WO2024009440A1 - 受信電力予測システム、受信電力予測装置、受信電力予測方法、及びプログラム - Google Patents

受信電力予測システム、受信電力予測装置、受信電力予測方法、及びプログラム Download PDF

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WO2024009440A1
WO2024009440A1 PCT/JP2022/026870 JP2022026870W WO2024009440A1 WO 2024009440 A1 WO2024009440 A1 WO 2024009440A1 JP 2022026870 W JP2022026870 W JP 2022026870W WO 2024009440 A1 WO2024009440 A1 WO 2024009440A1
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WO
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received power
communication terminal
estimated value
prediction
power prediction
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PCT/JP2022/026870
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French (fr)
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元晴 佐々木
憲一 河村
尚希 澁谷
渉 山田
稔 猪又
伸晃 久野
貴庸 守山
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/18—Network planning tools
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/08—Testing, supervising or monitoring using real traffic

Definitions

  • the present invention relates to a received power prediction system, a received power prediction device, a received power prediction method, and a program.
  • Techniques for predicting wireless communication quality in wireless communication systems are known. For example, assuming a static environment where the blocker is a building, tree, or other object whose position and size do not change on a second-by-second basis, the reception power of the communication terminal is Techniques for predicting power are known.
  • Embodiments of the present invention have been made in view of the above-mentioned problems, and in a dynamic environment where a mobile object exists, the received power of a communication terminal is predicted by taking into account the interruption of radio waves by the mobile object.
  • the received power prediction system that can
  • a received power prediction system is a received power prediction system that predicts the received power of a communication terminal after a predetermined period of time has elapsed.
  • a terminal information acquisition unit configured to acquire the actual measured value of and the position of the communication terminal, and the predicted position of the communication terminal after the predetermined time has elapsed based on the position of the communication terminal.
  • a terminal position prediction unit configured as follows; an estimated value acquisition unit configured to acquire an estimated value of received power at the predicted position of the communication terminal; an actual measured value of the received power; and an estimate of the received power. and a received power prediction unit configured to predict the received power of the communication terminal after the predetermined time has passed, using the received power value.
  • a received power prediction system that can predict the received power of a communication terminal in a dynamic environment where a mobile body exists, taking into account the interruption of radio waves by the mobile body.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of a received power prediction system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of pre-processing according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of received power prediction processing according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the system configuration of the received power prediction system according to the present embodiment.
  • 7 is a flowchart illustrating an example of pre-processing according to the first embodiment. 7 is a flowchart illustrating an example of received power prediction processing according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining reception power prediction processing using an RNN according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining time-series data of estimated values of received power according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a prediction result of received power after a predetermined time has elapsed according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a received power prediction process using an RNN according to a second embodiment.
  • 12 is a flowchart illustrating an example of received power prediction processing according to the third embodiment.
  • 1 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a received power prediction device according to an embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of a communication terminal according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram (1) for explaining a problem in this embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram (2) for explaining the problem of this embodiment.
  • the received power prediction system 1 is a system that predicts the received power that a communication terminal (wireless terminal) receives from a base station (wireless base station) after a predetermined time has elapsed in a wireless communication network.
  • Non-Patent Document 1 predicts wireless communication quality from actual measured values of communication quality at evaluation points obtained in advance, the current position of the communication terminal, movement information of the communication terminal, etc. are doing.
  • this conventional technology for example, as shown in FIG. 14, in a static environment 1400 where there are only stationary objects such as a building 1403, a communication terminal is sent from a base station 1401 based on an actual measured value of received power obtained in advance. The received power received by 1402 can be predicted.
  • the received power prediction system 1 is configured to be able to predict the received power received by the communication terminal 1402 in a dynamic environment 1500 where a mobile body exists, taking into account the interruption of radio waves by the mobile body. , for example, has a system configuration shown in FIG. 1 or FIG. 4.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration of a received power prediction system according to this embodiment.
  • received power prediction system 1 is realized by received power prediction device 100.
  • the received power prediction device 100 is an information processing device having a computer configuration, or a system including multiple computers.
  • the received power prediction device 100 executes a predetermined program on a computer included in the received power prediction device 100 to obtain terminal information acquisition section 101, terminal position prediction section 102, estimated value acquisition section 103, reception power prediction section 104, and communication.
  • the functional configuration of the section 105, the received power estimation section 106, etc. is realized. Note that at least some of the above functional configurations may be realized by hardware.
  • the received power prediction device 100 realizes, for example, an environment information storage unit 111, an estimated value storage unit 112, a terminal information storage unit 113, etc. using a storage device and a memory included in the received power prediction device 100.
  • the reception power prediction device 100 includes the reception power estimation section 106 and the environment information storage section 111, as an example.
  • the received power estimation unit 106 and the environmental information storage unit 111 may be realized by the received power prediction device 100 or an information processing device external to the received power prediction system 1.
  • the terminal information acquisition unit 101 executes a terminal information acquisition process to acquire terminal information including information such as the actual value of the received power of the communication terminal to be predicted and the location of the communication terminal.
  • the received power prediction device 100 can communicate with a communication terminal whose received power is to be predicted via a communication network.
  • the communication terminal adds the actual value of the received power received from the base station measured by the own terminal, terminal information including the position of the own terminal, and requests information requesting acquisition of the predicted value of the received power. is transmitted to the received power prediction device 100.
  • the terminal information acquisition unit 101 acquires information such as the actual value of the communication terminal received power and the position of the communication terminal from the request information that the communication unit 105 receives from the communication terminal.
  • the terminal position prediction unit 102 is a terminal that predicts the predicted position of the communication terminal after a predetermined time (t seconds) has elapsed from the current time based on the position of the communication terminal included in the terminal information acquired by the terminal information acquisition unit 101. Execute position prediction processing. For example, the location information acquisition unit 401 stores (accumulates) terminal information acquired from a communication terminal in the terminal information storage unit 113. Furthermore, the terminal position prediction unit 102 predicts the position of the communication terminal after a predetermined time has elapsed, based on the history of the position of the communication terminal stored in the terminal information storage unit 113, for example, by linear prediction or the like.
  • the terminal position prediction unit 102 may be included in the communication terminal.
  • the terminal position prediction unit 102 of the communication terminal calculates a predetermined period of time based on the current position of the communication terminal and the movement (moving direction, moving speed, etc.) of the communication terminal measured by sensors such as an acceleration sensor and an angle sensor.
  • the predicted position of the communication terminal after (t seconds) has elapsed is calculated.
  • the communication terminal adds the calculated predicted position after the predetermined time has elapsed to the terminal information, and transmits request information requesting acquisition of the predicted value of the received power to the received power prediction device 100.
  • the estimated value acquisition unit 103 executes an estimated value acquisition process to acquire the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal predicted by the terminal position prediction unit 102.
  • the estimated value storage unit 112 of the received power prediction device 100 stores in advance estimated values of received power calculated (or measured) in advance at a plurality of evaluation points.
  • the estimated value acquisition unit 103 acquires, for example, the estimated value of the received power at the evaluation point closest to the predicted position of the communication terminal from the estimated value storage unit 112.
  • the estimated value acquisition unit 103 may calculate the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal by linear interpolation or the like from the estimated value of the received power at a plurality of evaluation points around the predicted position of the communication terminal. good.
  • the received power prediction device 100 estimates the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal based on static environmental information stored in advance in the environmental information storage unit 111 and the position of the base station.
  • the estimated value of the received power may be obtained from the received power estimator 106.
