WO2019159937A1 - 無線通信システム、無線通信方法、基地局及び端末 - Google Patents

無線通信システム、無線通信方法、基地局及び端末 Download PDF

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WO2019159937A1
WO2019159937A1 PCT/JP2019/005016 JP2019005016W WO2019159937A1 WO 2019159937 A1 WO2019159937 A1 WO 2019159937A1 JP 2019005016 W JP2019005016 W JP 2019005016W WO 2019159937 A1 WO2019159937 A1 WO 2019159937A1
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information
unit
learning model
terminal
model data
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PCT/JP2019/005016
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皓平 須崎
遼 宮武
淺井　裕介
宏礼 芝
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日本電信電話株式会社
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/10—Interfaces between hierarchically different network devices between terminal device and access point, i.e. wireless air interface

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication method, a base station, and a terminal.
  • Non-Patent Document 2 a technique for recognizing a radio wave environment using a statistical model has been proposed (see Non-Patent Document 2).
  • simulation-based method such as the ray tracing method as a method for determining the radio wave environment
  • the simulation-based method requires a large amount of arithmetic processing and requires a detailed spatial model. Since the calculation result is also very large vector data, the calculation processing at each terminal is difficult.
  • the simulation-based method only estimates the radio wave intensity in the radio wave environment, and is insufficient for estimating the frequency of interference signals and the arrival area.
  • the simulation-based method In order to consider these factors in the simulation-based method, it is necessary to estimate the source and frequency of transmission of interference signals. The information that is finally required is what communication quality or communication speed the wireless communication system can communicate with. Therefore, knowing the radio wave environment such as the status of interference signals is only an intermediate solution. Nevertheless, in the ray tracing method and the interference model, it is necessary to design the radio wave environment model after grasping all parameters such as the position of the interference source by measurement. For this reason, the simulation-based method is a very time-consuming method.
  • machine learning deep learning which has been attracting attention in recent years, does not know the parameters of the interference signal directly from the obtained data, but the communication quality according to changes in the radio wave environment including the influence of the interference signal. Etc. can be estimated.
  • the machine learning deep learning calculation process uses a large amount of calculation resources and requires a large amount of teacher data (correct data).
  • the radio wave environment changes according to the movement of the terminal, so the number of teacher data required is enormous. For this reason, it is difficult for each terminal to execute the arithmetic processing of machine learning deep learning. Further, it is difficult to apply radio wave environment data at a specific position in a cell to other positions in the cell even by machine learning deep learning. Therefore, in order to perform machine learning deep learning, a wireless communication system needs to collect information at a specific position in a cell.
  • the conventional wireless communication system there are cases where each terminal cannot execute resource control according to the radio wave environment.
  • an object of the present invention is to provide a wireless communication system, a wireless communication method, a base station, and a terminal capable of causing each terminal to execute resource control according to a radio wave environment.
  • a base station side generating unit that generates radio environment information in a cell based on an uplink radio signal, and generating communication quality information based on the radio environment information is below a threshold.
  • a model unit that stores learning model data that can be processed for each known information; a selection unit that selects the learning model data based on the known information; and the selected learning model data and a downlink radio signal
  • a base station a model acquisition unit that acquires the learning model data, a terminal-side generation unit that generates information on the radio wave environment based on a downlink radio signal,
  • a measurement unit that generates the communication quality information based on the learning model data and the information on the radio wave environment, and controls communication resources of a radio signal based on the generated communication quality information
  • a resource control section that is a wireless communication system comprising a terminal having a.
  • the base station further includes a position estimation unit that estimates a position of the terminal, and the known information represents a position of the terminal in the cell. Information.
  • One aspect of the present invention is the above wireless communication system, wherein the base station is based on teacher data that is information in which the communication quality information, the radio wave environment information, and the known information are associated with each other. And an update unit that updates the learning model data until the processing amount is equal to or less than the threshold value.
  • One aspect of the present invention is the above-described wireless communication system, wherein the update unit updates the learning model data when a request signal is acquired from the terminal.
  • the terminal further includes an adjustment unit that adjusts an error in a parameter value of the communication quality information according to the communication quality
  • the resource control unit includes: The communication resource of the radio signal is controlled based on the communication quality information in which the error of the parameter value is adjusted.
  • One aspect of the present invention is a radio communication method executed by a radio communication system including a base station and a terminal, wherein the base station generates radio wave environment information in a cell based on an uplink radio signal, Learning model data capable of generating communication quality information based on radio wave environment information with a processing amount below a threshold is stored for each known information, and the learning model data is selected based on the known information And transmitting the selected learning model data and a downlink radio signal, and the terminal acquires the learning model data, generates information on the radio wave environment based on the downlink radio signal, and is acquired. Generating the communication quality information based on the learning model data and the information on the radio wave environment, and controlling communication resources of a radio signal based on the generated communication quality information; It is a line communication method.
  • a base station side generating unit that generates radio environment information in a cell based on an uplink radio signal, and generating communication quality information based on the radio environment information is below a threshold.
  • a model unit that stores learning model data that can be processed for each known information; a selection unit that selects the learning model data based on the known information; and the selected learning model data and a downlink radio signal
  • a transmission unit that transmits.
  • a base station side generating unit that generates radio environment information in a cell based on an uplink radio signal, and generating communication quality information based on the radio environment information is below a threshold.
  • a model unit that stores learning model data that can be processed for each known information; a selection unit that selects the learning model data based on the known information; and the selected learning model data and a downlink radio signal
  • a model acquisition unit that acquires the learning model data, and a terminal side generation unit that generates information on the radio wave environment based on a downlink radio signal
  • a measurement unit that generates the communication quality information based on the acquired learning model data and the information on the radio wave environment, and a radio signal based on the generated communication quality information.
  • a resource controller for controlling the signal resources is a terminal with a.
  • each terminal it is possible to cause each terminal to execute resource control according to the radio wave environment.
  • wireless communications system It is a figure which shows the example of a structure of a base station control part. It is a figure which shows the example of a structure of a selection part and a model part. It is a figure which shows the 1st example of a structure of a terminal control part. It is a figure which shows the example of the square error of the measured value of communication quality based on a radio signal, and the measured value of communication quality based on learning model data in an environment with few radio wave interference. It is a figure which shows the example of the square error of the measured value of communication quality based on a radio signal, and the measured value of communication quality based on learning model data in an environment with much interference.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the wireless communication system 1.
  • the wireless communication system 1 includes a base station 2 (base station device) and one or more terminals 3a (terminal devices).
  • the wireless communication system 1 is a system that performs wireless communication between the base station 2 and each terminal 3a.
  • the direction of communication from the terminal 3a to the base station 2 is referred to as “uplink”.
  • the direction of communication from the base station 2 to the terminal 3a is referred to as “downlink”.
  • the base station 2 forms a cell (communication area) by a downlink radio signal using radio waves.
  • the base station 2 communicates with the terminal 3a located in the cell.
  • the base station 2 includes a base station side generation unit 20, a position estimation unit 21, a base station control unit 22, and a base station side transmission unit 23.
  • the base station side generation unit 20 acquires an uplink radio signal from the terminal 3a.
  • the uplink radio signal is used as a pilot signal, terminal identification information (address), a request signal, error information, and information on the position of the terminal 3a (hereinafter referred to as “terminal position information”).
  • the pilot signal is a signal including information on a predetermined pattern.
  • the terminal identification information is identification information assigned to the terminal 3a.
  • the request signal is a signal (trigger signal) that requests the base station 2 to transmit predetermined data.
  • the error information is information representing a difference between the parameter value of information actually input to the learning model data and the parameter value of information assumed to be input to the learning model data in the learning stage.
  • the error information can be detected by calculating a difference between a parameter value of communication quality information that is an output of learning model data and a parameter value of communication quality information that is expected as an output of learning model data.
  • the parameter value of the communication quality information expected as the output of the learning model data is obtained by the learning process of the learning model data.
  • the error information is expressed by a square error value, for example.
  • the base station side generation unit 20 generates a reception power value of the uplink radio signal.
  • the base station side generation unit 20 outputs the pilot signal and the terminal position information to the position estimation unit 21.
  • the base station side generation unit 20 generates information on the radio wave environment in the cell (hereinafter referred to as “radio wave environment information”) based on the uplink radio signal.
  • the radio wave environment information is information determined according to, for example, transmission power, interference, and reflection of the transmitted radio wave.
  • the radio wave environment information is, for example, at least one of received power value, packet interval, center frequency, bandwidth (BW: Band Width), communication address, modulation method, identification information (SSID) of other base stations (access points) It is expressed using one.
  • the received power value is represented by, for example, reception intensity (RSSI: Received Signal Strength Indicator).
  • the packet interval is represented by, for example, a bit error rate (BER: Bit Error Rate) and a packet error rate (PER: Packet Error Rate).
  • the base station side generation unit 20 outputs the radio wave environment information and the terminal identification information to the base station control unit 22.
  • BER Bit Error Rate
  • PER Packet Error Rate
  • the position estimation unit 21 estimates a propagation path matrix of a radio signal based on the pilot signal.
  • the position estimation unit 21 may estimate the directivity of the radio signal and the distance attenuation amount of free space loss based on the pilot signal.
  • the position estimation unit 21 estimates the terminal position information of the terminal 3a specified by the terminal identification information according to the estimation result based on the pilot signal.
  • the position estimation unit 21 outputs the estimated terminal position information to the base station control unit 22.
  • the base station control unit 22 is known information that is information that the base station 2 can acquire data of a machine learning model (hereinafter referred to as “learning model data”) that represents the relationship between communication quality information and radio wave environment information in a cell.
  • the input of learning model data is radio wave environment information.
  • the output of learning model data is communication quality information.
  • the output of the learning model data may be error information.
  • the communication quality information is represented by, for example, throughput for each terminal 3a.
  • the known information may be, for example, terminal location information or information on the number (total number) of terminals 3a located in the cell. When the number of terminals 3a located in the cell has a correlation with the time zone, the known information may be represented by information representing the time zone. In the following, the known information is terminal location information as an example.
  • the learning model data is a function that uses radio wave environment information as an argument, and may be expressed in the form of a function that uses a function value as communication quality information.
