(57)【要約】  一実施の形態によれば、アクティブアンテナ制御装置（１）は、複数のアンテナ素子（Ａ＿１〜Ａ＿Ｍ）を介して指向性を持たせた複数の無線信号を送信可能に構成された複数のトランシーバ（１１＿１〜１１＿Ｍ）と、複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する現在位置取得部（１２）と、第１移動体端末の過去の位置を取得する過去位置取得部（１３）と、第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から第１移動体端末の未来位置を推定する未来位置推定部（１４）と、第１移動体端末の未来位置に向けて複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、第１移動体端末の未来位置に向けて無線信号を放射させる制御部（１５）と、を備える。
2020158103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を送信可能に構成された複数のトランシーバと、
複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する現在位置取得手段と、
前記第１移動体端末の過去の位置を取得する過去位置取得手段と、
前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定する未来位置推定手段と、
前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させる制御手段と、
を備えた、アクティブアンテナ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合、前記第１移動体端末の現在位置から未来位置への移動距離を短く推定し直したうえで、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射したと仮定して、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内であるか否かを再度判定するように構成されている、
請求項１に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内となるような前記移動距離を所定の関数を用いて算出するように構成されている、
請求項２に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合、現在時刻から未来時刻への経過時間を短く推定し直したうえで、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射したと仮定して、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内であるか否かを再度判定するように構成されている、
請求項１に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内となるような前記経過時間を所定の関数を用いて算出するように構成されている、
請求項４に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合、さらに、前記第１移動体端末の未来位置に向けて仮想的に放射される前記無線信号の強度を調整するように構成されている、
請求項２〜５の何れか一項に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項７】
前記複数の移動体端末の個数をＫ、前記複数の移動体端末のうち第１移動体端末として未来位置が推定された移動体端末の個数をＫ’、前記複数のトランシーバの個数をＭとすると、
Ｍ＞（Ｋ＋Ｋ’）×４
が成り立つように構成されている、
請求項１〜６の何れか一項に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外を維持する場合、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させないように構成されている、
請求項１〜７の何れか一項に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項９】
複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を、複数のトランシーバから送信するステップと、
複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得するステップと、
前記第１移動体端末の過去の位置を取得するステップと、
前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定するステップと、
前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させるステップと、
を備えた、アクティブアンテナ制御装置の制御方法。
【請求項１０】
複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を、複数のトランシーバから送信させる処理と、
複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する処理と、
前記第１移動体端末の過去の位置を取得する処理と、
前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定する処理と、
前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させる処理と、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブアンテナ制御装置、その制御方法、及び、通信制御プログラムに関し、例えば通信品質（変調精度（ＥＶＭ；Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）や信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｎｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ））を向上させるのに適したアクティブアンテナ制御装置、その制御方法、及び、通信制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の移動体端末のトラフィック需要の増加に伴い、第５世代モバイルアクセス方式（５Ｇ）等の新しい通信方式には、ネットワークの伝送容量の拡大が求められている。【０００３】
