JP2001203631A - ワイヤレスネットワークの性能を特徴づける方法 - Google Patents

ワイヤレスネットワークの性能を特徴づける方法

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JP2001203631A
JP2001203631A JP2000336930A JP2000336930A JP2001203631A JP 2001203631 A JP2001203631 A JP 2001203631A JP 2000336930 A JP2000336930 A JP 2000336930A JP 2000336930 A JP2000336930 A JP 2000336930A JP 2001203631 A JP2001203631 A JP 2001203631A
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wireless network
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characterizing
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Kenneth L Clarkson
エル．クラークソン ケネス
Karl Georg Hampel
ジョージ ハンペル カール
John D Hobby
ディー．ホビー ジョン
Paul Anthony Polakos
アンソニー ポラコス ポール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤレスネットワークのモデリングに使用
される、ネットワークパラメータの推定（評価）・補間
の技術を改良する。 【解決手段】 ワイヤレスネットワークの１個以上のリ
ンクパラメータの値が、ワイヤレスネットワークによっ
てサービスされるエリアを特徴づける道路位置データ
（例えば、道路地図）から少なくとも部分的に導出され
たテスト点上で推定（評価）される。この推定（評価）
は、リンクモデルを用いて実行することが可能である。
別の実施例では、ワイヤレスネットワークの１個以上の
リンクパラメータの値が、メッシュを定義するデータ点
間の複数のエッジ（辺）に沿って補間される。エッジ
は、道路に対応する。その後、ネットワーク性能の測度
が、補間された値を用いて生成される。メッシュのエッ
ジには、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック
を表すエッジ重みの集合（セット）が関連づけられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤレス通信ネ
ットワークに関し、特に、ワイヤレス通信ネットワーク
の設計、実装あるいは動作においてネットワークパラメ
ータ情報を取得し処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のワイヤレスネットワークは、地理
的に適切に規定されたカバレジエリアにわたり分散した
さまざまな数の固定局または移動局ユーザにワイヤレス
トラフィックを提供する多くの相互接続された基地局を
含む。ワイヤレスインタフェースは一般に、ネットワー
クへの多重アクセスの要求、制御不能な信号伝搬、およ
び制限された帯域幅などの条件下で動作しなければなら
ない。ネットワークへの多重アクセスの要求とは、サー
ビス要求の位置および時刻が事前には未知であることを
意味する。したがって、ネットワークは、大きい地理的
エリアにわたり十分な容量で、要求されるレベルのサー
ビスを提供しなければならない。上記の制御不能な信号
伝搬は、基地局とユーザの間のワイヤレスリンクが、高
い伝搬損失、ならびに、クラッタ、地形、およびその他
の種類の障害物での反射、回折、あるいは散乱効果を通
常伴う環境での信号伝搬に、依拠することを示す。
【０００３】これらの伝搬効果は、さらに、ワイヤレス
通信チャネルどうしの間の干渉につながる。干渉は、ネ
ットワークにより伝送されるトラフィック量とともに増
大し、その結果、サービス品質の低下、サービス中断、
あるいはサービス停止（例えば、呼の破棄）が起こりう
る。これはきわめて好ましくなく、ネットワークにより