  • the received power prediction unit 104 uses the actual measured value of the received power of the terminal device acquired by the terminal information acquisition unit 101 and the estimated value of the received power acquired by the estimated value acquisition unit 103 to calculate the received power after a predetermined time has elapsed. Execute received power prediction processing to predict received power of a communication terminal. As an example, the received power prediction unit 104 uses time-series data of actual measured values of received power and time-series data of estimated values of received power to perform a time-series prediction method such as RNN (Recurrent Neural Network). , predict the received power of the communication terminal after a predetermined period of time has elapsed.
  • RNN Recurrent Neural Network
  • the received power prediction unit 104 uses time-series data of actually measured values of received power and estimated values of received power after a predetermined period of time to calculate a predetermined value using a time-series prediction method such as RNN.
  • the reception power of the communication terminal after the elapse of time may be predicted.
  • the communication unit 105 executes communication processing to communicate with a communication terminal via a base station or the like included in the communication network.
  • the received power estimating unit 106 executes received power estimation processing to estimate received power estimates at a plurality of evaluation points based on static environmental information stored in advance in the environmental information storage unit 111 and the location of the base station. do.
  • the environmental information storage unit 111 stores in advance static environmental information of the area where the received power is to be predicted.
  • Estimated value storage section 112 stores estimated values of received power at a plurality of evaluation points estimated by received power estimation section 106. Note that the estimated value storage unit 112 may store in advance estimated values of received power at a plurality of evaluation points estimated by another information processing device different from the received power prediction device 100.
  • the terminal information storage unit 113 stores a history of terminal information (actual measured value of received power, location of a communication terminal, etc.) acquired by the terminal information acquisition unit 101.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining pre-processing according to this embodiment.
  • the received power prediction device 100 stores in advance, in the estimated value storage unit 112, estimated values of the received power at a plurality of evaluation points, which are estimated through pre-processing as shown in FIG.
  • the received power estimation unit 106 that performs the pre-processing may be included in the received power prediction device 100, or may be included in another information processing device different from the received power prediction device 100.
  • the received power estimation unit 106 estimates the static environment from a building DB (Database) (or map DB) 211 representing the structure of the building 201, CAD (Computer Aided Design) data 212, BIM (Building Information Modeling) data 213, etc. Information is acquired (step S1).
  • a building DB Database
  • map DB Map DB
  • Information is acquired (step S1).
  • the received power estimating unit 106 sets a plurality of evaluation points 202 and the position of the base station 203 in the building 201, which is an example of a predetermined area, and the reception power estimating unit 106 Calculate the power estimate. For example, the received power estimation unit 106 calculates the received power from the base station 203 at each evaluation point 202 using a known radio wave propagation simulation technique such as ray tracing. Note that ray tracing is also called ray tracing.
  • the received power estimating unit 106 is not limited to ray tracing, but uses other radio wave propagation simulation techniques, approximate expressions based on actual measured values, etc. to estimate the estimated value of the received power at the plurality of evaluation points 202. You can. Further, the estimated values of the received power at the plurality of evaluation points 202 stored in the estimated value storage section 112 may be actual measured values of the received power at each evaluation point 202, or the like.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an overview of received power prediction processing according to the present embodiment. This process outlines a received power prediction process in which the received power prediction device 100 predicts the received power of the communication terminal to be predicted after t seconds (after a predetermined time has elapsed).
  • the terminal information acquisition unit 101 of the received power prediction device 100 acquires terminal information including the actual measured value of the received power of the communication terminal, the position of the communication terminal, etc. from the communication terminal to be predicted (step S11).
  • the terminal position prediction unit 102 of the received power prediction device 100 predicts the predicted position 301 of the communication terminal after t seconds based on the acquired position of the communication terminal (step S12).
  • the location information acquisition unit 401 stores (accumulates) the location of the communication terminal acquired from the communication terminal in the terminal information storage unit 113.
  • the terminal position prediction unit 102 predicts the predicted position 301 of the communication terminal after t seconds based on the history of the position of the communication terminal stored in the terminal information storage unit 113, for example, by linear prediction.
  • the estimated value acquisition unit 103 of the received power prediction device 100 acquires the estimated value of the received power at the predicted position 301 of the communication terminal after t seconds, predicted by the terminal position prediction unit 102 (step S13). For example, the estimated value acquisition unit 103 acquires the estimated value of the received power corresponding to the predicted position 301 of the communication terminal from the estimated value storage unit 112.
  • the received power prediction unit 104 of the received power prediction device 100 calculates the value for t seconds based on the estimated value of the received power acquired by the estimated value acquisition unit 103 and the actual measured value of the received power acquired by the terminal information acquisition unit 101.
  • the received power of the subsequent communication terminal is predicted (step S14).
  • the received power prediction unit 104 uses the time series data of the actual measured value of the received power and the time series data of the estimated value of the received power, and uses a time series prediction method such as RNN to predict the time after t seconds (predetermined time). predict the received power of the communication terminal after Note that details of the method for predicting received power by received power prediction section 104 will be described later.
  • the received power prediction system 1 uses the received power estimated based on static environmental information as the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal after a predetermined period of time has elapsed. .
  • the received power prediction system 1 uses an estimated value of received power and an actual measured value of received power that indicates dynamic received power fluctuations, thereby taking into account dynamic received power fluctuations. Predict the received power of the communication terminal after the elapse of time.
  • Communication terminal 400 may have at least some of the functional configurations that reception power prediction device 100 has.
  • FIG. 4 shows another example of the system configuration of the received power prediction system according to this embodiment.
  • the received power prediction system 1 includes a received power prediction device 100 and a communication terminal 400 that can communicate with the received power prediction device 100 via the communication network 2.
  • the communication terminal 400 not the received power prediction device 100, has the terminal position prediction unit 102 described in FIG.
  • the communication terminal 400 is a wireless communication terminal device having a computer configuration.
  • the communication terminal 400 realizes the functional configuration of the position information acquisition unit 401, the terminal position prediction unit 102, the communication unit 402, etc. by executing a predetermined program on a computer included in the communication terminal 400. Note that at least some of the above functional configurations may be realized by hardware.
  • the location information acquisition unit 401 acquires location information indicating the current location of the communication terminal 400, for example, by positioning using a GPS (Global Positioning System) device and autonomous navigation using sensors such as an acceleration sensor and an angle sensor.
  • GPS Global Positioning System
  • the terminal position prediction unit 102 executes, on the communication terminal 400 side, a process of predicting the predicted position of the communication terminal after a predetermined time (t seconds) has elapsed from the current time. For example, the terminal position prediction unit 102 predicts the position of the communication terminal 400 after a predetermined time has elapsed, based on the history of the position of the communication terminal 400 acquired by the position information acquisition unit 401, for example, by linear prediction or the like.
  • the terminal position prediction unit 102 calculates a predetermined time (t seconds) based on the current position of the communication terminal 400 and the movement (moving direction, moving speed, etc.) of the communication terminal measured by a sensor such as an acceleration sensor or an angle sensor.
  • the predicted position of communication terminal 400 may be calculated after .
  • the communication unit 402 connects to the communication network 2 through predetermined wireless communication such as 5G (5th Generation) or LTE (Long Term Evolution), and executes communication processing to communicate with the received power prediction device 100 and the like.
  • the communication unit 402 includes, in the request information requesting the received power prediction device 100 to predict the received power, the actual value of the received power of the communication terminal 400, the position of the communication terminal, and the position of the communication terminal after a predetermined period of time. Terminal information including predicted position etc. is added and transmitted to received power prediction device 100. Furthermore, the communication unit 402 receives the received power prediction result transmitted by the received power prediction device 100.
