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JP6204889B2 - COMMUNICATION AREA ESTIMATION SYSTEM, SERVER DEVICE, COMMUNICATION AREA ESTIMATION METHOD, AND COMMUNICATION AREA ESTIMATION PROGRAM - Google Patents
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COMMUNICATION AREA ESTIMATION SYSTEM, SERVER DEVICE, COMMUNICATION AREA ESTIMATION METHOD, AND COMMUNICATION AREA ESTIMATION PROGRAM Download PDF

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Description

本発明は、無線の通信エリアを推定する通信エリア推定システム、サーバ装置、通信エリア推定方法及び通信エリア推定プログラムに関する。   The present invention relates to a communication area estimation system, a server device, a communication area estimation method, and a communication area estimation program for estimating a wireless communication area.

近年、無線LAN(Local Area Network)などの自営屋内無線通信システムの普及に伴い、隣接アクセスポイント及びその配下の端末との干渉が問題となっている。これらの干渉の軽減には、隣接アクセスポイントの通信エリアへの干渉を回避しつつ、自らのアクセスポイントの適切な通信エリア設計が必要となる。通信エリア設計とは、適切な送信電力の設定とアンテナ設置位置を決定することである。アンテナ設置位置により家具などの遮蔽物によるシャドウイングの影響が大きく変動する宅内環境において、正確に通信エリアを設計するためには、任意のアンテナ設置位置における屋内の伝搬特性を推定する必要がある。屋内の伝搬特性は、平均伝搬損失とシャドウイングの統計的な性質により表される統計モデルを利用して通信エリアを推定する方法がある(例えば、非特許文献1参照)。   In recent years, with the spread of self-employed indoor wireless communication systems such as a wireless local area network (LAN), interference with adjacent access points and terminals thereunder has become a problem. In order to reduce these interferences, it is necessary to design an appropriate communication area for one's own access point while avoiding interference with a communication area of an adjacent access point. The communication area design is to determine an appropriate transmission power setting and an antenna installation position. In order to accurately design a communication area in a home environment where the influence of shadowing due to a shield such as furniture greatly varies depending on the antenna installation position, it is necessary to estimate indoor propagation characteristics at an arbitrary antenna installation position. For indoor propagation characteristics, there is a method of estimating a communication area using a statistical model expressed by the average propagation loss and the statistical properties of shadowing (see Non-Patent Document 1, for example).

図11は、非特許文献1の方法を適用した従来の通信エリア推定システムを示すブロック図である。また、図12は、従来の通信エリア推定システムの概念を示す図である。図11に示すように、従来は、一律に定められた統計モデル(非特許文献1)を利用して、アクセスポイント(AP)の位置と、アクセスポイントからの距離をパラメータとして受信レベルを推定し、通信エリアを推定していた。これにより、図12に示す同心円状の通信エリアをマッピングすることができる。しかし、図12に示すように従来方法では、見通し外環境(図12に示す三角のエリア)を通信不能と判定してしまう。   FIG. 11 is a block diagram showing a conventional communication area estimation system to which the method of Non-Patent Document 1 is applied. Moreover, FIG. 12 is a figure which shows the concept of the conventional communication area estimation system. As shown in FIG. 11, conventionally, a reception level is estimated using a uniform statistical model (Non-Patent Document 1) with the position of an access point (AP) and the distance from the access point as parameters. Was estimating the communication area. Thereby, the concentric communication area shown in FIG. 12 can be mapped. However, as shown in FIG. 12, in the conventional method, it is determined that the non-line-of-sight environment (triangular area shown in FIG. 12) cannot be communicated.

“RECOMMENDATION ITU-R P.1238-1 Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz”,2009年10月“RECOMMENDATION ITU-R P.1238-1 Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz”, October 2009

前述したように、非特許文献1に記載の従来手法では、屋内伝搬環境においては、部屋の中の壁、什器などの物体の回折・反射によるマルチパスの影響が、エリアによって大きく変動するため、通信エリア設計に必要な任意の場所の伝搬特性の推定は困難であった。特に、回折・反射によるマルチパス波を考慮しない従来手法は、直接波が遮られるような見通し外環境を通信不能領域と判定してしまうが、実際には、通信可能な領域も存在する。このように、同一エリア内でも伝搬特性が異なる領域が存在するため、一意なモデルでは通信エリア推定誤差が大きいという問題がある。   As described above, in the conventional method described in Non-Patent Document 1, in an indoor propagation environment, the influence of multipath due to diffraction / reflection of an object such as a wall in a room or a fixture greatly varies depending on the area. It is difficult to estimate the propagation characteristics at any place necessary for communication area design. In particular, the conventional method that does not take into account multipath waves due to diffraction and reflection determines an out-of-sight environment in which direct waves are blocked as an incommunicable region, but there are actually communicable regions. As described above, since there are regions having different propagation characteristics even in the same area, there is a problem that a communication area estimation error is large in a unique model.

また、壁、什器などの物体による伝搬変動は建物・部屋ごとに固有であるため、建物・部屋ごとに固有な伝搬特性の推定が必要となる。固有な伝搬特性を精度良く推定する方法として、サイトサーベイがある。サイトサーベイとは、実際の場所で計測用の無線端末を持って、エリア内を移動しながら、電波環境情報を収集することであり、サイトサーベイにおいて十分な精度を満たすデータを取得するには、伝搬解析のスキルをもった専門家が、エリア毎の変動を把握したうえで、データを収集する必要があり、取得者への大きな負担となっていた。   Further, since propagation fluctuations due to objects such as walls and furniture are unique to each building / room, it is necessary to estimate propagation characteristics unique to each building / room. There is a site survey as a method for accurately estimating the inherent propagation characteristics. Site survey is to collect radio wave environment information while moving in the area with a wireless terminal for measurement at the actual location. To obtain data that satisfies sufficient accuracy in the site survey, Experts with propagation analysis skills needed to collect data after understanding the fluctuations in each area, which was a heavy burden on the acquirer.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無線通信における通信エリアを高精度で推定することができる通信エリア推定システム、サーバ装置、通信エリア推定方法及び通信エリア推定プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a communication area estimation system, a server device, a communication area estimation method, and a communication area estimation program capable of estimating a communication area in wireless communication with high accuracy. For the purpose.

