JP7287247B2

JP7287247B2 - モデル化方法、モデル化プログラム及び情報処理装置

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Publication number: JP7287247B2
Application number: JP2019206399A
Authority: JP
Inventors: 達也菊月; 照尚二宮
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: JP2021082874A

Description

本発明は、モデル化方法、モデル化プログラム及び情報処理装置に関する。

近年、例えば第５世代無線通信システム（５Ｇ）及びＷｉ－Ｆｉ６等の新たな無線通信規格に関する検討が盛んに行われている。これらの無線通信規格の策定にあたっては、例えば低遅延のサービスを実現することが望まれている。一般に、無線通信においては、電波強度の変動などにより無線の性能が不安定になることがある。このため、低遅延のような要件が厳しいサービスを提供するには、基地局装置の配置や設定値等を事前に決定する無線設計が行われる。

無線設計に際しては、例えば置局設計ツールが用いられ、電波強度のシミュレーションが実行されたり、要求された帯域を基地局装置が収容可能であるか否かが計算されたりすることがある。また、ネットワークシミュレータを用いて基地局装置のスケジューラ動作をシミュレーションし、収容可能な帯域や遅延などについて正確に計算することも可能である。

特表２００４－５１０３７２号公報特開２０１５－１６４３００号公報

しかしながら、無線通信システムの構築の際には、スケジューラ動作が未知の基地局装置を設置することなどがあり、十分に要件を満足する無線設計を行うことが困難であるという問題がある。具体的には、上述した置局設計ツールでは、電波強度及び帯域に関する計算は可能であるものの、基地局装置のスケジューラ動作については考慮していないため、遅延などの時間に関する計算は行われない。このため、置局設計ツールのみを用いて、低遅延が要求されるサービスを実現するための無線設計をすることは困難である。

また、ネットワークシミュレータは、基地局装置のスケジューラ動作をシミュレーションすることが可能であるが、基地局装置のスケジューラ動作が未知である場合には、そのシミュレーションをすることが困難である。結果として、遅延に関する計算は行われず、低遅延が要求されるサービスを実現するための無線設計をすることは困難である。さらに、ネットワークシミュレータによる計算には膨大な時間がかかるため、ネットワークシミュレータを用いて無線設計を行うのは、効率的ではない。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、基地局装置のスケジューラ動作が未知であっても効率的に無線設計を行うことができるモデル化方法、モデル化プログラム及び情報処理装置を提供することを目的とする。

本願が開示するモデル化方法は、１つの態様において、既知のパターンで端末装置から信号が送信される場合に、基地局装置のスケジューラによって前記端末装置に割り当てられる割当帯域を取得し、前記基地局装置において前記端末装置から受信される電波強度、前記端末装置が要求する要求帯域及び前記端末装置が要求する要求遅延をパラメータとし、当該パラメータに重み係数を適用することにより前記端末装置に割り当てる割当帯域を算出する重み付け関数を用いて、前記取得された割当帯域に対応する重み係数を推定する処理を有する。

本願が開示するモデル化方法、モデル化プログラム及び情報処理装置の１つの態様によれば、基地局装置のスケジューラ動作が未知であっても効率的に無線設計を行うことができるという効果を奏する。

図１は、一実施の形態に係る無線設計システムの構成を示す図である。図２は、要求帯域と割当帯域の関係の具体例を示す図である。図３は、情報処理装置の構成を示すブロック図である。図４は、テストパターンの具体例を示す図である。図５は、テストパターンごとの通信性能の具体例を示す図である。図６は、通信性能の算出結果の具体例を示す図である。図７は、無線設計方法を示すフロー図である。図８は、モデル化処理を示すフロー図である。図９は、無線設計処理の具体例を示すフロー図である。図１０は、無線設計処理の他の具体例を示すフロー図である。

以下、本願が開示するモデル化方法、モデル化プログラム及び情報処理装置の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、一実施の形態に係る無線設計システムの構成を示す図である。無線設計システムは、基地局装置１０、無線送信装置２０及び情報処理装置１００を有する。この無線設計システムは、基地局装置１０を含む種々の基地局装置の配置や設定値を決定する無線設計を実行する。