伝送可能なトラフィックの上限を設定する。これらの制
限は、局所的な伝搬環境、ネットワークの配置（レイア
ウト）および構成（コンフィグレーション）、ならびに
空間的トラフィック分布に強く依存する。
【０００４】サービス品質および伝送可能なトラフィッ
ク量に関してワイヤレスネットワークから最良の性能を
得るために、ネットワークモデリングツールがしばしば
利用される。このようなネットワークモデリングツール
には、例えば、Mobile Systems International社（htt
p://www.rmrdesign.com/msi）のPlanetツールや、Airco
m社（www.aircom.co.uk）のAssetツール（これは、周波
数プラニングアルゴリズムを含むネットワーク設計ツー
ルである）のような市販のツールがある。これらのツー
ルは通常、伝搬予測アルゴリズムと、ネットワーク構
成、トラフィック負荷、地形、および通信標準固有のリ
ンクバジェットパラメータに関するデータとを使用し
て、無線周波数（ＲＦ）リンクメトリック（例えば、Ｒ
Ｆ電界強度）の空間分布や、サービス品質の測度（例え
ば、フレーム誤り率）を計算する。その結果に基づい
て、ネットワーク構成を調整することができる。このア
プローチは、例えばセル数、セルあたりの通信チャネル
数、アンテナの位置、パターン、傾斜、向き、通信チャ
ネルおよびセルあたりの送信パワーレベル、周波数プラ
ン、ハンドオフしきい値などのような、多くのネットワ
ークパラメータを扱うことができる。従来のネットワー
クモデリングツールは、ネットワークがアップグレード
されるとき、あるいは、環境やトラフィックパターンの
変化に応じてネットワークを再調整しなければならない
ときに、設計段階で使用可能である。
【０００５】リンク性能の空間分布に関する情報を提供
することのほかに、例えばネットワークカバレジや全ネ
ットワークブロッキングレート（閉塞率）のような、ネ
ットワーク全体の性能測度を予測することが重要であ
る。このような測度は、ネットワーク全体の性能を絶対
的に定量化すること、および、ネットワーク構成が変更
されるときになされる改善に役立つ。このような全ネッ
トワーク性能測度を定義し予測することは、最適化アル
ゴリズムを用いてネットワークを改良する場合にも必要
である。
【０００６】上記の従来のネットワークモデリングツー
ルは、いくつかの重大な欠点を有する。例えば、局所的
リンク性能を予測する際の精度は、地形およびクラッタ
の有限の分解能や、伝搬予測アルゴリズムの粗い近似に
よって制限される。さらに、これらの従来のネットワー
クモデリングツールは通常、ネットワーク全体の測度を
予測する場合に非常に信頼性が低いため、一般に、数学
的あるいは数値的最適化プロセスのための基礎として使
用することができない。これは、ネットワークカバレジ
のようなネットワーク性能測度の予測は、局所的トラフ
ィック分布がモデリングプロセスで捕捉される場合にの
み、信頼性のある結果を生成することができるという事
実による。例えば、トラフィックの多いエリアは、トラ
フィックが少ないか全くないエリアよりも、ネットワー
クカバレジ分析における重みが高いはずである。
【０００７】従来のツールを用いてネットワーク容量や
ネットワークブロッキングレートの測度を予測する際に
も同様の問題が起こる。例えば、トラフィックホットス
ポットにより生成される干渉は、その正確な位置に大き
く依存する。この問題は、パワー制御機能を有する現代
的なネットワークではさらに重要となる。トラフィック
分布における小さい局所的な変動が、関連する伝搬損失
における大きい変動につながる可能性がある。これによ
り、関連する通信チャネルのパワーレベル推定（評価）
が不正確となり、干渉およびパワーバジェットの予測に
影響を及ぼし、これらはいずれも有効ネットワーク容量
に反映される。
【０００８】もう１つの問題は、従来のネットワークモ
デリングツールは通常、規則的なトポロジカル（位相
的）グリッド上で、局所的なリンク性能パラメータを分
析することである。このようなグリッドは、実際に存在
するトラフィックパターンを反映しないため、このよう
なツールは、全体のネットワーク性能測度の代表的描像
を提供することができない。さらに、グリッドの離散的
性質のため、このようなツールが微分による最適化手続
きの基礎として使用される場合に必要な数学的にしっか
