JP6818714B2 - エリア品質劣化要因推定装置及び推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数端末が使用される無線通信システムのサービスエリアにおける通信品質の劣化要因を推定するエリア品質劣化要因推定装置及び推定方法に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末のモバイル端末の普及が急速に進んでいる。これに伴い、通信事業者ではモバイル網のサービスエリア拡大や通信品質向上を図るため、無線品質情報｛RSRP（Reference Signal Received Power）， RSRQ（Reference Signal Received Quality）など｝を収集し、無線品質が劣化する要素を排除することでサービスエリアにおける通信品質の改善に努めてきた。
上述したRSRP（Reference Signal Received Power）は電波の強さを指標として無線品質を判断する値であり、また、RSRQ（Reference Signal Received Quality）は電波の強さに干渉状態を加味して無線品質を判断する値である。

無線通信システムのサービスエリアにおける無線品質情報の収集については、基地局等の設備からの収集と併せて、端末からも収集する手法が提案されている。
例えば、特許文献１では、通信品質情報に基づくエリアマップを作成するために必要な情報のみを収集することを目的とし、エリアにおける無線品質情報の偏りを平滑化したうえで情報収集を行う方式が開示されている。
また、特許文献２では、端末で無線品質情報を一定期間収集し、無線品質のバラツキを推定してレポートを送信する方式が提案されている。
このように、無線品質情報の収集をより高度に行う方式は各種存在する。

特開２０１５−１０００４３号公報 特開２００８−３０６２４０号公報

しかしながら、無線品質情報を効率的に収集した後に、無線品質の劣化場所を特定することは可能であるが、無線品質劣化要因が不明のため再度現地に赴いての測定が必要となるという問題があった。
すなわち、無線品質の劣化場所が特定された場合でも、無線品質の劣化要因が不明であるため、いくつかの要因を想定した現地測定が必要となる。

このような状況において、無線品質の劣化要因が推定可能になれば、現地測定が不要もしくは特定の要因を確認するためだけの現地測定となり、無線品質の劣化要因の特定に要する時間を短縮することが可能となる。

また、基地局に対して無線カバー範囲のシミュレータを使うことで劣化要因の推測は可能であるが、無線の状況のみを考慮したものであり、建造物を考慮したシミュレーションとなっていないため、精度が高い劣化要因を推定できないという問題があった。

本発明は上記実情に鑑みて提案されたものであり、無線通信システムのサービスエリアにおいて、エリア内で使用される端末についての無線品質の劣化要因を推定する劣化要因推定装置及び劣化要因推定方法を提案することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明のエリア品質劣化要因推定方法（請求項１）は、複数端末が使用されるエリアにおいて、無線品質の収集、位置情報の収集、基地局情報の収集を行ってエリア品質劣化要因を推定する方法であって、
各端末のログから収集した位置情報と基地局情報から前記エリアをカバーする基地局における複数のカバー範囲領域を計算する手順と、
各端末のログから収集した無線品質から当該基地局（自セクタ）内におけるカバー範囲領域毎の品質スコア（自セクタ品質スコア）を計算する手順と、
当該基地局（自セクタ）内のカバー範囲領域毎における端末の他基地局（他セクタ）に対する品質スコア（対他セクタ品質スコア）を計算する手順と、
前記自セクタ品質スコアと前記対他セクタ品質スコアから品質劣化要因を推定する手順と、
自セクタのみと自セクタと他セクタの品質劣化要因から優先度の付与を行う手順と
を含むことを特徴としている。

請求項２は、請求項１のエリア品質劣化要因推定方法において、
当該基地局の前記カバー範囲領域は、各端末のログから収集した位置情報を元に、１σと２σの分布から得られる各領域（１σ領域及び２σ領域）とすることを特徴としている。

請求項３は、請求項２のエリア品質劣化要因推定方法において、
自セクタ及び他セクタの品質スコアは前記各領域で計算し、自セクタ及び他セクタによる１σ領域の品質スコアと、自セクタ及び他セクタによる２σ領域の品質スコアと、自セクタによる１σ領域及び２σ領域の品質スコアの３種類の品質スコアの値の組み合わせで品質劣化要因を推定することを特徴としている。

