特許 5835234 スループット推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5835234

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】スループット推定装置

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/22 20090101AFI20151203BHJP

【ＦＩ】

   H04W16/22

【請求項の数】15

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2012-554501(P2012-554501)

(86)(22)【出願日】2011年11月30日

(86)【国際出願番号】JP2011006684

(87)【国際公開番号】WO2012101709

(87)【国際公開日】20120802

【審査請求日】2014年10月8日

(31)【優先権主張番号】特願2011-16232(P2011-16232)

(32)【優先日】2011年1月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124811

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 資博

(74)【代理人】

【識別番号】100088959

【弁理士】

【氏名又は名称】境 廣巳

(72)【発明者】

【氏名】吉田 裕志

【審査官】 伊東 和重

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１８２６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０９６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１４３０２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０５９６４４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２００９／０２２５９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 吉田 裕志，粘弾性体モデルによるネットワークの動特性解析，電子情報通信学会技術研究報告. IN, 情報ネットワーク，２０１０年 ２月２５日，109 巻449 号，p.349-354

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−２

ＣＴ ＷＧ１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得する無線リンク品質情報取得手段と、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定するスループット推定手段と、
を備え、
前記スループット推定手段は、前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定するように構成され、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得する送信レート取得手段を備え、
前記スループット推定手段は、前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定するように構成され、
前記数理モデルは、前記送信レート、及び、前記無線リンク品質情報のそれぞれを変数とした関数を非斉次項とする、前記スループットに関する常微分方程式により表されるスループット推定装置。

【請求項2】

請求項１に記載のスループット推定装置であって、
前記非斉次項は、前記無線リンク品質情報を変数とした多項式関数と、前記送信レートと、の積であるスループット推定装置。

【請求項3】

請求項２に記載のスループット推定装置であって、
前記非斉次項は、前記無線リンク品質情報を変数とした一次関数と、前記送信レートと、の積であるスループット推定装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を力学モデルによって表すことにより構築されたスループット推定装置。

【請求項5】

請求項４に記載のスループット推定装置であって、
前記力学モデルは、
予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、
前記移動体が前記移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体、及び、当該移動体の当該移動方向における移動を遅延させる粘性体の少なくとも一方と、
を含むスループット推定装置。

【請求項6】

請求項５に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レート及び前記無線リンク品質情報に応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記スループットであると想定することにより構築されたスループット推定装置。

【請求項7】

請求項６に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記非斉次項が前記外力を表すように構築されたスループット推定装置。

【請求項8】

請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記弾性体が発生する弾性力が、当該弾性力が０となる前記移動体の位置である無力位置からの当該移動体の移動量に、比例係数である弾性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が当該無力位置から移動した方向と逆方向へ働くと想定することによって構築されたスループット推定装置。

【請求項9】

請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記粘性体が発生する抵抗力が、前記移動体が前記移動方向にて移動する速度に、比例係数である粘性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が移動する方向と逆方向へ働くと想定することによって構築されたスループット推定装置。

【請求項10】

請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記スループットを取得するスループット取得手段と、
前記数理モデルを特定するためのモデルパラメータを、前記取得されたスループットと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて推定するモデルパラメータ推定手段と、
を備えるスループット推定装置。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記無線リンク品質情報は、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）に基づく値であるスループット推定装置。

【請求項12】

請求項１１に記載のスループット推定装置であって、
前記無線リンク品質情報は、チャネル品質インジケータを平滑化処理した値であるスループット推定装置。

【請求項13】

移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得する無線リンク品質情報取得手段と、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定するスループット推定手段と、
を備え、
前記スループット推定手段は、前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定するように構成され、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得する送信レート取得手段を備え、
前記スループット推定手段は、前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定するように構成され、
前記数理モデルは、前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を力学モデルによって表すことにより構築されたスループット推定装置。

【請求項14】

移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得し、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定し、
前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定し、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得し、
前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定し、
前記数理モデルは、前記送信レート、及び、前記無線リンク品質情報のそれぞれを変数とした関数を非斉次項とする、前記スループットに関する常微分方程式により表されるスループット推定方法。

【請求項15】

情報処理装置に、
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得し、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定する、処理を実行させ、
前記情報処理装置に、
前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定する、処理を実行させ、
前記情報処理装置に、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得し、
前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定する、処理を実行させ、
前記数理モデルは、前記送信レート、及び、前記無線リンク品質情報のそれぞれを変数とした関数を非斉次項とする、前記スループットに関する常微分方程式により表されるスループット推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スループットを推定するスループット推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

送信装置が受信装置へデータを送信する際、当該データの一部が欠落（消失）することにより、当該データの他の部分のみが受信装置に到達する場合がある。また、送信装置が受信装置へデータを送信する際、当該データの一部が通信網内に蓄積されることにより、受信装置へのデータの到達が過度に遅れる（送信装置がデータを送信してから当該データが受信装置へ到達するまでの時間である遅延時間が過大になる）場合がある。

【0003】

送信装置が送信したデータのうちの、単位時間あたりに受信装置へ到達した（受信装置により受信された）データの量（データ到達量）は、スループットと呼ばれる。

【0004】

例えば、送信装置が、４Ｍｂｐｓの送信レートにてデータを受信装置へ送信した場合において、そのデータの２５％（即ち、１Ｍｂｐｓに相当する部分）が欠落した状態を想定する。ここで、送信レートは、送信装置が単位時間あたりに送信したデータの量である。この場合、受信装置は、３Ｍｂｐｓにてデータを受信する。即ち、スループットは３Ｍｂｐｓである。

【0005】

また、データが欠落していない場合であっても、遅延時間が増大することにより、受信装置が、３Ｍｂｐｓにてデータを受信している状態を想定する。この場合も、スループットは３Ｍｂｐｓである。

【0006】

送信装置から受信装置へ送信されるデータが、映像、及び／又は、音声等のマルチメディア・データである場合、データの欠落は、映像、及び／又は、音声にノイズを発生させる。また、過大な遅延時間は、映像、及び／又は、音声の再生を停止させることもある。

【0007】

従って、スループットを高い精度にて推定し、推定されたスループットに基づいて、送信装置が送信するマルチメディア・データのデータサイズを調節することが好適であると考えられる。このため、スループットを推定する技術が開発されている。この種の技術として特許文献１乃至特許文献６に記載のスループット推定装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第０８／１４３０２６号パンフレット

【特許文献2】特開２００４−２５４０２５号公報

【特許文献3】特開２００５−２４４８５１号公報

【特許文献4】特開２００７−１１６３２９号公報

【特許文献5】特開２００８−２５８８７７号公報

【特許文献6】特開２００８−２７８２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、上記スループット推定装置を、移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクを介して、当該移動局（受信装置）と送信装置とが通信可能に接続された移動体通信システムに適用する場合を想定する。

【0010】

この場合、送信レートが一定である場合であっても、無線リンクの品質（無線リンク品質）が変化することにより、無線リンクにおけるデータ転送レートが変化する。その結果、スループットも変化する。ここで、データ転送レートは、無線リンクにおいて単位時間あたりに転送されるデータの量である。