  • the base station control unit 22 acquires teacher data (hereinafter referred to as “quality environment position teacher data”) that is data in which communication quality information, radio wave environment information, and terminal position information are associated with each other from an external device.
  • the base station control unit 22 uses, as quality environment position teacher data, teacher data that is data in which the communication quality information generated by the base station control unit 22, the generated radio wave environment information, and terminal position information are associated with each other.
  • quality environment position teacher data teacher data that is data in which the communication quality information generated by the base station control unit 22, the generated radio wave environment information, and terminal position information are associated with each other.
  • the base station 2 can acquire a lot of data for updating the learning model data from the plurality of terminals 3a. Since the base station 2 does not move, the base station 2 can generate learning model data for each position in the cell. In addition, since high arithmetic processing capability is required for arithmetic processing using the machine learning model, the base station 2 having an arithmetic processing capability higher than that of the terminal 3a has a large scale such as update of learning model data (learning processing). Perform arithmetic processing.
  • the base station control unit 22 updates the learning model data (learning process) for each terminal position information based on the quality environment position teacher data.
  • the base station control unit 22 selects communication resources for downlink radio signals.
  • the base station side transmission unit 23 transmits the downlink radio signal to the terminal 3a based on the selection result of the communication resource of the downlink radio signal.
  • the base station side transmission unit 23 transmits learning model data as one of the downlink radio signals to the terminal 3a by broadcast or unicast.
  • the base station control unit 22 transmits learning model data selected according to the terminal position information from among a plurality of learning model data for which learning processing has been executed, to the terminal 3a.
  • the frequency with which the base station side transmission unit 23 transmits the learning model data to the terminal 3a may be any frequency.
  • the base station side transmission part 23 may transmit learning model data to the terminal 3a by wired communication.
  • the terminal 3a performs wireless communication with the base station 2. That is, the terminal 3a acquires a downlink radio signal from the base station 2. Further, the terminal 3a transmits an uplink radio signal to the base station 2.
  • the terminal 3a includes a terminal side generation unit 30, a model acquisition unit 31, a terminal control unit 32a, and a terminal side transmission unit 33.
  • the terminal-side generation unit 30 acquires a radio signal other than learning model data from the downlink radio signal from the base station 2.
  • the terminal-side generation unit 30 generates radio wave environment information based on radio signals other than learning model data among downlink radio signals.
  • the terminal side generation unit 30 outputs the radio wave environment information to the terminal control unit 32a.
  • the model acquisition unit 31 acquires the learning model data selected by the base station 2 from the base station 2 as one of the downlink radio signals.
  • the model acquisition unit 31 outputs the learning model data to the terminal control unit 32a.
  • the terminal control unit 32a estimates the communication quality based on the acquired learning model data. That is, the terminal control unit 32a generates communication quality information according to the radio wave environment information by a calculation process using the radio wave environment information as input of learning model data. Since the uplink radio signal and the downlink radio signal are symmetrical with respect to the communication path and the like, the terminal control unit 32a uses the downlink radio signal instead of the uplink radio signal as an input of learning model data. Communication quality information can be generated.
  • the terminal control unit 32a controls communication resources of radio signals based on the communication quality measurement result.
  • the terminal-side transmission unit 33 transmits an uplink radio signal to the base station 2.
  • the uplink radio signal includes, for example, notification information for requesting the base station to control communication resources of the downlink radio signal (hereinafter referred to as “downlink communication resource control request information”).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the base station control unit 22.
  • the base station control unit 22 includes a selection unit 220, a model unit 221, a switching unit 222, and a base station side resource control unit 223.
  • a part or all of each functional unit is realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program stored in a storage device.
  • the storage device is preferably a non-volatile recording medium (non-temporary recording medium) such as a flash memory or HDD (Hard Disk Drive).
  • the storage device may include a volatile recording medium such as a RAM (Random Access Memory).
  • Some or all of the functional units may be realized by using hardware such as LSI (Large Scale Integration) and ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the selection unit 220 acquires quality environment position teacher data from an external device.
  • the selection unit 220 acquires the radio wave environment information, the terminal identification information, the request signal or the error information from the base station side generation unit 20.
  • the selection unit 220 generates communication quality information based on the radio wave environment information.
  • the selection unit 220 acquires terminal position information from the position estimation unit 21.
  • the selection unit 220 generates additional quality environment position teacher data based on the communication quality information, the radio wave environment information, and the terminal position information.
  • the selection unit 220 selects quality environment position teacher data corresponding to the terminal position information based on a plurality of quality environment position teacher data.
  • the selection unit 220 outputs the communication quality information and the radio wave environment information included in the selected quality environment position teacher data to the model unit 221.
  • the selection unit 220 stores in advance, for each terminal 3a, a processing amount database that is a database of a processing amount upper limit threshold P term that can be executed when the terminal 3a generates communication quality information using learning model data.
  • the amount of processing that can be executed by the terminal 3a is measured in advance when the terminal 3a is manufactured, for example.
  • the selection unit 220 acquires the processing amount database of the terminal 3a from, for example, an external device.
  • the selection unit 220 acquires a model number n (n is an integer from 1 to N. N is an integer of 2 or more) from the model unit 221 for each learning model data.
  • the selection unit 220 selects learning model data from the N learning model data stored in the model unit 221 according to the terminal position information acquired from the position estimation unit 21.
  • the selection unit 220 outputs a signal representing the model number n of the selected learning model data (hereinafter referred to as “selection signal”) to the switching unit 222.
  • the model unit 221 stores learning model data for each terminal position information as known information.
  • the model unit 221 executes learning model data learning processing for each terminal position information based on the communication quality information and the radio wave environment information included in the selected quality environment position teacher data.
  • the model unit 221 generates communication quality information that is an output of the learning model data by an arithmetic process that uses the radio wave environment information of the quality environment position teacher data as input of the learning model data.
  • the model unit 221 outputs a processing amount determination signal representing a determination result regarding the processing amount to the selection unit 220 as a result of the learning process.
  • the base station side resource control unit 223 acquires the downlink communication resource control request information from the base station side generation unit 20, the base station side resource control unit 223 acquires the quality environment position teacher data from the selection unit 220.
  • the base station side resource control unit 223 selects the communication resource of the downlink radio signal of the terminal 3a based on the quality environment position teacher data so that the downlink communication quality becomes high.
  • the base station side resource control unit 223 outputs the communication resource selection result of the downlink radio signal to the base station side transmission unit 23.
  • the switching unit 222 acquires a selection signal from the selection unit 220.
  • the switching unit 222 selects the learning model data stored in the model unit 221 based on the selection signal.
  • the switching unit 222 outputs the selected learning model data to the base station side transmitting unit 23.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the selection unit 220 and the model unit 221.
  • the selection unit 220 includes a teacher data acquisition unit 224, a position acquisition unit 225, a quality measurement unit 226, a quality environment position database unit 227, an update unit 228, and a selection processing unit 229.
  • the model unit 221 includes N learning model units 230, an evaluation unit 231, and a processing amount comparison unit 232.
  • the teacher data acquisition unit 224 acquires quality environment position teacher data from an external device.
  • the quality environment position teacher data acquired here is quality environment position teacher data and the like under other similar conditions. Also, the initial value of the quality environment position teacher data acquired from the external device may be zero.
  • the position acquisition unit 225 acquires terminal position information from the position estimation unit 21.
  • the position acquisition unit 225 outputs the terminal position information to the quality environment position database unit 227.
  • the quality measuring unit 226 measures communication quality information based on the radio wave environment information.
  • the quality environment position database unit 227 stores the quality environment position teacher data acquired from the teacher data acquisition unit 224.
  • the quality environment position database unit 227 acquires communication quality information and radio wave environment information from the quality measurement unit 226.
  • the quality environment position database unit 227 acquires terminal position information from the position acquisition unit 225.
  • the quality environment position database unit 227 associates communication quality information, radio wave environment information, and terminal position information with each other and stores them as additional quality environment position teacher data.
  • the update unit 228 uses the communication quality information and the radio wave environment information as input of each learning model data until the stop signal is acquired from the selection processing unit 229.
  • a learning process (update) of the learning model data of number n is executed.
  • the update unit 228 may execute a learning process for the learning model data with the model number n.
  • the learning model unit 230-n includes learning model data to which a model number n is assigned.
  • the learning model data has radio wave environment information as input and communication quality information as output. Note that the learning model data may be input with radio wave environment information and output error information.
  • the learning model data of model numbers 1 to N are classified by learning processing according to terminal position information that is known information.
  • the processing amount comparison unit 232 compares the processing amount P DL of the learning process with the processing amount upper limit threshold P term .
  • the processing amount comparison unit 232 determines whether or not the processing amount P DL of the learning process exceeds the processing amount upper limit threshold P term .
  • the processing amount comparison unit 232 outputs a processing amount determination signal indicating whether or not the processing amount P DL of the learning process exceeds the processing amount upper limit threshold P term to the selection processing unit 229.
  • the selection processing unit 229 When the processing amount determination signal indicates that the processing amount P DL of the learning process exceeds the processing amount upper limit threshold P term , the selection processing unit 229 has a number higher than the current model number n on which the learning process has been executed. The model number (n + 1) having a larger value is output to the updating unit 228. The selection processing unit 229 outputs a stop signal to the updating unit 228 when the processing amount determination signal indicates that the processing amount P DL of the learning process is equal to or less than the processing amount upper limit threshold P term . The process in which the evaluation unit 231 evaluates the processing amount P DL of the learning process for each learning model data is terminated by outputting a stop signal.
  • the selection processing unit 229 acquires the terminal position information associated with the terminal position information of the terminal 3 a from which the request signal or error information has been acquired by the update unit 228 from the position acquisition unit 225 via the quality environment position database unit 227. To do.
  • the selection processing unit 229 selects learning model data associated with the terminal position information.
  • the selection processing unit 229 outputs a selection signal to the switching unit 222. Note that the selection processing unit 229 may output a selection signal to the switching unit 222 based on conditions predetermined by the operator and terminal location information.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of the configuration of the terminal control unit 32a.
  • the terminal control unit 32 a includes a measurement unit 320, a quality classification unit 321, an error comparison unit 322, a determination unit 323, a terminal-side resource control unit 324, a request unit 325, and an error output unit 326.