しかしながら、アナログの位相可変による方向調整を基本とするビームフォーミング技術を用いた通信方式では、建造物や大地からの反射波、及び、マルチパスの電波間の干渉によって干渉縞が生じてしまう。そのため、移動体端末の移動に対して安定した伝搬路（チャネル）の品質を維持するのが困難であることが、シミュレーションにおいて明らかになった。この課題は、特に波長の短い準ミリ波及びミリ波帯において顕著である。【０００４】
図１０は、アナログの位相可変による方向調整を基本とするビームフォーミング技術を用いた無線通信の例を示す概略図である。また、図１１は、図１０に示す環境下での移動体端末の位置と変調精度（ＥＶＭ；Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）との関係をシミュレーションした結果を示す図である。図１０の例では、２つのビルに挟まれたビルの間隔が２０ｍの通りにおいて、２８ＧＨｚ帯の無線通信が行われている。図１１に示すように、図１０の無線通信では、移動体端末が数十ｃｍ移動するだけで、変調精度が大きく劣化する。【０００５】
それに対し、デジタルドメインのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）伝送技術を用いた通信方式がある。この通信方式では、マルチパスを利用したダイバーシティ効果によって、移動体端末の移動に伴う伝搬路の品質の変化が緩やかになることが、数学的に予見されていた（非特許文献１参照）。【０００６】
図１２は、デジタルドメインのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ伝送技術を用いた無線通信の例を示す概略図である。また、図１３は、図１２に示す環境下での移動体端末の位置と変調精度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。図１２の例では、２つのビルに挟まれたビルの間隔が２０ｍの通りにおいて、２８ＧＨｚ帯の無線通信が行われている。図１３に示すように、図１２の無線通信では、移動体端末が数十ｃｍ移動しても、変調精度の劣化は比較的小さい。【０００７】
また、時分割多重の無線通信方式において、アップリンク及びダウンリンクの伝搬路の相反性を利用して、アップリンクのパイロット信号に基づき基地局装置及び移動体端末間の伝搬路（伝搬行列）を計測する方法が検討及び開発されている（非特許文献２参照）。【０００８】
さらに、この計測された伝搬行列を用いて、端末方向に信号強度を最大にしたり、信号純度（信号対雑音比（ＳＮＲ））を高めたりする等のビームフォーミング技術、及び、アンテナ素子間の位相及び振幅の重みづけを行う技術が開発されている。これらの技術は、デジタルドメインのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ技術を用いた通信方式における周波数利用効率を向上させることができる（非特許文献３参照）。【０００９】
その他、特許文献１には、複数のアンテナ素子を備える無線基地局において、移動端末の現在位置を高精度に把握することで、多数の高速移動する移動端末へのビーム追従を可能とするアンテナ制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２１７２２８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】E. Bjornson, "Six Differences between MU-MIMO and Massive MIMO", [online], [平成３１年１月２５日検索] <URL:https://ma-mimo.ellintech.se/2017/10/17/six-differences-between-mu-mimo-and-massive-mimo/>
【非特許文献２】侯 暁林 外２名, "高速移動環境に対応した拡張２次元ＤＦＴ補間によるチャネル推定", [online], [平成３１年１月２５日検索] <URL:https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/rd/technical_journal/bn/vol16_4/vol16_4_020jp.pdf>
【非特許文献３】Dhruv Malik, et al., "Comparison of various detection algorithms in a MIMO wireless communication receiver", [online], [平成３１年１月２５日検索] <URL:https://core.ac.uk/download/pdf/25799561.pdf>
【非特許文献４】N. Tawa, et al., "28 GHz Downlink Multi-User MIMO Experimental Verification using 360 Element Digital AAS for 5G Massive MIMO", European Microwave Conference, Oct. 2018.