【0011】

図１を参照しながら、無線リンク品質の変化に伴うスループットの変化をより詳細に説明する。
図１において、パイプは、無線リンクを表している。図１は、パイプの太さが太くなるほど、無線リンクにおけるデータ転送レートが高くなる（即ち、無線リンク品質が高くなる）ことを表している。

【0012】

パイプに入る矢印は、送信レートを表している。図１は、パイプに入る矢印の数が多くなるほど、送信レートが高くなることを表している。また、パイプから出る矢印は、スループットを表している。図１は、パイプから出る矢印の数が多くなるほど、スループットが高くなることを表している。

【0013】

図１の（ａ）は、無線リンク品質が最も高く、スループットも最も高い状態を表す。図１の（ｂ）は、無線リンク品質が最も低く、スループットも最も低い状態を表す。図１の（ｃ）は、無線リンク品質が２番目に高く、スループットも２番目に高い状態を表す。このように、無線リンク品質の変化に伴ってスループットも変化する。

【0014】

しかしながら、上記スループット推定装置は、無線リンク品質に基づくことなくスループットを推定する。従って、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定できない虞があった。

【0015】

このため、本発明の目的は、上述した課題である「無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定できないこと」を解決することが可能なスループット推定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

かかる目的を達成するため本発明の一形態であるスループット推定装置は、
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得する無線リンク品質情報取得手段と、
上記移動局と上記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、上記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定するスループット推定手段と、
を備える。

【0017】

また、本発明の他の形態であるスループット推定方法は、
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得し、
上記移動局と上記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、上記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定する方法である。

【0018】

また、本発明の他の形態であるスループット推定プログラムは、
情報処理装置に、
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得し、
上記移動局と上記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、上記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定する、処理を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0019】

本発明は、以上のように構成されることにより、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】無線リンク品質の変化に伴うスループットの変化を概念的に示した説明図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る移動体通信システムの概略構成を表す図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る移動体通信システムの機能の概略を表すブロック図である。

【図4】送信装置が無線リンクを介して受信装置へデータを送信した場合における、送信レート、及び、スループットの時間に対する変化の一例を示したグラフである。

【図5】無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。

【図6】無線リンク品質値の変動とスループットの変動との相関関係を示したグラフである。

【図7】スループットの推定値、スループットの測定値、及び、平滑化されたＣＱＩのそれぞれの時間に対する変化の一例を示したグラフである。

【図8】クロストラヒックがスループットに及ぼす影響を概念的に示した説明図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係る力学モデルを概念的に示した説明図である。

【図10】本発明の第２実施形態の変形例に係る力学モデルを概念的に示した説明図である。

【図11】本発明の第２実施形態の他の変形例に係る力学モデルを概念的に示した説明図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係る移動体通信システムの機能の概略を表すブロック図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係るシミュレーションの内容を概念的に示した説明図である。

【図14】本発明の第２実施形態に係るシミュレーションにて用いられた送信レートのパターンを示したグラフである。

【図15】本発明の第２実施形態に係る第１のシミュレーションにおける無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。

【図16】本発明の第２実施形態に係る第２のシミュレーションにおける無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。

【図17】本発明の第２実施形態に係る第３のシミュレーションにおける無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。

【図18】本発明の第２実施形態に係る第４のシミュレーションにおける無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。

【図19】本発明の第２実施形態に係る第１のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図20】本発明の第２実施形態に係る第１のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図21】本発明の第２実施形態に係る第２のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図22】本発明の第２実施形態に係る第２のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図23】本発明の第２実施形態に係る第３のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図24】本発明の第２実施形態に係る第３のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図25】本発明の第２実施形態に係る第４のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図26】本発明の第２実施形態に係る第４のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。

【図27】本発明の第３実施形態に係るスループット推定装置の機能の概略を表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係る、スループット推定装置、スループット推定方法、及び、スループット推定プログラム、の各実施形態について図１〜図２７を参照しながら説明する。

【0022】

＜第１実施形態＞
（構成）
図２に示したように、第１実施形態に係る移動体通信システム１は、送信装置（スループット推定装置）１００と、受信装置（移動局）２００と、基地局ＢＳと、を含む。送信装置１００、及び、基地局ＢＳは、通信回線（本例では、移動体通信網を構成する通信回線）ＮＷを介して、互いに通信可能に接続されている。

【0023】

基地局ＢＳは、受信装置２００との間で無線リンクを確立する。無線リンクは、移動体通信網を構成する。基地局ＢＳは、確立されている無線リンクを介して受信装置２００との間で無線により通信を行う。

【0024】

送信装置１００は、情報処理装置である。送信装置１００は、図示しない、中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶装置（メモリ及びハードディスク駆動装置（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ））と、を備える。送信装置１００は、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する機能を実現するように構成されている。

【0025】

受信装置２００は、移動体端末である。例えば、受信装置２００は、携帯電話端末、スマートフォン、パーソナル・コンピュータ、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、カーナビゲーション端末、又は、ゲーム端末等である。

【0026】

受信装置２００は、図示しない、ＣＰＵ、記憶装置（メモリ及びＨＤＤ）、入力装置（例えば、タッチパネル、ボタン、キーボード及びマウス等）、及び、出力装置（ディスプレイ等）を備える。受信装置２００は、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する機能を実現するように構成されている。

【0027】

（機能）
図３は、移動体通信システム１の機能を表すブロック図である。
送信装置１００の機能は、データ送信部１０１と、受信レート取得部（スループット取得手段）１０３と、無線リンク品質情報取得部（無線リンク品質情報取得手段）１０４と、モデルパラメータ推定部（モデルパラメータ推定手段）１０５と、スループット推定部（スループット推定手段）１０６と、を含む。

【0028】

また、受信装置２００の機能は、データ受信部２０１と、受信情報送信部２０２と、無線リンク品質値取得部２０３と、無線リンク品質値送信部２０４と、を含む。

【0029】

データ送信部１０１は、受信装置２００へデータを送信する。本例では、データ送信部１０１は、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、又は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰに従ってデータを送信する。

【0030】

データ受信部２０１は、送信装置１００により送信されたデータを受信する。データ受信部２０１は、予め設定された演算周期ｈが経過する毎に、受信情報を算出（取得）する。受信情報は、受信装置２００が送信装置１００から単位時間あたりに受信したデータの量である受信レートを算出可能な情報を含む。

【0031】

受信情報送信部２０２は、データ受信部２０１により取得された受信情報を送信装置１００へ送信する。

【0032】

受信レート取得部１０３は、受信情報送信部２０２により送信された受信情報を受信する。受信レート取得部１０３は、受信された受信情報に基づいて、受信装置２００が送信装置１００から単位時間あたりに受信したデータの量である受信レート（スループット）を算出（取得）する。

【0033】

無線リンク品質値取得部２０３は、移動体通信網において基地局ＢＳと受信装置２００との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質値を取得する。

【0034】

本例では、無線リンク品質値は、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）である。なお、無線リンク品質値は、ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）、又は、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）等であってもよい。

【0035】

無線リンク品質値送信部２０４は、無線リンク品質値取得部２０３により取得された無線リンク品質値を送信装置１００へ送信する。

【0036】

無線リンク品質情報取得部１０４は、無線リンク品質値送信部２０４により送信された無線リンク品質値を受信する。無線リンク品質情報取得部１０４は、受信された無線リンク品質値を平滑化処理し、平滑化処理された値を無線リンク品質情報として取得する。