基地局装置１０は、無線通信システムの構築にあたって設置が予定されている基地局装置である。基地局装置１０はスケジューラを有し、設置された場合には、無線通信圏内の端末装置に対して無線リソースを割り当てるスケジューリングを実行する。このスケジューラの動作は未知であり、スケジューラがどのようなアルゴリズムで端末装置に対して無線リソースを割り当てるのかは不明であるものとする。このようなケースとしては、例えば、無線通信システムを構築する事業者が外部から基地局装置１０を入手して設置する場合などが考えられる。

無線送信装置２０は、情報処理装置１００と有線接続され、情報処理装置１００からの送信指示に従って、所定の信号を無線送信する。すなわち、無線送信装置２０は、情報処理装置１００からの送信指示に従って、複数の端末装置が送信する信号を模擬するテストパターンを基地局装置１０へ無線送信する。テストパターンは、基地局装置１０に受信される電波強度が指定された電波強度となるような信号であり、仮想的な端末装置が割り当てを要求する帯域（以下「要求帯域」という）と、仮想的な端末装置が許容する遅延（以下「要求遅延」という）とに関する情報を含む信号である。

基地局装置１０は、テストパターンを受信すると、受信時の電波強度と要求帯域及び要求遅延とに基づいて、仮想的な端末装置に対して無線リソースを割り当てるスケジューリングを実行する。なお、無線送信装置２０は、基地局装置１０に受信される電波強度を調整可能であれば、通常の端末装置であっても良い。すなわち、通常の端末装置が、情報処理装置１００からの送信指示に従って所定のテストパターンを無線送信しても良い。

情報処理装置１００は、無線送信装置２０に対してテストパターンの送信指示を送出し、テストパターンを受信した基地局装置１０によってスケジューリングが実行されると、スケジューリングの結果として基地局装置１０から出力される割当情報を取得する。割当情報は、テストパターンを受信した基地局装置１０のスケジューラが、それぞれの仮想的な端末装置に割り当てた無線リソースの情報である。換言すれば、割当情報は、電波強度、要求帯域及び要求遅延に基づいて、仮想的な端末装置に割り当てられた無線リソースの情報である。

情報処理装置１００は、割当情報を取得すると、数式モデルを用いて基地局装置１０のスケジューラ動作をモデル化する。具体的には、情報処理装置１００は、電波強度、要求帯域及び要求遅延をパラメータとし、それぞれのパラメータに重み付けをする重み付け関数によって、スケジューラ動作をモデル化する。このような重み付け関数としては、例えば下記の式（１）がある。

式（１）は、端末装置Ａに対して割り当てられる帯域（以下「割当帯域」という）ｆ_Aを示す数式であり、ｇ_Aは端末装置Ａによる要求帯域、Ｎは正規化パラメータ、Ｄ_Aは端末装置Ａに対する分配係数、Ｃは端末装置Ａを含む基地局装置１０に接続中の全端末装置に対して割り当て可能な帯域に対応する最大容量をそれぞれ示している。正規化パラメータＮ及び分配係数Ｄ_Aは、それぞれ下記の式（２）、（３）によって表される。

ただし、式（３）において、ａ_gは要求帯域の重み係数、ｑ_Aは端末装置Ａによる要求遅延、ａ_qは要求遅延の重み係数、ｒ_Aは端末装置Ａの電波強度、ａ_rは電波強度の重み係数をそれぞれ示している。

式（１）～（３）に示したように、基地局装置１０のスケジューラは、端末装置Ａの電波強度ｒ_A、要求帯域ｇ_A及び要求遅延ｑ_Aの３つのパラメータに対して、それぞれ重み係数ａ_r、ａ_g、ａ_qを適用して端末装置Ａに割り当てる帯域を決定する数式によってモデル化される。式（１）に示すように、すべての端末装置の要求帯域ｇ_iの合計が基地局装置１０の最大容量Ｃ以下であれば、端末装置Ａには要求帯域ｇ_Aが割り当てられる。