本発明は、無線端末とサーバ装置とで構成され、前記無線端末の通信エリアを推定する通信エリア推定システムであって、前記無線端末は、前記サーバ装置からの指示に従って、所定の測定範囲内に存在する間、エリア境界で囲まれたエリアごとに受信レベル情報と、自己の位置情報を取得するデータ計測部と、前記受信レベル情報と前記位置情報とを前記サーバ装置に送信するデータ送信部とを備え、前記サーバ装置は、予め論理的に区分けしたエリア情報を記憶する論理エリアデータベースと、実測値を記憶する実測値データベースと、取得した情報をカテゴライズした結果の情報を記憶するカテゴライズデータベースと、前記無線端末から送信された前記位置情報に基づき、前記無線端末の位置を管理し、前記無線端末が通信エリアを推定すべき測定範囲内に入ったときに、前記無線端末に対して、データ取得の指示を送信するデータ取得指示部と、前記指示に応じて、前記無線端末から送信された前記受信レベル情報を受信し、前記論理エリアデータベースに記憶された論理的に区分けしたエリア情報と前記受信レベル情報とを紐付けて前記実測値データベースに記憶するデータ受信部と、前記実測値データベースに記憶された情報を用いて、前記受信レベル情報の特徴量の違いによって前記受信レベル情報をカテゴライズし、カテゴライズ結果を前記カテゴライズデータベースに記憶する学習部と、前記カテゴライズデータベースに記憶された情報を基に各カテゴリに割り当てる無線の伝搬モデルのパラメータを最尤推定するエリア特性判定部と、前記最尤推定したパラメータを基にした各カテゴリの伝搬モデルから無線の通信エリアを推定するエリア推定部とを備えることを特徴とする。   The present invention is a communication area estimation system that includes a wireless terminal and a server device and estimates a communication area of the wireless terminal, and the wireless terminal is within a predetermined measurement range in accordance with an instruction from the server device. A data measurement unit that acquires reception level information for each area surrounded by an area boundary while it exists, a data measurement unit that acquires its own location information, and a data transmission unit that transmits the reception level information and the location information to the server device, The server device includes: a logical area database that stores area information logically divided in advance; an actual measurement database that stores actual measurement values; a categorization database that stores information on the results of categorizing acquired information; Based on the position information transmitted from the wireless terminal, the position of the wireless terminal is managed, and the wireless terminal A data acquisition instruction unit that transmits a data acquisition instruction to the wireless terminal when entering the measurement range to be determined, and the reception level information transmitted from the wireless terminal in response to the instruction A data reception unit that receives and stores the logically divided area information stored in the logical area database and the reception level information in the actual measurement database; and information stored in the actual measurement database. A learning unit that categorizes the reception level information according to a difference in feature quantity of the reception level information and stores a categorization result in the categorization database; and a radio that is assigned to each category based on the information stored in the categorization database. An area characteristic determination unit that estimates the maximum likelihood of the parameters of the propagation model, and the maximum likelihood estimated parameter. Characterized in that it comprises the area estimation unit that estimates a communication area of the radio from the propagation model of each category to the over data based.

本発明は、前記学習部は、生成すべき伝搬モデルの特性に起因する前記受信レベル情報を軸とした特徴空間上に取得した前記受信レベル情報をマッピングし、該受信レベル情報に紐付いた論理エリア情報を教師情報として学習ベクトル量子化法を用いて、取得した受信レベル情報をカテゴライズし、参照ベクトルの特徴空間上の類似度をもってエリアを分割し、当該参照ベクトルの特徴空間上の位置情報を前記カテゴライズデータベースに記憶することによって前記特徴量の違いによって受信レベル情報をカテゴライズすることを特徴とする。   In the present invention, the learning unit maps the reception level information acquired on a feature space centered on the reception level information resulting from the characteristics of the propagation model to be generated, and a logical area associated with the reception level information. Using the learning vector quantization method with the information as teacher information, the received reception level information is categorized, the area is divided by the similarity in the feature space of the reference vector, and the position information of the reference vector in the feature space is The reception level information is categorized according to the difference in the feature amount by being stored in a categorization database.

本発明は、無線端末とサーバ装置とで構成され、前記無線端末の通信エリアを推定する通信エリア推定システムにおける前記サーバ装置であって、予め論理的に区分けしたエリア情報を記憶する論理エリアデータベースと、実測値を記憶する実測値データベースと、取得データをカテゴライズした結果の情報を記憶するカテゴライズデータベースと、前記無線端末から送信された位置情報に基づき、前記無線端末の位置を管理し、前記無線端末が通信エリアを推定すべき測定範囲内に入ったときに、前記無線端末に対して、データ取得の指示を送信するデータ取得指示部と、前記指示に応じて、前記無線端末から送信された受信レベル情報を受信し、前記論理エリアデータベースに論理的に区分けしたエリア情報と前記受信レベル情報とを紐付けて前記実測値データベースに記憶するデータ受信部と、前記実測値データベースに記憶された情報を用いて、前記受信レベル情報の特徴量の違いによって前記受信レベル情報をカテゴライズし、カテゴライズ結果を前記カテゴライズデータベースに記憶する学習部と、前記カテゴライズデータベースに記憶された情報を基に各カテゴリに割り当てる無線の伝搬モデルのパラメータを最尤推定するエリア特性判定部と、前記最尤推定したパラメータを基にした各カテゴリの伝搬モデルから無線の通信エリアを推定するエリア推定部とを備えることを特徴とする。   The present invention is a server device in a communication area estimation system that includes a wireless terminal and a server device, and estimates a communication area of the wireless terminal, and stores a logical area database that preliminarily logically divides area information; The wireless terminal manages the position of the wireless terminal based on the actual value database that stores the actual measured value, the categorized database that stores information on the result of categorizing the acquired data, and the position information transmitted from the wireless terminal. When the communication area is within the measurement range to be estimated, a data acquisition instruction unit that transmits a data acquisition instruction to the wireless terminal, and a reception transmitted from the wireless terminal in response to the instruction The level information is received and the area information logically divided into the logical area database and the reception level information are linked. The reception level information is categorized according to the feature amount of the reception level information using the data reception unit stored in the actual measurement value database and the information stored in the actual measurement value database, and the categorization result is categorized. Based on the learning unit stored in the database, the area characteristic determining unit that estimates the maximum likelihood of the radio propagation model parameter assigned to each category based on the information stored in the categorized database, and the maximum likelihood estimated parameter And an area estimation unit that estimates a wireless communication area from a propagation model of each category.

本発明は、無線端末と、サーバ装置とで構成され、前記無線端末の通信エリアを推定する通信エリア推定システムが行う通信エリア推定方法であって、前記サーバ装置は、予め論理的に区分けしたエリア情報を記憶する論理エリアデータベースと、実測値を記憶する実測値データベースと、取得データをカテゴライズした結果の情報を記憶するカテゴライズデータベースとを備え、前記サーバ装置が、前記無線端末から送信された位置情報に基づき、前記無線端末の位置を管理し、前記無線端末が通信エリアを推定すべき測定範囲内に入ったときに、前記無線端末に対して、データ取得の指示を送信するデータ取得指示ステップと、前記無線端末が、前記サーバ装置からの指示に従って、所定の測定範囲内に存在する間、エリア境界で囲まれたエリアごとに受信レベル情報と、自己の位置情報を取得するデータ計測ステップと、前記無線端末が、前記受信レベル情報と前記位置情報とを前記サーバ装置に送信するデータ送信ステップと、前記サーバ装置が、前記指示に応じて、前記無線端末から送信された前記受信レベル情報を受信し、前記論理エリアデータベースに記憶された論理的に区分けしたエリア情報と前記受信レベル情報とを紐付けて前記実測値データベースに記憶するデータ受信部と、前記サーバ装置が、前記実測値データベースに記憶された情報を用いて、前記受信レベル情報の特徴量の違いによって前記受信レベル情報をカテゴライズし、カテゴライズ結果を前記カテゴライズデータベースに記憶する学習ステップと、前記サーバ装置が、前記カテゴライズデータベースに記憶された情報を基に各カテゴリに割り当てる無線の伝搬モデルのパラメータを最尤推定するエリア特性判定ステップと、前記サーバ装置が、前記最尤推定したパラメータを基にした各カテゴリの伝搬モデルから無線の通信エリアを推定するエリア推定ステップとを有することを特徴とする。   The present invention is a communication area estimation method that includes a wireless terminal and a server device, and is performed by a communication area estimation system that estimates a communication area of the wireless terminal. The server device is an area that is logically divided in advance. A logical area database for storing information; an actual measurement database for storing actual measurement values; and a categorization database for storing information on the result of categorizing acquired data, wherein the server device transmits position information transmitted from the wireless terminal. A data acquisition instruction step of managing the position of the wireless terminal and transmitting a data acquisition instruction to the wireless terminal when the wireless terminal enters a measurement range in which a communication area should be estimated; The wireless terminal is surrounded by an area boundary while existing within a predetermined measurement range according to an instruction from the server device. A reception level information for each area; a data measurement step for acquiring own location information; a data transmission step for the wireless terminal to transmit the reception level information and the location information to the server device; In response to the instruction, the reception level information transmitted from the wireless terminal is received, and the logically divided area information stored in the logical area database and the reception level information are linked to the actual measurement value. A data receiving unit stored in a database and the server device categorize the reception level information according to a difference in feature quantity of the reception level information using information stored in the actual measurement value database, and categorize a categorization result. A learning step stored in a database, and the server device includes the categorized data An area characteristic determination step for estimating the maximum likelihood of a radio propagation model parameter to be assigned to each category based on information stored in the source; and the propagation of each category based on the parameter estimated by the server And an area estimation step for estimating a wireless communication area from the model.

