JP7491368B2 - Information processing device, information processing method, and communication device - Google Patents
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Description
本開示は、情報処理装置、情報処理方法及び通信装置に関する。 The present disclosure relates to an information processing device, an information processing method, and a communication device.
従来、指向性を有するアンテナデバイスを用いた通信装置が知られている。例えば、特許文献1には、一定の方向への指向性を有する通信装置において、その姿勢によらず目的の方向へ指向性を向けることができるようにした技術が開示されている。Conventionally, communication devices using directional antenna devices are known. For example,
例えば、供給側から供給されたアンテナデバイスを通信装置に用いる場合、通信装置の開発・製造側は、当該アンテナデバイスが設計したパラメータ等のパラメータデータを用いることがある。しかし、通信装置の開発・製造側は、供給されたパラメータデータを調整することができないため、アンテナデバイスを通信装置に適した設定にするのが困難であった。For example, when an antenna device provided by a supplier is used in a communication device, the developer/manufacturer of the communication device may use parameter data, such as parameters designed by the antenna device. However, because the developer/manufacturer of the communication device cannot adjust the supplied parameter data, it has been difficult to set the antenna device to a setting suitable for the communication device.
そこで、本開示では、アンテナデバイスを用いる通信装置に適したパラメータデータをアンテナデバイスの供給側に提供させることができる情報処理装置、情報処理方法及び通信装置を提案する。Therefore, this disclosure proposes an information processing device, an information processing method, and a communication device that can cause the supplier of the antenna device to provide parameter data suitable for a communication device that uses an antenna device.
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の情報処理装置は、複数のアンテナモジュールを有するアンテナデバイスの環境データを提供装置に入力する入力部と、前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得する取得部と、取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部と、前記推定部の推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更する変更部と、を備え、前記入力部は、前記変更部が変更した前記環境データを前記提供装置に入力し、前記取得部は、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得する。In order to solve the above problem, an information processing device of one embodiment according to the present disclosure includes an input unit that inputs environmental data of an antenna device having multiple antenna modules to a providing device, an acquisition unit that acquires parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to the input of the environmental data, an estimation unit that estimates a process related to the generation of the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method, and a modification unit that modifies the environmental data so as to improve the output of the antenna device based on the estimation result of the estimation unit, wherein the input unit inputs the environmental data modified by the modification unit to the providing device, and the acquisition unit acquires the parameter data in response to the input of the modified environmental data.
また、本開示に係る一形態の情報処理方法は、コンピュータが、複数のアンテナモジュールを有するアンテナデバイスの環境データを提供装置に入力すること、前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得すること、取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定すること、推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更すること、変更した前記環境データを前記提供装置に入力すること、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得すること、を含む。 Furthermore, one form of information processing method according to the present disclosure includes a computer inputting environmental data of an antenna device having a plurality of antenna modules into a providing device, acquiring parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to the input of the environmental data, estimating a process for generating the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method, modifying the environmental data based on the estimation result so as to improve the output of the antenna device, inputting the modified environmental data into the providing device, and acquiring the parameter data in response to the input of the modified environmental data.
また、本開示に係る一形態の通信装置は、複数のアンテナモジュールを含むアンテナデバイスと、前記アンテナデバイスを制御する制御部と、を備え、前記アンテナデバイスは、情報処理装置が提供装置から取得したパラメータデータに基づいて信号を放出し、前記情報処理装置は、前記アンテナデバイスの環境データを前記提供装置に入力する入力部と、前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得する取得部と、取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部と、前記推定部の推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更する変更部と、を備え、前記入力部は、前記変更部が変更した前記環境データを前記提供装置に入力し、前記取得部は、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得する。In addition, a communication device of one embodiment according to the present disclosure comprises an antenna device including a plurality of antenna modules and a control unit that controls the antenna device, wherein the antenna device emits a signal based on parameter data acquired by an information processing device from a providing device, and the information processing device comprises an input unit that inputs environmental data of the antenna device to the providing device, an acquisition unit that acquires parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to the input of the environmental data, an estimation unit that estimates a process related to the generation of the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method, and a modification unit that modifies the environmental data so as to improve the output of the antenna device based on the estimation result of the estimation unit, wherein the input unit inputs the environmental data modified by the modification unit to the providing device, and the acquisition unit acquires the parameter data in response to the input of the modified environmental data.
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。Hereinafter, the embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same parts are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
[ビームフォーミング開発の概要]
ビームフォーミング技術は、無線伝送向けに一般的になりつつある。ビームフォーミングの利点の1つは、例えば、6GHzを上回る、また60GHzまでの、またはそれを超える高キャリア周波数での伝送と親和性があることであり、広い帯域幅が実現され得る。ビームフォーミングの別の利点は、空間多重化の有効性であり、それによってスペクトル効率が向上する。
[Beamforming development overview]
Beamforming technology is becoming popular for wireless transmission. One advantage of beamforming is that it is compatible with transmission at high carrier frequencies, for example, above 6 GHz and up to 60 GHz or even higher, so that a wide bandwidth can be achieved. Another advantage of beamforming is the effectiveness of spatial multiplexing, which improves the spectral efficiency.
図1は、ビームフォーミング開発の概要を説明するための図である。供給側から供給されたアンテナデバイスのビームフォーミング開発は、図1に示すように、通信装置100に用いるアンテナデバイスに対して、供給側1から供給されたパラメータデータD10を書き込むことで行われる。パラメータデータD10は、供給側1がアンテナデバイスのアンテナ単体の電磁界遠方解を周囲全球面上で測定し、測定結果から計算されたデータとなっている。しかし、パラメータの計算方法やビームの最適化方法は、供給側1から製造側2に開示されておらず、ブラックボックスとなっている。また、供給側1から製造側2に提供されるデータは、暗号化されている場合がある。
Figure 1 is a diagram for explaining an overview of beamforming development. Beamforming development of an antenna device supplied from a supplier is performed by writing parameter data D10 supplied from the
アンテナデバイスを用いる通信装置100の製造側2は、過程P1に示すように、通信装置100にアンテナデバイスを搭載し、各アンテナ単体に信号を加えたときの放射電磁界を測定する。製造側2は、測定した角度(φ、θ等)に対する位相と振幅(V偏波とH偏波)の値を有する電磁界データD20を生成し、電磁界データD20を供給側1の装置に入力する。As shown in process P1, the
供給側1は、電磁界データD20が製造側2から入力されると、ビームフォーミングに必要な各ビームに対するアンテナ入力信号の位相情報が暗号化されたパラメータデータD10を生成する。供給側1は、生成したパラメータデータD10を製造側2に提供する。そして、製造側2は、過程P2に示すように、供給側1から提供されたパラメータデータD10を通信装置100に書き込むことで、通信装置100からミリ波ビームが出力可能となる。When the electromagnetic field data D20 is input from the
製造側2は、アンテナデバイスの測定を行うだけで、ビームフォーミングが可能となるが、問題点も挙げられる。例えば、製造側2は、通信装置100が出力するミリ波ビームの形状が最適ではない場合がある。通信装置100のミリ波ビームは、連続的に放射方向が変わるわけではなく、あらかじめ登録された数十個のビームのうち、その時の基地局の方向を考慮して一番良いビームを選んで使用する。したがって、通信装置100は、全ビームで装置周囲のすべてをカバーしなければならず、敷き詰めるようにビームが配置されることが理想である。しかし、提供されたパラメータデータD10を書き込んだ通信装置100は、ビームを実際に測定すると、ビームが重なっていたり、不必要な方向を向いていたりする場合がある。また、製造側2は、ミリ波ビームの設計を供給側1に依存しているため、ミリ波ビームの形状を改善することができない。
Although the
このため、アンテナデバイスを用いる通信装置100の製造側2は、供給されたアンテナデバイスのミリ波ビームに関して測定を行うことしかできず、通信装置100のビームの最適化を行うことができない。本開示では、通信装置に適したアンテナデバイスのパラメータデータを供給側に提供させることができる情報処理装置、情報処理方法、通信装置等を提供する。
For this reason, the
(実施形態)
[実施形態に係る情報処理装置の概要]
実施形態に係る情報処理装置の基本構成の一例を説明する。図2は、実施形態に係る情報処理装置の概要を説明するための図である。図3は、球面カバリッジを説明するための図である。図4は、ミリ波ビーム設計の方針を説明するための図である。
(Embodiment)
[Overview of information processing device according to embodiment]
An example of a basic configuration of an information processing device according to an embodiment will be described. Fig. 2 is a diagram for explaining an overview of an information processing device according to an embodiment. Fig. 3 is a diagram for explaining spherical coverage. Fig. 4 is a diagram for explaining a millimeter wave beam design policy.
