WO2022269842A1 - 制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラム Download PDF

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base station
communication quality
coverage area
control device
estimated
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Inventor
大輔 村山
章太 中山
貴庸 守山
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling a base station in a wireless communication system.
  • Non-Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • the present invention has been made in view of the above points, and aims to provide a technology that makes it possible to improve the communication quality across the board even in an environment with moving shields.
  • the control device in a communication system comprising a control device and a mobile base station, an information acquisition unit that acquires shielding object sensing information; a shield map generation unit that generates a shield map based on the shield sensing information; Based on the shielding object map, for each position and direction of the antenna of the mobile base station, the estimated received power at each coverage area element or each terminal is calculated, and based on the estimated received power, each coverage area element or each terminal a communication quality calculation unit that calculates an estimated communication quality in a terminal and calculates an index value for controlling the mobile base station based on the estimated communication quality; A base station control unit for controlling the position and direction of the antenna of the movable base station so that the index value is maximized.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining mobile base station 100.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of each apparatus in a communication system.
  • 4 is a flow chart for explaining the operation of the communication system; It is a figure which shows the example of the relationship between RSSI and MCS.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a cover area element;
  • FIG. It is a figure which shows the hardware configuration example of an apparatus.
  • control is performed by the control device 300, which will be described later.
  • the outline of control is as follows.
  • the control device 300 Based on shielding object detection information (created from camera image information and LiDAR information), the control device 300 propagates to each coverage area element (or each terminal) for each combination of position and direction parameters of the antennas of mobile base stations. A loss is obtained using a ray tracing simulation or the like.
  • control device 300 uses the relationship between the radio field intensity (RSSI or RSRP) and the communication quality (MCS or throughput) obtained in advance, and the propagation loss described above to determine each coverage area element (or each terminal) Calculate the estimated throughput (or estimated MCS) at .
  • RSSI or RSRP radio field intensity
  • MCS or throughput communication quality
  • control device 300 calculates the total value E of the estimated throughput (or the coding rate corresponding to the estimated MCS, etc.) over the coverage area (or all terminals), and calculates the antenna position/direction parameter that maximizes this E. Then, the mobile base station is controlled using the calculated position/direction parameters.
  • the present invention can be applied to any wireless communication system.
  • this embodiment mainly assumes a wireless communication system such as 5G, and particularly a wireless communication system using a highly straight frequency such as Above-6 GHz.
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a communication system according to this embodiment.
  • this communication system includes a movable base station 100-1, a movable base station 100-2, a shield sensor 10, a shield 20, a plurality of terminals 200-1 to 200-3, and a control device 300.
  • the shield sensor 10 may be any sensor as long as it can detect a shield.
  • the shield sensor 10 is, for example, a camera, LiDAR, or the like.
  • the shield 20 may be a fixed object or a moving object. As the shielding object 20, for example, materials, machines, shelves, people, etc. in the factory are assumed.
  • Each of the terminals 200-1 to 200-3 is a terminal having a function of wirelessly communicating with the mobile base station 100.
  • the control device 300 controls the mobile base station 100.
  • the control device 300 may be placed near the mobile base station 100 or may be placed far away via a network. Also, the control device 300 may be provided in the mobile base station 100 .
  • a wired connection or a wireless connection may be used between the mobile base station 100 and the control device 300 .
  • the movable base station 100 is a base station that can move the movable part 105, which is a part including an antenna serving as a transmission/reception point of radio signals.
  • the orientation of the antenna is also variable.
  • the movable section 105 may include an antenna, and may include functional sections other than the antenna.
  • the movable part 105 may be the antenna itself.
  • the position of the movable section 105 can be changed in the direction indicated by reference numeral 112 by sliding the movable section 105 on the rail. You can also rotate the rail horizontally. This movement control allows the movable part 105 to be arranged at any position within a predetermined range.
  • the structure supporting the movable part 105 is used to move the movable part 105 around the x-axis (see reference numeral 113), around the y-axis (see reference numeral 114), and around the z-axis (see reference numeral 115). can be rotated to This movement control allows the antenna to be oriented in any direction.
  • a mobile base station 100 that slides on rails as described above is merely an example. Any method may be used as long as the position and direction of the antenna provided in the base station can be changed.
  • the base station may be mounted on a drone or AGV (automated guided vehicle) to control the position and direction of the antenna of the base station, or the position and direction of the antenna of the base station may be manually controlled. .
  • AGV automated guided vehicle
  • FIG. 1 shows an example in which only mobile base station 100 exists as a base station
  • base stations without mobile functions and mobile base stations may be used in combination.
  • the position/direction parameters can be optimized in the same manner as when only the mobile base station 100 is used. It can be carried out.
  • FIG. 3 shows the configuration of each device that constitutes the communication system according to this embodiment.
  • FIG. 3 shows an example in which k mobile base stations 100-1 to 100-k are provided. 1 to k are described as "mobile base station 100" when they are not distinguished from each other. Also, there are multiple terminals 200 .
  • a shield sensing unit 400 shown in FIG. 3 corresponds to the shield sensor 10 in FIG.
  • the shield sensing unit 400 may be a functional unit included in the control device 300 .
  • the mobile base station 100 has an operation mechanism section 110 , a radio transmission/reception section 120 and a signal demodulation section 130 .
  • the operating mechanism section 110 is a mechanism for operating the movable section 105 described above.
  • the operating mechanism section 110 may be called an actuator.