  • the received power prediction device 100 adds the actual measured value of the received power of the communication terminal 400, the position of the communication terminal 400, and the request information that the communication unit 105 receives from the communication terminal 400 after a predetermined period of time has elapsed. Information such as the predicted position of the communication terminal 400 is included. Therefore, received power prediction device 100 does not need to include terminal position prediction section 102 and the like.
  • each functional configuration included in the received power prediction device 100 described in FIG. 1 only needs to be included in the received power prediction system 1, and may be included in other devices within the system.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of pre-processing according to the first embodiment. This process shows a specific example of the pre-processing described in FIG. 2.
  • step S501 the received power estimation unit 106 acquires static environmental information of a predetermined area from the building DB (or map DB) 311, CAD data 312, BIM data 313, etc.
  • This static environment information includes, for example, three-dimensional coordinate information indicating the positions of objects that basically do not move, such as buildings, walls, floors, etc.
  • step S502 the received power estimation unit 106 sets the position of the base station 203 in static environmental information of a predetermined area, for example, as shown in FIG.
  • step S503 the received power estimating unit 106 sets a plurality of evaluation points 202 in the static environmental information of a predetermined area, as shown in FIG. 2, for example.
  • the received power estimation unit 106 calculates estimated values of received power at the plurality of evaluation points 202 by radio wave propagation estimation such as ray tracing.
  • radio wave propagation estimation such as ray tracing.
  • ray tracing radio waves (rays) transmitted from a transmitting point are reflected or diffracted by structures along the way and arrive at a receiving point, which is traced as the trajectory of each ray, and all rays that have reached the receiving point are traced.
  • the strength of the radio wave at the receiving point is calculated by adding the power of
  • step S505 the received power estimating unit 106 stores the calculated estimated values of the received power at the plurality of evaluation points 202 in a storage unit such as the estimated value storage unit 112, for example.
  • the received power estimating section 106 can acquire the estimated values of the received power at the plurality of evaluation points 202, which are stored in the estimated value storage section 112.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of received power prediction processing according to the first embodiment. This process shows an example of the received power prediction process executed by the received power prediction system 1 having the functional configuration shown in FIG. 1 or 4, for example. It is assumed that at the start of the process shown in FIG. 6, the estimated value storage unit 112 stores the estimated values of the received power at the plurality of evaluation points 202 estimated in the process shown in FIG.
  • step S601 the terminal information acquisition unit 101 acquires the actual measured value of the received power of the communication terminal to be predicted and the position of the communication terminal. For example, the terminal information acquisition unit 101 acquires the actual measured value of received power included in the terminal information that the communication terminal transmits to the received power prediction device 100 and the position of the communication terminal.
  • the terminal position prediction unit 102 predicts the predicted position of the communication terminal after t seconds (after a predetermined time has elapsed). For example, the terminal position prediction unit 102 stores the history of the position of the communication terminal acquired by the terminal information acquisition unit 101 in the terminal information storage unit 113. Furthermore, the terminal position prediction unit 102 predicts the predicted position of the communication terminal after a predetermined period of time has elapsed, based on the history of the position of the communication terminal stored in the terminal information storage unit 113, for example, by linear prediction or the like.
  • the estimated value acquisition unit 103 acquires the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal.
  • estimated value acquisition section 103 acquires from estimated value storage section 112 an estimated value of received power corresponding to the predicted position of the communication terminal.
  • the received power prediction unit 104 uses the actual value of the received power of the communication terminal acquired by the terminal information acquisition unit 101 and the estimated value of the received power after t seconds acquired by the estimated value acquisition unit 103. , predict the received power of the communication terminal after t seconds. For example, as shown in FIG. 7, the received power prediction unit 104 sends the RNN (Recurrent Neural Network) 701 to time-series data of the estimated value of the received power after t seconds and time-series data of the actual measured value of the received power. is input to obtain the predicted value of the received power after t seconds.
  • RNN Recurrent Neural Network
  • the RNN 701 is a neural network (NN) that can handle time-series data as input data.
  • the RNN 701 uses the time series data of the estimated value of the received power after t seconds and the time series data of the actual measured value of the received power as input data, and the actual value of the received power measured after t seconds as the correct data. It is machine learned.
  • the received power prediction unit 104 inputs the time series data of the estimated value of the received power after t seconds and the time series data of the actual measured value of the received power after t seconds into the trained RNN 701. A predicted value of power can be obtained.
  • the time series data of the estimated value of the received power after t seconds is, for example, as shown in FIG. It can be obtained by converting estimated values of received power at a plurality of predicted positions into time-series data.
  • time series data of the actual measured value of the received power is, for example, the actual measured value of the received power periodically transmitted from the communication terminal is stored in the terminal information storage unit 113;
  • the actual measured value of the received power can be time series data of the actual measured value of the received power.
  • the communication terminal when transmitting request information requesting prediction of received power after t seconds to received power prediction device 100, the communication terminal transmits time-series data of the actual measured value of received power and the position of the communication terminal. It is also possible to add time-series data, etc. and send it.
  • the received power prediction device 100 generates time-series data of the predicted position of the communication terminal and estimated values of the received power at each predicted position, as shown in FIG. 8, based on the time-series data of the position of the communication terminal. Time series data may also be obtained.
  • FIG. 9 shows an example of the prediction result of received power after a predetermined period of time according to the present embodiment.
  • the received power prediction system 1 predicts a predicted value 901 of received power 5 seconds later, and a measured value 901 of received power actually measured 5 seconds later (correct answer). data 902).
  • the received power prediction system 1 even if an obstacle exists, the received power after 5 seconds can be accurately predicted.
  • the received power prediction unit 104 may use an RNN 1001 as shown in FIG. 10 instead of the RNN 701 described in FIG. 7 to predict the received power after a predetermined time has elapsed.
  • the estimated value of received power after t seconds is not used as time series data, but the estimated value of received power at the predicted position of the communication terminal after t seconds is used as input data.
  • the received power prediction unit 104 uses the time series data of the actual measured value of the received power and the estimated value of the received power after a predetermined time has elapsed to predict a predetermined value using a time series prediction method such as RNN.
  • the reception power of the communication terminal after a certain period of time may be predicted.
  • Example 3 In Examples 1 and 2, estimated values of received power at a plurality of evaluation points were stored in advance in the estimated value storage unit 112 through pre-processing. In the third embodiment, an example of processing when no pre-processing is performed will be described.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of received power prediction processing according to the third embodiment. This process shows another example of the received power prediction process executed by the received power prediction system 1 as shown in FIG. 1 or 4, for example.
  • the processes in steps S601, S602, and S604 may be the same as the received power prediction process according to the first embodiment described in FIG. 6.
  • the received power prediction system 1 according to the third embodiment executes the processing in steps S1101 to S1103 in FIG. 11 instead of the processing in step S603 in FIG.
  • step S1101 the received power estimating unit 106 acquires static environmental information of a predetermined area whose received power is to be predicted from the environmental information storage unit 111 or the like.
  • step S1102 the received power estimation unit 106 sets the position of the base station in the acquired environmental information.
  • the received power estimating unit 106 calculates the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal after t seconds by estimating radio wave propagation such as ray tracing, for example.
  • the estimated value acquisition unit 103 acquires the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal after t seconds from the received power estimation unit 106 instead of the estimated value storage unit 112. Can be done.
  • the received power prediction system 1 may predict the predicted value of the received power of the communication terminal after a predetermined period of time has elapsed without performing any pre-processing.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the prediction device according to this embodiment.
