JP2011139210A - 無線品質の変動状態から安定状態への遷移を判定する無線端末、プログラム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多大な計算量を要することなく、無線品質の変動状態から安定状態への遷移に追従し、計測時間間隔Δｔを適応的に長く設定し直すことができる無線端末等を提供する。
【解決手段】無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のサンプル数決定手段と、ｍ個の無線品質Ｃを計測する第１のサンプル計測手段と、ｍ個の無線品質Ｃについて、最大値と最小値との差分である計測変動範囲ΔＤを算出する計測変動範囲算出手段と、所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃを計測する第２のサンプル計測手段と、Ｎ個の無線品質Ｃについて、計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、安定状態候補とした記憶する安定状態候補記憶手段と、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合、無線品質が安定状態にあると判定する安定状態遷移判定手段とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線品質を一定時間間隔で計測する無線端末の技術に関する。

近年、移動通信システムや無線ＬＡＮなど多種の無線システムが普及してきている。これに対し、複数の無線システムを同時に又は切り替えて利用する無線端末（マルチバンド受信機）の技術がある。無線端末は、複数の無線システムを用いることによって、一方の無線システムが利用不可（例えばエリア圏外への移動）となった場合でも、他方の無線システムを利用することができ、通信の持続性を向上させることができる。ここで、無線端末は、無線システムをシームレスに切り替えるために、一方の無線システムで通信中に、他方の無線システムの無線品質を定期的に監視（計測）する必要がある。

無線端末は、無線品質を計測する時間間隔Δｔを短く制御することによって、無線品質の急激な変化に追従できる。しかしながら、無線品質の計測回数の増加は、消費電力の増加を招く。逆に、その計測時間間隔Δｔを長く制御することによって、無線品質の急激な変化に追従できなくなる。

図１は、一定時間間隔で無線品質を計測する無線端末の機能構成図である。

図１によれば、無線端末１は、データ送受信部１０と、１つ以上の通信インタフェース部１１と、無線品質計測部１２と、計測時間間隔制御部１３と、ＦＩＲ(Finite Impulse Response：有限インパルス応答)フィルタ部１４とを有する。通信インタフェース部１１は、無線回線を介して、基地局又はアクセスポイントと通信する。

無線品質計測部１２は、通信インタフェース部１１について、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する。無線品質Ｃ[t]は、計測時間間隔制御部１３からの計測時間間隔Δｔに応じて計測される。計測された無線品質Ｃ[t]は、ＦＩＲフィルタ部１４へ出力される。

ＦＩＲフィルタ部１４は、過去に取得した複数の無線品質Ｃ[t]を用いて、畳み込み演算によって線形予測を実行する。これによって、将来の無線品質Ｃ[t]が推定される。図１によれば、タップ数Ｌ＝５のＦＩＲフィルタが表されている。過去時刻t-4〜tで取得された無線品質に重み付けがなされ、それら無線品質が加算され、時刻t+1における無線品質Ｃ[t+1]が推定される。時刻t+2における無線品質Ｃ[t+2]は、時刻t+1における推定無線品質Ｃ[t+1]が再帰的に入力されることによって推定される。このように、ＦＩＲフィルタは、前回の推定無線品質を用いて演算を繰り返す。

計測時間間隔制御部１３は、ＦＩＲフィルタ部１４によって予測された将来の無線品質に応じて、無線品質計測部１２に対して無線品質の計測時間間隔を制御する。例えば、将来の推定無線品質が、現無線品質と同程度であれば、無線品質の変動は緩やかであると判定される。この場合、無線品質を頻繁に確認する必要がなく、無線品質の計測時間間隔を長く制御することができる。一方で、将来の推定無線品質が、現無線品質よりも大きく変動しているならば、無線品質は変動状態にあると判定される。この場合、無線品質を頻繁に確認する必要があり、無線品質の計測時間間隔を短く制御する。