  • the movable section 105 may be the radio transmitting/receiving section 120 .
  • the radio transmission/reception unit 120 has an antenna and transmits and receives radio signals.
  • Signal demodulator 130 receives an uplink signal from radio transmitter/receiver 120 , demodulates it, and transmits it to control device 300 .
  • the terminal 200 includes a wireless transmission/reception unit 210 , a position information acquisition unit 220 and an obstacle sensing unit 230 .
  • the radio transmission/reception unit 210 transmits and receives radio signals.
  • Positional information acquisition unit 220 acquires positional information of terminal 200 itself.
  • the shield sensing unit 230 detects shields.
  • the shield sensing unit 230 may be a camera, a LiDAR, or other sensors.
  • the location information acquisition unit 220 transmits the location information to the mobile base station 100 using the uplink data channel (or control channel). , and mobile base station 100 transmits the location information to control device 300 .
  • the terminal 200 does not have to include the location information acquisition unit 220. In that case, control device 300 or mobile base station 100 estimates the terminal position using camera images or the like.
  • Shield sensing is performed by the shield sensing unit 400 provided separately from the terminal 200. However, if the terminal 200 includes the shield sensing unit 230, the shield sensing unit 230 may notify the control device 300 of sensing information (camera image, RiDAR information, etc.) using an upstream signal. The terminal 200 may not include the shield sensing unit 230 .
  • the control device 300 includes a communication quality calculator 310 , a shield map generator 320 , an information acquirer 330 , a base station controller 340 and a memory 350 .
  • the outline of each part is as follows.
  • the information acquisition unit 330 acquires shielding object sensing information, position information of the terminal 200, the relationship between radio wave intensity and communication quality, and the like.
  • the shielding object map generator 320 detects the shielding object based on the shielding object sensing information, generates a 3D (or 2D) map, and stores the information in the storage unit 350 .
  • the communication quality unit 310 calculates propagation loss, estimated received power, estimated MCS, estimated throughput, etc., and stores the calculated information in the storage unit 350 .
  • the base station control unit 340 performs movement control and the like for the movable base station 100 .
  • S101 Relation Acquisition>
  • the information acquisition unit 330 acquires the relationship between radio wave intensity (RSSI or RSRP) and communication quality (throughput or MCS) by actual device measurement (or by referring to computer simulation or device specifications), and stores it in the storage unit. 350.
  • RSSI or RSRP radio wave intensity
  • MCS communication quality
  • the value of the corresponding code rate or the value quantified as the MCS index is used as the MCS (Modulation and Coding Scheme).
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • Spectral Efficiency or MCS index in Table 5.1.3.1-1-3 of 3GPP TS 38.214 can be used.
  • a larger MCS index indicates better communication quality.
  • FIG. 5 shows an example of the relationship between RSSI and MCS in DL.
  • the information acquisition unit 330 acquires the shield sensing information (camera image information, LiDAR information, etc.) obtained by the shield sensing unit 400 and stores it in the storage unit 350 .
  • the shielding object map generating unit 320 detects the shielding object in real time based on the shielding object sensing information (camera image information, LiDAR information, etc.) acquired in S102, and generates a 3D map (or 2D map). .
  • the 3D map contains three-dimensional positional information of the shielding objects.
  • the 2D map contains two-dimensional positional information of the occluder.
  • the communication quality calculation unit 310 obtains the propagation loss L to the coverage area element for each antenna position/direction parameter for each mobile base station by ray trace simulation or the like.
  • a coverage area element is, as shown in FIG. 6, a small area when an area (coverage area) covered by multiple base stations to be controlled is divided into small areas.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of coverage areas when mobile base stations 100-1 and 100-2 are present.
  • one mobile base station 100 is assumed to have parameters 1 to n indicating the position and direction of the antenna.
  • One parameter m for example, consists of ⁇ xm , ym , zm , pm , cm , rm ⁇ .
  • x m , y m , and z m are the x, y, and z coordinates of the center position of the antenna, respectively
  • p m , cm , and r m are the pan, tilt, and roll angles of the antenna, respectively. .
  • the communication quality calculation unit 310 calculates the propagation loss L from the mobile base station 100 to each coverage area element for each parameter, and stores the following information in the storage unit 350, for example.
  • the above information is stored in the storage unit 350 for each mobile base station 100 that exists in multiple units.
  • the communication quality calculation unit 310 calculates estimated received power (RSSI, RSRP, etc.) from transmission power P-propagation loss L for each mobile base station 100, for each parameter, and for each coverage area element.
  • the communication quality calculation unit 310 calculates the estimated received power calculated in S105 based on the correspondence relationship between the radio wave intensity (received power) and the communication quality obtained in S101 for each parameter and for each coverage area element, and calculates the estimated throughput (or Estimated MCS).
  • parameters are parameters that combine the parameters of multiple mobile base stations.
  • mobile base stations 100-1 and 100-2 exist, and at the stage of S105, estimated received power for each coverage area element is obtained for each of parameters 1-1 to 1-n of mobile base station 100-1. and the estimated received power for each coverage area element is obtained for each of parameters 2-1 to 2-n of mobile base station 100-2.
  • Each parameter in parameters 1-1 to 1-n and parameters 2-1 to 2-n is, for example, ⁇ x m , y m , z m , p m , c m , r m ⁇ as described above. represents the position and direction of the antenna.