本発明は、前記学習ステップでは、生成すべき伝搬モデルの特性に起因する前記受信レベル情報を軸とした特徴空間上に取得した前記受信レベル情報をマッピングし、該受信レベル情報に紐付いた論理エリア情報を教師情報として学習ベクトル量子化法を用いて、取得した受信レベル情報をカテゴライズし、参照ベクトルの特徴空間上の類似度をもってエリアを分割し、当該参照ベクトルの特徴空間上の位置情報を前記カテゴライズデータベースに記憶することによって前記特徴量の違いによって受信レベル情報をカテゴライズすることを特徴とする。   In the learning step, in the learning step, the reception level information acquired on a feature space centered on the reception level information resulting from the characteristics of the propagation model to be generated is mapped, and a logical area associated with the reception level information is mapped Using the learning vector quantization method with the information as teacher information, the received reception level information is categorized, the area is divided by the similarity in the feature space of the reference vector, and the position information of the reference vector in the feature space is The reception level information is categorized according to the difference in the feature amount by being stored in a categorization database.

本発明は、コンピュータを、前記サーバ装置として機能させるための通信エリア推定プログラムである。   The present invention is a communication area estimation program for causing a computer to function as the server device.

本発明によれば、伝搬環境の特性に応じてエリアを細分化し、エリア毎に伝搬モデルのパラメータを推定するようにしたため、無線通信における高精度な通信エリア推定を行うことができるという効果が得られる。   According to the present invention, the area is subdivided according to the characteristics of the propagation environment, and the parameters of the propagation model are estimated for each area. Therefore, it is possible to perform highly accurate communication area estimation in wireless communication. It is done.

本発明の第1実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 1st Embodiment of this invention. データ計測部11から出力されたトレーニングデータセットを実測値データベース31に記憶した一例を示す図である。4 is a diagram illustrating an example in which a training data set output from a data measurement unit 11 is stored in an actual measurement database 31. FIG. 図1に示す特徴空間マッピング部24の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the feature space mapping part 24 shown in FIG. 図1に示すベクトル学習部26の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of the vector learning part 26 shown in FIG. 学習後の参照ベクトルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the reference vector after learning. 通信エリア推定システムの実験で前提とするモデルを示す図である。It is a figure which shows the model assumed by the experiment of a communication area estimation system. 図1に示すベクトル学習部26の出力結果を示す図である。It is a figure which shows the output result of the vector learning part 26 shown in FIG. 図1に示すエリア特性判定部27の出力結果を示す図である。It is a figure which shows the output result of the area characteristic determination part 27 shown in FIG. 図1に示すエリア推定部28の出力結果を示す図である。It is a figure which shows the output result of the area estimation part 28 shown in FIG. 透過モデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a transmission model. 非特許文献1の方法を適用した従来の通信エリア推定システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional communication area estimation system to which the method of a nonpatent literature 1 is applied. 従来の通信エリア推定システムの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the conventional communication area estimation system.

<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態による通信エリア推定システムを説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号1は、ユーザが使用する無線端末(以下、単に端末と称する)である。符号2は、通信エリアの推定を行うサーバである。端末1は、データ計測部11とデータ送信部12を備える。サーバ2は、端末位置監視部21、データ取得指示部22、データ受信部23、特徴空間マッピング部24、初期値生成部25、ベクトル学習部26、エリア特性判定部27、エリア推定部28、端末位置データベース29、論理エリアデータベース30、実測値データベース31及びカテゴライズデータベース32を備える。
<First Embodiment>
Hereinafter, a communication area estimation system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes a wireless terminal (hereinafter simply referred to as a terminal) used by a user. Reference numeral 2 denotes a server that estimates a communication area. The terminal 1 includes a data measurement unit 11 and a data transmission unit 12. The server 2 includes a terminal position monitoring unit 21, a data acquisition instruction unit 22, a data receiving unit 23, a feature space mapping unit 24, an initial value generation unit 25, a vector learning unit 26, an area characteristic determination unit 27, an area estimation unit 28, a terminal A location database 29, a logical area database 30, an actual measurement database 31, and a categorization database 32 are provided.

端末位置監視部21とデータ取得指示部22とデータ受信部23は、取得部33を構成する。特徴空間マッピング部24と初期値生成部25とベクトル学習部26は、学習部34を構成する。エリア特性判定部27とエリア推定部28は、推定部35を構成する。図1に示す通信エリア推定システムでは、ユーザの端末1とサーバ2とを連携させ、取得データに論理的なエリア情報を教師情報として割り当てることが特徴である。   The terminal location monitoring unit 21, the data acquisition instruction unit 22, and the data reception unit 23 constitute an acquisition unit 33. The feature space mapping unit 24, the initial value generation unit 25, and the vector learning unit 26 constitute a learning unit 34. The area characteristic determination unit 27 and the area estimation unit 28 constitute an estimation unit 35. The communication area estimation system shown in FIG. 1 is characterized in that the user's terminal 1 and the server 2 are linked and logical area information is assigned to the acquired data as teacher information.

次に、図1に示す通信エリア推定システムの取得部33の動作について説明する。ここでは、伝搬モデルとしてITU−Rに記載の統計モデルを前提とする。統計モデルを(1)式に示す。

Figure 0006204889
ここで、Ltotalは減衰量、Nは減衰率、fは周波数(MHz)、dは基地局と端末間の距離(m)[d>1m]、Lは透過減衰率(dB)、nは基地局(アクセスポイント)と端末間の階数(n≧1)である。 Next, operation | movement of the acquisition part 33 of the communication area estimation system shown in FIG. 1 is demonstrated. Here, the statistical model described in ITU-R is assumed as a propagation model. The statistical model is shown in equation (1).
Figure 0006204889
Here, L total is the amount of attenuation, N is the attenuation rate, f is the frequency (MHz), d is the distance between the base station and the terminal (m) [d> 1 m], L f is the transmission attenuation rate (dB), n Is the rank (n ≧ 1) between the base station (access point) and the terminal.

まず、端末位置監視部21は、端末位置データベース29を参照して、端末1の端末位置を取得し、端末1が通信エリアを推定すべき測定範囲A内に入ったとき、取得開始トリガをデータ取得指示部22に出力する。データ取得指示部22は、端末1のデータ計測部11に対してデータ取得の指示を行う。   First, the terminal position monitoring unit 21 refers to the terminal position database 29 to acquire the terminal position of the terminal 1, and when the terminal 1 enters the measurement range A in which the communication area should be estimated, the acquisition start trigger is set as data. The data is output to the acquisition instruction unit 22. The data acquisition instruction unit 22 instructs the data measurement unit 11 of the terminal 1 to acquire data.