【非特許文献５】"ミリ波ビームフォーミング：アンテナアレイ設計の選択および特性", [online], [平成３１年１月２５日検索] <URL:https://seminars.rohde-schwarz.co.jp/download/jp/an/1MA276_0e_Beamform_mmW_AntArr-JA.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、関連技術では、伝搬行列の計測、及び、アンテナ素子間の位相及び振幅の重み付けの計算などにおいて、有限の時間がかかる。そのため、移動体端末が移動している場合、伝搬行列の計測のために無線通信を開始した時点の移動体端末の位置と、伝搬行列の計測が完了した時点の移動体端末の位置と、が異なってしまう。つまり、計測された伝搬路の先には、移動体端末が存在しないことになる。そのため、関連技術では、高品質な無線通信を行うことができない、という課題があった。【００１３】
本開示の目的は、上述した課題を解決するアクティブアンテナ制御装置、その制御方法、及び、通信制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施の形態によれば、アクティブアンテナ制御装置は、複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を送信可能に構成された複数のトランシーバと、複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する現在位置取得部と、前記第１移動体端末の過去の位置を取得する過去位置取得部と、前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定する未来位置推定部と、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させる制御部と、を備える。【００１５】
また、他の実施の形態によれば、アクティブアンテナ制御装置の制御方法は、複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を、複数のトランシーバから送信するステップと、複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得するステップと、前記第１移動体端末の過去の位置を取得するステップと、前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定するステップと、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させるステップと、を備える。【００１６】
さらに、他の実施の形態によれば、通信制御プログラムは、複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を、複数のトランシーバから送信させる処理と、複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する処理と、前記第１移動体端末の過去の位置を取得する処理と、前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定する処理と、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させる処理と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
前記一実施の形態によれば、通信品質を向上させることが可能なアクティブアンテナ制御装置、その制御方法、及び、通信制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１に係るアクティブアンテナ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるアクティブアンテナ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】基地局装置に対する移動体端末の過去及び現在の位置関係を示す図である。
【図４】基地局装置に対する移動体端末の過去、現在及び未来の位置関係を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかるアクティブアンテナ制御装置に設けられたトランシーバの数が８個である場合における、現在時刻及び未来時刻における移動体端末の位置と、変調精度と、の関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【図６】実施の形態１にかかるアクティブアンテナ制御装置に設けられたトランシーバの数が１６個である場合における、現在時刻及び未来時刻における移動体端末の位置と、変調精度と、の関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかるアクティブアンテナ制御装置に設けられたトランシーバの数が３２個である場合における、現在時刻及び未来時刻における移動体端末の位置と、変調精度と、の関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】実施の形態１にかかるアクティブアンテナ制御装置の他の動作を示すフローチャートである。
【図９】通信制御用プロセッサのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】アナログの位相可変による方向調整を基本とするビームフォーミング技術を用いた無線通信の例を示す概略図である。
【図１１】図１０に示す環境下での移動体端末の位置と変調精度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１２】デジタルドメインのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ技術を用いた無線通信の例を示す概略図である。
【図１３】図１２に示す環境下での移動体端末の位置と変調精度との関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかるアクティブアンテナ制御装置１の構成例を示すブロック図である。アクティブアンテナ制御装置１は、例えば基地局装置（ＢＳ；Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）に搭載され、複数の移動体端末（ＵＥ；Ｕｓｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）２＿１〜２＿Ｋ（Ｋは２以上の整数）と同時に無線通信可能に構成されている。
