JP6627496B2 - Management device, program to be executed by computer, and computer-readable recording medium recording the program - Google Patents
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Description
本発明は、管理装置、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a management device, a program to be executed by a computer, and a computer-readable recording medium storing the program.
コグニティブ無線システムまたは周波数共用移動体通信システムでは、免許された無線通信システムである1次利用者が存在する周波数帯域において、時間的・空間的な周波数の空きを活用することで通信帯域を確保し、通信容量を向上させる。 In a cognitive radio system or a frequency sharing mobile communication system, in a frequency band in which a primary user who is a licensed radio communication system exists, a communication band is secured by utilizing a time and spatial frequency space. , Improve communication capacity.
しかし、1次利用者の周波数を用いて通信を行う無線局は、2次利用者として1次利用者の周波数を利用するため、1次利用者の通信に干渉を与えないという制約が課される。そのため、2次利用者は、送信電力等を適切に設定する必要がある。 However, since a radio station that performs communication using the frequency of the primary user uses the frequency of the primary user as a secondary user, there is a restriction that interference is not given to communication of the primary user. You. Therefore, the secondary user needs to appropriately set the transmission power and the like.
1次利用者への干渉は、2次利用者の周波数チャネル、送信電力および変調方式のみならず、1次利用者と2次利用者の位置関係、周囲の建物、植物および天気等によっても影響を受ける。そのため、干渉量を正確にモデル化して理論的に適切なパラメータを導き出すことは難しい。また、位置関係および天気等は、時間的に変化するため、1次利用者に干渉を与えないためには適切なパラメータをリアルタイムに設定する必要がある。 Interference with the primary user is affected not only by the frequency channel, transmission power, and modulation method of the secondary user, but also by the positional relationship between the primary and secondary users, surrounding buildings, plants, weather, and the like. Receive. Therefore, it is difficult to accurately model the interference amount and derive theoretically appropriate parameters. In addition, since the positional relationship, weather, and the like change with time, it is necessary to set appropriate parameters in real time so as not to interfere with the primary user.
従来、2次利用者のパラメータを設定する技術として以下の技術が知られている。 Conventionally, the following techniques are known as techniques for setting parameters of a secondary user.
多数のセンサーを用いて、1次利用者が送信する信号を検出し、ある地点、時刻における周波数の利用可能性をデータベースし、そのデータベースを用いて2次利用者のパラメータを設定する(非特許文献1)。 Using a large number of sensors, a signal transmitted by a primary user is detected, a database of frequency availability at a certain point and time is used, and parameters of the secondary user are set using the database (Non-patent document). Reference 1).
2次利用者は、信号送信前に受信動作を行い、1次利用者が周波数チャネルを利用していないかを確信して送信を行う(非特許文献2)。即ち、2次利用者は、キャリアセンスを行い、キャリアセンスの結果、無線通信が行われていない場合、送信を行うものである。 The secondary user performs a receiving operation before transmitting a signal, and performs transmission with confidence that the primary user does not use a frequency channel (Non-Patent Document 2). In other words, the secondary user performs carrier sense, and performs transmission when wireless communication is not performed as a result of the carrier sense.
2次利用者は、1次利用者からの信号受信電力から1次利用者への干渉量の期待値を算出し、PID制御によって動的に送信電力を調整して干渉を回避する(非特許文献3)。 The secondary user calculates the expected value of the amount of interference to the primary user from the signal reception power from the primary user, and dynamically adjusts the transmission power by PID control to avoid interference (Non-Patent Document 1). Reference 3).
2次利用者は、伝搬モデルから1次利用者への干渉量の推定値を求め、その推定値が所定の値以下になるように送信電力を制御する(非特許文献4)。 The secondary user obtains an estimated value of the amount of interference with the primary user from the propagation model, and controls the transmission power so that the estimated value is equal to or less than a predetermined value (Non-Patent Document 4).
しかし、非特許文献1に記載された技術では、1次利用者が受信のみを行っていた場合、その受信点における干渉まで考慮することができない。また、送信電力を制限すれば使用可能な周波数チャネルが存在しても、その周波数チャネルを発見することは困難である。更に、電波伝搬は、周囲の建物の影響で変動するが、データベースでは、そのようなリアルタイムな変化に追随することは困難である。
However, in the technique described in
また、非特許文献2に記載された技術では、1次利用者と2次利用者の送信端末が離れており、かつ、1次利用者の受信端末が2次利用者に近接していた場合、1次利用者の受信端末において干渉が生じる。これは、隠れ端末問題であり、キャリアセンスによる干渉回避では避けられない問題である。 Also, in the technique described in Non-Patent Document 2, when the transmitting terminal of the primary user and the transmitting terminal of the secondary user are separated, and the receiving terminal of the primary user is close to the secondary user First, interference occurs at the receiving terminal of the primary user. This is a hidden terminal problem and cannot be avoided by avoiding interference by carrier sense.
更に、非特許文献3に記載された技術では、1次利用者が送受信端末であり、2次利用者がその信号を受信できることを前提としているが、非特許文献2における技術でも説明したように、1次利用者の受信端末に対する干渉に関しては、1次利用者の受信端末からの信号を受信できないため、干渉を回避できない。 Furthermore, in the technology described in Non-Patent Document 3, it is assumed that the primary user is a transmitting / receiving terminal and the secondary user can receive the signal, but as described in the technology in Non-Patent Document 2, Regarding interference with the primary user's receiving terminal, it is not possible to receive a signal from the primary user's receiving terminal, so that interference cannot be avoided.
更に、非特許文献4に記載された技術では、1次利用者に関する様々なパラメータ、具体的には、伝搬減衰定数、送信電力、最大通信距離および所望の信号対雑音比等を事前に取得する必要がある。そして、多数の1次利用者が存在する場合、全ての1次利用者に対して、これらのパラメータを取得することは困難である。
Furthermore, in the technique described in
この発明の実施の形態によれば、2次利用者が干渉を回避して無線通信を行うための通信パラメータをリアルタイムに決定可能な管理装置を提供する。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a management device capable of determining a communication parameter for a secondary user to perform wireless communication while avoiding interference in real time.
また、この発明の実施の形態によれば、2次利用者が干渉を回避して無線通信を行うための通信パラメータをリアルタイムに決定することをコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。 Further, according to an embodiment of the present invention, there is provided a program for causing a computer to determine in real time a communication parameter for a secondary user to perform wireless communication while avoiding interference.
この発明の実施の形態によれば、管理装置は、受信手段と、生成手段と、機械学習手段と、通信パラメータ決定手段と、送信手段とを備える。受信手段は、免許されている無線通信システムである1次利用者から、干渉を受けた端末の位置である被干渉端末位置と干渉の有無とを含む干渉通知を受信する。生成手段は、1次利用者の周波数帯を用いて無線通信を行う無線通信システムである2次利用者の通信履歴と干渉通知の履歴とに基づいて干渉の有無を示すラベルと被干渉端末位置と通信パラメータとを相互に対応付けた教師データを生成する。機械学習手段は、教師データに基づいて、通信パラメータを含むn(nは2以上の整数)個のパラメータからなるn次元空間において通信パラメータを干渉が無い第1のクラスと干渉が有る第2のクラスとに分類するための境界であり、かつ、第1および第2のクラスから等距離に存在する境界である決定境界を機械学習によって決定する。通信パラメータ決定手段は、n個のパラメータのうちの変更できないm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定した(n−m)次元超平面を設定し、その設定した(n−m)次元超平面上の点と決定境界との距離を指標として利得関数を最大または最小にする(n−m)次元超平面上の点を探索し、その探索した(n−m)次元超平面上の点から制約条件を用いて1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する。送信手段は、決定された通信パラメータセットを2次利用者の端末群へ送信する。 According to an embodiment of the present invention, a management device includes a receiving unit, a generating unit, a machine learning unit, a communication parameter determining unit, and a transmitting unit. The receiving means receives from the primary user who is a licensed wireless communication system an interference notification including the position of the interfered terminal, which is the position of the terminal receiving the interference, and the presence or absence of interference. The generating means includes a label indicating the presence or absence of interference based on the communication history of the secondary user and the history of the interference notification, which is a wireless communication system that performs wireless communication using the frequency band of the primary user, and the position of the interfered terminal. And teacher data in which the teacher data and the communication parameters are associated with each other. The machine learning means converts the communication parameters in an n-dimensional space composed of n (n is an integer of 2 or more) including communication parameters based on the teacher data into a first class having no interference and a second class having interference with the second class. A decision boundary, which is a boundary for classifying into a class and a boundary existing at an equal distance from the first and second classes, is determined by machine learning. The communication parameter determining means sets a (nm) -dimensional hyperplane in which m parameters (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) that cannot be changed among the n parameters are fixed, and the setting is performed ( A point on the (nm) -dimensional hyperplane that maximizes or minimizes the gain function is searched using the distance between the point on the (nm) -dimensional hyperplane and the decision boundary as an index, and the searched (nm) From the points on the dimensional hyperplane, a communication parameter set that does not cause interference in the primary user is determined using the constraint conditions. The transmission means transmits the determined communication parameter set to the terminal group of the secondary user.