これを受けて、端末1のデータ計測部11は、サーバ2のデータ取得指示部22の指示に従って、受信レベル、位相、スループット、センサ情報、信号対雑音電力比、距離減衰量、遅延プロファイル、到来波方向のいずれかの情報と、自身の位置情報を取得する。遅延プロファイルは、受信信号と既知信号とを相関演算する手法、または周波数スペクトルから逆離散フーリエ変換する手法によって得ることができ、これから遅延スプレッドを算出することができる(例えば、参考文献1参照)。
参考文献1:柴田考基,“OFDM伝送における遅延プロファイル推定法”,映像情報メディア学会誌,Vol.60,No.10,pp.1672-1680,2006.
In response to this, the data measurement unit 11 of the terminal 1 receives the reception level, phase, throughput, sensor information, signal-to-noise power ratio, distance attenuation amount, delay profile, arrival in accordance with the instruction of the data acquisition instruction unit 22 of the server 2. Acquire any information of wave direction and own position information. The delay profile can be obtained by a method of performing a correlation operation between a received signal and a known signal, or a method of performing an inverse discrete Fourier transform from a frequency spectrum, and a delay spread can be calculated therefrom (for example, see Reference 1).
Reference 1: Koki Shibata, “Delay Profile Estimation Method in OFDM Transmission”, Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol.60, No.10, pp.1672-1680, 2006.

また、スループット測定には、スループット解析ツールを用いて、送信側の端末1からUDP/TCPトラヒックを発生させ、受信側のスループットを測定する。また、アレーアンテナを用いて到来方向分布を推定してもよい。また、端末1のデータ送信部12は、データ計測部11で取得したデータをサーバ2のデータ受信部23に送信し、位置情報をサーバ2の端末位置データベース29に記憶する。   For throughput measurement, a throughput analysis tool is used to generate UDP / TCP traffic from the terminal 1 on the transmission side and measure the throughput on the reception side. Alternatively, the arrival direction distribution may be estimated using an array antenna. In addition, the data transmission unit 12 of the terminal 1 transmits the data acquired by the data measurement unit 11 to the data reception unit 23 of the server 2 and stores the position information in the terminal position database 29 of the server 2.

サーバ2は、データ受信部23によって端末1から取得データを受信し、エリアごとの特性に応じた細分化をするために、論理エリアデータベース30が保持する論理的なエリア情報(見通し内外、壁際といった場所の名前)を教師情報として紐付けて、実測値データベース31にトレーニングデータセットを記憶する。図2は、データ計測部11から出力されたトレーニングデータセットを実測値データベース31に記憶した一例を示す図である。図2において、送信局は無線LAN端末であっても、センサ端末であってもよい。   The server 2 receives the acquired data from the terminal 1 by the data receiving unit 23, and in order to subdivide according to the characteristics of each area, the logical area information held in the logical area database 30 (such as the inside / outside of the line of sight, near the wall) The training data set is stored in the measured value database 31 by associating the location name) with the teacher information. FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which the training data set output from the data measurement unit 11 is stored in the actual measurement value database 31. In FIG. 2, the transmitting station may be a wireless LAN terminal or a sensor terminal.

次に、図1に示す学習部34の動作について説明する。学習部34において、特徴空間マッピング部24は、実測値データベース31の情報に基づき、環境側の情報として端末1が取得可能なデータを軸とした特徴空間にマッピングする。特徴空間の選択は、全組み合わせ行ってもよいし、ユーザが手入力で選択して、特徴空間を決定してもよい。   Next, the operation of the learning unit 34 shown in FIG. 1 will be described. In the learning unit 34, the feature space mapping unit 24 maps the feature space about the data that can be acquired by the terminal 1 as information on the environment side based on the information in the actual measurement database 31. The feature space may be selected in all combinations, or the feature space may be determined by the user selecting manually.

図3は、特徴空間マッピング部24の動作を示すフローチャートである。特徴空間マッピング部24は、選択したベクトル(入力ベクトル)ごとにデータを蓄積し(ステップS1)、蓄積されたデータの相対値を算出して(ステップS2)正規化し、特徴空間にマッピングする(ステップS3)。相対値は、最大値と最小値を用いて算出するか、平均値と標準偏差を用いて算出する。すなわち、相対値V’は(2)式もしくは(3)式を用いて算出する。入力ベクトルをV、最小値をVmin、最大値をVmax、平均値をV ̄( ̄はVの上に付く)、標準偏差をσとする。

Figure 0006204889
Figure 0006204889
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the feature space mapping unit 24. The feature space mapping unit 24 accumulates data for each selected vector (input vector) (step S1), calculates a relative value of the accumulated data (step S2), normalizes it, and maps it to the feature space (step S1). S3). The relative value is calculated using the maximum value and the minimum value, or calculated using the average value and the standard deviation. That is, the relative value V ′ is calculated using the formula (2) or the formula (3). The input vector is V, the minimum value is V min , the maximum value is V max , the average value is V 値 ( ̄ is on V), and the standard deviation is σ.
Figure 0006204889
Figure 0006204889

学習によって特徴空間をカテゴライズする方法として、LVQ(学習ベクトル量子化、Leaning Vector Quantization)がある。LVQは、入力されたデータセットをベクトルとして扱い、ベクトルの各要素の値を軸とした特徴空間にプロットし、エリアを参照ベクトルによって代表させることによって、特徴空間を入力ベクトルに割り当てられた論理エリア情報によって細分化するための最適な境界線を引く手法である。この操作は、理論的に最適なエリアの識別境界であるベイズ識別境界を形成することが証明されている(例えば、参考文献2参照)。
参考文献2:T.kohonen, GBarna, and R.Chrisley,”Statistical pattern recognition with neural networks”, Proc. ICNN, val.I,pp.62-68, 1988
As a method of categorizing the feature space by learning, there is LVQ (Learning Vector Quantization). LVQ treats an input data set as a vector, plots it in a feature space with the values of each element of the vector as an axis, and makes the area represented by a reference vector, thereby assigning the feature space to the input vector. This is a technique for drawing an optimal boundary line for subdividing by information. This operation has been proven to form a Bayesian identification boundary, which is the theoretically optimal area identification boundary (see, for example, Reference 2).
Reference 2: T. kohonen, GBarna, and R. Chrisley, “Statistical pattern recognition with neural networks”, Proc. ICNN, val. I, pp. 62-68, 1988

次に、初期値生成部25は、参照ベクトルの初期値としてトレーニングデータと同じ要素で、ランダム値を出力する。ベクトル学習部26は、カテゴライズ型の機械学習を用いてエリアを代表する参照ベクトルの重心位置を推定する。図4は、図1に示すベクトル学習部26の処理動作を示すフローチャートである。ここで、入力ベクトルをVとし、参照ベクトルをWとする。まず、学習ステップが開始されると(ステップS11)、ベクトル学習部26は、各入力ベクトルの反復処理を行う(ステップS12)。ベクトル学習部26は、入力ベクトルVについて最も近い参照ベクトルW(m=1,…,M)を(4)式のユークリッド距離式を用いて探索する(ステップS13)。ここで、tは学習ステップ数を示す。

Figure 0006204889
Next, the initial value generation unit 25 outputs a random value with the same elements as the training data as the initial value of the reference vector. The vector learning unit 26 estimates the barycentric position of a reference vector representing an area using categorized machine learning. FIG. 4 is a flowchart showing the processing operation of the vector learning unit 26 shown in FIG. Here, the input vector is V n and the reference vector is W m . First, when a learning step is started (step S11), the vector learning unit 26 performs an iterative process for each input vector (step S12). The vector learning unit 26 searches for the reference vector W m (m = 1,..., M) closest to the input vector V n using the Euclidean distance equation (4) (step S13). Here, t indicates the number of learning steps.
Figure 0006204889

次に、ベクトル学習部26は、入力ベクトルと探索した参照ベクトルのカテゴリが同じか否かを判定し(ステップS14)、探索したWとVに割り当てられた論理エリア情報を比較して同じ場合には、(5)式を用いてWをVに近づけ(ステ婦S15)、異なる場合には、(6)式を用いてWとVを遠ざける(ステップS16)。α(t)は学習ステップ数に応じて減少する単調減少関数であり、線形な関数を用いる場合は、(7)式のように定義される。αは初期学習率であり、0<α<1を満たし、lmaxは予め設定した最大学習回数である。

