JP2015192444A - Communication log analysis device for estimating position of base station from communication log, program and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication log analysis device capable of estimating a position, an oriented direction or an orientation property of a base station from a communication log, a program and a method.SOLUTION: A radio terminal periodically transmits to the communication log analysis device the communication log including at least a connection base station identifier, a reception level of radio waves from the base station and a transmission position without being limited by any physical layer based on a communication carrier and a frequency band. The communication log analysis device includes: level map generation means using a number of received communication logs to generate a level map to which reception levels at a number of positions are made correspondent, for each connection base station identifier; and base station position estimation means for estimating that the base station based on the connection base station identifier is positioned in a presence probability area equal to or higher than a predetermined threshold on the level map.

Description

本発明は、多数の移動端末における通信ログを分析する技術に関する。   The present invention relates to a technique for analyzing communication logs in a large number of mobile terminals.

移動通信サービスの発展に伴って、通信品質の改善を目的として、多数の移動端末から収集した通信ログを分析する技術がある。膨大な数の通信ログを分析することによって、通信圏外となる位置や、通信品質の劣化場所を特定することができる。特に、移動通信事業者にとって、通信サービスが移動端末と基地局との間の周辺通信環境の影響を大きく受けるために、簡便に且つ大量の通信ログを収集して分析することが必要となる。   With the development of mobile communication services, there is a technique for analyzing communication logs collected from a large number of mobile terminals for the purpose of improving communication quality. By analyzing an enormous number of communication logs, it is possible to specify a position that is out of the communication range and a place where communication quality is deteriorated. In particular, for mobile communication operators, it is necessary to collect and analyze a large amount of communication logs simply and easily because the communication service is greatly affected by the surrounding communication environment between the mobile terminal and the base station.

従来、ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)に基づく移動端末から収集された大量の通信ログの中から、特定の無線通信状態（例えばＲＲＣ(Radio Resource Control)）に応じた通信ログのみ表示する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、通信ログ毎にその内容から無線通信状態を特定し、通信ログと無線通信状態とを対応付けて蓄積する。これら通信ログは、一般に、その移動端末が接続契約している移動通信網（例えばＬＴＥや３Ｇ）における通信事業者設備によって収集される。その通信事業者のオペレータは、各無線通信状態に応じて通信ログを視認することができる。   Conventionally, there is a technique for displaying only a communication log corresponding to a specific wireless communication state (for example, RRC (Radio Resource Control)) from a large number of communication logs collected from a mobile terminal based on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). (For example, refer to Patent Document 1). According to this technique, the wireless communication state is specified from the content of each communication log, and the communication log and the wireless communication state are stored in association with each other. These communication logs are generally collected by a communication provider facility in a mobile communication network (for example, LTE or 3G) with which the mobile terminal has a connection contract. The operator of the communication carrier can visually check the communication log according to each wireless communication state.

また、他の従来技術として、複数のアンテナの受信信号の差異から、観測点の電波の到来方向を推定する技術がある（例えば特許文献２参照）。この技術によれば、移動体に搭載されるものであって、到来電波の１／２波長以上離して設けられた２つの素子アンテナを有し、素子アンテナ毎に、受信された搬送波信号と基準位相信号との位相差を計測する。位相差計測値を用いて、２つの素子アンテナで受信した搬送波信号のドップラ周波数及びその変化率を計測し、電波源までの方位角を演算する。移動端末と基地局との間の見通しが確保できれば、移動端末は、基地局から到来する電波の方位を推定することもできる。   As another conventional technique, there is a technique for estimating the arrival direction of radio waves at an observation point from the difference between received signals of a plurality of antennas (see, for example, Patent Document 2). According to this technology, there are two element antennas that are mounted on a mobile body and are provided at a distance of ½ wavelength or more of an incoming radio wave. For each element antenna, a received carrier signal and a reference Measure the phase difference from the phase signal. Using the phase difference measurement value, the Doppler frequency and the rate of change of the carrier signal received by the two element antennas are measured, and the azimuth to the radio wave source is calculated. If the line of sight between the mobile terminal and the base station can be ensured, the mobile terminal can also estimate the direction of radio waves coming from the base station.

更に、近年、移動端末として、スマートフォンやタブレット端末が普及してきており、移動通信事業者に限られず、アプリケーション開発により多様な通信ログを収集することもできる（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、移動端末の呼接続状態やデータコネクション接続状態を取得することができる。例えばAndroid（登録商標） OSによれば、公開されているＡＰＩ(Application Programming Interface) を用いることによって、例えば基地局識別子やＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)の無線品質情報を取得することができる。   Furthermore, in recent years, smartphones and tablet terminals have become widespread as mobile terminals, and are not limited to mobile communication carriers, and various communication logs can be collected by application development (see, for example, Non-Patent Document 1). According to this technique, it is possible to acquire a call connection state and a data connection connection state of a mobile terminal. For example, according to Android (registered trademark) OS, radio quality information such as a base station identifier and RSSI (Received Signal Strength Indicator) can be acquired by using a publicly available API (Application Programming Interface).

