(57)【要約】【課題】妨害波を発生する妨害源の特徴（妨害電力、パルス持続時間、パルス間インターバル）が同一であると仮定することで、当該妨害波とパケット信号との衝突確率から、妨害波と衝突する際のパケット誤り率を推定することが可能な通信品質推定方法を提供すること。【解決手段】ユーザ操作に応じてパケット信号の各設定値（Ｔｓｒ、Ｔｓｐ、Ｔｓｉ、Ｐｓ）を設定した状態で、受信した妨害パルスの各値（Ｔｄｐ、Ｔｄｉ、Ｐｄｐ）が計測される。パケット信号の送信周期Ｔｓｒにおける当該パケット信号と妨害パルスとの衝突確率χと、同一の妨害源から妨害パルスが発生するとの仮定の下で算出されるパケット信号の電力Ｐｓと妨害パルスの電力Ｐｐｄとの比に応じたパケット誤り率ηと、に基づいてパケット誤り率の期待値Ｅが算出される。算出されたパケット誤り率の期待値Ｅと、受信した妨害パルス総数Ｃｄｐと、の積を総送信パケット数Ｃａｌｌで除算することにより、パケット誤り率ＰＰＥＲが推定される。【選択図】図３
2019016905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを制御して、周期的に発生する妨害パルスと送信対象となるパケット信号とが干渉する通信環境での通信品質を推定する通信品質推定方法であって、
ユーザ操作に応じて前記パケット信号の送信周期と前記パケット信号の送信時間と前記パケット信号の電力を設定し、
受信した前記妨害パルスの持続時間と前記妨害パルスのインターバルと前記妨害パルスの電力を計測し、
前記設定されたパケット信号の送信周期とパケット信号の送信時間と前記計測された妨害パルスの持続時間とに基づき算出された前記パケット信号と前記妨害パルスとの衝突確率と、前記設定されたパケット信号の電力と前記計測された妨害パルスの電力とに基づき算出されたパケット誤り率と、に基づいて当該パケット誤り率の期待値を算出し、
前記算出されたパケット誤り率の期待値と前記妨害パルスの計測時間における妨害パルス数との積を総送信パケット数で除算することにより前記計測時間内のパケット誤り率を推定する、
ようにした通信品質推定方法。
【請求項２】
前記パケット信号と妨害パルスとの衝突確率は、前記妨害パルスの持続時間が前記パケット信号のインターバル以下である場合において、
前記妨害パルスが前記パケット信号間のインターバル内に存在する場合と、前記妨害パルスの一部が前記パケット信号に衝突する場合と、前記妨害パルスの全体が前記パケット信号に衝突する場合と、に分類される衝突条件に従って算出される、
請求項１に記載の通信品質推定方法。
【請求項３】
前記パケット信号と妨害パルスとの衝突確率は、前記パケット信号のインターバルが前記妨害パルスの持続時間よりも大きい場合において、
前記妨害パルスの始点および終点においては前記パケット信号と衝突せずに、前記妨害パルスと衝突する前記パケット信号の数が前記妨害パルスの持続時間と前記パケット信号の送信周期との比を超さない最大の整数値である場合と、前記妨害パルスの始点または終点のみで当該妨害パルスが前記パケット信号と衝突する場合と、前記妨害パルスの始点および終点においては前記パケット信号と衝突せずに、前記妨害パルスと衝突する前記パケット信号の数が前記妨害パルスの持続時間と前記パケット信号の送信周期との比を超さない最大の整数値よりも大きい場合と、に分類される衝突条件に従って算出される、
請求項１または請求項２に記載の通信品質推定方法。
【請求項４】
前記推定された前記パケット誤り率に応じて通信方式を選択する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の通信品質推定方法。
【請求項５】
周期的に発生する妨害パルスと送信対象となるパケット信号とが干渉する通信環境での通信品質を推定する通信品質推定装置であって、
ユーザ操作に応じて前記パケット信号の送信周期と前記パケット信号の送信時間と前記パケット信号の電力を設定する設定手段と、
受信した前記妨害パルスの持続時間と前記妨害パルスのインターバルと前記妨害パルスの電力を計測する計測手段と、
前記設定手段により設定されたパケット信号の送信周期とパケット信号の送信時間と前記計測手段によって計測された妨害パルスの持続時間とに基づき算出された前記パケット信号と前記妨害パルスとの衝突確率と、前記設定手段により設定されたパケット信号の電力と前記計測手段により計測された妨害パルスの電力とに基づき算出されたパケット誤り率と、に基づいて当該パケット誤り率の期待値を算出する期待値算出手段と、
前記期待値算出手段により算出されたパケット誤り率の期待値と前記妨害パルスの計測時間における妨害パルス数との積を総送信パケット数で除算することにより前記計測時間内のパケット誤り率を推定する推定手段と、
を備えた通信品質推定装置。
【請求項６】
前記パケット信号と妨害パルスとの衝突確率は、前記妨害パルスの持続時間が前記パケット信号のインターバル以下である場合において、
前記妨害パルスが前記パケット信号間のインターバル内に存在する場合と、前記妨害パルスの一部が前記パケット信号に衝突する場合と、前記妨害パルスの全体が前記パケット信号に衝突する場合と、に分類される衝突条件に従って算出される、
請求項５に記載の通信品質推定装置。
【請求項７】
前記パケット信号と妨害パルスとの衝突確率は、前記パケット信号のインターバルが前記妨害パルスの持続時間よりも大きい場合において、