Figure 0006204889
Figure 0006204889
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Next, the vector learning unit 26 determines whether or not the category of the input vector and the searched reference vector are the same (step S14), and compares the searched logical area information assigned to W m and V n to be the same. In this case, W m is brought closer to V n using the equation (5) (step S15), and if different, W m and V n are moved away using the equation (6) (step S16). α (t) is a monotone decreasing function that decreases in accordance with the number of learning steps, and is defined as in equation (7) when a linear function is used. α 0 is an initial learning rate, 0 <α 0 <1 is satisfied, and l max is a preset maximum number of learning times.
Figure 0006204889
Figure 0006204889
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次に、ベクトル学習部26は、すべての入力ベクトル(n=1,…,N)に対して参照ベクトルの移動を繰り返した後、参照ベクトルの論理エリア情報を再設定する(ステップS17)。再設定の方法は、すべての入力ベクトルが最も近い参照ベクトルを探索して、各参照ベクトルは入力ベクトルに探索された数をエリアごとに集計し、最も多い入力ベクトルに探索された論理エリア情報をその参照ベクトルに割り当てる。   Next, the vector learning unit 26 repeats the movement of the reference vector for all the input vectors (n = 1,..., N), and then resets the logical area information of the reference vector (step S17). The method of resetting is to search the reference vectors that are closest to all input vectors, and for each reference vector, the number searched for the input vectors is totaled for each area, and the logical area information searched for the most input vectors is obtained. Assign to that reference vector.

参照ベクトルの移動と、参照ベクトルの論理エリア情報の再設定を1回の反復処理として予め設定した最大学習数だけ反復させる。図5は、学習後の参照ベクトルの例を示す図である。図5に示すように、選択した特徴空間ごとに参照ベクトルと論理エリア情報が出力され、カテゴライズデータベース32に記憶する。   The movement of the reference vector and the resetting of the logical area information of the reference vector are repeated as the maximum learning number set in advance as one iteration process. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a reference vector after learning. As shown in FIG. 5, a reference vector and logical area information are output for each selected feature space and stored in the categorization database 32.

次に、図1に示す35推定部の動作について説明する。エリア特性判定部27は、各入力ベクトルと最も近い参照ベクトルを探索して、入力ベクトルに参照ベクトルと同じ論理エリア情報を割り当てる。エリアごとに、端末位置データベース29から送受信端末位置、カテゴライズデータベース32から受信レベルを抽出して、伝搬距離d、受信レベルRSSIを入力として、(8)式の評価関数を満たす電力損失係数aと固定定数bとの組合せの中で、評価関数を最小とする組合せを選択する。Iは利用したデータ数である。

Figure 0006204889
Next, the operation of the 35 estimation unit shown in FIG. 1 will be described. The area characteristic determination unit 27 searches for a reference vector closest to each input vector, and assigns the same logical area information as the reference vector to the input vector. For each area, the transmission / reception terminal position is extracted from the terminal position database 29 and the reception level is extracted from the categorization database 32. The propagation distance d and the reception level RSSI are input, and the power loss coefficient a satisfying the evaluation function of equation (8) is fixed. Among the combinations with the constant b, the combination that minimizes the evaluation function is selected. I is the number of data used.
Figure 0006204889

次に、エリア推定部28は、アクセスポイントの絶対位置、アクセスポイントからの距離及びエリア特性判定部27においてエリアごとに得られた距離と受信レベルの関係式を算出し、対象とする無線機器の通信エリアを推定する。エリアごとに算出した電力損失係数aを(1)式の減衰率とし、固定定数bを(1)式の周波数による損失と透過減衰率と定数項とし、アクセスポイントの絶対位置からの伝搬損失を算出して、機器ごとの受信レベルのマップを算出する。   Next, the area estimation unit 28 calculates the absolute position of the access point, the distance from the access point, and the distance obtained for each area in the area characteristic determination unit 27 and the reception level, and calculates the relationship of the target wireless device. Estimate the communication area. The power loss coefficient a calculated for each area is set as the attenuation factor in the equation (1), the fixed constant b is set as the loss due to the frequency, the transmission attenuation factor and the constant term in the equation (1), and the propagation loss from the absolute position of the access point is Calculate a reception level map for each device.

この実施過程は、エリア特性判定部27においてカテゴライズデータベース32の時刻が異なる参照ベクトル群を比較してエリア正答率(%)を算出し、正答率に基づき論理エリアデータベース30を更新する反復過程を備えることによって、論理エリア情報を動的に設定してもよい。エリア正答率の算出過程は、論理エリアデータベース30で定めた測定範囲ごとに基準とする時刻で得られた参照ベクトルの論理エリア情報と別の時刻で得られた論理エリア情報とを比較して、論理エリア情報が一致する割合を正答率として算出する。   This implementation process includes an iterative process in which the area characteristic determination unit 27 calculates an area correct answer rate (%) by comparing reference vector groups having different times in the categorized database 32 and updates the logical area database 30 based on the correct answer rate. Thus, the logical area information may be set dynamically. The area correct answer rate calculation process compares the logical area information of the reference vector obtained at the time based on each measurement range defined in the logical area database 30 with the logical area information obtained at another time, The rate at which the logical area information matches is calculated as the correct answer rate.

図6は、通信エリア推定システムの実験で前提とするモデルを示す図である。本実験では、エリアの境界を壁面と定義し、学習部34においてエリア1、2、4、5に設置したアクセスポイント(AP1〜AP4)の各受信レベルを軸とした特徴空間上にマッピングし、エリアを代表する参照ベクトルの重心位置を推定し、エリアごとの正答率を算出した。図7は、前述の通信エリア推定システムの実験結果であって、ベクトル学習部26の出力結果を示す図である。また、図8は、第1実施形態による通信エリア推定システムの実験結果であって、エリア特性判定部27の出力結果を示す図である。図9は、エリア推定部28の出力結果を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a model assumed in an experiment of the communication area estimation system. In this experiment, the boundary of the area is defined as a wall surface, and the learning unit 34 maps it onto the feature space around each reception level of the access points (AP1 to AP4) installed in the areas 1, 2, 4 and 5, The center of gravity of the reference vector representing the area was estimated, and the correct answer rate for each area was calculated. FIG. 7 is a diagram illustrating an experimental result of the communication area estimation system described above and an output result of the vector learning unit 26. FIG. 8 is a diagram illustrating an experiment result of the communication area estimation system according to the first embodiment and an output result of the area characteristic determination unit 27. FIG. 9 is a diagram illustrating an output result of the area estimation unit 28.

図7から、学習部34のベクトル学習部26によってエリアを代表する参照ベクトルが算出され、カテゴリを分ける識別境界が推定できることが分かる。図9には、エリアごとにアクセスポイント3(AP3)の絶対位置からの距離と受信レベルの関係を示す。実測値を○、×、□、△、+で示しており、エリアごとの推定値を線で示している。このとき、推定した参照ベクトルを用いて、エリアごとの伝搬モデルのパラメータを推定し、細分化したエリアごとに受信レベルを推定できるため、精度が向上する。   It can be seen from FIG. 7 that the reference vector representing the area is calculated by the vector learning unit 26 of the learning unit 34 and the identification boundary dividing the category can be estimated. FIG. 9 shows the relationship between the distance from the absolute position of the access point 3 (AP3) and the reception level for each area. Actual measurement values are indicated by ◯, ×, □, Δ, +, and estimated values for each area are indicated by lines. At this time, since the estimated reference vector is used to estimate the parameters of the propagation model for each area and the reception level can be estimated for each subdivided area, the accuracy is improved.

