JP5164115B2 - 無線品質を一定時間間隔で計測する無線端末、プログラム及び方法 - Google Patents

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、プログラム及び方法に関する。

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。

一定時間間隔Δｔ毎に無線品質を計測するとした場合、その時間間隔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、消費電力の増大を招く。逆に、その時間間隔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１００と、１つ以上の通信インタフェース部１０１（及び１０２）と、無線品質計測部１２１と、ＦＩＲ(Finite Impulse Response：有限インパルス応答)フィルタ部１２２と、計測間隔制御部１２３とを有する。通信インタフェース部１０１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１２１は、通信インタフェース１０１に対して、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する。無線品質計測部１２１は、計測間隔制御部１２３からの時間間隔Δｔに応じて、無線品質[t]を計測する。その無線品質[t]は、ＦＩＲフィルタ部１２２へ出力される。

ＦＩＲフィルタ部１２２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。

計測間隔制御部１２３は、ＦＩＲフィルタ部１２２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１２１に対する無線品質の計測間隔を制御する。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断される。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、無線品質の変動は不安定であると判断される。この場合、無線品質を頻繁に確認する必要があり、無線品質の計測間隔を短く制御する。

特開２００６−３３２９８８号公報

しかしながら、前述した従来技術によれば、無線品質の計測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フィルタの場合、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。

そこで、本発明は、将来の無線品質の推定における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に追従して無線品質の計測間隔を適応的に変化させる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、
継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する平均値算出手段と、
継続して入力される無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する標準偏差算出手段と、
現時刻の無線品質Ｃ[t]が、平均値μから標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が、成立するか否かを判定する不等式判定手段と、
不等式が成立しないと判定された際に、無線品質計測手段に対して時間間隔Δｔを相対的に短く制御する計測間隔適応制御手段と
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、不等式は、チェビシェフ不等式であってもよい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
計測間隔適応制御手段は、不等式判定手段によって不等式が成立すると判定された際に、無線品質計測手段に対して時間間隔Δｔを相対的に長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、
計測間隔適応制御手段は、不等式判定手段によって不等式が成立しないとの判定が連続して所定回数ｍ以上継続した場合に、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、
平均値算出手段は、指数平滑平均値μを以下の式で算出し、
μ[t]＝（１−α）×μ[t-1]＋αＣ[t]
α：忘却係数
標準偏差算出手段は、標準偏差σを以下の式で算出する
σ[t]＝√（Sqr[t]−μ[t]^２）
Sqr[t]＝（１−α）×Sqr[t−1]＋αＣ[t]^２
α：忘却係数
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、
平均値算出手段は、時間（t-L+1,t)の範囲における算術平均値μを以下の式で算出し、
μ[t]＝1/L・Σ_T=t-L+1 ^tＣ[T]
標準偏差算出手段は、標準偏差σを、以下の式で算出する
σ[t]＝√（1/L・Σ_T=t-L+1 ^t(Ｃ[T]−μ[t])^２）
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、
不等式判定手段は、以下の式が成立するか否かを判定する
Ｐｒ（｜Ｃ[t]−μ[t]｜≧ｋσ[t]）≦１／ｋ^２
ｋ：範囲係数
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、
不等式判定手段によって不等式が成立しないと判定され、無線品質Ｃ[t]が平均値μよりも大きい場合、計測間隔適応制御手段は、時間間隔Δｔを相対的に長く制御し、又は
不等式判定手段によって不等式が成立しないと判定され、無線品質Ｃ[t]が平均値μよりも小さい場合、計測間隔適応制御手段は、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、無線品質は、信号対雑音比であることも好ましい。

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、
継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する平均値算出手段と、
継続して入力される無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する標準偏差算出手段と、
現時刻の無線品質Ｃ[t]が、平均値μから標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が、成立するか否かを判定する不等式判定手段と、
不等式が成立しないと判定された際に、無線品質計測手段に対して時間間隔Δｔを相対的に短く制御する計測間隔適応制御手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、無線端末における無線品質計測方法において、
時間間隔Δｔ毎に、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する第１のステップと、
継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μ及び標準偏差σを算出する第２のステップと、
現時刻の無線品質Ｃ[t]が、平均値μから標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が、成立するか否かを判定する第３のステップと、
不等式が成立しないと判定された際に、無線品質計測手段に対して時間間隔Δｔを相対的に短く制御する第４のステップと
を有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、現時刻の無線品質が、平均値μから標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が成立するか否かを判定することによって、将来の無線品質の推定における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に追従して無線品質の計測間隔を適応的に変化させることができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図２は、本発明の無線品質計測方法における概念的なフローチャートである。