前記妨害パルスの始点および終点においては前記パケット信号と衝突せずに、前記妨害パルスと衝突する前記パケット信号の数が前記妨害パルスの持続時間と前記パケット信号の送信周期との比を超さない最大の整数値である場合と、前記妨害パルスの始点または終点のみで当該妨害パルスが前記パケット信号と衝突する場合と、前記妨害パルスの始点および終点においては前記パケット信号と衝突せずに、前記妨害パルスと衝突する前記パケット信号の数が前記妨害パルスの持続時間と前記パケット信号の送信周期との比を超さない最大の整数値よりも大きい場合と、に分類される衝突条件に従って算出される、
請求項５又は請求項６に記載の通信品質推定装置。
【請求項８】
前記推定手段により推定された前記パケット誤り率に応じて通信方式を選択する通信方式選択手段を備えた、
請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の通信品質推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス性妨害波が存在する環境における通信品質推定方法および通信品質推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
あらゆるものがインターネットに接続されるＩｏＴ（Internet of Things）時代の到来や第５世代移動通信（5G: 5th Generation）構想により、ユーザが利用する通信環境やアプリケーションに応じて最適な通信方式および通信パラメータを自動的に選択する利便性の高いアクセス制御方式の確立が求められている。
【０００３】
特に、最適な通信方式および通信パラメータを選択できる前記アクセス制御方式を確立するにはスループットやパケット誤り率（ＰＥＲ：Packet Error Rate）等の通信品質を通信環境に応じて推定できることが重要となる。
【０００４】
前記通信環境を決定する要因の一つに、電気・電子機器などが非意図的に発する電磁妨害波（以下、妨害波と称する）がある。
【０００５】
従来から妨害波が存在する通信環境おけるディジタル無線通信の通信品質は、多くの場合、ランダム性を仮定した干渉波に対する信号対干渉波比（ＳＩＲ：Signal-to-Interference Ratio）を用いて評価されてきた（非特許文献１）。
【０００６】
特に、ディジタル無線通信への干渉を評価する場合は、受信機におけるビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）の上限値と相関の高い振幅確率分布（ＡＰＤ：Amplitude Probability Distribution）を、前記妨害波の特徴を示すパラメータ（以下、妨害波パラメータと称する）として用いる評価方法が有効であり、前記ＡＰＤからＢＥＲを推定する手法も提案されている（非特許文献２）。
【０００７】
しかし、ディジタル無線通信では、送信対象である信号（ビットデータ）から変換されたシンボルをディジタル変調し、パケット単位で送信するパケット通信が一般的である。このため前記ＢＥＲのみならず、スループットやパケット誤り率ＰＥＲを妨害波パラメータから推定する手法の確立も望まれている。
【０００８】
ところが前記ＡＰＤを用いた推定では、パケット信号の送信時間および隣接するパケット信号間のインターバルなどの通信パラメータ、ならびにパルス状の妨害波（以下、妨害パルスと称する）の持続時間および隣接する妨害パルス間のインターバルなどの前記妨害波パラメータによって当該妨害波とパケット信号とが衝突する時間率が変化することを考慮できないという課題がある。
【０００９】
そのため、前記妨害パルスの持続時間やこの妨害パルスの発生頻度と関連した平均交差率（ＡＣＤ：Average Crossing Rate）、パルス幅分布（ＰＤＤ：Pulse Duration Distribution）およびパルス間隔分布（ＰＳＤ：Pulse Spacing Distribution）などの時間領域における統計量についても検討されている。しかし、未だスループットやパケット誤り率ＰＥＲを推定する手法の確立には至っていない（非特許文献３）。
【００１０】
また、例えば、パワーエレクトロニクス回路のスイッチングに伴って発生する妨害波が存在する通信環境などを考えると、このような人工的な妨害波は数１０ｓｅｃから数ｍｓｅｃ程度の時間にわたって減衰振動を伴いながら持続し、ある程度の周期性をもつことが多い。
【００１１】
そのため、前記ＳＩＲを用いて評価する場合も、妨害パルス毎に電力の異なるパルス性妨害波が混在する状況においては、送信対象となるパケット信号と妨害パルスとの衝突毎にＳＩＲが異なるため、スループットやＰＥＲの推定に前記ＳＩＲを適用することが必ずしも有効であるとは限らない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】John Proakis: “ディジタルコミュニケーション,” 科学技術出版 1999.
【非特許文献２】K. Wiklundh, “Relation between the Amplitude Probability Distribution of an Interfering Signal and its Impact on Digital Radio Receivers,” IEEE Trans. EMC, vol. 48, no. 3, pp. 537-544, Aug. 2006.