  • the measurement unit 320 acquires learning model data from the model acquisition unit 31.
  • the measurement unit 320 acquires the radio wave environment information from the terminal-side generation unit 30.
  • the measurement unit 320 calculates communication quality information by using radio wave environment information as input of learning model data.
  • the measurement unit 320 outputs the communication quality information to the quality classification unit 321.
  • the measurement unit 320 may calculate the error information by using the radio wave environment information as input of learning model data.
  • the measurement unit 320 may output error information to the error comparison unit 322.
  • the quality classification unit 321 classifies the communication quality information, and outputs the classification result information, which is information indicating the classification result, to the terminal-side resource control unit 324.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a square error between the measured value of the communication quality based on the radio signal and the measured value of the communication quality based on the learning model data in an environment where there is little radio wave interference.
  • the horizontal axis represents time.
  • the vertical axis represents the square error (loss).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a square error between the measured value of communication quality based on a radio signal and the measured value of communication quality based on learning model data in an environment where there is much interference.
  • the horizontal axis represents time.
  • the vertical axis represents the square error.
  • the error comparison unit 322 generates error comparison result information indicating whether or not the square error of the parameter value included in the communication quality information is a predetermined value or more.
  • the square error function of the parameter value included in the communication quality information outputs a value less than a predetermined threshold when radio environment information close to normal radio environment information assumed in the learning stage is input to the learning model data. .
  • the square error function of the parameter value included in the communication quality information is equal to or greater than a predetermined threshold when abnormal radio wave environment information in which packet waiting, packet drop, signal attenuation, etc. occurs is input to the learning model data. Output the value.
  • the error comparison unit 322 outputs error comparison result information to the determination unit 323.
  • the determination unit 323 performs integration processing, averaging processing, and the like on the error comparison result information.
  • the determination unit 323 determines whether or not the radio wave environment assumed by the base station 2 is based on average error information representing results of integration processing and averaging processing on the error comparison result information.
  • the determination unit 323 requests a communication resource control (hereinafter referred to as a “communication resource change request signal”). Is output to the terminal-side resource control unit 324.
  • the determination unit 323 outputs a request signal to the request unit 325 when results of integration processing, averaging processing, and the like on the error comparison result information are equal to or greater than a predetermined error value.
  • the determination unit 323 outputs the error information to the error output unit 326 when the result of the integration process and the averaging process on the error comparison result information is equal to or greater than a predetermined error value.
  • the terminal-side resource control unit 324 executes resource request control based on the classification result information and a predetermined algorithm.
  • the request unit 325 outputs the request signal acquired from the determination unit 323 to the terminal-side transmission unit 33.
  • the error output unit 326 outputs the error information acquired from the determination unit 323 to the terminal side transmission unit 33.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system 1.
  • the base station 2 repeatedly executes steps S101 to S107.
  • the base station 2 repeatedly executes steps S103 to S104.
  • the terminal 3a repeatedly executes steps S205 to S207.
  • the teacher data acquisition unit 224 records the quality environment position teacher data acquired from the external device in the quality environment position database unit 227.
  • the quality measuring unit 226 adds quality environment position teacher data based on the generated radio wave environment information and the like to the quality environment position database unit 227 (step S101).
  • the update unit 228 selects learning model data (step S102).
  • the update unit 228 updates the selected learning model data using the input quality environment position teacher data (step S103).
  • the update unit 228 determines whether a request signal has been acquired.
  • the update unit 228 may determine whether or not the current time has reached the learning model update time.
  • the learning model update time is a predetermined time for updating the learning model (step S104).
  • the update unit 228 returns the process to step S103.
  • the update unit 228 updates the quality environment position teacher data of the quality environment position database unit 227 based on the quality environment position teacher data based on the generated radio wave environment information and the like. (Step S105).
  • the selection processing unit 229 selects learning model data based on the terminal position information, and outputs a selection signal to the switching unit 222 (step S106).
  • the switching unit 222 outputs the learning model data selected based on the selection signal to the base station side transmission unit 23.
  • the base station side transmission unit 23 uses the communication resource of the downlink radio signal selected by the base station side resource control unit 223 to the terminal 3a to which the terminal identification information acquired by the base station side generation unit 20 is assigned.
  • the selected learning model data is transmitted (step S107).
  • the terminal-side resource control unit 324 selects an uplink radio signal communication resource based on the communication quality information or error information.
  • the terminal-side resource control unit 324 transmits downlink communication resource control request information including the selection result of the uplink radio signal communication resource to the base station-side resource control unit 223 via the terminal-side transmission unit 33 (step S201).
  • the request unit 325 transmits a request signal to the base station 2 via the terminal side transmission unit 33 (step S202).
  • the error output unit 326 transmits error information to the base station 2 via the terminal-side transmission unit 33 (step S203).
  • the model acquisition unit 31 acquires the selected learning model data (step S204).
  • the measurement unit 320 uses the selected learning model data to generate communication quality information and error information from the radio wave environment information (step S205).
  • the determination unit 323 determines whether or not the error is greater than or equal to a certain value (step S206). If it is determined that the error is greater than or equal to a certain value (step S206: greater than or equal to a certain value), the terminal-side resource control unit 324 executes the process of step S201. When it is determined that the error is less than a certain value (step S206: less than a certain value), the terminal-side resource control unit 324 determines whether or not the radio wave environment has changed (step S207).
  • step S207 If it is determined that the radio wave environment has changed (step S207: YES).
  • the request unit 325 executes step S202.
  • step S207: NO When it is not determined that the radio wave environment has changed (step S207: NO).
  • the measurement unit 320 executes the process of step S205.
  • the wireless communication system 1 includes the base station 2 and the terminal 3a.
  • the base station 2 includes a base station side generation unit 20, a model unit 221, a selection unit 220, and a base station side transmission unit 23.
  • the base station side generation unit 20 generates radio wave environment information in the cell based on the uplink radio signal.
  • the model unit 221 stores, for each known information, learning model data that is capable of generating communication quality information based on the radio wave environment information with a processing amount equal to or less than a threshold.
  • the selection unit 220 selects learning model data based on the known information.
  • the base station side transmission unit 23 transmits the selected learning model data and the downlink radio signal.
  • the terminal 3a includes a terminal side generation unit 30, a model acquisition unit 31, a measurement unit 320, and a terminal side resource control unit 324.
  • the terminal side generation unit 30 acquires a downlink radio signal.
  • the terminal side generation unit 30 generates radio wave environment information based on the downlink radio signal.
  • the model acquisition unit 31 acquires learning model data.
  • the measurement unit 320 generates communication quality information based on the acquired learning model data and radio wave environment information.
  • the terminal-side resource control unit 324 selects a communication resource for the uplink radio signal based on the generated classification result of the communication quality information. In this way, the terminal-side resource control unit 324 can execute resource control of at least uplink radio signals according to the radio wave environment.
  • the base station side resource control unit 223 acquires the downlink communication resource control request information including the communication resource selection result of the uplink radio signal from the terminal side resource control unit 324, the base station side resource control unit 223 Based on the quality environment position teacher data, the communication resource of the downlink radio signal is selected so that the communication quality of the downlink radio signal becomes high.
  • the terminal-side resource control unit 324 can also control the communication resources of the downlink radio signal as a result of transmitting the downlink communication resource control request information to the base station-side resource control unit 223.
  • the wireless communication system 1 can cause each terminal 3a to execute resource control according to the radio wave environment.
  • the base station 2 executes learning processing for the cells accommodated, and the terminal 3a receives the learning result and executes processing, so that it is in an overlearning state that becomes a problem when machine learning is executed. Does not cause any problems. Further, the wireless communication system 1 can enjoy the result of machine learning according to the position of the terminal 3a and the like.
  • the wireless communication system 1 can easily recognize the radio wave environment without using a complicated statistical model.
  • the wireless communication system 1 can collect teacher data necessary for machine learning.
  • the wireless communication system 1 can recognize the radio wave environment at a specific position by reducing the processing amount of the terminal 3a and applying machine learning.
  • the wireless communication system 1 can adaptively distribute the learning model data to the terminal 3a by using the request signal from the terminal 3a as a trigger in the adaptive learning model distribution processing.
  • the wireless communication system 1 can adaptively distribute the learning model data to the terminal 3a based on error information indicating that the learning model data applied in the terminal 3a is not appropriate.
  • the wireless communication system 1 can adaptively distribute learning model data to the terminals 3a based on known information such as terminal position information.
  • the terminal weights the parameter values so as to increase or decrease the influence of the received power value of the downlink radio signal and the parameter value of the communication quality information such as the arrival time on the output of the error function (the coefficient is Multiplying) is different from the first embodiment.
  • the coefficient is Multiplying the parameter value of the communication quality information such as the arrival time on the output of the error function
  • the determination unit 323 sends the communication resource change request signal to the terminal-side resource.
  • the data is output to the control unit 324.
  • the determination unit 323 outputs a communication resource change request signal to the terminal-side resource control unit 324.
  • the quality environment position teacher data is prepared in a completely ideal environment by simulation, the error value (square error) of the error function increases even during normal operation when communication is stable. Further, as described above, the amount of data is enormous, and it is difficult to execute the learning process for all input situations with a processing amount that allows a terminal to actually communicate.
  • the terminal in order to simplify the complicated learning model data, the terminal generally defines parameters (radio signal arrival time: small, radio signal reception power: large) that improve communication quality. .
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the terminal control unit 32b.
  • the wireless communication system 1 includes a base station 2 (base station device) and one or more terminals 3b (terminal devices).
  • the terminal 3b includes a terminal side generation unit 30, a model acquisition unit 31, a terminal side transmission unit 33, and a terminal control unit 32b.
  • the terminal control unit 32b includes a measurement unit 320, a determination unit 323, a terminal-side resource control unit 324, a request unit 325, an error output unit 326, an error function unit 327, an addition unit 328, and a differentiation processing unit 329.
  • the terminal control unit 32b may not include the quality classification unit 321 and the error comparison unit 322.
  • the measuring unit 320 acquires the radio wave environment information to which the offset is added from the adding unit 328.
  • the error function unit 327 acquires communication quality information from the measurement unit 320.