図2に示す一例では、情報処理装置10は、製造側2が用いるコンピュータである。提供装置200は、アンテナデバイスの供給側1が用いるクラウドサーバ(Cloud Server)である。情報処理装置10と提供装置200は、ネットワークを介して通信可能なように構成されている。In the example shown in FIG. 2, the
提供装置200は、情報処理装置10から電磁界データD20を受け付けると、ビームフォーミングに必要な各ビームに対するアンテナ入力信号の位相情報が暗号化されたパラメータデータD10を生成する。提供装置200は、生成したパラメータデータD10を暗号化し、情報処理装置10に提供する。この場合、提供装置200は、パラメータデータD10の一部の情報を開示したコードデータD11を情報処理装置10に提供する。コードデータD11は、アンテナデバイスの全ビームの放射方向を計算可能な情報を含む。本実施形態では、コードデータD11は、例えば、各ビームに対するアンテナ入力信号の位相情報を含む場合について説明する。When the providing
情報処理装置10は、コードデータD11に基づいて全ビームの放射方向を計算する。情報処理装置10は、過程P3に示すように、全ビームの放射方向を重ね合わせることで、通信装置の周囲をどの程度カバーできるかという指標である球面カバリッジ(Spherical Coverage)を計算する。The
例えば、5G(5th Generation)のミリ波通信の性能指標として第3世代パートナーシッププロジェクト(Third Generation Partnership Project:3GPP)では、球面カバリッジが定義されている。球面カバリッジは、図3の左図に示すように、通信装置100の周囲の球面上の各点で端末から放射されているビームの電力を測定し、ある電力以上で放射される方向がどれだけの広さであるかを示している。図3の右図は、左図の測定された等価等方放射電力に対して、その電力以下でどれだけの範囲がカバーされているかの累積確立分布を使って表している。図3の右図は、縦軸が累積確立分布[%]、横軸が等価等方放射電力[dBm]をそれぞれ示している。図3の右図は、ある電力以下でどれだけの範囲がカバーされているかは、例えば、1-(カバー率)で表される。図3の右図は、グラフが右方向GRに移動するほど、高い電力でカバーできることを示し、特性C1に示すように、カバー率が拡大して球面カバリッジが向上することを意味する。すなわち、図3の右図は、グラフが左方向GLに移動するほど、特性C2に示すように、カバー率が縮小して球面カバリッジが悪いことを意味する。
For example, the Third Generation Partnership Project (3GPP) defines spherical coverage as a performance index for millimeter wave communication of 5G (5th Generation). As shown in the left diagram of FIG. 3, spherical coverage measures the power of a beam radiated from a terminal at each point on a sphere around the
情報処理装置10は、図4に示すように、過程P1で測定した電磁界データD20をベクトルλ、このベクトルλを提供装置200が処理してパラメータデータD10(コードデータD11)を生成するシステムを関数L(・)、提供装置200から提供され、過程P3で確認した球面カバリッジL(λ)と置き換える。すなわち、関数L(・)は、ベクトルλが入力されると、球面カバリッジL(λ)を出力する。このため、情報処理装置10は、提供装置200の処理をブラックボックスとした最適化問題とし、提供装置200の出力が最大となるベクトルλ(入力)を見つける機能を実現する。As shown in FIG. 4, the
例えば、関数が既知の一般的な最適化では、関数を微分して勾配を求め、最大値(極大値)を求めるが、関数L(・)は、不明である。このため、本実施形態では、情報処理装置10は、公知であるベイズ最適化を用いて、関数L(・)を推定するための回帰モデル関数L’(・)を生成し、球面カバリッジが拡大する入力データを求める場合について説明する。ベイズ最適化は、入力と出力の関係からブラックボックスを予想するが、その時に関数が最大となりそうなところと、まだどちらとも言えないところをバランスよく探索することで、非常に少ない計算量で最大値を求めることができる。For example, in general optimization where a function is known, the function is differentiated to find the gradient and the maximum value (local maximum value) is found, but the function L(.) is unknown. For this reason, in this embodiment, the
[実施形態に係る情報処理装置の構成]
次に、製造側2が用いる情報処理装置10の一例について説明する。図5は、実施形態に係る情報処理装置10の構成の一例を示す図である。図5に示す情報処理装置10は、入出力部11と、通信部12と、記憶部13と、制御部14と、を備える。制御部14は、入出力部11、通信部12及び記憶部13と電気的に接続されている。
[Configuration of the information processing device according to the embodiment]
Next, an example of the
入出力部11は、ユーザによる物理的な入力操作を検出する機能、ユーザに対して情報を出力する機能等を有する。入出力部11は、例えば、入力装置、表示装置、スピーカー等を有する。入出力部11は、入力操作に応じた情報を制御部14に供給する。入出力部11は、制御部14の制御によって各種情報を出力する。The input/
通信部12は、提供装置200等の電子機器とネットワークを介して通信を行う機能を有する。通信部12は、例えば、有線による通信または無線による通信が可能な通信装置を用いることができる。通信部12は、制御部14から入力された情報、信号等を提供装置200等に送信する。通信部12は、外部の測定装置等から受信した測定データ等を制御部14に供給する。The
記憶部13は、各種データ及びプログラムを記憶する。記憶部13は、例えば、RAM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。記憶部13は、通信部12が供給した各種データを記憶する。記憶部13は、例えば、パラメータデータD10、コードデータD11、電磁界データD20等を記憶する。The
パラメータデータD10は、通信装置100のアンテナデバイスを動作させるためのデータである。パラメータデータD10は、提供装置200から提供され、暗号化されたデータである。コードデータD11は、アンテナデバイスのビームごとの各アンテナモジュールへ入力する振幅と位相を有するデータである。コードデータD11は、提供装置200から提供され、暗号化されていないデータである。すなわち、コードデータD11は、情報処理装置10が解析可能なデータであり、パラメータデータD10の一部のデータである。電磁界データD20は、提供装置200に入力するデータである。電磁界データD20は、アンテナデバイスを用いる通信装置100の動作環境を示す情報を含むデータである。電磁界データD20は、提供装置200等から指示されたフォーマットで作成されている。本実施形態では、電磁界データD20は、環境データの一例である。
The parameter data D10 is data for operating the antenna device of the
制御部14は、情報処理装置10の制御を司る。制御部14は、入力部14A、取得部14B、推定部14C、変更部14D、決定部14Eといった各機能部を有する。本実施形態では、入力部14A、取得部14B、推定部14C、変更部14D及び決定部14Eの制御部33の各機能部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMCU(Micro Control Unit)等によって、情報処理装置10内部に記憶されたプログラムがRAM(Random Access Memory)等を作業領域として実行されることにより実現される。また、各機能部は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。The
入力部14Aは、複数のアンテナモジュールを有するアンテナデバイスを用いる通信装置100の電磁界データD20を提供装置200に入力する。入力部14Aは、通信部12を介して、電磁界データD20を提供装置200に送信することで、電磁界データD20を提供装置200に入力する。例えば、提供装置200がアプリケーションソフトウェアである場合、入力部14Aは、電磁界データD20をアプリケーションソフトウェアに入力する構成としてもよい。The input unit 14A inputs electromagnetic field data D20 of a
取得部14Bは、提供装置200が電磁界データD20の入力に応じて生成したアンテナデバイスのパラメータデータD10を取得する。取得部14Bは、通信部12を介して、提供装置200から受信したパラメータデータD10と、当該パラメータデータD10に関連付けられたコードデータD11を取得する。取得部14Bは、取得したパラメータデータD10及びコードデータD11を入力した電磁界データD20に紐づけて記憶部13に記憶する。なお、パラメータデータD10が暗号化されていない場合、取得部14Bは、暗号化されていないパラメータデータD10のみを取得する構成としてもよい。The
推定部14Cは、取得したパラメータデータD10と電磁界データD20とに基づいて、提供装置200におけるパラメータデータD10の生成に関する処理を推定する。推定部14Cは、ベイズ最適化を用いて、提供装置200におけるパラメータデータD10の生成に関する処理を推定する。推定部14Cは、提供装置200におけるパラメータデータD10の生成に関する処理の最適化問題とし、生成に関する処理を推定する。すなわち、推定部14Cは、提供装置200の上述した関数L(・)を推定する。The
変更部14Dは、推定部14Cの推定結果に基づいて電磁界データD20を変更する。変更部14Dは、アンテナデバイスの球面カバリッジが改善するパラメータデータD10を提供装置200が生成するように、電磁界データD20を変更する。電磁界データD20の変更例については、後述する。The modification unit 14D modifies the electromagnetic field data D20 based on the estimation result of the
決定部14Eは、提供装置200に入力した複数の電磁界データD20の中から、アンテナデバイスの球面カバリッジが最大となる電磁界データD20を決定する。決定部14Eは、決定した電磁界データD20をアンテナデバイスに紐づけて記憶部13に記憶する。これにより、情報処理装置10は、決定した電磁界データD20を入力部14Aが提供装置200に入力することで、取得部14Bが改善したパラメータデータD10を提供装置200から取得することができる。The determination unit 14E determines the electromagnetic field data D20 that maximizes the spherical coverage of the antenna device from among the multiple electromagnetic field data D20 input to the providing
