JPH11168428A - 予測制御理論を用いた無線回線監視方法 - Google Patents
予測制御理論を用いた無線回線監視方法Info
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- JPH11168428A JPH11168428A JP9336198A JP33619897A JPH11168428A JP H11168428 A JPH11168428 A JP H11168428A JP 9336198 A JP9336198 A JP 9336198A JP 33619897 A JP33619897 A JP 33619897A JP H11168428 A JPH11168428 A JP H11168428A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動通信は、文字通り“移動しながら通信で
きる”という利点がある反面、一般の電話と違い、決ま
った交換機を経由しないために、限られた無線回線（チ
ャンネル）をいかに有効に使うかが大きな課題である。 【解決手段】 評価試験により、監視システムの動的モ
デルを算出し、そのモデルを用いて現時刻より未来の回
線利用状況を予測し、現時刻の回線規制量を決定する。
この一連のシステムを予測制御理論に基づいて構築す
る。評価試験により算出される動的モデルを下式のよう
に表現する。 ＹM ＝Ｙ＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo 予測制御理論により、現時刻より単位時間先までに許容
される回線利用量は、 ｕn ＝（ＨF T ＨF ）-1ＨF T （ＹR −Ｙ−Ｈo ｕo ） と決定することができる。
きる”という利点がある反面、一般の電話と違い、決ま
った交換機を経由しないために、限られた無線回線（チ
ャンネル）をいかに有効に使うかが大きな課題である。 【解決手段】 評価試験により、監視システムの動的モ
デルを算出し、そのモデルを用いて現時刻より未来の回
線利用状況を予測し、現時刻の回線規制量を決定する。
この一連のシステムを予測制御理論に基づいて構築す
る。評価試験により算出される動的モデルを下式のよう
に表現する。 ＹM ＝Ｙ＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo 予測制御理論により、現時刻より単位時間先までに許容
される回線利用量は、 ｕn ＝（ＨF T ＨF ）-1ＨF T （ＹR −Ｙ−Ｈo ｕo ） と決定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線回線監視方法
に関し、特に、予測制御理論に基づく回線規制方法の設
計に関する。
に関し、特に、予測制御理論に基づく回線規制方法の設
計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の規制制御方法は、現時刻の回線利
用状況において、閾値を越えた場合にのみ規制をかける
といった方法が採られているが、未来の回線状況を予測
して予め規制をかけるという手段は考慮されていなかっ
た。
用状況において、閾値を越えた場合にのみ規制をかける
といった方法が採られているが、未来の回線状況を予測
して予め規制をかけるという手段は考慮されていなかっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
の規制制御は、現時刻の回線状況を見て、閾値を越えた
場合にのみ、規制をかけるといったＯＮ／ＯＦＦ制御の
方式をとっているために、効率的な規制がかけられな
い。
の規制制御は、現時刻の回線状況を見て、閾値を越えた
場合にのみ、規制をかけるといったＯＮ／ＯＦＦ制御の
方式をとっているために、効率的な規制がかけられな
い。
【０００４】その理由は、閾値を越える、越えないをト
リガとするＯＮ／ＯＦＦ制御方式を採っているためであ
る。
リガとするＯＮ／ＯＦＦ制御方式を採っているためであ
る。
【０００５】第２の問題点は、規制制御を行う上で、制
御対象のダイナミクスを全く考慮に入れていないことで
ある。
御対象のダイナミクスを全く考慮に入れていないことで
ある。
【０００６】その理由は、制御対象のモデリングを行っ
ていないために、制御対象のダイナミクスが測れない、
また、制御対象のモデリングを必要としない制御方式
（ＯＮ／ＯＦＦ制御方式）を採っているためである。
ていないために、制御対象のダイナミクスが測れない、