  • parameter 1-1 and parameter 2- 1 may be calculated, for example, as the sum of the estimated throughput for Pa and the estimated throughput for Pb, or the larger of the estimated throughput for Pa and the estimated throughput for Pb. may be the estimated throughput of The same is true for the estimated MCS.
  • the estimated throughput (estimated MCS) for each coverage area element is calculated.
  • the “parameter” below is a combination of the parameters of the multiple mobile base stations, such as “parameter 1-1 and parameter 2-1".
  • the communication quality calculation unit 310 calculates the total value E0 of the estimated throughput (or the estimated MCS) of all the coverage area elements for each parameter, and stores it in the storage unit 350 . Calculating the total value E0 as the index value is an example.
  • the communication quality calculation unit 310 sets a throughput (or MCS) target value (quality target value) for each coverage area element in advance, and calculates a quality target value achievement rate (estimated throughput quality /target value or MCS/quality target value) may be calculated.
  • the communication quality calculation unit 310 sets a throughput (or MCS) target value (quality target value) in advance for each cover area element. Then, for each parameter, it is possible to determine whether or not the quality target value is achieved for each cover area element, and calculate the number of cover area elements E2 that achieves (estimated throughput (or MCS) ⁇ quality target value).
  • Base station controller 340 selects the parameter that maximizes E0 (or E1 or E2).
  • the base station control unit 340 transmits the parameters selected in S108 to the relevant mobile base station 100, thereby controlling the mobile base station 100 so that the antenna position and direction are indicated by the parameters.
  • the communication quality of each cover area element is calculated and the total for the entire coverage area element is calculated, but this is an example.
  • the communication quality of each terminal is calculated in place of each coverage area element, and the same control as above is performed by calculating the total for all terminals. You can do it. In this case, the above "coverage area element" should be replaced with "terminal".
  • Control device 300 in the present embodiment can be realized, for example, by causing a computer to execute a program describing the processing details described in the present embodiment.
  • this "computer” may be a physical machine or a virtual machine on the cloud.
  • the "hardware” described here is virtual hardware.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), saved, or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 7 is a diagram showing a hardware configuration example of the computer.
  • the computer of FIG. 7 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, etc., which are connected to each other via a bus B, respectively.
  • a program that implements the processing in the computer is provided by a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card, for example.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card
  • the program is installed from the recording medium 1001 to the auxiliary storage device 1002 via the drive device 1000 .
  • the program does not necessarily need to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores installed programs, as well as necessary files and data.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when a program activation instruction is received.
  • the CPU 1004 implements functions related to the control device 300 according to programs stored in the memory device 1003 .
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to the network.
  • a display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) or the like by a program.
  • An input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, or the like, and is used to input various operational instructions.
  • the output device 1008 outputs the calculation result.
  • the communication quality is maximized using the estimated quality value (estimated MCS or estimated throughput) converted (estimated) from the estimated value of the received power instead of the estimated value of the received power. It is possible to increase the possibility of maximizing the communication quality of the entire area.
  • the effect of each index is as follows.
  • (Index 1) Calculate and store the total value E0 of the estimated throughput (encoding rate or MCS index corresponding to the estimated MCS) of all coverage area elements (or terminals), and use the parameter that maximizes E0 to the mobile base control the station. This makes it possible to control the communication quality of the entire area to a value close to the maximum with simple calculations. Then, calculate and store the total value E1 of the quality target value achievement rate (estimated throughput (encoding rate corresponding to the estimated MCS or MCS index)/quality target value) for each coverage area element (or terminal), and store E1 control to maximize As a result, the communication quality of the entire area can be controlled to a value closer to maximization while satisfying the desired communication quality.
  • index 3 A throughput (or MCS) target value (quality target value) is set in advance for each coverage area element (or terminal), and whether or not the quality target value is achieved is determined for each coverage area element (or terminal). , the number E2 of coverage area elements (or terminals) to be achieved is calculated and stored, and control is performed to maximize E2. As a result, the area area that satisfies the desired communication quality can be controlled to a value close to maximization.
  • a control device in a communication system comprising a control device and a mobile base station, an information acquisition unit that acquires shielding object sensing information; a shield map generation unit that generates a shield map based on the shield sensing information; Based on the shielding object map, for each position and direction of the antenna of the mobile base station, the estimated received power at each coverage area element or each terminal is calculated, and based on the estimated received power, each coverage area element or each terminal a communication quality calculation unit that calculates an estimated communication quality in a terminal and calculates an index value for controlling the mobile base station based on the estimated communication quality;
  • a control device comprising: a base station control unit that controls the position and direction of the antenna of the mobile base station so that the index value is maximized.
  • (Section 2) 2. The control device according to claim 1, wherein the communication quality calculation unit calculates, as the index value, a total value of the estimated communication qualities over all cover area elements or all terminals. (Section 3) The communication quality calculation unit sets a target value of communication quality for each coverage area element or each terminal in advance, and calculates a target value achievement rate for each coverage area element or each terminal from the estimated communication quality and the target value. 2. The control device according to claim 1, wherein the indicator value is a total value of the target value achievement rates over all the coverage area elements or all the terminals.
  • the communication quality calculation unit sets a communication quality target value for each coverage area element or each terminal in advance, and determines whether or not the target value is achieved for each coverage area element or each terminal based on the estimated communication quality and the target value.
  • a communication system comprising the control device according to any one of items 1 to 4 and the mobile base station.
