(57)【要約】【課題】無線通信により移動体との間でデータを送受信するための、改善された無線通信システム、基地局、および無線通信制御方法を提供する。【解決手段】無線通信システムは、基地局と、複数の移動局と、基地局の通信エリアにおいて、複数の移動局のうち、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、基地局との通信に用いる無線リソースを、第１の移動局よりも多く割り当てる制御装置と、を備える。基地局は、複数の移動局の移動速度を示す情報を受信する受信回路と、情報に基づいて、複数の移動局のうち、通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、第１の移動局よりも多い無線リソースを割り当てる制御回路と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、
複数の移動局と、
前記基地局の通信エリアにおいて、前記複数の移動局のうち、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記基地局との通信に用いる無線リソースを、前記第１の移動局よりも多く割り当てる制御装置と、
を備えた、無線通信システム。
【請求項２】
前記複数の移動局および前記基地局は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）に基づいたアクセス制御を有し、
前記制御装置は、前記複数の移動局のそれぞれに設定する分散制御用フレーム間隔を設定し、前記第２の移動局の設定間隔は、前記第１の移動局の設定間隔より短い、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数の移動局のうち、移動速度が最も速い移動局に、専用の送信区間を割り当てる、
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記無線リソースは、ミリ波帯を用いた無線通信の無線リソースである、
請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記複数の移動局と前記基地局との間のアンテナ指向性の履歴に基づいて、前記複数の移動局の移動速度を推定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
複数の移動局の移動速度を示す情報を受信する受信回路と、
前記情報に基づいて、前記複数の移動局のうち、通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記第１の移動局よりも多い無線リソースを割り当てる制御回路と、
を備えた、基地局。
【請求項７】
複数の移動局の移動速度を示す情報を制御装置又は基地局において受信し、
前記情報を受信した前記制御装置又は前記基地局が、前記情報に基づいて、前記複数の移動局のうち、前記基地局の通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記基地局との通信に用いる無線リソースを、前記第１の移動局よりも多く割り当てる、
無線通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線通信システム、基地局、および無線通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車やドローンなど高速に移動する移動体に対して、大容量のデータを無線でダウンロードまたはアップロードする需要が高まっている。大容量のデータの例としては、高精細の地図データや、映像データなどが挙げられる。このような需要に対して、セルラーシステム（携帯電話など）に代表される広域通信と比較してより高速な通信が可能である、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）および無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）といった局所通信を利用した手法が検討されている。
【０００３】
ミリ波帯を使用した無線ＬＡＮは、マイクロ波帯を使用した無線ＬＡＮより高速な無線通信を実現できる。例えば、非特許文献１に記載の６０ＧＨｚ帯を使用する無線通信システムであるＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄ（ＷｉＧｉｇと呼ばれることもある）では、実効速度として１Ｇｂｐｓを超える高速な無線伝送が実現できることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５８７０６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】IEEE802.11ad-2012規格書、「Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications」  IEEE  2012年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の非限定的な実施例は、無線通信により移動体との間でデータを送受信するための、改善された無線通信システム、基地局、および無線通信制御方法の提供に資する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る無線通信システムは、基地局と、複数の移動局と、前記基地局の通信エリアにおいて、前記複数の移動局のうち、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記基地局との通信に用いる無線リソースを、前記第１の移動局よりも多く割り当てる制御装置と、を備える構成を採る。
【０００８】