  • the error function unit 327 generates error information of parameter values of communication quality information. For example, when the received power is stable in a state where the received power is higher than expected, the square error that is error information increases.
  • the addition unit 328 acquires the offset value from the offset control unit 334.
  • the adding unit 328 outputs the radio wave environment information added with the acquired offset value to the measuring unit 320, the differential processing unit 329, and the delay processing unit 330.
  • the differentiation processing unit 329 outputs a result obtained by differentiating the parameter value included in the radio wave environment information added with the offset value by the adding unit 328 (hereinafter referred to as “differential value”) to the threshold value comparing unit 332.
  • the delay processing unit 330 acquires the radio wave environment information, to which the offset value is added by the adding unit 328, from the adding unit 328.
  • the delay processing unit 330 delays propagation of the radio wave environment information to which the offset value is added. That is, the delay processing unit 330 outputs the radio wave environment information to which the offset value is added to the quality measurement unit 331 after a predetermined time from the time when the radio wave environment information to which the offset is added is acquired.
  • the quality measuring unit 331 measures the communication quality based on the radio wave environment information to which the offset value is added.
  • the quality measurement unit 331 outputs the communication quality measurement result to the threshold comparison unit 332.
  • the quality measuring unit 331 may output the received power value included in the radio wave environment information to the threshold comparing unit 332 as a communication quality measurement result.
  • the threshold value comparison unit 332 increases the coefficient ⁇ (weighting value) between 0 and 1 when the communication quality measurement result is lower than the assumed quality (the square error is increased).
  • the threshold value comparing unit 332 decreases the coefficient ⁇ between 0 and 1 when the communication quality measurement result is higher than the assumed quality (the square error is reduced).
  • the threshold comparison unit 332 determines whether or not the differential value exceeds a predetermined differential threshold.
  • the threshold value comparison unit 332 outputs the coefficient ⁇ to the multiplication unit 333 and the offset control unit 334 when the differential value exceeds a predetermined differentiation threshold value.
  • the threshold value comparison unit 332 adjusts parameter values included in the radio wave environment information generated by the terminal-side generation unit 30. For example, the threshold comparison unit 332 determines whether or not the received power value P1 included in the current radio wave environment information is equal to or greater than the received power value P0 included in the previous radio wave environment information. The threshold comparison unit 332 outputs the coefficient ⁇ to the offset control unit 334 when the reception power value P1 included in the current radio wave environment information is equal to or greater than the reception power value P0 included in the previous radio wave environment information. .
  • the threshold comparison unit 332 adjusts a square error that is error information generated by the error function unit 327. For example, when the received power value P1 included in the current radio wave environment information is less than the received power value P0 included in the previous radio wave environment information, the threshold comparison unit 332 outputs the coefficient ⁇ to the multiplier unit 333. To do. The threshold comparison unit 332 may output the coefficient ⁇ to the multiplication unit 333 regardless of the differential value when the current reception power value P1 is equal to or greater than the previous reception power value P0.
  • the multiplication unit 333 (adjustment unit) adjusts a square error that is error information generated by the error function unit 327. That is, the multiplication unit 333 multiplies the square error that is error information by the coefficient ⁇ . Thereby, the multiplication unit 333 can reduce the influence of changes in the radio wave environment such as received power on the integration processing and the averaging processing in the determination unit 323.
  • the offset control unit 334 outputs an offset value corresponding to the coefficient ⁇ to the adding unit 328 so that the differential value does not exceed the differential threshold value.
  • the offset value is, for example, the difference between the received power value P0 before the differential value exceeds the differential threshold and the received power value P1 after the differential value exceeds the differential threshold.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the operation of the wireless communication system 1.
  • Each process from step S201 to step S207 in FIG. 9 is the same as each process from step S201 to step S207 in FIG.
  • step S205 the differentiation processing unit 329 executes differentiation processing and outputs the differential value to the threshold value comparison unit 332 (step S301).
  • the threshold comparison unit 332 determines whether the differential value exceeds a predetermined differential threshold (step S302).
  • step S302 YES
  • the multiplier 333 multiplies the square error, which is error information generated by the error function unit 327, by the coefficient ⁇ (step S303).
  • the determination unit 323 executes the process of step S206.
  • step S302 When the differential value is less than or equal to the differential threshold (step S302: YES), the multiplier 333 multiplies the square error, which is error information, by the coefficient ⁇ (step S303).
  • the determination unit 323 executes the process of step S206.