【非特許文献３】Masaharu Uchino, Osamu Tagiri, and Takashi Shinozuka, “Real-Time Measurement of Noise Statistics,” IEEE Trans. EMC, vol.43, no.4, Nov. 2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、妨害波を発生する妨害源が同一であると仮定することで、妨害源ごとに、妨害電力、パルス持続時間、パルス間インターバルを知る（測る）ことができれば、妨害源ごとに計算されるＳＩＲからシンボル誤り率（ＳＥＲ:Symbol Error Rate）を推定し、当該妨害源が発するパルス性妨害波とパケット信号との衝突確率を考慮することで、１つの妨害源に対するパケット誤り率を推定することができる。
さらに、複数の妨害源が同期して妨害波を発することは少ないので、これらが独立して妨害波を発すると仮定すると、各々の妨害源が発する妨害波に対するパケット誤り率を各々計算し、全ての妨害源に対する算出値を足し合わせることで、これらが同時に存在した場合のパケット誤り率を推定することができる。
つまり、前記妨害源が同一であるとの仮定を適用することで、妨害源ごとに妨害電力、持続時間、パルス間インターバルが異なる場合の通信品質を推定することが可能な通信品質推定方法および通信品質推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る通信品質推定方法は、コンピュータを制御して、周期的に発生する妨害パルスと送信対象となるパケット信号とが干渉する通信環境での通信品質を推定する通信品質推定方法であって、
ユーザ操作に応じて前記パケット信号の送信周期と前記パケット信号の送信時間と前記パケット信号の電力を設定し、
受信した前記妨害パルスの持続時間と前記妨害パルスのインターバルと前記妨害パルスの電力を計測し、
前記設定されたパケット信号の送信周期とパケット信号の送信時間と前記計測された妨害パルスの持続時間とに基づき算出された前記パケット信号と前記妨害パルスとの衝突確率と、前記設定されたパケット信号の電力と前記計測された妨害パルスの電力とに基づき算出されたパケット誤り率と、に基づいて当該パケット誤り率の期待値を算出し、
前記算出されたパケット誤り率の期待値と前記妨害パルスの計測時間における妨害パルス数との積を総送信パケット数で除算することにより前記計測時間内のパケット誤り率を推定する。
【００１５】
また、本発明に係る通信品質推定装置は、周期的に発生する妨害パルスと送信対象となるパケット信号とが干渉する通信環境での通信品質を推定する通信品質推定装置であって、
ユーザ操作に応じて前記パケット信号の送信周期と前記パケット信号の送信時間と前記パケット信号の電力を設定する設定手段と、
受信した前記妨害パルスの持続時間と前記妨害パルスのインターバルと前記妨害パルスの電力を計測する計測手段と、
前記設定手段により設定されたパケット信号の送信周期とパケット信号の送信時間と前記計測手段によって計測された妨害パルスの持続時間とに基づき算出された前記パケット信号と前記妨害パルスとの衝突確率と、前記設定手段により設定されたパケット信号の電力と前記計測手段により計測された妨害パルスの電力とに基づき算出されたパケット誤り率と、に基づいて当該パケット誤り率の期待値を算出する期待値算出手段と、
前記期待値算出手段により算出されたパケット誤り率の期待値と前記妨害パルスの計測時間における妨害パルス数との積を総送信パケット数で除算することにより前記計測時間内のパケット誤り率を推定する推定手段と、
を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、妨害波を発生する妨害源の特徴（妨害電力、パルス持続時間、パルス間インターバル）が同一であると仮定することで、当該妨害波とパケット信号との衝突確率から、当該妨害波と衝突する際のパケット誤り率を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態において通信品質を推定する前提となる基本的な概念を示した図であり、通信品質推定装置１０にてパケット誤り率ＰＰＥＲを推定する際の妨害パルスと送信対象となるパケット信号との衝突モデルを示した図。
【図２】前記通信品質推定装置１０を構成する回路を示したブロック図。
【図３】前記通信品質推定装置１０の通信品質推定処理を示したフローチャート。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉ＞パケット信号の送信時間Ｔｓｐ且つ妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ≦隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉが成立する場合の、妨害パルスと送信対象となるパケット信号との衝突条件を類型化したモデルを示した図。
【図５】隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉ＞パケット信号の送信時間Ｔｓｐ且つ妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ＞隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉが成立する場合の、妨害パルスと送信対象となるパケット信号との衝突条件を類型化したモデルを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態の通信品質推定装置１０および通信品質推定方法について図面を参照して説明する。