本開示に係る基地局は、複数の移動局の移動速度を示す情報を受信する受信回路と、前記情報に基づいて、前記複数の移動局のうち、通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記第１の移動局よりも多い無線リソースを割り当てる制御回路と、を備える構成を採る。
【０００９】
本開示に係る無線通信制御方法は、複数の移動局の移動速度を示す情報を制御装置又は基地局において受信し、前記情報を受信した前記制御装置又は前記基地局が、前記情報に基づいて、前記複数の移動局のうち、前記基地局の通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記基地局との通信に用いる無線リソースを、前記第１の移動局よりも多く割り当てる構成を採る。
【００１０】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、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およ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】
本開示の非限定的な実施例によれば、無線通信により移動体との間でデータを送受信するための、改善された無線通信システム、基地局、および無線通信制御方法を提供できる。
【００１２】
本開示の非限定的な実施例における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示に係る無線通信システムの一例を示す図
【図２】本開示に係る管理サーバの構成の一例を示す図
【図３】本開示に係るミリ波基地局の構成の一例を示す図
【図４】本開示に係る移動局の構成の一例を示す図
【図５】本開示に係る制御の一例を示すシーケンス図
【図６】図５のステップＳ２０２の処理フローの一例を示すフローチャート
【図７】図５のステップＳ２１０における時間割り当て制御の一例を示すタイミングチャート
【図８】図５のステップＳ２１０における時間割り当て制御の他の一例を示すタイミングチャート
【図９】図５のステップＳ２１０における時間割り当て制御の他の一例を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ＤＳＲＣおよび無線ＬＡＮといった局所通信は、通信距離が、例えば、数十メートルから数百メートルに限定される。また、ミリ波帯を用いた無線ＬＡＮは、マイクロ波帯を用いた無線ＬＡＮに比べて伝搬損が大きくなり、通信距離を拡大することが困難である。
【００１５】
伝搬損を克服する手法として、複数のアンテナ素子（アンテナアレー）を用いる指向性制御（ビームフォーミング）が使用されることもある。指向性制御では、移動局（端末装置：terminal apparatus）と基地局（基地局装置:base station apparatus）とが互いにアンテナ方向を電子的または機械的に制御することでアンテナ利得を増大する。しかしながら、指向性制御を採用した場合でも、ミリ波帯を用いた無線ＬＡＮにおける通信距離は、例えば、数十メートルから数百メートルに限定される。
【００１６】
したがって、通信距離が限定される局所通信を用いて大容量のデータ伝送を行うと、通信可能な範囲（通信エリア）が局所的であるが故に、移動局が通信エリアに滞在する時間が短くなり、伝送できるデータ量が制限される。特許文献１には、基地局と移動局との間で達成できる通信速度を予め推定し、通信エリア、データのサイズ、推定した伝送速度に基づいて、データ伝送を完了するために許容される移動局の最高速度を算出し、乗員に通知する手法が開示されている。
【００１７】
しかしながら、指定された速度以下で移動局を搭載した車両を運行するのが困難な状況の下では、特許文献１に記載の手法を適用するのは、困難である。例えば、複数の車両が走行している環境において、周囲の車両の走行を妨げることなく走行速度を任意に変更することは困難である。指定された速度以下で車両を運行できない結果、例えば、データ転送が完了する前に移動局が通信エリアから抜けてしまい、データ転送の効率が低下することがある。
【００１８】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本開示は以下の実施の形態により限定されるものではない。
【００１９】
なお、各図面において、共通の構成要素には同一の符号を付している。また、同種の要素を区別して説明する場合には、「移動局１１１Ａ」、「移動局１１１Ｂ」のように参照符号を使用し、同種の要素を区別しないで説明する場合には、「移動局１１１」のように参照符号のうちの共通番号を使用することがある。
【００２０】
（実施の形態１）
＜無線通信システムの構成＞
図１は、本開示に係る無線通信システム１の一例を示す図である。
【００２１】
無線通信システム１は、データサーバ１００と、管理サーバ（管理装置）１０１と、インターネット回線１０２と、マイクロ波基地局１０３と、インターフェース１０４と、ミリ波基地局１１０と、移動局１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ）とを備える。
【００２２】
データサーバ１００は、移動局１１１がダウンロードするダウンロードデータを保存し、管理サーバ１０１から受信した、移動局１１１の移動速度を含む通知情報に応じて、ダウンロードデータをミリ波基地局１１０に送信する。また、データサーバ１００は、移動局１１１がアップロードするデータをミリ波基地局１１０から受信する。
【００２３】
管理サーバ１０１は、移動局１１１とミリ波基地局１１０との間の無線通信を管理する。管理サーバ１０１の動作の内容については、図５および図６を参照して後述する。
【００２４】
インターネット回線１０２は、データサーバ１００と、管理サーバ１０１と、マイクロ波基地局１０３と、インターフェース１０４と、の間の通信を中継する。