しかしながら、この技術によれば、無線品質の計測時間間隔を決定するだけのために、ＦＩＲフィルタを用いている。ＦＩＲフィルタは、畳み込み演算の計算量が非常に大きい。特に、将来の無線品質の変動を連続的に線形予測した場合、その計算量は膨大となる。また、ＦＩＲフィルタは、再帰的な線形予測を実行するために、一度発生した予測誤差が、以後の無線品質の推定に伝搬する。これは、将来的な無線品質の推定精度を著しく劣化させることにつながる。

これに対し、無線品質の変動状態に追従して無線品質の計測時間間隔を適応的に変化させることができる技術がある（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、無線品質の急激な変動を検知するために、簡易な確率判定式（チェビシェフ不等式）を用いる。無線品質の冗長な計測回数を削減することによって、消費電力の軽減と、無線品質の変動に対する高い追従性とを実現することができる。

図２は、時間経過に応じた無線品質の変動を表すグラフである。

図２によれば、左側縦軸に無線品質を表し、右側縦軸に計測時間間隔を表し、横軸に経過時間を表す。０ｓ〜８ｓまでは、無線品質が高く且つ変動が小さい。このとき、計測時間間隔Δｔを比較的長く制御しても、無線品質の変動に追従することができる。その後、８ｓ〜１２ｓまで、無線品質が急激に低下している。このとき、無線品質の変動が大きいために、計測時間間隔Δｔを比較的短く制御する必要がある。これによって、無線品質の変動に対する追従性を高くすることができる。その後、１２ｓ〜１７ｓまで、無線品質が低く且つ変動が小さい。このとき、計測時間間隔Δｔを比較的長く制御しても、無線品質の変動に追従することができる。

池田裕司、稗圃泰彦、菅野一生、山崎浩輔、石川博康、「確率判定式を用いた無線品質計測時間間隔の適応的制御法」、ＫＤＤＩ研究所、信学技法、Technical report of IEICE. SAT 109(72) pp.19-22 20090527、[online]、［平成２１年１２月１６日検索］、インターネット＜URL:http://ci.nii.ac.jp/Detail/detail.do?LOCALID=ART0009189234&lang=ja＞

しかしながら、前述した従来技術によれば、無線品質の急激な変動を検知することができるが、その変動が収束した安定状態を検知することまで検討されていない。簡易な方法として、無線品質の急激な変動を検知した際に、計測時間間隔Δｔを短く設定し、その後、一定時間Ｔ経過後に、強制的に計測時間間隔Δｔを長く設定することができる。

この場合、一定時間Ｔを長く設定した場合、その一定時間Ｔの間に、無線品質が安定状態へ遷移しても、計測時間間隔Δｔは依然短い。そのために、無線品質の計測回数も多くなり、消費電力の増大を招く。一方で、一定時間Ｔを短く設定した場合、その一定時間Ｔの経過後に、無線品質が変動状態にあっても、計測時間間隔Δｔを長く設定し直す。そのために、無線品質の変動に対する追従性が劣化する。