以上、実施形態に係る情報処理装置10の構成例について説明した。なお、図5を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る情報処理装置10の構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る情報処理装置10の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。The above describes an example of the configuration of the
[実施形態に係る情報処理装置の処理手順]
次に、実施形態に係る情報処理装置10の処理手順の一例について説明する。図6は、実施形態に係る情報処理装置10が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。図6に示す処理手順は、情報処理装置10の制御部14がプログラムを実行することによって実現される。図6に示す処理手順は、例えば、通信装置100の設計時、開発時等のタイミングで、制御部14によって実行される。
[Processing procedure of the information processing device according to the embodiment]
Next, an example of a processing procedure of the
図6に示すように、情報処理装置10の制御部14は、電磁界データD20を初期化する(ステップS101)。例えば、制御部14は、通信装置100に搭載されているアンテナデバイスのアンテナモジュールの1つ1つに対し、基準となる基準信号を印加したときの放射電磁界を、記憶部13の電磁界データD20の初期値として設定する。制御部14は、アンテナモジュールをどのような環境で使用するのかを提供装置200で解析可能な電磁界データD20を生成することになる。制御部14は、アンテナモジュールの環境として、例えば、通信装置100の内部の配置、構造等を示す情報含む電磁界データD20を生成してもよい。制御部14は、ステップS101の処理が終了すると、処理をステップS102に進める。6, the
制御部14は、電磁界データD20を提供装置200に入力する(ステップS102)。例えば、制御部14は、通信部12を介して、電磁界データD20を提供装置200、所定の格納先に送信することで、電磁界データD20を提供装置200に入力する。制御部14は、ステップS102の処理が終了すると、処理をステップS103に進める。The
制御部14は、パラメータデータD10およびコードデータD11を提供装置200から取得する(ステップS103)。例えば、制御部14は、通信部12を介して、電磁界データD20の入力に応じて提供装置200が提供するパラメータデータD10及びコードデータD11を取得し、記憶部13に記憶する。制御部14は、ステップS103の処理が終了すると、処理をステップS104に進める。The
制御部14は、取得したコードデータD11から位相情報を取得する(ステップS104)。例えば、コードデータD11は、ビームごとの位相と振幅に関する情報を含んでいるとする。この場合、制御部14は、コードデータD11を解析することで、ビームごとのアンテナモジュールへ入力する振幅と位相を取得する。制御部14は、ステップS104の処理が終了すると、処理をステップS105に進める。The
制御部14は、通信装置100の球面カバリッジを計算する(ステップS105)。例えば、制御部14は、ビームごとの各アンテナモジュールへ入力する振幅及び位相情報と、ステップS102で提供装置200に入力した電磁界データD20とに基づいて数値計算することで、各ビームの放射パターンを計算する。制御部14は、計算した各ビームの放射パターンに基づいて、上述した球面カバリッジを計算する。制御部14は、ステップS105の処理が終了すると、処理をステップS106に進める。The
制御部14は、電磁界データD20と球面カバリッジとに基づくグラフを1点プロットする(ステップS106)。例えば、制御部14は、電磁界データD20と球面カバリッジとの関係が1点だけ求まるので、当該1点を推定グラフに対してプロットする。以下に、推定グラフの一例について説明する。The
図7は、電磁界データD20と球面カバリッジとの関係を示す図である。図7は、横軸が1次元だけ切り出した電磁界データD20(ベクトルλ)を示し、縦軸が電磁界データD20に対する球面カバリッジの変化を示している。図7において、グラフG11は、不明である提供装置200の真の関数L(・)を示す観測できないグラフである。観測点Tは、ランダム入力に対して得られた出力を示している。本実施形態では、観測できるのは、あるベクトルλに対する出力の関係の1点のみであるので、ランダムな入力が与えられる。グラフG12は、観測点Tを通過するような推定分布G12aを有する関数を予想したグラフである。推定分布G12aは、95%の信頼区間に相当する。グラフG13は、獲得関数の出力値であり、この値が高いほど最大値らしいことを示すグラフである。
Figure 7 is a diagram showing the relationship between the electromagnetic field data D20 and the spherical coverage. In Figure 7, the horizontal axis shows the electromagnetic field data D20 (vector λ) cut out in only one dimension, and the vertical axis shows the change in spherical coverage for the electromagnetic field data D20. In Figure 7, graph G11 is an unobservable graph showing the true function L(·) of the unknown providing
図7に示す一例では、制御部14は、電磁界データD20と球面カバリッジとの関係を示す1つの出力を観測点Tとしてプロットしている。その結果、図7に示すグラフでは、制御部14は、複数の観測点Tをプロットしたことになっている。図6に戻り、制御部14は、ステップS106の処理が終了すると、処理をステップS107に進める。
In the example shown in Figure 7, the
制御部14は、最適化の終了条件を満たすか否かを判定する(ステップS107)。例えば、制御部14は、最適化のループの繰り返し回数が閾値を超えた場合に、最適化の終了条件を満たすと判定する。なお、終了条件は、例えば、最適化の最も性能がよくなったか否かを判定するための条件としてもよい。制御部14は、最適化の終了条件を満たさないと判定した場合(ステップS107でNo)、処理をステップS108に進める。The
制御部14は、観測点Tから推定分布G12aを計算(更新)する(ステップS108)。例えば、制御部14は、観測不可能な真の関数L(・)を推測する推定分布G12aを、観測点Tに基づいて求めるために、ガウス過程による推定を行う。The
ガウス過程による推定では、制御部14は、観測点Tのデータを用いて、観測点T以外の全区間の平均と分散を計算する。本実施形態では、制御部14は、真の関数L(・)が以下のガウス過程を仮定するものとしている。In estimation using a Gaussian process, the
例えば、観測した入力の任意の部分集合{x1,x2,・・・,xn}⊂xに対して、観測値{f(x1),f(x2),・・・,f(xn)}⊂Rnが、式(1)に示す平均値m(x1:n)、式(2)に示す共分散K(x1:n)のガウス分散に従うとき、これをガウス過程と呼ぶ。なお、nは整数である。
平均値m(x1:n)={m(x1),m(x2),・・・,m(xn)}・・・式(1)
Average value m(x1 :n )={m( x1 ), m( x2 ), ..., m( xn )}...Equation (1)
この仮定の下で、観測していない入力に対する推定分布p(yn+1|y)の条件付き分布は、下記の式(3)で表現される。なお、yは、通常、関数fにノイズの平均、分散の正規分布を加えたものである。ただし、m(yn+1)は、平均であり、下記の式(4)で表現することができる。σ2(yn+1)は、分散であり、下記の式(5)で表現することができる。
以上を簡単化すると、式(3)は、平均が図7に示すグラフG12、分散が図7に示す推定分布G12aとなり、観測点Tから離れると推定分布G12a(領域の縦幅)が広くなることに相当する。制御部14は、新たな観測点Tをグラフにプロット(追加)するごとに、推定分布G12aを再計算する。制御部14は、ステップS108の処理が終了すると、処理をステップS109に進める。
By simplifying the above, equation (3) corresponds to the average being graph G12 shown in Figure 7, the variance being estimated distribution G12a shown in Figure 7, and the estimated distribution G12a (vertical width of the region) becoming wider as it moves away from observation point T. The
制御部14は、推定分布G12aと獲得関数から次の入力電磁界データを決定する(ステップS109)。例えば、制御部14は、推定した推定分布G12aの平均と分散と獲得関数とを用いて、次の入力電磁界データを決定する。The
図8は、電磁界データD20と球面カバリッジとの関係を示す図である。図8は、図7と同様の構成であり、横軸が1次元だけ切り出した電磁界データD20(ベクトルλ)を示し、縦軸が電磁界データD20に対する球面カバリッジの変化を示している。以下、図8を参照して、入力電磁界データの決定の一例について説明する。 Figure 8 is a diagram showing the relationship between the electromagnetic field data D20 and the spherical coverage. Figure 8 has the same configuration as Figure 7, with the horizontal axis showing the electromagnetic field data D20 (vector λ) cut out in only one dimension, and the vertical axis showing the change in spherical coverage with respect to the electromagnetic field data D20. Below, an example of determining input electromagnetic field data will be described with reference to Figure 8.