  • step S302 When the differential value exceeds the differential threshold (step S302: NO), the threshold comparison unit 332 determines whether or not the received power value P1 is equal to or greater than the received power value P0 (step S304). When the received power value P1 is less than the received power value P0 (step S304: NO), the multiplier 333 executes the process of step S303.
  • step S304 When the received power value P1 is greater than or equal to the received power value P0 (step S304: YES), the adding unit 328 performs radio wave environment information with the acquired offset value added thereto, the measurement unit 320, the differentiation processing unit 329, and the delay processing. To the unit 330 (step S305). The measurement unit 320 executes the process of step S205.
  • the terminal control unit 32b of the second embodiment further includes a multiplication unit 333 as compared with the terminal control unit 32a.
  • the multiplier 333 adjusts the error of the parameter value of the communication quality information according to the communication quality.
  • the terminal-side resource control unit 324 controls the communication resource of the radio signal based on the determination result corresponding to the communication quality information in which the parameter value error is adjusted.
  • the wireless communication system 1 can cause each terminal 3b to execute resource control according to the radio wave environment.
  • the wireless communication system 1 can be configured not to immediately perform resource switching.
  • the wireless communication system 1 can prevent a request signal from being erroneously transmitted when communication quality is improved in a cell.
  • the present invention is applicable to a radio communication system including a base station and a terminal.
  • learning model unit 231 ... evaluation unit, 232 ... processing Quantity comparison unit, 320 ... measurement unit, 321 ... quality classification unit, 322 ... error comparison unit, 323 ... determination unit, 324 ... terminal side resource control unit, 325 ... request unit, 326 ... error output unit, 327 ... error function unit , 32 ... adding unit, 329 ... differential unit, 330 ... delay processing section, 331 ... quality measuring section, 332 ... threshold comparator, 333 ... multiplying unit, 334 ... offset control unit

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Abstract

無線通信システムは、電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、既知情報に基づいて学習モデルデータを選択する選択部と、学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部と、を有する基地局と、学習モデルデータを取得するモデル取得部と、下りの無線信号に基づいて電波環境の情報を生成する端末側生成部と、学習モデルデータと電波環境の情報とに基づいて通信品質の情報を生成する測定部と、通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御するリソース制御部とを有する端末と、を備える。

Description

無線通信システム、無線通信方法、基地局及び端末
　本発明は、無線通信システム、無線通信方法、基地局及び端末に関する。
　通信トラフィックの増大によって、周波数資源が逼迫している。このため、周波数利用効率の高い通信とＱｏＳ（Quality of Service）が確保された高信頼な通信とが、基地局と端末との間で無線通信を実行する無線通信システムに求められている。実際の電波環境では、フェージングや干渉等の様々な要因によって、信号品質が大きく変動し、スループットの減少や遅延時間の増大等が生じる。そこで、高信頼かつ低遅延での通信を可能とするよう、複数の帯域を同時使用する無線方式が提案されている（非特許文献１参照）。
　周波数を最大限に利用するという状況は今後も続くと想定される。周波数を効率的に利用するには、利用される周波数バンドの切替と通信方式の変更等との通信リソースの制御が重要である。通信リソースを効率よく制御するには、電波環境を正しく認識する必要がある。電波環境を認識する技術（電波環境認識技術）の一つとして、統計モデルを用いて電波環境を認識する技術が提案されている（非特許文献２参照）。
　これらの電波環境を正しく統計モデル化することが重要となるが、マルチパスフェージング、シャドウィング及び距離による自由空間損失、他の端末からの電波干渉による損失など、実際の電波環境には不確定的な要素が多い。このため、各電波環境を正しく統計モデル化することは困難である。
　電波環境を決定する方法としてレイトレース法等のシミュレーションベースの方法もあるが、シミュレーションベースの方法では、演算処理が膨大であり、詳細な空間モデルが必要とされる。演算結果も非常に大きなベクトルデータとなるので、各端末での演算処理が難しい。また、シミュレーションベースの方法は、電波環境における電波強度を推定するだけであり、干渉信号の頻度や到達エリアの推定には不十分である。
　それらの要素をシミュレーションベースの方法において考慮するには、干渉信号の発信源及び発信頻度等も推定される必要がある。最終的に必要となる情報は、無線通信システムがどの程度の通信品質又は通信速度で通信することが可能であるかということである。
したがって、干渉信号の状況等の電波環境を知ることは中間解でしかない。それにも関わらず、レイトレース法や干渉モデルなどでは、干渉源の位置などの各種のパラメータを測定等によって全てを把握した上で、電波環境モデルを設計する必要がある。このため、シミュレーションベースの方法は、非常に手間がかかる方法である。
　これに対して、近年注目されている機械学習ディープラーニングは、得られたデータから干渉信号のパラメータを直接知ることはできなくても、干渉信号の影響を含む電波環境の変化に応じて通信品質等を推定することができる。
宗　秀哉　外４名、「複数無線方式冗長送信を用いた高信頼・低遅延無線アクセスの他システム干渉下における遅延特性評価」、信学技報、RCC2017-42、pp.155-160、2017年7月 笹木　裕文　外３名、「周波数共用環境におけるシステム間干渉を考慮した状態遷移モデルに基づく電波環境認識技術の提案」、信学技報、SR2015-6、pp.31-38、2015年5月
　機械学習ディープラーニングの演算処理は、装置の演算リソースを多く使用する上に、大量の教師データ（正解データ）を必要とする。移動体通信では、端末の移動に応じて電波環境が変わるため、必要とされる教師データの数は膨大である。このため、機械学習ディープラーニングの演算処理を各端末が実行することは困難である。また、セル内の特定位置における電波環境データをセル内の他の位置に適用することは、機械学習ディープラーニングでも困難である。したがって、無線通信システムは、機械学習ディープラーニングを実行するには、セル内の特定位置における情報を収集する必要がある。しかしながら、従来の無線通信システムでは、各端末にリソース制御を電波環境に応じて実行させることができない場合があった。
　上記事情に鑑み、本発明は、各端末にリソース制御を電波環境に応じて実行させることが可能である無線通信システム、無線通信方法、基地局及び端末を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択する選択部と、選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部と、を有する基地局と、前記学習モデルデータを取得するモデル取得部と、下りの無線信号に基づいて前記電波環境の情報を生成する端末側生成部と、取得された前記学習モデルデータと前記電波環境の情報とに基づいて前記通信品質の情報を生成する測定部と、生成された前記通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御するリソース制御部と、を有する端末とを備える無線通信システムである。
　本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記基地局は、前記端末の位置を推定する位置推定部を更に備え、前記既知情報は、前記セル内における前記端末の位置を表す情報である。
　本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記基地局は、前記通信品質の情報と前記電波環境の情報と前記既知情報とが互いに対応付けられた情報である教師データに基づいて、前記処理量が前記閾値以下となるまで前記学習モデルデータを更新する更新部を更に備える。
　本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記更新部は、前記端末から要求信号を取得した場合、前記学習モデルデータを更新する。
　本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記端末は、前記通信品質の情報のパラメータ値の誤差を前記通信品質に応じて調整する調整部を更に備え、前記リソース制御部は、前記パラメータ値の誤差が調整された前記通信品質の情報に基づいて、無線信号の通信リソースを制御する。
　本発明の一態様は、基地局及び端末を備える無線通信システムが実行する無線通信方法であって、前記基地局は、セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成し、前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータが既知情報ごとに記憶されており、前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択し、選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信し、前記端末は、前記学習モデルデータを取得し、下りの無線信号に基づいて前記電波環境の情報を生成し、取得された前記学習モデルデータと前記電波環境の情報とに基づいて前記通信品質の情報を生成し、生成された前記通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御する、無線通信方法である。
　本発明の一態様は、セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択する選択部と、選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部と、を備える基地局である。
　本発明の一態様は、セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択する選択部と、選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部とを備える基地局と通信する端末であって、前記学習モデルデータを取得するモデル取得部と、下りの無線信号に基づいて前記電波環境の情報を生成する端末側生成部と、取得された前記学習モデルデータと前記電波環境の情報とに基づいて前記通信品質の情報を生成する測定部と、生成された前記通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御するリソース制御部と、を備える端末である。
　本発明により、各端末にリソース制御を電波環境に応じて実行させることが可能である。