そこで、本発明は、多大な計算量を必要とすることなく、無線品質の変動状態から安定状態への遷移に追従し、安定状態を検知した際に、無線品質の計測時間間隔Δｔを適応的に長く設定し直すことができる無線端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、無線端末において、
時間間隔Δｔ毎に、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する無線品質計測手段と、
無線品質における変動状態又は安定状態を判定する無線状態判定手段と、
無線品質が安定状態にあると判定された際に、時間間隔Δｔを相対的に長く制御する計測時間間隔制御手段と
を有し、
無線状態判定手段は、
無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のサンプル数決定手段と、
無線品質計測手段を用いて、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第１のサンプル計測手段と、
第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]について、計測最大値ｇmaxと計測最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する計測変動範囲算出手段と、
無線品質計測手段を用いて、所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第２のサンプル計測手段と、
第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する安定状態候補記憶手段と、
第１のサンプル数決定手段、第１のサンプル計測手段、計測変動範囲算出手段、第２のサンプル計測手段及び安定状態候補記憶手段を、少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、無線品質が安定状態にあると判定する安定状態遷移判定手段と
を有することを特徴とする。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
無線状態判定手段における第１のサンプル数決定手段は、
無線品質の変動を確率分布Ｄとした場合、計測最大値ｇmaxと真の最大値ｆmaxとの間に発生する未計測確率ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）と、計測最小値ｇminと真の最大値ｆminとの間に無線品質値が発生する未計測確率ｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）との和が、高々、近似度εであることが、少なくとも信頼度（１−δ）となる
Pr（ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）＋ｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）≦ε）≧１−δ
ことを表す確率近似学習を用いて、
ε及びδを設定することによって、第１のサンプル数ｍは、
ｍ＝１／ε・ln（１／δ）
で決定されることも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、安定状態遷移判定手段は、第１のサンプル数決定手段、第１のサンプル計測手段、計測変動範囲算出手段、第２のサンプル計測手段及び安定状態候補記憶手段を繰り返し実行し、Ｋ回、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）発生した際に、無線品質が安定状態にあると判定することも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、安定状態遷移判定手段は、Ｋ回連続して、ΔＤprev＞ΔＤnewが発生した際に、無線品質が安定状態にあると判定することも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、計測時間間隔制御手段は、無線状態判定手段によって無線品質が変動状態にあると判定された際に、時間間隔Δｔを相対的に短く制御することも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
異なる無線システムにおける複数の通信インタフェースを更に有し、
第１の通信インタフェースを用いた第１の無線システムで通信している際に、第２の通信インタフェースを用いた第２の無線システムへハンドオーバするために、無線品質計測手段は、第２の通信インタフェースにおける無線品質を計測することも好ましい。

本発明によれば、無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
時間間隔Δｔ毎に、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する無線品質計測手段と、
無線品質における変動状態又は安定状態を判定する無線状態判定手段と、
無線品質が安定状態にあると判定された際に、時間間隔Δｔを相対的に長く制御する計測時間間隔制御手段と
してコンピュータを機能させ、
無線状態判定手段は、
無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のサンプル数決定手段と、
無線品質計測手段を用いて、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第１のサンプル計測手段と、
第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]について、計測最大値ｇmaxと計測最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する計測変動範囲算出手段と、
無線品質計測手段を用いて、所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第２のサンプル計測手段と、
第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する安定状態候補記憶手段と、
第１のサンプル数決定手段、第１のサンプル計測手段、計測変動範囲算出手段、第２のサンプル計測手段及び安定状態候補記憶手段を、少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、無線品質が安定状態にあると判定する安定状態遷移判定手段と
を有するようにコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、無線端末における無線品質判定方法において、
無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のステップと、
第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]を時間間隔Δｔ毎に計測する第２のステップと、
第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]について、計測最大値ｇmaxと計測最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する第３のステップと、
所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]を時間間隔Δｔ毎に計測する第４のステップと、
第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する第５のステップと
を有し、
第１のステップから第５のステップを少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、無線品質が安定状態にあると判定する
ことを特徴とする。

本発明の無線端末、プログラム及び方法によれば、確率近似学習を用いることによって、多大な計算量を必要とすることなく、無線品質の変動状態から安定状態への遷移に追従し、安定状態を検知した際に、無線品質の計測時間間隔Δｔを適応的に長く設定し直すことができる。

一定時間間隔で無線品質を計測する無線端末の機能構成図である。 時間経過に応じた無線品質の変動を表すグラフである。 時間経過に応じた計測時間間隔Δｔの変化を表すグラフである。 安定状態時間区間及び変動状態時間区間におけるフローチャートである。 本発明における無線品質の変動状態から安定状態への遷移を判定するフローチャートである。 確率近似学習を概念的に表す説明図である。 図５について安定状態の判定精度を高めたフローチャートである。 本発明における無線端末の機能構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図３は、時間経過に応じた計測時間間隔Δｔの変化を表すグラフである。