【００２５】
マイクロ波基地局１０３は、マイクロ波帯を使用して移動局１１１と無線通信する。マイクロ波帯とは、例えば、６ＧＨｚ以下の周波数帯である。マイクロ波基地局１０３は、ミリ波基地局１１０よりも広域の通信エリアを形成する。
【００２６】
インターフェース１０４は、インターネット回線１０２とミリ波基地局１１０とを中継する。インターフェース１０４は、例えば、イーサネット（登録商標）ケーブル、光ファイバといった有線インターフェース、または有線インターフェースと同等の機能を有する無線インターフェースである。
【００２７】
ミリ波基地局１１０は、ミリ波帯を使用して移動局１１１と無線通信する。ミリ波基地局１１０は、局所的な通信エリア１１２を形成する。
【００２８】
移動局１１１は、ミリ波帯を使用してミリ波基地局１１０と無線通信する。移動局１１１（１１１Ａ，１１１Ｂ）は、例えば、それぞれ、車両１１４（１１４Ａ，１１４Ｂ）に搭載される。ミリ波基地局１１０と移動局１１１とは、高いアンテナ利得が得られるように、指向性制御によりアンテナのビーム方向が互いに制御される。
【００２９】
図２は、本開示に係る管理サーバ１０１の構成の一例を示す図である。
【００３０】
管理サーバ１０１は、記憶部（記憶回路）１０５と、接続準備判定部（判定回路）１０６と、送受信部（送受信回路）１０７と、を備える。
【００３１】
記憶部１０５は、移動局位置履歴１０８とミリ波基地局情報１０９とを記憶する。移動局位置履歴１０８は、移動局１１１の位置およびその履歴を保存する。ミリ波基地局情報１０９は、ミリ波基地局１１０の位置情報および通信エリアを示す情報である。
【００３２】
接続準備判定部１０６は、移動局位置履歴１０８とミリ波基地局情報１０９とに基づいて、移動局１１１の移動速度と、移動局１１１およびミリ波基地局１１０の間の距離と、を算出する。
【００３３】
送受信部１０７は、管理サーバ１０１の各構成要素と、データサーバ１００およびインターフェース１０４を介して接続されたミリ波基地局１１０との間の送受信を制御する。送受信部１０７は、例えば、パケットデータとフレームデータとの相互変換を行う。
【００３４】
図３は、本開示に係るミリ波基地局１１０の構成の一例を示す図である。
【００３５】
ミリ波基地局１１０は、アンテナ部１２１と、受信部（受信回路）１２２と、制御部（制御回路）１２３と、送信部（送信回路）１２４と、記憶部１３０と、を備える。
【００３６】
アンテナ部１２１は、送信部１２４から入力された無線信号を放射する。また、アンテナ部１２１は、受信した無線信号を受信部１２２に出力する。無線信号は、ミリ波帯の無線信号である。
【００３７】
受信部１２２は、アンテナ部１２１から入力した無線信号を信号処理に適した周波数帯の信号に変換し、予め定められた信号フォーマットに従い復調し、受信データを制御部１２３に出力する。
【００３８】
制御部１２３は、ミリ波基地局１１０の構成要素を制御する。無線信号を送信する場合、制御部１２３は、アンテナ部１２１の指向性を送信のビーム方向に切り替え、送信部１２４に送信データを出力する。また、無線信号を受信する場合、制御部１２３はアンテナ部１２１の指向性を受信のビーム方向に切り替え、受信部１２２から受信データを入力する。制御部１２３は、移動速度取得部（取得回路）１２８と優先度制御部（優先度制御回路）１２９とを有する。
【００３９】
移動速度取得部１２８は、移動局１１１の移動速度を取得する。一例において、移動速度取得部１２８は、管理サーバ１０１から受信した通知情報に基づいて移動局１１１の移動速度を取得する。他の一例において、移動速度取得部１２８は、ビームＩＤテーブル１２７を用いて、移動局１１１との間の最適なアンテナ指向性の履歴に基づいて、移動局１１１の移動速度を推定する。
【００４０】
優先度制御部１２９は、移動局１１１がダウンロードするデータのサイズと移動局１１１の移動速度とに基づいて優先度（スコア）を算出し、優先度に基づいて、移動局１１１とミリ波基地局１１０との間の無線リソースの割り当てを制御する。無線リソースの割り当ての制御については、図５および図７〜図９を参照して後述する。
【００４１】
送信部１２４は、制御部１２３から入力した送信データを無線通信に適した信号フォーマットに変換し、ミリ波帯の無線信号に変換し、アンテナ部１２１に出力する。
【００４２】
記憶部１３０は、データストレージ（論理データストレージ）１２５と、ミリ波基地局情報１２６と、ビームＩＤテーブル１２７と、を備える。データストレージ１２５は、送受信されるデータを一時的に保存する。ミリ波基地局情報１２６は、ミリ波基地局の通信エリアを記憶する。ビームＩＤテーブル１２７は、基地局１１０と移動局１１１との間のビーム指向性の制御に用いられる、最適なビーム方向のビームＩＤを保存する。
【００４３】
図４は、本開示に係る移動局１１１の構成の一例を示す図である。
【００４４】
移動局１１１は、アンテナ部１３１と、受信部（受信回路）１３２と、制御部（制御回路）１３３と、送信部（送信回路）１３４と、マイクロ波無線部（マイクロ波無線回路）１３５と、位置検出部（検出回路）１３６と、記憶部（記憶回路）１３９と、を備える。
【００４５】
アンテナ部１３１は、送信部１３４から入力された無線信号を放射する。また、アンテナ部１３１は、受信した無線信号を受信部１３２に出力する。無線信号は、ミリ波帯の無線信号である。
【００４６】
受信部１３２は、アンテナ部１３１から入力した無線信号を信号処理に適した周波数帯の信号に変換し、予め定められた信号フォーマットに従い復調し、受信データを制御部１３３に出力する。
【００４７】
制御部１３３は、移動局１１１の構成要素を制御する。無線信号を送信する場合、制御部１３３は、アンテナ部１３１の指向性を送信のビーム方向に切り替え、送信部１３４に送信データを出力する。また、無線信号を受信する場合、制御部１３３はアンテナ部１３１の指向性を受信のビーム方向に切り替え、受信部１３２から受信データを入力する。