また、この発明の実施の形態によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、無線通信を行うための通信パラメータセットの決定をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、受信手段が、免許されている無線通信システムである1次利用者から、干渉を受けた端末の位置である被干渉端末位置と干渉の有無とを含む干渉通知を受信する第1のステップと、生成手段が、1次利用者の周波数帯を用いて無線通信を行う無線通信システムである2次利用者の通信履歴と干渉通知の履歴とに基づいて干渉の有無を示すラベルと被干渉端末位置と通信パラメータとを相互に対応付けた教師データを生成する第2のステップと、機械学習手段が、教師データに基づいて、通信パラメータを含むn(nは2以上の整数)個のパラメータからなるn次元空間において通信パラメータを干渉が無い第1のクラスと干渉が有る第2のクラスとに分類するための境界であり、かつ、第1および第2のクラスから等距離に存在する境界である決定境界を機械学習によって決定する第3のステップと、通信パラメータ決定手段が、n個のパラメータのうちの変更できないm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定した(n−m)次元超平面を設定し、その設定した(n−m)次元超平面上の点と決定境界との距離を指標として利得関数を最大または最小にする(n−m)次元超平面上の点を探索し、その探索した(n−m)次元超平面上の点から制約条件を用いて1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する第4のステップと、送信手段が、決定された通信パラメータセットを2次利用者の端末群へ送信する第5のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。 According to the embodiment of the present invention, a program for causing a computer to execute is a program for causing a computer to determine a communication parameter set for performing wireless communication, and the receiving means is licensed. A first step of receiving, from a primary user who is a wireless communication system, an interference notification including the position of an interfered terminal, which is the position of a terminal that has received interference, and the presence or absence of interference; Based on the communication history of the secondary user and the history of interference notification, which is a wireless communication system that performs wireless communication using the user's frequency band, the label indicating the presence or absence of interference, the position of the interfered terminal, and the communication parameter are exchanged. And a second step of generating teacher data associated with the n. (N is an integer of 2 or more) parameters including communication parameters based on the teacher data. Boundary for classifying communication parameters into a first class having no interference and a second class having interference in an n-dimensional space composed of data and existing at the same distance from the first and second classes. A third step of determining a decision boundary, which is a boundary, by machine learning, and the communication parameter determining unit fixes m (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) unchangeable parameters out of the n parameters (Nm) -dimensional hyperplane is set, and the (nm) dimension that maximizes or minimizes the gain function using the distance between a point on the set (nm) -dimensional hyperplane and the decision boundary as an index. A fourth step of searching for a point on the hyperplane and determining a communication parameter set that does not cause interference in the primary user using constraints from the searched point on the (nm) -dimensional hyperplane; Transmission means, Is a program for executing a fifth step of transmitting the constant communication parameter set to a secondary user of the terminal groups on the computer.
この発明の実施の形態においては、2次利用者における通信パラメータの履歴情報と、1次利用者の干渉通知の履歴情報とを用いて、1次利用者の端末に干渉を与えない通信パラメータセットを決定するので、1次利用者の端末に干渉を与えない通信パラメータセットをリアルタイムに決定できる。 In the embodiment of the present invention, a communication parameter set that does not interfere with the terminal of the primary user using history information of communication parameters of the secondary user and history information of interference notification of the primary user Is determined, a communication parameter set that does not interfere with the terminal of the primary user can be determined in real time.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態における通信機器を示す概略図である。図1を参照して、無線通信システムWLC1,WLC2が存在する。無線通信システムWLC1は、免許された無線通信システムであり、「1次利用者」と呼ばれる。無線通信システムWLC1は、無線局1と端末2,3とを備える。無線局1は、1次利用者の無線局であり、端末2,3は、1次利用者の端末である。そして、無線局1および端末2,3は、免許された周波数帯域で相互に無線通信を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a communication device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, there are wireless communication systems WLC1 and WLC2. The wireless communication system WLC1 is a licensed wireless communication system and is called a “primary user”. The wireless communication system WLC1 includes a
無線通信システムWLC2は、1次利用者の周波数帯域で無線通信を行う無線通信システムであり、「2次利用者」と呼ばれる。無線通信システムWLC2は、無線局11と、端末12,13とを備える。無線局11は、2次利用者の無線局であり、端末12,13は、2次利用者の端末である。無線局11および端末12,13は、1次利用者の周波数帯域で相互に無線通信を行う。
The wireless communication system WLC2 is a wireless communication system that performs wireless communication in a frequency band of a primary user, and is called a “secondary user”. The wireless communication system WLC2 includes a wireless station 11 and
端末2,3の各々は、端末12,13からの信号を受信したときの受信信号強度を検出する。そして、端末2,3の各々は、受信信号強度が83dBm以上であるとき、干渉が有ると判定し、受信信号強度が83dBmよりも小さいとき、干渉が無いと判定する。 Each of the terminals 2 and 3 detects a received signal strength when receiving a signal from the terminal 12 or 13. Each of the terminals 2 and 3 determines that there is interference when the received signal strength is equal to or higher than 83 dBm, and determines that there is no interference when the received signal strength is smaller than 83 dBm.
端末2,3の各々は、干渉が有ると判定すると、例えば、GPS(Global Positioning System)を用いて自己の位置を検出するとともに、内蔵したタイマーを用いて、干渉が有ると判定したときの時刻を検出する。この検出した位置は、端末2,3が干渉を受けたときの位置であるので、「被干渉端末位置」と呼ばれる。 When each of the terminals 2 and 3 determines that there is interference, for example, it detects its own position using GPS (Global Positioning System) and uses an internal timer to determine the time when it is determined that there is interference. Is detected. Since the detected position is the position when the terminals 2 and 3 receive the interference, it is called “interfered terminal position”.
そして、端末2,3の各々は、時刻と、干渉の有無と、被干渉端末位置とを含む干渉通知を生成し、その生成した干渉通知を無線局1へ送信する。
Then, each of the terminals 2 and 3 generates an interference notification including the time, the presence / absence of interference, and the position of the interfered terminal, and transmits the generated interference notification to the
無線局1は、端末2,3から干渉通知を受信し、その受信した干渉通知を無線局11へ送信する。
The
管理装置10は、無線局11に配置される。そして、管理装置10は、無線局1から干渉通知を受信する。また、管理装置10は、端末12,13と無線通信を行い、その無線通信を行った時刻と、その無線通信の履歴(2次利用者における通信履歴)とを対応付けて保持する。
The
そうすると、管理装置10は、干渉通知から時刻、干渉の有無および被干渉端末位置とを抽出し、その抽出した時刻、干渉の有無および被干渉端末位置を相互に対応付けて後述する管理テーブルに格納するとともに、保持している時刻および2次利用者における通信履歴とを相互に対応付けて後述する管理テーブルに格納する。
Then, the
管理装置10は、上記の動作を繰返し行い、各時刻に対応付けて、干渉の有無と、被干渉端末位置と、2次利用者における通信履歴とを順次管理テーブルに格納する。
The
管理装置10は、管理テーブルに基づいて、後述する方法によって、教師データを作成し、その作成した教師データに基づいて、1次利用者へ干渉を与えない通信パラメータセットを決定し、その決定した通信パラメータセットを端末12,13へ送信する。
The
端末12,13は、管理装置10から通信パラメータセットを受信すると、その受信した通信パラメータセットを用いて無線局11と無線通信を行う。
Upon receiving the communication parameter set from the
図2は、図1に示す管理装置10の構成を示す概略図である。図2を参照して、管理装置10は、情報管理部101と、機械学習部102と、パラメータ決定部103と、パラメータ通知部104とを備える。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
情報管理部101は、タイマー(図示せず)を内蔵しており、無線局1から干渉通知を受信する。
The
また、情報管理部101は、端末12,13との無線通信に用いられた通信パラメータ(2次利用者における通信パラメータ)を時刻に対応付けて管理する。通信パラメータは、例えば、送信電力、搬送波周波数、帯域幅、変調方式、多元接続方式およびアンテナセクタ等である。
The
そして、情報管理部101は、時刻に対応付けて、干渉通知に含まれる干渉の有無および被干渉端末位置を管理テーブルに格納するとともに、時刻に対応付けて2次利用者における通信パラメータを管理テーブルに格納する。すなわち、情報管理部101は、干渉通知の履歴(干渉の有無および被干渉端末位置の履歴)と2次利用者における通信履歴(2次利用者における通信パラメータの履歴)とを時系列に管理する。この干渉通知の履歴と2次利用者における通信履歴とを時系列に含むものを「管理テーブル」と呼ぶ。
Then, the
情報管理部101は、新たに干渉通知を受信すると、干渉通知の履歴と2次利用者における通信履歴とを管理テーブルに追加して管理テーブルを更新する。そして、情報管理部101は、更新した管理テーブルを機械学習部102へ出力する。
When newly receiving the interference notification, the
機械学習部102は、管理テーブルを情報管理部101から受け、その受けた管理テーブルに基づいて、後述する方法によって、教師データを作成し、その作成した教師データに基づいて機械学習を行い、通信パラメータを干渉が無いクラスCL1と干渉が有るクラスCL2とに分類するための境界であり、かつ、クラスCL1,CL2の両方から等距離にある境界である決定境界を決定する。
The
そうすると、機械学習部102は、その決定した決定境界をパラメータ決定部103へ出力する。
Then, the
パラメータ決定部103は、決定境界を機械学習部102から受け、その受けた決定境界を用いて、後述する方法によって、1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する。そして、パラメータ決定部103は、その決定した通信パラメータセットをパラメータ通知部104へ出力する。
The
パラメータ通知部104は、通信パラメータセットをパラメータ決定部103から受け、その受けた通信パラメータセットを端末12,13へ送信する。
The
図3は、管理テーブルの概念図である。図3を参照して、管理テーブルTable−CTLは、1次利用者の干渉通知の履歴と、2次利用者の通信履歴とを含む。1次利用者の干渉通知の履歴および2次利用者の通信履歴は、相互に対応付けられる。 FIG. 3 is a conceptual diagram of the management table. Referring to FIG. 3, management table Table-CTL includes a history of interference notification of the primary user and a communication history of the secondary user. The history of the interference notification of the primary user and the communication history of the secondary user are associated with each other.
1次利用者の干渉通知の履歴は、時刻1と、干渉の有無と、被干渉端末位置とを含む。時刻1、干渉の有無および被干渉端末位置は、相互に対応付けられる。
The history of the primary user's interference notification includes
2次利用者の通信履歴は、時刻2と、送信電力と、中心周波数とを含む。時刻2、送信電力および中心周波数は、相互に対応付けられる。 The communication history of the secondary user includes time 2, transmission power, and center frequency. Time 2, transmission power and center frequency are associated with each other.