【００１９】
本発明の実施形態では、妨害源から発せられる妨害パルス毎に当該妨害パルスの持続時間、隣接する妨害パルス間のインターバル値、および妨害パルスの電力のそれぞれが異なる通信環境であっても、当該妨害パルスと、送信対象となるパケット信号と、の衝突確率を考慮することで送信対象となるパケット誤り率などの通信品質を高精度で評価できる手法を示す。  
まず、通信品質を推定する方法の基本的な概念を述べる。
【００２０】
図１は、本実施形態において通信品質を推定する前提となる基本的な概念を示した図であり、後述する通信品質推定装置１０にてパケット誤り率ＰＰＥＲを推定する際の妨害パルスと送信対象となるパケット信号との衝突モデルを示した図である。
【００２１】
送信対象となるパケット信号の送信時間Ｔｓｐは、そのパケット信号を構成するシンボル数をｎｓｙｍとし、またシンボル長をＴｓｙｍとすると、これらの乗算、すなわち「ｎｓｙｍ×Ｔｓｙｍ」によって表される。
【００２２】
そして、通常の通信プロトコルでは、隣接するパケット信号のインターバル値やパケット信号の送信周期が定義されている。このため、パケット信号の送信周期Ｔｓｒを、前記パケット信号の送信時間Ｔｓｐと、隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉを用いてＴｓｒ＝Ｔｓｐ＋Ｔｓｉとなるように定義する。
【００２３】
ここで、ＩｏＴを対象とした通信ネットワークにおいては、センシングされたデータが送信される。このため、図１に示すパケット信号の送信時間Ｔｓｐやインターバル値Ｔｓｉを一定時間と考えることができる。更に、前記パケット信号は電力Ｐｓを有するものとする。
【００２４】
なお、前記パケット信号の送信周期Ｔｓｒ、パケット信号の送信時間Ｔｓｐ、隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉ、およびパケット信号の電力Ｐｓを、便宜上、送信周期Ｔｓｒ、送信時間Ｔｓｐ、インターバル値Ｔｓｉおよび電力Ｐｓや、単にＴｓｒ、Ｔｓｐ、Ｔｓｉ、およびＰｓと呼ぶことがある。
【００２５】
次いで妨害パルスについて説明する。この妨害パルスは、ある程度の周期性を有し、またある程度の時間に亘って持続する。このため図１に示すように前記妨害パルスの持続時間をＴｄｐ、隣接する妨害パルス間のインターバルの値をＴｄｉとする。
【００２６】
また、例えばパワーエレクトロニクス機器等の内部回路の動作に伴って周期的に発生する妨害パルスは、送信対象となるパケット信号を構成するシンボルに対して十分長い時定数で減衰振動しながら持続する。
【００２７】
そこで、本実施形態では妨害パルスを発生する妨害源が同一であって、発生した前記妨害パルスの電力Ｐｄｐおよび確率密度分布がそれぞれ一定であると仮定する。
【００２８】
なお、前記妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ、隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉ、および妨害パルスの電力Ｐｄｐを、便宜上、持続時間Ｔｄｐ、インターバル値Ｔｄｉ、および電力Ｐｄｐや、単にＴｄｐ、ＴｄｉおよびＰｄｐと呼ぶことがある。
【００２９】
このような前提の下、前記妨害パルスと衝突する前記パケット信号を構成する個々のシンボルの誤り率は、当該シンボルに対応した変調信号や妨害パルスの時間波形を考慮することなく個々のシンボルを判定する際のＳＩＲにより独立して算出することができる（式（４）参照）。
【００３０】
このとき、複数の連続するシンボルで構成されるパケット信号の誤り率も、独立した個々の前記シンボル誤り率の合成値によって算出することができる。特に、誤り訂正を行わない通信プロトコルを用いる場合、パケット信号内の１個以上のシンボルの誤りにより、パケット誤りとなる。
【００３１】
通常、妨害パルスの持続時間Ｔｄｐはシンボル長Ｔｓｙｍよりも十分長い。このため、更に本実施形態では、前記衝突モデルを簡単にするため、前記妨害パルスの持続時間Ｔｄｐをシンボル長Ｔｓｙｍの整数倍で表すこととする。
【００３２】
以上の前提でのパケット誤り率ＰＰＥＲの算出方法は、図１に示される隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉと送信対象となるパケット信号の送信時間Ｔｓｐとの大小関係に応じて場合分けしてなされる。
【００３３】
まず、Ｔｄｉ≦Ｔｓｐ（条件１）が成立する場合について説明する。
【００３４】
この場合、前記パケット信号の送信時間Ｔｓｐに対して発生する妨害パルスの間隔が狭いため、当該パケット信号の送信時間Ｔｓｐ内で前記妨害パルスとパケット信号とが必ず衝突する。
【００３５】
したがって、妨害パルスの前記確率密度分布が変化しない場合、衝突時のＳＩＲのみでパケット誤り率ＰＰＥＲを決定することができる。
【００３６】
次いで、図１に示すようなＴｄｉ＞Ｔｓｐ（条件２）が成立する場合について説明する。
【００３７】
前記条件２を満たすために、隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉが、例えば数１００ｓｅｃ〜数ｍｓｅｃ程度で且つこの数１００ｓｅｃ以下の時間内にパケット信号が送信されるものとする。
【００３８】