【００４８】
送信部１３４は、制御部１３３から入力した送信データを無線通信に適した信号フォーマットに変換し、ミリ波帯の無線信号に変換し、アンテナ部１３１に出力する。
【００４９】
マイクロ波無線部１３５は、マイクロ波帯を使用してマイクロ波基地局１０３と無線通信する。マイクロ波無線部１３５は無指向性のアンテナパターンを有する。
【００５０】
位置検出部１３６は、移動局１１１の現在位置を検出する。位置検出部１３６は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）端末を備える。
【００５１】
記憶部１３９は、ビームＩＤテーブル１３７と、ストレージ（論理ストレージ）１３８と、を有する。ビームＩＤテーブル１３７は、ミリ波基地局１１０と移動局１１１との間のビーム指向性の制御に用いられる、最適なビーム方向のビームＩＤを保存する。ストレージ１３８は、移動局１１１がミリ波基地局１１０にアップロードするデータを保存する。
【００５２】
＜無線通信システムの動作＞
本開示に係る無線通信システム１の動作を、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００５３】
図５は、本開示に係る制御の一例を示すシーケンス図である。
【００５４】
図５のシーケンス図は、移動局１１１Ａまたは移動局１１１Ｂが、ミリ波基地局１１０の通信エリア１１２のエリア外からエリア内に移動してデータ通信を開始するまでの制御の一例を示す。
【００５５】
まず、ステップＳ２００において、移動局１１１は、位置検出部１３６（図４参照）が検出した位置情報を、マイクロ波帯を使用して周期的にマイクロ波基地局１０３へ通知する。ステップＳ２００の時点において、移動局１１１は、ミリ波基地局１１０の通信エリア１１２外に存在している。
【００５６】
ステップＳ２０１において、移動局１１１から位置情報を受信したマイクロ波基地局１０３は、受信した位置情報を管理サーバ１０１に通知する。
【００５７】
ステップＳ２０２において、管理サーバ１０１は、受信した位置情報に基づいて、移動局と基地局との接続準備判断を行い、ミリ波基地局１１０に通知情報を送信（通知）する。通知情報は、接続するミリ波基地局１１０のＩＤと移動局１１１のＩＤと移動局１１１の移動速度とを含む。
【００５８】
図６は、図５のステップＳ２０２の処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ２２０において、管理サーバ１０１は、受信した位置情報に基づいて、移動局位置履歴１０８を更新する。
【００６０】
ステップＳ２２１において、管理サーバ１０１は、移動局１１１がミリ波基地局１１０に近づいているか否かを判定する。例えば、管理サーバ１０１の接続準備判定部１０６は、移動局位置履歴１０８とミリ波基地局情報１０９とに基づいて、移動局１１１とミリ波基地局１１０との距離を算出する。次いで、接続準備判定部１０６は、算出された距離が予め設定した閾値以下である場合に、移動局１１１がミリ波基地局１１０に近づいていると判定する。
【００６１】
移動局１１１がミリ波基地局１１０に近づいていない場合（ステップＳ２２１：Ｎｏ）、管理サーバ１０１は、フローをステップＳ２２０に戻す。
【００６２】
一方、移動局１１１がミリ波基地局１１０に近づいている場合（ステップＳ２２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２２において、管理サーバ１０１は、移動局１１１の移動速度を算出する。
【００６３】
ステップＳ２２３において、管理サーバ１０１は、ミリ波基地局１１０のＩＤと移動局１１１のＩＤと移動局１１１の移動速度とを含む通知情報を送受信部１０７から送信する。その後、管理サーバ１０１は、図５のステップＳ２０２の処理フローを終了する。
【００６４】
再度、図５を参照する。移動局１１１がデータサーバ１００からダウンロードするダウンロードデータが存在する場合、ステップＳ２０４において、データサーバ１００は、ダウンロードデータをミリ波基地局１１０に送信（事前送信）する。ミリ波基地局１１０は、データサーバ１００から受信したダウンロードデータをデータストレージ１２５に一時的に格納する。
【００６５】
ステップＳ２０５において、ミリ波基地局１１０は、移動局１１１にビーコン信号を送信する。一例において、ビーコン信号は、周期的に送信される。
【００６６】
ミリ波基地局１１０の通信エリア内に移動しビーコン信号を受信した移動局１１１は、ステップＳ２０６において、ミリ波基地局１１０に対して無線リンク接続要求を送信する。
【００６７】
無線リンク接続要求を受信したミリ波基地局１１０は、ステップＳ２０７において、移動局１１１との接続条件に合致していることを確認し、接続条件が合致している場合、接続許可を移動局１１１に送信する。
【００６８】
接続許可を受信した移動局１１１は、ステップＳ２０８において、ミリ波基地局１１０との間でビームトレーニングを実施し、無線リンクを確立する。ビームトレーニングでは、ミリ波基地局１１０および移動局１１１が互いに、複数のアンテナビーム方向のそれぞれに対して、ビームトレーニング用の制御フレームを送受信し、最も受信品質が良くなるビーム方向（ベストビームＩＤとも言う）を検出する。ベストビームＩＤは、例えば、ビームＩＤテーブル１３７（図４参照）が保存する。
【００６９】
ステップＳ２０９において、ミリ波基地局１１０の移動速度取得部１２８（図３参照）は、ステップＳ２０２において受信した通知情報に含まれる移動局１１１の移動速度に基づいて、移動局１１１の優先度Ｓを算出する。優先度Ｓの算出方法の一例を＜式１＞に示す。
【００７０】
優先度Ｓ＝ｆ（Ｍ，ｖ；α）      ＜式１＞
Ｍ：伝送するデータの容量（単位：ビット）