2次利用者の通信パラメータは、上記において、送信電力、搬送波周波数、帯域幅、変調方式、多元接続方式およびアンテナセクタ等からなると説明した。しかし、図3においては、説明し易くするために、2次利用者の通信パラメータとして送信電力および中心周波数だけを示した。実際には、2次利用者の通信履歴は、上述した送信電力、搬送波周波数、帯域幅、変調方式、多元接続方式およびアンテナセクタ等からなる。 It has been described above that the communication parameters of the secondary user include transmission power, carrier frequency, bandwidth, modulation scheme, multiple access scheme, antenna sector, and the like. However, in FIG. 3, only the transmission power and the center frequency are shown as communication parameters of the secondary user for ease of explanation. Actually, the communication history of the secondary user includes the above-described transmission power, carrier frequency, bandwidth, modulation scheme, multiple access scheme, antenna sector, and the like.
図3においては、時刻t0,t3,t4では、干渉が無く、そのときの2次利用者における送信電力および中心周波数が示されている。干渉が無いので、被干渉端末位置には、”unknown”が格納されている。そして、”干渉無し”、”unknown”、2次利用者の送信電力および中心周波数が時刻t0,t3,t4に対応付けられている。 In FIG. 3, at times t0, t3, and t4, there is no interference, and the transmission power and center frequency of the secondary user at that time are shown. Since there is no interference, "unknown" is stored in the position of the terminal to be interfered. Then, “no interference”, “unknown”, the transmission power and the center frequency of the secondary user are associated with times t0, t3, and t4.
また、図3においては、時刻t1,t2では、干渉が有り、そのときの被干渉端末位置と、2次利用者の送信電力および中心周波数とが示されている。そして、”干渉有り”、被干渉端末位置((x1,y1),(x2,y2))、2次利用者の送信電力および2次利用者の中心周波数が時刻t1,t2に対応付けられている。 In FIG. 3, at times t1 and t2, there is interference, and the position of the interfered terminal and the transmission power and center frequency of the secondary user at that time are shown. Then, “interference present”, the position of the interfered terminal ((x1, y1), (x2, y2)), the transmission power of the secondary user and the center frequency of the secondary user are associated with the times t1 and t2. I have.
このように、管理テーブルTable−CTLは、1次利用者の干渉の有無および被干渉端末位置と、2次利用者の通信パラメータとが時刻に対応付けられた構成からなる。 As described above, the management table Table-CTL has a configuration in which the presence / absence of interference of the primary user, the position of the interfered terminal, and the communication parameters of the secondary user are associated with the time.
情報管理部101は、無線局1から干渉通知を受信すると、干渉通知から時刻1、干渉の有(または無)および被干渉端末位置を抽出する。そして、情報管理部101は、時刻1、干渉の有(または無)および被干渉端末位置を相互に対応付けて管理テーブルTable−CTLに格納し、自己が保持している時刻2、2次利用者の送信電力および2次利用者の中心周波数を相互に対応付けて管理テーブルTable−CTLに格納する。
When receiving the interference notification from the
情報管理部101は、この動作を干渉通知を受信する毎に行い、管理テーブルTable−CTLを作成するとともに記憶する。そして、情報管理部101は、新たな干渉通知を受信すると、上記の動作を行って管理テーブルTable−CTLを更新し、その更新した管理テーブルTable−CTLを記憶するとともに機械学習部102へ出力する。
The
図4は、教師データの概念図である。図4を参照して、教師データTCHR_Dは、干渉の有無と、被干渉端末位置と、送信電力と、中心周波数とを含む。干渉の有無、被干渉端末位置、送信電力および中心周波数は、相互に対応付けられる。 FIG. 4 is a conceptual diagram of the teacher data. Referring to FIG. 4, teacher data TCHR_D includes the presence or absence of interference, the position of the interfered terminal, the transmission power, and the center frequency. The presence / absence of interference, the position of the interfered terminal, the transmission power, and the center frequency are associated with each other.
なお、図4においても、説明をし易くするために、2次利用者の通信パラメータとして送信電力および中心周波数が示されているが、実際には、2次利用者の通信パラメータとして、送信電力、搬送波周波数、帯域幅、変調方式、多元接続方式およびアンテナセクタ等が教師データTCHR_Dに格納される。 In FIG. 4, the transmission power and the center frequency are shown as communication parameters of the secondary user for ease of explanation, but in actuality, the transmission power and the center frequency are used as the communication parameters of the secondary user. , Carrier frequency, bandwidth, modulation scheme, multiple access scheme, antenna sector, and the like are stored in the teacher data TCHR_D.
教師データTCHR_Dにおいては、干渉有りを”1”で表し、干渉無しを”−1”で表す。 In the teacher data TCHR_D, the presence of interference is represented by “1”, and the absence of interference is represented by “−1”.
また、教師データTCHR_Dにおいては、干渉が無い場合、被干渉端末位置を(0,0)で表す。 In the teacher data TCHR_D, when there is no interference, the position of the interfered terminal is represented by (0, 0).
そして、干渉の有無(−1または1)、被干渉端末位置((0,0)または(x1,y1)等)、送信電力(7dBm,10dBm等)および中心周波数(2.42GHz等)は、相互に対応付けられている。 The presence or absence of interference (-1 or 1), the position of the interfered terminal ((0, 0) or (x1, y1), etc.), the transmission power (7 dBm, 10 dBm, etc.) and the center frequency (2.42 GHz, etc.) They are associated with each other.
機械学習部102は、情報管理部101から管理テーブルTable−CTLを受けると、その受けた管理テーブルTable−CTLの時刻1,時刻2を参照して、時刻1と時刻2とが一致する干渉の有無、被干渉端末位置、送信電力および中心周波数を抽出し、その抽出した干渉の有無、被干渉端末位置、送信電力および中心周波数を相互に対応付けて教師データTCHR_Dを作成する。この場合、干渉有りを”1”で表し、干渉無しを”−1”で表し、干渉が無いときの被干渉端末位置を(0,0)で表して教師データTCHR_Dを作成する。
Upon receiving the management table Table-CTL from the
その結果、機械学習部102は、図4に示す教師データTCHR_Dを作成する。
As a result, the
1次利用者において干渉が発生しない2次利用者の送信電力を決定する場合、教師データTCHR_Dを用いて学習を行い、通信パラメータを干渉が無いクラスCL1と干渉が有るクラスCL2とに分類する必要がある。 When determining the transmission power of the secondary user in which no interference occurs in the primary user, learning is performed using the teacher data TCHR_D, and the communication parameters need to be classified into a class CL1 having no interference and a class CL2 having interference. There is.
そして、通信パラメータを2つのクラスCL1,CL2に分類するのに適した機械学習器として、例えば、サポートベクターマシン(SVM:Support Vector Machine)が用いられる。 For example, a support vector machine (SVM: Support Vector Machine) is used as a machine learning device suitable for classifying communication parameters into two classes CL1 and CL2.
SVMは、教師有り学習を用いるパターン認識モデルの一つであり、学習用サンプル(教師データ)を最も大胆に区切る境界を学習する。この境界を学習するためにn(nは2以上の整数)個のパラメータによって構成されるn次元空間が設定される。 The SVM is one of the pattern recognition models using supervised learning, and learns a boundary that boldly separates a learning sample (teacher data). In order to learn this boundary, an n-dimensional space composed of n (n is an integer of 2 or more) parameters is set.
そして、n次元空間に配置された学習用サンプル(教師データ)を用いて学習を行った結果、学習用サンプル(教師データ)を最も大胆に区切る境界は、境界に最も近いサンプル(データ)との距離(マージン)が最大となるように決定される。 Then, as a result of learning using the learning sample (teacher data) arranged in the n-dimensional space, the boundary that boldly separates the learning sample (teacher data) from the sample (data) closest to the boundary is determined. The distance (margin) is determined to be maximum.
SVMの特徴は、n次元空間において、複数の点を分離することができる多くの候補平面の中でマージンが最大となる超平面を探すことである。 A feature of SVM is to find a hyperplane with the largest margin among many candidate planes that can separate a plurality of points in n-dimensional space.
このマージンとは、超平面から複数の点に至る距離の最小値を言い、このマージンを最大にしながら複数の点を2つのクラスCL1,CL2に分類しようとすると、結局、クラスCL1に属するいくつかの点との距離の中の最小値と、クラスCL2に属するいくつかの点との距離の中の最小値とが等しくなるように超平面が位置しなければならない。 The margin refers to a minimum value of a distance from the hyperplane to a plurality of points. If it is attempted to classify a plurality of points into two classes CL1 and CL2 while maximizing the margin, some points belonging to the class CL1 end up. The hyperplane must be positioned so that the minimum value of the distances to the points in the class CL2 and the minimum value of the distances to some points belonging to the class CL2 are equal.
このような超平面は、マージンが最大である超平面であり、この発明の実施の形態においては、「決定境界」と呼ぶ。 Such a hyperplane is a hyperplane having a maximum margin, and is referred to as a “decision boundary” in the embodiment of the present invention.
図5は、決定境界の概念図である。なお、図5においては、説明を分かり易くするために、2個のパラメータによって構成される2次元空間を表している。 FIG. 5 is a conceptual diagram of a decision boundary. FIG. 5 shows a two-dimensional space composed of two parameters for easy understanding.
1次利用者において干渉が発生しない2次利用者の送信電力を決定する場合、教師データから干渉の有無と送信電力とを選択する。また、変更ができない(変更不可)パラメータとして、例えば、干渉源との距離を選択する。 When determining the transmission power of the secondary user in which no interference occurs in the primary user, the presence or absence of interference and the transmission power are selected from the teacher data. Further, as a parameter that cannot be changed (cannot be changed), for example, a distance to an interference source is selected.