また、要求帯域ｇ_iの合計が基地局装置１０の最大容量Ｃを超えていれば、端末装置Ａには要求帯域ｇ_Aを分配係数Ｄ_Aに応じて減じた帯域が割り当てられる。このとき、分配係数Ｄ_Aは、電波強度ｒ_A、要求帯域ｇ_A及び要求遅延ｑ_Aに重み付けをして得られる係数であるため、基地局装置１０のスケジューラ動作のポリシーを反映することが可能である。具体的には、例えば、帯域効率、公平性及び遅延のうちいずれを重視するかというスケジューラ動作のポリシーが、分配係数Ｄ_Aにおける重み係数ａ_r、ａ_g、ａ_qによって表現される。

図２は、端末装置Ａの要求帯域ｇ_Aと割当帯域ｆ_Aとの関係の具体例を示す図である。図２に示すように、要求帯域ｇ_iの合計が基地局装置１０の最大容量Ｃ以下であれば、割当帯域ｆ_Aは要求帯域ｇ_Aに等しくなる。一方、要求帯域ｇ_iの合計が基地局装置１０の最大容量Ｃを超えると、スケジューラのポリシーによって割当帯域ｆ_Aと要求帯域ｇ_Aの関係は異なる。すなわち、例えばスケジューラのポリシーが帯域効率を重視するものである場合には、重み係数ａ_r、ａ_gが重み係数ａ_qよりも大きくなり、割当帯域ｆ_Aと要求帯域ｇ_Aの関係は、例えば直線２０１で表されるものとなる。また、例えばスケジューラのポリシーが公平性を重視するものである場合には、重み係数ａ_r、ａ_g、ａ_qが等しく０となり、割当帯域ｆ_Aと要求帯域ｇ_Aの関係は、例えば直線２０２で表されるものとなる。さらに、例えばスケジューラのポリシーが遅延を重視するものである場合には、重み係数ａ_qが重み係数ａ_r、ａ_gよりも大きくなり、割当帯域ｆ_Aと要求帯域ｇ_Aの関係は、例えば直線２０３で表されるものとなる。

なお、ここでは、端末装置Ａが遅延を許容する（すなわち、要求遅延がない）端末装置であるものとしたため、スケジューラのポリシーが遅延を重視するものである場合に、割当帯域ｆ_Aが増加していない（直線２０３）。しかしながら、割当帯域と要求帯域の関係は、図２に示したものに限定されず、端末装置の電波強度、要求帯域及び要求遅延によって異なっている。ただし、情報処理装置１００による基地局装置１０のスケジューラ動作のモデル化においては、電波強度、要求帯域及び要求遅延の重み付けによって、例えば図２に示した直線２０１～２０３のようにスケジューラのポリシーの違いが表現可能となっている。

情報処理装置１００は、基地局装置１０のスケジューラ動作をモデル化すると、このモデルを用いて基地局装置１０の配置や設定値を決定する無線設計を実行する。

図３は、情報処理装置１００の構成を示すブロック図である。図３に示す情報処理装置１００は、プロセッサ１１０、メモリ１２０及び出力部１３０を有する。

プロセッサ１１０は、例えば例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、情報処理装置１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１１０は、テストパターン設定部１１１、重み係数候補設定部１１２、割当帯域取得部１１３、通信性能算出部１１４、重み係数推定部１１５及び無線設計部１１６を有する。

テストパターン設定部１１１は、無線送信装置２０から無線送信させるテストパターンを設定する。具体的には、テストパターン設定部１１１は、複数の端末装置から信号が送信される複数のパターンを設定し、それぞれのパターンにおいて、基地局装置１０における各端末装置からの電波強度と、各端末装置の要求帯域及び要求遅延とを設定する。すなわち、例えば図４に示すように、テストパターン設定部１１１は、複数の端末装置が信号を無線送信する複数のパターンを設定する。