  • the received power prediction device 100 includes, for example, the configuration of a computer 1200 as shown in FIG. 12.
  • the computer 1200 includes a processor 1201, a memory 1202, a storage device 1203, a communication device 1204, an input device 1205, an output device 1206, a bus B, and the like.
  • the processor 1201 is, for example, an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit) that implements various functions by executing a predetermined program.
  • Memory 1202 is a storage medium readable by computer 1200, and includes, for example, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and the like.
  • the storage device 1203 is a computer-readable storage medium, and may include, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), various optical disks, magneto-optical disks, and the like.
  • the communication device 1204 includes one or more hardware (communication devices) for communicating with other devices via a wireless or wired network.
  • the input device 1205 is an input device (eg, keyboard, mouse, microphone, switch, button, sensor, etc.) that accepts input from the outside.
  • the output device 1206 is an output device (for example, a display, a speaker, an LED lamp, etc.) that performs output to the outside. Note that the input device 1205 and the output device 1206 may have an integrated configuration (for example, an input/output device such as a touch panel display).
  • Bus B is commonly connected to each of the above components, and transmits, for example, address signals, data signals, and various control signals.
  • the processor 1201 is not limited to a CPU, and may be, for example, a DSP (Digital Signal Processor), a PLD (Programmable Logic Device), or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of a communication terminal according to this embodiment.
  • the communication terminal 400 includes, for example, a GPS device 1301, a sensor 1302, and the like.
  • the GPS device 1301 is a positioning device that receives positioning signals transmitted by GPS satellites and outputs position information indicating the current position of the communication terminal 400.
  • the sensor 1302 is, for example, a detection device such as an acceleration sensor or an angle sensor that detects the movement of the communication terminal 400.
  • the received power prediction device 100 and the communication terminal 400 in this embodiment are not limited to being implemented by dedicated devices, but may be implemented by a general-purpose computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the "computer system” herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • computer-readable recording medium includes various storage devices such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs, CD-ROMs, and other portable media, and hard disks built into computer systems.
  • a “computer-readable recording medium” refers to a storage medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a device that retains a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in that case.
  • the above-mentioned program may be one for realizing a part of the above-mentioned functions, and further may be one that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized using hardware such as a PLD (Programmable Logic Device) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ⁇ Effects of embodiment> it is possible to provide a received power prediction system 1 that can predict the received power of a communication terminal in a dynamic environment where a mobile body exists, taking into account the interruption of radio waves by the mobile body.
  • the received power prediction system 1 uses the received power estimated based on static environmental information as the estimated value of the received power at the predicted position of the communication terminal after a predetermined time has elapsed. use In addition, the received power prediction system 1 uses the estimated value of received power and the actual measured value of received power that indicates dynamic received power fluctuations, thereby taking into account dynamic received power fluctuations. Predict the received power of a communication terminal after time has elapsed. Thereby, according to the received power prediction system 1 according to the present embodiment, in a dynamic environment where a mobile body exists, the received power of a communication terminal can be predicted by taking into account the interruption of radio waves by the mobile body. .
  • wireless communication such as switching the accommodation destination (wireless base station) of communication terminals due to deterioration of communication quality, controlling communication parameters, or changing the driving route of self-driving cars, etc. Or it becomes possible to use the application stably.
  • a received power prediction system that predicts received power of a communication terminal after a predetermined time has elapsed, the system comprising: a terminal information acquisition unit configured to acquire an actual measured value of received power of the communication terminal and a position of the communication terminal; a terminal position prediction unit configured to predict a predicted position of the communication terminal after the predetermined time has elapsed based on the position of the communication terminal; an estimated value obtaining unit configured to obtain an estimated value of received power at a predicted position of the communication terminal; a received power prediction unit configured to predict the received power of the communication terminal after the predetermined time has elapsed using the actual measured value of the received power and the estimated value of the received power; A received power prediction system.
  • the received power prediction unit uses the time series data of the actual measured value of the received power and the time series data of the estimated value of the received power to predict the received power after the predetermined time has elapsed by the time series prediction method. 2.
  • the received power prediction system according to claim 1 which predicts received power of a communication terminal.
  • the received power prediction unit calculates the predetermined time by the time series prediction method using time series data of the actual measured value of the received power and an estimated value of the received power after the predetermined time has elapsed.
  • the received power prediction system according to claim 1 which predicts the received power of the communication terminal after a certain period of time has elapsed.
  • the estimated value acquisition unit acquires the estimated value of received power at the predicted position of the communication terminal from a storage unit that stores received power calculated or measured at a plurality of evaluation points in advance.
  • the received power prediction system according to any one of the above.
  • the estimated value acquisition unit includes a received power estimation unit that estimates an estimated value of received power at the predicted position of the communication terminal based on static environmental information and a base station position.
  • the received power prediction system according to any one of items 1 to 3, which obtains an estimated value of received power.
  • a received power prediction device that predicts received power of a communication terminal after a predetermined time has elapsed, a terminal information acquisition unit configured to acquire an actual measured value of received power of the communication terminal and a position of the communication terminal; a terminal position prediction unit configured to predict a predicted position of the communication terminal after the predetermined time has elapsed based on the position of the communication terminal; an estimated value obtaining unit configured to obtain an estimated value of received power at a predicted position of the communication terminal; Received power prediction configured to predict the received power of the communication terminal after the predetermined time has elapsed using a time series prediction method using the actual measured value of the received power and the estimated value of the received power.
  • a received power prediction device comprising: (Section 7) A received power prediction system that predicts the received power of a communication terminal after a predetermined period of time has passed. a process of acquiring an actual measured value of received power of the communication terminal and a position of the communication terminal; A process of predicting a predicted position of the communication terminal after the predetermined time has elapsed based on the position of the communication terminal; a process of obtaining an estimated value of received power at the predicted position of the communication terminal; A process of predicting the received power of the communication terminal after the predetermined time has elapsed using a time-series prediction method using the actual measured value of the received power and the estimated value of the received power; A method for predicting received power. (Section 8) A program that causes a computer to execute the received power prediction method according to item 7.