獲得関数は、種類によって活用と探索のどちらに重きが置かれるかが変わる。活用は、ある程度良いことが分かっている領域、すなわち、平均が高い領域R1の近くを次の入力とする。探索は、良いかもしれないがあまり使っていない領域、すなわち、分散が大きい領域R2の近くを次の領域とする。本実施形態では、制御部14は、EI(Expected Improvement)と呼ばれる獲得関数を用いる場合について説明する。EIは、改善の期待度に基づく関数である。制御部14は、EIを用いることにより、次の電磁界データの候補となるxが、今までに得られている最良値τを更新する期待度が最大となるものを選択する。すなわち、次の入力電磁界データは、式(6)で表現することができる。なお、式(6)におけるE[]は、期待値を出力する関数である。
EI(x)=E[max(f(x)-τ,0)]・・・式(6)
The acquisition function places emphasis on either exploitation or exploration depending on the type. Exploitation takes a region that is known to be somewhat good, i.e., near the region R1 with a high average, as the next input. Exploration takes a region that may be good but is not used much, i.e., near the region R2 with a large variance, as the next region. In this embodiment, the
EI(x)=E[max(f(x)−τ,0)]...Equation (6)
図6に戻り、制御部14は、入力電磁界データを決定すると、処理をステップS110に進める。制御部14は、入力電磁界データに基づいて電磁界データD20を更新する(ステップS110)。例えば、制御部14は、入力電磁界データを提供装置200の入力に適したフォーマットとなるように変換し、変換したデータで記憶部13の電磁界データD20を変更する。制御部14は、ステップS110の処理が終了すると、処理を既に説明したステップS102に戻し、処理を継続する。これにより、制御部14は、ステップS102以降の一連の処理を繰り返すことで、最大の球面カバリッジを得ることが可能となる。Returning to FIG. 6, once the
また、制御部14は、最適化の終了条件を満たすと判定した場合(ステップS107でYes)、処理をステップS111に進める。制御部14は、最大の球面カバリッジの実現に必要な電磁界データD20を決定する(ステップS111)。例えば、制御部14は、最適化の処理のなかで最も性能の良かった電磁界データと球面カバリッジのペアを最適値とし、当該電磁界データD20を最大の球面カバリッジの実現に必要な電磁界データD20として決定する。制御部14は、ステップS111の処理が終了すると、図6に示す処理手順を終了させる。
Also, when the
図6に示す処理手順では、制御部14は、ステップS102を実行することで、入力部14Aとして機能する。制御部14は、ステップS103を実行することで、取得部14Bとして機能する。制御部14は、ステップS104からステップS108を実行することで、推定部14Cとして機能する。制御部14は、ステップS109からステップS110を実行することで、変更部14Dとして機能する。制御部14は、ステップS111を実行することで、決定部14Eとして機能する。
In the processing procedure shown in FIG. 6, the
[実施形態に係る情報処理装置の設計例]
次に、実施形態に係る情報処理装置10の設計例について説明する。図9から図13は、電磁界データD20と球面カバリッジとの関係を示す図である。図9から図13のグラフは、上記の図7と同様の構成であり、横軸が1次元だけ切り出した電磁界データD20(ベクトルλ)を示し、縦軸が電磁界データD20に対する球面カバリッジの変化を示している。
[Design Example of Information Processing Device According to the Embodiment]
Next, a design example of the
例えば、ベイズ最適化は、完全に分布が最大となるところを選んだ場合、局所解に陥ることが多い。このため、情報処理装置10は、推定分布G12aが最大となるところを外し、獲得関数の出力値が高いほど最大値らしいとし、獲得関数の探索と活用のバランスに起因するものとしている。For example, in Bayesian optimization, if the location where the distribution is completely maximized is selected, it often falls into a local solution. For this reason, the
情報処理装置10は、上記の図7に示した一例では、グラフG12の値が最大となるグラフG13の値Hを探索し、当該値Hに対応する電磁界データD20を次の電磁界データD20と決定する。これにより、情報処理装置10は、推定分布G12aが最大となるところを外した電磁界データD20を決定する。In the example shown in Figure 7 above, the
情報処理装置10は、決定した次の電磁界データD20を提供装置200に入力し、提供装置200が提供するコードデータD11等を取得する。情報処理装置10は、コードデータD11の位相情報に基づいて観測点Tを求めると、当該観測点Tをプロットし、図9に示すグラフG11、G12及びG13を計算する。図9に示す一例では、情報処理装置10は、図9に示すグラフの横軸の中央付近に新たな観測点Tを得たことを示している。図7及び図8のグラフに対する予想では、最大になると予想したが、提供装置200の処理の結果は、最大でないことを示している。このため、情報処理装置10は、図9に示す一例では、グラフG12の値が最大となるグラフG13の値Hを探索し、当該値Hに対応する電磁界データD20を次の電磁界データD20と決定する。これにより、情報処理装置10は、図8とは異なる電磁界の部分(図9中の右側)で、推定分布G12aが最大となりそうと予想できるため、当該電磁界に応じた電磁界データD20を決定する。すなわち、情報処理装置10は、推定分布G12aが最大となるところを外した電磁界データD20を決定する。The
情報処理装置10は、決定した次の電磁界データD20を提供装置200に入力し、提供装置200が提供するコードデータD11等を取得する。情報処理装置10は、コードデータD11の位相情報に基づいて観測点Tを求めると、当該観測点Tをプロットし、図10に示すグラフG11、G12及びG13を計算する。図10に示す一例では、情報処理装置10は、図10に示すグラフの横軸の右側付近に新たな観測点Tを得たことを示している。図10に示すグラフは、提供装置200の処理の結果が、図9のグラフに対する予想で最大になると予想した部分で最大値らしいことを示している。図10に示す一例では、横軸の左側寄りの部分が獲得関数の出力値が高いため、情報処理装置10は、グラフG12の値が最大となるグラフG13の値Hを探索し、当該値Hに対応する電磁界データD20を次の電磁界データD20と決定する。これにより、情報処理装置10は、図9とは異なる電磁界の部分(図10中の左側)で、推定分布G12aが最大となりそうと予想できるため、当該電磁界に応じた電磁界データD20を決定する。The
情報処理装置10は、決定した次の電磁界データD20を提供装置200に入力し、提供装置200が提供するコードデータD11等を取得する。情報処理装置10は、コードデータD11の位相情報に基づいて観測点Tを求めると、当該観測点Tをプロットし、図11に示すグラフG11、G12及びG13を計算する。図11に示す一例では、情報処理装置10は、図11に示すグラフの横軸の左側付近に新たな観測点Tを得たことを示している。図11に示すグラフは、提供装置200の処理の結果が、図10のグラフに対する予想で最大になると予想した部分で最大値ではないことを示している。図11に示す一例では、横軸の右側寄りの部分が獲得関数の出力値が高いため、情報処理装置10は、グラフG12の値が最大となるグラフG13の値Hを探索し、当該値Hに対応する電磁界データD20を次の電磁界データD20と決定する。これにより、情報処理装置10は、図10とは異なる電磁界の部分(図11中の右側)で、推定分布G12aが最大となりそうと予想できるため、当該電磁界に応じた電磁界データD20を決定する。The
情報処理装置10は、決定した次の電磁界データD20を提供装置200に入力し、提供装置200が提供するコードデータD11等を取得する。情報処理装置10は、コードデータD11の位相情報に基づいて観測点Tを求めると、当該観測点Tをプロットし、図12に示すグラフG11、G12及びG13を計算する。図12に示す一例では、情報処理装置10は、図12に示すグラフの横軸の右側に新たな観測点Tを得たことを示している。図12に示すグラフは、提供装置200の処理の結果が、図11のグラフに対する予想で最大になると予想した部分で最大値に近づいたことを示している。The
情報処理装置10は、最適化の終了条件を満たすと、図13に示す観測点Tの中から、最大の球面カバリッジを示す観測点Tmに対応した電磁界データD20を決定する。これにより、情報処理装置10は、ベイズ最適化を用いることで、最大値の更新に寄与しなさそうな電磁界データD20の部分を用いることなく、最大の球面カバリッジに適した電磁界データD20を求めることができる。その結果、情報処理装置10は、提供装置200のブラックボックスの処理を推定した回帰モデルを生成することで、通信装置100に適したパラメータデータD10を提供装置200に提供させることができる。When the