特開２０１２−１５１５２５号公報JP 2012-151525 A 特開２０１４−０１０１１０号公報JP 2014-010110 A

Google社のデベロッパサイト、[online]、［平成２６年３月７日検索］、インターネット＜URL:http://developer.android.com/reference/android/telephony/TelephonyManager.html＞Google developer site, [online], [March 7, 2014 search], Internet <URL: http://developer.android.com/reference/android/telephony/TelephonyManager.html>

特許文献１に記載の技術によれば、無線通信状態を確認することは可能であるものの、無線通信状態以外の情報、例えば基地局の位置や電波の指向方向並びに指向特性等について確認することはできない。   According to the technique described in Patent Document 1, although it is possible to confirm the wireless communication state, it is possible to confirm information other than the wireless communication state, such as the position of the base station, the directivity direction of the radio wave, and the directivity characteristics. Can not.

また、特許文献２に記載の技術によれば、見通しのよい場所では、移動端末から見た基地局の方位を推定することはできるが、基地局の位置まで特定するものではない。多数の移動端末から基地局方位情報を収集したとしても、基地局の位置まで特定することはできない。一般に、基地局と移動端末との間では、電波に対する障害物による反射・屈折等も多く、環境条件が限定される。   Further, according to the technique described in Patent Document 2, the direction of the base station viewed from the mobile terminal can be estimated in a place with a good view, but the position of the base station is not specified. Even if base station direction information is collected from a large number of mobile terminals, the position of the base station cannot be specified. In general, between a base station and a mobile terminal, there are many reflections / refractions by obstacles against radio waves, and environmental conditions are limited.

更に、非特許文献１に記載の技術によれば、各移動端末が利用する移動通信網や接続状態を取得することができるに過ぎない。また、このような状況の中で、基地局の配置や指向方向、指向特性を認識することができないという問題もあった。   Furthermore, according to the technique described in Non-Patent Document 1, it is only possible to acquire the mobile communication network and connection state used by each mobile terminal. In addition, in such a situation, there has been a problem that the arrangement, directivity direction, and directivity characteristics of the base stations cannot be recognized.

そこで、本発明によれば、通信ログから基地局の位置や指向方向、指向特性を推定することができる通信ログ分析装置、プログラム及び方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a communication log analysis apparatus, program, and method that can estimate the position, directivity direction, and directivity characteristics of a base station from a communication log.

本発明によれば、多数の無線端末と、通信ログ分析装置とを有するシステムであって、
無線端末は、
少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信し、
通信ログ分析装置は、
受信した多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と
を有することを特徴とする。 According to the present invention, a system having a large number of wireless terminals and a communication log analyzer,
Wireless terminal
A communication log including at least a connected base station identifier, a radio wave reception level from the base station, and a position of the wireless terminal is transmitted to the communication log analyzer at a predetermined timing,
Communication log analyzer
Level map generation means for generating a level map that associates reception levels for a large number of positions for each connected base station identifier using a large number of received communication logs;
Base station position estimating means for estimating that the base station based on the connected base station identifier is located in an existence probability area equal to or higher than a predetermined threshold in the level map.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
通信ログ分析装置の基地局位置推定手段は、異なる日時間帯における複数のレベルマップを用いて、各レベルマップの各頂点（最も受信レベルが高い位置）から、２次元の信頼区間楕円の範囲を存在確率領域とすることも好ましい。 According to another embodiment of the system of the present invention,
The base station position estimation means of the communication log analyzer uses a plurality of level maps in different day and time zones to determine the range of a two-dimensional confidence interval ellipse from each vertex (position with the highest reception level) of each level map. It is also preferable to use the existence probability region.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
無線端末は、
通信ログに、当該基地局からの電波に含まれるセクタ識別子を更に含め、
通信ログ分析装置は、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、レベルマップ生成手段及び基地局位置推定手段を機能させることも好ましい。 According to another embodiment of the system of the present invention,
Wireless terminal
The communication log further includes a sector identifier included in the radio wave from the base station,
Communication log analyzer
It is also preferable to cause the level map generating means and the base station position estimating means to function for each set of connected base station identifier and sector identifier.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
通信ログ分析装置は、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、推定された基地局位置から、各通信ログの位置までのベクトルを設定し、これらベクトル群の合成方向を、当該基地局の指向方向と推定する指向方向推定手段を更に有する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the system of the present invention,
The communication log analyzer sets a vector from the estimated base station position to the position of each communication log for each set of connected base station identifier and sector identifier, and determines the synthesis direction of these vector groups for the base station. It is also preferable to further include a directivity direction estimating means for estimating the directivity direction.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
通信ログ分析装置の指向方向推定手段は、合成方向を中心とした所定角度以内の推定方向確率領域に、当該基地局の指向方向が含まれると推定することも好ましい。 According to another embodiment of the system of the present invention,
It is also preferable that the directivity direction estimation means of the communication log analyzer estimates that the directivity direction of the base station is included in the estimated direction probability region within a predetermined angle centered on the combined direction.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、各通信ログに対して、「指向方向θ」を変化させながら、
推定された基地局位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向との間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離ｒ」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルＲ」が観測される確率Ｐ（Ｒ｜ｒ，φ）を累積した推定確率ｐθを算出し、
ｐθ＝ΠＰ（Ｒ｜ｒ，φ）
推定確率ｐθが最大となる指向方向θを、推定した指向方向とする
指向方向推定手段を更に有することも好ましい。 According to another embodiment of the system of the present invention,
While changing the “directing direction θ” for each communication log for each set of connected base station identifier and sector identifier,
Using the “angle φ” between the direction from the estimated base station position to the position of the communication log and the pointing direction and the “distance r” from the base station, the “reception level R of the communication log” ”Is calculated, and an estimated probability p θ obtained by accumulating the probability P (R | r, φ) at which“
p θ = ΠP (R | r , φ)
It is also preferable to further include a directivity direction estimation unit that sets the directivity direction θ that maximizes the estimated probability pθ to the estimated directivity direction.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
通信ログ分析装置の基地局位置推定手段は、
推定した推定方向確率領域の中で、複数の任意位置を選択し、
各任意位置について、指向方向推定手段によって推定されたセクタ識別子毎の指向方向を推定し、
指向方向同士の角度が最も等角度に近くなる任意位置に、当該基地局が位置すると推定することも好ましい。 According to another embodiment of the system of the present invention,
The base station position estimation means of the communication log analyzer is
In the estimated direction probability area, select multiple arbitrary positions,
For each arbitrary position, estimate the directivity direction for each sector identifier estimated by the directivity direction estimation means,
It is also preferable to estimate that the base station is located at an arbitrary position where the angles of the directivity directions are closest to the same angle.