この場合、妨害パルスと送信対象となるパケット信号とが、ある確率で衝突することとなる。このため、当該妨害パルスとパケット信号との衝突確率を考慮しなければ前記パケット誤り率ＰＰＥＲを推定することができない。
【００３９】
つまり、図１に示すような衝突モデルにおいて妨害パルスとパケット信号とが、ある確率で衝突する通信環境におけるパケット誤り率ＰＰＥＲを推定するためには、前記条件２（Ｔｄｉ＞Ｔｓｐ）の場合のみを考えればよいことが分かる。
【００４０】
このような条件２の下で、送信対象となるパケット信号と、妨害パルスと、に関する各値に基づき、以下に説明する通信品質推定装置１０にてある通信環境におけるパケット誤り率ＰＰＥＲが推定される。
【００４１】
図２は、本発明の実施形態に係る通信品質推定装置１０を構成する回路を示したブロック図である。
【００４２】
図示するように、通信品質推定装置１０は、コンピュータとして機能する制御部（ＣＰＵ）１１を備える。
【００４３】
このＣＰＵ１１には、受信部１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４およびキー入力部１５が接続される。
【００４４】
前記ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に予め記憶された通信品質推定プログラム１３ａに従い、ＲＡＭ１４内の作業エリア１４ａを利用することで通信品質推定装置１０を構成する回路各部の動作を制御し、ユーザ操作によるキー入力部１５からのキー入力信号に応じた前記パケット信号の各設定値（Ｔｓｒ、Ｔｓｉ、Ｔｓｐ、Ｐｓ）および前記受信部１２内の計測部１２ａにて計測された妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ、インターバル値Ｔｄｉ、電力Ｐｄｐに応じて各種の演算処理を実行する。
【００４５】
このＲＯＭ１３には、更に、パケット送信周期記憶部１３ｂ、パケットインターバル値記憶部１３ｃ、パケット送信時間記憶部１３ｄの他、パケット信号電力記憶部１３ｅが確保される。
【００４６】
これら前記記憶部１３ｂ〜１３ｅには、前記ユーザ操作によりキー入力部１５から入力された、例えば送信対象となるパケット信号の設定値（Ｔｓｒ、Ｔｓｉ、Ｔｓｐ、Ｐｓ）がそれぞれ記憶される。
【００４７】
更にＲＡＭ１４には、前記作業エリア１４ａに加え、妨害パルス持続時間記憶部１４ｂ、妨害パルスインターバル値記憶部１４ｃ、妨害パルス電力記憶部１４ｄ、パケット誤り率期待値記憶部１４ｅの他、パケット誤り率記憶部１４ｆが確保される。
【００４８】
このうち、記憶部１４ｂ〜１４ｄには、前記計測部１２ａにて計測された妨害パルスの各計測値（Ｔｄｐ、Ｔｄｉ、Ｐｄｐ）が記憶される。また、パケット誤り率期待値記憶部１４ｅには、後述するパケット誤り率の期待値（Ｅｓｈｏｒｔ、Ｅｌｏｎｇ）が記憶され、パケット誤り率記憶部１４ｆには、パケット誤り率ＰＰＥＲが記憶される。
【００４９】
このように構成された通信品質推定装置１０は、前記ＣＰＵ１１が前記通信品質推定プログラム１３ａに記述された命令に従い回路各部の動作を制御し、ソフトウエアとハードウエアとが協働して動作することにより、後述の動作説明で述べるような通信品質推定処理を実現する。
【００５０】
次に、前記構成による通信品質推定装置１０の通信品質推定処理に従った動作について説明する。
【００５１】
図３は、前記通信品質推定装置１０の通信品質推定処理を示すフローチャートである。
【００５２】
図３に示す通信品質推定処理は、ユーザ操作により予め設定されるパケット信号の送信周期Ｔｓｒ、送信時間Ｔｓｐ、インターバル値Ｔｓｉおよびその電力Ｐｓ、ならびに当該通信品質推定装置１０内の計測部１２ａにて計測された妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ、インターバル値Ｔｄｉおよび電力Ｐｄｐのそれぞれの値に基づき実行される。
【００５３】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、通信品質推定装置１０において、隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉ＞パケット信号の送信時間Ｔｓｐ且つ妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ≦隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉが成立する場合の、妨害パルスと送信対象となるパケット信号との衝突条件を類型化したモデルを示す図である。
【００５４】
具体的には、同図（ａ）は妨害パルスが隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉ間に存在するケース、同図（ｂ）は前記妨害パルスの一部がパケット信号に衝突するケース、同図（ｃ）は前記妨害パルスの全体がパケット信号に衝突するケースである。
【００５５】
図３に示すように、前記通信品質推定装置１０内の受信部１２にて外部の妨害源が発する妨害パルスを受信すると（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、計測部１２ａにより当該妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ、隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉおよび妨害パルスの電力Ｐｄｐがそれぞれ計測され（ステップＳ２）、前記ＲＡＭ１４内の各記憶部１４ｂ〜１４ｄに格納される。なお、前記妨害パルスを受信しない場合には（ステップＳ１、Ｎｏ）、当該処理の待機状態となる。