りした微分の定義ができない。代わりに数値的方法を使
用可能であるが、このような方法は一般に、非常に細か
いグリッド間隔を必要とし、受け入れられないほど長い
処理時間がかかる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、明らか
に、従来技術の上記の課題を解決するために、ワイヤレ
スネットワークのモデリングに使用される、ネットワー
クパラメータの推定（評価）・補間の技術の改良が必要
とされている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤレスネ
ットワークのモデリングに使用されるネットワークパラ
メータの推定・補間の技術を改良する。本発明は、例え
ば、ワイヤレスネットワークの全体性能の特徴づけ、調
整または最適化のための、プロセッサに基づくシステム
において実現可能である。実施例では、ワイヤレスネッ
トワークの１個以上のリンクパラメータの値が、ワイヤ
レスネットワークによってサービスされるエリアを特徴
づける道路位置データ（例えば、道路地図）から少なく
とも部分的に導出されたテスト点上で推定（評価）され
る。この推定（評価）は、リンクモデルを用いて実行す
ることが可能である。別の実施例では、ワイヤレスネッ
トワークの１個以上のリンクパラメータの値が、メッシ
ュを定義するデータ点間の複数のエッジ（辺）に沿って
補間される。エッジは、道路に対応する。その後、ネッ
トワーク性能の測度が、補間された値を用いて生成され
る。メッシュのエッジには、ワイヤレスネットワークに
おけるトラフィックを表すエッジ重みの集合（セット）
が関連づけられている。エッジ重みは、入手可能なネッ
トワークトラフィックデータに一致するように調整可能
である。メッシュは、例えば道路地図ファイルや画像フ
ァイルから生成可能であり、補間前にエッジ収縮(edge
collapsing)のようなメッシュ簡単化操作を適用するこ
とも可能である。
【００１１】メッシュのエッジに沿って補間可能なリン
クパラメータの例には、通信チャネルの信号レベル、通
信チャネルの信号対干渉比、および、ネットワークユー
ザと基地局の間の経路損失がある。ネットワーク性能測
度には、例えば、指定されたしきい値以上の信号対干渉
比で基地局パイロット信号にアクセス可能なターゲット
カバレジエリアの割合のような、ネットワークカバレジ
測度がある。
【００１２】本発明に従って、道路に基づくメッシュの
データ点間の補間により、統計的変動が平均化され、ネ
ットワーク性能測度が、１個以上のリンクパラメータの
なめらかな微分可能関数として計算可能となるため、ネ
ットワークの特徴づけ、調整および最適化が簡単化され
る。さらに、本発明による道路に基づく補間は、ワイヤ
レスネットワークの設計、調整および最適化において、
上記の従来のトポロジカルグリッドより大幅に良好な結
果を与えることができる。
【００１３】本発明は、パーソナルコンピュータ、ワー
クステーション、マイクロコンピュータ、メインフレー
ムコンピュータ、または、その他の種類の、プロセッサ
に基づく情報処理装置上で実行される１個以上のソフト
ウェアプログラムとして実現可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、コンピュータに
基づく処理システムで実現された例示的なワイヤレスネ
ットワーク情報処理技術に関して説明する。しかし、理
解されるべき点であるが、本発明は、特定の種類の処理
システムでの使用に限定されるものではない。本発明の
技術は、他のさまざまなシステムでの、また、さまざま
なアプリケーションでの使用に適している。さらに、本
発明の技術は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分
割多元接続（ＦＤＭＡ）および符号分割多元接続（ＣＤ
ＭＡ）のワイヤレスネットワークを含む多くの異なる種
類のワイヤレスネットワークに適用可能であり、移動加
入者装置、固定加入者装置あるいは移動機と固定機の組
合せにも適用可能である。ここで使用する「ワイヤレス
ネットワーク」という用語は、これらおよびその他の種
類のネットワークを含むとともに、このようなネットワ
ークや複数のネットワークの組合せのサブネットワーク
あるいはその他の部分を含む。ここで使用する「メッシ
ュ」という用語は、少なくとも部分的に相互接続された