本発明によれば、多数の無線端末と、通信ログ分析装置とを有するシステムにおける基地局推定方法であって、
無線端末が、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信する第１のステップと、
通信ログ分析装置が、受信した多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成する第２のステップと、
通信ログ分析装置が、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する第３のステップと
を有することを特徴とする。 According to the present invention, a base station estimation method in a system having a large number of wireless terminals and a communication log analysis device,
A first step in which a wireless terminal transmits a communication log including at least a connected base station identifier, a reception level of radio waves from the base station, and a position of the wireless terminal to a communication log analyzer at a predetermined timing; ,
A second step in which the communication log analyzer generates a level map in which reception levels for a large number of positions are associated with each connected base station identifier using a large number of received communication logs;
The communication log analyzing apparatus includes a third step of estimating that the base station based on the connected base station identifier is located in an existence probability area equal to or higher than a predetermined threshold in the level map.

本発明によれば、多数の無線端末から、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、位置とを含む通信ログを収集した通信ログ蓄積手段を有する通信ログ分析装置であって、
多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と
を有することを特徴とする。 According to the present invention, there is provided a communication log analyzer having communication log storage means for collecting communication logs including at least a connected base station identifier, a reception level of radio waves from the base station, and a position from a large number of wireless terminals. There,
Level map generating means for generating a level map in which reception levels for a large number of positions are associated with each connected base station identifier using a large number of communication logs;
Base station position estimating means for estimating that the base station based on the connected base station identifier is located in an existence probability area equal to or higher than a predetermined threshold in the level map.

本発明によれば、多数の無線端末から、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、当該無線端末の位置とを含む通信ログを収集した通信ログ蓄積手段を有する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。 According to the present invention, an apparatus having communication log storage means for collecting communication logs including a plurality of wireless terminals including at least a connected base station identifier, a radio wave reception level from the base station, and a position of the wireless terminal A program for operating a computer installed in
Level map generating means for generating a level map in which reception levels for a large number of positions are associated with each connected base station identifier using a large number of communication logs;
The computer is caused to function as base station position estimating means for estimating that the base station based on the connected base station identifier is located in an existence probability area equal to or higher than a predetermined threshold in the level map.

本発明の通信ログ分析装置、プログラム及び方法によれば、通信ログから基地局の位置を推定することができる。即ち、基地局位置情報を含まない通信ログを用いて、基地局位置を推定することができる。   According to the communication log analysis apparatus, program, and method of the present invention, the position of the base station can be estimated from the communication log. That is, the base station position can be estimated using a communication log that does not include the base station position information.

本発明における通信ログ分析装置の機能構成図である。It is a functional block diagram of the communication log analyzer in this invention. 本発明におけるレベルマップを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the level map in this invention. レベルマップを用いて基地局の存在確率領域を表す第１の説明図である。It is the 1st explanatory view showing the existence probability field of a base station using a level map. レベルマップを用いて基地局の存在確率領域を表す第２の説明図である。It is the 2nd explanatory view showing the existence probability field of a base station using a level map. 基地局のセクタ単位のレベルマップを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the level map of the sector unit of a base station. セクタ毎に、基地局から通信ログの位置を結ぶベクトルの合成方向を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the synthetic | combination direction of the vector which connects the position of a communication log from a base station for every sector. 指向方向を移動させながら尤度の高い指向方向を推定する説明図である。It is explanatory drawing which estimates the directivity direction with high likelihood, moving a directivity direction. 存在確率領域内で、基地局位置を任意に選択した場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of selecting the base station position arbitrarily within an existence probability area | region. 基地局のセクタ毎の指向方向と、基地局位置の尤度との関係を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the relationship between the pointing direction for every sector of a base station, and the likelihood of a base station position.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