  • Received power prediction system 100 Received power prediction device 101 Terminal information acquisition unit 102 Terminal position prediction unit 103 Estimated value acquisition unit 104 Received power prediction unit 106 Received power estimation unit 112 Estimated value storage unit (storage unit) 400 Communication terminal 1200 Computer

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Abstract

受信電力予測システムは、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測システムであって、前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得するように構成された端末情報取得部と、前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測するように構成された端末位置予測部と、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得するように構成された推定値取得部と、前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測するように構成された受信電力予測部と、を有する。

Description

受信電力予測システム、受信電力予測装置、受信電力予測方法、及びプログラム
　本発明は、受信電力予測システム、受信電力予測装置、受信電力予測方法、及びプログラムに関する。
　無線通信システムにおける無線通信品質を予測する技術が知られている。例えば、遮断物として建物、樹木等、秒単位では位置、大きさが変動しない物体の静的な環境を想定して、過去のその位置における受信電力の実測値をベースにして、通信端末の受信電力を予測する技術が知られている。
若尾佳祐、川村憲一、守山貴庸、"複数無線アクセス最適利用のための品質予測技術"、ＮＴＴ技術ジャーナル、２０２０年４月、ｐ．１１－１３
　しかし、従来の技術では、例えば、人、車両、ロボット等の移動体が存在する動的な環境において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末の受信電力を予測することは困難である。
　本発明の実施形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、移動体が存在する動的な環境において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末の受信電力を予測できる受信電力予測システムを提供する。
　上記の課題を解決するため、本発明の実施形態に係る受信電力予測システムは、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測システムであって、前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得するように構成された端末情報取得部と、前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測するように構成された端末位置予測部と、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得するように構成された推定値取得部と、前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測するように構成された受信電力予測部と、を有する。
　本発明の実施形態によれば、移動体が存在する動的な環境において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末の受信電力を予測できる受信電力予測システムを提供することができる。
本実施形態に係る受信電力予測システムのシステム構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る事前処理の概要について説明するための図である。 本実施形態に係る受信電力の予測処理の概要について説明するための図である。 本実施形態に係る受信電力予測システムのシステム構成の別の一例を示す図である。 実施例１に係る事前処理の例を示すフローチャートである。 実施例１に係る受信電力の予測処理の例を示すフローチャートである。 実施例１に係るＲＮＮを用いた受信電力の予測処理について説明するための図である。 実施例１に係る受信電力の推定値の時系列データについて説明するための図である。 本実施形態に係る所定の時間を経過後の受信電力の予測結果の例を示す図である。 実施例２に係るＲＮＮを用いた受信電力の予測処理の例について説明するための図である。 実施例３に係る受信電力の予測処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る受信電力予測装置のハードウェア構成の例を示す図である。 本実施形態に係る通信端末のハードウェア構成の例を示す図である。 本実施形態に課題について説明するための図（１）である。 本実施形態の課題について説明するための図（２）である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施形態）を説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
　＜システム構成＞
　本実施形態に係る受信電力予測システム１は、無線通信ネットワークにおいて、通信端末（無線端末）が、所定の時間を経過後に基地局（無線基地局）から受信する受信電力を予測するシステムである。
　例えば、非特許文献１に示すような従来の品質予測システムは、事前に取得した評価地点の通信品質の実測値、現在の通信端末の位置、及び通信端末の移動情報等から無線通信品質を予測している。この従来の技術により、例えば、図１４に示すように、建物１４０３等の静止物のみがある静的な環境１４００において、事前に取得した受信電力の実測値に基づいて、基地局１４０１から通信端末１４０２が受信する受信電力を予測することができる。
　しかし、この方法では、図１５に示すように、車両１５０１、人１５０２、ロボット１５０３等の移動体がある動的な環境１５００では、移動体により電波が遮られるため、基地局１４０１から通信端末１４０２が受信する受信電力を予測することは困難である。
　そこで、本実施形態に係る受信電力予測システム１は、移動体が存在する動的な環境１５００において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末１４０２が受信する受信電力を予測できるように、例えば、図１、又は図４に示すシステム構成を有している。
　（システム構成１）
　図１は、本実施形態に係る受信電力予測システムのシステム構成の一例を示す図である。図１の例では、受信電力予測システム１は、受信電力予測装置１００によって実現される。
　受信電力予測装置１００は、コンピュータの構成を有する情報処理装置、又は複数のコンピュータを含むシステムである。受信電力予測装置１００は、受信電力予測装置１００が備えるコンピュータで所定のプログラムを実行することにより、端末情報取得部１０１、端末位置予測部１０２、推定値取得部１０３、受信電力予測部１０４、通信部１０５、及び受信電力推定部１０６等の機能構成を実現している。なお、上記の各機能構成のうち、少なくとも一部は、ハードウェアによって実現されるものであってもよい。
　また、受信電力予測装置１００は、受信電力予測装置１００が備えるストレージデバイス、及びメモリ等により、例えば、環境情報記憶部１１１、推定値記憶部１１２、及び端末情報記憶部１１３等を実現している。なお、受信電力予測装置１００が、受信電力推定部１０６と、環境情報記憶部１１１とを有しているのは一例である。受信電力推定部１０６、及び環境情報記憶部１１１は、受信電力予測装置１００、又は受信電力予測システム１の外部の情報処理装置等によって実現されるものであってもよい。
　端末情報取得部１０１は、予測対象となる通信端末の受信電力の実測値、及び当該通信端末の位置等の情報を含む端末情報を取得する端末情報取得処理を実行する。例えば、受信電力予測装置１００は、通信ネットワークを介して、受信電力の予測対象となる通信端末と通信可能である。また、通信端末は、自端末で測定した、基地局から受信した受信電力の実測値、及び自端末の位置等を含む端末情報を付加して、受信電力の予測値の取得を要求する要求情報を受信電力予測装置１００に送信する。この場合、端末情報取得部１０１は、通信部１０５が通信端末から受信した要求情報から、通信端末受信電力の実測値、及び当該通信端末位置等の情報を取得する。
　端末位置予測部１０２は、端末情報取得部１０１が取得した端末情報に含まれる通信端末の位置に基づいて、現時点から所定の時間（ｔ秒）を経過後の通信端末の予測位置を予測する端末位置予測処理を実行する。例えば、位置情報取得部４０１は、通信端末から取得した端末情報を、端末情報記憶部１１３に記憶（蓄積）しておく。また、端末位置予測部１０２は、端末情報記憶部１１３に記憶した通信端末の位置の履歴に基づいて、例えば、線形予測等により、所定の時間を経過後の通信端末の位置を予測する。
　別の一例として、端末位置予測部１０２は、通信端末が有していてもよい。この場合、通信端末の端末位置予測部１０２は、通信端末の現在位置と、加速度センサ、及び角度センサ等のセンサで測定した通信端末の動き（移動方向、移動速度等）とから、所定の時間（ｔ秒）を経過後の通信端末の予測位置を算出する。この場合、通信端末は、算出した所定の時間を経過後の予測位置を端末情報に付加して、受信電力の予測値の取得を要求する要求情報を受信電力予測装置１００に送信する。
　推定値取得部１０３は、端末位置予測部１０２が予測した通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する推定値取得処理を実行する。一例として、受信電力予測装置１００の推定値記憶部１１２は、複数の評価地点において、予め算出（又は測定）した受信電力の推定値を予め記憶している。この場合、推定値取得部１０３は、推定値記憶部１１２から、例えば、通信端末の予測位置に最も近い評価地点における受信電力の推定値を取得する。或いは、推定値取得部１０３は、通信端末の予測位置の周辺の複数の評価地点における受信電力の推定値から、線形補間等により、通信端末の予測位置における受信電力の推定値を算出してもよい。