図４に示す例において、例えばパターン１は、端末装置Ａ、Ｂが信号を無線送信するパターンである。パターン１において、端末装置Ａが無線送信する信号の基地局装置１０における電波強度は－８５ｄＢｍであり、端末装置Ａが無線送信する信号には、要求帯域が７０Ｍｂｐｓで要求遅延はないことを示す情報が含まれる。また、端末装置Ｂが無線送信する信号の基地局装置１０における電波強度は－５０ｄＢｍであり、端末装置Ｂが無線送信する信号には、要求帯域が５Ｍｂｐｓで要求遅延が１ｍｓであることを示す情報が含まれる。パターン２においても同様に、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃから無線送信される信号の電波強度、要求帯域及び要求遅延が設定されている。

テストパターン設定部１１１は、上記のような各パターンの設定に関する情報を含む送信指示を生成し、無線送信装置２０へ送出する。これにより、無線送信装置２０は、各パターンにおいて設定された端末装置の信号を模擬するテストパターンを無線送信する。

重み係数候補設定部１１２は、基地局装置１０のスケジューラ動作のモデルに様々な重み係数候補を設定し、それぞれの重み係数候補が設定されたモデルによって、基地局装置１０によってテストパターンが受信された場合のスケジューラ動作をシミュレーションする。すなわち、重み係数候補設定部１１２は、例えば上式（１）～（３）のモデルの重み係数ａ_r、ａ_g、ａ_qに種々の重み係数候補の組み合わせを設定し、それぞれの組み合わせが設定されたモデルをテストパターンを構成する各パターンに適用し、各端末装置に対して割り当てられる割当帯域を算出する。そして、重み係数候補設定部１１２は、端末装置への割当帯域から、この端末装置に関するスループット及び遅延などの通信性能を算出し、重み係数候補の組み合わせごとに対応付けて記憶する。これにより、例えば図５に示すように、それぞれの端末装置について、テストパターンに対する通信性能の特性が重み係数候補の組み合わせごとに記憶される。

図５において、横軸はテストパターンを構成する各パターンに対応し、縦軸は例えばスループット及び遅延などの通信性能を示す。上式（１）～（３）のモデルに設定される重み係数候補の組み合わせを変更することにより、それぞれの端末装置の通信性能の特性は、例えば曲線３０１、３０２、３０３のように異なって算出される。すなわち、通信性能の特性３０１、３０２、３０３は、それぞれ重み係数候補の組み合わせに対応する。なお、図５においては、３組の重み係数候補に対応する３つの通信性能の特性３０１、３０２、３０３のみを図示しているが、重み係数候補設定部１１２は、モデルに４組以上の重み係数候補を設定し、それぞれの組み合わせに対応する通信性能の特性を算出して記憶しても良い。

割当帯域取得部１１３は、テストパターンを受信した基地局装置１０からスケジューリング結果を含む割当情報を取得し、端末装置ごとの割当帯域を取得する。すなわち、テストパターンを受信する基地局装置１０は、各パターンの端末装置に対して無線リソースを割り当てるスケジューリングを実行し、各端末装置への割当帯域の情報を含む割当情報を生成する。割当帯域取得部１１３は、基地局装置１０が生成する割当情報を取得して、基地局装置１０のスケジューラが各端末装置に対して割り当てた割当帯域を特定する。

通信性能算出部１１４は、割当帯域取得部１１３によって取得された端末装置ごとの割当帯域に基づいて、それぞれの端末装置のスループット及び遅延などの通信性能を算出する。すなわち、通信性能算出部１１４は、重み係数候補設定部１１２によって記憶される通信性能の特性と同じ種類の通信性能を端末装置ごとに算出する。重み係数候補設定部１１２によって記憶されるのはモデルから算出される通信性能であり、通信性能算出部１１４によって算出されるのは基地局装置１０によるスケジューリング結果から算出される通信性能である。

重み係数推定部１１５は、重み係数候補設定部１１２によって記憶される通信性能の特性と、通信性能算出部１１４によって算出される通信性能とを比較することにより、スケジューラ動作に合致する重み係数を推定する。すなわち、重み係数推定部１１５は、重み係数候補の組み合わせごとに記憶された通信性能の特性のうち、通信性能算出部１１４によって算出された通信性能に最も類似する特性を選択する。そして、重み係数推定部１１５は、選択した特性に対応する重み係数候補の組み合わせが、基地局装置１０のスケジューラ動作に合致する重み係数であると推定する。