【0037】

無線リンク品質情報は、移動体通信網において基地局ＢＳと受信装置２００との間で確立されている無線リンクの品質を表す情報である。本例では、平滑化処理は、無線リンク品質値を移動平均する処理である。即ち、無線リンク品質情報は、無線リンク品質値を移動平均した値である。

【0038】

なお、平滑化処理は、予め設定された処理期間毎に、当該処理期間において取得された無線リンク品質値を平均した値を算出する処理であってもよい。この場合、無線リンク品質情報は、各処理期間に対して算出された平均値である。また、平滑化処理は、無線リンク品質値をローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）に入力する処理であってもよい。この場合、無線リンク品質情報は、ローパスフィルタから出力された値である。

【0039】

なお、無線リンク品質情報取得部１０４は、受信された無線リンク品質値を無線リンク品質情報として取得するように構成されていてもよい。

【0040】

モデルパラメータ推定部１０５は、無線リンク品質情報取得部１０４により取得された無線リンク品質情報と、受信レート取得部１０３により取得された受信レート（スループット）と、後述する数理モデルと、に基づいてモデルパラメータを推定する。モデルパラメータは、上記数理モデルを特定するためのパラメータである。

【0041】

ここで、数理モデルについて説明する。数理モデルは、スループットと無線リンク品質情報との関係を表す。数理モデルは、無線リンク品質情報を変数とした多項式関数（本例では、一次関数（一次式））と、スループットと、が等しいと想定することによって構築されたモデルである。先ず、数理モデルの導出について説明する。

【0042】

図４は、送信装置１００が無線リンクを介して受信装置２００へデータを送信した場合における、送信レート、及び、スループットの時間に対する変化の一例を示したグラフである。この例においては、送信レートが一定である（固定レート（ＣＢＲ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ）である）にも関わらず、スループットは、比較的激しく変動している。

【0043】

図５は、上記例における、無線リンク品質値としてのＣＱＩの時間に対する変化を示したグラフである。このように、ＣＱＩは、比較的激しく変動している。従って、ＣＱＩ（無線リンクの品質）が比較的激しく変動することにより、スループットも比較的激しく変動することが分かる。

【0044】

図６は、ＣＱＩの変動とスループットの変動との相関関係を示したグラフである。図６において、実線の三角形のそれぞれは、任意の時点にて測定された、スループット（スループットの測定値）、及び、ＣＱＩ（ＣＱＩの測定値）を表す。ＣＱＩの測定値と、スループットの測定値と、の間の相関係数を算出すると、相関係数は、０．６４であった。従って、ＣＱＩの測定値と、スループットの測定値と、の間には、やや相関があると言える。

【0045】

ところで、ＣＱＩは、スループットよりも激しく変動している。そこで、ＣＱＩを平滑化処理した値（平滑化されたＣＱＩ、即ち、無線リンク品質情報）と、スループットの測定値と、の間の関係についても調べる。図６において、点線の円のそれぞれは、任意の時点における、スループットの測定値、及び、平滑化されたＣＱＩを表す。

【0046】

そして、平滑化されたＣＱＩと、スループットの測定値と、の間の相関係数を算出すると、相関係数は、０．９３であった。このように、平滑化されたＣＱＩと、スループットの測定値と、の間の相関関係は、ＣＱＩの測定値と、スループットの測定値と、の間の相関関係よりも高い（強い）と言える。

【0047】

従って、平滑化されたＣＱＩと、スループットの測定値と、の間には線形関係があると言える。即ち、平滑化されたＣＱＩを変数とした一次関数と、スループットと、が等しいと想定することによって構築された数理モデルにより、平滑化されたＣＱＩと、スループットと、の関係を高い精度にて表すことができる。

【0048】

この数理モデルは、ＣＱＩ線形モデルと呼ばれる。この数理モデルは、数式１により表される。ここで、ｖはスループットであり、ｑは平滑化されたＣＱＩ（即ち、無線リンク品質情報）であり、ａは一次式の傾きであり、ｂは一次式の切片である。ａ、及び、ｂは、モデルパラメータを構成する。

【数1】

【0049】

本例では、モデルパラメータ推定部１０５は、平滑化されたＣＱＩと、スループットの測定値と、数式１と、に基づいて、最小二乗推定法を用いることにより、モデルパラメータを算出（推定）する。

【0050】

スループット推定部１０６は、モデルパラメータ推定部１０５により推定されたモデルパラメータにより特定される数理モデルと、無線リンク品質情報取得部１０４により取得された無線リンク品質情報と、に基づいてスループットを推定する。

【0051】

（作動）
次に、上述した移動体通信システム１の作動について説明する。
先ず、送信装置１００は、受信装置２００へデータを送信する。これにより、受信装置２００は、データを受信する。そして、受信装置２００は、上記演算周期ｈが経過する毎に受信情報を取得する。更に、受信装置２００は、取得された受信情報を送信装置１００へ送信する。

【0052】

これにより、送信装置１００は、受信情報を受信する。そして、送信装置１００は、受信された受信情報に基づいてスループットを取得する。

【0053】

また、受信装置２００は、無線リンク品質値を取得する。そして、受信装置２００は、取得された無線リンク品質値を送信装置１００へ送信する。これにより、送信装置１００は、無線リンク品質値を受信する。そして、送信装置１００は、受信された無線リンク品質値に基づいて無線リンク品質情報を取得する。

【0054】

次いで、送信装置１００は、取得されたスループットと、取得された無線リンク品質情報と、に基づいてモデルパラメータを推定する。

【0055】

その後、受信装置２００は、無線リンク品質値を再び取得する。そして、受信装置２００は、取得された無線リンク品質値を送信装置１００へ送信する。これにより、送信装置１００は、無線リンク品質値を受信する。そして、送信装置１００は、受信された無線リンク品質値に基づいて無線リンク品質情報を取得する。

【0056】

次いで、送信装置１００は、推定されたモデルパラメータにより特定される数理モデルと、取得された無線リンク品質情報と、に基づいてスループットを推定する。

【0057】

図７は、送信装置１００により推定されたスループット（スループットの推定値）、スループットの測定値、及び、平滑化されたＣＱＩのそれぞれの時間に対する変化の一例を示したグラフである。図７において、実線は、スループットの測定値を表し、点線は、スループットの推定値を表し、一点鎖線は、平滑化されたＣＱＩを表す。

【0058】

このように、送信装置１００は、ＣＱＩ線形モデルを用いることにより、スループットを高い精度にて推定することができる。

【0059】

以上、説明したように、本発明の第１実施形態に係る送信装置（スループット推定装置）１００によれば、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定することができる。

【0060】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る移動体通信システムについて説明する。第２実施形態に係る移動体通信システムは、上記第１実施形態に係る移動体通信システムに対して、送信装置が用いる数理モデルが相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。

【0061】

ところで、通信網においては、クロストラヒックが存在することが多い。ここで、クロストラヒックは、通信経路上のある区間を通過するトラヒックのうちの、着目するトラヒック（セルフトラヒック）以外のトラヒックである。ここでは、セルフトラヒックは、送信装置１００から受信装置２００へ送信されるデータである。