図３によれば、計測時間間隔Δｔは、経過時間に伴って、トレーニング時間区間と、安定状態時間区間と、変動状態時間区間とに区分される。「安定状態時間区間」とは、無線品質の変動量が小さいために、計測時間間隔Δｔが比較的長く設定されている時間区間をいう。計測時間間隔Δｔが長いために、無線品質の計測回数も少なく、消費電力が軽減される。また、「変動状態時間区間」とは、無線品質の変動量が大きいために、計測時間間隔Δｔが比較的短く設定されている時間区間をいう。計測時間間隔Δｔが短いために、無線品質の計測回数も多く、消費電力も増大するが、無線品質の急激な変動に追従することができる。

図３によれば、トレーニング時間区間の経過後、安定状態時間区間へ遷移し、計測時間間隔Δｔが長く設定される。安定状態時間区間について無線品質が急激に変動した際に、変動状態時間区間へ遷移し、計測時間間隔Δｔが短く設定される。その後、本発明によれば、変動状態時間区間について無線品質の安定状態を検知した際に、安定状態時間区間へ遷移し、計測時間間隔Δｔが再び長く設定される。

図４は、安定状態時間区間及び変動状態時間区間におけるフローチャートである。

（Ｓ４０１）以下のＳ４０２〜Ｓ４０３を繰り返す。

（Ｓ４０２）安定状態時間区間か又は変動状態時間区間かによって、処理が分岐される。
Flag=0：安定状態時間区間
Flag=1：変動状態時間区間

安定状態時間区間「Flag=0」である場合、無線品質の安定状態から変動状態へ遷移する時点を判定する。安定状態時間区間は、無線品質の変動状態が検知された際に終了する。安定状態時間区間における処理フローは、Ｓ４１１〜Ｓ４１３に表される。

変動状態時間区間「Flag=1」である場合、無線品質の変動状態から安定状態へ遷移する時点を判定する。変動状態時間区間は、無線品質の安定状態が検知された際に終了する。変動状態時間区間における処理フローは、Ｓ４２１〜Ｓ４２３に表される。

（Ｓ４１１）安定状態から変動状態への遷移を判定する。例えば非特許文献１に記載された技術によれば、無線品質の急激な変動を検知するために、簡易な確率判定式（チェビシェフ不等式）を用いる。
（Ｓ４１２）変動状態と判定された場合、計測時間間隔Δｔは短く設定される。
（Ｓ４１３）変動状態時間区間へ遷移するべく、「Flag=1」に設定する。そして、Ｓ４０３へ移行する。

（Ｓ４２１）変動状態から安定状態への遷移を判定する。ここでの判定処理は、本発明の特徴となる部分であって、図５によって詳細に後述される。
（Ｓ４２２）安定状態と判定された場合、計測時間間隔Δｔは長く戻すべく設定される。
（Ｓ４２３）安定状態時間区間へ遷移するべく、「Flag=0」に設定する。そして、Ｓ４０３へ移行する。

（Ｓ４０３）最後に、計測時間間隔Δｔだけ待機して、遅延させる。その後、Ｓ４０１へ遷移する。

図５は、本発明における無線品質の変動状態から安定状態への遷移を判定するフローチャートである。

（Ｓ５０１）無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する。ここで、第１のサンプル数ｍを決定するために、確率近似学習（ＰＡＣ(Probably Approximately Correct learnable)）が用いられる。

図６は、確率近似学習を概念的に表す説明図である。

ここで、「確率近似学習可能」とは、無線品質の変動を確率分布Ｄとした場合、計測最大値ｇmaxと真の計測最大値ｆmaxとの間に無線品質値が発生する未計測確率ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）と、計測最小値ｇminと真の計測最小値ｆminとの間に発生する未計測確率ｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）との和が、高々、近似度εであることが、少なくとも信頼度（１−δ）となる。これは、以下の式によって表される。
Pr（ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）＋ｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）≦ε）≧１−δ
左辺Pr()は、ｍ個のサンプル数の無線品質によって算出される。右辺１−δは、Ｎ個のサンプル数の無線品質によって判定される。
また、第１のサンプル数ｍは、以下の式によって表される。
ｍ＝１／ε・ln（１／δ）