そして、送信電力と、干渉源との距離をパラメータとして、干渉有りを黒丸で表し、干渉無しを白丸で表すと、図5に示すようになる。 Using the transmission power and the distance to the interference source as parameters, the presence of interference is represented by a black circle, and the absence of interference is represented by a white circle, as shown in FIG.
そうすると、2次元空間において、複数の黒丸と複数の白丸とを区切る決定境界BDを以下に示す方法によって決定する。なお、図5においては、n次元空間が2次元空間であるため、上述したマージンが最大である超平面は、直線からなる。 Then, in the two-dimensional space, a decision boundary BD that separates a plurality of black circles and a plurality of white circles is determined by a method described below. In FIG. 5, since the n-dimensional space is a two-dimensional space, the above-described hyperplane having the maximum margin is a straight line.
図6および図7は、決定境界を求める方法を説明するための図である。 6 and 7 are diagrams for explaining a method for obtaining a decision boundary.
干渉無しのグループ(白丸のグループ)と干渉有りのグループ(黒丸のグループ)とを最大マージンで識別する識別線は、何処を通るか不明であるが、何処かに、最大マージンを作る正例(干渉無しの白丸のグループ)、負例(干渉有りの黒丸のグループ)のそれぞれのグループの端っこのデータが存在すると仮定する。この端っこのデータをサポートベクターと言う。 The identification line for identifying the group without interference (the group with white circles) and the group with interference (the group with black circles) with the maximum margin is unknown, but it is unknown where the maximum margin is generated. It is assumed that there is data of the end of each group of the group of white circles without interference (the group of black circles with interference) and the negative example (the group of black circles with interference). This end data is called a support vector.
サポートベクターを通る2本の線をax+by+c=1、ax+by+c=−1とする。2本の線は、平行であるので、係数が同じである。 Let two lines passing through the support vector be ax + by + c = 1 and ax + by + c = −1. Since the two lines are parallel, the coefficients are the same.
そして、ax+by+c≦1で示される領域が正例(干渉無しの白丸のグループ)のデータが存在する範囲であり、ax+by+c≧−1で示される領域が負例(干渉有りの黒丸のグループ)のデータが存在する範囲である(図6参照)。 The area indicated by ax + by + c ≦ 1 is the range where the data of the positive example (the group of white circles without interference) exists, and the area indicated by ax + by + c ≧ −1 is the data of the negative example (the group of black circles with interference). Is in the range where (see FIG. 6).
ここで、識別線を引くために必要な条件となる2つの不等式が得られたが、これらを一つに纏める。即ち、正例の場合は、不等式に”1”を掛けて、ax+by+c≦1となり、負例の場合は不等式に”−1”を掛けて、−1(ax+by+c)≧−1になる。 Here, two inequalities, which are conditions necessary for drawing an identification line, have been obtained, but these are put together. That is, in the case of the positive example, the inequality expression is multiplied by "1" to obtain ax + by + c≤1, and in the case of the negative example, the inequality expression is multiplied by "-1" to obtain -1 (ax + by + c) ≥-1.
そして、正例か負例かを表す変数t(t=1またはt=−1)を用いると、t(ax+by+c)≦1となる。 Then, when a variable t (t = 1 or t = −1) representing a positive example or a negative example is used, t (ax + by + c) ≦ 1.
正例および負例のそれぞれのサポートベクターから識別線に下ろした垂線の距離dは、次式によって表される。 The distance d of the perpendicular drawn from the support vector of each of the positive example and the negative example to the identification line is represented by the following equation.
教師データがi(i=1,2,3,4,・・・)個である場合、t1(ax1+by1+c)≦1、t2(ax2+by2+c)≦1、・・・、ti(axi+byi+c)≦1のi個の不等式を用いてa2+b2の最小値を与えるa,b,cを求めることになる。 When there are i (i = 1, 2, 3, 4,...) Teacher data, t 1 (ax 1 + by 1 + c) ≦ 1, t 2 (ax 2 + by 2 + c) ≦ 1,. Then, a, b, and c that give the minimum value of a 2 + b 2 are obtained by using i inequalities of t i (ax i + by i + c) ≦ 1.
最大マージンに基づく識別線を決定するパラメータを求める問題は、変数をx,yの2つとし、教師データをN個とすると、ti(axi+byi+c)≦1(i=1〜N)の制約条件の下で、a2+b2を最小化するa,b,cを求める制約付最小化問題になる。 The problem of finding a parameter for determining an identification line based on the maximum margin is as follows. When two variables are x and y and N are teacher data, t i (ax i + by i + c) ≦ 1 (i = 1 to N ) Is a constrained minimization problem for finding a, b, c that minimizes a 2 + b 2 .
このような制約付最小化問題を解くのに便利な方法としてラグランジュの未定乗数(係数)法がある。最小化するa2+b2をf(a,b)=a2+b2とし、制約条件ti(axi+byi+c)≦1をg(x,y)=ti(axi+byi+c)−1≦0とすると、ラグランジュの未定乗数法を適用して、以下の式(2)を式(3)に変換できる。 A convenient way to solve such a constrained minimization problem is the Lagrange's undetermined multiplier (coefficient) method. The a 2 + b 2 to minimize the f (a, b) = a 2 + b 2, constraint t i (ax i + by i + c) ≦ 1 and g (x, y) = t i (ax i + by i + c If) -1 ≦ 0, the following equation (2) can be converted to equation (3) by applying the Lagrange undetermined multiplier method.
式(2)は、g1(a,b,c)≦0,g2(a,b,c)≦0,・・・,gn(a,b,c)≦0に従ってf(a,b)を最小にするa,bを求めることを意味するので、主問題である。 Equation (2) is, g 1 (a, b, c) ≦ 0, g 2 (a, b, c) ≦ 0, ···, g n (a, b, c) ≦ 0 according f (a, This is the main problem because it means to find a and b that minimize b).
そして、式(3)中の式(3a),(3b)は、ラグランジュの未定乗数法を適用した結果である。式(3b)は、L(a,b,c,μ1,・・・,μn)を最小化するa,b,cを表す。φは、fと同様に、1つの関数を示す記号である。 Equations (3a) and (3b) in equation (3) are the results of applying the Lagrange multiplier method. Equation (3b) represents a, b, c that minimizes L (a, b, c, μ 1 ,..., Μ n ). φ is a symbol indicating one function, similarly to f.
式(3c),(3d)は、双対問題を示すものであり、φ(μ1,・・・,μn)を最大にするμ1,・・・,μnを求めれば、主問題の最小値を与えるa,b,cも求まることが保証されている。
Equation (3c), (3d) is for showing the dual problem, φ (μ 1, ···, μ n)
以下においては、説明を簡単にするために教師データの個数を2個として主問題を作成し、ラグランジュの未定乗数法を適用して関数Lを作成する。但し、a2+b2は、計算の便宜上、1/2を掛けることにする。 In the following, for the sake of simplicity, a main problem is created with two teacher data, and a function L is created by applying the Lagrange multiplier method. However, a 2 + b 2 is multiplied by 上 for convenience of calculation.
ti(axi+byi+c)≦1を変形してti(axi+byi+c)−1≦0とする。その結果、次式が得られる。 t i (ax i + by i + c) ≦ 1 is transformed to t i (ax i + by i + c) −1 ≦ 0. As a result, the following equation is obtained.
従って、双対問題の関数を最大にするμiが分かれば、式(6)からa,bを求めることができる。 Therefore, if μ i that maximizes the function of the dual problem is known, a and b can be obtained from Expression (6).
そこで、双対問題を作成するために、偏微分で得られた条件(式(5))を全てLに代入すると、次式が得られる。 Then, in order to create a dual problem, when all the conditions (formula (5)) obtained by partial differentiation are substituted into L, the following formula is obtained.
内点法は、最適化問題の制約領域の内部に最適解に収束する点列を生成する逐次反復解法である。 The interior point method is an iterative iterative method for generating a point sequence converging on an optimal solution inside a constraint region of an optimization problem.
タブー探索法は、現在得られている解の近傍に、ある解を探索する局所探索法の一種であり、最近に探索した解をタブーとしてしばらく探索しないようにして局所解への収束を防ぎ、解空間の広域探索を行って最適解を求めるものである。 The taboo search method is a type of local search method that searches for a certain solution in the vicinity of the currently obtained solution, and prevents the recently searched solution from being searched for a while as a taboo to prevent convergence to the local solution. This is to find the optimal solution by performing a wide area search of the solution space.
従って、式(8)の制約条件(s.t.の右側に記載された式)の領域内で式(8)の関数φ(μ1,μ2)を大きくする点を逐次生成し、関数φ(μ1,μ2)を最大化する最適解(μ1,μ2)を求める。 Accordingly, points that increase the function φ (μ 1 , μ 2 ) of the equation (8) are sequentially generated in the region of the constraint condition (the equation described on the right side of the st ) of the equation (8), and the function φ (μ 1, μ 2) optimal solution (μ 1, μ 2) to maximize the seek.
また、解を求めるスピードを重視する場合、式(8)の制約条件を考慮して局所解への収束を防ぎながら、広域探索を行って関数φ(μ1,μ2)を最大化する最適解(μ1,μ2)を求める。 When importance is placed on the speed of finding a solution, an optimal search for maximizing the function φ (μ 1 , μ 2 ) by performing a wide area search while preventing convergence to a local solution in consideration of the constraint condition of Expression (8). Find the solution (μ 1 , μ 2 ).
μ1,μ2を求めることができれば、既知であるt1,t2,x1,x2,y1,y2を用いて式(6)より、a,bを求めることができる。 If μ 1 and μ 2 can be obtained, a and b can be obtained from equation (6) using known t 1 , t 2 , x 1 , x 2 , y 1 , and y 2 .
そして、cは、あるサポートベクターのx座標をxSとし、y座標をySとすると、axS+byS+c=1(又はaxS+byS+c=−1)から求められる。 And, c is the x coordinate of a support vector and x S, when the y-coordinate and y S, obtained from ax S + by S + c = 1 ( or ax S + by S + c = -1).