（Ｓ２１）最初に、「トレーニング時間区間」が実行され、一定の規定時間における無線品質Ｃ[t-n]〜Ｃ[t]が蓄積される。このとき、複数の無線品質Ｃの平均値μ及び標準偏差σが算出される。無線品質の計測間隔Δｔ_１は、相対的に短く制御される。尚、Ｓ２１の処理は、図４によって詳述される。

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（以下では、無線品質はＣＩＮＲであるとして説明する）。

（Ｓ２２）次に、以下のＳ２３〜Ｓ２６が繰り返される。尚、Ｓ２２〜Ｓ２６の処理は、図５によって詳述される。

（Ｓ２３）現時刻の無線品質Ｃ[t]が入力され、平均値μ及び標準偏差σが算出される。

（Ｓ２４）判定時間区間か又は制御時間区間かによって、処理が分岐される。

（Ｓ２５）「（無線品質）判定時間区間」は、無線品質の変動が比較的少ないために、計測間隔Δｔが相対的に長く制御されており、無線品質の変動が大きくなるタイミングを判定している。本発明によれば、現時刻の無線品質Ｃ[t]が、平均値μから標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が成立するか否かが判定される。この不等式が成立しない場合、制御時間区間へ移行する。この不等式は、例えばチェビシェフ不等式であってもよい。

（Ｓ２６）「（計測間隔）制御時間区間」は、無線品質の変動が大きいために、計測間隔Δｔが比較的短く制御されており、一定時間だけ経過する。その後、判定時間区間へ再び移行する。

図３は、チェビシェフ不等式を表すグラフである。

チェビシェフの定理とは、平均値μから標準偏差σのｋ倍未満の範囲（μ−ｋσ，μ＋ｋσ）内に含まれる確率は、（１−１／ｋ^２）以上である（少なくとも（１−１／ｋ^２）である）ことを表す。逆に言うと、範囲（μ−ｋσ，μ＋ｋσ）外の確率は、１／ｋ^２以下である（高々１／ｋ^２である）ことを表す。尚、ｋは、範囲係数として定義される。

図３によれば、平均値μから標準偏差σのｋ＝２倍未満の範囲（μ−２σ，μ＋２σ）内に含まれる確率は、少なくとも３／４（＝１−１／４）である。また、平均値μから標準偏差σのｋ＝３倍未満の範囲（μ−３σ，μ＋３σ）内に含まれる確率は、少なくとも８／９（＝１−１／９）である。

「チェビシェフ不等式」とは、以下のように表される。
Ｐｒ（｜Ｃ[t]−μ[t]｜≧ｋσ[t]）≦１／ｋ^２
ｋ：範囲係数
この式は、無線品質Ｃ[t]が範囲（μ−ｋσ，μ＋ｋσ）外となる確率は、高々１／ｋ^２であることを表す。

チェビシェフ不等式が成立しないと判定された場合、現在の無線品質が、過去の無線品質と比較して大きく変動していることを意味する。ここで、チェビシェフ不等式が成立しないと判定される場合、無線品質Ｃ[t]は、以下の２つに分けられる。
不成立［１］： ＜−−＞（μ[t]＋ｋσ[t]）≦Ｃ[t]
不成立［２］：Ｃ[t]≦（μ[t]−ｋσ[t]）＜−−＞

不成立［１］の場合、現在の無線品質は、過去の無線品質よりも良くなっていること意味する。逆に、不成立［２］の場合、現在の無線品質は、過去の無線品質よりも悪くなっていること意味する。

ここで、現在の無線品質が、過去の無線品質よりも良くなっている場合（不成立［１］）、無線品質が大きく変動していても、無線品質を頻繁に確認する必要がなく、計測間隔は長く制御されてもよい。一方で、現在の無線品質が、過去の無線品質よりも悪くなっている場合（不成立［２］）、計測間隔を短く制御し、無線品質を頻繁に確認する必要がある。

尚、範囲係数ｋを大きくした場合、チェビシェフ不等式の不成立の割合が小さくなる。一方で、ｋを小さくした場合、チェビシェフ不等式の不成立の割合が大きくなる。

図４は、トレーニング時間区間におけるフローチャートである。

（Ｓ４１）トレーニング時間は、規定時間の間、以下のＳ４１〜Ｓ４５を繰り返す。

（Ｓ４２）時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する。

（Ｓ４３）継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する。この平均値μは、指数平滑平均値であってもよい。指数平滑化によって無線品質の急激な変動の影響を軽減することができ、長い時間区間における平均値の推定精度を向上させることができる。指数平滑平均値μは、以下の式によって算出される。
μ[t]＝（１−α）×μ[t-1]＋αＣ[t]
α：忘却係数