ｖ：移動局の移動速度（単位：キロメートル/時）
α：補正係数（０より大きい実数）
【００７１】
ここで、ｆは、αを固定した場合、容量Ｍおよび移動速度ｖの双方に対して、値が単調に増大する関数である。そのような関数ｆの一例を＜式２＞に示す。
【００７２】
ｆ（Ｍ，ｖ；α）＝Ｍ×ｖ×α      ＜式２＞
【００７３】
補正係数αは補正パラメータであり、容量Ｍおよび移動速度ｖに応じて、優先度Ｓを重みづけするために用いてもよい。また、データの重要度、車両毎の優先度などに基づいて、優先度Ｓを重みづけしてもよい。
【００７４】
上述の＜式２＞に示されるように、移動局１１１の移動速度が速いほど、算出される優先度Ｓが高くなる。
【００７５】
ステップＳ２１０において、優先度制御部１２９（図３参照）が、優先度Ｓに基づいて移動局毎に通信時間の割り当て制御を行い、データ通信を開始する。通信時間の割り当て制御の詳細については、図７〜図９を参照して後述する。また、ステップＳ２１０において移動局１１１がミリ波基地局１１０にデータをアップロードした場合、ミリ波基地局１１０は、データストレージ１２５にデータを一時的に保存する。
【００７６】
移動局１１１が通信エリア外に移動した場合、ステップＳ２１１において、ミリ波基地局１１０は、移動局１１１との無線リンクを切断し、リンクが切断したことを管理サーバ１０１に通知する。
【００７７】
ステップＳ２１２において、ミリ波基地局１１０は、データストレージ１２５に一時的に保存したデータをデータサーバ１００に転送する。その後、制御が終了する。
【００７８】
＜時間割り当て制御の詳細＞
図７は、図５のステップＳ２１０における時間割り当て制御の一例を示すタイミングチャートである。以下において、移動局１１１Ａおよび移動局１１１Ｂの２つの移動局１１１を例にとって時間割り当て制御を説明するが、３つ以上の移動局１１１がある場合についても、同様である。
【００７９】
移動局１１１Ａは移動局１１１Ｂよりも高速に移動しており、ミリ波基地局１１０から同一容量のデータが、移動局１１１Ａ，１１１Ｂにダウンロードされる場合を想定する。
【００８０】
データフレームＳ３００Ａ，Ｓ３０１Ａは、ミリ波基地局１１０から移動局１１１Ａに送信されるデータフレームである。データフレームＳ３００Ｂ，Ｓ３０１Ｂ，Ｓ３０２Ｂ，Ｓ３０３Ｂは、ミリ波基地局１１０から移動局１１１Ｂに送信されるデータフレームである。
【００８１】
移動局１１１Ａと移動局１１１Ｂとの双方がミリ波基地局１１０に帰属する区間において、＜式１＞（または＜式２＞）に基づいて優先度Ｓが算出される。＜式１＞（または＜式２＞）に従うと、移動速度の速い移動局１１１Ａの優先度Ｓは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂの優先度Ｓよりも高くなる。
【００８２】
ミリ波基地局１１０の優先度制御部１２９は、優先度Ｓの値がより大きい移動局１１１ＡへのデータフレームＳ３００Ａ，Ｓ３０１Ａに、移動局１１１Ｂに対するデータフレームＳ３００Ｂ，Ｓ３０１Ｂよりも長い時間を割り当てる。したがって、移動速度の速い移動局１１１Ａとの間のデータフレーム送受信に割り当てられる無線リソースは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂとの間のデータフレーム送受信に割り当てられる無線リソースよりも多くなる。
【００８３】
移動局１１１Ａがミリ波基地局１１０の通信エリアから抜けた場合、ミリ波基地局１１０は、移動局１１１Ａとの無線リンクを切断するので、移動局１１１Ｂに送信されるデータフレームＳ３０２Ｂ，Ｓ３０３Ｂに割り当てられる時間が長くなる。
【００８４】
なお、図７に示される一例は、データがミリ波基地局１１０から移動局１１１Ａ，１１１Ｂにダウンロードされる場合を説明している。しかしながら、データが移動局１１１Ａ，１１１Ｂからミリ波基地局１１０にアップロードされる場合についても同様であり、アップロードとダウンロードが混在する場合についても同様である。
【００８５】
図８は、図５のステップＳ２１０における時間割り当て制御の他の一例を示すタイミングチャートである。
【００８６】
図７に示される一例と同様に、移動局１１１Ａは移動局１１１Ｂよりも高速に移動しており、ミリ波基地局１１０から同一容量のデータが、移動局１１１Ａ，１１１Ｂにダウンロードされる場合を想定する。移動速度の速い移動局１１１Ａの優先度Ｓは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂの優先度Ｓよりも高い。
【００８７】
無線ＬＡＮでは、自律分散制御（ＤＣＦ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎとも呼ばれる）によるアクセス制御方式として知られるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｔｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）が使用されることが多い。ＣＳＭＡ／ＣＡにおいては、各局（基地局あるいは移動局）は、ＩＦＳ（ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）として定義される時間に対してキャリアセンスを実施することによってチャネルの使用状況を検査し、チャネルがアイドルである（即ち、誰も使用していない）と判断した場合、さらにバックオフと呼ばれるランダムな時間の間キャリアセンスを行う。その間チャネルがアイドルであることを確認し、データフレームを送信する。ＩＦＳは目的に応じて時間長が定められており、分散制御用フレーム間隔には、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ  ＩＦＳ）と呼ばれる最も長い時間間隔が定義されている。