また、制御対象のモデリングを必要としない制御方式
（ＯＮ／ＯＦＦ制御方式）を採っているためである。
【０００７】従来の規制制御方式は、閾値を越える、越
えないを指標とした、いわゆる、ＯＮ／ＯＦＦ制御であ
るために、効率的な規制が望めない。また、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御方式をとっているために、制御対象のモデリング
が必要でなく、制御対象のダイナミクスが全く考慮に入
れられていない。
えないを指標とした、いわゆる、ＯＮ／ＯＦＦ制御であ
るために、効率的な規制が望めない。また、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御方式をとっているために、制御対象のモデリング
が必要でなく、制御対象のダイナミクスが全く考慮に入
れられていない。
【０００８】そこで、本発明は従来の上記実情に鑑み、
従来の技術に内在する上記欠点を解消する為になされた
ものであり、従って本発明の目的は、規制制御対象のダ
イナミクスを考慮し、また過去および現在の回線利用情
報を利用することにより、より効率的な規制を行う制御
方式を構築することを可能とした新規な無線回線監視方
法を提供することにある。
従来の技術に内在する上記欠点を解消する為になされた
ものであり、従って本発明の目的は、規制制御対象のダ
イナミクスを考慮し、また過去および現在の回線利用情
報を利用することにより、より効率的な規制を行う制御
方式を構築することを可能とした新規な無線回線監視方
法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る予測制御理論を用いた無線回線監視方
法は、大嶋正裕、橋本伊織著、先端制御技術動向調査報
告「モデル予測制御チュートリアル資料」（平成２年１
２月２１日発行）に記載されたモデル予測制御技術を利
用し、評価試験（または、過去の回線利用状況データ）
により［式１］に示される動的モデルを算出する。
に、本発明に係る予測制御理論を用いた無線回線監視方
法は、大嶋正裕、橋本伊織著、先端制御技術動向調査報
告「モデル予測制御チュートリアル資料」（平成２年１
２月２１日発行）に記載されたモデル予測制御技術を利
用し、評価試験（または、過去の回線利用状況データ）
により［式１］に示される動的モデルを算出する。
【００１０】［式１］ ＹM ＝Ｙ＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo ＹM ：モデルにより予測される未来の回線利用量（Ｐ×
１行列） Ｙ：現時刻の回線利用量（Ｐ×１行列） ＨF ，Ｈo ：評価試験により決定されるパラメータ（Ｐ
×Ｍ行列） ｕn ：現時刻より単位時間先までの回線利用量（Ｍ×１
行列） ｕo ：過去から現在までの回線利用量（Ｍ×１行列） Ｐ，Ｍ：正の整数 そして、予測制御理論を用いることにより現時刻から、
単位時間先までに許容去れる回線利用量ｕn は、［式
２］で表現されるために、常に回線利用量ｕn を満たす
ように規制をかけていけばよいことが分かる。
１行列） Ｙ：現時刻の回線利用量（Ｐ×１行列） ＨF ，Ｈo ：評価試験により決定されるパラメータ（Ｐ
×Ｍ行列） ｕn ：現時刻より単位時間先までの回線利用量（Ｍ×１
行列） ｕo ：過去から現在までの回線利用量（Ｍ×１行列） Ｐ，Ｍ：正の整数 そして、予測制御理論を用いることにより現時刻から、
単位時間先までに許容去れる回線利用量ｕn は、［式
２］で表現されるために、常に回線利用量ｕn を満たす
ように規制をかけていけばよいことが分かる。
【００１１】［式２］ ｕn ＝（ＨF T ＨF ）-1ＨF T （ＹR −Ｙ−Ｈo ｕo ） ＹR ：回線限界量
【作用】評価試験（または、過去の回線利用状況デー
タ）により、規制制御対象の動的モデルを求めているた
めに、ダイナミクスに合わせた規制をかけることができ
る。
タ）により、規制制御対象の動的モデルを求めているた
めに、ダイナミクスに合わせた規制をかけることができ
る。
【００１２】また、予測制御理論を用いることにより、
従来のＯＮ／ＯＦＦ制御にない効率的な規制がかけられ
る。
従来のＯＮ／ＯＦＦ制御にない効率的な規制がかけられ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明による一実施の形態
について詳細に説明する。
について詳細に説明する。