以上のように、提供装置200における対象となるシステムは、目的の関数がブラックボックスであることから関数の勾配を求めることができない。このため、実施形態に係る情報処理装置10は、最適化するために、提供装置200(ブラックボックス)に相異なる複数の電磁界データD20を与え、入出力の関係からブラックボックスの関数L(・)を推定した回帰モデルを計算する。具体的には、情報処理装置10は、入力データとして、全球面上の各角度における振幅と位相、出力データとして、複数のミリ波ビームごとに各アンテナに入力する信号の位相情報から計算できる球面カバリッジを用いた。ただし、今回対象となるブラックボックス関数の計算には1回あたり10分程度の時間を要する場合、情報処理装置10は、可能な限り少ない計算回数で、ブラックボックスの関数L(・)を推定する必要がある。そこで、本実施形態では、情報処理装置10は、最適化手法としてベイズ最適化を用いる場合について説明するが、これに限定されない。As described above, the system targeted by the providing
ベイズ最適化では、目的のブラックボックス関数の回帰モデルを計算し、その回帰モデルから獲得関数を使って次計算する入力データを決定する。このとき、情報処理装置10は、回帰モデルとして線形回帰ではなく、ブラックボックス関数がガウス分布に従うと仮定してガウス過程回帰を採用することで、ブラックボックス関数を確率分布の形で推定することを可能としている。情報処理装置10は、確率分布として推定することで、回帰の不確かさを含めることが可能となる。これにより、情報処理装置10は、獲得関数で次の入力データを決定する際に、序盤は不確かさが大きく残っているエリアを優先し、終盤は回帰モデルの中でさらに最大値を更新できそうな入力データを優先するといった動作が可能となる。その結果、情報処理装置10は、局所解に陥ることを回避しつつ、少ない計算回数で大域的最適解に到達することができる。また、情報処理装置10は、獲得関数の種類を変更することで、最適解に到達するまでの試行回数を変化させることができる。In Bayesian optimization, a regression model of the target black-box function is calculated, and the input data to be calculated next is determined from the regression model using the acquisition function. At this time, the
図14は、実施形態に係る情報処理装置10が最適化を図った場合と図っていない場合の比較結果を示すグラフである。図14は、横軸が実効輻射電力、縦軸が累積確立分布(CDF:Cumulative Distribution Function)をそれぞれ示している。図14において、グラフG21は、情報処理装置10が最適化を図らずに、提供装置200が提供したパラメータデータD10をアンテナデバイスに書き込んで、実際に測定した測定結果を示している。グラフG22は、情報処理装置10が最適化を図った電磁界データD20の入力に応じて、提供装置200が提供したパラメータデータD10をアンテナデバイスに書き込んで、実際に測定した測定結果を示している。
Figure 14 is a graph showing a comparison result between the case where the
図14に示すように、最適化を行ったグラフG22は、最適化を行っていないグラフG21に対して改善方向に移動しており、50%CDFで0.3dB程度の改善を示している。すなわち、情報処理装置10は、通信装置100に対する球面カバリッジが50%に達する時点での実効輻射電力が、最適化を行わない状態と比較して0.3dB改善させている。その結果、通信装置100は、実効輻射電力が+0.3dB改善すると、伝送距離が3.5%向上し、球面カバリッジが7.0%拡大する。したがって、実施形態に係る情報処理装置10の最適化は、通信装置100のアンテナデバイスに有効であることを示している。
As shown in FIG. 14, the optimized graph G22 has moved in the direction of improvement compared to the unoptimized graph G21, showing an improvement of about 0.3 dB at 50% CDF. That is, the
[実施形態に係るシステムの構成例]
図15は、実施形態に係るシステムの概要を示す図である。図15に示すように、システムは、上記の情報処理装置10と、通信装置100と、を備える。情報処理装置10は、アンテナデバイスを製造側2に供給する供給側1の提供装置200に電磁界データD20を入力し、当該提供装置200からアンテナデバイスのパラメータデータD10を取得する。情報処理装置10は、過程P4において、取得したパラメータデータD10を通信装置100のアンテナデバイスに書き込ませる。これにより、通信装置100は、提供装置200が提供するパラメータデータD10を変更せずに、パラメータデータD10のパラメータに基づいてアンテナデバイスから信号を放出する。なお、情報処理装置10は、取得したパラメータデータD10を、通信装置100の製造時に書き込ませてもよいし、製造後の通信装置100に書き込ませてもよい。
[Example of system configuration according to the embodiment]
FIG. 15 is a diagram showing an overview of a system according to an embodiment. As shown in FIG. 15, the system includes the above-mentioned
また、情報処理装置10は、提供装置200からパラメータデータD10及びコードデータD11を取得すると、コードデータD11に基づいて提供装置200におけるパラメータデータD10の生成に関する処理を推定する。情報処理装置10は、推定結果に基づいてアンテナデバイスの出力を改善するように、電磁界データD20を変更し、変更した電磁界データD20を提供装置200に入力する。そして、情報処理装置10は、通信装置100に適したパラメータデータD10及びコードデータD11を提供装置200から取得すると、過程P4において、当該パラメータデータD10を通信装置100のアンテナデバイスに書き込ませる。これにより、情報処理装置10は、通信装置100に適したパラメータデータD10を提供装置200に提供させ、当該パラメータデータD10のパラメータに基づいてアンテナデバイスから信号を放出する。Furthermore, when the
[実施形態に係る通信装置の構成例]
図16は、実施形態に係る通信装置100の構成例を示す図である。図16に示す通信装置100は、例えば、高周波帯の電波の利用のため、複数のアンテナモジュールを備えるアンテナデバイスを用いて、無線信号の指向性を制御することが可能な構成となっている。図16に示す一例では、通信装置100は、アンテナデバイス110と、記憶部120と、制御部130と、を備える。なお、図16は、説明を簡単化するために、実施形態に係る構成のみを記載し、他の構成を省略している。
[Example of configuration of communication device according to embodiment]
FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of a
アンテナデバイス110は、他の無線通信装置と無線通信するための信号処理部である。アンテナデバイス110は、例えば、無線通信部と言い換えることができる。アンテナデバイス110は、同一帯域を使ってデータ送信とデータ受信とを同時に行うことが可能である。例えば、アンテナデバイス110は、基地局装置等の他の通信装置と帯域内全二重通信が可能である。アンテナデバイス110は、制御部130の制御に従って動作する。アンテナデバイス110は、情報処理装置10が提供装置200から取得したパラメータデータD10がメモリ等に書き込まれている。The antenna device 110 is a signal processing unit for wireless communication with other wireless communication devices. The antenna device 110 can be referred to as, for example, a wireless communication unit. The antenna device 110 is capable of simultaneously transmitting and receiving data using the same band. For example, the antenna device 110 is capable of in-band full-duplex communication with other communication devices such as a base station device. The antenna device 110 operates under the control of the control unit 130. The antenna device 110 has parameter data D10, which the
アンテナデバイス110は、複数のアンテナモジュール111を有する。アンテナモジュール111は、例えば、複数のアンテナ素子を有する。アンテナモジュール111は、パラメータデータD10のパラメータによって無線信号を放出することで、目的の方向へ指向性を向ける。これにより、アンテナモジュール111は、ビームフォーミングが可能となる。The antenna device 110 has a plurality of