【００５６】
前記記憶部１４ｂ〜１４ｄに格納された各計測値（Ｔｄｐ、Ｔｄｉ、Ｐｄｐ）および予め設定されたパケット信号の各設定値（Ｔｓｒ、Ｔｓｉ、Ｔｓｐ、Ｐｓ）に基づき、ＣＰＵ１１によりＴｄｉ＞Ｔｓｐ且つＴｄｐ≦Ｔｓｉが成立すると判断されると（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、次いで衝突条件の分類が実行される（ステップＳ４）。
【００５７】
具体的には、図４（ａ）に示すように妨害パルスが隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉ内に存在する場合（衝突条件（ａ１））、図４（ｂ）に示すように妨害パルスの一部がパケット信号に衝突する場合（衝突条件（ｂ１））、および図４（ｃ）に示すように妨害パルス全体がパケット信号に衝突する場合（衝突条件（ｃ１））、の３類型に分類される。
【００５８】
次いで、前記分類処理（ステップＳ４）の後、前記ＣＰＵ１１により衝突条件（ａ１）〜衝突条件（ｃ１）のそれぞれについて衝突確率χａ〜衝突確率χｃとパケット誤り率ηａ〜パケット誤り率ηｃとが算出される（ステップＳ５ａ〜ステップＳ５ｃ）。
【００５９】
衝突条件（ａ１）において妨害パルスとパケット信号とが衝突し得る確率χａは、Ｔｓｉ、ＴｄｐおよびＴｓｒを用いて表される下記式（１）にて算出される（ステップＳ５ａ）。
【００６０】
【数１】
2019016905.tif 000003
【００６１】
衝突条件（ａ１）では妨害パルスとパケット信号とが衝突しないためパケット誤り率ηａ＝０である（ステップＳ５ａ）。ここで、衝突条件（ａ１）におけるパケット誤り率の期待値をＥａ（＝χａ×ηａ）とする。
【００６２】
衝突条件（ｂ１）において妨害パルスとパケット信号とが衝突し得る確率χｂは、ＴｄｐおよびＴｓｒを用いて表される下記式（２）にて算出される（ステップＳ５ｂ）。
【００６３】
【数２】
2019016905.tif 000004
【００６４】
ついで、衝突条件（ｂ１）におけるパケット誤り率ηｂが算出される（ステップＳ５ｂ）。
【００６５】
本実施形態では、上述の通り妨害パルスの持続時間Ｔｄｐは、前記パケット信号のシンボル長Ｔｓｙｍの整数倍であると仮定している。このため、妨害パルスとパケット信号との衝突時間が前記シンボル長Ｔｓｙｍ長くなる毎に、前記妨害パルスの持続時間Ｔｄｐに衝突するシンボル数ｎｃｏｌが１個増加することとなる。
【００６６】
そのため、妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ中で誤る可能性のあるシンボル数がｎｃｏｌ個であると仮定した上で、妨害パルスと衝突した際のシンボル誤り率ＰＳＥＲを用いて表されるパケット誤り率ηｂが、下記式（３）にて算出される（ステップＳ５ｂ）。
【００６７】
【数３】
2019016905.tif 000005
【００６８】
なお、無線通信方式の１つである、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying）を用いて無線通信した場合のシンボル誤り率ＰＳＥＲ、ＱＰＳＫは下記式（４）で表される。
【００６９】
【数４】
2019016905.tif 000006
【００７０】
前記γＳＩＲは、パケット信号の電力ＰＳと妨害パルスの電力Ｐｄｐとの電力比（ＰＳ／Ｐｄｐ）である。
【００７１】
ここで、衝突条件（ｂ１）におけるパケット誤り率の期待値をＥｂ（＝χｂ×ηｂ）とする。
【００７２】
また、前記衝突条件（ｃ１）において妨害パルスとパケット信号とが衝突し得る確率χｃは、Ｔｓｐ、ＴｄｐおよびＴｓｒを用いて表される下記式（５）にて算出される（ステップＳ５ｃ）。
【００７３】
【数５】
2019016905.tif 000007
【００７４】
ついで、下記式（６）によって前記衝突条件（ｃ１）におけるパケット誤り率ηｃが算出される（ステップＳ５ｃ）。
【００７５】
【数６】
2019016905.tif 000008
【００７６】
ここで、妨害パルスと衝突するシンボル数ｎｃｏｌは、Ｔｄｐ／Ｔｓｙｍで表される。
【００７７】
ここで、衝突条件（ｃ１）におけるパケット誤り率の期待値をＥｃ（＝χｃ×ηｃ）とする。
【００７８】
前記ステップＳ５ａ〜Ｓ５ｃまでの処理で得られた計算結果から、パケット誤り率の期待値Ｅｓｈｏｒｔが算出され（ステップＳ６）、前記パケット誤り率期待値記憶部１４ｅに記憶される。
【００７９】
パケット誤り率の期待値Ｅｓｈｏｒｔは、下記式（７）で表される。
【００８０】
【数７】
2019016905.tif 000009
【００８１】
つまり、前記式（１）〜式（６）を式（７）に代入することで前記パケット誤り率の期待値Ｅｓｈｏｒｔが算出される（ステップＳ６）。
【００８２】
ここで、前述したようにステップＳ３で説明した条件においては、１つのパケット信号に衝突し得る妨害パルスの最大値が１個である（図１参照）。このため、全ての妨害パルスによって誤るパケット数の期待値は独立に考えることができる。
【００８３】
そこで、ある観測時間内に存在する妨害パルスの妨害パルスの総数Ｃｄｐとすると、誤りパケットの数Ｃｅｒｒは、前記Ｅｓｈｏｒｔと、Ｃｄｐの積で算出される。
【００８４】
また、パケット誤り率ＰＰＥＲは、観測時間内の総送信パケット数Ｃａｌｌに対する誤りパケットの数Ｃｅｒｒの比である。したがって、パケット誤り率ＰＰＥＲは、下記式（８）を用いて算出される（ステップＳ７）。