一般に、基地局の実際の位置は、その移動通信事業者でしか認識されないものであって、他の移動通信事業者では知ることができない。しかしながら、他の移動通信事業者の基地局位置によっては、自らの移動通信サービスの運用に影響を与える場合がある。従って、移動通信事業者以外の第三者であっても、基地局位置を認識する必要性も生じる。これに対し、本発明の通信ログ分析装置は、通信ログから基地局の位置を推定することができる。   In general, the actual position of a base station is recognized only by the mobile communication carrier and cannot be known by other mobile communication carriers. However, depending on the location of the base station of another mobile communication carrier, it may affect the operation of its own mobile communication service. Therefore, even a third party other than the mobile communication carrier needs to recognize the base station position. On the other hand, the communication log analyzer of the present invention can estimate the position of the base station from the communication log.

図１は、本発明における通信ログ分析装置の機能構成図である。   FIG. 1 is a functional configuration diagram of a communication log analysis apparatus according to the present invention.

図１のシステムによれば、通信ログ分析装置１は、多数の移動端末から、以下の要素を含む「通信ログ」を収集する。
［接続基地局ＩＤ、（セクタＩＤ）、受信レベル、位置］
移動端末は、通信状態に関係なく、定期的に又は不定期的に、収集した通信ログを通信ログ分析装置１へ送信する。各移動端末は、通信ログを収集する間隔よりも収集した通信ログを通信ログ分析装置１へ送信する間隔を大きくすることが好ましい（例えば、収集する間隔を１時間、送信する間隔を６時間等）。尚、本発明における「通信ログ」は、通信有無に依らず移動端末によって取得できるログも含む広義なログと定義しており、基地局の位置や指向方向、指向特性は含まれないものとする。 According to the system of FIG. 1, the communication log analyzer 1 collects “communication logs” including the following elements from a large number of mobile terminals.
[Connection base station ID, (sector ID), reception level, location]
The mobile terminal transmits the collected communication log to the communication log analyzer 1 periodically or irregularly regardless of the communication state. Each mobile terminal preferably has a larger interval for transmitting the collected communication log to the communication log analyzer 1 than the interval for collecting the communication log (for example, the collection interval is 1 hour, the transmission interval is 6 hours, etc.) ). The “communication log” in the present invention is defined as a broad log including a log that can be acquired by a mobile terminal regardless of the presence or absence of communication, and does not include the position, directivity direction, and directivity characteristics of the base station. .

通信ログには、当該移動端末の「位置情報」も含まれる。位置情報は、移動端末に搭載された測位部（例えばＧＰＳ(Global Positioning System)やセル／Wi-Fi測位等）によって測位されたものであって、緯度経度によって表される。但し、この位置情報は、多少の誤差を含んでも何ら問題ない。大量の通信ログの位置情報が収集されるためである。   The communication log also includes “location information” of the mobile terminal. The position information is measured by a positioning unit (for example, GPS (Global Positioning System) or cell / Wi-Fi positioning) mounted on the mobile terminal, and is represented by latitude and longitude. However, there is no problem even if this position information includes some errors. This is because a large amount of communication log position information is collected.

また、他の実施形態として、移動端末が、通信ログに、当該基地局からの電波に含まれる「セクタ識別子」を更に含めることも好ましい。これによって、通信ログ分析装置１は、基地局毎にセクタの指向方向も推定することできる。   As another embodiment, it is preferable that the mobile terminal further includes a “sector identifier” included in the radio wave from the base station in the communication log. As a result, the communication log analyzer 1 can also estimate the direction of the sector for each base station.

図１によれば、通信ログ分析装置１は、通信ログ蓄積部１０と、レベルマップ生成部１１と、基地局位置推定部１２と、指向方向推定部１３とを有する。基地局推定部１２及び指向方向推定部１３の出力結果は、様々なアプリケーションによって利用される。これら機能構成部は、装置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。また、これら機能の処理の流れは、通信ログ分析方法としても理解できる。   According to FIG. 1, the communication log analysis device 1 includes a communication log storage unit 10, a level map generation unit 11, a base station position estimation unit 12, and a directivity direction estimation unit 13. The output results of the base station estimation unit 12 and the pointing direction estimation unit 13 are used by various applications. These functional components are realized by executing a program that causes a computer installed in the apparatus to function. The processing flow of these functions can also be understood as a communication log analysis method.

［通信ログ蓄積部１０］
通信ログ蓄積部１０は、多数の移動端末から収集した多数の「通信ログ」を蓄積する。
［接続基地局ＩＤ、（セクタＩＤ）、受信レベル、位置］
これら通信ログは、連続的ではなく、離散的なものである。また、多数の移動端末によって生成された大量の通信ログは、端末ＩＤ毎に管理する必要無しに、混在して蓄積されている。これら通信ログは、レベルマップ生成部１１へ出力される。 [Communication log storage unit 10]
The communication log storage unit 10 stores a large number of “communication logs” collected from a large number of mobile terminals.
[Connection base station ID, (sector ID), reception level, location]
These communication logs are not continuous but discrete. In addition, a large amount of communication logs generated by a large number of mobile terminals are stored in a mixed manner without having to manage each terminal ID. These communication logs are output to the level map generator 11.