請求項４のエリア品質劣化要因推定装置は、エリア内に位置する各端末から無線品質を収集する複数の基地局（セクタ）を備えた端末通信網において、次の構成を含むことを特徴としている。
前記基地局における複数のカバー範囲領域を計算するカバー範囲計算部。
前記基地局のカバー範囲領域毎の品質スコアを計算する品質スコア計算部。
一つの基地局（自己セクタ）のカバー範囲領域と品質スコアから自己セクタの起因による品質劣化要因を推定する単一セクタ内の品質劣化要因推定部。
複数の基地局のカバー範囲領域と品質スコアから前記自己セクタに隣接する周囲セクタのカバー不良に起因する品質劣化要因を推定するカバー範囲重複セクタの品質劣化要因推定部。
前記自己セクタ起因の品質劣化要因と周囲セクタのカバー不良起因の品質劣化要因の優先度を計算する品質劣化要因優先度を付与する品質劣化要因優先度付与部。

請求項５は、請求項４のエリア品質劣化要因推定装置において、
前記カバー範囲計算部において、カバー範囲領域は、各端末のログから収集した位置情報を元に、１σと２σの分布から得られる各領域（１σ領域及び２σ領域）とすることを特徴としている。

本発明の品質劣化要因推定装置及び方法によれば、端末ログによるログの発生場所を受信することでサービスエリアにおける複数のカバー範囲領域を計算し、自己セクタ（当該基地局）及び他セクタ（他の基地局）による各カバー範囲領域において、端末ログから収集した無線品質の状態を把握することで品質劣化要因を推定するので、実際の無線品質状況を計測でき高い精度の推定が可能となる。

特に、自己セクタのカバー範囲領域の無線品質に対して、他セクタの無線品質を比較することで、エリアカバー不備による無線品質劣化要因の推定を行うことができる。
したがって一般的には、エリア品質の劣化要因は、無線のカバー不足か干渉のどちらかであるが、他セクタのカバー範囲領域と無線品質スコアを比較する事で、両方の要因の内どちらの要因が劣化要因であるかの判断が可能となる。

エリア品質劣化要因推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 品質劣化要因を推定するための端末ログの分布を示すモデル図である。 品質劣化要因を推定するために端末ログから取得する情報（変数）を示す表である。 （ａ）〜（ｃ）は品質劣化要因を推定するためのログの品質スコアを計算するエリア範囲を説明するためのモデル図であり、（ａ）及び（ｂ）はカバー範囲領域重複の自セクタ及び他セクタでの品質を計算する場合のモデル図、（ｃ）は単一セクタでの品質を計算する場合のモデル図である。 品質劣化要因に対する要因推定結果を示す対照表である。

本発明の一実施形態に係るエリア品質劣化要因推定装置について、図１のブロック図を参照しながら説明する。
エリア品質劣化要因推定装置は、無線通信システムのサービスエリアをカバーする基地局（セクタ）となるサーバー１に対して、サービスエリア内で使用される複数の端末２から無線品質に関する情報を収集することでエリア品質の劣化要因を推定する。無線品質に関する情報の収集は、サーバー１が各端末２の端末ログ送信部３から送信されたログを受信することで行われる。ログには、端末識別ＩＤ、ログ取得時刻、ＮＷ種別などが含まれる。
なお、ログの収集方法は、定期的に取得もしくは特許文献１や特許文献２のように何らかの仕組みを用いて収集することで無線品質を選定する手法が含まれる。

サーバー１内に構築されるエリア品質劣化要因推定装置は、端末ログ受信部１１と、端末ログ蓄積部１２と、セクタのカバー範囲計算部１３と、セクタのカバー範囲蓄積部１４と、自セクタのカバー範囲毎の品質スコア計算部１５と、自セクタのカバー範囲毎の品質スコア蓄積部１６と、自セクタのカバー範囲内の他セクタの品質スコア計算部１７と、自セクタのカバー範囲内の他セクタの品質スコア蓄積部１８と、単一セクタ内の品質劣化要因推定部１９と、単一セクタ内の品質劣化要因蓄積部２０と、カバー範囲重複セクタの品質劣化要因推定部２１と、カバー範囲セクタの品質劣化要因蓄積部２２と、品質劣化要因優先度付与部２３とを備えている。

端末ログ受信部１１は、端末２の端末ログ送信部３から送信された無線品質のログを受信し、端末ログ蓄積部１２で各端末から収集した無線品質のログを蓄積する。セクタのカバー範囲計算部１３では、蓄積された端末ログの位置情報（緯度・経度）と基地局情報からセクタのサービスエリア内における複数のカバー範囲領域を推定する。セクタのカバー範囲蓄積部１４は、カバー範囲計算部１３で計算されたセクタのカバー範囲領域の情報を蓄積する。