【0062】

図８を参照しながら、クロストラヒックがスループットに及ぼす影響について詳細に説明する。
図８において、パイプは、通信経路のうちの、クロストラヒックが存在している区間における通信帯域幅を表している。

【0063】

パイプに入る矢印は、送信レートを表している。図８は、パイプに入る矢印の数が多くなるほど、送信レートが高くなることを表している。また、パイプから出る矢印は、スループットを表している。図８は、パイプから出る矢印の数が多くなるほど、スループットが高くなることを表している。また、実線の矢印は、セルフトラヒックを表し、点線の矢印は、クロストラヒックを表している。

【0064】

上記区間において、セルフトラヒックが使用している通信帯域幅が増加すると（図８の（ａ）に示した状態から図８の（ｂ）に示した状態へ変化すると）、クロストラヒックに係るデータロス率及び遅延時間は増加する。ここで、データロス率は、データ（例えば、パケット）が通信網において消失する割合である。また、遅延時間は、データが送信された時点から受信された時点までの時間である。

【0065】

一方、クロストラヒックがＴＣＰに従って送信されている場合、データロス率及び遅延時間を低減するように送信レート制御が実行される。即ち、セルフトラヒックが使用している通信帯域幅が増加した場合、クロストラヒックに係る送信レートは小さくされる。これにより、セルフトラヒックに係るスループットは、より大きくなる（図８の（ｃ）に示した状態になる）。
このように、トラヒック間の相互作用により、セルフトラヒックに係るスループットが変動する。

【0066】

そこで、第２実施形態に係る送信装置１００は、トラヒック間の相互作用がスループットに及ぼす影響を考慮に入れた数理モデルを用いる。この数理モデルは、スループットと無線リンク品質情報と送信レートとの関係を表すモデルである。

【0067】

ここで、第２実施形態に係る数理モデルについて、図９を参照しながら詳細に説明する。
上述したように、送信装置１００から受信装置２００へ送信されたデータのスループットと、クロストラヒックの流量と、の間の定性的な関係は、相互に流量を押し退け合う（一方が増加した場合に他方を減少させ、一方が減少した場合に他方を増加させる）関係である、ということができる。

【0068】

そこで、図９に示した、移動体Ｍ１と、弾性体（弾性要素）としてのバネＭ２と、粘性体（粘性要素）としてのダッシュポットＭ３と、を含む力学モデル（粘弾性体モデル）によって、無線リンク品質情報と、セルフトラヒックに係る、送信レート及びスループットと、の関係を表すことにより数理モデルを構築する。

【0069】

この力学モデルは、送信装置１００から受信装置２００へ送信されるデータを、第１の壁面Ｗ１と移動体Ｍ１とにより区画された通路を流れる流体により模擬したモデルである。移動体Ｍ１は、通路内に配置され、且つ、予め設定された移動方向（図９における上下方向）にて移動可能な板状体である。

【0070】

バネＭ２は、バネ定数（弾性係数）Ｋを有するコイルバネである。バネＭ２は、一端が移動体Ｍ１に固定され、且つ、他端が第２の壁面Ｗ２に固定されている。このような構成により、バネＭ２は、移動体Ｍ１が移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する。

【0071】

ダッシュポットＭ３は、粘性係数Ｄを有する。ダッシュポットＭ３は、一端が移動体Ｍ１に固定され、且つ、他端が第２の壁面Ｗ２に固定されている。このような構成により、ダッシュポットＭ３は、移動体Ｍ１に加えられる外力による移動体Ｍ１の移動方向における移動を遅延させる。

【0072】

本例では、バネ定数Ｋ及び粘性係数Ｄは、一定値である（線形特性を有する）。なお、バネ定数Ｋ、及び／又は、粘性係数Ｄは、非線形特性を有していてもよい。

【0073】

力学モデルは、送信装置１００から受信装置２００へ送信レートｕ（単位は、［ｂｐｓ］）にて送信されるデータに対応する流体によって、移動方向にて移動体Ｍ１に加えられる外力が、送信レートｕに応じた大きさｆ（ｕ）を有すると想定したモデルである。更に、力学モデルは、予め設定された基準位置（本例では、第１の壁面Ｗ１の位置）ｐ_ｒｅｆと、移動体Ｍ１の位置ｐと、の間の移動方向における距離がスループットｖ（単位は、［ｂｐｓ］）であると想定したモデルである。即ち、この力学モデルは、スループットと送信レートとの関係を表すモデルである、と言うことができる。

【0074】

また、この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１が、基準位置ｐ_ｒｅｆから移動方向にて距離（無力距離）ｖ_０だけ離れた位置（無力位置）ｐ_０に位置している場合、バネＭ２は、弾性力（復元力）を発生しない。更に、バネＭ２が発生する弾性力は、無力位置ｐ_０からの移動体Ｍ１の移動量ｖ−ｖ_０に、比例係数である弾性係数Ｋを乗じた値を大きさとして有し、且つ、移動体Ｍ１が無力位置ｐ_０から移動した方向と逆方向へ働く。

【0075】

加えて、この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１が移動方向にて静止している（速度が０である）場合、ダッシュポットＭ３は、抵抗力を発生しない。更に、ダッシュポットＭ３が発生する抵抗力は、移動体Ｍ１が移動方向にて移動する速度に、比例係数である粘性係数Ｄを乗じた値を大きさとして有し、且つ、移動体Ｍ１が移動する方向と逆方向へ働く。

【0076】

この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１の運動を支配する方程式は、数式２のように記述される。なお、項ｄｖ／ｄｔは、基準位置ｐ_ｒｅｆと移動体Ｍ１の位置ｐとの間の移動方向における距離ｖの時間ｔに関する微分を表す。

【数2】

【0077】

この粘弾性体モデルにおけるバネ定数Ｋは、クロストラヒックの「押し退けにくさ」を表していると考えることがきる。また、粘性係数Ｄは、クロストラヒックの「粘り度合い」もしくは「応答の鈍さ」を表していると考えることができる。

【0078】

なお、力学モデルとして他のモデルを用いることもできる。例えば、移動体Ｍ１の慣性力も考慮に入れたモデルを力学モデルとして採用することができる。移動体Ｍ１の慣性力によって、クロストラヒックに係る送信レートがオーバーシュートする変化を表すことができる。この力学モデルにおいて、移動体Ｍ１の運動を支配する方程式は、数式３のように記述される。なお、Ｍは、移動体Ｍ１の質量である。また、ｄ^２ｖ／ｄｔ^２は、基準位置ｐ_ｒｅｆと移動体Ｍ１の位置ｐとの間の移動方向における距離ｖの時間ｔに関する２階微分を表す。

【数3】

【0079】

なお、上述したように、バネＭ２及びダッシュポットＭ３が並列して移動体Ｍ１に接続された粘弾性体モデルは、ケルビン・フォークトモデルと呼ばれる。また、図１０に示したように、力学モデルは、バネＭ２及びダッシュポットＭ３が直列に移動体Ｍ１に接続された粘弾性体モデルであってもよい。この粘弾性体モデルは、マクスウェルモデルと呼ばれる。