【００２３】
具体的には、アクティブアンテナ制御装置１は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個のアンテナ素子Ａ＿１〜Ａ＿Ｍに対応して設けられたＭ個のトランシーバ１１＿１〜１１＿Ｍと、たすき掛け乗算部２０と、を備える。たすき掛け乗算部２０は、Ｌ（Ｌは２以上の整数）個のユーザ毎送信データ入力部１６＿１〜１６＿Ｌと、Ｍ個のトランシーバ１１＿１〜１１＿Ｍと、を互いにたすき掛け結線するように設けられたＬ×Ｍ個の乗算器１７＿１〜１７＿Ｌ×Ｍを有する。また、アクティブアンテナ制御装置１は、現在位置取得部１２と、過去位置取得部１３と、未来位置推定部１４と、制御部１５と、をさらに備える。
【００２４】
トランシーバ１１＿１〜１１＿Ｍは、それぞれ、指向性を持たせた無線信号（ビーム）を、アンテナ素子Ａ＿１〜Ａ＿Ｍを介して空中に放射したり、移動体端末からの無線信号を、アンテナ素子Ａ＿１〜Ａ＿Ｍを介して無線受信したりする。
【００２５】
具体的には、各トランシーバ１１＿１〜１１＿Ｍは、ＤＡ変換器、ＡＤ変換器、及び、必要とする無線周波数に応じた周波数変換器を有する。たすき掛け乗算部２０に設けられた各乗算器１７＿１〜１７＿Ｌ×Ｍは、無線送信時、予め計算されたビームフォーミング用の重み付け（位相及び振幅の重み付け）に応じたデジタル信号と、デジタルの無線信号と、を乗算する。つまり、無線信号に指向性を持たせる。その後、ＤＡ変換器は、乗算されたデジタルの無線信号をアナログ信号に変換する。このアナログの無線信号は、アンテナ素子を介して通信対象の移動体端末に向けて放射される。また、無線受信時、ＡＤ変換器は、アンテナ素子を介して無線受信された無線信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。その後、デジタルの無線信号と、予め計算されたビームフォーミング用の重み付けに応じたデジタル信号と、が乗算される。それにより、移動体端末から送信された無線信号から指向性成分が取り除かれる。このような構成により、アクティブアンテナ制御装置１は、複数のトランシーバを用いて、複数の移動体端末のそれぞれに向けた複数のビームを同時に形成することができる（非特許文献４及び非特許文献５参照）。
【００２６】
ここで、アクティブアンテナ制御装置１には、例えば、数十〜数百の多くのアンテナ素子Ａ＿１〜Ａ＿Ｍを介して無線通信を行うデジタルドメインのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ伝送技術が採用されている。それにより、マルチパスを利用したダイバーシティ効果によって、移動体端末の移動に伴う伝搬路の品質の変化が緩やかになる。一例を挙げると、アナログ方式の単一ビームの場合、干渉縞に対して垂直に横切る移動体端末の移動に伴って伝搬路のＳＮＲ及びＥＶＭは最も急峻に変化する。この場合、干渉縞に平行なビーム（即ち、移動端末の移動方向に対して直交するビーム）を追加することにより、伝搬路の品質の変化を和らげることができる。
【００２７】
なお、本例では、アンテナ素子Ａ＿１〜Ａ＿Ｍの個数Ｍと、移動体端末２＿１〜２＿Ｋの個数Ｋと、後述する未来位置が推定された移動体端末の個数Ｋ’と、の関係が、概ねＭ≧（Ｋ＋Ｋ’）×４を満たすように構成されている。
【００２８】
また、本実施の形態では、時分割多重の無線通信方式において、アップリンク及びダウンリンクの伝搬路の相反性を利用して、アップリンクのパイロット信号に基づいて基地局装置と移動体端末との間の伝搬路（伝搬行列）を計測する方法が採用されている。
【００２９】
さらに、本実施の形態では、この計測された伝搬行列を用いて、端末方向に信号強度を最大にしたり、信号純度を高めたりする等のビームフォーミング技術、及び、アンテナ素子間の位相及び振幅の重みづけを行う技術が採用されている。それにより、デジタルドメインのＭａｓｓｉｖｅ−ＭＩＭＯ技術を用いた通信方式における周波数利用効率を向上させることができる。
【００３０】
現在位置取得部１２は、移動体端末２＿１〜２＿Ｋのうち、未来位置の推定対象として選択された移動体端末２＿ｉ（ｉは１〜Ｋの何れか）の現在の位置情報を、例えば現在の伝搬路情報から取得する。過去位置取得部１３は、移動体端末２＿ｉの過去の位置情報を、例えば過去の伝搬路情報から取得する。なお、伝搬路の測定方法には、例えば最大比合成やゼロフォーシング等の手法がある。
【００３１】
未来位置推定部１４は、現在位置取得部１２によって取得された移動体端末２＿ｉの現在の位置情報と、過去位置取得部１３によって取得された移動体端末２＿ｉの過去の位置情報とから、所定時間の経過後の移動体端末２＿ｉの未来位置を推定する。
【００３２】
制御部１５は、移動体端末２＿ｉの未来位置に向けて無線信号を放射したと仮定して、移動体端末２＿ｉ以外の他の移動体端末の通信品質（ＳＮＲ及びＥＶＭの少なくとも何れか）を計測する。そして、制御部１５は、移動体端末２＿ｉ以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、移動体端末２＿ｉの未来位置に向けて当該無線信号を放射させる。
【００３３】
このように、アクティブアンテナ制御装置１は、移動体端末２＿ｉの過去及び現在の位置情報から未来位置を推定することにより、基地局装置と移動体端末２＿ｉとの間の伝搬路をより正確に計測することができる。それにより、基地局装置と移動体端末２＿ｉとの間の通信品質を向上させることができる。ここで、アクティブアンテナ制御装置１は、移動体端末２＿ｉの未来位置に向けて無線信号を放射したと仮定して、移動体端末２＿ｉ以外の他の移動体端末の通信品質の劣化が許容範囲内である場合にのみ、移動体端末２＿ｉの未来位置に向けて無線信号を放射する。それにより、移動体端末２＿ｉ以外の他の移動体端末の通信品質の劣化も抑制される。
【００３４】
続いて、図２、図３及び図４を用いて、基地局装置に搭載されたアクティブアンテナ制御装置１の動作について説明する。図２は、アクティブアンテナ制御装置１の動作を示すフローチャートである。図３は、基地局装置に対する移動体端末の過去及び現在の位置関係を示す図である。図４は、基地局装置に対する移動体端末の過去、現在及び未来の位置関係を示す図である。