データ点の任意の配置を含む。ここで使用する「最適
化」という用語は、ネットワーク性能における任意の種
類の改善（例えば、与えられたアプリケーションにとっ
て受け入れ可能と考えられる性能を提供する改善）を含
むと理解されるべきである。したがって、ここで使用す
るこれらの用語は、特定の性能関数の実際の最小または
最大のような、いかなる種類の真の最適化をも要求する
ものではない。
【００１５】本発明の実施例は、ネットワークパラメー
タの道路に基づく推定・補間のための、プロセッサによ
り実現される方法および装置に関する。
【００１６】図１に、本発明による道路に基づく推定・
補間技術が実現される例示的な処理システム１０を示
す。処理システム１０は、プロセッサ１２およびメモリ
１４を有し、これらは、バス１６を通じて通信するよう
に接続される。システム１０は、さらに、プロセッサ１
２およびメモリ１４と通信するためにバス１６に接続さ
れた入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ１８を有する。Ｉ／
Ｏコントローラ１８は、プロセッサ１２とともに、ディ
スプレイ２０、プリンタ２２、キーボード２４および外
部記憶装置２６などのいくつかの周辺コンポーネントの
動作を指示する。
【００１７】システム１０の１つまたは複数の要素は、
例えば、デスクトップあるいはポータブルパーソナルコ
ンピュータ、ワークステーション、マイクロコンピュー
タ、メインフレームコンピュータ、またはその他の種類
の、プロセッサに基づく情報処理装置の部分を表す。メ
モリ１４および外部記憶装置２６は、電子、磁気または
光記憶装置とすることが可能である。外部記憶装置２６
は、ワイヤレスネットワーク情報のデータベース（例え
ば、以下で説明するグラフィカルディスプレイを生成す
るために利用されるワイヤレスネットワーク動作パラメ
ータなどに関する情報のデータベース）を含むことが可
能である。外部記憶装置２６は、単一の装置であること
も、分散される（例えば、複数のコンピュータもしくは
同様の装置にわたって分散される）ことも可能である。
ここで使用する「データベース」という用語は、道路に
基づく補間技術とともに使用可能な任意の記憶データの
構成を含む。
【００１８】本発明は、少なくとも部分的には、メモリ
１４あるいは外部記憶装置２６に記憶されたコンピュー
タソフトウェアプログラムの形で実現可能である。この
ようなプログラムは、ユーザから供給される入力データ
に従って、所定のフォーマットで（例えば、ディスプレ
イ２０に、あるいは、プリンタ２２により生成されるプ
リントアウトで）所望の出力を生成するために、プロセ
ッサ１２により実行可能である。ユーザから供給される
入力データは、キーボード２４で入力されることも、外
部記憶装置２６の１個以上のファイルから読み出される
ことも、あるいは、サーバまたはその他の情報源からネ
ットワーク接続を通じて取得されることも可能である。
【００１９】上記のように、ネットワークカバレジやネ
ットワーク容量のようなワイヤレスネットワークの全体
性能メトリックは、統計的伝搬モデルを用いてトポロジ
カルグリッド上でＲＦリンクプロパティを計算すること
によって推定することができる。しかし、本発明は、道
路地図に基づく不規則なメッシュを用いて、大幅に改善
された結果を提供する。道路地図は、トラフィックがど
のように分布するかに関する貴重な情報を与える。推定
受信パワーのようなＲＦリンクメトリックをとり、不規
則なメッシュで道路に沿って慎重に補間を行うことによ
り、統計的変動が平均化され、ネットワーク性能は、基
本ネットワークパラメータのなめらかな関数として記述
することができるようになる。
【００２０】［１．モデリング手続きの例］次に、本発
明による道路に基づくトラフィック推定・補間がどのよ
うに実現されるかを例示する手続きについて説明する。
【００２１】［１．１ ネットワークパラメータのモデ
リング］ワイヤレスネットワークの性能のモデリングに
は、さまざまなネットワークパラメータを関連づけるこ
とが可能である。ネットワークの構成を定義するネット
ワークパラメータは一般に、モデリングプロセスにおい
て、事前に決定しなければならない。このようなパラメ
ータには、例えば、ハードウェア、地形、クラッタ、あ
るいはトラフィックに関連するものがあり、また、特定