<第2実施例形態>
次に、本発明の第2実施形態による通信エリア推定システムを説明する。本実施形態では、建材の透過損失を精度良く推定するために、伝搬モデルとしてフレネルの透過係数を前提とする。透過係数は、建材の壁面が波長に比べて十分に大きいと仮定すれば、図10に示すように媒質1と媒質3に挟まれた有限の厚さdをもつ媒質2に平面波がθの入射角度で斜入射したときのフレネル透過係数を利用して(9)式、(10)式で計算される。図10は、透過モデルを示す説明図である。

Figure 0006204889
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<Second embodiment>
Next, a communication area estimation system according to the second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, in order to accurately estimate the transmission loss of building materials, the Fresnel transmission coefficient is assumed as a propagation model. Assuming that the wall of the building material is sufficiently larger than the wavelength, the transmission coefficient is incident on the medium 2 having a finite thickness d sandwiched between the medium 1 and the medium 3 as shown in FIG. Using the Fresnel transmission coefficient when obliquely incident at an angle, calculation is performed using equations (9) and (10). FIG. 10 is an explanatory diagram showing a transmission model.
Figure 0006204889
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ここで、n12は媒質1と媒質2の比複素屈折率、λは媒質1内の波長、εは媒質1内の誘電率、εは媒質2内の誘電率、μは媒質1内の透磁率、μは媒質2内の透磁率、σは媒質1内の導電率、σは媒質2内の導電率、ωは角周波数、βは厚さd及び媒質1内の波長λの関数である。また、t12は媒質1から媒質2に入射波が透過する場合のフレネルの透過係数であり、t23は媒質2から媒質3に入射波が透過する場合のフレネルの透過係数であり、媒質1から媒質2に透過する場合のt(TE入射)、t(TM入射)は以下のようにあらわされる。

Figure 0006204889
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Here, n 12 is the relative complex refractive index of medium 1 and medium 2, λ 1 is the wavelength in medium 1, ε 1 is the dielectric constant in medium 1, ε 2 is the dielectric constant in medium 2, and μ 1 is the medium. 1, μ 2 is the permeability in the medium 2, σ 1 is the conductivity in the medium 1, σ 2 is the conductivity in the medium 2, ω is the angular frequency, β is the thickness d and in the medium 1 Is a function of the wavelength λ. Further, t 12 is a Fresnel transmission coefficient when an incident wave is transmitted from the medium 1 to the medium 2, and t 23 is a Fresnel transmission coefficient when an incident wave is transmitted from the medium 2 to the medium 3. T (TE incidence) and t (TM incidence) in the case of transmitting from the light to the medium 2 are expressed as follows.
Figure 0006204889
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(11)式は、TE入射時のフレネル透過係数t12を示しており、(12)式は、TM入射時のフレネル透過係数t12を示している。t23についても、添え字を入れ替えることで得られる。このとき、媒質2と媒質3の比複素屈折率をn23、媒質2内の波長をλとする。 (11) shows the Fresnel transmission coefficient t 12 at TE incidence, (12) shows a Fresnel transmission coefficient t 12 during TM incidence. For even t 23, it can be obtained by replacing the subscript. At this time, the relative complex refractive index of the medium 2 and the medium 3 is n 23 , and the wavelength in the medium 2 is λ 2 .

同様に、媒質1から媒質2に透過する場合の反射係数r(TE入射)、r(TM入射)は以下のようにあらわされる。

Figure 0006204889
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Similarly, the reflection coefficients r (TE incidence) and r (TM incidence) when transmitting from the medium 1 to the medium 2 are expressed as follows.
Figure 0006204889
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(13)式は、TE入射時の反射係数r12を示しており、(14)式は、TM入射時の反射係数r12を示している。r23についても、添え字を入れ替えることで得られる。
(11)式、(12)式、(13)式、(14)式を(9)式に代入することで、図10の透過モデルにおける偏波ごとの透過特性を計算できる。
Equation (13) shows the reflection coefficient r 12 when TE is incident, and equation (14) shows the reflection coefficient r 12 when TM is incident. For r 23 also can be obtained by replacing the subscript.
By substituting Equations (11), (12), (13), and (14) into Equation (9), the transmission characteristics for each polarization in the transmission model of FIG. 10 can be calculated.

本実施形態では、伝搬モデルのパラメータの最尤解を推定する過程が異なる。よって、推定部35の動作について説明する。エリア特性判定部27は、各入力ベクトルと最も近い参照ベクトルを探索して、入力ベクトルに参照ベクトルと同じ論理エリア情報を割り当てる。エリアごとに、利用周波数、送受信端末位置、透過減衰量を抽出して、入射角度θ、透過減衰量TMeasure(dB)を入力とし、(15)式の評価関数を満たす比透磁率μ、比誘電率ε、導電率σ、厚さdとの組合せの中で、評価関数を最小とする組合せを選択する。Iは利用したデータ数である。

Figure 0006204889
In this embodiment, the process of estimating the maximum likelihood solution of the parameters of the propagation model is different. Therefore, the operation of the estimation unit 35 will be described. The area characteristic determination unit 27 searches for a reference vector closest to each input vector, and assigns the same logical area information as the reference vector to the input vector. For each area, the use frequency, the transmission / reception terminal position, and the transmission attenuation amount are extracted, the incident angle θ and the transmission attenuation amount TMeasure (dB) are input, and the relative permeability μ and the ratio satisfying the evaluation function of Expression (15) are satisfied. Among the combinations of dielectric constant ε, conductivity σ, and thickness d, the combination that minimizes the evaluation function is selected. I is the number of data used.
Figure 0006204889

エリア推定部28は、アクセスポイントの絶対位置、アクセスポイントからの距離及びエリア特性判定部27でエリアごとに得られた入射角度と減衰量の関係式を算出し、対象とする無線機器の建材近傍の通信エリアを推定する。エリアごとに算出した比透磁率と比誘電率と導電率と厚さから(9)式を算出し、アクセスポイントからの距離から自由伝搬減衰量を算出し、建材近傍の受信レベルのマップを算出する。   The area estimation unit 28 calculates the relational expression between the absolute position of the access point, the distance from the access point, and the incident angle and attenuation obtained for each area by the area characteristic determination unit 27, and near the building material of the target wireless device Estimate the communication area. Calculate (9) from the relative permeability, relative permittivity, conductivity, and thickness calculated for each area, calculate the free propagation attenuation from the distance from the access point, and calculate the reception level map near the building material To do.

このように、サーバ2が、ユーザの携帯する端末1の位置を管理し、端末1が所望の測定範囲内に存在する時に、この端末1にデータの取得を指示し、端末1からこの指示に従って取得されたアクセスポイントからの無線信号の受信レベル情報と端末1の位置情報を含むデータを受信し、受信したデータを論理エリア情報と対応付けて31実測値データベースに蓄積し、実測値データベース31に蓄積されたデータを特徴量の違いによりカテゴライズしてカテゴライズデータベース32に蓄積し、カテゴライズデータベース32に蓄積されたデータに基づいて各カテゴリに対応する無線伝搬モデルのパラメータを最尤推定し、最尤推定したパラメータに基づいて無線通信エリアを推定するようにした。   In this way, the server 2 manages the position of the terminal 1 carried by the user, and when the terminal 1 is within the desired measurement range, instructs the terminal 1 to acquire data, and the terminal 1 follows this instruction. Data including the reception level information of the radio signal from the acquired access point and the position information of the terminal 1 is received, and the received data is stored in the 31 measured value database in association with the logical area information. The accumulated data is categorized according to the difference in feature quantity, accumulated in the categorized database 32, and the maximum likelihood estimation is performed on the parameters of the radio propagation model corresponding to each category based on the data accumulated in the categorized database 32. The wireless communication area was estimated based on the parameters.