この式からも明らかなように、必要なサンプル数ｍは、ε及びδによって決定される。ε及びδの値は、設計事項として任意に決定される。δは、例えば0.05であってもよい。

（Ｓ５０２）計測変動範囲を、初期値にリセットする。
ΔＤnew＝０ ：現時刻で計測された計測変動範囲
ΔＤprev＝０：Δt前の時刻に計測された計測変動範囲

（Ｓ５０３）安定状態へ遷移したと判定されるまで、Ｓ５０４〜Ｓ５１３を繰り返す。

（Ｓ５０４）時間間隔Δｔ毎に、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]〜Ｃ[t＋(m×Δt)]を計測する。無線品質Ｃ[t]は、信号対雑音比であって、例えばＣＩＮＲ(Carrier to Interference and Noise Ratio)である。「ＣＩＮＲ」は、自己搬送波信号の電力値に対する、干渉・雑音信号の電力値の比である。ＣＩＮＲが相対的に高い（自己搬送波信号の電力値が、干渉・雑音信号の電力値よりも相対的に大きい）場合、無線品質は良好であると認識される。一方で、ＣＩＮＲが相対的に低い（自己搬送波信号の電力値が、干渉・雑音信号の電力値よりも相対的に大きい）場合、無線品質は劣悪であると認識される。無線品質としては、勿論、ＣＮＲ(Carrier to Noise Ratio)、ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)、ＳＩＮＲ(Signal to Interference and Noise Ratio)等であってもよい。

（Ｓ５０５）第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]〜Ｃ[t＋(m×Δt)]について、最大値ｇmaxと最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する。

（Ｓ５０６）所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t＋(m×Δt)＋1]〜Ｃ[t＋(m×Δt)＋(N×Δt)]を計測する。Ｎの個数は、設計事項として予め決定されたものである。Ｎ個のサンプルは、ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）とｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）との和が、高々近似度εであることが、少なくとも信頼度（１−δ）の確率で成立している（確率近似学習可能）か否を判定するためのものである。

（Ｓ５０７）第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t＋(m×Δt)＋1]〜Ｃ[t＋(m×Δt)＋(N×Δt)]について、計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在するか否かを判定する。この判定は、「確率近似学習可能」（ＹＥＳ）か又はそうでない（ＮＯ）かによって判定される。
ＹＥＳ：確率近似学習可能：無線品質「安定状態候補」
ＮＯ ：確率近似学習不可：無線品質「変動状態」
Ｓ５０７についてＮＯの場合、Ｓ５１３へ移行する。

例えば以下の数値の場合、「確率近似学習可能」であって、安定状態候補となる。
δ＝0.05
Ｎ＝100
「確率近似学習可能」とは、Ｎ=100個のサンプル中で、少なくとも信頼度（１−δ）に基づく所定数（95サンプル：１−δ＝1-0.05＝0.95）は、真の最大値ｆmax^＊と真の最小値ｆmin^＊の間に存在することを意味する。従って、真の最大値ｆmax^＊以下且つ真の最小値ｆmin^＊以上となったサンプル数が９５サンプル未満である場合、（ｍ＋Ｎ）個のサンプルの区間にあって確率分布Ｄは固定ではなく、無線品質が変動状態（無線品質の変動量が大きい）にあると考えられる。

（Ｓ５０８）確率近似学習可能（安定状態候補）であると判定された場合、ΔＤprev＝０であるか否か判定する。

（Ｓ５０９）ΔＤprev＝０であれば、ΔＤは、最初に計測された計測変動範囲といえる。この場合、最初に計測された計測変動範囲ΔＤを、ΔＤprevに設定する（ΔＤprev＝ΔＤ）。