すなわち、図２に示されるように、各端末２から収集されるログについて、受信した発生場所の情報をプロットし、ログ重心と基地局を結ぶライン及びそれに直交するラインを軸とし、ログ重心を中心として前後方向及び左右方向の±１σ、±２σのバラツキから各基地局（セクター）のカバー範囲領域を楕円モデルで設定する。
カバー範囲領域は、楕円中央部分となるバラツキ±１σ内の第１のカバー範囲領域Ｐと、その外側に位置し環状楕円部分となるバラツキ±１σより大きくバラツキ±２σより小さい第２のカバー範囲領域Ｑとに分けられ、これらのカバー範囲領域における各端末の無線品質を比較することで、エリアの品質劣化要因を推定することが行われる。具体的な品質劣化要因の推定手順については後述する。

自セクタのカバー範囲毎の品質スコア計算部１５は、セクタ（複数基地局）のカバー範囲領域内に存在し、かつ、自セクタ（当該基地局）を捕捉した端末ログから品質スコアを計算する。すなわち、各端末のログから収集した無線品質から当該基地局（自セクタ）内におけるカバー範囲領域毎の品質スコア（自セクタ品質スコア）を計算する。
品質スコアを計算する際には、端末ログから取得したデータとして、ＲＳＲＰ（電波の強さ）、ＲＳＲＱ（電波の強さと干渉状態）、ＳＩＮＲ（信号対雑音干渉比：ＲＳＲＰとＲＳＲＱを用いて計算）、応答時間、上りスループット（上りの処理速度）、下りスループット（下りの処理速度）等が用いられる。

例えば、図３の表に示したＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＩＮＲ、応答時間、上りスループット、下りスループットの変数として平均値と１σの値を使用し、数１の回帰式から品質スコアを計算する。数１中、αは、定数であり、β，γ，δ，ε，ζ，η，ι，κ，λ，μ，ν，ξは、所定の値を採ることで各変数に重みを付与する係数である。
数１は、品質スコアを算出するための一例であり、必要に応じて図３の表に示した値からいくつかの値を選択するものであってもよい。

（数１）
品質スコア ＝ α＋βＲＳＲＰｍ＋γＲＳＲＰｓ＋δＲＳＲＱｍ＋εＲＳＲＱｓ
＋ζＳＩＮＲｍ＋ηＳＩＮＲｓ
＋ιＲＥＳＴＩＭＥｍ＋κＲＥＳＴＩＭＥｓ
＋λＵＬＴＰｍ＋μＵＬＴＰｓ＋νＤＬＴＰｓ＋ξＤＬＴＰｓ

自セクタのカバー範囲毎の品質スコア蓄積部１６は、品質スコア計算部１５で計算したセクタのカバー範囲領域毎の品質スコアを蓄積する。

自セクタのカバー範囲内の他セクタの品質スコア計算部１７は、自セクタ（当該基地局４）のカバー範囲領域内に存在し、自セクタ（当該基地局４）以外の他セクタを捕捉した端末ログから品質スコアを計算する。すなわち、当該基地局（自セクタ）内のカバー範囲領域毎における端末の他基地局（他セクタ）に対する品質スコア（対他セクタ品質スコア）を計算する。
具体的には、図４に示されるように、当該基地局４以外の他の基地局５がカバー範囲領域（カバー範囲領域Ｐ及びカバー範囲領域Ｑ）内の端末から受信するログから品質スコアを計算する。品質スコアの計算は、上述の数１の計算式で行う。
自セクタのカバー範囲内の品質スコア蓄積部１８は、品質スコア計算部１７で計算した自セクタのカバー範囲領域内の他セクタの品質スコアを蓄積する。

単一セクタ内の品質劣化要因推定部１９は、自セクタのカバー範囲毎の品質スコア蓄積部１６の品質スコアから自セクタ（当該基地局４）の品質劣化要因を推定する。すなわち、単一セクタのカバー範囲領域と品質スコアから、単一セクタに起因する品質劣化要因を推定することができる。