無線通信システムの構成の例を示す図である。 基地局制御部の構成の例を示す図である。 選択部及びモデル部の構成の例を示す図である。 端末制御部の構成の第１例を示す図である。 電波干渉が少ない環境における、無線信号に基づく通信品質の実測値と学習モデルデータに基づく通信品質の測定値との二乗誤差の例を示す図である。 干渉が多い環境における、無線信号に基づく通信品質の実測値と学習モデルデータに基づく通信品質の測定値との二乗誤差の例を示す図である。 無線通信システムの動作の第１例を示すフローチャートである。 端末制御部の構成の第２例を示す図である。 無線通信システムの動作の第２例を示すフローチャートである。
　本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、無線通信システム１の構成の例を示す図である。無線通信システム１は、基地局２（基地局装置）と、１台以上の端末３ａ（端末装置）とを備える。無線通信システム１は、基地局２と各端末３ａとの間で無線通信を実行するシステムである。以下、端末３ａから基地局２への通信の向きを「上り」という。以下、基地局２から端末３ａへの通信の向きを「下り」という。
　基地局２は、電波を用いた下りの無線信号によってセル（通信エリア）を形成する。基地局２は、セル内に位置している端末３ａと通信する。
　基地局２は、基地局側生成部２０と、位置推定部２１と、基地局制御部２２と、基地局側送信部２３とを備える。
　基地局側生成部２０は、上りの無線信号を端末３ａから取得する。上りの無線信号は、パイロット信号と、端末識別情報（アドレス）と、要求信号と、誤差情報と、端末３ａの位置に関する情報（以下「端末位置情報」という。」）として使用される。パイロット信号は、予め定められたパターンの情報を含む信号である。端末識別情報は、端末３ａに割り当てられた識別情報である。要求信号は、所定データの送信を基地局２に要求する信号（トリガ信号）である。誤差情報は、学習モデルデータに実際に入力された情報のパラメータ値と、学習モデルデータに入力されることが学習段階において想定された情報のパラメータ値との差を表す情報である。例えば、誤差情報は、学習モデルデータの出力である通信品質情報のパラメータ値と、学習モデルデータの出力として期待される通信品質情報のパラメータ値との差を算出することによって検出可能である。学習モデルデータの出力として期待される通信品質情報のパラメータ値は、学習モデルデータの学習処理によって得られる。誤差情報は、例えば二乗誤差の値で表現される。基地局側生成部２０は、上り無線信号の受信電力値を生成する。基地局側生成部２０は、パイロット信号と端末位置情報とを、位置推定部２１に出力する。
　基地局側生成部２０は、セル内における電波環境の情報（以下「電波環境情報」という。」）を、上り無線信号に基づいて生成する。電波環境情報は、例えば、送信された電波の送信電力、干渉及び反射に応じて定まる情報である。電波環境情報は、例えば、受信電力値、パケット間隔、中心周波数、帯域幅（BW: Band Width）、通信アドレス、変調方式、他の基地局（アクセスポイント）の識別情報（SSID）のうちの少なくとも一つを用いて表される。受信電力値は、例えば受信強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）で表される。パケット間隔は、例えばビット誤り率（BER: Bit Error Rate）、パケット誤り率（PER: Packet Error Rate）で表される。基地局側生成部２０は、電波環境情報と端末識別情報とを基地局制御部２２に出力する。基地局側生成部２０は、要求信号を取得した場合、要求信号を基地局制御部２２に出力する。
　位置推定部２１は、パイロット信号に基づいて、無線信号の伝搬路行列を推定する。位置推定部２１は、パイロット信号に基づいて、無線信号の指向性と自由空間損失の距離減衰量とを推定してよい。位置推定部２１は、パイロット信号に基づく推定結果に応じて、端末識別情報によって特定される端末３ａの端末位置情報を推定する。位置推定部２１は、推定された端末位置情報を、基地局制御部２２に出力する。
　基地局制御部２２は、セル内における通信品質情報及び電波環境情報の関係を表す機械学習モデルのデータ（以下「学習モデルデータ」という。）を、基地局２が取得可能な情報である既知情報ごとに記憶する。学習モデルデータの入力は電波環境情報である。学習モデルデータの出力は通信品質情報である。学習モデルデータの出力は誤差情報でもよい。通信品質情報は、例えば、端末３ａごとのスループットで表される。既知情報は、例えば、端末位置情報、セル内に位置している端末３ａの台数（総数）の情報でもよい。セル内に位置している端末３ａの台数が時間帯との相関関係がある場合には、既知情報は、時間帯を表す情報で表されてもよい。以下では、既知情報は、一例として端末位置情報である。学習モデルデータは、電波環境情報を引数とする関数であって、関数値を通信品質情報とする関数の形式で表現されてもよい。
　基地局制御部２２は、通信品質情報と電波環境情報と端末位置情報とが互いに対応付けられたデータである教師データ（以下「品質環境位置教師データ」という。）を、外部装置から取得する。基地局制御部２２は、基地局制御部２２によって生成された通信品質情報と生成された電波環境情報と端末位置情報とが互いに対応付けられたデータである教師データを、品質環境位置教師データとして記憶する。
　基地局２は、学習モデルデータを更新するための多くのデータを、複数の端末３ａから取得することができる。基地局２が移動しないので、基地局２はセル内の位置ごとに学習モデルデータを生成することができる。また、機械学習モデルを用いた演算処理には高い演算処理能力必要とされるため、端末３ａよりも演算処理能力が高い基地局２が、学習モデルデータの更新（学習処理）等の大規模な演算処理を実行する。
　基地局制御部２２は、品質環境位置教師データに基づいて、端末位置情報ごとに学習モデルデータの更新（学習処理）を実行する。基地局制御部２２は、下りの無線信号の通信リソースを選択する。基地局側送信部２３は、下りの無線信号の通信リソースの選択結果に基づいて、下りの無線信号を端末３ａに送信する。基地局側送信部２３は、下りの無線信号の一つとしての学習モデルデータを、ブロードキャスト又はユニキャストで端末３ａに送信する。基地局制御部２２は、学習処理が実行された複数の学習モデルデータのうちから端末位置情報に応じて選択された学習モデルデータを、端末３ａに送信する。基地局側送信部２３が学習モデルデータを端末３ａに送信する頻度は、どのような頻度でもよい。なお、基地局側送信部２３は、学習モデルデータを有線通信によって端末３ａに送信してもよい。
　端末３ａは、基地局２との無線通信を実行する。すなわち、端末３ａは下りの無線信号を基地局２から取得する。また、端末３ａは上りの無線信号を基地局２に送信する。
　端末３ａは、端末側生成部３０と、モデル取得部３１と、端末制御部３２ａと、端末側送信部３３とを備える。
　端末側生成部３０は、下りの無線信号のうちの学習モデルデータ以外の無線信号を、基地局２から取得する。端末側生成部３０は、下りの無線信号のうちの学習モデルデータ以外の無線信号に基づいて、電波環境情報を生成する。端末側生成部３０は、電波環境情報を端末制御部３２ａに出力する。
　モデル取得部３１は、基地局２によって選択された学習モデルデータを、下りの無線信号の一つとして基地局２から取得する。モデル取得部３１は、学習モデルデータを端末制御部３２ａに出力する。端末制御部３２ａは、取得された学習モデルデータに基づいて通信品質を推定する。すなわち、端末制御部３２ａは、電波環境情報を学習モデルデータの入力とする演算処理によって、電波環境情報に応じた通信品質情報を生成する。上りの無線信号と下りの無線信号とには通信路等に関して対称性があるので、端末制御部３２ａは、上りの無線信号の代わりに下りの無線信号を学習モデルデータの入力とすることによって、通信品質情報を生成することができる。端末制御部３２ａは、通信品質の測定結果に基づいて、無線信号の通信リソースを制御する。端末側送信部３３は、上りの無線信号を基地局２に送信する。上りの無線信号は、例えば、下りの無線信号の通信リソースの制御を基地局に要求するための通知情報（以下「下り通信リソース制御要求情報」という。）を含む。
　図２は、基地局制御部２２の構成の例を示す図である。基地局制御部２２は、選択部２２０と、モデル部２２１と、切替部２２２と、基地局側リソース制御部２２３とを備える。各機能部のうち一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。記憶装置は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）が好ましい。記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記録媒体を備えてもよい。各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
　選択部２２０は、品質環境位置教師データを外部装置から取得する。選択部２２０は、電波環境情報と端末識別情報と要求信号又は誤差情報とを、基地局側生成部２０から取得する。選択部２２０は、電波環境情報に基づいて通信品質情報を生成する。選択部２２０は、端末位置情報を位置推定部２１から取得する。選択部２２０は、通信品質情報と電波環境情報と端末位置情報とに基づいて、追加の品質環境位置教師データを生成する。選択部２２０は、複数の品質環境位置教師データに基づいて、端末位置情報に応じた品質環境位置教師データを選択する。選択部２２０は、選択された品質環境位置教師データに含まれてる通信品質情報及び電波環境情報を、モデル部２２１に出力する。
　選択部２２０は、端末３ａが学習モデルデータを用いて通信品質情報を生成する際に実行可能である処理量上限閾値Ｐｔｅｒｍのデータベースである処理量データベースを、端末３ａごとに予め記憶する。端末３ａが実行可能である処理量は、例えば、端末３ａが製造された際に予め測定される。選択部２２０は、端末３ａの処理量データベースを、例えば外部装置から取得する。
　選択部２２０は、学習モデルデータの識別番号であるモデル番号ｎ（ｎは１からＮまでの整数。Ｎは２以上の整数）を、学習モデルデータごとにモデル部２２１から取得する。
選択部２２０は、モデル部２２１に記憶されているＮ個の学習モデルデータのうちから、位置推定部２１から取得された端末位置情報に応じて学習モデルデータを選択する。選択部２２０は、選択された学習モデルデータのモデル番号ｎを表す信号（以下「選択信号」という。）を、切替部２２２に出力する。
　モデル部２２１は、既知情報としての端末位置情報ごとに学習モデルデータを記憶する。モデル部２２１は、選択された品質環境位置教師データに含まれてる通信品質情報及び電波環境情報に基づいて、端末位置情報ごとに学習モデルデータの学習処理を実行する。
学習処理では、モデル部２２１は、品質環境位置教師データの電波環境情報を学習モデルデータの入力とする演算処理によって、学習モデルデータの出力である通信品質情報を生成する。モデル部２２１は、処理量に関する判定結果を表す処理量判定信号を、学習処理の結果として選択部２２０に出力する。
　基地局側リソース制御部２２３は、下り通信リソース制御要求情報を基地局側生成部２０から取得した場合、品質環境位置教師データを選択部２２０から取得する。基地局側リソース制御部２２３は、品質環境位置教師データに基づいて、下りの通信品質が高くなるように、端末３ａの下りの無線信号の通信リソースを選択する。基地局側リソース制御部２２３は、下りの無線信号の通信リソースの選択結果を、基地局側送信部２３に出力する。
　切替部２２２は、選択信号を選択部２２０から取得する。切替部２２２は、モデル部２２１に記憶されている学習モデルデータを、選択信号に基づいて選択する。切替部２２２は、選択された学習モデルデータを基地局側送信部２３に出力する。
　次に、選択部２２０及びモデル部２２１の構成の例を説明する。
　図３は、選択部２２０及びモデル部２２１の構成の例を示す図である。選択部２２０は、教師データ取得部２２４と、位置取得部２２５と、品質測定部２２６と、品質環境位置データベース部２２７と、更新部２２８と、選択処理部２２９とを備える。モデル部２２１は、Ｎ個の学習モデル部２３０と、評価部２３１と、処理量比較部２３２とを備える。
　教師データ取得部２２４は、品質環境位置教師データを外部装置から取得する。ここで取得される品質環境位置教師データは、他の似たような条件における品質環境位置教師データ等である。また、外部装置から取得される品質環境位置教師データの初期値は０でもよい。
　位置取得部２２５は、端末位置情報を位置推定部２１から取得する。位置取得部２２５は、端末位置情報を品質環境位置データベース部２２７に出力する。
　品質測定部２２６は、電波環境情報に基づいて通信品質情報を測定する。
　品質環境位置データベース部２２７は、教師データ取得部２２４から取得された品質環境位置教師データを記憶する。品質環境位置データベース部２２７は、通信品質情報と電波環境情報とを品質測定部２２６から取得する。品質環境位置データベース部２２７は、端末位置情報を位置取得部２２５から取得する。品質環境位置データベース部２２７は、通信品質情報と電波環境情報と端末位置情報とを互いに対応付けて、追加の品質環境位置教師データとして記憶する。
　更新部２２８は、要求信号を基地局側生成部２０から取得した場合、選択処理部２２９から停止信号を取得するまで通信品質情報及び電波環境情報を各学習モデルデータの入力とすることによって、モデル番号ｎの学習モデルデータの学習処理（更新）を実行する。
更新部２２８は、誤差情報が表す誤差が一定値以上である場合、モデル番号ｎの学習モデルデータの学習処理を実行してもよい。
　学習モデル部２３０－ｎは、モデル番号ｎが割り当てられた学習モデルデータを備える。学習モデルデータは、電波環境情報を入力とし、通信品質情報を出力とする。なお、学習モデルデータは、電波環境情報を入力とし、誤差情報を出力としてもよい。