（Ｓ５１０）ΔＤprev＝０でなければ、ΔＤを、ΔＤnewに設定する（ΔＤnew＝ΔＤ）。

（Ｓ５１１）次に、ΔＤprevとΔＤnewとを比較する。無線品質が安定状態にある場合、現時刻で算出されたΔＤnewは、Δｔ前の時刻に算出されたΔＤprevよりも、小さくなることが想定される。即ち、無線品質が変動状態から安定状態へ遷移している場合、最大値と最小値との差であるΔＤは、徐々に小さくなっていくからである。従って、以下のように判定される。
ΔＤprev＞ΔＤnewである場合、無線品質が安定状態にある
ΔＤprev≦ΔＤnewである場合、無線品質がまだ安定状態にない
無線品質が安定状態にあると判定された場合、図５の安定状態遷移判定の処理を終了する。

（Ｓ５１２）ΔＤprev＞ΔＤnewでない場合（ΔＤprev≦ΔＤnewである場合）、ΔＤprevにΔＤnewを代入する（ΔＤprev＝ΔＤnew）。無線品質は、まだ安定状態にない。

（Ｓ５１３）変動状態時間区間にあって、無線品質が安定状態にない（変動状態にある）場合、最後に、計測時間間隔Δｔだけ待機して、遅延させる。その後、Ｓ５０３へ移行する。これによって、再度、安定状態へ遷移しているか否かを判定する処理フローを実行する。

図７は、図５について安定状態の判定精度を高めたフローチャートである。

図７のフローチャートは、図５と比較して、Ｓ７０１〜Ｓ７０４が異なる。
（Ｓ７０１）最初に、ｋ＝０に設定する。ｋとは、安定状態候補が発生した個数を表す。

（Ｓ７０２）Ｓ５１１によって、無線品質がまだ安定状態にない（ΔＤprev≦ΔＤnew）と判定された場合、以下のように処理される。
Ｋ回連続で安定状態候補が発生することを要する場合：ｋ＝０
Ｋ回、安定状態候補が発生することを要する場合 ：処理なし
そして、Ｓ５１２へ移行する。
（Ｓ７０３）Ｓ５１１によって、無線品質が安定状態候補である（ΔＤprev＞ΔＤnew）と判定された場合、所定数のＫ回、安定状態候補が発生したか否かを判定する。安定状態候補がＫ回発生した場合（ｋ＝Ｋ）無線品質が安定状態にあると判定され、安定状態遷移判定の処理を終了する。安定状態候補が複数回発生することによって、安定状態の判定精度が高まることとなる。
（Ｓ７０４）Ｓ７０３によって、安定状態候補がまだＫ回発生していない場合、ｋ＝ｋ＋１とする。そして、Ｓ５１２へ移行する。

図８は、本発明における無線端末の機能構成図である。

図８によれば、無線端末１は、図１と比較して、ＦＩＲフィルタ部１４に代えて、無線状態判定部１５を有する。尚、この機能構成部は、無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。

無線状態判定部１５は、無線品質の安定状態時に変動状態への遷移を判定する変動状態判定部と、無線品質の変動状態時に安定状態への遷移を判定する安定状態判定部とに区別される。本発明は、安定状態判定部における処理に特徴を有するものであり、変動状態判定部は既存技術である（例えば非特許文献１参照）。

無線状態判定部１５の安定状態判定部は、第１のサンプル数決定部１５１と、第１のサンプル計測部１５２と、計測変動範囲算出部１５３と、第２のサンプル計測部１５４と、安定状態候補記憶部１５５と、安定状態遷移判定部１５６とを有する。

第１のサンプル数決定部１５１は、無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する。前述した図５のＳ５０１と同様の処理を実行する。

第１のサンプル計測部１５２は、無線品質計測部１２を用いて、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]〜Ｃ[t＋(m×Δt)]を計測する。前述した図５のＳ５０４と同様の処理を実行する。

計測変動範囲算出部１５３は、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]〜Ｃ[t＋(m×Δt)]について、最大値と最小値との差分である計測変動範囲ΔＤを算出する。前述した図５のＳ５０５と同様の処理を実行する。

第２のサンプル計測部１５４は、無線品質計測部１２を用いて、所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t＋(m×Δt)＋1]〜Ｃ[t＋(m×Δt)＋(N×Δt)]を計測する。前述した図５のＳ５０６と同様の処理を実行する。