［レベルマップ生成部１１］
レベルマップ生成部１１は、受信した多数の通信ログを用いて、接続基地局ＩＤ毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成する。 [Level map generator 11]
The level map generation unit 11 generates a level map in which reception levels corresponding to a large number of positions are associated with each connected base station ID, using a large number of received communication logs.

図２は、本発明におけるレベルマップを表す説明図である。
図２のレベルマップは、地図平面上の各位置に対して、縦軸に受信レベルを表したものである。基地局が存在する位置ほど、携帯端末にとって高い受信レベルが検知されているのが理解できる。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a level map in the present invention.
The level map of FIG. 2 represents the reception level on the vertical axis for each position on the map plane. It can be understood that the higher the reception level is detected for the mobile terminal, the closer the base station is located.

［基地局位置推定部１２］
基地局位置推定部１２は、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局ＩＤに基づく当該基地局が位置すると推定する。推定された地図平面上の存在確率領域は、アプリケーション及び指向方向推定部１３へ出力される。 [Base station position estimation unit 12]
The base station position estimation unit 12 estimates that the base station based on the connected base station ID is located in an existence probability area equal to or greater than a predetermined threshold in the level map. The estimated existence probability area on the map plane is output to the application and pointing direction estimation unit 13.

図３は、レベルマップを用いて基地局の存在確率領域を表す第１の説明図である。
図３によれば、例えば最も高い受信レベルmax[dB]からｘ[dB]以下の存在領域受信レベルを設定する。そして、その存在領域受信レベルよりも高い受信レベルの位置範囲を、「存在確率領域」として設定する。この存在確率領域に、基地局が存在する確率が高いことを意味する。 FIG. 3 is a first explanatory diagram showing the existence probability area of the base station using the level map.
According to FIG. 3, for example, the existing region reception level of the highest reception level max [dB] to x [dB] or less is set. Then, the position range of the reception level higher than the presence area reception level is set as the “existence probability area”. This means that there is a high probability that a base station exists in this existence probability area.

図４は、レベルマップを用いて基地局の存在確率領域を表す第２の説明図である。
図４によれば、異なる日時帯で検知された複数のレベルマップを用いる。そして、各レベルマップの各頂点（最も受信レベルが高い位置）から、２次元の信頼区間楕円の範囲を存在確率領域とする。図４によれば、同一基地局に関するレベルマップの数を増やすことで、存在確率領域を限定的に狭める（即ち、単位面積当たりの基地局存在確率を上げる）こともできる。 FIG. 4 is a second explanatory diagram showing the existence probability area of the base station using the level map.
According to FIG. 4, a plurality of level maps detected at different date and time zones are used. Then, a range of a two-dimensional confidence interval ellipse from each vertex (position with the highest reception level) of each level map is set as an existence probability region. According to FIG. 4, by increasing the number of level maps related to the same base station, the existence probability area can be narrowed in a limited manner (that is, the base station existence probability per unit area is increased).

真の基地局位置と各レベルマップの頂点との差（＝誤差）は、２次元正規分布（多変量正規分布(multivariate normal distribution)）に従うという前提に基づく。ここで、信頼水準値(1-β)で、母集団の代表（平均）値の信頼区間楕円の範囲を推定する。
（100・(1-β)）％の信頼楕円エリア
信頼度「100・(1-β)％」は、母集団の代表（平均）値が楕円内部に含まれる確率である。β値は、一般的にβ=0.05などを用いる。 The difference (= error) between the true base station position and the top of each level map is based on the premise that it follows a two-dimensional normal distribution (multivariate normal distribution). Here, the range of the confidence interval ellipse of the representative (average) value of the population is estimated with the confidence level value (1-β).
The confidence ellipse area of (100 · (1-β))% The reliability “100 · (1-β)%” is the probability that the representative (average) value of the population is included in the ellipse. Generally, β = 0.05 is used as the β value.

当該信頼区間楕円の範囲は、以下の式により算出される。
(1/n)*F(2,φ,β)＝（Ｖ(ly)*X^2-2*Ｃ(lx, ly)*X*Y+Ｖ(lx)*Y^2）／
2*（Ｖ(lx)*Ｖ(ly)-Ｃ(lx, ly)^2）
lx :移動端末によって測位された位置情報の経度方向代表(平均)値
ly :移動端末によって測位された位置情報の緯度方向代表(平均)値
Ｘ＝ｘ−lx
Ｙ＝ｙ−ly
Ｖ(lx)：lx（経度方向の頂点平均）の分散
Ｖ(ly)：ly（緯度方向の頂点平均）の分散
Ｃ(lx,ly)：lx、lyの共分散
Ｆ（２，φ,β）：第一自由度２、第二自由度φ（残差の自由度）に従う
Ｆ分布における１００β％点の値 The range of the confidence interval ellipse is calculated by the following equation.
(1 / n) * F (2, φ, β) = (V (ly) * X ^ 2-2 * C (lx, ly) * X * Y + V (lx) * Y ^ 2) /
2 * (V (lx) * V (ly) -C (lx, ly) ^ 2)
lx: Longitude direction representative (average) value of location information measured by mobile terminal
ly: Latitude direction representative (average) value of location information measured by the mobile terminal
X = x−lx
Y = y-ly
V (lx): variance of lx (longitudinal vertex average)
V (ly): Variance of ly (average vertex in the latitude direction)
C (lx, ly): covariance of lx and ly
F (2, φ, β): According to the first degree of freedom 2 and the second degree of freedom φ (the degree of freedom of the residual)
Value of 100β% point in F distribution

