって、第２識別子で識別されるビーム方向で送信される無線信号である複数の端末走査用無線信号のうち、無指向性の親局通信部によって最大の受信電力で受信された端末走査用無線信号に含まれる第２識別子を特定する特定部と、特定部によって特定された第２識別子を含む応答無線信号を、親局通信部で受信された端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で送信するように親局通信部及び可変反射板を制御する応答部と、を備え、親局通信部は、受信した端末走査用無線信号に含まれる第１識別子で識別されるビーム方向及びシフト量で端末装置との無線通信を行い、親局走査部は、親局通信部で受信された端末走査用無線信号に含まれる方向情報を用いて、親局走査用無線信号を送信する親局通信部のビーム方向を限定する、ものである。
【０００８】
このような構成により、端末装置から受信した方向情報を用いて、親局走査用無線信号を送信するビーム方向を限定することができる。その結果、より少ない探索のパターン数で各装置のビーム方向、及び可変反射板の反射方向のシフト量を適切に設定することができるようになる。
【０００９】
また、本発明の一態様による親局装置では、親局走査用無線信号には、親局通信部のビーム方向及び可変反射板の反射方向のシフト量を順次変更しながら送信される複数の親局走査用無線信号のうち、今後送信される親局走査用無線信号の個数を示す残数が含まれてもよい。
このような構成により、端末装置において、親局走査用無線信号に含まれる残数を参照することによって、親局走査用無線信号の一通りのパターンの送信が完了したかどうかを判断できるようになる。
【００１０】
また、本発明の一態様による親局装置では、親局走査部は、親局通信部の所定のビーム方向に可変反射板が存在することが方向情報によって示される場合に、所定のビーム方向に親局走査用無線信号を送信し、親局通信部の所定のビーム方向に可変反射板が存在しないことが方向情報によって示される場合に、所定のビーム方向に親局走査用無線信号を送信しなくてもよい。
このような構成により、例えば、可変反射板が存在するビーム方向にのみ親局走査用無線信号を送信することにより、または、可変反射板が存在しないビーム方向に親局走査用無線信号を送信しないことにより、送信する親局走査用無線信号の個数を減らすことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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