の通信標準に固有のものもある。このような構成パラメ
ータの例として、セル位置、アンテナパラメータ、パワ
ーレベル、ハンドオフしきい値、チャネル帯域幅、地形
標高データなどがある。ネットワーク構成パラメータの
うち、一部は、固定ネットワークパラメータ（例えば、
地形標高データ、また、おそらくは、アンテナ位置や、
アンテナ高度など）とみなされ、他のネットワーク構成
パラメータは、調整可能なネットワークパラメータ（例
えば、アンテナチルト、通信チャネルあたりのパワーレ
ベル、周波数計画など）とみなされる。
【００２２】ワイヤレスネットワークが、最適化アルゴ
リズムを用いて最適化される場合、最適化プロセスにお
いて変更されるネットワークパラメータは、調整可能な
ネットワークパラメータとみなされる。例えば、周波数
計画アルゴリズムが使用されるとき、この調整可能ネッ
トワークパラメータは、各セルにおけるチャネルユニッ
トあたりのネットワーク周波数とすることが可能であ
る。別の例として、微分に基づく最適化アルゴリズムが
使用されるとき、この調整可能ネットワークパラメータ
は、アンテナチルト、通信チャネルあたりのパワーレベ
ル、またはその他の任意の数学的に連続なネットワーク
構成パラメータとすることが可能である。周波数計画ア
ルゴリズムを含む市販のツールは、上記のAircom社(ww
w.aircom.co.uk)のAssetネットワーク設計ツールであ
る。微分に基づくアルゴリズムの例は、米国特許出願
（発明者：K. L. Clarkson et al.、発明の名称：Metho
ds and Apparatus for Derivative-Based Optimization
of Wireless Network Performance）に記載されてい
る。
【００２３】構成パラメータ以外に、モデリングプロセ
ス内で決定されるネットワークパラメータがある。この
ようなパラメータは通常、経路損失、セル割当て、ある
地点での電界強度、その他の局所的なリンク性能メトリ
ック、および、全体のネットワーク性能測度のような、
リンク関連のパラメータである。これらのパラメータ
は、ネットワークの性能に関する情報を提供する。ワイ
ヤレスネットワークのリンク性能メトリックをモデリン
グするネットワーク設計ツールの例は、上記のMobile S
ystems International社(http://www.rmrdesign.com/ms
i)のPlanetツールである。Planetのようなツールが基礎
とする経路損失モデルの一例は、周知のHataモデルであ
る。これは、M. Hata, "Empirical formula for propag
ation lossin land mobile radio services", IEEE Tra
ns. on Vehicular Technology, VT-29:317-325, August
1980、に記載されている。
【００２４】例えば、ＣＤＭＡ ＩＳ−９５標準では、
順方向（フォワード）リンクパイロットカバレジは、リ
ンク性能の重要なファクタである。与えられたテスト点
ｉにおいて、順方向リンクカバレジは、支配的なサーバ
の信号対干渉比から次式のように推定される。
【数１】 ただし、ｎはセクタ数であり、αkおよびβjはネットワ
ークパラメータから導出される定数であり、Ｅｔｏｔij
は、テスト点ｉにおいてアンテナｊから受信されるパワ
ーであり、ηは全ノイズ項であり、ｆｍiは、追加フェ
ードマージンを表すことが可能である。式（１）が適当
なしきい値Ｙ0より高い場合、テスト点ｉはカバーされ
ている（カバレジを有する）。
【００２５】１つのテスト点ｉにおけるカバレジのこの
ような定義に基づいて、ネットワークカバレジは、すべ
てのテスト点のうち、順方向リンクパイロットカバレジ
を有するものの割合として定義することができる。個々
のテスト点は、例えば個々の位置の重要度やトラフィッ
ク密度を表す相異なる重みを有することが可能である。
このようなネットワークカバレジ測度は、各ネットワー
ク構成ごとに１つの値を有するため、これによりさまざ
まなネットワーク構成の性能を比較することができる。
さらにこれにより、「最良の」ネットワーク構成を発見
すること、および、このネットワーク性能値を最大化す
る最適化アルゴリズムを使用することが可能となる。
【００２６】［１．２ トラフィックモデリング］この