  • a control method executed by a control device in a communication system comprising a control device and a mobile base station, an information acquisition step of acquiring shield sensing information; a shield map generation step of generating a shield map based on the shield sensing information; Based on the shielding object map, for each position and direction of the antenna of the mobile base station, the estimated received power at each coverage area element or each terminal is calculated, and based on the estimated received power, each coverage area element or each terminal a communication quality calculating step of calculating an estimated communication quality in the terminal and calculating an index value for controlling the movable base station based on the estimated communication quality; A control method comprising: a base station control step of controlling the position and direction of the antenna of the movable base station so that the index value is maximized.
  • Shield sensor 20 Shield 100 Movable base station 105 Movable unit 110 Operation mechanism unit 120 Radio transmitter/receiver 130 Signal demodulator 200 Terminal 210 Radio transmitter/receiver 2 220 Position information acquisition unit 230 Shielding object sensing 300 Control device 310 Communication quality calculation unit 320 Shielding object map generation unit 330 Information acquisition unit 340 Base station control unit 350 Storage unit 400 Shielding object sensing unit 1000 Drive device 1001 Recording medium 1002 Auxiliary storage device 1003 memory device 1004 CPU 1005 interface device 1006 display device 1007 input device 1008 output device

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Abstract

制御装置と可動基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、前記遮蔽物マップに基づいて、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向毎に、各カバーエリア要素又は各端末における推定受信電力を算出し、当該推定受信電力に基づいて、各カバーエリア要素又は各端末における推定通信品質を算出し、当該推定通信品質に基づいて、前記可動基地局の制御のための指標値を算出する通信品質算出部と、前記指標値が最大になるように、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向を制御する基地局制御部とを備える制御装置。

Description

制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラム
　本発明は、無線通信システムにおける基地局の制御方法に関連するものである。
　大容量のシステム、高速なデータ伝送速度、低遅延、多数の端末の同時接続等を実現する５Ｇの導入が進められている。５Ｇでは、現在の移動通信で使用されている周波数帯に加えて、ミリ波帯のような高周波数帯が利用される（非特許文献１）。
ミリ波を用いた超高速・長距離伝送の５G屋外実験、岸山、奥村、他、ドコモテクニカルジャーナル（Vol.26-1, P25-32）
　工場屋内で、５Ｇ等の高周波数帯を利用した通信を行うユースケースがある。しかし、遮蔽物が多く、また、遮蔽物が移動する工場屋内では通信の品質が安定しない。また、５Ｇ等の高周波数帯の電波は直進性が高く、遮蔽によるロスが大きい。そのため、端末がどこにいてもできるだけ通信品質を維持できるように、エリアの面的な実効通信品質を向上させることが重要である。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、移動する遮蔽物がある環境であっても、面的に通信品質を向上させることを可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、制御装置と可動基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、
　遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、
　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、
　前記遮蔽物マップに基づいて、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向毎に、各カバーエリア要素又は各端末における推定受信電力を算出し、当該推定受信電力に基づいて、各カバーエリア要素又は各端末における推定通信品質を算出し、当該推定通信品質に基づいて、前記可動基地局の制御のための指標値を算出する通信品質算出部と、