【００３５】
なお、ここでは、基地局装置１０と３個の移動体端末２＿１〜２＿３との間で同時に無線通信が行われ、かつ、未来位置の推定対象として移動体端末２＿２が選択された場合を例に説明する。
【００３６】
まず、制御部１５は、伝搬路の相反性（Ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）を利用して、基地局装置１０と移動体端末２＿１〜２＿３との間のそれぞれの伝搬路の計測を行う（ステップＳ１０１）。
【００３７】
その後、現在位置取得部１２は、未来位置の推定対象として選択された移動体端末２＿２の現在（時刻ｔ１１）の位置情報を取得し、かつ、過去位置取得部１３は、移動体端末２＿２の過去（時刻ｔ１０＜ｔ１１）の位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。
【００３８】
その後、未来位置推定部１４は、移動体端末２＿２の現在の位置情報及び過去の位置情報から、移動体端末２＿２の未来（時刻ｔ１２＞ｔ１１）の位置情報を推定する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
その後、制御部１５は、基地局装置１０と、移動体端末２＿２の未来位置と、の間の伝搬路の計測を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、例えば、移動体端末２＿２の未来位置の方向に指向性を持たせるような無線信号の振幅及び位相の重み付けの計算などが行われる。以下、未来位置の移動体端末２＿２を便宜的に移動体端末２＿２’とも称す。
【００４０】
ここで、制御部１５は、移動体端末２＿２の未来位置に向けて無線信号を放射したと仮定して、移動体端末２＿２以外の他の移動体端末２＿１，２＿３のそれぞれの通信品質（ＳＮＲ及びＥＶＭの少なくとも何れか）を計測する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１５は、移動体端末２＿１，２＿３のそれぞれの通信品質の劣化度合いが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。なお、許容範囲は、例えば予め設定された閾値によって規定される。
【００４１】
例えば、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、制御部１５は、移動体端末２＿２’（移動体端末２＿２の未来位置）に向けて無線信号を放射させる（ステップＳ１０７）。
【００４２】
それに対し、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合（ステップＳ１０６のＮＯ）、制御部１５は、移動体端末２＿２’に向けて無線信号を放射させない（ステップＳ１０８）。
【００４３】
このように、アクティブアンテナ制御装置１は、移動体端末２＿２の過去及び現在の位置情報から未来位置を推定する。そして、アクティブアンテナ制御装置１は、移動体端末２＿２の未来位置に向けて無線信号を放射したと仮定して、移動体端末２＿２以外の他の移動体端末の通信品質の劣化が許容範囲内である場合にのみ、移動体端末２＿２の未来位置に向けて無線信号を放射する。それにより、移動体端末２＿２以外の他の移動体端末の通信品質の劣化も抑制される。その結果、例えば、準ミリ波やミリ波などの高ＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯を用いた広帯域伝送と、移動体端末の高速移動時の伝搬路を安定性との相克を図ることで、最適点の見出し、又は、両立させることができる。
【００４４】
なお、特許文献１のアンテナ制御装置では、移動端末の現在位置を高精度に把握することで、高速移動する移動端末へのビーム追従が行われているが、高速移動する移動端末へのビーム追従による他の移動端末の通信品質の劣化については考慮されていない。そのため、高速移動する移動端末の将来位置も含めてビーム放射することにより発生する干渉によって他の移動端末の通信品質が劣化してしまう可能がある。それに対し、本実施の形態にかかるアクティブアンテナ制御装置１ではそのような問題を解決する対策を施している。
【００４５】
（シミュレーション結果）
続いて、図５、図６及び図７を用いて、アクティブアンテナ制御装置１に設けられたトランシーバの個数が、移動体端末の移動に伴って変化するＥＶＭの変化量に与える影響について説明する。
【００４６】
図５、図６及び図７は、トランシーバの個数ＭがそれぞれＭ＝８，１６，３２である場合における、現在時刻及び未来時刻における移動体端末の位置と、ＥＶＭと、の関係をシミュレーションした結果を示す図である。
【００４７】
なお、ここでは、基地局装置１０と２個の移動体端末２＿１，２＿２との間で同時に無線通信が行われ、かつ、未来位置の推定対象として移動体端末２＿１が選択された場合を例に説明する。
【００４８】
図５に示すように、トランシーバの個数Ｍが８個の場合、現在位置の移動体端末２＿１のＥＶＭが−２１ｄＢであるのに対し、未来位置の移動体端末２＿１（移動体端末２＿１’とも称す）のＥＶＭは、−１８ｄＢに劣化している。また、図６に示すように、トランシーバの個数Ｍが１６個の場合、現在位置の移動体端末２＿１のＥＶＭが−２５ｄＢであるのに対し、未来位置の移動体端末２＿１のＥＶＭは、−２５ｄＢを維持している。さらに、図７に示すように、トランシーバの個数Ｍが３２個の場合、現在位置の移動体端末２＿１のＥＶＭが−２５ｄＢであるのに対し、未来位置の移動体端末２＿１のＥＶＭは、−２５ｄＢを維持している。これらのシミュレーション結果から、Ｍ＝１６又は３２、Ｋ＝２、Ｋ’＝１の場合等のように、Ｍ≧（Ｋ＋Ｋ’）×４を満たす場合に、ＥＶＭの劣化度合いが抑制されていることが分かる。
【００４９】
（アクティブアンテナ制御装置１の他の動作）