【００８５】
【数８】
2019016905.tif 000010
【００８６】
次に、前記ステップＳ３において、隣接する妨害パルス間のインターバル値Ｔｄｉ、パケット信号の送信時間Ｔｓｐ、妨害パルスの持続時間Ｔｄｐおよび隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉの間に、ＣＰＵ１１によりＴｄｉ＞Ｔｓｐ且つＴｄｐ＞Ｔｓｉが成立すると判断されると（ステップＳ３（Ｎｏ）→Ｓ８）、ステップＳ９以降の処理が実行される。
【００８７】
図５は、通信品質推定装置１０において、Ｔｄｉ＞Ｔｓｐ且つＴｄｐ＞Ｔｓｉが成立する場合の、妨害パルスと送信対象となるパケット信号との衝突条件を類型化したモデルを示す図である。
【００８８】
まず、図５（ａ）に示すように、前記妨害パルスの持続時間Ｔｄｐが、パケット信号の送信周期Ｔｓｒおよび隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉとの間で、ｎ・Ｔｓｒ＜Ｔｄｐ＜ｎ・Ｔｓｒ＋Ｔｓｉの関係（ｎ：整数）となる場合を考える。
【００８９】
この場合、前記持続時間Ｔｄｐを有した妨害パルスがｋ番目のパケット信号と衝突する条件は、図５（ｂ）に示すような衝突条件（ａ２）〜（ｄ２）の４つに分類される（ステップＳ９）。
【００９０】
ＣＰＵ１１による前記分類処理（ステップＳ９）の後、前記衝突条件（ａ２）〜（ｄ２）に分類された場合の衝突確率χ１〜衝突確率χ４とパケット誤り率η１〜パケット誤り率η４とが算出される（ステップＳ１０ａ〜Ｓ１０ｄ）。以下、算出方法について説明する。
【００９１】
図５（ｂ）に示す衝突条件（ａ２）は、持続時間Ｔｄｐを有する妨害パルスがｋ〜（ｋ＋ｎ−１）番目のｎ個のパケット信号全体と衝突し且つ（ｋ−１）番目のパケット信号の送信終了時（ｔ＝０）から（ｋ＋ｎ）番目のパケット信号の送信開始までの時間（ｎＴｓｒ＋Ｔｓｉ）内に存在するケースである。
【００９２】
この条件を満たす妨害パルスの始点は時間区間Ｔ１（ｔ＝０〜ｔ１）に存在し、当該Ｔ１の長さは、（ｎＴｓｒ＋Ｔｓｉ−Ｔｄｐ）で表される。この場合、妨害パルスの開始（始点）および終了時（終点）にてパケット信号と衝突せず、また妨害パルスと衝突するパケット信号の数は妨害パルスの持続時間Ｔｄｐとパケット信号の送信周期Ｔｓｒとの比を超さない最大の整数値の場合に対応している。
【００９３】
ここで、前記衝突確率χ１は、パケット信号の送信周期Ｔｓｒに対し、前記持続時間Ｔｄｐの妨害パルスが時間区間Ｔ１に存在する割合に相当することから下記式（９）にて算出される（ステップＳ１０ａ）。
【００９４】
【数９】
2019016905.tif 000011
【００９５】
また、この衝突条件（ａ２）ではｋ〜（ｋ＋ｎ−１）番目のｎ個のパケット信号全体が妨害パルスと衝突する。
【００９６】
各パケット信号に対して割り当てられるシンボル数がｎｓｙｍであるとき、１つのパケット信号内において衝突するシンボル数ｎｃｏｌはｎｓｙｍと等しくなる。このため、この条件におけるパケット誤り率η１は、下記式（１０）にて算出される（ステップＳ１０ａ）。
【００９７】
【数１０】
2019016905.tif 000012
【００９８】
図５（ｂ）に示す衝突条件（ｂ２）は、前記持続時間Ｔｄｐを有する妨害パルスがｋ〜（ｋ＋ｎ−１）番目のｎ個のパケット信号全体、および（ｋ＋ｎ）番目のパケット信号の一部と衝突するケースである。
【００９９】
これは、衝突条件（ｄ２）で示す妨害パルスが（ｋ＋１）〜（ｋ＋ｎ）番目のパケット全体とｋ番目のパケット信号の一部と衝突するケースと同じである。
【０１００】
このため、以下では、衝突条件（ｂ２）に加えて衝突条件（ｄ２）（ステップ１０ｄ）における衝突確率χ４、パケット誤り率η４の算出についても併せて説明する。
【０１０１】
まず、衝突条件（ｂ２）の場合、この条件を満足する妨害パルスの始点は時間区間Ｔ２（ｔ＝ｔ１〜ｔ２）に存在し、またＴ２の長さが（ｋ＋ｎ）番目のパケット信号の送信時間Ｔｓｐと一致する。この場合、妨害パルスの終了時のみ妨害パルスがパケット信号と衝突する場合に対応している。
【０１０２】
また、衝突条件（ｄ２）の場合、この条件を満足する妨害パルスは時間区間Ｔ４（ｔ＝ｔ３〜ｔ４）に存在し、Ｔ４の長さの和がｋ番目のパケット信号の送信時間Ｔｓｐと一致しなければならないため、前記Ｔ４の長さは前記Ｔ２の長さと等しくパケット信号の送信時間Ｔｓｐである。この場合、妨害パルスの開始時のみパケット信号と衝突する場合に対応している。
【０１０３】
ここで衝突確率χ２（χ４）は、前記送信周期Ｔｓｒに対し、前記持続時間Ｔｄｐの妨害パルスが時間区間Ｔ２（Ｔ４）に存在する割合に相当する。
【０１０４】
このため、妨害パルスが衝突条件（ｂ２）および（ｄ２）を満たす場合の衝突確率χ２（χ４）は、それぞれ下記式（１１）にて算出される（ステップＳ１０ｂ（１０ｄ））。
【０１０５】
【数１１】
2019016905.tif 000013
【０１０６】
また、衝突条件（ｂ２）および（ｄ２）において、パケット信号の一部が、妨害パルスと衝突するケースでの当該パケット信号内においては、衝突する時間がシンボル長Ｔｓｙｍだけ長くなるごとに衝突するシンボル数ｎｃｏｌが１個増加する。また、パケット信号の送信時間Ｔｓｐの間に衝突するパケット信号のシンボル数ｎｃｏｌは１個から（ｎｓｙｍ−１）個まで変化する。
【０１０７】
したがって衝突条件（ｂ２）および（ｄ２）におけるパケット誤り率η２およびパケット誤り率η４はそれぞれ下記式（１２）を用いて算出される（ステップＳ１０ｂ（１０ｄ））。