　別の一例として、受信電力予測装置１００は、環境情報記憶部１１１に予め記憶した静的な環境情報と、基地局の位置に基づいて、通信端末の予測位置における受信電力の推定値を推定する受信電力推定部１０６から、受信電力の推定値を取得してもよい。
　受信電力予測部１０４は、端末情報取得部１０１が取得した端末装置の受信電力の実測値と、推定値取得部１０３が取得した受信電力の推定値とを用いて、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測処理を実行する。一例として、受信電力予測部１０４は、受信電力の実測値の時系列データと、受信電力の推定値の時系列データとを用いて、例えば、ＲＮＮ（Recurrent Neural Network）等の時系列予測手法により、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する。
　別の一例として、受信電力予測部１０４は、受信電力の実測値の時系列データと、所定の時間を経過後の受信電力の推定値とを用いて、ＲＮＮ等の時系列予測手法により、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測してもよい。
　通信部１０５は、通信ネットワークに含まれる基地局等を介して、通信端末と通信する通信処理を実行する。
　受信電力推定部１０６は、環境情報記憶部１１１に予め記憶した静的な環境情報と、基地局の位置に基づいて、複数の評価地点における受信電力の推定値を推定する受信電力推定処理を実行する。
　環境情報記憶部１１１は、受信電力の予測対象となるエリアの静的な環境情報を、予め記憶しておく。推定値記憶部１１２は、受信電力推定部１０６が推定した、複数の評価地点における受信電力の推定値を記憶する。なお、推定値記憶部１１２は、受信電力予測装置１００とは異なる別の情報処理装置が推定した、複数の評価地点における受信電力の推定値を予め記憶したものであってもよい。端末情報記憶部１１３は、端末情報取得部１０１が取得する端末情報（受信電力の実測値、及び通信端末の位置等）の履歴を記憶する。
　（事前処理について）
　図２は、本実施形態に係る事前処理について説明するための図である。受信電力予測装置１００は、一例として、図２に示すような事前処理で推定した、複数の評価地点における受信電力の推定値を推定値記憶部１１２に予め記憶しておく。なお、事前処理を実行する受信電力推定部１０６は、受信電力予測装置１００が有していてもよいし、受信電力予測装置１００とは異なる別の情報処理装置が有していてもよい。
　受信電力推定部１０６は、建物２０１の構造を表す建物ＤＢ（Database）（又は地図ＤＢ）２１１、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データ２１２、又はＢＩＭ（Building Information Modeling）データ２１３等から、静的な環境情報を取得する（ステップＳ１）。
　また、受信電力推定部１０６は、所定のエリアの一例である建物２０１内に、複数の評価地点２０２と、基地局２０３の位置を設定し、複数の評価地点２０２において、基地局２０３からの受信電力の推定値を算出する。例えば、受信電力推定部１０６は、レイトレース等の公知の電波伝搬シミュレーション技術を用いて、各評価地点２０２における基地局２０３からの受信電力を算出する。なお、レイトレースは、レイートレーシングとも呼ばれる。
　なお、受信電力推定部１０６は、レイトレースに限られず、他の電波伝搬シミュレーション技術、又は実測値を元にした近似式等を用いて、複数の評価地点２０２における受信電力の推定値を推定してもよい。また、推定値記憶部１１２が記憶する、複数の評価地点２０２における受信電力の推定値は、各評価地点２０２における受信電力の実測値等であってもよい。
　（受信電力の予測処理の概要）
　図３は、本実施形態に係る受信電力の予測処理の概要について説明するための図である。この処理は、受信電力予測装置１００が、予測対象となる通信端末のｔ秒後（所定の時間を経過後）の受信電力を予測する受信電力の予測処理の概要を示している。
　受信電力予測装置１００の端末情報取得部１０１は、予測対象となる通信端末から、通信端末の受信電力の実測値、及び通信端末の位置等を含む端末情報を取得する（ステップＳ１１）。
　また、受信電力予測装置１００の端末位置予測部１０２は、取得した通信端末の位置に基づいて、ｔ秒後の通信端末の予測位置３０１を予測する（ステップＳ１２）。例えば、位置情報取得部４０１は、通信端末から取得した通信端末の位置を、端末情報記憶部１１３に記憶（蓄積）しておく。また、端末位置予測部１０２は、端末情報記憶部１１３に記憶した通信端末の位置の履歴に基づいて、例えば、線形予測等により、ｔ秒後の通信端末の予測位置３０１を予測する。
　続いて、受信電力予測装置１００の推定値取得部１０３は、端末位置予測部１０２が予測した、ｔ秒後の通信端末の予測位置３０１における受信電力の推定値を取得する（ステップＳ１３）。例えば、推定値取得部１０３は、推定値記憶部１１２から、通信端末の予測位置３０１に対応する受信電力の推定値を取得する。
　さらに、受信電力予測装置１００の受信電力予測部１０４は、推定値取得部１０３が取得した受信電力の推定値と、端末情報取得部１０１が取得した受信電力の実測値とに基づいて、ｔ秒後の通信端末の受信電力を予測する（ステップＳ１４）。例えば、受信電力予測部１０４は、受信電力の実測値の時系列データと、受信電力の推定値の時系列データとを用いて、ＲＮＮ等の時系列予測手法により、ｔ秒後（所定の時間を経過後）の通信端末の受信電力を予測する。なお、受信電力予測部１０４による受信電力の予測方法の詳細については後述する。
　このように、本実施形態に係る受信電力予測システム１は、所定の時間を経過後の通信端末の予測位置における受信電力の推定値として、静的な環境情報に基づいて推定した受信電力を用いる。また、受信電力予測システム１は、受信電力の推定値と、動的な受信電力の変動を示す受信電力の実測値とを用いることにより、動的な受信電力の変動を加味して、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する。これにより、本実施形態によれば、移動体が存在する動的な環境において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末の受信電力を予測できる受信電力予測システム１を提供することができる。
　なお、図１に示した受信電力予測システム１のシステム構成は一例である。受信電力予測装置１００が有する各機能構成のうち、少なくとも一部は、通信端末４００が有していてもよい。
　（システム構成２）
　図４は、本実施形態に係る受信電力予測システムのシステム構成の別の一例を示している。図４の例では、受信電力予測システム１は、受信電力予測装置１００と、受信電力予測装置１００と通信ネットワーク２を介して通信可能な通信端末４００とを含む。
　図４に示す受信電力予測システム１では、図１で説明した端末位置予測部１０２を、受信電力予測装置１００ではなく、通信端末４００が有している。
　通信端末４００は、コンピュータの構成を有する無線通信端装置である。通信端末４００は、通信端末４００が備えるコンピュータで所定のプログラムを実行することにより、位置情報取得部４０１、端末位置予測部１０２、及び通信部４０２等の機能構成を実現している。なお、上記の各機能構成のうち、少なくとも一部は、ハードウェアによって実現されるものであってもよい。
　位置情報取得部４０１は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）デバイスによる測位、及び加速度センサ、角度センサ等のセンサによる自律航法等により、通信端末４００の現在の位置を示す位置情報を取得する。
　端末位置予測部１０２は、現時点から所定の時間（ｔ秒）を経過後の通信端末の予測位置を予測する処理を、通信端末４００側で実行する。例えば、端末位置予測部１０２は、位置情報取得部４０１が取得した通信端末４００の位置の履歴に基づいて、例えば、線形予測等により、所定の時間を経過後に通信端末４００の位置を予測する。
　或いは、端末位置予測部１０２は、通信端末４００の現在位置と、加速度センサ、角度センサ等のセンサで測定した通信端末の動き（移動方向、移動速度等）とから、所定の時間（ｔ秒）を経過後の通信端末４００の予測位置を算出してもよい。
　通信部４０２は、例えば、５Ｇ（5th. Generation）、ＬＴＥ(Long Term Evolution)等の所定の無線通信で通信ネットワーク２に接続し、受信電力予測装置１００等と通信する通信処理を実行する。例えば、通信部４０２は、受信電力予測装置１００に受信電力の予測を要求する要求情報に、通信端末４００の受信電力の実測値、通信端末の位置、及び所定の時間を経過後の通信端末の予測位置等を含む端末情報を付加して、受信電力予測装置１００に送信する。また、通信部４０２は、受信電力予測装置１００が送信する受信電力の予測結果を受信する。
　図４の例では、受信電力予測装置１００が、通信部１０５が通信端末４００から受信する要求情報に、通信端末４００の受信電力の実測値、通信端末４００の位置、及び所定の時間を経過後の通信端末４００の予測位置等の情報が含まれている。従って、受信電力予測装置１００は、端末位置予測部１０２等を有していなくてもよい。
　このように、図１で説明した受信電力予測装置１００が備える各機能構成は、受信電力予測システム１が有していればよく、システム内の他の装置が有していてもよい。
　＜処理の流れ＞
　続いて、本実施形態に係る受信電力の予測方法の処理の流れについて、複数の実施例を例示して説明する。
　［実施例１］
　（事前処理）
　図５は、実施例１に係る事前処理の例を示すフローチャートである。この処理は、図２で説明した事前処理の具体的な処理の一例を示している。
　ステップＳ５０１において、受信電力推定部１０６は、建物ＤＢ（又は地図ＤＢ）３１１、ＣＡＤデータ３１２、又はＢＩＭデータ３１３等から、所定のエリアの静的な環境情報を取得する。この静的な環境情報には、例えば、建物、壁、床等、基本的に移動しない物体の位置を示す３次元の座標情報等が含まれる。
　ステップＳ５０２において、受信電力推定部１０６は、例えば、図２に示すように、所定のエリアの静的な環境情報に、基地局２０３の位置を設定する。
　ステップＳ５０３において、受信電力推定部１０６は、例えば、図２に示すように、所定のエリアの静的な環境情報に、複数の評価地点２０２を面的に設定する。