　前記指標値が最大になるように、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向を制御する基地局制御部と
　を備える制御装置が提供される。
　開示の技術によれば、移動する遮蔽物がある環境であっても、面的に通信品質を向上させることが可能となる。
本発明の実施の形態における通信システムの構成例を示す図である。 可動基地局１００を説明するための図である。 通信システムにおける各装置の構成を示す図である。 通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 ＲＳＳＩとＭＣＳとの関係の例を示す図である。 カバーエリア要素を説明するための図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　（実施の形態の概要）
　本実施の形態では、主に５Ｇ等の通信システム向けに、移動する遮蔽物がある環境であっても、面的な実効通信品質を向上させるための技術について説明する。制御は後述する制御装置３００が実行する。制御の概要は下記のとおりである。
　制御装置３００は、遮蔽物検知情報（カメラ映像情報、ＬｉＤＡＲ情報より生成）を基に、可動基地局のアンテナの位置・方向パラメータの組み合わせ毎の、各カバーエリア要素（又は各端末）への伝搬損失を、レイトレースシミュレーション等を用いて求める。
　次に、制御装置３００は、予め求めておいた電波強度（ＲＳＳＩ又はＲＳＲＰ）と通信品質（ＭＣＳ又はスループット）との関係、及び上記の伝搬損失を用いて、各カバーエリア要素（又は各端末）における推定スループット（又は推定ＭＣＳ）を算出する。
　そして、制御装置３００は、カバーエリア（又は全端末）にわたる推定スループット（又は推定ＭＣＳに対応する符号化率等）の合計値Ｅを算出し、このＥを最大化するアンテナ位置・方向パラメータを算出し、算出した位置・方向パラメータを用いて可動基地局を制御する。
　上記のような制御により、遮蔽物があり、遮蔽物が移動する環境であっても、面的な実効通信品質を最大化することができる。
　以下、本実施の形態をより詳細に説明する。
　（システム構成例）
　本実施の形態では、工場屋内や倉庫内など、準静的又は動的に大きな遮蔽物が移動するような環境で無線通信システムの通信エリアを形成する状況を想定している。通信エリアは、単一又は複数の基地局によりカバーされる。
　無線通信システムとしてはどのようなものでも本発明を適用可能である。ただし、本実施の形態では、主に５Ｇ等の無線通信システムであって、特にＡｂｏｖｅ－６ＧＨｚ等の直進性の高い周波数を用いる無線通信システムを想定している。
　図１に、本実施の形態における通信システムの全体構成例を示す。図１に示すとおり、本通信システムは、可動基地局１００－１、可動基地局１００－２、遮蔽物センサ１０、遮蔽物２０、複数の端末２００－１～２００－３、及び制御装置３００を備える。
　遮蔽物センサ１０は、遮蔽物を検知できるセンサであればどのようなセンサであってもよい。遮蔽物センサ１０は、例えば、カメラ、ＬｉＤＡＲ等である。遮蔽物２０は、固定されている物でもよいし、移動する物でもよい。遮蔽物２０としては、例えば、工場屋内の資材、機械、棚、人物等が想定される。
　端末２００－１～２００－３はそれぞれ、可動基地局１００と無線通信する機能を有する端末である。
　制御装置３００は、可動基地局１００の制御を行う。制御装置３００は、可動基地局１００の近傍に配置してもよいし、ネットワークを介して遠方に配置してもよい。また、制御装置３００が可動基地局１００内に備えられてもよい。可動基地局１００と制御装置３００の間は、有線接続でもよいし、無線接続（ＩＡＢ・ＷｉＧｉｇ等）でもよい。
　可動基地局１００は、無線信号の送受信点となるアンテナを含む部分である可動部１０５を移動させることが可能な基地局である。アンテナの方向も可変である。可動部１０５にはアンテナが含まれていればよく、アンテナ以外の機能部が含まれていてもよい。可動部１０５がアンテナそのものであってもよい。
　可動基地局１００について、例えば図２に示すように、可動部１０５をレール上でスライドさせることにより符号１１２に示す方向に可動部１０５の位置を変更することができる。レールを水平方向に回転させることもできる。この移動制御により、可動部１０５を所定範囲内の任意の位置に配置することができる。
　また、アンテナ方向制御に関しては、例えば、可動部１０５を支持する構造体により、可動部１０５をｘ軸周り（符号１１３参照）、ｙ軸周り（符号１１４参照）、ｚ軸周り（符号１１５参照）に回転移動させることができる。この移動制御により、アンテナを任意の方向に向けることができる。
　なお、可動基地局１００として上記のようにレール上をスライドさせる方式のものを使用することは一例に過ぎない。基地局が備えるアンテナの位置と方向を変更できる方式であればどのようなものを使用してもよい。例えば、ドローンあるいはＡＧＶ（無人搬送車）に基地局を搭載して、基地局のアンテナの位置及び方向を制御してもよいし、手動で基地局のアンテナの位置及び方向を制御してもよい。
　なお、図１に示す例では、基地局として、可動基地局１００のみが存在する例を示しているが、可動機能を持たない基地局と、可動基地局とを組み合わせて使用してもよい。この場合、可動機能を持たない基地局の位置・方向パラメータを固定として、以下で説明する処理を行うことで、可動基地局１００のみを用いる場合と同様にして、位置・方向パラメータの最適化を行うことができる。
　（詳細構成例）
　図３に、本実施の形態における通信システムを構成する各装置の構成を示す。図３は、ｋ台の可動基地局１００－１～１００－ｋを備える場合の例である。１～ｋを特に区別しない場合には「可動基地局１００」と記述する。また、複数の端末２００が存在する。図３に示す遮蔽物センシング部４００は、図１における遮蔽物センサ１０に相当する。遮蔽物センシング部４００は、制御装置３００内に含まれる機能部であってもよい。
　＜可動基地局１００＞
　図３に示すとおり、可動基地局１００は、動作機構部１１０、無線送受信部１２０、信号復調部１３０を有する。動作機構部１１０は、前述した可動部１０５を動作させるための機構である。動作機構部１１０をアクチュエータと呼んでもよい。可動部１０５が無線送受信部１２０であってもよい。
　無線送受信部１２０は、アンテナを有し、無線信号の送受信を行う。信号復調部１３０は、無線送受信部１２０から上り信号を受け取り、復調して、制御装置３００に送信する。
　＜端末２００＞