［指向方向推定部１３］
指向方向推定部１３は、接続基地局ＩＤ及びセクタＩＤの組毎に、推定された基地局位置から、各通信ログの位置までのベクトルを設定する。そして、これらベクトル群の合成方向を、当該基地局の指向方向と推定する。 [Direction Direction Estimator 13]
The directivity direction estimation unit 13 sets a vector from the estimated base station position to the position of each communication log for each set of connected base station ID and sector ID. And the synthetic | combination direction of these vector groups is estimated as the directivity direction of the said base station.

図５は、基地局のセクタ単位のレベルマップを表す説明図である。
図５のレベルマップは、図２のレベルマップに対して、セクタＩＤ単位で表したものである。基本的に、基地局からセクタ単位の電波の指向方向に位置するほど、携帯端末にとって高い受信レベルが検知される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing a level map for each sector of the base station.
The level map of FIG. 5 is expressed in units of sector IDs with respect to the level map of FIG. Basically, a higher reception level is detected for the mobile terminal as the position is higher in the direction of radio waves in units of sectors from the base station.

図６は、セクタ毎に、基地局から通信ログの位置を結ぶベクトルの合成方向を表す説明図である。
図６（ａ）によれば、基地局を中心に３つのセクタＩＤに区分されている。通常、各セクタの中心角度に、その指向方向が設定されている。しかしながら、接続基地局ＩＤ、（セクタＩＤ）、受信レベル、位置から構成される通信ログから、当該方向を認識することはできない。
図６（ｂ）によれば、指向方向推定部１３は、接続基地局ＩＤ及びセクタＩＤの組毎に、推定された基地局位置から、各通信ログの位置までのベクトルを設定する。そして、これらベクトル群の合成方向を、当該基地局の指向方向と推定することができる。また、その合成方向を中心とした所定角度以内の推定方向確率領域に、当該基地局の指向方向が含まれると推定している。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the synthesis direction of vectors connecting the positions of communication logs from the base station for each sector.
According to FIG. 6A, it is divided into three sector IDs centering on the base station. Usually, the directivity direction is set to the center angle of each sector. However, the direction cannot be recognized from the communication log including the connected base station ID, (sector ID), reception level, and position.
According to FIG. 6B, the directivity direction estimation unit 13 sets a vector from the estimated base station position to the position of each communication log for each set of connected base station ID and sector ID. The synthesis direction of these vector groups can be estimated as the directivity direction of the base station. In addition, it is estimated that the estimated direction probability area within a predetermined angle centered on the combined direction includes the pointing direction of the base station.

図７は、指向方向を移動させながら尤度の高い指向方向を推定する説明図である。
図７によれば、指向方向推定部１３は、セクタＩＤ毎に、推定した推定方向確率領域の中における任意の通信ログの位置について、以下の処理を実行する。
（Ｓ７１）「指向方向θ」を移動させながら、以下の推定確率ｐθを算出する。
当該基地局から当該通信ログの位置への方向と指向方向との間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離ｒ」とを用いて、当該「受信レベルＲ」が観測される確率Ｐ（Ｒ｜ｒ，φ）を累積した推定確率ｐθを算出する。
ｐθ＝ΠＰ（Ｒ｜ｒ，φ）
確率Ｐは、距離ｒ、角度φの場合に受信レベルがＲになる確率（条件付き確率）を表す。Πは、最尤推定のための累積（乗算）である。
（Ｓ７２）推定確率ｐθが最大となる指向方向θを、推定した指向方向とする。 FIG. 7 is an explanatory diagram for estimating a directivity direction with a high likelihood while moving the directivity direction.
According to FIG. 7, the directivity direction estimation unit 13 executes the following processing for each communication log position in the estimated estimated direction probability region for each sector ID.
(S71) The following estimated probability pθ is calculated while moving the “directing direction θ”.
Probability that the “reception level R” is observed by using the “angle φ” between the direction from the base station to the position of the communication log and the pointing direction and the “distance r” from the base station. P (R | r, φ) to calculate the estimated probability p theta obtained by accumulating.
p θ = ΠP (R | r , φ)
The probability P represents the probability (conditional probability) that the reception level is R when the distance is r and the angle is φ. Π is the accumulation (multiplication) for maximum likelihood estimation.
(S72) The pointing direction θ that maximizes the estimated probability p θ is set as the estimated pointing direction.