安定状態候補記憶部１５５は、第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する。前述した図５のＳ５０７〜Ｓ５１０と同様の処理を実行する。

安定状態遷移判定部１５６は、第１のサンプル数決定部１５１、第１のサンプル計測部１５２、計測変動範囲算出部１５３、第２のサンプル計測部１５４及び安定状態候補記憶部１５５を、少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、無線品質が安定状態にあると判定する。前述した図５のＳ５１１〜Ｓ５１３と同様の処理を実行する。

ここで、安定状態遷移判定部１５６は、ΔＤprev＞ΔＤnewが、Ｋ回発生した際に、又は、Ｋ回連続して発生した際に、無線品質が安定状態にあると判定するものであってもよい。安定状態候補が複数回発生することによって、安定状態の判定精度が高まることとなる。

計測時間間隔制御部１３は、無線状態判定部１５によって無線品質が安定状態にあると判定された際に、計測時間間隔Δｔを相対的に長く制御する。また、無線状態判定部１５によって無線品質が変動状態にあると判定された際に、計測時間間隔Δｔを相対的に短く制御する。

尚、異なる無線システムにおける複数の通信インタフェース部１１を更に有する場合、第１の通信インタフェース部を用いた第１の無線システムで通信している際に、第２の通信インタフェース部を用いた第２の無線システムへハンドオーバを所望する場合がある。この場合、無線品質計測部１２は、第２の通信インタフェース部における無線品質を計測することが必要となる。

以上、詳細に説明したように、本発明の無線端末、プログラム及び方法によれば、確率近似学習を用いることによって、多大な計算量を必要とすることなく、無線品質の変動状態から安定状態への遷移に追従し、安定状態を検知した際に、無線品質の計測時間間隔Δｔを適応的に長く設定し直すことができる。

本発明によれば、ε及びδを設計事項として設定することによって、確率近似学習に必要なサンプル数ｍを決定することができる。その後、無線品質の変動状態時に、ｍ個のサンプル及びＮ個のサンプルとしての無線品質を計測することによって、確率近似学習可能であれば、安定状態へ遷移したと判定することができる。

特に、ＦＩＲフィルタの演算と比較して、本発明における変動状態から安定状態への遷移を検知するための算出方法は極めて簡易であり、計算量の大幅な軽減につながる。また、無線品質の計測回数の削減によって、消費電力の軽減にも寄与する。

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

１ 無線端末
１０ データ送受信部
１１ 通信インタフェース部
１２ 無線品質計測部
１３ 計測時間間隔制御部
１４ ＦＩＲフィルタ部
１５ 無線状態判定部
１５１ 第１のサンプル数決定部
１５２ 第１のサンプル計測部
１５３ 計測変動範囲算出部
１５４ 第２のサンプル計測部
１５５ 安定状態候補記憶部
１５６ 安定状態遷移判定部

Claims (8)