記憶部120は、例えば、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスク等のデータ読み書き可能な記憶装置である。記憶部120は、通信装置100の記憶手段として機能する。記憶部120は、制御部130がアンテナデバイス110を制御するために使用する制御情報等を記憶する。The memory unit 120 is a data readable/writable storage device such as a DRAM, an SRAM, a flash memory, or a hard disk. The memory unit 120 functions as a storage means for the
制御部130は、通信装置100の各部を制御するコントローラである。制御部130は、例えば、CPU、MPU等のプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)により実現される。例えば、制御部130は、通信装置100の内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムを、プロセッサがRAM等を作業領域として実行することにより実現される。なお、制御部130は、ASICやFPGA等の集積回路により実現されてもよい。CPU、MPU、ASIC、及びFPGAは、いずれもコントローラとみなすことができる。The control unit 130 is a controller that controls each part of the
以上、実施形態に係る通信装置100の構成例について説明した。なお、図16を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る通信装置100の構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る通信装置100の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。The above describes an example of the configuration of the
[情報処理装置の最適化の有無による通信装置の特性の比較例]
図17は、実施形態に係る通信装置100の比較例を説明するための図である。図17に示す比較例は、同一の構成の通信装置100を用いた場合の比較例である。
[Comparative example of communication device characteristics with and without optimization of information processing device]
Fig. 17 is a diagram for explaining a comparative example of the
まず、情報処理装置10は、電磁界データD20を提供装置200に入力し、提供装置200が提供したパラメータデータD10を取得する。情報処理装置10は、電磁界データD20を最適化するための変更を行うことなく、取得したパラメータデータD10を通信装置100のアンテナデバイス110に書き込む。その結果、通信装置100は、パラメータデータD10を使用してビームフォーミングを行った結果、製品の特性C1が得られた。First, the
次に、情報処理装置10は、同一の電磁界データD20を提供装置200に入力し、提供装置200が提供したパラメータデータD10を取得する。情報処理装置10は、電磁界データD20とパラメータデータD10(コードデータD11)に基づいて最適化した電磁界データD20’を提供装置200に入力し、提供装置200が提供した新たなパラメータデータD10’を取得する。この処理を繰り返すことで、情報処理装置10は、複数のパラメータデータD10’を取得すると、通信装置100に適したパラメータデータD10’を通信装置100のアンテナデバイス110に書き込む。その結果、通信装置100は、パラメータデータD10’を使用してビームフォーミングを行った結果、製品の特性C2が得られた。Next, the
その結果、通信装置100は、電磁界データD20の最適化ありの場合の製品の特性C2が、最適化なしの場合の製品の特性C1よりも向上していることが確認できた。すなわち、通信装置100は、パラメータデータD10とパラメータデータD10’とのいずれかをアンテナデバイス110に書き込んだかによって製品の特性が変化するものである。As a result, it was confirmed that the
[ハードウェア構成]
上述してきた実施形態に係る情報処理装置10は、例えば図18に示すような構成のコンピュータ1000によって実現してもよい。以下、実施形態に係る情報処理装置10を例に挙げて説明する。図18は、情報処理装置10の機能を実現するコンピュータ1000の一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ1000は、CPU1100、RAM1200、ROM(Read Only Memory)1300、HDD(Hard Disk Drive)1400、通信インターフェイス1500、及び入出力インターフェイス1600を有する。コンピュータ1000の各部は、バス1050によって接続される。
[Hardware configuration]
The
CPU1100は、ROM1300又はHDD1400に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。例えば、CPU1100は、ROM1300又はHDD1400に格納されたプログラムをRAM1200に展開し、各種プログラムに対応した処理を実行する。The
ROM1300は、コンピュータ1000の起動時にCPU1100によって実行されるBIOS(Basic Input Output System)等のブートプログラムや、コンピュータ1000のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
HDD1400は、CPU1100によって実行されるプログラム、及び、かかるプログラムによって使用されるデータ等を非一時的に記録する、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。具体的には、HDD1400は、プログラムデータ1450の一例である本開示に係る情報処理プログラムを記録する記録媒体である。
通信インターフェイス1500は、コンピュータ1000が外部ネットワーク1550(例えばインターネット)と接続するためのインターフェイスである。例えば、CPU1100は、通信インターフェイス1500を介して、他の機器からデータを受信したり、CPU1100が生成したデータを他の機器へ送信したりする。The
入出力インターフェイス1600は、入出力デバイス1650とコンピュータ1000とを接続するためのインターフェイスである。例えば、CPU1100は、入出力インターフェイス1600を介して、キーボードやマウス等の入力デバイスからデータを受信する。また、CPU1100は、入出力インターフェイス1600を介して、ディスプレイやスピーカーやプリンタ等の出力デバイスにデータを送信する。また、入出力インターフェイス1600は、所定の記録媒体(メディア)に記録されたプログラム等を読み取るメディアインターフェイスとして機能してもよい。メディアとは、例えばDVD(Digital Versatile Disc)等の光学記録媒体、MO(Magneto-Optical disk)等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。The input/
例えば、コンピュータ1000が実施形態に係る情報処理装置10として機能する場合、コンピュータ1000のCPU1100は、RAM1200上にロードされたプログラムを実行することにより、入力部14A、取得部14B、推定部14C、変更部14D、決定部14E等の機能を実現する。また、HDD1400には、本開示に係るプログラムや、記憶部32内のデータが格納される。なお、CPU1100は、プログラムデータ1450をHDD1400から読み取って実行するが、他の例として、外部ネットワーク1550を介して、他の装置からこれらのプログラムを取得してもよい。For example, when the
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。Although the preferred embodiment of the present disclosure has been described in detail above with reference to the attached drawings, the technical scope of the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field of the present disclosure can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。In addition, the effects described herein are merely descriptive or exemplary and are not limiting. In other words, the technology disclosed herein may provide other effects that are apparent to a person skilled in the art from the description herein, in addition to or in place of the above effects.