【0080】

また、図１１に示したように、力学モデルは、複数（本例では、２つ）のバネＭ２，Ｍ４と、複数（本例では、２つ）のダッシュポットＭ３，Ｍ５と、を含む粘弾性体モデル（４要素モデル）であってもよい。本例では、バネＭ２及びダッシュポットＭ３が直列に移動体Ｍ１に接続され、且つ、バネＭ４及びダッシュポットＭ５が並列してダッシュポットＭ３に接続されている。

【0081】

また、力学モデルにおける、移動体Ｍ１の運動を支配する方程式は、基準位置ｐ_ｒｅｆと移動体Ｍ１の位置ｐとの間の移動方向における距離ｖの時間ｔに関する３階微分（加加速度、又は、躍度）を含む項を含んでいてもよく、３階以上の高階微分を含む項を含んでいてもよい。

【0082】

ところで、上述した第１実施形態に係る数理モデルであるＣＱＩ線形モデル（数式１）は、無線リンクの品質がスループットに及ぼす影響を考慮に入れたモデルである。一方、上記の力学モデル（数式２）は、クロストラヒックがスループットに及ぼす影響を考慮に入れたモデルである。

【0083】

実際の移動体通信網においては、無線リンクの品質、及び、クロストラヒックの両方が、スループットに影響を及ぼす。従って、無線リンクの品質がスループットに及ぼす影響、及び、クロストラヒックがスループットに及ぼす影響、の両方を考慮に入れた数理モデルを用いることが好適であると考えられる。

【0084】

そこで、第２実施形態に係る送信装置１００は、ＣＱＩ線形モデル、及び、力学モデルを融合したモデル（以降、ハイブリッドモデルと呼ぶ）を数理モデルとして用いる。
ここで、ハイブリッドモデルについて詳細に説明する。

【0085】

ハイブリッドモデルは、力学モデルを表す数式２の右辺のｆ（ｕ）を、数式４のように定める。

【数4】

【0086】

即ち、ハイブリッドモデルは、送信装置１００から受信装置２００へ送信レートｕにて送信されるデータに対応する流体によって、移動方向にて移動体Ｍ１に加えられる外力ｆ（ｕ）が、送信レートｕ、及び、無線リンク品質情報ｑの両方に応じた大きさを有すると想定することにより構築されたモデルである。

【0087】

より具体的に述べると、ハイブリッドモデルは、上記外力ｆ（ｕ）が、無線リンク品質情報ｑを変数とした多項式関数（本例では、一次関数（一次式））と、送信レートｕと、の積であると想定することにより構築されたモデルである。

【0088】

ところで、数式２及び数式４により表される数理モデルにおいて、４つの未知の定数Ｄ、Ｋ、ａ、及び、ｂのうち、独立な定数は３つだけである（１つの定数は、他の３つの定数に従属する）。従って、Ｋ＝１と置くことができる。即ち、ハイブリッドモデルは、数式５のように記述される。ここで、ｖ_０＝０と置いている。

【数5】

【0089】

このように、ハイブリッドモデルは、送信レートｕ、及び、無線リンク品質情報ｑのそれぞれを変数とした関数を非斉次項とする、スループットｖに関する常微分方程式により表される、と言うことができる。ここで、非斉次項は、無線リンク品質情報ｑを変数とした多項式関数（本例では、一次関数（一次式））と、送信レートｕと、の積である。また、ハイブリッドモデルは、非斉次項が外力ｆ（ｕ）を表すように構築されたモデルである、と言うこともできる。

【0090】

ここで、数式５の両辺を（ａｑ＋ｂ）により除算すれば、ハイブリッドモデルは、数式６のようにも記述される。

【数6】

【0091】

数式６は、数式２において、Ｄに代えて（Ｄ／（ａｑ＋ｂ））を用いるとともに、Ｋに代えて（１／（ａｑ＋ｂ））を用い、且つ、ｆ（ｕ）＝ｕと置いた数式である。即ち、ハイブリッドモデルは、力学モデルにおいて、粘性係数、及び、弾性係数のそれぞれが無線リンク品質情報を変数とした関数により表されるモデルであると考えることもできる。

【0092】

以上、第２実施形態に係る数理モデルであるハイブリッドモデルについて説明した。
次に、ハイブリッドモデルを特定するためのモデルパラメータである、Ｄ、ａ、及び、ｂを推定する方法について説明する。

【0093】

モデルパラメータＤ、ａ、及び、ｂを推定する方法は、最小二乗推定法のように解析的に最適解を算出する方法であってもよいし、最急降下法のように反復計算によってモデルパラメータを推定する方法であってもよい。

【0094】

ここでは、一例として、最小二乗推定法によりモデルパラメータＤ、ａ、及び、ｂを推定する方法について説明する。

【0095】

先ず、連続する時間に対する方程式である微分方程式により表された数式５を差分方程式に書き換える。本例では、数式７に示したように、演算周期（サンプリング間隔）ｈを時間間隔（タイムステップ）とし、且つ、後方（後退）差分を用いる。

【数7】

【0096】

ここで、数式７をｖ（ｋ）について解くと、数式８が得られる。

【数8】

【0097】

数式８から、φ（ｋ）、及び、θを、それぞれ、数式９、及び、数式１０のように定義する。ここで、「Ｘ^Ｔ」は、行列Ｘの転置行列を表す。なお、φ（ｋ）、及び、θのそれぞれは、３次元の列ベクトルである。

【数9】

【数10】

【0098】

差分方程式である数式８は、φ（ｋ）、及び、θを用いて、数式１１に示したように表すことができる。

【数11】

【0099】

数式１１によれば、θに対して最小二乗推定法を適用することができる。最小二乗推定法により推定されるθをθ_ｅとおくと、θ_ｅを数式１２により求めることができる。ここで、Σ（Ｘ）は、Ｘをｋについて積算した値（即ち、演算周期ｈ毎のＸの総和）を表す。また、Ｘ^−１は、行列Ｘの逆行列を表す。

【数12】

【0100】

そして、推定されたθ_ｅをθ_ｅ＝［θ_１，θ_２，θ_３］とおくと、モデルパラメータＤ、ａ、及び、ｂは、それぞれ、数式１３、数式１４、及び、数式１５により求められる。

【数13】

【数14】

【数15】

【0101】

なお、図１２に示したように、第２実施形態に係る送信装置１００の機能は、第１実施形態に係る送信装置１００の機能に加えて、送信レート取得部（送信レート取得手段）１０２を含む。

【0102】

送信レート取得部１０２は、上記演算周期ｈが経過する毎に、データ送信部１０１により、単位時間あたりに受信装置２００へ送信されたデータの量（サイズ）である送信レートを算出（取得）する。

【0103】

そして、第２実施形態に係るモデルパラメータ推定部１０５は、無線リンク品質情報取得部１０４により取得された無線リンク品質情報（本例では、平滑化されたＣＱＩ）ｑ（ｋ）と、受信レート取得部１０３により取得されたスループット（スループットの測定値）ｖ（ｋ）と、送信レート取得部１０２により取得された送信レートｕ（ｋ）と、上述したハイブリッドモデルと、に基づいて、上述したように最小二乗推定法を用いることにより、モデルパラメータを算出（推定）する。