図６は、通信性能算出部１１４による通信性能の算出結果の具体例を示す図である。通信性能は、テストパターンを構成するパターンごとに算出されるため、図６は、パターンごとの通信性能がプロットされて曲線３１０が得られることを示している。重み係数推定部１１５は、曲線３１０と重み係数候補の組み合わせごとに算出された通信性能の特性３０１、３０２、３０３とを比較し、最も曲線３１０に類似する通信性能の特性を選択する。曲線３１０に類似する特性の選択には、例えば最小二乗法が用いられても良い。

図６に示した例では、通信性能の特性３０１が曲線３１０に最も類似するため、重み係数推定部１１５は、特性３０１を選択する。そして、重み係数推定部１１５は、通信性能の特性３０１に対応する重み係数候補の組み合わせが基地局装置１０のスケジューラ動作に合致する重み係数であると推定する。したがって、例えば上式（１）～（３）によってスケジューラ動作をモデル化する場合には、重み係数推定部１１５は、重み係数ａ_r、ａ_g、ａ_qを推定し、未知である基地局装置１０のスケジューラ動作をモデル化することができる。

無線設計部１１６は、重み係数推定部１１５によって得られるスケジューラのモデルを用いて、無線設計を実行する。すなわち、無線設計部１１６は、通信サービスを提供するために要求される遅延などの要件を満たす基地局装置１０の配置や設定値を、基地局装置１０のスケジューラ動作を考慮しながら決定する。このとき、無線設計部１１６は、例えば遺伝的アルゴリズム、パンくず法及び全探索などを用いて、要件を満たす基地局装置１０の配置や設定値を探索しても良い。

メモリ１２０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１１０による処理に用いられる情報を記憶する。

出力部１３０は、無線設計部１１６によって実行された無線設計の結果を出力する。具体的には、出力部１３０は、無線設計の結果、要件を満たし最良と判断された基地局装置１０の配置及び設定値を、例えば表示したり印刷したりする。

次いで、上記のように構成された情報処理装置１００による無線設計方法について、図７～１０に示すフロー図を参照しながら説明する。図７は、無線設計方法を示すフロー図である。

情報処理装置１００は、まず基地局装置１０のスケジューラ動作をモデル化する（ステップＳ１０）。すなわち、未知である基地局装置１０のスケジューラ動作がモデル化され、スケジューラ動作を表現する数式が得られる。そして、情報処理装置１００は、得られたモデルを用いて、基地局装置１０のスケジューラ動作を考慮した無線設計処理を実行する（ステップＳ２０）。この無線設計処理では、比較的小さい処理負荷で例えば遅延に関するシミュレーションなどが可能であり、低遅延が要求されるサービスを実現するための無線設計をすることができる。換言すれば、基地局装置１０のスケジューラ動作が未知であっても効率的に無線設計を行うことができる。

図８は、スケジューラ動作のモデル化処理を示すフロー図である。

まず、テストパターン設定部１１１によって、無線送信装置２０から送信させるテストパターンが決定される。テストパターンには、信号を送信する端末装置やそれぞれの端末装置から基地局装置１０への電波強度などが異なる複数のパターンが設定されている。具体的には、例えば図４に示したパターン１、２などの複数のパターンがテストパターンに設定されている。それぞれのパターンでは、信号を送信する端末装置が指定されるとともに、端末装置ごとの電波強度、要求帯域及び要求遅延が指定されている。

そして、重み係数候補設定部１１２によって、それぞれのパターンに対してスケジューラ動作のモデルが適用される。スケジューラ動作のモデルは、端末装置ごとの電波強度、要求帯域及び要求遅延を重み係数によって重み付けし、端末装置ごとの割当帯域を算出する重み付け関数である。すなわち、例えば上式（１）～（３）のような数式によって基地局装置１０のスケジューラ動作がモデル化される。このモデルでは、テストパターンによって指定される電波強度、要求帯域及び要求遅延の３つのパラメータが重み係数によって重み付けされる。