　端末２００は、無線送受信部２１０、位置情報取得部２２０、遮蔽物センシング２３０を備える。無線送受信部２１０は、無線信号の送受信を行う。位置情報取得部２２０は、端末２００自身の位置情報を取得する。遮蔽物センシング部２３０は遮蔽物の探知を行う。遮蔽物センシング部２３０は、カメラでもよいし、ＬｉＤＡＲでもよいし、その他のセンサであってもよい。
　制御装置３００において、端末２００により取得した端末２００の位置情報を使用する場合において、位置情報取得部２２０は、当該位置情報を、上りのデータチャネル（又は制御チャネル）を用いて、可動基地局１００に送信し、可動基地局１００が当該位置情報を制御装置３００に送信する。
　端末２００は、位置情報取得部２２０を備えなくてもよい。その場合、制御装置３００あるいは可動基地局１００が、カメラ映像等を使用して端末位置を推定する。
　遮蔽物センシングは、端末２００とは別に備えられている遮蔽物センシング部４００で行う。ただし、端末２００が遮蔽物センシング部２３０を備える場合には、当該遮蔽物センシング部２３０がセンシング情報（カメラ映像、ＲｉＤＡＲ情報など）を上り信号を用いて制御装置３００に通知してもよい。端末２００は遮蔽物センシング部２３０を備えなくてもよい。
　＜制御装置３００＞
　制御装置３００は、通信品質算出部３１０、遮蔽物マップ生成部３２０、情報取得部３３０、基地局制御部３４０、記憶部３５０を備える。各部の概要は下記のとおりである。
　情報取得部３３０は、遮蔽物センシング情報、端末２００の位置情報、電波強度と通信品質との関係等を取得する。遮蔽物マップ生成部３２０は、遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物を探知し、３Ｄ（又は２Ｄ）マップを生成し、その情報を記憶部３５０に記憶する。
　通信品質部３１０は、伝搬損失、推定受信電力、推定ＭＣＳ、推定スループット等を算出し、算出した情報を記憶部３５０に記憶する。基地局制御部３４０は、可動基地局１００に対する移動制御等を行う。
　（通信システムの動作例）
　次に、図４に示すフローチャートを参照して、通信システム（特に制御装置３００）の動作例を説明する。説明において図５、図６を適宜参照する。
　＜Ｓ１０１：関係取得＞
　Ｓ１０１において、情報取得部３３０は、実機測定（又はコンピュータシミュレーション又は装置スペックを参照すること）により、電波強度（ＲＳＳＩ又はＲＳＲＰ）と通信品質（スループット又はＭＣＳ）との関係を取得して、記憶部３５０に格納する。
　なお、本実施の形態において、ＭＣＳを使用する場合、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）として、対応する符号化率（code rate）の値又はMCS indexとして数値化したものを使用する。例えば、3GPP TS 38.214のTable 5.1.3.1-1~3におけるSpectral Efficiency又はMCS indexを使用することができる。MCS indexが大きいほど通信品質が良いことを示す。
　図５に、ＤＬにおけるＲＳＳＩとＭＣＳとの関係の例を示す。なお、実験データの場合値にばらつきがあるので、近似曲線（直線）を用いる、下限の包絡線を用いる、最も近い電力の場合の実測データを用いる、などの方法により対応関係を得ることとしてもよい。
　＜Ｓ１０２：遮蔽物センシング情報取得＞
　Ｓ１０２において、情報取得部３３０は、遮蔽物センシング部４００により得られた遮蔽物センシング情報（カメラ映像情報、ＬｉＤＡＲ情報等）を取得し、記憶部３５０に格納する。
　＜Ｓ１０３：遮蔽物マップ生成＞
　Ｓ１０３において、遮蔽物マップ生成部３２０は、Ｓ１０２において取得した遮蔽物センシング情報（カメラ映像情報、ＬｉＤＡＲ情報等）に基づいて、リアルタイムに遮蔽物を探知して３Ｄマップ（又は２Ｄマップ）を生成する。３Ｄマップには、遮蔽物の３次元の位置情報が含まれる。２Ｄマップには遮蔽物の２次元の位置情報が含まれる。
　＜Ｓ１０４：伝搬損失算出＞
　Ｓ１０４において、通信品質算出部３１０は、レイトレースシミュレーション等により、各可動基地局について、アンテナ位置・方向パラメータ毎のカバーエリア要素への伝搬損失Ｌを求める。
　カバーエリア要素とは、図６に示すように、制御対象となる複数基地局にカバーされるエリア（カバーエリア）を小エリアに区切った場合のその小エリアのことである。なお、図６は、可動基地局１００－１、１００－２が存在する場合におけるカバーエリアの一例を示す図である。
　例えば、カバーエリア要素が９個存在するとして、１つの可動基地局１００に関して、アンテナの位置・方向を示すパラメータ１～ｎが存在すると想定する。あるパラメータｍは例えば、｛ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，ｐｍ，ｃｍ，ｒｍ｝からなる。ここで、ｘｍ，ｙｍ，ｚｍはそれぞれアンテナ中心位置のｘ座標、ｙ座標、ｚ座標であり、ｐｍ，ｃｍ，ｒｍはそれぞれアンテナのパン角、チルト角、ロール角である。
　通信品質算出部３１０は、パラメータ毎に可動基地局１００から各カバーエリア要素への伝搬損失Ｌを算出し、例えば、下記のような情報を記憶部３５０に記憶する。
　「パラメータ１：カバーエリア要素１への伝搬損失、カバーエリア要素２への伝搬損失、...、カバーエリア要素９への伝搬損失」、「パラメータ２：カバーエリア要素１への伝搬損失、カバーエリア要素２への伝搬損失、...、カバーエリア要素９への伝搬損失」、...．、「パラメータｎ：カバーエリア要素１への伝搬損失、カバーエリア要素２への伝搬損失、...、カバーエリア要素９への伝搬損失」。
　複数台存在する可動基地局１００毎に上記の情報が記憶部３５０に記憶される。
　＜Ｓ１０５：推定受信電力算出＞
　通信品質算出部３１０は、可動基地局１００毎、パラメータ毎、カバーエリア要素毎に、送信出力Ｐ‐伝搬損失Ｌにより推定受信電力（ＲＳＳＩ、ＲＳＲＰ等）を算出する。
　＜Ｓ１０６：通信品質算出＞
　通信品質算出部３１０は、パラメータ毎、カバーエリア要素毎に、Ｓ１０１で取得した電波強度（受信電力）と通信品質との対応関係に基づいて、Ｓ１０５で算出した推定受信電力を、推定スループット（又は推定ＭＣＳ）に変換する。
　上記の「パラメータ」は、複数可動基地局のパラメータを組み合わせたパラメータである。例えば、可動基地局１００－１、１００－２が存在し、Ｓ１０５の段階で、可動基地局１００－１のパラメータ１－１～１－ｎのそれぞれについて、カバーエリア要素毎の推定受信電力が得られ、可動基地局１００－２のパラメータ２－１～２－ｎのそれぞれについて、カバーエリア要素毎の推定受信電力が得られたものとする。