図８は、存在確率領域内で、基地局位置を任意に選択した場合の説明図である。
図８によれば、存在確率領域内で、３つの任意位置（ａ）（ｂ）（ｃ）が選択されている。各位置で推定されたセクタ毎の指向方向について、現実の基地局位置に近いほど、その指向方向同士の角度が最も等角度に開く。即ち、現実のセクタの指向方向に近いことを意味する。 FIG. 8 is an explanatory diagram when the base station position is arbitrarily selected within the existence probability area.
According to FIG. 8, three arbitrary positions (a), (b), and (c) are selected in the existence probability area. With regard to the pointing direction for each sector estimated at each position, the closer to the actual base station position, the wider the angle between the pointing directions is at the same angle. That is, it means that it is close to the direction of the actual sector.

基地局位置推定部１２は、以下のステップで、存在確率領域内における基地局位置を推定するものであってもよい。
（Ｓ８１）推定した推定方向確率領域の中で、複数の任意位置を選択する。
（Ｓ８２）各任意位置について、セクタ識別子毎の指向方向を推定する。
（Ｓ８３）指向方向同士の角度が最も等角度に近くなる任意位置に、当該基地局が位置すると推定する。 The base station position estimation unit 12 may estimate the base station position in the existence probability area by the following steps.
(S81) A plurality of arbitrary positions are selected from the estimated estimated direction probability area.
(S82) The directivity direction for each sector identifier is estimated for each arbitrary position.
(S83) It is estimated that the base station is located at an arbitrary position where the angles of the directivity directions are closest to the same angle.

図９は、基地局のセクタ毎の指向方向と、基地局位置の尤度との関係を表す説明図である。
図９の横欄（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図８のような任意の基地局位置で推定したセクタ毎の指向方向を表す。これに対し、縦欄（Ａ）（Ｂ）は、２種類の尤度関数を表す。
（Ａ）４０度以下の開き角がある場合には尤度０、ない場合には尤度１とする。
（Ｂ）最も狭い開き角が１２０度に近いほど、尤度が高くなる。
図９によれば、任意位置（ａ）->（ｂ）->（ｃ）の順に、尤度が高くなる。従って、セクタ毎の指向方向同士の角度が最も等角度に開く位置ほど、その尤度が高くなり、基地局位置と推定することができる。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the pointing direction of each sector of the base station and the likelihood of the base station position.
The horizontal columns (a), (b), and (c) in FIG. 9 represent the pointing directions for each sector estimated at an arbitrary base station position as shown in FIG. On the other hand, columns (A) and (B) represent two types of likelihood functions.
(A) The likelihood is 0 when there is an opening angle of 40 degrees or less, and the likelihood is 1 when there is no opening angle.
(B) The likelihood is higher as the narrowest opening angle is closer to 120 degrees.
According to FIG. 9, the likelihood increases in the order of arbitrary position (a)->(b)-> (c). Therefore, the likelihood that the angle between the directivity directions for each sector opens at the most equal angle is higher, and it can be estimated as the base station position.

以上、詳細に説明したように、本発明の通信ログ分析装置、プログラム及び方法によれば、通信ログから基地局の位置を推定することができる。即ち、基地局位置情報を含まない通信ログを用いて、基地局の位置や指向方向、指向特性を推定することができる。   As described above in detail, according to the communication log analysis apparatus, program, and method of the present invention, the position of the base station can be estimated from the communication log. That is, it is possible to estimate the position, directivity direction, and directivity characteristics of a base station using a communication log that does not include base station position information.

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。   Various changes, modifications, and omissions of the above-described various embodiments of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.

１ 通信ログ分析装置
１０ 通信ログ蓄積部
１１ レベルマップ生成部
１２ 基地局位置推定部
１３ 指向方向推定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication log analyzer 10 Communication log storage part 11 Level map production | generation part 12 Base station position estimation part 13 Directional direction estimation part

Claims (10)