【００８８】
ミリ波基地局１１０の優先度制御部１２９は、移動局１１１Ａとミリ波基地局１１０との間にＤＩＦＳ１を設定し、移動局１１１Ｂとミリ波基地局１１０との間に、ＤＩＦＳ１と異なる長さのＤＩＦＳ２を設定する。移動速度の速い移動局１１１Ａの優先度Ｓは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂの優先度Ｓよりも高いので、ＤＩＦＳ２は、ＤＩＦＳ１よりも長い。
【００８９】
ステップＳ３１０は、チャネルがビジーの状態（誰かが使用している状態）を表している。ステップＳ３１０が終わった（即ち、ビジー状態がクリアされた）後、移動局１１１Ａは、ＤＩＦＳ１とバックオフ時間Ｓ３３０Ａとの間キャリアセンスを実施し、チャネルがアイドルであると判定した後、データフレームＳ３２０Ａをミリ波基地局１１０へ送信する。
【００９０】
同様に、移動局１１１Ｂは、ステップＳ３１０が終わった後、ＤＩＦＳ２とバックオフ時間Ｓ３３０Ｂとの間キャリアセンスを実施する。ＤＩＦＳ２はＤＩＦＳ１よりも長く設定されている。その結果、図８に示されるように、バックオフ時間Ｓ３３０Ｂの間にチャネルがビジー状態になっているので、移動局１１１Ｂは、送信権を獲得することは困難である。結果として、移動局１１１Ｂよりも優先して移動局１１１ＡにデータフレームＳ３２０Ａが送信される。
【００９１】
ミリ波基地局１１０は、移動局１１１ＡからのデータフレームＳ３２０Ａを受信すると、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ  ＩＦＳ）で定義される最も時間間隔の短いＩＦＳ間隔のキャリアセンスを実施した後、確認応答としてＡＣＫフレームＳ３１１Ａを返信する。
【００９２】
ＡＣＫフレームＳ３１１Ａの送信が完了した後、チャネルがアイドル状態となり、移動局１１１Ａ，１１１Ｂは、キャリアセンスを開始する。図８に示されるように、移動局１１１Ａは、ＤＩＦＳ１とバックオフＳ３３１Ａの間キャリアセンスを実施し、チャネルがアイドル状態であると判定した後、送信権を獲得し、データフレーム３２２Ａをミリ波基地局１１０に送信する。基地局１１０は、データフレーム３２２Ａを受信すると、ＡＣＫフレームＳ３１２Ａを返信する。
【００９３】
上述したように、バックオフ時間は、ランダムな時間である。したがって、図８に示されるように、比較的長いバックオフＳ３３２Ａが移動局１１１Ａに設定されることもある。ここでは、移動局１１１Ｂのキャリアセンス区間であるＤＩＦＳ２とバックオフＳ３３１Ｂが、移動局１１１Ａのキャリアセンス区間よりも早く完了した後、移動局１１１Ｂが送信権を獲得し、データフレームＳ３２１Ｂをミリ波基地局１１０に送信する。基地局１１０は、データフレームＳ３２１Ｂを受信した後、ＡＣＫフレームＳ３１１Ｂを移動局１１１Ｂに返信する。
【００９４】
図８に示される一例によれば、移動局１１１ＡのＤＩＦＳであるＤＩＦＳ１が移動局１１１Ｂよりも短く設定され、移動局１１１Ａは移動局１１１Ｂよりも送信権を獲得しやすくなる。したがって、移動速度の速い移動局１１１Ａとの間のデータフレーム送受信に割り当てられる無線リソースは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂとの間のデータフレーム送受信に割り当てられる無線リソースよりも多くなる。
【００９５】
図９は、図５のステップＳ２１０における時間割り当て制御の他の一例を示すタイミングチャートである。
【００９６】
図７および図８に示される一例と同様に、移動局１１１Ａは移動局１１１Ｂよりも高速に移動しており、ミリ波基地局１１０から同一容量のデータが、移動局１１１Ａ，１１１Ｂにダウンロードされる場合を想定する。移動速度の速い移動局１１１Ａの優先度Ｓは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂの優先度Ｓよりも高い。
【００９７】
ステップＳ４００は、ＢＨＩ（Ｂｅａｃｏｎ  Ｈｅａｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）である。ＢＨＩにおいて、ミリ波基地局１１０は、移動局１１１Ａ，１１１Ｂとの間で制御信号を送受信する。
【００９８】
ＢＨＩのステップＳ４０３において、ミリ波基地局１１０は、送信アンテナの指向性を切り替え、ビーコン信号を送信する。送信されるビーコン信号は、通信が許可される、優先度Ｓがより高い移動局１１１Ａを特定する設定情報を含む。次いで、ＢＨＩのステップＳ４０５Ａにおいて、移動局１１１Ａは、送信アンテナの指向性を切り替え、ビーコン信号の受信応答をミリ波基地局１１０に返信する。同様に、ＢＨＩのステップＳ４０５Ｂにおいて、移動局１１１Ｂは、送信アンテナの指向性を切り替え、ビーコン信号の受信応答をミリ波基地局１１０に返信する。
【００９９】
ステップＳ４０１は、ＳＰ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｐｅｒｉｏｄ）である。ミリ波基地局１１０の優先度制御部１２９は、優先度Ｓがより高い移動局１１１Ａとの通信が許可される専用の送信区間としてＳＰを設定する。ＳＰにおいて、設定情報により特定された移動局１１１Ａからミリ波基地局１１０に対してデータフレームＳ４１０Ａが送信され、ミリ波基地局１１０はデータフレームＳ４１０Ａを受信した後、受信応答としてＡＣＫフレームＳ４０４Ａを返信する。同様に、ミリ波基地局１１０から移動局１１１Ａに対してデータフレームＳ４１１Ａが送信され、移動局１１１ＡはデータフレームＳ４１１Ａを受信した後、受信応答としてＡＣＫフレームＳ４０６Ａを返信する。
【０１００】