続いて、図８を用いて、アクティブアンテナ制御装置１の他の動作について説明する。図８は、アクティブアンテナ制御装置１の他の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、基地局装置１０と３個の移動体端末２＿１〜２＿３との間で同時に無線通信が行われ、かつ、未来位置の推定対象として移動体端末２＿２が最初に選択された場合を例に説明する。また、ここでは、主に図２に示す内容と異なる部分について説明する。
【００５０】
本例では、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲外の場合（ステップＳ１０６のＮＯ）、制御部１５が移動体端末２＿２の移動距離の推定値及び移動体端末２＿２’に仮想送信される無線信号の強度の何れかを調整する（ステップＳ１０９）。
【００５１】
具体的には、例えば、移動体端末２＿２の移動距離の推定値を短くする。なお、移動体端末２＿２の移動距離の推定値を短くする代わりに、現在時刻から未来時刻までの経過時間の推定値を短くしてもよい。あるいは、例えば、移動体端末２＿２の未来位置に向けて仮想的に送信される無線信号の信号強度を弱くする。それにより、移動体端末２＿２の現在位置から未来位置への移動に伴うＳＮＲ及びＥＶＭの劣化度合いが抑制される可能性が高くなる。
【００５２】
その後、制御部１５は、移動体端末２＿２の未来位置に向けて無線信号を放射したと仮定して、移動体端末２＿２以外の他の移動体端末２＿１，２＿３のそれぞれの通信品質を再び計測する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１５は、移動体端末２＿１，２＿３のそれぞれの通信品質の劣化度合いが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。このような動作は、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲内になるまで繰り返される。
【００５３】
そして、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲内になると（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、制御部１５は、移動体端末２＿２の未来位置に向けて、設定された強度の無線信号を放射させる（ステップＳ１０７）。
【００５４】
なお、制御部１５は、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲内となるような移動距離を、所定の関数を用いて回帰算出するように構成されても良い。或いは、制御部１５は、移動体端末２＿１，２＿３の通信品質の劣化度合いが許容範囲内となるような強度の無線信号を、所定の関数を用いて回帰算出するように構成されても良い。回帰算出の方法としては、例えば、線形、最小二乗法、多項式等がある。
【００５５】
その後、全ての移動体端末が未来位置の推定対象として選択されていなければ（ステップＳ１１０のＮＯ）、未だ未来位置の推定対象として選択されていない別の移動体端末を未来位置の推定対象として選択する（ステップＳ１１１）。その後、ステップＳ１０２の処理に戻る。そして、全ての移動体端末が未来位置の推定対象として選択されると（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、処理が終了する。
【００５６】
図８に示すフローチャートのそれ以外の内容については、図２に示すフローチャートの内容と同様であるため、その説明を省略する。
【００５７】
（アクティブアンテナ制御装置１の通信制御機能のハードウェア構成）
なお、アクティブアンテナ制御装置１に設けられた現在位置取得部１２、過去位置取得部１３、未来位置推定部１４及び制御部１５の全部又は一部によって実現される通信制御処理は、汎用的なコンピュータシステムにより実現可能である。以下、図９を用いて簡単に説明する。
【００５８】
図９は、アクティブアンテナ制御装置１の通信制御機能のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。コンピュータ１００は、例えば、制御装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、を備える。コンピュータ１００は、さらに、外部とのインターフェースであるＩＦ（Ｉｎｔｅｒ  Ｆａｃｅ）１０４と、不揮発性記憶装置の一例であるＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１０５と、を備える。さらに、コンピュータ１００は、その他図示しない構成として、キーボードやマウス等の入力装置やディスプレイ等の表示装置を備えていても良い。
【００５９】
ＨＤＤ１０５には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）（不図示）と、通信制御処理プログラム１０６と、が記憶されている。通信制御処理プログラム１０６は、本実施の形態に係る通信制御処理が実装されたコンピュータプログラムである。
【００６０】
ＣＰＵ１０１は、コンピュータ１００における各種処理、ＲＡＭ１０２，ＲＯＭ１０３，ＩＦ１０４及びＨＤＤ１０５へのアクセス等を制御する。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０１がＨＤＤ１０５に記憶されたＯＳ及び通信制御処理プログラム１０６を読み込み、実行する。これにより、コンピュータ１００は、本実施の形態にかかるアクティブアンテナ制御装置１の通信制御機能を実現する。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００６２】
上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。  また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００６３】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６４】
この出願は、２０１９年１月３１日に出願された日本出願特願２０１９−０１５９２３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００６５】