　パラメータ１－１～１－ｎ、パラメータ２－１～２－ｎにおける１つ１つのパラメータは、例えば、前述したように｛ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ，ｐｍ，ｃｍ，ｒｍ｝として、アンテナの位置と方向を表すものである。
　例えば、パラメータ１－１に対するカバーエリア要素１の推定受信電力がＰａであり、パラメータ２－１に対するカバーエリア要素１の推定受信電力がＰｂであるとした場合、「パラメータ１－１かつパラメータ２－１」である場合のカバーエリア要素１における推定スループットは、例えば、Ｐａに対する推定スループットとＰｂに対する推定スループットの合計として計算してもよいし、Ｐａに対する推定スループットとＰｂに対する推定スループットのうちの大きいほうの推定スループットであるとしてもよい。推定ＭＣＳについても同様である。
　上記のようにして、パラメータ１－１～１－ｎとパラメータ２－１～２－ｎの全ての組み合わせである「パラメータ１－１かつパラメータ２－１」、「パラメータ１－１かつパラメータ２－２」、...．．、「パラメータ１－ｎかつパラメータ２－ｎ」のそれぞれについて、カバーエリア要素毎の推定スループット（推定ＭＣＳ）を算出する。
　複数の可動基地局が存在する場合、以降の「パラメータ」は、「パラメータ１－１かつパラメータ２－１」のように複数可動基地局のパラメータの組み合わせのことである。
　＜Ｓ１０７：通信品質合計値算出＞
　Ｓ１０７において、通信品質算出部３１０は、パラメータ毎に、全カバーエリア要素の推定スループット（又は推定ＭＣＳ）の合計値Ｅ０を算出し、記憶部３５０に記憶する。指標値として合計値Ｅ０を算出することは一例である。
　通信品質算出部３１０は、予めカバーエリア要素毎にスループット（又はＭＣＳ）の目標値（品質目標値）を設定しておき、パラメータ毎に、カバーエリア要素毎の品質目標値達成率（推定スループット品質／目標値又はＭＣＳ／品質目標値）の合計値Ｅ１を算出してもよい
　また、通信品質算出部３１０は、予めカバーエリア要素毎にスループット（又はＭＣＳ）の目標値（品質目標値）を設定しておき、パラメータ毎に、カバーエリア要素毎の品質目標値達成有無を判定して達成（推定スループット（又はＭＣＳ）≧品質目標値）となるカバーエリア要素の数Ｅ２を算出してもよい。
　＜Ｓ１０８：パラメータ選択＞
　基地局制御部３４０は、Ｅ０（又はＥ１又はＥ２）を最大にするパラメータを選択する。
　＜Ｓ１０９：アンテナ位置・方向制御＞
　基地局制御部３４０は、Ｓ１０８において選択したパラメータを該当の可動基地局１００に送信することにより、当該パラメータにより示されるアンテナ位置・方向になるように可動基地局１００を制御する。
　上述したＳ１０１～Ｓ１０９の例では、各カバーエリア要素の通信品質を算出し、カバーエリア要素全体にわたる合計を算出しているが、これは例である。情報取得部３３０により各端末２００の位置情報を取得することにより、各カバーエリア要素に代えて、各端末の通信品質を算出し、全端末にわたる合計を算出することにより上記と同様の制御を行うこととしてもよい。この場合、上記の「カバーエリア要素」を「端末」に置き換えればよい。
　上記のような制御を行うことで、移動する遮蔽物が存在する環境であっても、面的な通信品質を最大化できる。
　（ハードウェア構成例）
　本実施の形態における制御装置３００は、例えば、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。なお、この「コンピュータ」は、物理マシンであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。仮想マシンを使用する場合、ここで説明する「ハードウェア」は仮想的なハードウェアである。
　上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図７は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図７のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、制御装置３００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（実施の形態の効果）
　本実施の形態に係る技術により、受信電力の推定値ではなく、そこから換算（推定）した品質推定値（推定ＭＣＳ又は推定スループット）を用いて通信品質の最大化制御を行うこととしたので、エリア全体の通信品質を最大化できる可能性を高めることができる。指標毎の効果は下記のとおりである。
　（指標１）全カバーエリア要素（又は端末）の推定スループット（推定ＭＣＳに対応する符号化率又はMCS index）の合計値Ｅ０を算出して記憶し、Ｅ０を最大化するパラメータを用いて可動基地局を制御する。これにより、簡易な計算でエリア全体の通信品質を最大に近い値に制御できる
　（指標２）予めカバーエリア要素（又は端末）毎にスループット（又はＭＣＳ）の目標値（品質目標値）を設定しておき、カバーエリア要素（又は端末）毎の品質目標値達成率（推定スループット（推定ＭＣＳに対応する符号化率又はMCS index）／品質目標値）の合計値Ｅ１を算出して記憶し、Ｅ１を最大化する制御を行う。これにより、エリア全体の通信品質を、所望の通信品質を満たしつつ最大化により近い値に制御できる。
　（指標３）予めカバーエリア要素（又は端末）毎にスループット（又はＭＣＳ）の目標値（品質目標値）を設定しておき、カバーエリア要素（端末）毎に品質目標値達成有無を判定して、達成となるカバーエリア要素（又は端末）の数Ｅ２を算出して記憶し、Ｅ２を最大化する制御を行う。これにより、所望の通信品質を満たすエリア面積を最大化に近い値に制御できる。
　（実施の形態のまとめ）
　本明細書には、少なくとも下記各項の制御装置、通信システム、制御方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
　制御装置と可動基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、
　遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、
　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、
　前記遮蔽物マップに基づいて、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向毎に、各カバーエリア要素又は各端末における推定受信電力を算出し、当該推定受信電力に基づいて、各カバーエリア要素又は各端末における推定通信品質を算出し、当該推定通信品質に基づいて、前記可動基地局の制御のための指標値を算出する通信品質算出部と、