ステップＳ４０２は、ＣＢＡＰ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｅｒｉｏｄ）である。ＣＢＡＰにおいては、図８に示される動作と同様、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいた自律分散によるアクセス制御が行われる。ＣＢＡＰのステップＳ４１２に示される移動局１１１Ｂにおけるバックオフ区間終了後に、移動局１１０Ｂは、データフレームＳ４１０Ｂをミリ波基地局１１０に送信する。次いで、ＡＣＫフレームＳ４０４Ｂが基地局１１０から移動局１１１Ｂに返信される。
【０１０１】
図９に示される一例によれば、ミリ波帯を使用する標準規格であるＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄに準拠する形で、移動局１１１Ａと基地局１１０との送信区間であるＳＰを割り当てることにより、移動局１１１Ｂよりも優先して移動局１１１Ａにデータフレームを転送できる。したがって、移動速度の速い移動局１１１Ａとの間のデータフレーム送受信に割り当てられる無線リソースは、移動速度の遅い移動局１１１Ｂとの間のデータフレーム送受信割り当てられる無線リソースよりも多くなる。
【０１０２】
なお、図９には、簡単のため、代表的な信号の送受信が記載されている。他のデータフレームが基地局１１０および移動局１１１の間で送受信されてもよい。また、ＣＢＡＰにおいて、移動局１１１Ａとミリ波基地局１１０の間でもデータ伝送が行われてもよい。また、図８を参照して上述したＤＩＦＳ１とＤＩＦＳ２を使用したアクセス制御を、図９に示されるアクセス制御と組み合わせてもよい。
【０１０３】
＜本開示のまとめ＞
以上のように、実施の形態１によれば、複数の移動局１１１が基地局１１０に帰属する環境下において、移動局１１１の移動速度に基づいて、移動局１１１毎に無線リソースの割り当てを制御する。より高速に移動する移動局１１１に優先的にデータ伝送を行う時間を割り当てることにより、無線通信システム１全体として効率的にデータ伝送を実行できる。
【０１０４】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態１においては、図５のステップＳ２０２において通知されたミリ波基地局１１０のＩＤと移動局１１１のＩＤと移動局１１１の移動速度とを含む通知情報から、移動局１１１の移動速度を取得した。これに代えて、例えば、ステップＳ２０８の無線リンク確立時に、移動局１１１を搭載する車両の移動速度を、車両から直接取得してもよい。
【０１０５】
上述の実施の形態１の説明においては、図５のステップＳ２１０において、移動局１１１が通信エリア１１２内にいる間に所定のデータの伝送を完了した後に、ステップＳ２１１においてミリ波基地局１１０が無線リンクを切断した。しかしながら、図５のステップＳ２０９において、移動局１１１が通信エリア１１２内にいる間に所定のデータの伝送が完了しないことが判明した場合、ミリ波基地局１１０は、ステップＳ２１０を実施せずに、ステップＳ２１１において無線リンクを切断する実施の形態も考えられる。また、ステップＳ２１０におけるデータ伝送が完了する前にステップＳ２１１において無線リンクが切断された場合、ミリ波基地局１１０は、途中までデータが伝送されたことを、移動局１１１または移動局１１１のユーザに通知する実施の形態も考えられる。
【０１０６】
上述の実施の形態１においては、ステップＳ２０９において優先度Ｓが算出された後に、ステップＳ２１０において、ミリ波基地局１１０がデータ通信を実施する。しかしながら、移動速度取得部１２８（図３参照）が、データ通信中に優先度Ｓを算出し、更新する実施の形態も考えられる。
【０１０７】
上述の実施の形態１においては、図７、図８、および図９に示されるように、優先度Ｓの高い移動局１１１Ａにデータ伝送の時間区間をより長く割り当てることにより、伝送されるデータ容量を増大させている。しかしながら、優先度Ｓの高い移動局１１１Ａに伝送されるデータ容量を増大させるために、他の手法を用いた実施の形態も考えられる。例えば、優先度Ｓの高い移動局１１１Ａには、複数のチャネルを割り当てる（例えば、チャネルボンディング、チャネルアグリゲーション）、または、複数のキャリア周波数を割り当てることで、伝送されるデータ容量を増大させてもよい。
【０１０８】
上述の実施の形態１においては、局所的な通信エリアを形成する基地局は、ミリ波帯を用いる基地局であるミリ波基地局１１０である。しかしながら、局所的な通信エリアを形成する基地局が、マイクロ波帯やテラヘルツ帯など他の周波数帯を使用した基地局である実施の形態も同様に考えられる。
【０１０９】
上述の実施の形態１においては、簡単のため、ミリ波基地局１１０の数が１であり、移動局１１１の数が２であり、マイクロ波基地局１０３の数が１である場合を例にとって本開示の内容を説明した。しかしながら、ミリ波基地局１１０の数、移動局１１１の数、およびマイクロ波基地局１０３の数に制約はない。例えば、より多くのミリ波基地局１１０、移動局１１１、およびマイクロ波基地局１０３を使用して無線通信システム１を構築してもよい。
【０１１０】
上述の実施の形態１においては、ミリ波基地局１１０が、移動速度取得部１２８と優先度制御部１２９とを備える。これに代えて、無線通信システム１が備えるミリ波基地局１１０以外の構成要素（例えば、管理サーバ１０１）が、移動速度取得部１２８と優先度制御部１２９とを備える実施の形態も考えられる。
【０１１１】
上述の実施の形態においては、各構成要素に用いる「・・・部」という表記は、「・・・回路（circuitry）」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
【０１１２】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１１３】