その結果、クラスCL1,CL2を最大マージンで識別するための決定境界BDが決定される。 As a result, a decision boundary BD for identifying the classes CL1 and CL2 with the maximum margin is determined.
上記においては、教師データがx,yで表される2次元の場合について説明したが、教師データがn次元からなる場合、x軸をx1、y軸をx2、z軸をx3、・・・、n次元目の軸をxnで表現する。 In the above, the case where the teacher data is two-dimensional represented by x and y has been described. However, when the teacher data has n dimensions, the x-axis is x 1 , the y-axis is x 2 , the z-axis is x 3 , ..., the n-dimensional axis is represented by xn .
また、a,b等の係数も、n次元に対応してw1,w2,・・・,wnで表す。 Also, coefficients such as a and b are represented by w 1 , w 2 ,..., W n corresponding to n dimensions.
(x1,x2,・・・,xn),(w1,w2,・・・,wn)は、ベクトルであるので、X=(x1,x2,・・・,xn)、W=(w1,w2,・・・,wn)と表記する。 Since (x 1 , x 2 ,..., X n ) and (w 1 , w 2 ,..., W n ) are vectors, X = (x 1 , x 2 ,. n ), W = (w 1 , w 2 ,..., w n ).
また、a2+b2は、w1 2+w2 2+・・・+wn 2となる。そして、w1 2+w2 2+・・・+wn 2の平方根を(ユークリッド)ノルムと言う。 In addition, a 2 + b 2 is a w 1 2 + w 2 2 + ··· + w n 2. The square root of w 1 2 + w 2 2 +... + W n 2 is referred to as a (Euclidean) norm.
xi,xj等の同じ次元同士を掛けて加算しているところは、ベクトルの内積でXTXで表される。XTは、Xの転置行列を意味する。 x i, where are added over the same dimensions to each other, such as x j is expressed by X T X in the inner product of vectors. X T means the transposed matrix of X.
更に、教師データの個数がn個である場合、“2”と表記したところは、“n”になる。 Further, when the number of the teacher data is n, “2” becomes “n”.
従って、教師データがn次元からなる場合、以下の式(9)〜式(16)を用いて、最大マージンを有する識別線(=決定境界BD)が決定される。 Therefore, when the teacher data has n dimensions, the identification line (= decision boundary BD) having the maximum margin is determined using the following equations (9) to (16).
図8は、決定境界BDを用いて通信パラメータセットの決定方法を説明するための図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining a method for determining a communication parameter set using the determination boundary BD.
n個のパラメータに対し、干渉発生位置など変更不可のm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定とした(n−m)次元超平面を設定する。このとき、(n−m)次元超平面上のある点が、パラメータセットを表す。これをパラメータ設定面と呼ぶ。 An (nm) -dimensional hyperplane in which m parameters (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) that cannot be changed, such as an interference occurrence position, are fixed for n parameters. At this time, a point on the (nm) -dimensional hyperplane represents a parameter set. This is called a parameter setting surface.
パラメータ設定範囲を与える閾値として干渉許容閾値と(n−1)次元の超平面(最低通信条件面)を設定する。具体的な決定方法は、以下のとおりである。 An interference allowable threshold and a (n-1) -dimensional hyperplane (lowest communication condition plane) are set as thresholds for providing a parameter setting range. The specific determination method is as follows.
[最低通信条件面]
2次利用者の受信局における所望の信号対雑音比を満たす最小値のパラメータセットをなめらかに接続したものを最低通信条件面とする。この最低通信条件面よりも決定境界側のパラメータセットであれば、2次利用者が1次利用者に干渉を与えないで通信可能であることが保証される。
[Minimum communication conditions]
Smoothly connected parameter sets of the minimum value that satisfy the desired signal-to-noise ratio at the receiving station of the secondary user are defined as the minimum communication condition plane. If the parameter set is closer to the decision boundary than the minimum communication condition, it is guaranteed that the secondary user can communicate without giving any interference to the primary user.
[干渉許容閾値]
干渉許容閾値は、許容される干渉を示す。観測点(教師データに含まれる点)と決定境界BDとの距離の最小値に対し、決定境界BDからの距離が最小値のk(kは、0<k<1を満たす実数)倍となる値を干渉許容閾値とする。kは、例えば、0.5である。
[Interference tolerance threshold]
The interference tolerance threshold indicates allowable interference. The minimum distance between the observation point (point included in the teacher data) and the decision boundary BD is k times (k is a real number satisfying 0 <k <1) times the minimum value from the decision boundary BD. Let the value be the interference tolerance threshold. k is, for example, 0.5.
そして、パラメータ設定面上において、ある利得関数を最大化あるいは最小化する点を探索する。このとき、制約条件として、以下の制約条件を設定する。 Then, a point for maximizing or minimizing a certain gain function is searched on the parameter setting surface. At this time, the following constraints are set as the constraints.
(1)利得関数を最大化あるいは最小化する点は、決定境界BDに対し干渉無し側に存在し、かつ、最低通信条件面よりも決定境界BD側に存在する。 (1) The point for maximizing or minimizing the gain function exists on the side where no interference exists with respect to the decision boundary BD, and exists on the decision boundary BD side from the minimum communication condition plane.
(2)さらに、利得関数を最大化あるいは最小化する点と決定境界BDとの距離dが干渉許容閾値以上を満たす範囲にある。 (2) Further, the distance d between the point where the gain function is maximized or minimized and the decision boundary BD is in a range satisfying the interference allowable threshold or more.
利得関数としては、例えば、次のものが想定される。 For example, the following is assumed as the gain function.
(i)2次利用者の端末のチャネル容量
チャネル量Cは、C=Blog(1+SINR)によって決定される。Bは、帯域幅であり、使用する周波数帯域幅に依存する。SINRは、信号対雑音比であり、送信電力および周波数帯域等によって決定される。
(I) Channel capacity of terminal of secondary user Channel amount C is determined by C = Blog (1 + SINR). B is the bandwidth and depends on the frequency bandwidth used. SINR is a signal-to-noise ratio and is determined by transmission power, a frequency band, and the like.
(ii)2次利用者の端末の通信可能距離
使用する周波数帯および送信電力等に依存して決定される。
(Ii) Communication distance of the terminal of the secondary user The communication distance is determined depending on the used frequency band, transmission power, and the like.
(iii)ビットエラー率
送信電力、変調方式および周波数帯域幅等に依存して決まる。
(Iii) Bit error rate Determined depending on the transmission power, modulation scheme, frequency bandwidth, and the like.
図8を参照して、通信パラメータセットの決定方法を具体的に説明する。図8においては、変更不可であるパラメータとして、干渉源からの距離が用いられている。この干渉源からの距離は、教師データに含まれる被干渉端末位置と、干渉を与えた2次利用者の端末の位置との間の距離として求められる。 With reference to FIG. 8, a method for determining a communication parameter set will be specifically described. In FIG. 8, the distance from the interference source is used as a parameter that cannot be changed. The distance from the interference source is determined as the distance between the position of the interfered terminal included in the teacher data and the position of the terminal of the secondary user that caused the interference.
そして、その求めた干渉源からの距離を固定してパラメータ設定面を2次元空間に設定する。その後、上述した最低通信条件面および干渉許容閾値を2次元空間に設定する。 Then, the determined distance from the interference source is fixed, and the parameter setting plane is set in a two-dimensional space. After that, the above-mentioned minimum communication condition plane and interference allowable threshold are set in a two-dimensional space.
なお、図8においては、教師データは、2次元からなるので、パラメータ設定面、最低通信条件面および干渉許容閾値は、直線からなる。 In FIG. 8, since the teacher data is two-dimensional, the parameter setting plane, the minimum communication condition plane, and the interference allowable threshold are straight lines.
そうすると、パラメータ設定面(直線)上において、利得関数が最大または最小になる点を探索し、その探索した点の中から、上述した制約条件(1),(2)を満たす点を候補点として抽出する。 Then, on the parameter setting plane (straight line), a point where the gain function becomes maximum or minimum is searched, and a point that satisfies the above-described constraints (1) and (2) is set as a candidate point from the searched points. Extract.
この候補点が複数存在する場合、その複数の候補点の任意の点を通信パラメータセットとして決定する。 When there are a plurality of candidate points, an arbitrary point among the plurality of candidate points is determined as a communication parameter set.
一方、候補点が1個である場合、その1個の候補点を通信パラメータセットとして決定する。 On the other hand, when there is one candidate point, the one candidate point is determined as a communication parameter set.
パラメータ決定部103は、上述した方法によって、決定境界BDを用いて、2次利用者の端末が1次利用者の端末に干渉を与えないで無線通信を行うための通信パラメータセットを決定する。
The
そして、パラメータ決定部103は、その決定した通信パラメータセットをパラメータ通知部104へ出力する。
Then,
なお、変更可能なパラメータとしては、例えば、2次利用者における基地局あるいは端末の送信電力、搬送波周波数、帯域幅、変調方式、多元接続方式およびアンテナセクタ等である。 The parameters that can be changed include, for example, the transmission power of the base station or terminal of the secondary user, the carrier frequency, the bandwidth, the modulation scheme, the multiple access scheme, the antenna sector, and the like.
また、変更不可能なパラメータとしては、例えば、1次利用者の端末の位置、1次利用者の端末との距離、1次利用者における変調方式および1次利用者の多元接続方式等である。 The parameters that cannot be changed include, for example, the position of the terminal of the primary user, the distance to the terminal of the primary user, the modulation method of the primary user, the multiple access method of the primary user, and the like. .
教師データが3次元以上からなる場合、決定境界BD、最低通信条件面および干渉許容閾値は、平面からなる。 When the teacher data has three or more dimensions, the decision boundary BD, the minimum communication condition plane, and the interference allowable threshold are planes.
従って、請求項に記載された最低通信条件は、(n−1)次元の線または面からなる。 Therefore, the minimum communication conditions described in the claims consist of (n-1) -dimensional lines or planes.