　前記指標値が最大になるように、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向を制御する基地局制御部と
　を備える制御装置。
（第２項）
　前記通信品質算出部は、前記指標値として、全カバーエリア要素又は全端末にわたる前記推定通信品質の合計値を算出する
　第１項に記載の制御装置。
（第３項）
　前記通信品質算出部は、予めカバーエリア要素毎又は端末毎の通信品質の目標値を設定しておき、前記推定通信品質と前記目標値から各カバーエリア要素又は各端末における目標値達成率を算出し、前記指標値として、全カバーエリア要素又は全端末にわたる前記目標値達成率の合計値を算出する
　第１項に記載の制御装置。
（第４項）
　前記通信品質算出部は、予めカバーエリア要素毎又は端末毎の通信品質の目標値を設定しておき、前記推定通信品質と前記目標値から各カバーエリア要素又は各端末における目標値達成有無を判定し、前記指標値として、目標値を達成したカバーエリア要素の数又は端末の数を算出する
　第１項に記載の制御装置。
（第５項）
　第１項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の前記制御装置と前記可動基地局とを備える通信システム。
（第６項）
　制御装置と可動基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置が実行する制御方法であって、
　遮蔽物センシング情報を取得する情報取得ステップと、
　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成ステップと、
　前記遮蔽物マップに基づいて、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向毎に、各カバーエリア要素又は各端末における推定受信電力を算出し、当該推定受信電力に基づいて、各カバーエリア要素又は各端末における推定通信品質を算出し、当該推定通信品質に基づいて、前記可動基地局の制御のための指標値を算出する通信品質算出ステップと、
　前記指標値が最大になるように、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向を制御する基地局制御ステップと
　を備える制御方法。
（第７項）
　コンピュータを、第１項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の前記制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０　遮蔽物センサ
２０　遮蔽物
１００　可動基地局
１０５　可動部
１１０　動作機構部
１２０　無線送受信部
１３０　信号復調部
２００　端末
２１０　無線送受信部２
２２０　位置情報取得部
２３０　遮蔽物センシング
３００　制御装置
３１０　通信品質算出部
３２０　遮蔽物マップ生成部
３３０　情報取得部
３４０　基地局制御部
３５０　記憶部
４００　遮蔽物センシング部
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (7)

  1. 　制御装置と可動基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置であって、
    　遮蔽物センシング情報を取得する情報取得部と、
    　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成部と、
    　前記遮蔽物マップに基づいて、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向毎に、各カバーエリア要素又は各端末における推定受信電力を算出し、当該推定受信電力に基づいて、各カバーエリア要素又は各端末における推定通信品質を算出し、当該推定通信品質に基づいて、前記可動基地局の制御のための指標値を算出する通信品質算出部と、
    　前記指標値が最大になるように、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向を制御する基地局制御部と
    　を備える制御装置。
  2. 　前記通信品質算出部は、前記指標値として、全カバーエリア要素又は全端末にわたる前記推定通信品質の合計値を算出する
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記通信品質算出部は、予めカバーエリア要素毎又は端末毎の通信品質の目標値を設定しておき、前記推定通信品質と前記目標値から各カバーエリア要素又は各端末における目標値達成率を算出し、前記指標値として、全カバーエリア要素又は全端末にわたる前記目標値達成率の合計値を算出する
    　請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記通信品質算出部は、予めカバーエリア要素毎又は端末毎の通信品質の目標値を設定しておき、前記推定通信品質と前記目標値から各カバーエリア要素又は各端末における目標値達成有無を判定し、前記指標値として、目標値を達成したカバーエリア要素の数又は端末の数を算出する
    　請求項１に記載の制御装置。
  5. 　請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の前記制御装置と前記可動基地局とを備える通信システム。
  6. 　制御装置と可動基地局とを備える通信システムにおける前記制御装置が実行する制御方法であって、
    　遮蔽物センシング情報を取得する情報取得ステップと、
    　前記遮蔽物センシング情報に基づいて遮蔽物マップを生成する遮蔽物マップ生成ステップと、
    　前記遮蔽物マップに基づいて、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向毎に、各カバーエリア要素又は各端末における推定受信電力を算出し、当該推定受信電力に基づいて、各カバーエリア要素又は各端末における推定通信品質を算出し、当該推定通信品質に基づいて、前記可動基地局の制御のための指標値を算出する通信品質算出ステップと、
    　前記指標値が最大になるように、前記可動基地局のアンテナの位置及び方向を制御する基地局制御ステップと
    　を備える制御方法。
  7. 　コンピュータを、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の前記制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
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