テストパターンに対するモデルの適用は、以下のように行われる。すなわち、重み係数候補設定部１１２によって、任意の重み係数候補の組み合わせがモデルに設定され（ステップＳ１０１）、このモデルが複数のパターンに適用されることにより、それぞれのパターンにおける端末装置ごとの割当帯域が算出される。そして、重み係数候補設定部１１２によって、算出された割当帯域から、端末装置に関するスループット及び遅延などの通信性能が算出される。複数のパターンに対してモデルが適用されることにより、ある重み係数候補の組み合わせに対して、パターンが変化する場合の端末装置ごとの通信性能の変化が得られる。本実施の形態においては、この通信性能の変化を「通信性能の特性」という。

重み係数候補設定部１１２によって、種々の重み係数候補の組み合わせがモデルに設定されることにより、それぞれの重み係数候補の組み合わせに対応する通信性能の特性が端末装置ごとに算出される。このため、算出される通信性能の特性は、重み係数候補の組み合わせに対応付けて記憶される。すなわち、例えば図５に示したように、端末装置それぞれについて、複数の通信性能の特性３０１、３０２、３０３などが記憶される。

また、テストパターン設定部１１１によって、各パターンに関する情報を含む送信指示が生成され、無線送信装置２０へ送出される（ステップＳ１０２）。この送信指示を受け、無線送信装置２０は、各パターンに従って信号を無線送信する。このとき、無線送信装置２０は、それぞれのパターンに従った信号を例えば所定時間の間繰り返して無線送信する。したがって、基地局装置１０は、それぞれのパターンに従った信号が受信される間、各パターンの端末装置に対して無線リソースを割り当てるスケジューリングを実行し、端末装置ごとの割当帯域の情報を含む割当情報を生成する。

そこで、割当帯域取得部１１３によって、基地局装置１０によって生成される割当情報が取得され、各パターンにおける端末装置ごとの割当帯域が取得される（ステップＳ１０３）。割当帯域からは、単位時間当たりの通信可能なデータ量などが計算可能であるため、通信性能算出部１１４によって、各パターンにおける端末装置ごとのスループット及び遅延などの通信性能が算出される（ステップＳ１０４）。

そして、重み係数推定部１１５によって、重み係数候補の組み合わせごとの通信性能の特性と、通信性能算出部１１４によって算出される通信性能とが比較されることにより、基地局装置１０のスケジューラ動作に合致する重み係数が推定される（ステップＳ１０５）。具体的には、例えば図６に示したように、重み係数候補の組み合わせごとの通信性能の特性３０１、３０２、３０３などのうち、実際のスケジューリング結果から算出される通信性能の曲線３１０に最も類似する特性３０１が選択される。そして、通信性能の特性３０１に対応する重み係数候補の組み合わせが、スケジューラ動作に合致する重み係数と推定される。

スケジューラ動作に合致する重み係数が推定されることにより、基地局装置１０のスケジューラ動作がモデル化されたことになる。つまり、未知である基地局装置１０のスケジューラ動作が、例えば上式（１）～（３）により表現可能となる。

図９は、無線設計処理の具体例を示すフロー図である。図９に示す無線設計処理は、主に無線設計部１１６によって実行される。

まず、例えば基地局装置１０の配置や設計値の初期値が設定される（ステップＳ２０１）。初期設計値は、例えば既存の基地局装置の配置や設計値などを参考にして決定されても良く、ユーザによって設定されても良い。

そして、基地局装置１０のスケジューラ動作のモデルが用いられることにより、初期設計値が適用される場合の端末装置ごとの通信性能が計算される（ステップＳ２０２）。すなわち、基地局装置１０のスケジューリングによる各端末装置への割当帯域が考慮され、初期設計値が適用される場合の端末装置ごとのスループット及び遅延などが計算される。そして、算出された通信性能が、例えば通信サービスを実現するための要件を達成するものであるか否かが判定され（ステップＳ２０３）、要件を達成する場合には（ステップＳ２０３Ｙｅｓ）、現在設定されている設計値が出力部１３０から出力される（ステップＳ２０５）。