図9は、1次利用者の端末2,3および管理装置10の動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining operations of the primary user terminals 2 and 3 and the
図9を参照して、1次利用者の端末(端末2,3の少なくとも1つ)は、干渉を検知し(ステップS1)、干渉通知を無線局1へ送信する。そして、無線局1は、端末(端末2,3の少なくとも1つ)から受信した干渉通知を管理装置10へ送信する(ステップS2)。
Referring to FIG. 9, the terminal of the primary user (at least one of terminals 2 and 3) detects the interference (step S1) and transmits an interference notification to
一方、管理装置10の情報管理部101は、干渉が無い場合、無線局11と端末12,13との無線通信が発生し(ステップS3)、2次利用者の端末12,13との通信履歴を保存する(ステップS4)。
On the other hand, when there is no interference, the
そして、情報管理部101は、無線局1から干渉通知を受信し(ステップS5)、干渉情報および通信履歴を抽出して管理テーブルTable−CTLを作成する(ステップS6)。そうすると、情報管理部101は、管理テーブルTable−CTLを機械学習部102へ出力する。
Then, the
機械学習部102は、管理テーブルTable−CTLを情報管理部101から受け、その受けた管理テーブルTable−CTLに含まれる干渉情報を通信履歴と時刻で照合し、上述した方法によって教師データを作成する(ステップS7)。
The
その後、機械学習部102は、教師データを機械学習器に入力し、上述した方法によって、SVMを用いて決定境界BDを決定または更新する(ステップS8)。
After that, the
そうすると、機械学習部102は、その決定した決定境界BDをパラメータ決定部103へ出力する。
Then, the
パラメータ決定部103は、決定境界BDを受けると、その受けた決定境界BDを用いて、上述した方法によって、1次利用者の端末に干渉を与えないための通信パラメータセットを決定し(ステップS9)、その決定した通信パラメータセットをパラメータ通知部104へ出力する。
Upon receiving the determination boundary BD, the
そして、パラメータ通知部104は、通信パラメータセットを2次利用者の端末12,13へ送信する(ステップS10)。
Then, the
端末12,13は、通信パラメータセットを受信し、その受信した通信パラメータセットを用いて無線通信に用いるパラメータを更新する(ステップS11)。
The
これによって、一連の動作が終了する。 Thus, a series of operations ends.
なお、ステップS8において、決定境界BDを決定または更新する、としているのは、図9に示すフローチャートは、1次利用者の端末2,3が干渉を検知する毎に実行されるので、フローチャートが2回目以降に実行される場合、教師データも更新されており、その更新された教師データを用いて、既に決定された決定境界BDを更新することになるからである。 Note that the decision boundary BD is determined or updated in step S8 because the flowchart shown in FIG. 9 is executed every time the primary user terminals 2 and 3 detect interference. This is because, when the processing is executed for the second time or later, the teacher data has also been updated, and the already determined decision boundary BD is updated using the updated teacher data.
図10は、図9のステップS8の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S8 in FIG.
図10を参照して、機械学習部102は、図9のステップS7の後、式(10)に示す目的関数および制約条件を決定する(ステップS81)。
Referring to FIG. 10, after step S7 in FIG. 9,
そして、機械学習部102は、式(11)に示すように、ラグランジュの未定乗数法を目的関数および制約条件に適用して主問題を双対問題に変換する(ステップS82)。
Then, as shown in Expression (11), the
その後、機械学習部102は、式(12)〜(16)を用いて双対問題を解き、双対問題の関数を最大化するμiを求める(ステップS83)。
After that, the
引き続いて、機械学習部102は、教師データとμiとを用いて主問題の最小値を与えるw1,w2,・・・,wnを求める(ステップS84)。より具体的には、機械学習部102は、教師データによって示される既知のti,xi1〜xinと、求めたμiとを式(14)に代入してw1,w2,・・・,wnを求める。
Subsequently, the
ステップS84の後、機械学習部102は、ある1つのサポートベクターのx1座標、x2座標、・・・、xn座標をそれぞれx1S,x2S,・・・,xnSとすると、w1x1S+w2x2S+・・・+wnxnS+c=1(またはw1x1S+w2x2S+・・・+wnxnS+c=−1)から切片cを求める。そして、機械学習部102は、その求めたw1,w2,・・・,wnとcとをw1x1+w2x2+・・・+wnxn+c=0に代入して正例および負例の両方と最大のマージン(距離d)を有する平面(または線)を求め、その求めた平面(または線)を決定境界として決定する(ステップS85)。
After step S84, the
その後、一連の動作は、図9のステップS9へ移行する。 Thereafter, a series of operations proceeds to step S9 in FIG.
上述したように、管理装置10は、2次利用者のデータ送信における通信パラメータの履歴情報と、データ送信における1次利用者の干渉の有無を判定した履歴情報とを用いて、1次利用者の端末に干渉を与えない通信パラメータセットを決定するので(S6〜S9参照)、2次利用者の通信パラメータの履歴情報および干渉の有無の履歴情報のみから1次利用者の端末に干渉を与えない通信パラメータセットをリアルタイムに決定できる。
As described above, the
また、管理装置10は、干渉の有無と、被干渉端末位置と、干渉を検知したときの時刻とを含む干渉通知のみを1次利用者から受信して1次利用者の端末に干渉を与えない通信パラメータセットを決定するので、1次利用者の無線通信の設定が不明であっても、適切な通信パラメータセットを設定できる。
In addition, the
更に、図9および図10に示すフローチャートは、1次利用者の端末において干渉が検知される毎に実行されるので、干渉状況のリアルタイムの変化に対応して1次利用者の端末に干渉を与えない通信パラメータセットを設定できる。 Furthermore, since the flowcharts shown in FIGS. 9 and 10 are executed each time interference is detected in the terminal of the primary user, interference with the terminal of the primary user is caused in response to a real-time change in the interference situation. A communication parameter set that is not given can be set.
更に、教師データを用いた決定境界の十分な学習ができていれば、少ない計算量で通信パラメータセットを決定できる。 Furthermore, if the learning of the decision boundary using the teacher data has been sufficiently performed, the communication parameter set can be determined with a small amount of calculation.
更に、干渉を与えた時のリスクは、1次利用者によって異なるが、学習された決定境界は、一意に決定されるため、1次利用者が変更しても、適切な通信パラメータを設定できる。つまり、上述した通信パラメータセットの決定方法は、1次利用者の変更に対してロバスト性を有することができる。 Furthermore, the risk when interference occurs differs depending on the primary user, but the learned decision boundary is uniquely determined, so that even if the primary user changes, appropriate communication parameters can be set. . In other words, the above-described method for determining the communication parameter set can have robustness against the change of the primary user.
特開2013−211609号公報(特許文献1)は、サポートベクターマシン(SVM)を用いて無線通信装置の周辺状況に応じて適切な通信パラメータを選択する技術を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2013-221609 (Patent Literature 1) discloses a technique of selecting an appropriate communication parameter according to a peripheral situation of a wireless communication device using a support vector machine (SVM).
この技術は、状況と、パラメータと、性能(通信性能)とを対応付けて履歴データベースに格納しておき、その履歴データベースを参照して現在の周辺状況において良好な通信性能が得られる通信パラメータを選択するものである。 In this technique, a situation, a parameter, and a performance (communication performance) are stored in a history database in association with each other, and a communication parameter that provides good communication performance in a current peripheral situation is referred to by referring to the history database. To choose.
そして、周辺状況(コンテキスト)は、サポートベクターマシン(SVM)を用いて決定される。 The surrounding situation (context) is determined using a support vector machine (SVM).
このように、特許文献1では、周辺状況(コンテキスト)を決定するためにサポートベクターマシン(SVM)が用いられる。つまり、特許文献1では、周辺状況(コンテキスト)を分類するためにサポートベクターマシン(SVM)が用いられる。
As described above, in
一方、この発明の実施の形態においては、干渉が発生する通信パラメータと干渉が発生しない通信パラメータとを分類するためにサポートベクターマシン(SVM)が用いられる。 On the other hand, in the embodiment of the present invention, a support vector machine (SVM) is used to classify communication parameters that cause interference and communication parameters that do not cause interference.
従って、この発明の実施の形態と特許文献1とでは、サポートベクターマシン(SVM)を用いて分類する対象が全く異なり、特許文献1には、サポートベクターマシン(SVM)を用いて通信パラメータを分類する示唆が無い。
Therefore, the object to be classified using the support vector machine (SVM) is completely different between the embodiment of the present invention and
また、特許文献1では、相互に無線通信を行う無線通信装置間の通信パラメータを選択するが、この発明の実施の形態では、2次利用者が、無線通信の相手先ではない1次利用者に干渉を与えない通信パラメータを決定するものである。
Also, in
従って、この発明の実施の形態における通信パラメータの決定は、特許文献1における通信パラメータの選択と全く異なるものである。
Therefore, the determination of the communication parameters in the embodiment of the present invention is completely different from the selection of the communication parameters in
図11は、この発明の実施の形態による通信パラメータセットの決定方法によって決定された通信パラメータを用いて無線通信を行ったときの評価に用いたパラメータを示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating parameters used for evaluation when wireless communication is performed using the communication parameters determined by the communication parameter set determining method according to the embodiment of the present invention.
評価は、次のようにして行われた。 The evaluation was performed as follows.
(i)1次利用者の受信端末と2次利用者の送信端末とを距離Ldだけ離して配置
(ii)2次利用者の送信端末は、送信電力を変えて信号を送信
なお、教師データの作成時は、−10dBm〜30dBmの範囲から送信
電力をランダムに選択した。
(I) The receiving terminal of the primary user and the transmitting terminal of the secondary user are arranged at a distance Ld apart from each other. (Ii) The transmitting terminal of the secondary user transmits a signal while changing the transmission power.
When creating the teacher data, the transmission power was randomly selected from the range of -10 dBm to 30 dBm.