この構成によれば、エリアを伝搬環境の特性に応じて細分化し、該エリアごとの無線伝搬モデルのパラメータを推定することができ、無線通信エリア推定の精度を向上することが可能となる。   According to this configuration, the area can be subdivided according to the characteristics of the propagation environment, the parameters of the radio propagation model for each area can be estimated, and the accuracy of radio communication area estimation can be improved.

以上説明したように、カテゴライズ型の機械学習により、伝搬環境の特性に応じてエリアを細分化し、エリア毎に伝搬モデルのパラメータを推定することによって、高精度な通信エリア推定行うことができる。さらには、サーバ2とユーザの端末1とを連携させ、機械学習に必要な情報として、端末が取得した情報へサーバが論理的なエリア情報を位置情報から紐づけることによって、簡易なサイトサーベイを行うことができる。   As described above, by categorizing machine learning, it is possible to perform highly accurate communication area estimation by subdividing an area according to the characteristics of the propagation environment and estimating the parameters of the propagation model for each area. Furthermore, the server 2 and the user's terminal 1 are linked, and as a necessary information for machine learning, the server links logical area information to the information acquired by the terminal from the position information, thereby enabling a simple site survey. It can be carried out.

この構成によれば、サーバ2とユーザの端末1とを連携させ、端末1が取得した情報へサーバ2が論理的なエリア情報を教師情報として紐付けることによって、カテゴライズ型の機械学習が適用できるようになる。さらに、カテゴライズ型の機械学習により、無線伝搬特性のトポロジとして取得可能なデータを軸として特徴空間にマップ化し、伝搬環境の特性に応じてエリアを細分化し、伝搬モデルのパラメータを推定することによって、エリアごとのモデル化が可能になるため、通信エリア推定精度を向上することができる。   According to this configuration, the server 2 and the user's terminal 1 are linked, and the server 2 associates logical area information with the information acquired by the terminal 1 as teacher information, so that categorized machine learning can be applied. It becomes like this. Furthermore, by categorizing machine learning, data that can be acquired as the topology of the radio propagation characteristics is mapped to the feature space around the axis, the area is subdivided according to the characteristics of the propagation environment, and the parameters of the propagation model are estimated, Since modeling for each area becomes possible, communication area estimation accuracy can be improved.

前述した実施形態における端末1、サーバ2の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、PLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。   You may make it implement | achieve the function of the terminal 1 in the embodiment mentioned above, and the server 2 with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized using hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array).

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Therefore, additions, omissions, substitutions, and other modifications of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.

カテゴライズ型の機械学習により、伝搬環境の特性に応じてエリアを細分化し、エリア毎に伝搬モデルのパラメータを推定することによって、高精度な通信エリア推定を行うことが不可欠な用途にも適用できる。   By categorizing machine learning, the area can be subdivided according to the characteristics of the propagation environment, and by estimating the parameters of the propagation model for each area, it can be applied to applications where it is essential to perform highly accurate communication area estimation.

1・・・端末、11・・・データ計測部、12・・・データ送信部、2・・・サーバ、21・・・端末位置監視部、22・・・データ取得指示部、23・・・データ受信部、24・・・特徴空間マッピング部、25・・・初期値生成部、26・・・ベクトル学習部、27・・・エリア特性判定部、28・・・エリア推定部、29・・・端末位置データベース、30・・・論理エリアデータベース、31・・・実測値データベース、32・・・カテゴライズデータベース、33・・・取得部、34・・・学習部、35・・・推定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Terminal, 11 ... Data measurement part, 12 ... Data transmission part, 2 ... Server, 21 ... Terminal position monitoring part, 22 ... Data acquisition instruction | indication part, 23 ... Data receiving unit, 24 ... feature space mapping unit, 25 ... initial value generation unit, 26 ... vector learning unit, 27 ... area characteristic determination unit, 28 ... area estimation unit, 29 ... Terminal location database, 30 ... logical area database, 31 ... actual value database, 32 ... categorize database, 33 ... acquisition unit, 34 ... learning unit, 35 ... estimation unit

Claims (6)