一方、現在設定されている設計値では要件が達成されない場合には（ステップＳ２０３Ｎｏ）、例えば遺伝的アルゴリズムの遺伝的操作によって設計値が変更され（ステップＳ２０４）、再度通信性能が計算される（ステップＳ２０２）。そして、設計値の変更が繰り返されながら、要件を達成する設計値が探索され、最終的に要件を達成する設計値が出力部１３０から出力される（ステップＳ２０５）。

図１０は、無線設計処理の他の具体例を示すフロー図である。図１０に示す無線設計処理は、主に無線設計部１１６によって実行される。

まず、例えば基地局装置１０の配置や設計値の取り得るすべての値を列挙する設計値リストが作成される（ステップＳ３０１）。設計値リストには、設定可能なすべての設計値が含まれる。

そして、基地局装置１０のスケジューラ動作のモデルが用いられることにより、設計値リストに列挙された設計値それぞれが適用される場合の端末装置ごとの通信性能が計算される（ステップＳ３０２）。すなわち、基地局装置１０のスケジューリングによる各端末装置への割当帯域が考慮され、設計値リストに列挙されるすべての設計値が適用されるそれぞれの場合について、端末装置ごとのスループット及び遅延などが計算される。そして、設計値ごとに算出された通信性能のうち最良の通信性能に対応する設計値が選択される（ステップＳ３０３）。

選択された最良の設計値は、例えば通信サービスを実現するための要件を達成するものであるか否かが判定され（ステップＳ３０４）、要件を達成する場合には（ステップＳ３０４Ｙｅｓ）、最良の設計値が出力部１３０から出力される（ステップＳ３０５）。一方、最良の設計値でも要件を達成しない場合には（ステップＳ３０４Ｎｏ）、設計値リストに列挙された設計値では要件が達成されないため、この設計値リストを用いた無線設計処理は中止される。

以上のように、本実施の形態によれば、電波強度、要求帯域及び要求遅延の３つのパラメータを重み係数によって重み付けする重み付け関数を用いて、基地局装置のスケジューラ動作をモデル化する。そして、スケジューラ動作のモデルを用いて、遅延などの通信性能を考慮した無線設計を実行する。このため、基地局装置のスケジューラ動作をモデルによって的確に再現しながら、比較的小さい処理負荷で低遅延が要求されるサービスを実現するための無線設計をすることができる。換言すれば、基地局装置のスケジューラ動作が未知であっても効率的に無線設計を行うことができる。

なお、上記一実施の形態においては、割当帯域から算出されるスループット及び遅延などの通信性能を比較して、基地局装置１０のスケジューラ動作に合致する重み係数を推定するものとしたが、通信性能の代わりに割当帯域を比較しても良い。すなわち、重み係数候補の組み合わせごとに、テストパターンを構成するパターンごとの割当帯域の特性を、重み付け関数を用いて算出して記憶しておき、基地局装置１０から取得される実際の割当帯域と比較することにより、スケジューラ動作に合致する重み係数が推定されても良い。

また、上記一実施の形態において説明したスケジューラ動作のモデルは、例えば基地局装置のスケジューリングポリシーを設計する際などにも利用することができる。具体的には、例えばｖＲＡＮ（virtual Radio Access Network）技術を用いたソフトウェア基地局などのスケジューリングポリシーを設計する場合に、上述したモデルの重み係数を設計対象としても良い。この場合には、通信サービスを実現するための要件を達成する基地局装置の配置及び設計値とともに、要件を達成する重み係数が探索される。重み係数の探索に際しては、例えば遺伝的アルゴリズム、パンくず法及び全探索などが用いられても良い。

また、上記一実施の形態において説明したスケジューラ動作のモデルは、既存の基地局装置を再設計する際などにも利用することができる。すなわち、例えば運用中の基地局装置に障害が発生した場合などに、上記一実施の形態と同様のモデルを用いて基地局装置のスケジューラ動作をモデル化し、より良い設定値などを決定する再設計が行われても良い。