【０１０８】
【数１２】
2019016905.tif 000014
【０１０９】
図５（ｂ）に示す衝突条件（ｃ２）は、前記持続時間Ｔｄｐを有する妨害パルスがｋ〜（ｋ＋ｎ）番目のｎ個のパケット信号全体と衝突するケースである。
【０１１０】
この条件を満たす妨害パルスの始点は、時間区間Ｔ３（ｔ＝ｔ２〜ｔ３）に存在し、またＴ１、Ｔ２およびＴ３の長さの合計値が隣接するパケット信号間のインターバル値Ｔｓｉと一致しなければならない。このためＴ３の長さは（Ｔｄｐ−ｎＴｓｒ−Ｔｓｐ）となる。
【０１１１】
この場合、妨害パルスの開始（始点）および終了時（終点）にパケット信号と衝突せず、また妨害パルスに衝突するパケット信号の数は、妨害パルスの持続時間Ｔｄｐとパケット信号の送信周期Ｔｓｒの比を超さない最大の整数値よりも大きい場合に対応している。
【０１１２】
ここで、妨害パルスが衝突条件（ｃ２）を満たす場合の衝突確率χ３は、パケット信号の送信周期Ｔｓｒに対して持続時間Ｔｄｐの妨害パルスが時間区間Ｔ３に存在する割合に相当することから下記式（１３）にて算出される（ステップＳ１０ｃ）。
【０１１３】
【数１３】
2019016905.tif 000015
【０１１４】
この衝突条件（ｃ２）においては、ｋ〜（ｋ＋ｎ）番目の（ｎ＋１）個のパケット信号全体が１つの妨害パルスと衝突する。このため、この条件におけるパケット誤り率η３は、下記式（１４）にて算出される（ステップＳ１０ｃ）。
【０１１５】
【数１４】
2019016905.tif 000016
【０１１６】
前記ステップＳ１０ａ〜Ｓ１０ｄまでの処理で得られた計算結果から、前記パケット誤り率の期待値Ｅｌｏｎｇが算出される（ステップＳ１１）。パケット誤り率の期待値Ｅｌｏｎｇを下記式（１５）に示す。
【０１１７】
【数１５】
2019016905.tif 000017
【０１１８】
つまり、前記式（９）〜式（１４）を前記式（１５）代入することで前記パケット誤り率の期待値Ｅｌｏｎｇが算出される（ステップＳ１１）。
【０１１９】
また、パケット誤り率ＰＰＥＲは、前記式（８）と同様、ＣａｌｌとＣｅｒｒとの比により決定されるため、当該式（８）のＥｓｈｏｒｔとＥｌｏｎｇとを入れ替えた下記式（１６）で算出される（ステップＳ７）。
【０１２０】
【数１６】
2019016905.tif 000018
【０１２１】
このように、ステップＳ１〜ステップＳ１１の動作を繰り返すことで、たとえ妨害パルス毎に当該妨害パルスの持続時間、隣接する妨害パルス間のインターバル値、および妨害パルスの電力のそれぞれが異なる通信環境であっても、妨害パルス毎に送信対象となるパケット信号のパケット誤り率ＰＰＥＲが算出される（ステップＳ１〜Ｓ１１）。
【０１２２】
したがって、前記構成の装置によれば、ユーザ操作に応じて予め前記パケット信号の各設定値（パケット信号の送信周期Ｔｓｒ、送信時間Ｔｓｐ、インターバル値Ｔｓｉ、電力Ｐｓ）を設定した状態で、受信した妨害パルスの各値（妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ、インターバル値Ｔｄｉ、電力Ｐｄｐ）が計測される。パケット信号の送信周期Ｔｓｒにおける当該パケット信号と妨害パルスとの衝突確率χ（例えば、χａ〜χｃ）と、同一の妨害源から妨害パルスが発生するとの仮定の下で算出されるパケット信号の電力Ｐｓと妨害パルスの電力Ｐｐｄとの比に応じたパケット誤り率η（例えば、ηａ〜ηｃ）と、に基づいてパケット誤り率の期待値Ｅ（例えば、Ｅｓｈｏｒｔ）が算出される。算出されたパケット誤り率の期待値Ｅと、受信した妨害パルス総数Ｃｄｐと、の積を総送信パケット数Ｃａｌｌで除算することにより、パケット誤り率ＰＰＥＲが推定される。
【０１２３】
これにより、前記妨害パケットとパケット信号とが衝突する時間率が変化することを考慮することなく、ユーザ操作により送信対象となるパケット信号の送信周期Ｔｓｒ、送信時間Ｔｓｐおよびその電力Ｐｓを予め設定した状態で、計測した妨害パルスの持続時間Ｔｄｐ、インターバル値Ｔｄｉおよびその電力Ｐｄｐの各値を利用するだけで、妨害パルスがパケット通信に影響を与えることによるパケット誤り率ＰＰＥＲを推定できる。
【０１２４】
また、推定されたパケット誤り率ＰＰＥＲにより、最適な通信方式および通信パラメータを自動的に選択する利便性の高いアクセス制御方式を確立することができる。
【０１２５】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【０１２６】
１０…通信品質推定装置、１１…制御部（ＣＰＵ）、１２…受信部、１２ａ…計測部、
１３…ＲＯＭ、１３ａ…通信品質推定プログラム、
１３ｂ…パケット送信周期記憶部、１３ｃ…パケットインターバル値記憶部、
１３ｄ…パケット送信時間記憶部、１３ｅ…パケット信号電力記憶部、
１４…ＲＡＭ、１４ａ…作業エリア、１４ｂ…妨害パルス持続時間記憶部、
１４ｃ…妨害パルスインターバル値記憶部、１４ｄ…妨害パルス電力記憶部、
１４ｅ…パケット誤り率期待値記憶部、１４ｆ…パケット誤り率記憶部、１５…キー入力部、
Ｔｓｐ…パケット信号の送信時間、Ｔｓｉ…隣接するパケット間のインターバル値、
Ｔｓｒ…パケット信号の送信周期、Ｔｄｐ…妨害パルスの持続時間、
Ｔｄｉ…隣接する妨害パルス間のインターバル値、Ｐｄｐ…妨害パルスの電力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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