本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるＬＳＩとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのＬＳＩ又はＬＳＩの組み合わせによって制御されてもよい。ＬＳＩは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部または全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。ＬＳＩはデータの入力と出力を備えてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０１１４】
本開示は、通信機能を持つあらゆる種類の装置、デバイス、システム（通信装置と総称）において実施可能である。通信装置の、非限定的な例としては、電話機（携帯電話、スマートフォン等）、タブレット、パーソナル・コンピューター（ＰＣ）（ラップトップ、デスクトップ、ノートブック等）、カメラ（デジタル・スチル／ビデオ・カメラ等）、デジタル・プレーヤー（デジタル・オーディオ／ビデオ・プレーヤー等）、着用可能なデバイス（ウェアラブル・カメラ、スマートウオッチ、トラッキングデバイス等）、ゲーム・コンソール、デジタル・ブック・リーダー、テレヘルス・テレメディシン（遠隔ヘルスケア・メディシン処方）デバイス、通信機能付きの乗り物又は移動輸送機関（自動車、飛行機、船等）、及び上述の各種装置の組み合わせがあげられる。
【０１１５】
通信装置は、持ち運び可能又は移動可能なものに限定されず、持ち運びできない又は固定されている、あらゆる種類の装置、デバイス、システム、例えば、スマート・ホーム・デバイス（家電機器、照明機器、スマートメーター又は計測機器、コントロール・パネル等）、自動販売機、その他ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）ネットワーク上に存在し得るあらゆる「モノ（Things）」をも含む。
【０１１６】
通信には、セルラーシステム、無線ＬＡＮシステム、通信衛星システム等によるデータ通信に加え、これらの組み合わせによるデータ通信も含まれる。また、通信装置には、本開示に記載される通信機能を実行する通信デバイスに接続又は連結される、コントローラやセンサ等のデバイスも含まれる。例えば、通信装置の通信機能を実行する通信デバイスが使用する制御信号やデータ信号を生成するような、コントローラやセンサが含まれる。
【０１１７】
また、通信装置には、上記の非限定的な各種装置と通信を行う、あるいはこれら各種装置を制御する、インフラストラクチャ設備、例えば、基地局、アクセスポイント、その他あらゆる装置、デバイス、システムが含まれる。
【０１１８】
本開示に係る無線通信システムは、基地局と、複数の移動局と、前記基地局の通信エリアにおいて、前記複数の移動局のうち、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記基地局との通信に用いる無線リソースを、前記第１の移動局よりも多く割り当てる制御装置と、を備える。
【０１１９】
本開示に係る無線通信システムにおいて、前記複数の移動局および前記基地局は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）に基づいたアクセス制御を有し、前記制御装置は、前記複数の移動局のそれぞれに設定する分散制御用フレーム間隔を設定し、前記第２の移動局の設定間隔は、前記第１の移動局の設定間隔より短い。
【０１２０】
本開示に係る無線通信システムにおいて、前記制御装置は、前記複数の移動局のうち、移動速度が最も速い移動局に、専用の送信区間を割り当てる。
【０１２１】
本開示に係る無線通信システムにおいて、前記無線リソースは、ミリ波帯を用いた無線通信の無線リソースである。
【０１２２】
本開示に係る無線通信システムにおいて、前記制御装置は、前記複数の移動局と前記基地局との間のアンテナ指向性の履歴に基づいて、前記複数の移動局の移動速度を推定する。
【０１２３】
本開示に係る基地局は、複数の移動局の移動速度を示す情報を受信する受信回路と、前記情報に基づいて、前記複数の移動局のうち、通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記第１の移動局よりも多い無線リソースを割り当てる制御回路と、を備える。
【０１２４】
本開示に係る無線通信制御方法は、複数の移動局の移動速度を示す情報を制御装置又は基地局において受信し、前記情報を受信した前記制御装置又は前記基地局が、前記情報に基づいて、前記複数の移動局のうち、前記基地局の通信エリアにおいて、第１の移動速度で移動する第１の移動局よりも速い第２の移動速度で移動する第２の移動局に、前記基地局との通信に用いる無線リソースを、記第１の移動局よりも多く割り当てる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本開示は、基地局と複数の移動局が局所的に通信を行う無線通信システム、例えばミリ波帯を使用する無線通信システムに好適である。
【符号の説明】
【０１２６】
１  無線通信システム
１００  データサーバ
１０１  管理サーバ
１０２  インターネット回線
１０３  マイクロ波基地局
１０４  インターフェース
１１０  ミリ波基地局
１１１  移動局
【図１】
2020136692.tif 000003
【図２】
2020136692.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020136692.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020136692.tif 000008
【図７】
2020136692.tif 000009
【図８】
2020136692.tif 000010
【図９】
2020136692.tif 000011