【0104】

更に、第２実施形態に係るスループット推定部１０６は、モデルパラメータ推定部１０５により推定されたモデルパラメータにより特定される数理モデル（ハイブリッドモデル）と、無線リンク品質情報取得部１０４により取得された無線リンク品質情報と、送信レート取得部１０２により取得された送信レートと、に基づいてスループットを推定する。本例では、スループット推定部１０６は、数式８に基づいてスループットを推定する。

【0105】

以上、説明したように、本発明の第２実施形態に係る送信装置（スループット推定装置）１００によれば、第１実施形態に係る送信装置１００と同様の作用及び効果を奏することができる。
更に、第２実施形態に係る送信装置１００は、送信レートとスループットとの関係を力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルに基づいてスループットを推定する。これによれば、クロストラヒックが存在する場合におけるスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0106】

加えて、第２実施形態に係る送信装置１００は、送信レートとスループットとの関係を、弾性体と粘性体とを含む力学モデルによって表すことにより構築された数理モデルに基づいてスループットを推定する。

【0107】

ところで、セルフトラヒックに係る送信レートの変化により生じる、クロストラヒックに係る送信レートの変化は、弾性体の弾性力によりよく表される。また、送信装置１００がセルフトラヒックに係る送信レートを変化させてから、クロストラヒックに係る送信レートが変化するまでには、遅延時間を要する。この遅延時間は、粘性体の抵抗力によりよく表される。従って、第２実施形態に係る送信装置１００によれば、クロストラヒックが存在する場合におけるスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0108】

次に、第２実施形態に係る送信装置１００の効果を、下記のシミュレーション（模擬実験）の結果を通じて、より具体的に説明する。

【0109】

図１３は、シミュレーションの内容を概念的に示した説明図である。シミュレーションにおいて、複数（本例では、１２）のユーザＲ１〜Ｒ４，Ｃ１〜Ｃ８は、互いに異なる受信装置２００を１つずつ保持している。

【0110】

ユーザＲ１〜Ｒ４のそれぞれは、スループットを推定する対象となる受信装置２００を保持するユーザである。ユーザＲ１は、基地局ＢＳから１００ｍだけ離れた位置にて歩行している。ユーザＲ２は、基地局ＢＳから３００ｍだけ離れた位置にて歩行している。ユーザＲ３は、基地局ＢＳから３００ｍだけ離れた位置にて走行している自動車に乗車している。ユーザＲ４は、基地局ＢＳから５００ｍだけ離れた位置にて走行している自動車に乗車している。

【0111】

また、ユーザＣ１〜Ｃ８のそれぞれは、クロストラヒックを受信する受信装置２００を保持するユーザである。ユーザＣ１は、基地局ＢＳから１００ｍだけ離れた位置にて屋内に位置している。ユーザＣ２は、基地局ＢＳから３００ｍだけ離れた位置にて屋内に位置している。ユーザＣ３は、基地局ＢＳから５００ｍだけ離れた位置にて屋内に位置している。

【0112】

また、ユーザＣ４は、基地局ＢＳから７００ｍだけ離れた位置にて歩行している。ユーザＣ５は、基地局ＢＳから７００ｍだけ離れた位置にて走行している自動車に乗車している。ユーザＣ６は、基地局ＢＳから７００ｍだけ離れた位置にて走行している自動車に乗車している。ユーザＣ７は、基地局ＢＳから１０００ｍだけ離れた位置にて歩行している。ユーザＣ８は、基地局ＢＳから１０００ｍだけ離れた位置にて屋内に位置している。

【0113】

ところで、受信装置２００と基地局ＢＳとの間の距離が長くなるほど、無線リンクの品質は低く（悪く）なる。また、ユーザが歩行している場合よりも、ユーザが走行中の自動車に乗車している場合の方が、無線リンクの品質は低い。

【0114】

また、シミュレーションにおいては、送信装置１００は、基地局ＢＳを介して、ユーザＲ１〜Ｒ４が保持する受信装置２００のそれぞれへ、予め設定されたパターンを有する送信レートにてデータを送信した。

【0115】

このパターンは、図１４に示したように、１０秒毎に、０Ｍｂｐｓと０．６Ｍｂｐｓ（ユーザＲ２が保持する受信装置２００へ送信する場合のみ、０．８Ｍｂｐｓ）とを交互に繰り返した矩形波である。

【0116】

また、クロストラヒックは、ＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＴＣＰに従って送信される。本例では、クロストラヒックは、ファイルのダウンロードに伴うトラヒックである。

【0117】

今回、４つのシミュレーションを実行した。
第１のシミュレーションにおいては、ユーザＲ１が保持する受信装置２００が、スループットを推定する対象であり、ユーザＣ１〜Ｃ５が保持する受信装置２００のそれぞれに対してのみ、クロストラヒックが送信される。
第２のシミュレーションにおいては、ユーザＲ２が保持する受信装置２００が、スループットを推定する対象であり、ユーザＣ１〜Ｃ３が保持する受信装置２００のそれぞれに対してのみ、クロストラヒックが送信される。

【0118】

第３のシミュレーションにおいては、ユーザＲ３が保持する受信装置２００が、スループットを推定する対象であり、ユーザＣ１〜Ｃ３が保持する受信装置２００のそれぞれに対してのみ、クロストラヒックが送信される。
第４のシミュレーションにおいては、ユーザＲ４が保持する受信装置２００が、スループットを推定する対象であり、ユーザＣ１〜Ｃ３が保持する受信装置２００のそれぞれに対してのみ、クロストラヒックが送信される。

【0119】

そして、送信装置１００は、４つのシミュレーションのそれぞれに対して、取得されたスループット（スループットの測定値）と、取得された無線リンク品質情報（平滑化されたＣＱＩ）と、数理モデル（ハイブリッドモデル）と、に基づいてモデルパラメータを推定する。

【0120】

更に、送信装置１００は、４つのシミュレーションのそれぞれに対して、推定されたモデルパラメータにより特定される数理モデル（ハイブリッドモデル）と、送信レートと、取得された無線リンク品質情報（平滑化されたＣＱＩ）と、に基づいてスループットを推定する。

【0121】

図１５は、ユーザＲ１が保持する受信装置２００と基地局ＢＳとの間に確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質値（本例では、ＣＱＩ）の時間に対する変化を示したグラフである。ユーザＲ１が保持する受信装置２００に係るＣＱＩは、時間に対する変動が非常に小さく（非常に安定していて）、且つ、非常に高い。

【0122】

図１６は、ユーザＲ２が保持する受信装置２００と基地局ＢＳとの間に確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。ユーザＲ２が保持する受信装置２００に係るＣＱＩは、時間に対する変動がやや小さく（やや安定していて）、且つ、やや高い。

【0123】

図１７は、ユーザＲ３が保持する受信装置２００と基地局ＢＳとの間に確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。ユーザＲ３が保持する受信装置２００に係るＣＱＩは、時間に対する変動が非常に大きく（安定せず）、且つ、平均値が、ユーザＲ２が保持する受信装置２００と同程度である。

【0124】

図１８は、ユーザＲ４が保持する受信装置２００と基地局ＢＳとの間に確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質値の時間に対する変化を示したグラフである。ユーザＲ４が保持する受信装置２００に係るＣＱＩは、時間に対する変動が非常に大きく（安定せず）、且つ、非常に低い。即ち、この無線リンクは、非常に不安定な無線リンクであると言える。