１  アクティブアンテナ制御装置
２＿１〜２＿Ｋ  移動体端末
１０  基地局装置
１１＿１〜１１＿Ｍ  トランシーバ
１２  現在位置取得部
１３  過去位置取得部
１４  未来位置推定部
１５  制御部
１６＿１〜１６＿Ｌ  ユーザ毎送信データ入力部
１７＿１〜１７＿Ｌ×Ｍ  乗算器
２０  たすき掛け乗算部
１００  コンピュータ１００
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＡＭ
１０３  ＲＯＭ
１０４  ＩＦ
１０５  ＨＤＤ
１０６  通信制御処理プログラム
Ａ＿１〜Ａ＿Ｍ  アンテナ素子
【図１】
2020158103.tif 000003
【図２】
2020158103.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年5月17日(2021.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を送信可能に構成された複数のトランシーバと、
複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する現在位置取得手段と、
前記第１移動体端末の過去の位置を取得する過去位置取得手段と、
前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定する未来位置推定手段と、
前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させる制御手段と、
を備えた、アクティブアンテナ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合、前記第１移動体端末の現在位置から未来位置への移動距離を短く推定し直したうえで、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射したと仮定して、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内であるか否かを再度判定するように構成されている、
請求項１に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内となるような前記移動距離を所定の関数を用いて算出するように構成されている、
請求項２に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合、現在時刻から未来時刻への経過時間を短く推定し直したうえで、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射したと仮定して、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内であるか否かを再度判定するように構成されている、
請求項１に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内となるような前記経過時間を所定の関数を用いて算出するように構成されている、
請求項４に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外である場合、さらに、前記第１移動体端末の未来位置に向けて仮想的に放射される前記無線信号の強度を調整するように構成されている、
請求項２〜５の何れか一項に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項７】
前記複数の移動体端末の個数をＫ、前記複数の移動体端末のうち第１移動体端末として未来位置が推定された移動体端末の個数をＫ'、前記複数のトランシーバの個数をＭとすると、
Ｍ＞（Ｋ＋Ｋ'）×４
が成り立つように構成されている、
請求項１〜６の何れか一項に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲外を維持する場合、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させないように構成されている、
請求項１〜７の何れか一項に記載のアクティブアンテナ制御装置。
【請求項９】
複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を、複数のトランシーバから送信するステップと、
複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得するステップと、
前記第１移動体端末の過去の位置を取得するステップと、
前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定するステップと、
前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させるステップと、
を備えた、アクティブアンテナ制御装置の制御方法。
【請求項１０】
複数のアンテナ素子を介して指向性を持たせた複数の無線信号を、複数のトランシーバから送信させる処理と、
複数の移動体端末のうち未来位置の推定対象として選択された第１移動体端末の現在位置を取得する処理と、
前記第１移動体端末の過去の位置を取得する処理と、
前記第１移動体端末の現在位置及び過去の位置から、所定時間の経過後の前記第１移動体端末の未来位置を推定する処理と、
前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記複数の無線信号の何れかを放射したと仮定して、前記第１移動体端末以外の他の移動体端末の通信品質の劣化度合いが許容範囲内である場合に、前記第１移動体端末の未来位置に向けて前記無線信号を放射させる処理と、
をコンピュータに実行させる通信制御プログラム。
【国際調査報告】
2020158103.tif 000016
2020158103.tif 000017
2020158103.tif 000018
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