忘却係数αは、過去の累積値に対して、どの程度重み付けをするかを決定するパラメータである。αを大きくした場合、無線品質に対する重み付けが大きくなり、平均値は、短い時間区間に基づく結果となる。一方、αを小さくした場合、過去の累積値に対する重みが大きくなり、平均値は、長い時間区間に基づく結果となる。

また、平均値μは、時間（t-L+1,t)の範囲における算術平均値μであってもよく、以下の式によって算出される。
μ[t]＝1/L・Σ_T=t-L+1 ^tＣ[T]

（Ｓ４４）継続して入力される無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する。Ｓ４３によって指数平滑平均値μが算出された場合、標準偏差σは、以下の式によって算出される。
σ[t]＝√（Sqr[t]−μ[t]^２）
Sqr[t]＝（１−α）×Sqr[t−1]＋αＣ[t]^２
α：忘却係数

また、Ｓ４４によって算術平均値μが算出された場合、（t-L+1,t)の範囲における標準偏差σは、以下の式によって算出される。
σ[t]＝√（1/L・Σ_T=t-L+1 ^t(Ｃ[T]−μ[t])^２）

（Ｓ４５）最後に、計測間隔Δｔ（＝Δｔ_１）だけ待機して、遅延させる。その後、Ｓ４１へ移行する。尚、トレーニング時間区間で設定されるΔｔ_１は、比較的短く制御される。

図５は、判定時間区間及び制御時間区間におけるフローチャートである。

（Ｓ５０１）以下のＳ５０２〜Ｓ５０６を繰り返す。
（Ｓ５０２）時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する。

（Ｓ５０３）判定時間区間又は制御時間区間によって、処理が分岐される。「Flag=0」は判定時間区間を表し、「Flag=1」は制御時間区間を表す。判定時間区間「Flag=0」である場合、無線品質の変動が比較的小さいために、計測間隔Δｔが相対的に長く制御されており、無線品質の変動が大きくなるタイミングを判定している。
（Ｓ５０４）判定時間区間「Flag=0」である場合、継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する。
（Ｓ５０５）継続して入力される無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する。

（Ｓ５１１）最初に、平均値μ及び標準偏差σを用いて、チェビシェフ不等式を生成する。
（Ｓ５１２）生成したチェビシェフ不等式に、無線品質Ｃ[t]を代入した場合、その不等式が成立するか否かを判定する。
（Ｓ５１３）チェビシェフ不等式が成立すると判定された場合、連続不成立回数ｍを初期化（ｍ＝０）する。そして、Ｓ５０６へ移行する。
（Ｓ５１４）チェビシェフ不等式が不成立であると判定された場合、連続不成立回数ｍを１増分（ｍ＋＋）する。
（Ｓ５１５）次に、連続不成立回数ｍが閾値Ｎ回に達したか否かを判定する。連続不成立回数ｍがＮ回に達していない場合、Ｓ５０６へ移行する。連続不成立回数ｍが閾値Ｎ回に達するまで、チェビシェフ不等式の判定を繰り返すことにより、判定精度を高めることができる。尚、閾値Ｎ回は、無線システムに応じて又は無線品質状態に応じて変更してもよい。
（Ｓ５１６）連続不成立回数ｍが閾値Ｎ回に達した場合、計測間隔Δｔ（＝Δｔ_３）を短縮するべく制御される（Δｔ_３＜Δｔ_１，Δｔ_２）。
（Ｓ５１７）制御時間区間へ移行するべく、「Flag=1」に設定する。
（Ｓ５１８）連続不成立回数ｍを初期化（ｍ＝０）する。そして、Ｓ５０６へ移行する。