【0125】

図１９は、第１のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値（送信装置１００により推定されたスループット）のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。図１５に示したように、無線リンク品質値が高い値にて安定しているため、スループットは、主にクロストラヒックの影響を受ける。

【0126】

階段状に（即ち、不連続に）送信レートを増加させた場合、送信レートの変化に対して、スループットの変化は、クロストラヒックを押し退けるために要する時間だけ遅延する。即ち、図１９に示したように、スループットの立ち上がりは、カーブを描いている。スループットの推定値は、スループットの測定値が描くこのカーブをよく再現している。

【0127】

また、階段状に送信レートを増加させた場合、遅延時間が経過した後であっても、クロストラヒックのすべてを押し退けることはできない。即ち、図１９に示したように、スループットの最大値は、送信レートの最大値よりも小さい値となる。スループットの推定値は、スループットの測定値の最大値が送信レートの最大値よりも小さい値となることをよく再現している。

【0128】

このように、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、高い精度にてスループットを推定することができる。

【0129】

図２０は、第１のシミュレーションにおける、ロス率（パケットロス率）の測定値、及び、ロス率の推定値（送信装置１００により推定されたスループットに基づいて算出されたロス率）のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。このように、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、高い精度にてロス率を推定することもできる。

【0130】

図２１は、第２のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。図１６に示したように、無線リンク品質値がやや変動するため、スループットは、クロストラヒックに加えて、無線リンクの品質の影響も比較的大きく受ける。

【0131】

無線リンクの品質がスループットに及ぼす影響は、特に、１０秒〜２０秒の期間において強く見られる。１０秒〜２０秒の期間においては、無線リンク品質値が比較的低いため、スループットも比較的低くなっている。一方、３０秒以降の期間においては、無線リンク品質値が比較的高い値にて安定するため、スループットは、第１のシミュレーションと同様に変化する。

【0132】

このように、第２のシミュレーションにおいては、スループットは、無線リンクの品質、及び、クロストラヒックの両方の影響を比較的大きく受ける。図２１に示したように、このような場合においても、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、高い精度にてスループットを推定することができる。

【0133】

図２２は、第２のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。このように、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、１０秒〜２０秒の期間における急激なロス率の増加も含めて、高い精度にてロス率を推定することができる。

【0134】

図２３は、第３のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。図１７に示したように、無線リンク品質値が非常に大きく変動するため、スループットは、無線リンクの品質の影響を比較的大きく受ける。

【0135】

１０秒〜２０秒の期間、及び、５０秒〜６０秒の期間においては、無線リンクの品質が比較的大きく低下する時がある。この影響により、スループットも比較的大きく低下する時がある。一方、３０秒〜４０秒の期間においては、無線リンクの品質が比較的高いため、スループットは、主にクロストラヒックの影響を受けている。

【0136】

このように、第３のシミュレーションにおいても、スループットは、無線リンクの品質、及び、クロストラヒックの両方の影響を比較的大きく受ける。図２３に示したように、このような場合においても、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、高い精度にてスループットを推定することができる。

【0137】

図２４は、第３のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。このように、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、無線リンクの品質が大きく低下するときに生じたパケットロスも含めて、高い精度にてロス率を推定することができる。

【0138】

図２５は、第４のシミュレーションにおける、送信レート、スループットの測定値、及び、スループットの推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。図１８に示したように、無線リンク品質値が非常に大きく変動するため、スループットは、無線リンクの品質の影響を比較的大きく受ける。

【0139】

スループットは、無線リンクの品質が低い期間においては、低くなっている。このように、第４のシミュレーションにおいても、スループットは、無線リンクの品質、及び、クロストラヒックの両方の影響を比較的大きく受ける。図２５に示したように、このような場合においても、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、高い精度にてスループットを推定することができる。

【0140】

図２６は、第４のシミュレーションにおける、ロス率の測定値、及び、ロス率の推定値のそれぞれの時間に対する変化を示したグラフである。このように、送信装置１００は、ハイブリッドモデルを用いることにより、無線リンクの品質が大きく低下するときに生じたパケットロスも含めて、高い精度にてロス率を推定することができる。

【0141】

以上のように、シミュレーションの結果からも、第２実施形態に係るスループット推定装置１００が、クロストラヒックが存在する場合において、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定することができる、ことが明らかとなった。

【0142】

なお、第２実施形態においては、数理モデルは、スループットと無線リンク品質情報と送信レートとの関係を力学モデルによって表すことにより構築されていたが、当該関係を他のモデル（例えば、熱伝導モデル、流体モデル、又は、回路モデル等）によって表すことにより構築されていてもよい。

【0143】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るスループット推定装置について図２７を参照しながら説明する。
第３実施形態に係るスループット推定装置５００は、
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得する無線リンク品質情報取得部（無線リンク品質情報取得手段）５０１と、
上記移動局と上記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、上記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定するスループット推定部（スループット推定手段）５０２と、
を備える。

【0144】

これによれば、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定することができる。

【0145】

以上、上記実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成及び詳細に、本願発明の範囲内において当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0146】

例えば、上記実施形態においては、受信装置へデータを送信する送信装置が、スループット推定装置を構成していたが、受信装置がスループット推定装置を構成していてもよい。また、受信装置、及び、送信装置以外の装置（例えば、基地局、又は、サーバ装置等）がスループット推定装置を構成していてもよい。

【0147】

なお、上記各実施形態において移動体通信システム１の各機能は、ＣＰＵがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されていたが、回路等のハードウェアにより実現されていてもよい。

【0148】

また、上記各実施形態においてプログラムは、記憶装置に記憶されていたが、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。

【0149】

また、上記実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。

【0150】

＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限られない。

【0151】

（付記１）
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得する無線リンク品質情報取得手段と、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定するスループット推定手段と、
を備えるスループット推定装置。

【0152】

これによれば、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットを高い精度にて推定することができる。

【0153】

（付記２）
付記１に記載のスループット推定装置であって、
前記スループット推定手段は、前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定するように構成されたスループット推定装置。

【0154】

（付記３）
付記２に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記無線リンク品質情報を変数とした多項式関数と、前記スループットと、が等しいと想定することによって構築されたスループット推定装置。

【0155】

ところで、無線リンク品質情報を変数とした多項式関数と、スループットと、は、比較的強い相関関係を有する。従って、上記のようにスループット推定装置を構成することにより、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0156】

（付記４）
付記３に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記無線リンク品質情報を変数とした一次関数と、前記スループットと、が等しいと想定することによって構築されたスループット推定装置。

【0157】

ところで、無線リンク品質情報を変数とした一次関数と、スループットと、は、比較的強い相関関係を有する。従って、上記のようにスループット推定装置を構成することにより、無線リンクを介してデータが送信される際のスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0158】

（付記５）
付記２に記載のスループット推定装置であって、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得する送信レート取得手段を備え、
前記スループット推定手段は、前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定するように構成されたスループット推定装置。