1. 無線端末において、
   時間間隔Δｔ毎に、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する無線品質計測手段と、
   前記無線品質における変動状態又は安定状態を判定する無線状態判定手段と、
   前記無線品質が安定状態にあると判定された際に、前記時間間隔Δｔを相対的に長く制御する計測時間間隔制御手段と
   を有し、
   前記無線状態判定手段は、
   無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のサンプル数決定手段と、
   前記無線品質計測手段を用いて、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第１のサンプル計測手段と、
   第１のサンプル数ｍ個の前記無線品質Ｃ[t]について、計測最大値ｇmaxと計測最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する計測変動範囲算出手段と、
   前記無線品質計測手段を用いて、所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第２のサンプル計測手段と、
   第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、前記計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する安定状態候補記憶手段と、
   第１のサンプル数決定手段、第１のサンプル計測手段、計測変動範囲算出手段、第２のサンプル計測手段及び安定状態候補記憶手段を、少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、前記無線品質が安定状態にあると判定する安定状態遷移判定手段と
   を有することを特徴とする無線端末。
2. 前記無線状態判定手段における第１のサンプル数決定手段は、
   前記無線品質の変動を確率分布Ｄとした場合、計測最大値ｇmaxと真の最大値ｆmaxとの間に発生する未計測確率ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）と、計測最小値ｇminと真の最大値ｆminとの間に無線品質値が発生する未計測確率ｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）との和が、高々、近似度εであることが、少なくとも信頼度（１−δ）となる
   Pr（ｄmax（ｇmax、ｆmax^＊）＋ｄmin（ｇmin、ｆmin^＊）≦ε）≧１−δ
   ことを表す確率近似学習を用いて、
   ε及びδを設定することによって、第１のサンプル数ｍは、
   ｍ＝１／ε・ln（１／δ）
   で決定されることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 前記安定状態遷移判定手段は、第１のサンプル数決定手段、第１のサンプル計測手段、計測変動範囲算出手段、第２のサンプル計測手段及び安定状態候補記憶手段を繰り返し実行し、Ｋ回、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）発生した際に、前記無線品質が安定状態にあると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末。
4. 前記安定状態遷移判定手段は、Ｋ回連続して、ΔＤprev＞ΔＤnewが発生した際に、前記無線品質が安定状態にあると判定することを特徴とする請求項３に記載の無線端末。
5. 前記計測時間間隔制御手段は、前記無線状態判定手段によって無線品質が変動状態にあると判定された際に、時間間隔Δｔを相対的に短く制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線端末。
6. 異なる無線システムにおける複数の通信インタフェースを更に有し、
   第１の通信インタフェースを用いた第１の無線システムで通信している際に、第２の通信インタフェースを用いた第２の無線システムへハンドオーバするために、前記無線品質計測手段は、第２の通信インタフェースにおける無線品質を計測することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線端末。
7. 無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
   時間間隔Δｔ毎に、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する無線品質計測手段と、
   前記無線品質における変動状態又は安定状態を判定する無線状態判定手段と、
   前記無線品質が安定状態にあると判定された際に、前記時間間隔Δｔを相対的に長く制御する計測時間間隔制御手段と
   してコンピュータを機能させ、
   前記無線状態判定手段は、
   無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のサンプル数決定手段と、
   前記無線品質計測手段を用いて、第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第１のサンプル計測手段と、
   第１のサンプル数ｍ個の前記無線品質Ｃ[t]について、計測最大値ｇmaxと計測最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する計測変動範囲算出手段と、
   前記無線品質計測手段を用いて、所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]を所定時間間隔Δt毎に計測する第２のサンプル計測手段と、
   第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、前記計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する安定状態候補記憶手段と、
   第１のサンプル数決定手段、第１のサンプル計測手段、計測変動範囲算出手段、第２のサンプル計測手段及び安定状態候補記憶手段を、少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、前記無線品質が安定状態にあると判定する安定状態遷移判定手段と
   を有するようにコンピュータを機能させることを特徴とする無線端末用のプログラム。
8. 無線端末における無線品質判定方法において、
   無線品質Ｃの計測回数を表す第１のサンプル数ｍを決定する第１のステップと、
   第１のサンプル数ｍ個の無線品質Ｃ[t]を時間間隔Δｔ毎に計測する第２のステップと、
   第１のサンプル数ｍ個の前記無線品質Ｃ[t]について、計測最大値ｇmaxと計測最小値ｇminとの差分である計測変動範囲ΔＤを算出する第３のステップと、
   所定の第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]を時間間隔Δｔ毎に計測する第４のステップと、
   第２のサンプル数Ｎ個の無線品質Ｃ[t]について、前記計測変動範囲ΔＤ内に、信頼度（１−δ）に基づく所定数以上が存在する場合、当該計測変動範囲ΔＤを安定状態判定候補として記録する第５のステップと
   を有し、
   第１のステップから第５のステップを少なくとも２回繰り返し実行し、現時点における計測変動範囲ΔＤnewが、前時点における計測変動範囲ΔＤprevよりも小さい場合（ΔＤprev＞ΔＤnew）、前記無線品質が安定状態にあると判定する
   ことを特徴とする無線品質判定方法。

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