（Ｓ５２１）制御時間区間「Flag=1」である場合、無線品質の変動が大きいために、計測間隔Δｔが比較的短く制御されており、一定時間だけ経過する。最初に、制御時間カウンタCountを１増分する。「制御時間カウンタ」は、制御時間区間における一定時間を規定するカウンタである。
（Ｓ５２２）制御時間カウンタCountが閾値Ｍ回に達したか否かを判定する。制御時間区間の一定時間は、「Δｔ×閾値Ｍ回」によって決定される。CountがＭ回に達していない場合、Ｓ５０６へ移行する。尚、閾値Ｍ回は、無線システムに応じて又は無線品質状態に応じて変更してもよい。
（Ｓ５２３）制御時間カウンタCountが閾値Ｍ回に達した場合、計測間隔Δｔを判定時間間隔（＝Δｔ_２）に戻すべく制御される（Δｔ_３＜Δｔ_１，Δｔ_２）。
（Ｓ５２４）判定時間区間へ移行するべく、「Flag=0」に設定する。
（Ｓ５２５）制御時間カウンタCountを初期化（Count＝０）する。そして、Ｓ５０６へ移行する。

Ｓ５２１〜Ｓ５２５における制御時間区間では、伝搬路が急激に変動している場合（チェビシェフの不等式が成立しない場合）に実行される。従って、そのような状態にある制御時間区間では、平均値及び標準偏差を算出するのは好ましくない。

但し、Ｓ５２６〜Ｓ５２８によれば、制御時間区間における後半分の時間では、平均値及び標準偏差の算出を実行している。
（Ｓ５２６）制御時間カウンタCountが閾値Ｍ／２回以上か否かを判定する。CountがＭ／２回以上でないならば、Ｓ５０６へ移行する。
（Ｓ５２７）制御時間カウンタCountが閾値Ｍ／２回以上であるならば、継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する。
（Ｓ５２８）継続して入力される無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する。

尚、制御時間区間を終了する際（Ｓ５２５）、チェビシェフ不等式を判定するものであってもよい。制御時間区間は、無線品質の変動が緩やかになった際に終了すればよいと考えられる。この時点で、チェビシェフ不等式が例えばＬ回連続して成立するならば、判定時間区間へ移行する。例えば、ｋ＝１．３及びＬ＝３であって、チェビシェフ不等式が３回連続で成立した場合、現在の無線品質の変動が緩やかである可能性は、約８０％となる。尚、閾値Ｌ回も、固定値であってもよいし、無線システムに応じて又は無線品質状態に応じて変更するものであってもよい。

（Ｓ５０６）最後に、計測間隔Δｔだけ待機して、遅延させる。その後、Ｓ５０１へ移行する。

図６は、本発明における無線端末の機能構成図である。

図６によれば、無線端末１は、図１と比較して、平均値算出部１３１と、標準偏差算出部１３２と、チェビシェフ不等式判定部１３３と、計測間隔適応制御部１３４とを更に有する。これら機能構成部は、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。

平均値算出部１３１は、継続して入力される無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する。平均値μは、以下のいずれか一方の式で算出される。
［指数平滑平均値］
μ[t]＝（１−α）×μ[t-1]＋αＣ[t] α：忘却係数
又は、
［算術平均値］
μ[t]＝1/L・Σ_T=t-L+1 ^tＣ[T] 時間（t-L+1,t)の範囲

標準偏差算出部１３２は、継続して入力される無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する。標準偏差σは、以下のいずれか一方の式で算出される。
［指数平滑平均値の場合］
σ[t]＝√（Sqr[t]−μ[t]^２）
Sqr[t]＝（１−α）×Sqr[t−1]＋αＣ[t]^２ α：忘却係数
又は、
［算術平均値の場合］
σ[t]＝√（1/L・Σ_T=t-L+1 ^t(Ｃ[T]−μ[t])^２） 時間（t-L+1,t)の範囲

チェビシェフ不等式判定部１３３は、平均値μと標準偏差σと現時刻の無線品質Ｃ[t]とを代入したチェビシェフ不等式が、成立するか否かを判定する。チェビシェフ不等式判定部１３３は、以下の式によって算出される
Ｐｒ（｜Ｃ[t]−μ[t]｜≧ｋ×σ[t]）≦１／ｋ^２
ｋ：範囲係数

計測間隔適応制御部１３４は、チェビシェフ不等式が成立しないと判定された際に、無線品質計測部１２１に対して時間間隔Δｔを相対的に短く制御する。尚、チェビシェフ不等式が成立しないとの判定が連続して所定回数ｍ以上継続した場合に、時間間隔Δｔを相対的に短く制御することも好ましい。逆に、チェビシェフ不等式が成立すると判定された際に、無線品質計測部１２１に対して時間間隔Δｔを相対的に長く制御する。