【0159】

セルフトラヒックが使用している通信帯域幅が変化すると、クロストラヒックに係る送信レートが変化する。ここで、セルフトラヒックは、送信装置から移動局へ送信されるデータである。また、クロストラヒックは、送信装置から移動局までの通信経路と少なくとも一部の経路を共有する通信経路を用いて送信されるデータである。

【0160】

ところで、セルフトラヒックに係る、スループットと無線リンク品質情報と送信レートとは、比較的強い相関関係を有する。従って、上記のようにスループット推定装置を構成することにより、クロストラヒックが存在する場合におけるスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0161】

（付記６）
付記５に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記送信レート、及び、前記無線リンク品質情報のそれぞれを変数とした関数を非斉次項とする、前記スループットに関する常微分方程式により表されるスループット推定装置。

【0162】

（付記７）
付記６に記載のスループット推定装置であって、
前記非斉次項は、前記無線リンク品質情報を変数とした多項式関数と、前記送信レートと、の積であるスループット推定装置。

【0163】

（付記８）
付記７に記載のスループット推定装置であって、
前記非斉次項は、前記無線リンク品質情報を変数とした一次関数と、前記送信レートと、の積であるスループット推定装置。

【0164】

（付記９）
付記５乃至付記８のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を力学モデルによって表すことにより構築されたスループット推定装置。

【0165】

ところで、セルフトラヒックに係る、スループットと無線リンク品質情報と送信レートとの関係は、力学モデルによってよく表される。従って、上記のようにスループット推定装置を構成することにより、クロストラヒックが存在する場合におけるスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0166】

（付記１０）
付記９に記載のスループット推定装置であって、
前記力学モデルは、
予め設定された移動方向にて移動可能な移動体と、
前記移動体が前記移動方向にて移動した移動量だけ当該移動方向にて変形する弾性体、及び、当該移動体の当該移動方向における移動を遅延させる粘性体の少なくとも一方と、
を含むスループット推定装置。

【0167】

ところで、セルフトラヒックに係る送信レートの変化により生じる、クロストラヒックに係る送信レートの変化は、弾性体の弾性力によりよく表される。従って、上記のようにスループット推定装置を構成することにより、クロストラヒックが存在する場合におけるスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0168】

また、送信装置がセルフトラヒックに係る送信レートを変化させてから、クロストラヒックに係る送信レートが変化するまでには、遅延時間を要する。この遅延時間は、粘性体の抵抗力によりよく表される。従って、上記のようにスループット推定装置を構成することにより、クロストラヒックが存在する場合におけるスループットをより一層高い精度にて推定することができる。

【0169】

（付記１１）
付記１０に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記移動方向にて前記移動体に加えられる外力が、前記送信レート及び前記無線リンク品質情報に応じた大きさを有すると想定し、且つ、予め設定された基準位置と、前記移動体の位置と、の間の前記移動方向における距離が前記スループットであると想定することにより構築されたスループット推定装置。

【0170】

（付記１２）
付記１１に記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記非斉次項が前記外力を表すように構築されたスループット推定装置。

【0171】

（付記１３）
付記１０乃至付記１２のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記弾性体が発生する弾性力が、当該弾性力が０となる前記移動体の位置である無力位置からの当該移動体の移動量に、比例係数である弾性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が当該無力位置から移動した方向と逆方向へ働くと想定することによって構築されたスループット推定装置。

【0172】

（付記１４）
付記１０乃至付記１３のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記数理モデルは、前記粘性体が発生する抵抗力が、前記移動体が前記移動方向にて移動する速度に、比例係数である粘性係数を乗じた値を大きさとして有し、且つ、当該移動体が移動する方向と逆方向へ働くと想定することによって構築されたスループット推定装置。

【0173】

（付記１５）
付記１乃至付記１４のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記スループットを取得するスループット取得手段と、
前記数理モデルを特定するためのモデルパラメータを、前記取得されたスループットと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて推定するモデルパラメータ推定手段と、
を備えるスループット推定装置。

【0174】

（付記１６）
付記１乃至付記１５のいずれかに記載のスループット推定装置であって、
前記無線リンク品質情報は、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）に基づく値であるスループット推定装置。

【0175】

（付記１７）
付記１６に記載のスループット推定装置であって、
前記無線リンク品質情報は、チャネル品質インジケータを平滑化処理した値であるスループット推定装置。

【0176】

（付記１８）
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得し、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定する、スループット推定方法。

【0177】

（付記１９）
付記１８に記載のスループット推定方法であって、
前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定する、スループット推定方法。

【0178】

（付記２０）
付記１９に記載のスループット推定方法であって、
前記数理モデルは、前記無線リンク品質情報を変数とした多項式関数と、前記スループットと、が等しいと想定することによって構築されたスループット推定方法。

【0179】

（付記２１）
付記１９に記載のスループット推定方法であって、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得し、
前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定する、スループット推定方法。

【0180】

（付記２２）
情報処理装置に、
移動体通信網において移動局と基地局との間で確立されている無線リンクの品質を表す無線リンク品質情報を取得し、
前記移動局と前記無線リンクを介して通信可能に接続された送信装置により送信されたデータを、当該移動局が単位時間あたりに受信する量であるスループットを、前記取得された無線リンク品質情報に基づいて推定する、処理を実行させるためのスループット推定プログラム。

【0181】

（付記２３）
付記２２に記載のスループット推定プログラムであって、
前記情報処理装置に、
前記スループットと前記無線リンク品質情報との関係を表す数理モデルと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定する、処理を実行させるように構成されたスループット推定プログラム。

【0182】

（付記２４）
付記２３に記載のスループット推定プログラムであって、
前記数理モデルは、前記無線リンク品質情報を変数とした多項式関数と、前記スループットと、が等しいと想定することによって構築されたスループット推定プログラム。

【0183】

（付記２５）
付記２３に記載のスループット推定プログラムであって、
前記情報処理装置に、
前記送信装置が前記移動局へ単位時間あたりに送信する前記データの量である送信レートを取得し、
前記スループットと前記無線リンク品質情報と前記送信レートとの関係を表す前記数理モデルと、前記取得された送信レートと、前記取得された無線リンク品質情報と、に基づいて前記スループットを推定する、処理を実行させるように構成されたスループット推定プログラム。

【0184】

なお、本発明は、日本国にて２０１１年１月２８日に出願された特願２０１１−０１６２３２の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願にて開示された内容のすべてが本明細書に含まれるものとする。

【産業上の利用可能性】

【0185】

本発明は、スループットを推定するスループット推定装置等に適用可能である。

【符号の説明】

【0186】

１ 移動体通信システム
１００ 送信装置（スループット推定装置）
１０１ データ送信部
１０２ 送信レート取得部
１０３ 受信レート取得部
１０４ 無線リンク品質情報取得部
１０５ モデルパラメータ推定部
１０６ スループット推定部
２００ 受信装置（移動局）
２０１ データ受信部
２０２ 受信情報送信部
２０３ 無線リンク品質値取得部
２０４ 無線リンク品質値送信部
５００ スループット推定装置
５０１ 無線リンク品質情報取得部
５０２ スループット推定部
ＢＳ 基地局
Ｍ１ 移動体
Ｍ２，Ｍ４ バネ
Ｍ３，Ｍ５ ダッシュポット
Ｗ１ 第１の壁面
Ｗ２ 第２の壁面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】