(iii)自由空間伝搬の理論式から1次利用者の受信端末における干渉波の受信電力を計算
干渉条件は、距離Ldだけ離れた位置における受信電力が−83dBm以
上であるとき、干渉有りとし、−83dBm未満であるとき、干渉無しとし
た。
(Iii) Calculate the reception power of the interference wave at the receiving terminal of the primary user from the theoretical formula of free space propagation
The interference condition was that there was interference when the received power at a position separated by the distance Ld was -83 dBm or more, and that there was no interference when the received power was less than -83 dBm.
図12は、実測値と予測値との関係を示す図である。図12において、予測値は、サポートベクターマシンを用いて予測された値である。 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the actually measured value and the predicted value. In FIG. 12, the predicted value is a value predicted using a support vector machine.
図12を参照して、干渉有りについて、実測値と予測値との一致個数は、39個であり、実測値と予測値との不一致個数は、4個である。また、干渉無しについて、実測値と予測値との一致個数は、37個であり、実測値と予測値との不一致個数は、8個である。 Referring to FIG. 12, the number of coincidences between the actually measured value and the predicted value is 39, and the number of mismatches between the actually measured value and the predicted value is 4, when there is interference. Also, with no interference, the number of matches between the measured value and the predicted value is 37, and the number of mismatches between the measured value and the predicted value is eight.
テスト信号点の個数が90個であるので(図11参照)、サポートベクターマシンを用いて予測したときの正解率は、(39+37)/90=0.844=84.4%である。 Since the number of test signal points is 90 (see FIG. 11), the correct answer rate when predicted using the support vector machine is (39 + 37) /90=0.844=84.4%.
従って、サポートベクターマシンによる予測精度は、高いことが分かった。 Therefore, the prediction accuracy by the support vector machine was found to be high.
また、上述した方法によって決定された通信パラメータセットを用いて信号を送信したときの2次利用者の平均送信電力利得は、3.9dBであり、2次利用者の送信電力を向上できた。 The average transmission power gain of the secondary user when transmitting a signal using the communication parameter set determined by the above-described method was 3.9 dB, and the transmission power of the secondary user could be improved.
このように、この発明の実施の形態による通信パラメータセットの決定方法によって2次利用者の通信パラメータセットを決定することによって、1次利用者に干渉を与えることなく、平均送信電力利得を向上できることが分かった。 As described above, by determining the communication parameter set of the secondary user by the method for determining the communication parameter set according to the embodiment of the present invention, the average transmission power gain can be improved without causing interference to the primary user. I understood.
なお、平均送信電力利得は、決定境界BDとパラメータ設定面上のサンプル点との距離を送信電力利得として求め、その求めた送信電力利得を平均することによって求められた。 Note that the average transmission power gain was obtained by obtaining the distance between the decision boundary BD and the sample point on the parameter setting surface as the transmission power gain, and averaging the obtained transmission power gains.
この発明の実施の形態においては、情報管理部101、機械学習部102、パラメータ決定部103およびパラメータ通知部104の機能をプログラムPROGによって実現してもよい。
In the embodiment of the present invention, the functions of the
この場合、プログラムPROGは、上述したステップS3〜ステップS10(ステップS81〜ステップS85を含む)を備える。 In this case, the program PROG includes the above-described steps S3 to S10 (including steps S81 to S85).
そして、管理装置10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。ROMは、プログラムPROGを記憶する。
The
通信パラメータセットを決定する場合、CPUは、プログラムPROGをROMから読み出して実行する。そして、CPUは、2次利用者の通信パラメータの履歴情報をRAMに記憶するとともに、通信パラメータセットを決定する際の各種の計算結果をRAMに記憶する。 When determining the communication parameter set, the CPU reads out the program PROG from the ROM and executes it. Then, the CPU stores the history information of the communication parameters of the secondary user in the RAM, and stores various calculation results when determining the communication parameter set in the RAM.
従って、プログラムPROGは、無線通信を行うために通信パラメータセットの決定をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムである。 Therefore, the program PROG is a program for causing a computer (CPU) to determine a communication parameter set for performing wireless communication.
また、この発明の実施の形態においては、プログラムPROGは、CD,DVD等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。ユーザは、プログラムPROGを記録した記録媒体をコンピュータに設定し、コンピュータ(CPU)は、記録媒体からプログラムPROGを読み出して実行する。 In the embodiment of the present invention, the program PROG may be provided by being recorded on a recording medium such as a CD or a DVD. The user sets a recording medium on which the program PROG is recorded in a computer, and the computer (CPU) reads out the program PROG from the recording medium and executes the program.
従って、プログラムPROGを記録した記録媒体は、コンピュータ(CPU)が読み取り可能な記録媒体である。 Therefore, the recording medium on which the program PROG is recorded is a recording medium readable by a computer (CPU).
上記においては、機械学習部102は、サポートベクターマシン(SVM)を用いて決定境界BDを決定すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、機械学習部102は、ロジスティック回帰(非特許文献7)またはAROW(Adaptive Regularization of Weight Vectors)(非特許文献8)を用いて決定境界BDを決定してもよく、一般的には、教師データTCHR_Dを入力として決定境界BDを決定する機械学習器であれば、どのような機械学習器を用いて決定境界BDを決定してもよい。
In the above description, it has been described that the
また、上記においては、1次利用者の端末2,3に干渉を与えない送信電力を決定すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、1次利用者の端末2,3に干渉を与えない周波数を決定してもよく、一般的には、1次利用者の端末2,3に干渉を与えない通信パラメータセットであれば、どのような通信パラメータセットを決定してもよい。 In the above description, the transmission power that does not interfere with the primary user terminals 2 and 3 has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and it is not limited to this. , 3 may be determined. Generally, any communication parameter set that does not interfere with the primary user terminals 2 and 3 may be determined. You may.
更に、上記においては、変更不可であるパラメータが”干渉源からの距離”であると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、”干渉源からの距離”以外のパラメータを変更不可であるパラメータとしてもよい。 Further, in the above description, the parameter that cannot be changed is described as “distance from interference source”. However, in the embodiment of the present invention, the parameter is not limited to this and other parameters than “distance from interference source” May be a parameter that cannot be changed.
更に、上記においては、管理装置10は、無線局11に設置されると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、管理装置10は、無線局11と異なる位置に配置されていてもよい。この場合、管理装置10は、無線局11から干渉通知を受信してもよく、無線局1から干渉通知を受信してもよく、端末2,3から干渉通知を直接受信してもよい。
Further, in the above description, it has been described that the
更に、上記においては、管理装置10は、無線局1から干渉通知を受信すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、管理装置10は、端末2,3から干渉通知を直接受信してもよい。
Furthermore, although it has been described above that the
更に、上記においては、1次利用者の端末2,3に干渉を与えない通信パラメータセットを決定する際、最低通信条件面および干渉許容閾値を設定し、パラメータ設定面上において、最低通信条件面よりも決定境界BD側であり、かつ、決定境界BDからの距離が干渉許容閾値と決定境界BDとの距離よりも大きい点を通信パラメータセットの候補点として選択すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、最低通信条件面および干渉許容閾値を設定せずに、パラメータ設定面上において、決定境界BDよりも干渉無しのクラスCL1に属する点を通信パラメータセットの候補点として選択してもよい。 Furthermore, in the above, when determining a communication parameter set that does not interfere with the terminals 2 and 3 of the primary user, a minimum communication condition plane and an interference allowable threshold are set, and a minimum communication condition plane is set on the parameter setting plane. It has been described that a point which is closer to the decision boundary BD and whose distance from the decision boundary BD is larger than the distance between the interference allowable threshold value and the decision boundary BD is selected as a candidate point of the communication parameter set. In the embodiment, the point belonging to the class CL1 having no interference with respect to the decision boundary BD on the parameter setting surface without setting the minimum communication condition surface and the interference allowable threshold is set as a candidate point of the communication parameter set. May be selected.
2次利用者の端末12,13が、このようにして決定された通信パラメータセットを用いて無線通信を行っても、1次利用者の端末2,3に干渉を与えないので、初期の目的を達成できるからである。
Even if the
従って、この発明の実施の形態による管理装置は、免許されている無線通信システムである1次利用者から、干渉を受けた端末の位置である被干渉端末位置と干渉の有無とを含む干渉通知を受信する受信手段と、1次利用者の周波数帯を用いて無線通信を行う無線通信システムである2次利用者の通信履歴と干渉通知の履歴とに基づいて干渉の有無を示すラベルと被干渉端末位置と通信パラメータとを相互に対応付けた教師データを生成する生成手段と、教師データに基づいて、通信パラメータを含むn(nは2以上の整数)個のパラメータからなるn次元空間において通信パラメータを干渉が無い第1のクラスと干渉が有る第2のクラスとに分類するための境界であり、かつ、第1および第2のクラスから等距離に存在する境界である決定境界を機械学習によって決定する機械学習手段と、n個のパラメータのうちの変更できないm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定した(n−m)次元超平面を設定し、その設定した(n−m)次元超平面上の点と決定境界との距離を指標として利得関数を最大または最小にする(n−m)次元超平面上の点を探索し、その探索した(n−m)次元超平面上の点から制約条件を用いて1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する通信パラメータ決定手段と、決定された通信パラメータセットを2次利用者の端末群へ送信する送信手段とを備えていればよい。 Therefore, the management apparatus according to the embodiment of the present invention provides an interference notification from a primary user who is a licensed wireless communication system, including the position of an interfered terminal, which is the position of a terminal receiving interference, and the presence or absence of interference And a label indicating the presence or absence of interference based on the communication history of the secondary user, which is a wireless communication system that performs wireless communication using the frequency band of the primary user, and the history of interference notification. Generating means for generating teacher data in which an interference terminal position and a communication parameter are associated with each other; and an n-dimensional space including n (n is an integer of 2 or more) parameters including the communication parameter based on the teacher data. Determination of a boundary for classifying communication parameters into a first class having no interference and a second class having interference, and a boundary existing equidistant from the first and second classes. A machine learning means for determining a field by machine learning, and a (nm) -dimensional hyperplane in which m unchangeable (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) parameters out of n parameters are set. Then, using the distance between the set point on the (nm) -dimensional hyperplane and the decision boundary as an index, a point on the (nm) -dimensional hyperplane that maximizes or minimizes the gain function is searched for. Means for determining a communication parameter set that does not cause interference in the primary user from the points on the (nm) -dimensional hyperplane using constraints, And transmitting means for transmitting to the terminal group.