　ステップＳ５０４において、受信電力推定部１０６は、レイトレース等の電波伝搬推定により、複数の評価地点２０２における受信電力の推定値を算出する。レイトレースでは、送信点から送信した電波（レイ）が、途中にある構造物で反射、又は回折して受信点に到達する様子を各レイの軌跡としてトレースし、受信点に到達した全てのレイの電力を加算することにより、受信点における電波の強度を算出する。
　ステップＳ５０５において、受信電力推定部１０６は、算出した複数の評価地点２０２における受信電力の推定値を、例えば、推定値記憶部１１２等の記憶部に記憶する。
　図５の処理により、受信電力推定部１０６は、推定値記憶部１１２に記憶する、複数の評価地点２０２における受信電力の推定値を取得することができる。
　（受信電力の予測処理）
　図６は、実施例１に係る受信電力の予測処理の例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図１、又は図４に示すような機能構成を有する受信電力予測システム１が実行する受信電力の予測処理の一例を示している。なお、図６に示す処理の開始時点において、推定値記憶部１１２には、図５の処理で推定した複数の評価地点２０２における受信電力の推定値が記憶されているものとする。
　ステップＳ６０１において、端末情報取得部１０１は、予測対象となる通信端末の受信電力の実測値、及び通信端末の位置を取得する。例えば、端末情報取得部１０１は、通信端末が、受信電力予測装置１００に送信する端末情報に含まれる受信電力の実測値、及び通信端末の位置を取得する。
　ステップＳ６０２において、端末位置予測部１０２は、ｔ秒後（所定の時間を経過後）の通信端末の予測位置を予測する。例えば、端末位置予測部１０２は、端末情報取得部１０１が取得した、通信端末の位置の履歴を端末情報記憶部１１３に記憶しておく。また、端末位置予測部１０２は、端末情報記憶部１１３に記憶した通信端末の位置の履歴に基づいて、例えば、線形予測等により、所定の時間を経過後の通信端末の予測位置を予測する。
　ステップＳ６０３において、推定値取得部１０３は、通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する。例えば、推定値取得部１０３は、推定値記憶部１１２から、通信端末の予測位置に対応する受信電力の推定値を取得する。
　ステップＳ６０４において、受信電力予測部１０４は、端末情報取得部１０１が取得した通信端末の受信電力の実測値と、推定値取得部１０３が取得したｔ秒後の受信電力の推定値とに基づいて、ｔ秒後の通信端末の受信電力を予測する。例えば、受信電力予測部１０４は、図７に示すように、ＲＮＮ（Recurrent Neural Network）７０１に、ｔ秒後の受信電力の推定値の時系列データと、受信電力の実測値の時系列データとを入力して、ｔ秒後の受信電力の予測値を求める。
　ここで、ＲＮＮ７０１は、時系列データを入力データとして扱うことができるニューラルネットワーク（ＮＮ：Neural Network）である。ＲＮＮ７０１は、例えば、ｔ秒後の受信電力の推定値の時系列データと、受信電力実測値の時系列データとを入力データとし、ｔ秒後に実測した受信電力の実測値を正解データとして、予め機械学習されている。
　受信電力予測部１０４は、この学習済のＲＮＮ７０１に、ｔ秒後の受信電力の推定値の時系列データと、受信電力の実測値の時系列データとを入力することにより、ｔ秒後の受信電力の予測値を得ることができる。
　ここで、ｔ秒後の受信電力の推定値の時系列データは、例えば、図８に示すように、ｔ秒後の通信端末の複数の予測位置に基づいて、推定値取得部１０３が取得した複数の予測位置における受信電力の推定値を時系列データ化することにより得ることができる。
　また、受信電力の実測値の時系列データは、例えば、通信端末から定期的に送信される受信電力の実測値を、端末情報記憶部１１３に記憶しておき、端末情報記憶部１１３に記憶した受信電力の実測値を、受信電力の実測値の時系列データとすることができる。
　別の一例として、通信端末は、受信電力予測装置１００に、ｔ秒後の受信電力の予測を要求する要求情報を送信するときに、受信電力の実測値の時系列データ、及び通信端末の位置の時系列データ等を付加して送信してもよい。この場合、受信電力予測装置１００は、通信端末の位置の時系列データに基づいて、図８に示すような、通信端末の予測位置の時系列データ、及び各予測位置における受信電力の推定値の時系列データを求めてもよい。
　図９は、本実施形態に係る所定の時間を経過後の受信電力の予測結果の例を示している。図９の例では、移動体等の障害物が存在するエリアにおいて、受信電力予測システム１が予測した５秒後の受信電力の予測値９０１と、５秒後に実測した受信電力の測定値（正解データ９０２）とを示している。このように、本実施形態に係る受信電力予測システム１によれば、障害物が存在していても、５秒後の受信電力を精度良く予測できることができる。
　［実施例２］
　受信電力予測部１０４は、図７で説明したＲＮＮ７０１に代えて、図１０に示すようなＲＮＮ１００１を用いて、所定の時間を経過後の受信電力を予測しても良い。
　図１０の例では、ｔ秒後の受信電力の推定値を時系列データとせず、ｔ秒後の通信端末の予測位置における受信電力の推定値を入力データとしている。このように、受信電力予測部１０４は、受信電力の実測値の時系列データと、所定の時間を経過後の受信電力の推定値とを用いて、ＲＮＮ等の時系列予測手法により、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測しても良い。
　［実施例３］
　実施例１、２では、事前処理により、複数の評価地点における受信電力の推定値を、推定値記憶部１１２に予め記憶していた。実施例３では、事前処理を行わない場合の処理の例について説明する。
　（受信電力の予測処理）
　図１１は、実施例３に係る受信電力の予測処理の例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図１、又は図４に示すような受信電力予測システム１が実行する受信電力の予測処理の別の一例を示している。
　なお、図１１に示す処理のうち、ステップＳ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０４の処理は、図６で説明した実施例１に係る受信電力の予測処理と同様でよい。実施例３に係る受信電力予測システム１は、図６のステップＳ６０３の処理に代えて、図１１のステップＳ１１０１～Ｓ１１０３の処理を実行する。
　ステップＳ１１０１において、受信電力推定部１０６は、受信電力の予測対象となる所定のエリアの静的な環境情報を、環境情報記憶部１１１等から取得する。
　ステップＳ１１０２において、受信電力推定部１０６は、取得した環境情報に基地局の位置を設定する。
　ステップＳ１１０３において、受信電力推定部１０６は、例えば、レイトレース等の電波伝搬推定により、ｔ秒後の通信端末の予測位置における受信電力の推定値を算出する。これにより、実施例３に係る推定値取得部１０３は、推定値記憶部１１２に代えて、受信電力推定部１０６から、ｔ秒後の通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得することができる。
　このように、受信電力予測システム１は、事前処理を行わずに、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力の予測値を予測するものであってもよい。
　＜ハードウェア構成例＞
　（受信電力予測装置のハードウェア構成）
　図１２は、本実施形態に係る予測装置のハードウェア構成の例を示す図である。受信電力予測装置１００は、例えば、図１２に示すようなコンピュータ１２００の構成を備えている。図１２の例では、コンピュータ１２００は、プロセッサ１２０１、メモリ１２０２、ストレージデバイス１２０３、通信装置１２０４、入力装置１２０５、出力装置１２０６、及びバスＢ等を有する。
　プロセッサ１２０１は、例えば、所定のプログラムを実行することにより、様々な機能を実現するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置である。メモリ１２０２は、コンピュータ１２００が読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。ストレージデバイス１２０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、各種の光ディスク、及び光磁気ディスク等を含み得る。
　通信装置１２０４は、無線、又は有線のネットワークを介して他の装置と通信を行うための１つ以上のハードウェア（通信デバイス）を含む。入力装置１２０５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサ等）である。出力装置１２０６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカ、ＬＥＤランプ等）である。なお、入力装置１２０５と出力装置１２０６とは、一体となった構成（例えば、タッチパネルディスプレイ等の入出力装置）であってもよい。
　バスＢは、上記の各構成要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号、及び各種の制御信号等を伝送する。なお、プロセッサ１２０１は、ＣＰＵに限られず、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であってもよい。
　（通信端末のハードウェア構成）
　図１３は、本実施形態に係る通信端末のハードウェア構成の例を示す図である。通信端末４００は、図１２で説明したコンピュータ１２００のハードウェア構成に加えて、例えば、ＧＰＳデバイス１３０１、及びセンサ１３０２等を有する。
　ＧＰＳデバイス１３０１は、ＧＰＳ衛星が送信する測位信号を受信し、通信端末４００の現在の位置を示す位置情報を出力する測位デバイスである。センサ１３０２は、例えば、加速度センサ、角度センサ等の通信端末４００の動きを検出する検出デバイスである。
　（補足）
　本実施形態における受信電力予測装置１００、及び通信端末４００は専用装置による実現に限らず、汎用コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
　また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の様々な記憶装置を含む。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。