【００１４】（１）動的モデルの算出 まず、インパルス応答モデルを用いて、動的モデルを求
める。ここで、インパルス応答とは、パルス状入力に対
する出力応答のことを言う。移動通信システムにおいて
は、単位時間、発呼を行うことを意味する。
める。ここで、インパルス応答とは、パルス状入力に対
する出力応答のことを言う。移動通信システムにおいて
は、単位時間、発呼を行うことを意味する。
【００１５】図１はインパルス応答（１）を示す波形図
である。
である。
【００１６】〜 図１を参照するに、ｈi は、図１のようなパルス状入力
をシステムに加えた時の応答系列（単位時間、発呼を行
った時のトラヒック）とする。
をシステムに加えた時の応答系列（単位時間、発呼を行
った時のトラヒック）とする。
【００１７】すると、時刻ｔで大きさｕ（ｔ）のパルス
（ｕ（ｔ）［ｅｒｌ］に当たる発呼を行う）をシステム
に加えた時に、時刻ｔ＋ｊの出力の大きさ（トラヒッ
ク）は［式３］のように表現することができる。
（ｕ（ｔ）［ｅｒｌ］に当たる発呼を行う）をシステム
に加えた時に、時刻ｔ＋ｊの出力の大きさ（トラヒッ
ク）は［式３］のように表現することができる。
【００１８】［式３］ ＹM （ｔ＋ｊ）＝ｈj ｕ（ｔ） このことを拡張して、図２に示すような無限大の過去か
らｔ＋ｊ−１まで発呼が行われた時の時刻ｔ＋ｊにおけ
るトラヒックは、重ね合わせの原理により［式４］のよ
うに表現することができる。
らｔ＋ｊ−１まで発呼が行われた時の時刻ｔ＋ｊにおけ
るトラヒックは、重ね合わせの原理により［式４］のよ
うに表現することができる。
【００１９】図２はインパルス応答（２）を示す波形図
である。
である。
【００２０】［式４］
【００２１】
【００２２】さて、現時刻をｔと考え、過去の入力と現
時刻以降の未来の入力とを分けて、［式４］を表現し直
すと、［式５］
時刻以降の未来の入力とを分けて、［式４］を表現し直
すと、［式５］
【００２３】
【００２４】と表わせる。
【００２５】現時刻ｔまでにシステムには、入力として
［ｕ（ｔ−１），ｕ（ｔ−２），……] が加えられ、さ
らに現時刻からＭステップ未来に亙って［ｕ（ｔ），ｕ
（ｔ＋１），……ｕ（ｔ＋Ｍ−）］の入力系列がプロセ
スに加えられるとする。但し、その際、時刻ｔ＋Ｍから
以降は入力値を変更しない。即ち、ｕ（ｔ＋Ｍ＋ｋ）＝
ｕ（ｔ＋Ｍ−１）ｆｏｒ ａｌｌ ｋ≧０この時、時刻
ｔ＋ｊの出力は、［式６］
［ｕ（ｔ−１），ｕ（ｔ−２），……] が加えられ、さ
らに現時刻からＭステップ未来に亙って［ｕ（ｔ），ｕ
（ｔ＋１），……ｕ（ｔ＋Ｍ−）］の入力系列がプロセ
スに加えられるとする。但し、その際、時刻ｔ＋Ｍから
以降は入力値を変更しない。即ち、ｕ（ｔ＋Ｍ＋ｋ）＝
ｕ（ｔ＋Ｍ−１）ｆｏｒ ａｌｌ ｋ≧０この時、時刻
ｔ＋ｊの出力は、［式６］
【００２６】
【００２７】となる。
【００２８】時刻ｔ＋ＬからＰステップに亙る出力の値
｛ｙM （ｔ＋Ｌ），ｙM （ｔ＋Ｌ＋１），……ｙM （ｔ
＋Ｌ＋Ｐ−１）｝は、それぞれ［式５］、［式６］をも
とに［式７］のように有限個の入力値を用いて表現する
ことができる。
｛ｙM （ｔ＋Ｌ），ｙM （ｔ＋Ｌ＋１），……ｙM （ｔ
＋Ｌ＋Ｐ−１）｝は、それぞれ［式５］、［式６］をも
とに［式７］のように有限個の入力値を用いて表現する
ことができる。
【００２９】［式７］
【００３０】
【００３１】また、現時刻ｔの出力は、［式４］におい
てｊ＝０とすることにより
てｊ＝０とすることにより
【００３２】［式８］
【００３３】と表現することができる。
【００３４】［式８］をもとにｙM （ｔ＋ｊ）−ｙ
M （ｔ）（for ｊ＝１，…，Ｌ＋Ｐ）について考える
と、［式９］となる。
M （ｔ）（for ｊ＝１，…，Ｌ＋Ｐ）について考える
と、［式９］となる。
【００３５】［式９］
【００３６】
【００３７】［式９］をベクトル行列表現とすると、
［式１０］ ＹM ＝ＹMO＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo となる。
［式１０］ ＹM ＝ＹMO＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo となる。
【００３８】ここで、動的モデルが、システムに完全に
一致していれば［式１０］のモデルで計算した値に一致
する。しかしながら、動的モデルがシステムを完全に表
現することは実際にはあり得ないことであるために、モ
デルによって計算される出力の値を補正して、出力の予
測値ｙp （ｔ＋ｉ）を[ 式１１] のように与える。