また、この発明の実施の形態によるコンピュータに実行させるためのプログラムは、無線通信を行うための通信パラメータセットの決定をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、受信手段が、免許されている無線通信システムである1次利用者から、干渉を受けた端末の位置である被干渉端末位置と干渉の有無とを含む干渉通知を受信する第1のステップと、生成手段が、1次利用者の周波数帯を用いて無線通信を行う無線通信システムである2次利用者の通信履歴と干渉通知の履歴とに基づいて干渉の有無を示すラベルと被干渉端末位置と通信パラメータとを相互に対応付けた教師データを生成する第2のステップと、機械学習手段が、教師データに基づいて、通信パラメータを含むn(nは2以上の整数)個のパラメータからなるn次元空間において通信パラメータを干渉が無い第1のクラスと干渉が有る第2のクラスとに分類するための境界であり、かつ、第1および第2のクラスから等距離に存在する境界である決定境界を機械学習によって決定する第3のステップと、通信パラメータ決定手段が、n個のパラメータのうちの変更できないm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定した(n−m)次元超平面を設定し、その設定した(n−m)次元超平面上の点と決定境界との距離を指標として利得関数を最大または最小にする(n−m)次元超平面上の点を探索し、その探索した(n−m)次元超平面上の点から制約条件を用いて1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する第4のステップと、送信手段が、決定された通信パラメータセットを2次利用者の端末群へ送信する第5のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムであればよい。 Further, the program for causing a computer to execute according to the embodiment of the present invention is a program for causing a computer to determine a communication parameter set for performing wireless communication, wherein the receiving means is a licensed wireless program. A first step of receiving, from a primary user who is a communication system, an interference notification including a position of an interfered terminal, which is the position of a terminal that has received interference, and the presence or absence of interference; A label indicating the presence or absence of interference, the position of the interfered terminal, and the communication parameters are associated with each other based on the communication history of the secondary user and the history of interference notification, which is a wireless communication system that performs wireless communication using frequency bands A second step of generating teacher data, wherein the machine learning means generates n (n is an integer of 2 or more) parameters including communication parameters based on the teacher data. A boundary for classifying communication parameters into a first class having no interference and a second class having interference in an n-dimensional space consisting of: and a boundary existing at an equal distance from the first and second classes. A third step of determining the decision boundary by machine learning, and the communication parameter determination means fixes m (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) unchangeable parameters out of the n parameters (Nm) -dimensional hyperplane is set, and the (nm) -dimensional hyperplane that maximizes or minimizes the gain function using the distance between the set point on the (nm) -dimensional hyperplane and the decision boundary as an index. A fourth step of searching for a point on the plane, determining a communication parameter set that does not cause interference in the primary user from the searched point on the (nm) -dimensional hyperplane using constraint conditions, and transmitting Means determined A communication parameter set may be a program for executing a fifth step of transmitting to the secondary user terminal groups on the computer.
なお、この発明の実施の形態においては、干渉通知を受信する情報管理部101は、「受信手段」を構成する。
Note that, in the embodiment of the present invention, the
また、この発明の実施の形態においては、上述した方法によって教師データを作成する機械学習部102は、「生成手段」を構成する。
Further, in the embodiment of the present invention, the
更に、この発明の実施の形態においては、上述した方法によって決定境界BDを決定する機械学習部102は、「機械学習手段」を構成する。
Further, in the embodiment of the present invention, the
更に、この発明の実施の形態においては、上述した方法によって1次利用者に干渉を与えない通信パラメータセットを決定するパラメータ決定部103は、「パラメータ決定手段」を構成する。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the
更に、この発明の実施の形態においては、パラメータ通知部104は、「送信手段」を構成する。
Further, in the embodiment of the present invention,
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、管理装置、コンピュータに実行させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。 The present invention is applied to a management device, a program to be executed by a computer, and a computer-readable recording medium storing the program.
1,11 無線局、2,3,12,13 端末、10 管理装置、101 情報管理部、102 機械学習部、103 パラメータ決定部、104 パラメータ通知部。 1,11 radio station, 2,3,12,13 terminal, 10 management device, 101 information management unit, 102 machine learning unit, 103 parameter determination unit, 104 parameter notification unit.
Claims (11)
前記1次利用者の周波数帯を用いて無線通信を行う無線通信システムである2次利用者の通信履歴と前記干渉通知の履歴とに基づいて干渉の有無を示すラベルと前記被干渉端末位置と通信パラメータとを相互に対応付けた教師データを生成する生成手段と、
前記教師データに基づいて、前記通信パラメータを含むn(nは2以上の整数)個のパラメータからなるn次元空間において前記通信パラメータを干渉が無い第1のクラスと干渉が有る第2のクラスとに分類するための境界であり、かつ、前記第1および第2のクラスから等距離に存在する境界である決定境界を機械学習によって決定する機械学習手段と、
前記n個のパラメータのうちの変更できないm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定した(n−m)次元超平面を設定し、その設定した前記(n−m)次元超平面上の点と前記決定境界との距離を指標として利得関数を最大または最小にする前記(n−m)次元超平面上の点を探索し、その探索した(n−m)次元超平面上の点から制約条件を用いて前記1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する通信パラメータ決定手段と、
前記決定された通信パラメータセットを前記2次利用者の端末群へ送信する送信手段とを備える管理装置。 Receiving means for receiving, from a primary user who is a licensed wireless communication system, an interference notification including the position of the interfered terminal, which is the position of the interfered terminal, and the presence or absence of interference;
A label indicating the presence or absence of interference based on the communication history of the secondary user and the history of the interference notification, which is a wireless communication system that performs wireless communication using the frequency band of the primary user; Generating means for generating teacher data in which communication parameters are associated with each other;
Based on the teacher data, in the n-dimensional space including n (n is an integer of 2 or more) parameters including the communication parameters, the communication parameters are divided into a first class having no interference and a second class having interference. Machine learning means for determining, by machine learning, a decision boundary, which is a boundary for classifying into, and a boundary existing equidistant from the first and second classes;
A (nm) -dimensional hyperplane in which m parameters (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) that cannot be changed among the n parameters are fixed is set, and the set (nm) is set. A point on the (nm) -dimensional hyperplane that maximizes or minimizes the gain function is searched using the distance between a point on the two-dimensional hyperplane and the decision boundary as an index, and the searched (nm) -dimensional hyperplane is searched. Communication parameter determining means for determining a communication parameter set that does not cause interference in the primary user using a constraint condition from a point on a plane;
A transmission unit that transmits the determined communication parameter set to the terminal group of the secondary user.
受信手段が、免許されている無線通信システムである1次利用者から、干渉を受けた端末の位置である被干渉端末位置と干渉の有無とを含む干渉通知を受信する第1のステップと、
生成手段が、前記1次利用者の周波数帯を用いて無線通信を行う無線通信システムである2次利用者の通信履歴と前記干渉通知の履歴とに基づいて干渉の有無を示すラベルと前記被干渉端末位置と通信パラメータとを相互に対応付けた教師データを生成する第2のステップと、
機械学習手段が、前記教師データに基づいて、前記通信パラメータを含むn(nは2以上の整数)個のパラメータからなるn次元空間において前記通信パラメータを干渉が無い第1のクラスと干渉が有る第2のクラスとに分類するための境界であり、かつ、前記第1および第2のクラスから等距離に存在する境界である決定境界を機械学習によって決定する第3のステップと、
通信パラメータ決定手段が、前記n個のパラメータのうちの変更できないm(mは1≦m<nを満たす整数)個のパラメータを固定した(n−m)次元超平面を設定し、その設定した前記(n−m)次元超平面上の点と前記決定境界との距離を指標として利得関数を最大または最小にする前記(n−m)次元超平面上の点を探索し、その探索した(n−m)次元超平面上の点から制約条件を用いて前記1次利用者において干渉が発生しない通信パラメータセットを決定する第4のステップと、
送信手段が、前記決定された通信パラメータセットを前記2次利用者の端末群へ送信する第5のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to determine a communication parameter set for performing wireless communication,
A first step of receiving, from a primary user who is a licensed wireless communication system, an interference notification including the position of an interfered terminal, which is the position of the terminal receiving interference, and the presence or absence of interference;
A generation unit configured to generate a label indicating presence or absence of interference based on a communication history of a secondary user, which is a wireless communication system performing wireless communication using the frequency band of the primary user, and a history of the interference notification; A second step of generating teacher data in which the interfering terminal position and the communication parameter are associated with each other;
The machine learning means interferes with the first class having no interference with the communication parameter in an n-dimensional space including n (n is an integer of 2 or more) parameters including the communication parameter, based on the teacher data. A third step of determining, by machine learning, a decision boundary that is a boundary for classification into the second class and that is a boundary existing equidistant from the first and second classes;
The communication parameter determining means sets a (nm) -dimensional hyperplane in which m parameters (m is an integer satisfying 1 ≦ m <n) that cannot be changed among the n parameters are fixed, and the setting is performed. A point on the (nm) -dimensional hyperplane that maximizes or minimizes the gain function is searched using the distance between the point on the (nm) -dimensional hyperplane and the decision boundary as an index, and the searched ( a fourth step of determining a communication parameter set that does not cause interference in the primary user using constraints from points on the (nm) -dimensional hyperplane;
A transmitting unit transmitting the determined communication parameter set to the terminal group of the secondary user.
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