　学習モデル部２３０－１～２３０－Ｎは、Ｎ＝１から昇順に、電波環境情報及び通信品質情報を更新部２２８から取得する。学習モデル部２３０－１～２３０－Ｎは、Ｎ＝１から昇順に、モデル番号１～Ｎの学習モデルデータの学習処理を実行する。モデル番号１～Ｎの学習モデルデータは、既知情報である端末位置情報に応じた学習処理によって分類される。
　評価部２３１は、Ｎ＝１から昇順に、各学習モデルデータの学習処理の処理量ＰＤＬを評価する。すなわち、評価部２３１は、Ｎ＝１から昇順に、各学習モデルデータの学習処理の処理量ＰＤＬを検出する。評価部２３１は、Ｎ＝１から昇順に、学習モデルデータごとの処理量情報を処理量比較部２３２に出力する。
　処理量比較部２３２は、学習処理の処理量ＰＤＬと処理量上限閾値Ｐｔｅｒｍとを比較する。処理量比較部２３２は、学習処理の処理量ＰＤＬが処理量上限閾値Ｐｔｅｒｍを超えているか否かを判定する。処理量比較部２３２は、学習処理の処理量ＰＤＬが処理量上限閾値Ｐｔｅｒｍを超えているか否かを表す処理量判定信号を、選択処理部２２９に出力する。
　選択処理部２２９は、学習処理の処理量ＰＤＬが処理量上限閾値Ｐｔｅｒｍを超えていることを処理量判定信号が表している場合、学習処理が実行された現在のモデル番号ｎよりも番号が大きいモデル番号（ｎ＋１）を、更新部２２８に出力する。選択処理部２２９は、学習処理の処理量ＰＤＬが処理量上限閾値Ｐｔｅｒｍ以下であることを処理量判定信号が表している場合、停止信号を更新部２２８に出力する。評価部２３１が各学習モデルデータの学習処理の処理量ＰＤＬを評価する処理は、停止信号の出力によって終了する。
　選択処理部２２９は、更新部２２８によって要求信号又は誤差情報が取得された端末３ａの端末位置情報に対応付けられた端末位置情報を、品質環境位置データベース部２２７を介して位置取得部２２５から取得する。選択処理部２２９は、端末位置情報に対応付けられた学習モデルデータを選択する。選択処理部２２９は、選択信号を切替部２２２に出力する。なお、選択処理部２２９は、運用者によって予め定められた条件と端末位置情報とに基づいて、選択信号を切替部２２２に出力してもよい。
　次に、端末制御部３２ａの構成を説明する。
　図４は、端末制御部３２ａの構成の第１例を示す図である。端末制御部３２ａは、測定部３２０と、品質分類部３２１と、誤差比較部３２２と、判定部３２３と、端末側リソース制御部３２４と、要求部３２５と、誤差出力部３２６とを備える。
　測定部３２０は、学習モデルデータをモデル取得部３１から取得する。測定部３２０は、電波環境情報を端末側生成部３０から取得する。測定部３２０は、電波環境情報を学習モデルデータの入力とすることによって、通信品質情報を算出する。測定部３２０は、通信品質情報を品質分類部３２１に出力する。なお、測定部３２０は、電波環境情報を学習モデルデータの入力とすることによって、誤差情報を算出してもよい。測定部３２０は、誤差情報を誤差比較部３２２に出力してもよい。
　品質分類部３２１は、通信品質情報を分類し、分類結果を表す情報である分類結果情報を端末側リソース制御部３２４に出力する。
　図５は、電波干渉が少ない環境における、無線信号に基づく通信品質の実測値と学習モデルデータに基づく通信品質の測定値との二乗誤差の例を示す図である。横軸は時間を表す。縦軸は二乗誤差（ｌｏｓｓ）を表す。基地局２によって想定されている通信品質を満たして上りの無線信号が送信されている場合には、測定部３２０によって生成された誤差情報が表す誤差値（二乗誤差）は、所定値よりも小さい。
　図６は、干渉が多い環境における、無線信号に基づく通信品質の実測値と学習モデルデータに基づく通信品質の測定値との二乗誤差の例を示す図である。横軸は時間を表す。縦軸は二乗誤差を表す。無線信号の受信の不定間隔（受信パケット落ち）と信号減衰と他端末からの干渉とによって想定以上の干渉が発生している場合、想定よりもＣＳＭＡ／ＣＡのバックオフ時間が長くなるので、通信環境が劣化し、誤差値は大きくなる。
　誤差比較部３２２は、通信品質情報に含まれているパラメータ値の二乗誤差が所定値以上であるか否かを表す誤差比較結果情報を生成する。通信品質情報に含まれているパラメータ値の二乗誤差関数は、学習段階において想定された正常な電波環境情報に近い電波環境情報が学習モデルデータに入力された場合、所定閾値未満の値を出力する。また、通信品質情報に含まれているパラメータ値の二乗誤差関数は、パケット待ち、パケット落ち及び信号減衰等が生じている正常でない電波環境情報が学習モデルデータに入力された場合、所定閾値以上の値を出力する。誤差比較部３２２は、誤差比較結果情報を判定部３２３に出力する。
　判定部３２３は、誤差比較結果情報に対して積分処理及び平均化処理等を実行する。判定部３２３は、誤差比較結果情報に対する積分処理及び平均化処理等の結果を表す平均誤差情報に基づいて、基地局２によって想定されている電波環境であるか否かを判定する。
判定部３２３は、基地局２によって想定されている電波環境ではないと二乗誤差関数の出力に基づいて判定した場合、通信リソースの制御を要求する信号（以下「通信リソース変更要求信号」という。）を、端末側リソース制御部３２４に出力する。すなわち、判定部３２３は、誤差比較結果情報に対する積分処理及び平均化処理等の結果が予め定められた誤差値以上である場合、要求信号を要求部３２５に出力する。判定部３２３は、誤差比較結果情報に対する積分処理及び平均化処理等の結果が予め定められた誤差値以上である場合、誤差情報を誤差出力部３２６に出力する。
　端末側リソース制御部３２４は、通信リソース変更要求信号を取得した場合、分類結果情報及び所定アルゴリズムに基づいてリソース要求の制御を実行する。
　要求部３２５は、判定部３２３から取得された要求信号を、端末側送信部３３に出力する。誤差出力部３２６は、判定部３２３から取得された誤差情報を、端末側送信部３３に出力する。誤差比較結果情報に対する積分処理及び平均化処理等の結果が予め定められた誤差値未満である場合には、測定部３２０は、新たな学習モデルデータを基地局２から取得しないので、基地局２から配布済である学習モデルデータを使用し続けることになる。
　次に、無線通信システム１の動作の例を説明する。
　図７は、無線通信システム１の動作の例を示すフローチャートである。基地局２は、ステップＳ１０１からステップＳ１０７までを繰り返し実行する。基地局２は、ステップＳ１０３からステップＳ１０４までを繰り返し実行する。端末３ａは、ステップＳ２０５からステップＳ２０７までを繰り返し実行する。
　教師データ取得部２２４は、外部装置から取得された品質環境位置教師データを、品質環境位置データベース部２２７に記録する。品質測定部２２６は、生成された電波環境情報等に基づく品質環境位置教師データを、品質環境位置データベース部２２７に追加する（ステップＳ１０１）。更新部２２８は、学習モデルデータを選択する（ステップＳ１０２）。更新部２２８は、選択された学習モデルデータを、入力された品質環境位置教師データを用いて更新する（ステップＳ１０３）。
　更新部２２８は、要求信号を取得したか否かを判定する。更新部２２８は、現在時刻が学習モデル更新時刻となったか否かを判定してもよい。学習モデル更新時刻とは、学習モデルを更新する所定時刻である（ステップＳ１０４）。要求信号を取得していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、更新部２２８は、ステップＳ１０３に処理を戻す。要求信号を取得した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、更新部２２８は、生成された電波環境情報等に基づく品質環境位置教師データに基づいて、品質環境位置データベース部２２７の品質環境位置教師データを更新する（ステップＳ１０５）。
　選択処理部２２９は、端末位置情報に基づいて学習モデルデータを選択し、切替部２２２に選択信号を出力する（ステップＳ１０６）。切替部２２２は、選択信号に基づいて選択された学習モデルデータを、基地局側送信部２３に出力する。基地局側送信部２３は、基地局側生成部２０に取得された端末識別情報が割り当てられている端末３ａに、基地局側リソース制御部２２３によって選択された下りの無線信号の通信リソースを用いて、選択された学習モデルデータを送信する（ステップＳ１０７）。
　端末側リソース制御部３２４は、通信品質情報又は誤差情報に基づいて、上り無線信号の通信リソースを選択する。端末側リソース制御部３２４は、上りの無線信号の通信リソースの選択結果を含む下り通信リソース制御要求情報を、端末側送信部３３を介して基地局側リソース制御部２２３に送信する（ステップＳ２０１）。要求部３２５は、誤差が閾値以上であると判定部３２３が判定した場合、端末側送信部３３を介して、要求信号を基地局２に送信する（ステップＳ２０２）。誤差出力部３２６は、誤差が閾値以上であると判定部３２３が判定した場合、端末側送信部３３を介して、誤差情報を基地局２に送信する（ステップＳ２０３）。
　モデル取得部３１は、選択された学習モデルデータを取得する（ステップＳ２０４）。
測定部３２０は、選択された学習モデルデータを用いて、通信品質情報及び誤差情報を電波環境情報から生成する（ステップＳ２０５）。判定部３２３は、誤差が一定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。誤差が一定値以上であると判定された場合（ステップＳ２０６：一定値以上）、端末側リソース制御部３２４は、ステップＳ２０１の処理を実行する。誤差が一定値未満であると判定された場合（ステップＳ２０６：一定値未満）、端末側リソース制御部３２４は、電波環境が変化したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。
　電波環境が変化したと判定された場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）。要求部３２５は、ステップＳ２０２を実行する。電波環境が変化したと判定されていない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）。測定部３２０は、ステップＳ２０５の処理を実行する。
　以上のように、第１実施形態の無線通信システム１は、基地局２と端末３ａとを備える。基地局２は、基地局側生成部２０と、モデル部２２１と、選択部２２０と、基地局側送信部２３とを備える。基地局側生成部２０は、セル内における電波環境情報を、上りの無線信号に基づいて生成する。モデル部２２１は、電波環境情報に基づいて通信品質情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを、既知情報ごとに記憶する。選択部２２０は、既知情報に基づいて学習モデルデータを選択する。基地局側送信部２３は、選択された学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する。端末３ａは、端末側生成部３０と、モデル取得部３１と、測定部３２０と、端末側リソース制御部３２４とを備える。端末側生成部は３０は、下りの無線信号を取得する。端末側生成部は３０は、下りの無線信号に基づいて電波環境情報を生成する。モデル取得部３１は、学習モデルデータを取得する。測定部３２０は、取得された学習モデルデータと電波環境情報とに基づいて、通信品質情報を生成する。端末側リソース制御部３２４は、生成された通信品質情報の分類結果に基づいて、上りの無線信号の通信リソースを選択する。このように、端末側リソース制御部３２４は、少なくとも上りの無線信号のリソース制御を電波環境に応じて実行することが可能である。基地局側リソース制御部２２３は、上りの無線信号の通信リソースの選択結果を含む下り通信リソース制御要求情報を端末側リソース制御部３２４から取得した場合、上りの無線信号の通信リソースの選択結果と品質環境位置教師データとに基づいて、下りの無線信号の通信品質が高くなるように下りの無線信号の通信リソースを選択する。このように、端末側リソース制御部３２４は、下り通信リソース制御要求情報を基地局側リソース制御部２２３に送信した結果、下りの無線信号の通信リソースを制御することも可能である。
　これによって、第１実施形態の無線通信システム１は、各端末３ａにリソース制御を電波環境に応じて実行させることが可能である。
　一連の処理によって、基地局２は収容するセルについて学習処理を実行し、端末３ａは学習結果を受け取って処理を実行するので、機械学習を実行する際に課題となる過学習状態となっていても問題は生じない。また、無線通信システム１は、機械学習の結果を端末３ａの位置等に応じて享受することが可能となる。
　無線通信システム１は、複雑な統計モデルを使用することなく、電波環境を簡易に認識することができる。無線通信システム１は、機械学習に必要な教師データを収集することができる。無線通信システム１は、端末３ａの処理量を低減して機械学習を適用することによって、特定位置における電波環境を認識することができる。
　無線通信システム１は、適応的学習モデル配布処理は端末３ａからの要求信号をトリガにして、学習モデルデータを適応的に端末３ａに配布することができる。無線通信システム１は、端末３ａで適用されている学習モデルデータが適切でないことを表す誤差情報に基づいて、学習モデルデータを適応的に端末３ａに配布することができる。無線通信システム１は、端末位置情報等の既知情報に基づいて、学習モデルデータを適応的に端末３ａに配布することができる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態では、下りの無線信号の受信電力値及び到達時間等の通信品質情報のパラメータ値が誤差関数の出力に与える影響を増減させるように、端末がパラメータ値に重み付けを与える（係数を乗算する）点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
　第１実施形態では、通常とは異なる電波環境情報が学習モデルデータに入力された場合、誤差関数の関数値である二乗誤差が増加するので、判定部３２３は通信リソース変更要求信号を端末側リソース制御部３２４に出力する。しかしながら、無線通信は周囲の電波環境の変化からの影響を受けやすいため、必要とされる品質環境位置教師データのデータ量は膨大となる。