上記の実施形態では、情報処理装置10は、電磁界データD20を環境データとして用いる場合について説明したが、これに限定されない。環境データは、例えば、通信装置のアンテナデバイスを設置するハードウェアの構成等の構成データであってもよいし、構成データを電磁界データD20に含める構成であってもよい。In the above embodiment, the
上記の実施形態では、情報処理装置10は、パラメータデータD10の最適化を無条件で実行する場合について説明したが、これに限定されない。情報処理装置10は、例えば、提供装置200からのパラメータデータD10が最適化の必要がない場合に、最適化を行わない構成としてもよい。In the above embodiment, the
上記の実施形態では、情報処理装置10は、コンピュータによって実現する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、情報処理装置10は、通信装置100によって実現してもよい。In the above embodiment, the
(効果)
情報処理装置10は、複数のアンテナモジュール111を有するアンテナデバイス110の環境データを提供装置200に入力する入力部14Aと、提供装置200が環境データの入力に応じて生成したアンテナデバイス110のパラメータデータを取得する取得部14Bと、取得したパラメータデータと環境データと最適化手法とに基づいて、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部14Cと、推定部14Cの推定結果に基づいて、アンテナデバイス110の出力が改善するように、環境データを変更する変更部14Dと、を備える。情報処理装置10では、入力部14Aは、変更部4Dが変更した環境データを提供装置200に入力し、取得部14Bは、変更した環境データの入力に応じたパラメータデータを取得する。
(effect)
The
これにより、情報処理装置10は、パラメータデータの生成に関する処理が不明な提供装置200に、アンテナデバイス110の出力を改善する環境データを入力し、当該環境データに応じたパラメータデータを提供装置200から取得することができる。その結果、情報処理装置10は、アンテナデバイス110を用いる通信装置100に適したパラメータデータを、アンテナデバイス110の供給側に提供させることができるので、通信装置100の特性を向上させることができる。This allows the
情報処理装置10では、推定部14Cは、最適化手法としてベイズ最適化を用い、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を推定する。In the
これにより、情報処理装置10は、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を環境データ(入力)とパラメータデータ(出力)の関係から予想する計算量を抑制することができる。その結果、情報処理装置10は、計算量を抑制することができるので、処理に時間を要する提供装置200であっても、通信装置100に適したパラメータの設計時間を短縮することができる。This allows the
情報処理装置10では、推定部14Cは、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を、ガウス過程回帰に基づく確率分布で推定する。In the
これにより、情報処理装置10は、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を、確率分布として推定することができるので、回帰の不確かさを含めることができる。その結果、情報処理装置10は、局所解に陥ることを抑制し、アンテナデバイス110を用いる通信装置100に適したパラメータデータを、アンテナデバイス110の供給側に提供させることができる。This allows the
情報処理装置10では、変更部14Dは、アンテナデバイス110の球面カバリッジが改善するパラメータデータを提供装置200が生成するように、環境データを変更する。In the
これにより、情報処理装置10は、複数のミリ波ビームごとに各アンテナに入力する信号の位相から計算可能な球面カバリッジを用いて、環境データを変更することができる。その結果、情報処理装置10は、アンテナデバイス110の球面カバリッジが最大となる電磁界データD20を決定することで、アンテナデバイス110を用いる通信装置100に適したパラメータデータを、アンテナデバイス110の供給側に提供させることができる。This allows the
情報処理装置10では、変更部14Dは、パラメータデータに基づく観測点から推定分布を計算し、推定分布と獲得関数とに基づいて環境データを変更する。In the
これにより、情報処理装置10は、獲得関数で次の環境データを決定する際に、序盤は不確かさが大きく残っているエリアを優先し、終盤は回帰モデルの中でさらに最大値を更新できそうな入力データを優先するといった処理を行うことができる。その結果、情報処理装置10は、局所解に陥ることを回避しつつ、少ない計算回数で最適解に到達することができるので、アンテナデバイス110を用いる通信装置100に適したパラメータデータを、アンテナデバイス110の供給側に効率よく提供させることができる。
This allows the
情報処理装置10では、提供装置200に入力したアンテナデバイス110の複数の環境データの中から、球面カバリッジが最大となる環境データを決定する決定部14Eをさらに備える。The
これにより、情報処理装置10は、最大の球面カバリッジの実現に必要な環境データを決定することができる。その結果、情報処理装置10は、アンテナデバイス110を用いる通信装置100により一層適したパラメータデータを、アンテナデバイス110の供給側に提供させることができる。This allows the
情報処理方法は、コンピュータが、複数のアンテナモジュール111を有するアンテナデバイス110の環境データを提供装置200に入力すること、提供装置200が環境データの入力に応じて生成したアンテナデバイス110のパラメータデータを取得すること、取得したパラメータデータと環境データと最適化手法とに基づいて、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を推定すること、推定結果に基づいて、アンテナデバイス110の出力が改善するように、環境データを変更すること、変更した環境データを提供装置に入力すること、変更した環境データの入力に応じたパラメータデータを取得すること、を含む。The information processing method includes a computer inputting environmental data of an antenna device 110 having a plurality of
これにより、コンピュータは、パラメータデータの生成に関する処理が不明な提供装置200に、アンテナデバイス110の出力を改善する環境データを入力し、当該環境データに応じたパラメータデータを提供装置200から取得することができる。その結果、コンピュータは、アンテナデバイス110を用いる通信装置に適したパラメータデータを、アンテナデバイス110の供給側に提供させることができるので、通信装置の特性を向上させることができる。This allows the computer to input environmental data that improves the output of the antenna device 110 to the providing
通信装置100は、複数のアンテナモジュール111を含むアンテナデバイス110と、アンテナデバイス110を制御する制御部130と、を備え、アンテナデバイス110は、情報処理装置10が提供装置200から取得したパラメータデータに基づいて信号を放出する。情報処理装置10は、アンテナデバイス110の環境データを提供装置200に入力する入力部14Aと、提供装置200が環境データの入力に応じて生成したアンテナデバイス110のパラメータデータを取得する取得部14Bと、取得したパラメータデータと環境データと最適化手法とに基づいて、提供装置200におけるパラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部14Cと、推定部14Cの推定結果に基づいて、アンテナデバイス110の出力が改善するように、環境データを変更する変更部14Dと、を備える。情報処理装置10では、入力部14Aは、変更部4Dが変更した環境データを提供装置200に入力し、取得部14Bは、変更した環境データの入力に応じたパラメータデータを取得する。The
これにより、通信装置100は、情報処理装置10がパラメータデータの生成に関する処理が不明な提供装置200に、アンテナデバイス110の出力を改善する環境データを入力し、当該環境データに応じて提供装置200から取得したパラメータデータに基づいて信号を放出することができる。その結果、通信装置100は、自装置に適したアンテナデバイス110のパラメータデータに基づく信号を放出するので、通信装置の特性を向上させることができる。
In this way, the
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
複数のアンテナモジュールを有するアンテナデバイスの環境データを提供装置に入力する入力部と、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得する取得部と、
取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更する変更部と、
を備え、
前記入力部は、前記変更部が変更した前記環境データを前記提供装置に入力し、
前記取得部は、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得する
情報処理装置。
(2)
前記推定部は、前記最適化手法としてベイズ最適化を用い、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する
前記(1)に記載の情報処理装置。
(3)
前記推定部は、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を、ガウス過程回帰に基づく確率分布で推定する
前記(2)に記載の情報処理装置。
(4)
前記変更部は、前記アンテナデバイスの球面カバリッジが改善する前記パラメータデータを前記提供装置が生成するように、前記環境データを変更する
前記(3)に記載の情報処理装置。
(5)
前記変更部は、前記パラメータデータに基づく観測点から推定分布を計算し、前記推定分布と獲得関数とに基づいて前記環境データを変更する
前記(4)に記載の情報処理装置。
(6)
前記提供装置に入力した前記アンテナデバイスの複数の前記環境データの中から、前記球面カバリッジが最大となる前記環境データを決定する決定部をさらに備える
前記(4)または(5)に記載の情報処理装置。
(7)
コンピュータが、
複数のアンテナモジュールを有するアンテナデバイスの環境データを提供装置に入力すること、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得すること、
取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定すること、
推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更すること、
変更した前記環境データを前記提供装置に入力すること、
変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得すること、
を含む情報処理方法。
(8)
複数のアンテナモジュールを含むアンテナデバイスと、
前記アンテナデバイスを制御する制御部と、
を備え、
前記アンテナデバイスは、情報処理装置が提供装置から取得したパラメータデータに基づいて信号を放出し、
前記情報処理装置は、
前記アンテナデバイスの環境データを前記提供装置に入力する入力部と、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得する取得部と、
取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更する変更部と、
を備え、
前記入力部は、前記変更部が変更した前記環境データを前記提供装置に入力し、
前記取得部は、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得する
通信装置。
(9)
コンピュータに、
複数のアンテナモジュールを有するアンテナデバイスの環境データを提供装置に入力すること、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記アンテナデバイスのパラメータデータを取得すること、
取得した前記パラメータデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定すること、
推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更すること、
変更した前記環境データを前記提供装置に入力すること、
変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得すること、
を実行させるプログラム。
Note that the following configurations also fall within the technical scope of the present disclosure.
(1)
an input unit for inputting environmental data of an antenna device having a plurality of antenna modules to a providing device;
an acquisition unit that acquires parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to input of the environmental data;
an estimation unit that estimates a process related to generation of the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
a modification unit that modifies the environmental data based on an estimation result of the estimation unit so as to improve an output of the antenna device;
Equipped with
The input unit inputs the environmental data changed by the change unit into the providing device;
The information processing apparatus includes: an acquisition unit that acquires the parameter data according to an input of the changed environmental data.
(2)
The information processing device according to (1), wherein the estimation unit uses Bayesian optimization as the optimization method and estimates a process related to generation of the parameter data in the providing device.