具体的には、図４（ｃ）に記載するように、カバー範囲領域Ｐ（楕円中央部）の品質スコアと、カバー範囲領域Ｑ（領域Ｐの周囲に位置する環状楕円部）における品質スコアを比較する。
そして、カバー範囲領域Ｐの方がカバー範囲領域Ｑに比較して極端に品質スコアが悪い場合は、当該基地局４の足元がカバーされていないことが品質劣化の要因と判定する。また、カバー範囲領域Ｑの方がカバー範囲領域Ｐに比較して極端に品質スコアが悪い場合は、セルの境界が薄いことが品質劣化の要因と判定する。

これらの結果から、カバー範囲領域Ｐとカバー範囲領域Ｑとの間に品質スコアの極端な差がある場合には、品質劣化の要因Ｃ（図４）として、周辺基地局とカバー範囲領域の分担に不都合があると判断することができる。
単一セクタ内の品質劣化要因蓄積部２０は、品質劣化要因推定部１９による単一セクタ内の品質劣化要因推定結果を格納する。

カバー範囲重複セクタの品質劣化要因推定部２１は、自セクタのカバー範囲毎の品質スコア蓄積部１６の品質スコア（自セクタ品質スコア）と、自セクタのカバー範囲内の他セクタの品質スコア蓄積部１８の品質スコア（対他セクタ品質スコア）とから、カバー範囲領域が重複している他セクタと自セクタのカバー不備による品質劣化要因を推定する。すなわち、複数のセクタのカバー範囲領域と品質スコアから、周囲のセクタのカバー不良に起因する品質劣化要因を推定することができる。
カバー範囲重複セクタの品質劣化要因蓄積部２２は、品質劣化要因推定部２１で計算することで推定したカバー範囲重複セクタの品質劣化要因を蓄積する。

カバー範囲重複セクタによる品質劣化要因の推定では、図４（ａ）に記載するように、カバー範囲領域Ｐ（楕円中央部）のログ同士における品質スコアを比較する場合と、図４（ｂ）に記載するように、カバー範囲領域Ｑ（環状楕円部）のログ同士における品質スコアを比較とが考えられる。
そして、図４（ａ）のカバー範囲領域Ｐ（楕円中央部）のログ同士の比較において、通常の通信環境であれば、基地局５より基地局４の品質スコアが良好となるが、当該基地局４の方が他の基地局５に比較して極端に品質スコアが悪い場合は、当該基地局４の不具合、又は、当該基地局４の近くでの電波障害が発生していることが品質劣化の要因Ａと判断することができる。

また、図４（ｂ）のカバー範囲領域Ｑ（環状楕円部）のログ同士の比較において、通常の通信環境であれば、基地局５と基地局４の品質スコアは同じ程度となるが、他の基地局５の方が当該基地局４に比較して極端に品質スコア（値が高い）が悪い場合は、当該基地局４が（繋がっている時は良いが）ビジーになりがちで、周辺の基地局に負担をかけていることが品質劣化の要因Ｂと判断することができる。

品質劣化要因優先度付与部２３は、単一セクタ内の品質劣化要因蓄積部２０の単一セクタ内の品質劣化要因と、カバー範囲重複セクタの品質劣化要因蓄積部２２のカバー範囲重複セクタの品質劣化要因とから優先度を計算する。すなわち、単一セクタ（自セクタのみ）に起因する品質劣化要因と、周囲のセクタのカバー不良に起因する品質劣化要因（自セクタと他セクタの品質劣化要因）の優先度が計算され、付与される。

具体的には、品質劣化要因優先度付与部２３では、上述した品質劣化の要因Ａ，Ｂ，Ｃにおいて品質スコアが悪い（値が高い）順に１位〜３位の順位（優先度）を付けることが行われる。
品質劣化要因に１位〜３位の順位を付けた場合、図５に示すように、劣化事象の種類は、品質劣化要因１位〜３位がＡＢＣ，ＡＣＢ，ＢＡＣ，ＢＣＡ，ＣＡＢ，ＣＢＡの６通りの事象１〜６が存在することになる。そして、これらの６通りの事象１〜６の品質劣化要因推定結果について、品質劣化要因の順位を考慮することで、事象１は「電波が周りの基地局よりも弱い」、事象２は「中心部に障害物があり電波が干渉している」、事象３は「他の基地局の電波が強すぎる」、事象４は「想定以上に広範囲をカバーしている」、事象５は「基地局の不具合と他の基地局とのカバー範囲領域に問題がある」、事象６は「基地局に不具合がある」とそれぞれ推定することができる。