また、計測間隔適応制御部１３４は、チェビシェフ不等式のが成立しないと判定され、無線品質Ｃ[t]が平均値μよりも小さい場合（不成立［２］）、時間間隔Δｔを相対的に長く制御する。逆に、チェビシェフ不等式が成立しないと判定され、無線品質Ｃ[t]が平均値μよりも大きい場合（不成立［１］）、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１１１及び１１２を更に有する場合、通信インタフェース部１１１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１１２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１２１は、通信インタフェース部１１２における無線品質を計測することが必要となる。

図７は、本発明における計測間隔Δｔの変化を表すグラフである。

図７（ａ）によれば、以下のように計測間隔Δｔが規定されている。
Δｔ_２ ＞ Δｔ_１，Δｔ_３
Δｔ_１：トレーニング時間区間
Δｔ_２：判定時間区間
Δｔ_３：制御時間区間
無線品質が急激に変動した時、制御時間区間へ移行し、計測間隔Δｔが短く制御される。また、無線品質が緩やかな時、判定時間区間へ移行し、計測間隔Δｔが長く制御される。

図７（ｂ）によれば、更に、以下のように計測間隔Δｔが規定されている。
Δｔ_２ ＞ Δｔ_２’ ＞ Δｔ_１，Δｔ_３
Δｔ_２ ：不成立［１］の場合（μ[t]＋ｋσ[t]）≦Ｃ[t]）
Δｔ_２’：不成立［２］の場合（Ｃ[t]≦（μ[t]−ｋσ[t]）
現在の無線品質が、過去の無線品質よりも良くなっている場合（不成立［１］）、無線品質が大きく変動していても、計測間隔は長く制御されてもよい。一方で、現在の無線品質が、過去の無線品質よりも悪くなっている場合（不成立［２］）、計測間隔を短く制御し、無線品質の変動を確認する必要がある。

図８は、本発明における計測間隔Δｔの変化を表すシミュレーション結果のグラフである。

図８によれば、２６．６６ｍｓ毎(＝ΔＴ)の無線品質（ＣＮＲ）の変動と、計測間隔Δｔの変化とが表されている。このシミュレーション結果は、以下のパラメータによって得られたものである。尚、計測間隔は、ΔＴのｍ倍で変化させた。
トレーニング処理区間の規定時間 ：２００ΔＴ［ｍｓ］
トレーニング処理区間の計測間隔 ：Δｔ_１＝ΔＴ［ｍｓ］
判定時間区間の計測間隔 ：Δｔ_２＝３ΔＴ［ｍｓ］
制御時間区間の計測間隔 ：Δｔ_３＝ΔＴ［ｍｓ］
チェビシェフ不等式の連続不成立回数：Ｎ＝３回
制御時間カウンタに対する閾値 ：Ｍ＝５０回
チェビシェフ不等式の範囲係数 ：ｋ＝１．３
平均値μ及び標準偏差σの忘却係数 ：α＝０．２

図８によれば、無線品質が急激に変動した時（例えばｔ＝８〜１２ｓ及び１８付近）、制御時間区間へ移行し、計測間隔Δｔが短く制御される。即ち、本発明によれば、無線品質の変動が緩やかな時は、計測間隔Δｔが長く制御され、無線品質の変動が急激な時は、計測間隔Δｔが短く制御される。

図８によれば、範囲係数ｋ＝１．３に設定されている。この場合、以下の範囲外となる確率は、
（μ[t]−1.3×σ[t]，μ[t]＋1.3×σ[t]）
高々１／１．６９≒６０％となる。無線品質Ｃ[t]がその範囲外である場合、過去の無線品質状態と比較して、無線品質Ｃ[t]が大きく変動していることを意味する。

また、Ｎ＝３回の場合、チェビシェフ不等式を３回連続で不成立となる確率は、高々（１／１．６９）^３≒２０％となる。これは、現在の無線品質状態が過去の無線品質状態と比較して大きく変動している確率は、高々２０％ということと同義である。

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、現時刻の無線品質が、平均値μから標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が成立するか否かを判定することによって、将来の無線品質の推定における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に追従して無線品質の計測間隔を適応的に変化させることができる。

特に、ＦＩＲフィルタの演算と比較して、本発明における平均値及び標準偏差の算出は極めて簡易であり、計算量の大幅な削減につながる。また、無線品質の変動状態が緩やかな時には、無線品質の計測間隔が長く制御されるので、無駄に無線品質を計測することがなく、無線端末全体の消費電力の削減にも寄与する。

前述した本発明の種々の実施形態において、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。

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。 本発明の無線品質計測方法における概念的なフローチャートである。 チェビシェフ不等式を表すグラフである。 トレーニング時間区間におけるフローチャートである。 判定時間区間及び制御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端末の機能構成図である。 本発明における計測間隔Δｔの変化を表すグラフである。 本発明における計測間隔Δｔの変化を表すシミュレーション結果のグラフである。