(3)
The information processing device according to (2), wherein the estimation unit estimates a process relating to generation of the parameter data in the providing device using a probability distribution based on Gaussian process regression.
(4)
The information processing device according to (3), wherein the change unit changes the environmental data so that the providing device generates the parameter data that improves spherical coverage of the antenna device.
(5)
The information processing device according to (4), wherein the change unit calculates an estimated distribution from an observation point based on the parameter data, and changes the environmental data based on the estimated distribution and an acquisition function.
(6)
The information processing device according to (4) or (5), further comprising a determination unit that determines the environmental data that maximizes the spherical coverage from among the plurality of environmental data of the antenna devices input to the providing device.
(7)
The computer
inputting environmental data of an antenna device having a plurality of antenna modules into a providing device;
acquiring parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to the input of the environmental data;
estimating a process for generating the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
modifying the environmental data based on the estimation result so as to improve the output of the antenna device;
inputting the changed environmental data into the providing device;
acquiring the parameter data according to the input of the changed environmental data;
An information processing method comprising:
(8)
an antenna device including a plurality of antenna modules;
A control unit for controlling the antenna device;
Equipped with
the antenna device emits a signal based on parameter data acquired by the information processing device from the providing device;
The information processing device includes:
an input unit for inputting environmental data of the antenna device to the providing device;
an acquisition unit that acquires parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to input of the environmental data;
an estimation unit that estimates a process related to generation of the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
a modification unit that modifies the environmental data based on an estimation result of the estimation unit so as to improve an output of the antenna device;
Equipped with
The input unit inputs the environmental data changed by the change unit into the providing device;
The acquisition unit acquires the parameter data corresponding to an input of the changed environmental data.
(9)
On the computer,
inputting environmental data of an antenna device having a plurality of antenna modules into a providing device;
acquiring parameter data of the antenna device generated by the providing device in response to the input of the environmental data;
estimating a process for generating the parameter data in the providing device based on the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
modifying the environmental data based on the estimation result so as to improve the output of the antenna device;
inputting the changed environmental data into the providing device;
acquiring the parameter data according to the input of the changed environmental data;
A program that executes the following.
1 供給側
2 製造側
10 情報処理装置
11 入出力部
12 通信部
13 記憶部
14 制御部
14A 入力部
14B 取得部
14C 推定部
14D 変更部
14E 決定部
100 通信装置
110 アンテナデバイス
111 アンテナモジュール
120 記憶部
130 制御部
200 提供装置
D10 パラメータデータ
D11 コードデータ
D20 電磁界データ
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記アンテナデバイスの環境データを前記提供装置に入力する入力部と、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記パラメータデータを取得する取得部と、
を備え、
前記パラメータデータは、前記情報処理装置が解析可能なコードデータを含み、
前記コードデータは、前記アンテナデバイスの全ビームの放射方向を計算可能な情報を含み、
取得した前記パラメータデータの一部のデータである前記コードデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更する変更部と、
をさらに備え、
前記入力部は、前記変更部が変更した前記環境データを前記提供装置に入力し、
前記取得部は、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得する
情報処理装置。 An information processing device corresponding to a providing device that cannot be controlled from the information processing device and whose process related to generation of parameter data of an antenna device having a plurality of antenna modules is unknown,
an input unit for inputting environmental data of the antenna device to the providing device;
an acquisition unit that acquires the parameter data generated by the providing device in response to an input of the environmental data;
Equipped with
the parameter data includes code data that can be analyzed by the information processing device,
the code data includes information enabling a radiation direction of the full beam of the antenna device to be calculated;
an estimation unit that estimates a process related to generation of the parameter data in the providing device based on the code data, which is a part of the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
a modification unit that modifies the environmental data based on an estimation result of the estimation unit so as to improve an output of the antenna device;
Further equipped with
The input unit inputs the environmental data changed by the change unit into the providing device;
The information processing apparatus includes: an acquisition unit that acquires the parameter data according to an input of the changed environmental data.
請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 1 , wherein the estimation unit estimates a process related to generation of the parameter data in the providing device by using Bayesian optimization as the optimization method.
請求項2に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 2 , wherein the estimation unit estimates a process relating to generation of the parameter data in the providing device using a probability distribution based on Gaussian process regression.
請求項3に記載の情報処理装置。 The information processing device according to claim 3 , wherein the change unit changes the environmental data so that the providing device generates the parameter data that improves spherical coverage of the antenna device.
請求項4に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 4 , wherein the change unit calculates an estimated distribution from observation points based on the parameter data, and changes the environmental data based on the estimated distribution and an acquisition function.
請求項5に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus according to claim 5 , further comprising a determination unit that determines, from among the plurality of pieces of environmental data of the antenna devices input to the providing apparatus, the environmental data that maximizes the spherical coverage.
前記アンテナデバイスの環境データを前記提供装置に入力すること、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記パラメータデータを取得すること、
を含み、
前記パラメータデータは、前記情報処理装置が解析可能なコードデータを含み、
前記コードデータは、前記アンテナデバイスの全ビームの放射方向を計算可能な情報を含み、
取得した前記パラメータデータの一部のデータである前記コードデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定すること、
推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更すること、
変更した前記環境データを前記提供装置に入力すること、
変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得すること、
をさらに含む情報処理方法。 An information processing device corresponding to a providing device that cannot be controlled from the information processing device and whose processing related to generation of parameter data of an antenna device having a plurality of antenna modules is unknown,
inputting environmental data of the antenna device into the providing device;
acquiring the parameter data generated by the providing device in response to the input of the environmental data;
Including,
the parameter data includes code data that can be analyzed by the information processing device,
the code data includes information enabling a radiation direction of the full beam of the antenna device to be calculated;
estimating a process for generating the parameter data in the providing device based on the code data, which is a part of the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
modifying the environmental data based on the estimation result so as to improve the output of the antenna device;
inputting the changed environmental data into the providing device;
acquiring the parameter data according to the input of the changed environmental data;
The information processing method further includes the steps of:
前記アンテナデバイスを制御する制御部と、
を備え、
前記アンテナデバイスは、情報処理装置が提供装置から取得したパラメータデータに基づいて信号を放出し、
前記提供装置は、前記情報処理装置から、制御することが不可能であり、前記パラメータデータの生成に関する処理が不明な装置であり、
前記情報処理装置は、
前記アンテナデバイスの環境データを前記提供装置に入力する入力部と、
前記提供装置が前記環境データの入力に応じて生成した前記パラメータデータを取得する取得部と、
を備え、
前記パラメータデータは、前記情報処理装置が解析可能なコードデータを含み、
前記コードデータは、前記アンテナデバイスの全ビームの放射方向を計算可能な情報を含み、
取得した前記パラメータデータの一部のデータである前記コードデータと前記環境データと最適化手法とに基づいて、前記提供装置における前記パラメータデータの生成に関する処理を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、前記アンテナデバイスの出力が改善するように、前記環境データを変更する変更部と、
をさらに備え、
前記入力部は、前記変更部が変更した前記環境データを前記提供装置に入力し、
前記取得部は、変更した前記環境データの入力に応じた前記パラメータデータを取得する
通信装置。 an antenna device including a plurality of antenna modules;
A control unit for controlling the antenna device;
Equipped with
the antenna device emits a signal based on parameter data acquired by the information processing device from the providing device;
the providing device is a device that cannot be controlled by the information processing device and whose process for generating the parameter data is unknown;
The information processing device includes:
an input unit for inputting environmental data of the antenna device to the providing device;
an acquisition unit that acquires the parameter data generated by the providing device in response to an input of the environmental data;
Equipped with
the parameter data includes code data that can be analyzed by the information processing device,
the code data includes information enabling a radiation direction of the full beam of the antenna device to be calculated;
an estimation unit that estimates a process related to generation of the parameter data in the providing device based on the code data, which is a part of the acquired parameter data, the environmental data, and an optimization method;
a modification unit that modifies the environmental data based on an estimation result of the estimation unit so as to improve an output of the antenna device;
Further equipped with
The input unit inputs the environmental data changed by the change unit into the providing device;
The acquisition unit acquires the parameter data corresponding to an input of the changed environmental data.
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