無線端末とサーバ装置とで構成され、前記無線端末の通信エリアを推定する通信エリア推定システムであって、
前記無線端末は、
前記サーバ装置からの指示に従って、所定の測定範囲内に存在する間、エリア境界で囲まれたエリアごとに受信レベル情報と、自己の位置情報を取得するデータ計測部と、
前記受信レベル情報と前記位置情報とを前記サーバ装置に送信するデータ送信部とを備え、
前記サーバ装置は、
予め論理的に区分けしたエリア情報を記憶する論理エリアデータベースと、
実測値を記憶する実測値データベースと、
取得した情報をカテゴライズした結果の情報を記憶するカテゴライズデータベースと、
前記無線端末から送信された前記位置情報に基づき、前記無線端末の位置を管理し、前記無線端末が通信エリアを推定すべき測定範囲内に入ったときに、前記無線端末に対して、データ取得の指示を送信するデータ取得指示部と、
前記指示に応じて、前記無線端末から送信された前記受信レベル情報を受信し、前記論理エリアデータベースに記憶された論理的に区分けしたエリア情報と前記受信レベル情報とを紐付けて前記実測値データベースに記憶するデータ受信部と、
前記実測値データベースに記憶された情報を用いて、前記受信レベル情報の特徴量の違いによって前記受信レベル情報をカテゴライズし、カテゴライズ結果を前記カテゴライズデータベースに記憶する学習部と、
前記カテゴライズデータベースに記憶された情報を基に各カテゴリに割り当てる無線の伝搬モデルのパラメータを最尤推定するエリア特性判定部と、
前記最尤推定したパラメータを基にした各カテゴリの伝搬モデルから無線の通信エリアを推定するエリア推定部とを備える
ことを特徴とする通信エリア推定システム。
A communication area estimation system that includes a wireless terminal and a server device and estimates a communication area of the wireless terminal,
The wireless terminal is
In accordance with an instruction from the server device, while existing within a predetermined measurement range, for each area surrounded by an area boundary, reception level information, a data measurement unit that acquires its own position information,
A data transmission unit that transmits the reception level information and the position information to the server device;
The server device
A logical area database that stores area information logically divided in advance;
A measured value database for storing measured values;
A categorization database for storing information on the result of categorizing the acquired information;
Based on the position information transmitted from the wireless terminal, the position of the wireless terminal is managed, and when the wireless terminal enters a measurement range in which a communication area should be estimated, data acquisition is performed for the wireless terminal. A data acquisition instruction unit for transmitting
In response to the instruction, the reception level information transmitted from the wireless terminal is received, the logically divided area information stored in the logical area database and the reception level information are associated with each other, and the actual measurement value database A data receiving unit stored in
Using the information stored in the actual measurement value database, categorizing the reception level information according to the difference in the feature amount of the reception level information, and storing a categorization result in the categorization database;
An area characteristic determination unit that performs maximum likelihood estimation of a radio propagation model parameter assigned to each category based on information stored in the categorization database;
A communication area estimation system comprising: an area estimation unit that estimates a wireless communication area from a propagation model of each category based on the maximum likelihood estimated parameter.
前記学習部は、
生成すべき伝搬モデルの特性に起因する前記受信レベル情報を軸とした特徴空間上に取得した前記受信レベル情報をマッピングし、該受信レベル情報に紐付いた論理エリア情報を教師情報として学習ベクトル量子化法を用いて、取得した受信レベル情報をカテゴライズし、参照ベクトルの特徴空間上の類似度をもってエリアを分割し、当該参照ベクトルの特徴空間上の位置情報を前記カテゴライズデータベースに記憶することによって前記特徴量の違いによって受信レベル情報をカテゴライズすることを特徴とする請求項1に記載の通信エリア推定システム。
The learning unit
Mapping the received level information acquired on the feature space centered on the received level information resulting from the characteristics of the propagation model to be generated, and learning vector quantization using the logical area information associated with the received level information as teacher information Categorizing the received reception level information using the method, dividing the area with the similarity of the reference vector in the feature space, and storing the position information of the reference vector in the feature space in the categorization database The communication area estimation system according to claim 1, wherein reception level information is categorized according to a difference in amount.
無線端末とサーバ装置とで構成され、前記無線端末の通信エリアを推定する通信エリア推定システムにおける前記サーバ装置であって、
予め論理的に区分けしたエリア情報を記憶する論理エリアデータベースと、
実測値を記憶する実測値データベースと、
取得データをカテゴライズした結果の情報を記憶するカテゴライズデータベースと、
前記無線端末から送信された位置情報に基づき、前記無線端末の位置を管理し、前記無線端末が通信エリアを推定すべき測定範囲内に入ったときに、前記無線端末に対して、データ取得の指示を送信するデータ取得指示部と、
前記指示に応じて、前記無線端末から送信された受信レベル情報を受信し、前記論理エリアデータベースに論理的に区分けしたエリア情報と前記受信レベル情報とを紐付けて前記実測値データベースに記憶するデータ受信部と、
前記実測値データベースに記憶された情報を用いて、前記受信レベル情報の特徴量の違いによって前記受信レベル情報をカテゴライズし、カテゴライズ結果を前記カテゴライズデータベースに記憶する学習部と、
前記カテゴライズデータベースに記憶された情報を基に各カテゴリに割り当てる無線の伝搬モデルのパラメータを最尤推定するエリア特性判定部と、
前記最尤推定したパラメータを基にした各カテゴリの伝搬モデルから無線の通信エリアを推定するエリア推定部と
を備えることを特徴とするサーバ装置。
The server device in a communication area estimation system configured by a wireless terminal and a server device, and estimating a communication area of the wireless terminal,
A logical area database that stores area information logically divided in advance;
A measured value database for storing measured values;
A categorization database that stores information on the results of categorizing acquired data;
Based on the position information transmitted from the wireless terminal, the position of the wireless terminal is managed, and when the wireless terminal enters a measurement range in which a communication area should be estimated, data acquisition to the wireless terminal is performed. A data acquisition instruction unit for transmitting an instruction;
Data that receives reception level information transmitted from the wireless terminal in response to the instruction, and stores the area information logically divided into the logical area database and the reception level information in the measured value database A receiver,
Using the information stored in the actual measurement value database, categorizing the reception level information according to the difference in the feature amount of the reception level information, and storing a categorization result in the categorization database;
An area characteristic determination unit that performs maximum likelihood estimation of a radio propagation model parameter assigned to each category based on information stored in the categorization database;
A server apparatus comprising: an area estimation unit that estimates a wireless communication area from a propagation model of each category based on the maximum likelihood estimated parameter.
無線端末と、サーバ装置とで構成され、前記無線端末の通信エリアを推定する通信エリア推定システムが行う通信エリア推定方法であって、
前記サーバ装置は、
予め論理的に区分けしたエリア情報を記憶する論理エリアデータベースと、
実測値を記憶する実測値データベースと、
取得データをカテゴライズした結果の情報を記憶するカテゴライズデータベースとを備え、
前記サーバ装置が、前記無線端末から送信された位置情報に基づき、前記無線端末の位置を管理し、前記無線端末が通信エリアを推定すべき測定範囲内に入ったときに、前記無線端末に対して、データ取得の指示を送信するデータ取得指示ステップと、
前記無線端末が、前記サーバ装置からの指示に従って、所定の測定範囲内に存在する間、エリア境界で囲まれたエリアごとに受信レベル情報と、自己の位置情報を取得するデータ計測ステップと、
前記無線端末が、前記受信レベル情報と前記位置情報とを前記サーバ装置に送信するデータ送信ステップと、
前記サーバ装置が、前記指示に応じて、前記無線端末から送信された前記受信レベル情報を受信し、前記論理エリアデータベースに記憶された論理的に区分けしたエリア情報と前記受信レベル情報とを紐付けて前記実測値データベースに記憶するデータ受信部と、
前記サーバ装置が、前記実測値データベースに記憶された情報を用いて、前記受信レベル情報の特徴量の違いによって前記受信レベル情報をカテゴライズし、カテゴライズ結果を前記カテゴライズデータベースに記憶する学習ステップと、
前記サーバ装置が、前記カテゴライズデータベースに記憶された情報を基に各カテゴリに割り当てる無線の伝搬モデルのパラメータを最尤推定するエリア特性判定ステップと、
前記サーバ装置が、前記最尤推定したパラメータを基にした各カテゴリの伝搬モデルから無線の通信エリアを推定するエリア推定ステップと
を有することを特徴とする通信エリア推定方法。
A communication area estimation method comprising a wireless terminal and a server device, and performed by a communication area estimation system for estimating a communication area of the wireless terminal,
The server device
A logical area database that stores area information logically divided in advance;
A measured value database for storing measured values;
A categorization database that stores information on the results of categorizing acquired data;
The server device manages the position of the wireless terminal based on the position information transmitted from the wireless terminal, and when the wireless terminal enters a measurement range in which a communication area should be estimated, A data acquisition instruction step for transmitting a data acquisition instruction;
A data measurement step for acquiring reception level information for each area surrounded by an area boundary and its own position information while the wireless terminal is within a predetermined measurement range according to an instruction from the server device;
A data transmission step in which the wireless terminal transmits the reception level information and the position information to the server device;
In response to the instruction, the server device receives the reception level information transmitted from the wireless terminal and associates the logically divided area information stored in the logical area database with the reception level information. A data receiving unit for storing in the measured value database;
The server device uses the information stored in the measured value database to categorize the reception level information according to a difference in the feature quantity of the reception level information, and stores a categorization result in the categorization database;
An area characteristic determination step in which the server device performs maximum likelihood estimation of a radio propagation model parameter assigned to each category based on information stored in the categorization database;
An area estimation step in which the server device estimates a wireless communication area from a propagation model of each category based on the maximum likelihood estimated parameter.
前記学習ステップでは、
生成すべき伝搬モデルの特性に起因する前記受信レベル情報を軸とした特徴空間上に取得した前記受信レベル情報をマッピングし、該受信レベル情報に紐付いた論理エリア情報を教師情報として学習ベクトル量子化法を用いて、取得した受信レベル情報をカテゴライズし、参照ベクトルの特徴空間上の類似度をもってエリアを分割し、当該参照ベクトルの特徴空間上の位置情報を前記カテゴライズデータベースに記憶することによって前記特徴量の違いによって受信レベル情報をカテゴライズすることを特徴とする請求項4に記載の通信エリア推定方法。
In the learning step,
Mapping the received level information acquired on the feature space centered on the received level information resulting from the characteristics of the propagation model to be generated, and learning vector quantization using the logical area information associated with the received level information as teacher information Categorizing the received reception level information using the method, dividing the area with the similarity of the reference vector in the feature space, and storing the position information of the reference vector in the feature space in the categorization database The communication area estimation method according to claim 4, wherein the reception level information is categorized according to a difference in amount.
コンピュータを、請求項3に記載のサーバ装置として機能させるための通信エリア推定プログラム。   A communication area estimation program for causing a computer to function as the server device according to claim 3.
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