符号の説明

１ 無線端末
１００ データ送受信部
１１１、１１２ 通信インタフェース部
１２１ 無線品質計測部
１２２ ＦＩＲフィルタ部
１２３ 計測間隔制御部
１３１ 平均値算出部
１３２ 標準偏差算出部
１３３ チェビシェフ不等式判定部
１３４ 計測間隔適応制御部

Claims (12)

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、
   継続して入力される前記無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する平均値算出手段と、
   継続して入力される前記無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する標準偏差算出手段と、
   現時刻の無線品質Ｃ[t]が、前記平均値μから前記標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が、成立するか否かを判定する不等式判定手段と、
   前記不等式が成立しないと判定された際に、前記無線品質計測手段に対して前記時間間隔Δｔを相対的に短く制御する計測間隔適応制御手段と
   を有することを特徴とする無線端末。
2. 前記不等式は、チェビシェフ不等式であることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 前記計測間隔適応制御手段は、前記不等式判定手段によって前記不等式が成立すると判定された際に、前記無線品質計測手段に対して前記時間間隔Δｔを相対的に長く制御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. 前記計測間隔適応制御手段は、前記不等式判定手段によって前記不等式が成立しないとの判定が連続して所定回数ｍ以上継続した場合に、前記時間間隔Δｔを相対的に短く制御することを特徴とする請求項３に記載の無線端末。
5. 前記平均値算出手段は、指数平滑平均値μを以下の式で算出し、
   μ[t]＝（１−α）×μ[t-1]＋αＣ[t]
   α：忘却係数
   前記標準偏差算出手段は、前記標準偏差σを以下の式で算出する
   σ[t]＝√（Sqr[t]−μ[t]^２）
   Sqr[t]＝（１−α）×Sqr[t−1]＋αＣ[t]^２
   α：忘却係数
   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. 前記平均値算出手段は、（t-L+1,t)の範囲における算術平均値μを以下の式で算出し、
   μ[t]＝1/L・Σ_T=t-L+1 ^tＣ[T]
   前記標準偏差算出手段は、前記標準偏差σを、以下の式で算出する
   σ[t]＝√（1/L・Σ_T=t-L+1 ^t(Ｃ[T]−μ[t])^２）
   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。
7. 前記不等式判定手段は、以下の式が成立するか否かを判定する
   Ｐｒ（｜Ｃ[t]−μ[t]｜≧ｋσ[t]）≦１／ｋ^２
   ｋ：範囲係数
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線端末。
8. 前記不等式判定手段によって前記不等式が成立しないと判定され、前記無線品質Ｃ[t]が前記平均値μよりも大きい場合、前記計測間隔適応制御手段は、前記時間間隔Δｔを相対的に長く制御し、又は
   前記不等式判定手段によって前記不等式が成立しないと判定され、前記無線品質Ｃ[t]が前記平均値μよりも小さい場合、前記計測間隔適応制御手段は、前記時間間隔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７のいずれか１項に記載の無線端末。
9. 前記無線品質は、信号対雑音比であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の無線端末。
10. 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９のいずれか１項に記載の無線端末。
11. 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、
    継続して入力される前記無線品質Ｃ[t]の平均値μを算出する平均値算出手段と、
    継続して入力される前記無線品質Ｃ[t]の標準偏差σを算出する標準偏差算出手段と、
    現時刻の無線品質Ｃ[t]が、前記平均値μから前記標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が、成立するか否かを判定する不等式判定手段と、
    前記不等式が成立しないと判定された際に、前記無線品質計測手段に対して前記時間間隔Δｔを相対的に短く制御する計測間隔適応制御手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とする無線端末用のプログラム。
12. 無線端末における無線品質計測方法において、
    時間間隔Δｔ毎に、時刻ｔにおける無線品質Ｃ[t]を計測する第１のステップと、
    継続して入力される前記無線品質Ｃ[t]の平均値μ及び標準偏差σを算出する第２のステップと、
    現時刻の無線品質Ｃ[t]が、前記平均値μから前記標準偏差σの範囲係数ｋ倍未満の範囲に含まれる不等式が、成立するか否かを判定する第３のステップと、
    前記不等式が成立しないと判定された際に、前記無線品質計測手段に対して前記時間間隔Δｔを相対的に短く制御する第４のステップと
    を有することを特徴とする無線品質計測方法。

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