一致していれば［式１０］のモデルで計算した値に一致
する。しかしながら、動的モデルがシステムを完全に表
現することは実際にはあり得ないことであるために、モ
デルによって計算される出力の値を補正して、出力の予
測値ｙp （ｔ＋ｉ）を[ 式１１] のように与える。
【００３９】[ 式１１] ｙp （ｔ＋ｉ）＝ｙM （ｔ＋ｉ）＋ｙ（ｔ）−ｙ
M （ｔ） ｆｏｒ ｉ＝Ｌ，……，Ｌ＋Ｐ−１ ［式１１］をベクトル表現すると、［式１２］ Ｙp ＝ＹM ＋Ｙ−ＹMO と表現することができる。
M （ｔ） ｆｏｒ ｉ＝Ｌ，……，Ｌ＋Ｐ−１ ［式１１］をベクトル表現すると、［式１２］ Ｙp ＝ＹM ＋Ｙ−ＹMO と表現することができる。
【００４０】時刻ｔ＋ＬからＰステップにわたる出力の
予測値が区間［ｔ＋Ｌ，ｔ＋Ｌ＋Ｐ−１］において目標
値にできるだけ近づくように、現時刻ｔ以降Ｍスッテプ
の操作量（許容できる回線量）を求めるために、［式１
３］で表現するノルムを定義する。
予測値が区間［ｔ＋Ｌ，ｔ＋Ｌ＋Ｐ−１］において目標
値にできるだけ近づくように、現時刻ｔ以降Ｍスッテプ
の操作量（許容できる回線量）を求めるために、［式１
３］で表現するノルムを定義する。
【００４１】［式１３］ ‖Ｙp −ＹR ‖2 ＹR ：参照値（最大回線利用量） ［式１２］のＹM −ＹM0の項に［式１０］を代入するこ
とにより、予測値ＹPは［式１４］で表現することがで
きる。
とにより、予測値ＹPは［式１４］で表現することがで
きる。
【００４２】［式１４］ ＹP ＝Ｙ＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo このＹP を［式１３］に代入し、２乗ノルムが最も小さ
くなるようにｕn を決める。
くなるようにｕn を決める。
【００４３】つまり、操作量（許容できる回線利用量）
ｕn は、［式１５］で決めることができる。
ｕn は、［式１５］で決めることができる。
【００４４】［式１５］ ｕn ＝（ＨF T ＨF ）-1ＨF T （ＹR −Ｙ−Ｈo ｕo ） そして、［式１５］より最適な許容回線量が割り出され
るために、［式１５］で算出された回線量が利用できる
ように規制制御をかければ、有効な規制がかけられるこ
とがわかる。
るために、［式１５］で算出された回線量が利用できる
ように規制制御をかければ、有効な規制がかけられるこ
とがわかる。
【００４５】本明細書にて論じている理論は、上記参考
文献にて安定性が確立しているために、動的モデルの精
度が高ければ、有効な規制制御が望める。
文献にて安定性が確立しているために、動的モデルの精
度が高ければ、有効な規制制御が望める。
【００４６】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成され、作用する
ものであり、本発明によれば、以下に示す効果が得られ
る。
ものであり、本発明によれば、以下に示す効果が得られ
る。
【００４７】第１の効果は、動的モデルを用いることに
より、移動通信システムのダイナミクスを考慮すること
がきるということである。これにより、閾値を越える、
越えないを基準とする、従来のＯＮ／ＯＦＦ規制制御よ
りも効率的な規制をかけることができるようになる。
より、移動通信システムのダイナミクスを考慮すること
がきるということである。これにより、閾値を越える、
越えないを基準とする、従来のＯＮ／ＯＦＦ規制制御よ
りも効率的な規制をかけることができるようになる。
【００４８】その理由は、規制制御の操作量を決める上
で、動的モデルを利用することにより、ダイナミクスを
考慮に入れた操作量を投入できるからである。
で、動的モデルを利用することにより、ダイナミクスを
考慮に入れた操作量を投入できるからである。
【００４９】第２の効果は、過去の出力から未来の予測
値を算出することにより、未来のダイナミクスについて
も考慮することができることである。これにより、未来
までの考慮に入れた規制制御をかけることができるよう
になる。
値を算出することにより、未来のダイナミクスについて
も考慮することができることである。これにより、未来
までの考慮に入れた規制制御をかけることができるよう
になる。
【００５０】その理由は、過去の出力から未来の予測値
を算出し、未来も含めて、操作量を決めているからであ
る。
を算出し、未来も含めて、操作量を決めているからであ
る。
【図１】本発明を説明するためのインパルス応答（１）
を示す波形図である。
を示す波形図である。