多数の無線端末と、通信ログ分析装置とを有するシステムであって、
前記無線端末は、
少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信し、
前記通信ログ分析装置は、
受信した多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と
を有することを特徴とするシステム。 A system having a large number of wireless terminals and a communication log analyzer,
The wireless terminal is
A communication log including at least a connected base station identifier, a radio wave reception level from the base station, and a position of the wireless terminal is transmitted to the communication log analyzer at a predetermined timing,
The communication log analyzer is
Level map generating means for generating a level map in which reception levels for a large number of positions are associated for each connected base station identifier using a large number of received communication logs;
A base station position estimating means for estimating that the base station is located based on the connected base station identifier in an existence probability area equal to or greater than a predetermined threshold in the level map. 前記通信ログ分析装置の前記基地局位置推定手段は、異なる日時間帯における複数のレベルマップを用いて、各レベルマップの各頂点（最も受信レベルが高い位置）から、２次元の信頼区間楕円の範囲を存在確率領域とする
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 The base station position estimation means of the communication log analysis device uses a plurality of level maps in different day and time zones, from each vertex (position with the highest reception level) of each level map, The system according to claim 1, wherein the range is an existence probability region. 前記無線端末は、
前記通信ログに、当該基地局からの電波に含まれるセクタ識別子を更に含め、
前記通信ログ分析装置は、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、前記レベルマップ生成手段及び前記基地局位置推定手段を機能させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。 The wireless terminal is
The communication log further includes a sector identifier included in the radio wave from the base station,
The communication log analyzer is
The system according to claim 1 or 2, wherein the level map generating means and the base station position estimating means are caused to function for each set of connected base station identifier and sector identifier. 前記通信ログ分析装置は、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、推定された前記基地局位置から、各通信ログの位置までのベクトルを設定し、これらベクトル群の合成方向を、当該基地局の指向方向と推定する指向方向推定手段を更に有する
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。 The communication log analyzer sets a vector from the estimated base station position to the position of each communication log for each set of connected base station identifiers and sector identifiers, and determines the synthesis direction of these vector groups 4. The system according to claim 3, further comprising directivity direction estimation means for estimating the directivity direction of the station. 前記通信ログ分析装置の指向方向推定手段は、合成方向を中心とした所定角度以内の推定方向確率領域に、当該基地局の指向方向が含まれると推定する
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。 5. The directivity direction estimation means of the communication log analyzer estimates that the directivity direction of the base station is included in an estimated direction probability area within a predetermined angle centered on the combined direction. System. 接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、各通信ログに対して、「指向方向θ」を変化させながら、
前記推定された基地局位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向との間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離ｒ」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルＲ」が観測される確率Ｐ（Ｒ｜ｒ，φ）を累積した推定確率ｐθを算出し、
ｐθ＝ΠＰ（Ｒ｜ｒ，φ）
推定確率ｐθが最大となる指向方向θを、推定した指向方向とする
指向方向推定手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載のシステム。 While changing the “directing direction θ” for each communication log for each set of connected base station identifier and sector identifier,
Using the “angle φ” between the direction from the estimated base station position to the position of the communication log and the pointing direction and the “distance r” from the base station, the “reception level” of the communication log Calculating an estimated probability p θ that accumulates the probability P (R | r, φ) that R is observed;
p θ = ΠP (R | r , φ)
The system according to claim 3, further comprising a directivity direction estimation unit that sets the directivity direction θ having the maximum estimated probability p θ as the estimated directivity direction. 前記通信ログ分析装置の前記基地局位置推定手段は、
推定した前記推定方向確率領域の中で、複数の任意位置を選択し、
各任意位置について、前記指向方向推定手段によって推定されたセクタ識別子毎の指向方向を推定し、
指向方向同士の角度が最も等角度に近くなる任意位置に、当該基地局が位置すると推定する
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のシステム。 The base station position estimation means of the communication log analyzer is
A plurality of arbitrary positions are selected in the estimated direction probability region estimated,
For each arbitrary position, estimate the directivity direction for each sector identifier estimated by the directivity direction estimation means,
The system according to any one of claims 4 to 6, wherein the base station is estimated to be located at an arbitrary position where the angles of the directivity directions are closest to the same angle. 多数の無線端末と、通信ログ分析装置とを有するシステムにおける基地局推定方法であって、
前記無線端末が、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信する第１のステップと、
前記通信ログ分析装置が、受信した多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成する第２のステップと、
前記通信ログ分析装置が、前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する第３のステップと
を有することを特徴とする通信ログ分析方法。 A base station estimation method in a system having a large number of wireless terminals and a communication log analyzer,
The wireless terminal transmits a communication log including at least a connected base station identifier, a radio wave reception level from the base station, and a position of the wireless terminal to the communication log analyzer at a predetermined timing. When,
A second step in which the communication log analysis device generates a level map in which reception levels for a large number of positions are associated for each connected base station identifier, using a large number of the received communication logs;
The communication log analysis device has a third step of estimating that the base station based on the connected base station identifier is located in an existence probability area equal to or greater than a predetermined threshold in the level map. Method. 多数の無線端末から、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、位置とを含む通信ログを収集した通信ログ蓄積手段を有する通信ログ分析装置であって、
多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と
を有することを特徴とする通信ログ分析装置。 A communication log analyzer having communication log storage means that collects communication logs including at least a connected base station identifier, a radio wave reception level from the base station, and a position from a number of wireless terminals,
Level map generating means for generating a level map that associates reception levels for a large number of positions for each connected base station identifier using a large number of the communication logs;
A communication log analyzer, comprising: base station position estimating means for estimating that the base station is located based on the connected base station identifier in an existence probability area equal to or greater than a predetermined threshold in the level map. 多数の無線端末から、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベルと、当該無線端末の位置とを含む通信ログを収集した通信ログ蓄積手段を有する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 A computer mounted on a device having communication log storage means for collecting communication logs including at least a connected base station identifier, a radio wave reception level from the base station, and a position of the wireless terminal from a number of wireless terminals. A functioning program,
Level map generating means for generating a level map that associates reception levels for a large number of positions for each connected base station identifier using a large number of the communication logs;
A program that causes a computer to function as a base station position estimating unit that estimates that the base station based on the connected base station identifier is located in an existence probability area equal to or greater than a predetermined threshold in the level map.
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