　理想的な電波環境（通信規格の理論限界値を達成する環境）の品質環境位置教師データが用意されない限り、スループットやＢＥＲなどの通信品質は、基地局２による想定よりも良くなる場合もある。このため、電波環境は想定よりも良かった場合でも、判定部３２３は通信リソース変更要求信号を端末側リソース制御部３２４に出力してしまうことになる。
　そのため、品質環境位置教師データをシミュレーションによる完全理想環境で用意した場合には、通信が安定している通常運用時でも誤差関数の誤差値（二乗誤差）が増大することとなる。また、前述のようにデータ量が膨大となり、実際に通信する端末が可能である処理量では、入力される全ての状況に対して学習処理を実行することが困難である。
　第２実施形態では、端末は、複雑化する学習モデルデータを単純化するために、一般的に通信品質を良くするパラメータ（無線信号の到達時間：小、無線信号の受信電力：大）を定める。
　図８は、端末制御部３２ｂの構成の例を示す図である。無線通信システム１は、基地局２（基地局装置）と、１台以上の端末３ｂ（端末装置）とを備える。端末３ｂは、端末側生成部３０と、モデル取得部３１と、端末側送信部３３と、端末制御部３２ｂとを備える。端末制御部３２ｂは、測定部３２０と、判定部３２３と、端末側リソース制御部３２４と、要求部３２５と、誤差出力部３２６と、誤差関数部３２７と、加算部３２８と、微分処理部３２９と、遅延処理部３３０と、品質測定部３３１と、閾値比較部３３２と、乗算部３３３と、オフセット制御部３３４とを備える。端末制御部３２ｂは、品質分類部３２１と、誤差比較部３２２とを備えていなくてもよい。
　測定部３２０は、オフセットが加算された電波環境情報を加算部３２８から取得する。
　誤差関数部３２７は、通信品質情報を測定部３２０から取得する。誤差関数部３２７は、通信品質情報のパラメータ値の誤差情報を生成する。例えば、受信電力が想定よりも上がった状態で受信電力が安定した場合、誤差情報である二乗誤差は大きくなる。
　加算部３２８は、オフセット値をオフセット制御部３３４から取得する。加算部３２８は、取得されたオフセット値が加算された電波環境情報を、測定部３２０と微分処理部３２９と遅延処理部３３０とに出力する。
　微分処理部３２９は、加算部３２８によってオフセット値が加算された電波環境情報に含まれているパラメータ値が微分された結果（以下「微分値」という。）を、閾値比較部３３２に出力する。
　遅延処理部３３０は、加算部３２８によってオフセット値が加算された電波環境情報を、加算部３２８から取得する。遅延処理部３３０は、オフセット値が加算された電波環境情報の伝搬を遅延させる。すなわち、遅延処理部３３０は、オフセットが加算された電波環境情報を取得した時刻から一定時間後に、オフセット値が加算された電波環境情報を品質測定部３３１に出力する。
　品質測定部３３１は、オフセット値が加算された電波環境情報に基づいて、通信品質を測定する。品質測定部３３１は、通信品質の測定結果を閾値比較部３３２に出力する。品質測定部３３１は、電波環境情報に含まれている受信電力値を、通信品質の測定結果として閾値比較部３３２に出力してもよい。
　閾値比較部３３２（調整部）は、通信品質の測定結果が想定品質よりも下がった（二乗誤差が大きくなった）場合、０から１までの間で係数α（重み付け値）を大きくする。閾値比較部３３２は、通信品質の測定結果が想定品質よりも上がった（二乗誤差が小さくなった）場合、０から１までの間で係数αを小さくする。
　閾値比較部３３２は、予め定められた微分閾値を微分値が超えているか否かを判定する。閾値比較部３３２は、予め定められた微分閾値を微分値が超えている場合、係数αを乗算部３３３及びオフセット制御部３３４に出力する。
　閾値比較部３３２は、端末側生成部３０が生成した電波環境情報に含まれているパラメータ値を調整する。例えば、閾値比較部３３２は、今回の電波環境情報に含まれている受信電力値Ｐ１が前回の電波環境情報に含まれている受信電力値Ｐ０以上であるか否かを判定する。閾値比較部３３２は、今回の電波環境情報に含まれている受信電力値Ｐ１が前回の電波環境情報に含まれている受信電力値Ｐ０以上である場合、係数αをオフセット制御部３３４に出力する。
　閾値比較部３３２は、誤差関数部３２７が生成した誤差情報である二乗誤差を調整する。例えば、閾値比較部３３２は、今回の電波環境情報に含まれている受信電力値Ｐ１が前回の電波環境情報に含まれている受信電力値Ｐ０未満である場合、係数αを乗算部３３３に出力する。閾値比較部３３２は、今回の受信電力値Ｐ１が前回の受信電力値Ｐ０以上である場合、微分値に関係なく、係数αを乗算部３３３に出力してもよい。
　乗算部３３３（調整部）は、誤差関数部３２７が生成した誤差情報である二乗誤差を調整する。すなわち、乗算部３３３は、誤差情報である二乗誤差に係数αを乗算する。これによって、乗算部３３３は、受信電力等の電波環境の変化が判定部３２３における積分処理及び平均化処理に与える影響を、小さくすることができる。
　オフセット制御部３３４は、微分値が微分閾値を超えないように、係数αに応じたオフセット値を加算部３２８に出力する。オフセット値は、例えば、微分値が微分閾値を超える前の受信電力値Ｐ０と微分値が微分閾値を超えた後の受信電力値Ｐ１との差分である。
　次に、無線通信システム１の動作の例を説明する。
　図９は、無線通信システム１の動作の例を示すフローチャートである。図９のステップＳ２０１からステップＳ２０７のまで各処理は、図７のステップＳ２０１からステップＳ２０７までの各処理と同じである。
　ステップＳ２０５が実行された場合、微分処理部３２９は、微分処理を実行し、微分値を閾値比較部３３２に出力する（ステップＳ３０１）。閾値比較部３３２は、予め定められた微分閾値を微分値が超えているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。予め定められた微分閾値を微分値が超えている場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、乗算部３３３は誤差関数部３２７が生成した誤差情報である二乗誤差に、係数αを乗算する（ステップＳ３０３）。判定部３２３は、ステップＳ２０６の処理を実行する。
　微分値が微分閾値以下である場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、乗算部３３３は、誤差情報である二乗誤差に係数αを乗算する（ステップＳ３０３）。判定部３２３は、ステップＳ２０６の処理を実行する。
　微分値が微分閾値を超えている場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、閾値比較部３３２は、受信電力値Ｐ１が受信電力値Ｐ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。
受信電力値Ｐ１が受信電力値Ｐ０未満である場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、乗算部３３３は、ステップＳ３０３の処理を実行する。
　受信電力値Ｐ１が受信電力値Ｐ０以上である場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、加算部３２８は、取得されたオフセット値が加算された電波環境情報を、測定部３２０と微分処理部３２９と遅延処理部３３０とに出力する（ステップＳ３０５）。測定部３２０は、ステップＳ２０５の処理を実行する。
　以上のように、第２実施形態の端末制御部３２ｂは、端末制御部３２ａと比較して、乗算部３３３を更に備える。乗算部３３３は、通信品質情報のパラメータ値の誤差を通信品質に応じて調整する。端末側リソース制御部３２４は、パラメータ値の誤差が調整された通信品質情報に応じた判定結果に基づいて、無線信号の通信リソースを制御する。
　これによって、第２実施形態の無線通信システム１は、各端末３ｂにリソース制御を電波環境に応じて実行させることが可能である。無線通信システム１は、すぐにはリソース切替を実行しないようにすることができる。無線通信システム１は、セルにおいて通信品質が改善された場合に、要求信号を誤って送信しないようにすることができる。
　本発明は、基地局及び端末を備える無線通信システムに適用可能である。
　１…無線通信システム、２…基地局、３ａ，３ｂ…端末、２０…基地局側生成部、２１…位置推定部、２２…基地局制御部、２３…基地局側送信部、３０…端末側生成部、３１…モデル取得部、３２ａ，３２ｂ…端末制御部、３３…端末側送信部、２２０…選択部、２２１…モデル部、２２２…切替部、２２３…基地局側リソース制御部、２２４…教師データ取得部、２２５…位置取得部、２２６…品質測定部、２２７…品質環境位置データベース部、２２８…更新部、２２９…選択処理部、２３０…学習モデル部、２３１…評価部、２３２…処理量比較部、３２０…測定部、３２１…品質分類部、３２２…誤差比較部、３２３…判定部、３２４…端末側リソース制御部、３２５…要求部、３２６…誤差出力部、３２７…誤差関数部、３２８…加算部、３２９…微分処理部、３３０…遅延処理部、３３１…品質測定部、３３２…閾値比較部、３３３…乗算部、３３４…オフセット制御部

Claims (8)

  1. 　セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、
    　前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、
    　前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択する選択部と、
    　選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部と、を有する基地局と、
    　前記学習モデルデータを取得するモデル取得部と、
    　下りの無線信号に基づいて前記電波環境の情報を生成する端末側生成部と、
    　取得された前記学習モデルデータと前記電波環境の情報とに基づいて前記通信品質の情報を生成する測定部と、
    　生成された前記通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御するリソース制御部と、を有する端末と
    　を備える無線通信システム。
  2. 　前記基地局は、前記端末の位置を推定する位置推定部を更に備え、
    　前記既知情報は、前記セル内における前記端末の位置を表す情報である、請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記基地局は、前記通信品質の情報と前記電波環境の情報と前記既知情報とが互いに対応付けられた情報である教師データに基づいて、前記処理量が前記閾値以下となるまで前記学習モデルデータを更新する更新部を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 　前記更新部は、前記端末から要求信号を取得した場合、前記学習モデルデータを更新する、請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 　前記端末は、前記通信品質の情報のパラメータ値の誤差を前記通信品質に応じて調整する調整部を更に備え、
    　前記リソース制御部は、前記パラメータ値の誤差が調整された前記通信品質の情報に基づいて、無線信号の通信リソースを制御する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
  6. 　基地局及び端末を備える無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
    　前記基地局は、
    　セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成し、
    　前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータが既知情報ごとに記憶されており、前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択し、
    　選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信し、
    　前記端末は、
    　前記学習モデルデータを取得し、
    　下りの無線信号に基づいて前記電波環境の情報を生成し、
    　取得された前記学習モデルデータと前記電波環境の情報とに基づいて前記通信品質の情報を生成し、
    　生成された前記通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御する、
    　無線通信方法。
  7. 　セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、
    　前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、
    　前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択する選択部と、
    　選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部と、
    　を備える基地局。
  8. 　セル内における電波環境の情報を上りの無線信号に基づいて生成する基地局側生成部と、前記電波環境の情報に基づいて通信品質の情報を生成することが閾値以下の処理量で可能である学習モデルデータを既知情報ごとに記憶するモデル部と、前記既知情報に基づいて前記学習モデルデータを選択する選択部と、選択された前記学習モデルデータと下りの無線信号とを送信する送信部とを備える基地局と通信する端末であって、
    　前記学習モデルデータを取得するモデル取得部と、
    　下りの無線信号に基づいて前記電波環境の情報を生成する端末側生成部と、
    　取得された前記学習モデルデータと前記電波環境の情報とに基づいて前記通信品質の情報を生成する測定部と、
    　生成された前記通信品質の情報に基づいて無線信号の通信リソースを制御するリソース制御部と、
    　を備える端末。
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