【図２】本発明を説明するためのインパルス応答（２）
を示す波形図である。
を示す波形図である。
〜 ｈi …図１に示すパルス状入力をシステムに加えた時の
応答系列
応答系列
Claims (3)
- 【請求項１】 評価試験により、監視システムの動的モ
デルを算出し、そのモデルを用いて現時刻より未来の回
線利用状況を予測し、現時刻の回線規制量を決定し、こ
の一連のシステムを予測制御理論に基づいて構築するこ
とを特徴とした予測制御理論を用いた無線回線監視方
法。 - 【請求項２】 前記評価試験により算出される監視シス
テムの前記動的モデルは、下式によって表現されること
を更に特徴とする請求項１に記載の予測制御理論を用い
た無線回線監視方法。 ＹM ＝Ｙ＋ＨF ｕn ＋Ｈo ｕo ＹM ：モデルにより予測される未来の回線利用量（Ｐ×
１行列） Ｙ：現時刻の回線利用量（Ｐ×１行列） ＨF ，Ｈo ：評価試験により決定されるパラメータ（Ｐ
×Ｍ行列） ｕn ：現時刻より単位時間先までの回線利用量（Ｍ×１
行列） ｕo ：過去から現在までの回線利用量（Ｍ×１行列） Ｐ，Ｍ：正の整数 - 【請求項３】 前記予測制御理論により現時刻より単位
時間先まで許容される回線利用量は、下式によって決定
されることを更に特徴とする請求項１または２のいずれ
か一項に記載の予測制御理論を用いた無線回線監視方
法。 ｕn ＝（ＨF T ＨF ）-1ＨF T ( ＹR −Ｙ−Ｈo ｕo ） ＹR ：回線限界量
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9336198A JPH11168428A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 予測制御理論を用いた無線回線監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9336198A JPH11168428A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 予測制御理論を用いた無線回線監視方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11168428A true JPH11168428A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18296661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9336198A Pending JPH11168428A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 予測制御理論を用いた無線回線監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11168428A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2420931A (en) * | 2004-11-18 | 2006-06-07 | Rockwell Electronic Commerce | Discrete choice method of reporting and predicting multiple transaction types |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP9336198A patent/JPH11168428A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2420931A (en) * | 2004-11-18 | 2006-06-07 | Rockwell Electronic Commerce | Discrete choice method of reporting and predicting multiple transaction types |
| GB2420931B (en) * | 2004-11-18 | 2007-07-11 | Rockwell Electronic Commerce | Discrete choice method of reporting and predicting multiple transaction types |
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