上記一実施の形態において説明したスケジューラ動作のモデル化方法は、コンピュータが実行可能なプログラムとして記述することも可能である。この場合、このプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータに導入することも可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリなどの可搬型記録媒体や、例えばフラッシュメモリなどの半導体メモリが挙げられる。

１１０プロセッサ
１１１テストパターン設定部
１１２重み係数候補設定部
１１３割当帯域取得部
１１４通信性能算出部
１１５重み係数推定部
１１６無線設計部
１２０メモリ
１３０出力部

Claims

既知のパターンで端末装置から信号が送信される場合に、基地局装置のスケジューラによって前記端末装置に割り当てられる割当帯域を取得し、
前記基地局装置において前記端末装置から受信される電波強度、前記端末装置が要求する要求帯域及び前記端末装置が要求する要求遅延をパラメータとし、当該パラメータに重み係数を適用することにより前記端末装置に割り当てる割当帯域を算出する重み付け関数を用いて、前記取得された割当帯域に対応する重み係数を推定する
処理を有することを特徴とするモデル化方法。
前記推定する処理は、
前記重み付け関数に複数の重み係数候補の組み合わせを設定し、重み係数候補の組み合わせごとに、前記既知のパターンの電波強度、要求帯域及び要求遅延から前記重み付け関数によって算出される割当帯域を記憶し、
前記重み付け関数によって算出される割当帯域のうち、前記取得された割当帯域に最も類似する割当帯域の算出時に前記重み付け関数に設定される重み係数候補の組み合わせを選択する
ことを特徴とする請求項１記載のモデル化方法。
前記重み付け関数は、
端末装置ごとの要求帯域の合計が前記基地局装置に接続中の全端末装置に対して割り当て可能な帯域に対応する最大容量以下である場合には、前記端末装置に割り当てる割当帯域を当該端末装置の要求帯域に等しくする
ことを特徴とする請求項１記載のモデル化方法。
前記重み付け関数は、
端末装置ごとに算出される割当帯域の合計が、前記基地局装置に接続中の全端末装置に対して割り当て可能な帯域に対応する最大容量以下になるように、前記端末装置に割り当てる割当帯域を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のモデル化方法。
前記重み付け関数は、
電波強度及び要求帯域の重み係数を要求遅延の重み係数より大きくすることにより、帯域効率を重視するポリシーを有するスケジューラ動作を表現する
ことを特徴とする請求項１記載のモデル化方法。
前記重み付け関数は、
電波強度、要求帯域及び要求遅延の重み係数を等しく０にすることにより、公平性を重視するポリシーを有するスケジューラ動作を表現する
ことを特徴とする請求項１記載のモデル化方法。
前記重み付け関数は、
要求遅延の重み係数を電波強度及び要求帯域の重み係数より大きくすることにより、遅延を重視するポリシーを有するスケジューラ動作を表現する
ことを特徴とする請求項１記載のモデル化方法。
既知のパターンで端末装置から信号が送信される場合に、基地局装置のスケジューラによって前記端末装置に割り当てられる割当帯域を取得し、
前記基地局装置において前記端末装置から受信される電波強度、前記端末装置が要求する要求帯域及び前記端末装置が要求する要求遅延をパラメータとし、当該パラメータに重み係数を適用することにより前記端末装置に割り当てる割当帯域を算出する重み付け関数を用いて、前記取得された割当帯域に対応する重み係数を推定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするモデル化プログラム。
既知のパターンで端末装置から信号が送信される場合に、基地局装置のスケジューラによって前記端末装置に割り当てられる割当帯域を取得する取得部と、
前記基地局装置において前記端末装置から受信される電波強度、前記端末装置が要求する要求帯域及び前記端末装置が要求する要求遅延をパラメータとし、当該パラメータに重み係数を適用することにより前記端末装置に割り当てる割当帯域を算出する重み付け関数を用いて、前記取得部によって取得された割当帯域に対応する重み係数を推定する推定部と
を有することを特徴とする情報処理装置。