その結果、基地局のカバー範囲領域において、予想された要因推定結果に基づいた適切な問題除去を予め準備することで容易に行うことができる。
図４（ｃ）に示した自セクタ（当該基地局）内での品質スコアでの比較の場合は、自セクタ内での品質の優劣は判断可能であるが、自セクタで閉じた要因以外の推定は困難である。これに対して上述の品質劣化要因推定方法であると、カバー範囲領域が重複する基地局を使用しての品質劣化要因も同時に考慮するため、より精度の高い品質劣化要因を推定することができる。

１…サーバー、 ２…端末、 ３…端末ログ送信部、 ４…基地局（当該基地局）、 ５…基地局（他の基地局）、 １１…端末ログ受信部、 １２…端末ログ蓄積部、 １３…カバー範囲計算部、 １４…カバー範囲蓄積部、 １５…自セクタのカバー範囲毎の品質スコア計算部、 １６…自セクタのカバー範囲毎の品質スコア蓄積部、 １７…自セクタのカバー範囲内の他セクタの品質スコア計算部、 １８…自セクタのカバー範囲内の他セクタの品質スコア蓄積部、 １９…単一セクタ内の品質劣化要因推定部、 ２０…単一セクタ内の品質劣化要因蓄積部、 ２１…カバー範囲重複セクタの品質劣化要因推定部、 ２２…カバー範囲セクタの品質劣化要因蓄積部、 ２３…品質劣化要因優先度付与部、 Ｐ…カバー範囲領域（楕円中央部、１σ領域）、 Ｑ…カバー範囲領域（環状楕円部、２σ領域）。

Claims (5)

1. 複数端末が使用されるエリアにおいて、前記エリアをカバーする基地局からエリア品質劣化要因推定装置が無線品質の収集、位置情報の収集、基地局情報の収集を行ってエリア品質劣化要因を推定する方法であって、
   各端末のログから収集した位置情報と基地局情報から前記エリアをカバーする基地局における複数のカバー範囲領域を計算する手順と、
   各端末のログから収集した無線品質から当該基地局（自セクタ）内におけるカバー範囲領域毎の品質スコア（自セクタ品質スコア）を計算する手順と、
   当該基地局（自セクタ）内のカバー範囲領域毎における端末の他基地局（他セクタ）に対する品質スコア（対他セクタ品質スコア）を計算する手順と、
   前記自セクタ品質スコアと前記対他セクタ品質スコアから品質劣化要因を推定する手順と、
   自セクタのみと自セクタと他セクタの品質劣化要因から優先度の付与を行う手順と
   を含むことを特徴とするエリア品質劣化要因推定方法。
2. 当該基地局の前記カバー範囲領域は、各端末のログから収集した位置情報を元に、１σと２σの分布から得られる各領域（１σ領域及び２σ領域）とする請求項１に記載のエリア品質劣化要因推定方法。
3. 自セクタ及び他セクタの品質スコアは前記各領域で計算し、自セクタ及び他セクタによる１σ領域の品質スコアと、自セクタ及び他セクタによる２σ領域の品質スコアと、自セクタによる１σ領域及び２σ領域の品質スコアの３種類の品質スコアの値の組み合わせで品質劣化要因を推定する請求項２に記載のエリア品質劣化要因推定方法。
4. エリア内に位置する各端末から無線品質を収集する複数の基地局（セクタ）を備えた端末通信網において、
   前記基地局における複数のカバー範囲領域を計算するカバー範囲計算部と、
   前記基地局のカバー範囲領域毎の品質スコアを計算する品質スコア計算部と、
   一つの基地局（自己セクタ）のカバー範囲領域と品質スコアから自己セクタの起因による品質劣化要因を推定する単一セクタ内の品質劣化要因推定部と、
   複数の基地局のカバー範囲領域と品質スコアから前記自己セクタに隣接する周囲セクタのカバー不良に起因する品質劣化要因を推定するカバー範囲重複セクタの品質劣化要因推定部と、
   前記自己セクタ起因の品質劣化要因と周囲セクタのカバー不良起因の品質劣化要因の優先度を計算する品質劣化要因優先度を付与する品質劣化要因優先度付与部と、
   を具備したことを特徴とするエリア品質劣化要因推定装置。
5. 前記カバー範囲計算部において、カバー範囲領域は、各端末のログから収集した位置情報を元に、１σと２σの分布から得られる各領域（１σ領域及び２σ領域）とする請求項４に記載のエリア品質劣化要因推定装置。

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