　また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良く、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
　＜実施形態の効果＞
　本実施形態によれば、移動体が存在する動的な環境において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末の受信電力を予測できる受信電力予測システム１を提供することができる。
　具体的には、本実施形態に係る受信電力予測システム１は、所定の時間を経過後の通信端末の予測位置における受信電力の推定値として、静的な環境情報に基づいて推定した受信電力を用いる。また、受信電力予測システム１は、受信電力の推定値と、動的な受信電力の変動を示す受信電力の実測値とを用いることにより、動的な受信電力の変動を加味して、所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する。これにより、本実施形態に係る受信電力予測システム１によれば、移動体が存在する動的な環境において、移動体による電波の遮断を考慮して、通信端末の受信電力を予測することができる。
　また、上記の効果により、無線通信システムにおいて、通信品質の劣化による通信端末の収容先（無線基地局）の切り替え、通信パラメータの制御、又は自動運転車における走行ルートの変化押等、無線通信、又はアプリケーションの安定利用が可能になる。
　＜実施形態のまとめ＞
　本明細書には、少なくとも下記各項の受信電力予測システム、受信電力予測装置、受信電力予測方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
　所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測システムであって、
　前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得するように構成された端末情報取得部と、
　前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測するように構成された端末位置予測部と、
　前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得するように構成された推定値取得部と、
　前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測するように構成された受信電力予測部と、
　を有する、受信電力予測システム。
（第２項）
　前記受信電力予測部は、前記受信電力の実測値の時系列データと、前記受信電力の推定値の時系列データとを用いて、前記時系列予測手法により、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測する、第１項に記載の受信電力予測システム。
（第３項）
　前記受信電力予測部は、前記受信電力の実測値の時系列データと、前記所定の時間を経過後の前記受信電力の推定値とを用いて、前記時系列予測手法により、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測する、第１項に記載の受信電力予測システム。
（第４項）
　前記推定値取得部は、複数の評価地点において算出又は測定した受信電力を予め記憶した記憶部から、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する、第１項～第３項のいずれかに記載の受信電力予測システム。
（第５項）
　前記推定値取得部は、静的な環境情報と基地局の位置とに基づいて、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を推定する受信電力推定部から、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する、第１項～第３項のいずれかに記載の受信電力予測システム。
（第６項）
　所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測装置であって、
　前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得するように構成された端末情報取得部と、
　前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測するように構成された端末位置予測部と、
　前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得するように構成された推定値取得部と、
　前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、時系列予測手法により、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測するように構成された受信電力予測部と、
　を有する、受信電力予測装置。
（第７項）
　所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測システムが、
　前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得する処理と、
　前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測する処理と、
　前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する処理と、
　前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、時系列予測手法により、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測する処理と、
　を実行する、受信電力予測方法。
（第８項）
　第７項に記載の受信電力予測方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
　以上、本実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　１　受信電力予測システム
　１００　受信電力予測装置
　１０１　端末情報取得部
　１０２　端末位置予測部
　１０３　推定値取得部
　１０４　受信電力予測部
　１０６　受信電力推定部
　１１２　推定値記憶部（記憶部）
　４００　通信端末
　１２００　コンピュータ

Claims (8)

  1. 　所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測システムであって、
    　前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得するように構成された端末情報取得部と、
    　前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測するように構成された端末位置予測部と、
    　前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得するように構成された推定値取得部と、
    　前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測するように構成された受信電力予測部と、
    　を有する、受信電力予測システム。
  2. 　前記受信電力予測部は、前記受信電力の実測値の時系列データと、前記受信電力の推定値の時系列データとを用いて、時系列予測手法により、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測する、請求項１に記載の受信電力予測システム。
  3. 　前記受信電力予測部は、前記受信電力の実測値の時系列データと、前記所定の時間を経過後の前記受信電力の推定値とを用いて、時系列予測手法により、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測する、請求項１に記載の受信電力予測システム。
  4. 　前記推定値取得部は、複数の評価地点において算出又は測定した受信電力を予め記憶した記憶部から、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の受信電力予測システム。
  5. 　前記推定値取得部は、静的な環境情報と基地局の位置とに基づいて、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を推定する受信電力推定部から、前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の受信電力予測システム。
  6. 　所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測装置であって、
    　前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得するように構成された端末情報取得部と、
    　前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測するように構成された端末位置予測部と、
    　前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得するように構成された推定値取得部と、
    　前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測するように構成された受信電力予測部と、
    　を有する、受信電力予測装置。
  7. 　所定の時間を経過後の通信端末の受信電力を予測する受信電力予測システムが、
    　前記通信端末の受信電力の実測値、及び前記通信端末の位置を取得する処理と、
    　前記通信端末の位置に基づいて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の予測位置を予測する処理と、
    　前記通信端末の予測位置における受信電力の推定値を取得する処理と、
    　前記受信電力の実測値と、前記受信電力の推定値とを用いて、前記所定の時間を経過後の前記通信端末の受信電力を予測する処理と、
    　を実行する、受信電力予測方法。
  8. 　請求項７に記載の受信電力予測方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
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