ようなモデリングプロセスから得られるネットワーク性
能測度の品質は、テスト点の選択および分布に強く依存
する。テスト点が規則的グリッド上に分布している場
合、カバーされるエリアまたはカバーされないエリアに
ついて得られるプロットは、動作中のネットワーク性能
を反映しない。カバーされていないテスト点は低いトラ
フィックエリアにある可能性があるからである。したが
って、これらのテスト点に基づくネットワークカバレジ
測度は、ほとんど意味がない。
【００２７】ネットワークカバレジや全体のネットワー
ク性能のその他の測度を最大化するように、微分に基づ
くアルゴリズムでネットワークパラメータを調整するこ
とが目標である場合、ネットワーク調整パラメータ（例
えば、アンテナチルト）が調整されるとともに関数がな
めらかに変動することが重要である。その理由は、高度
な最適化アルゴリズムは、関数が、適切に定義された１
階微分と、場合によっては２階微分を有することを要求
するからである。意味のある微分がなければ、直接探索
法（例えば、Margaret H. Wright, "Direct search met
hods: Once scorned, now respectable", in D. F. Gri
ffiths and G. A. Watson, eds., Numerical Analysis
1995 (Proceedings of the 1995 Dundee Biennial Conf
erence in Numerical Analysis), pp.191-208、に記載
されている）に頼らなければならなくなる。このような
直接探索法は、特に次元が高い場合に、収束性が非常に
悪いことがある。セクタあたり少なくとも１つの独立変
数があるという通常の場合、次元はしばしば１００を超
える。
【００２８】カバレジのような全体性能測度がアンテナ
チルトのようなネットワークパラメータの微分可能関数
となるためには、トラフィック分布が、単なる離散的な
点の集合（セット）以外の何かによって近似されること
が好ましい。可能な代替アプローチは、上記のテスト点
間を連結する線を追加してメッシュを形成し、各連結線
にトラフィック密度を割当て、これらの連結線上で積分
することである。例えば、各連結線の各端点で（１）を
評価し、その結果の値を連結線に沿って補間し、補間さ
れた（１）の値が各線のいかなる割合がＹ0しきい値を
超えるかを判定する。
【００２９】注意すべき点であるが、メッシュを用い
て、重なり合わない三角形または平行四辺形の集合とし
て領域を記述し、それぞれのこのような三角形または平
行四辺形の頂点で、（１）の値を用いて、三角形または
平行四辺形のいかなる割合がカバーされているかを判定
することも可能である。しかし、このような技術は、い
くつかの重大な欠点を有する。例えば、この技術は、最
適化に必要な微分可能性を達成するために実際には必要
ではなく、補間条件を複雑にし、実世界のトラフィック
と両立しない。
【００３０】したがって、最良のテスト点集合は、実世
界のトラフィック分布に関する知識に基づくべきであ
る。道路地図は、ワイヤレストラフィックの空間分布に
関するデータの重要な源である。その理由は、例えば、
多くの移動電話呼は、道路上または道路付近で発呼さ
れ、人口密度の高いエリアは多くの道路を有する傾向が
あるからである。道路地図のもう１つの利点は、通常、
小さい道路と、さまざまな種別の主要道路が区別されて
いる点である。したがって、本発明の実施例は、結果と
して得られるメッシュにおける重みが基地局セクタあた
りのトラフィックのような観測される測定値と一致すべ
きであることを理解しつつ、道路地図を用いて、トラフ
ィックがどのように分布しているかに関する詳細を提供
する。
【００３１】以下の記述の構成は次の通りである。セク
ション２では、道路位置データから、テスト点間の連結
線の適当に重みづけられたネットワークへの変換につい
て説明する。セクション３では、このようなメッシュに
おけるエッジに沿ってどのようにＲＦリンクメトリック
を補間するかについて説明する。セクション４では、メ
ッシュの実例について説明し、このようなメッシュが、
カバレジ割合のようなネットワークパラメータに対する
比較的なめらかな関数を生成することを示す。
【００３２】［２．道路地図データ］米国（プエルトリ
コおよび米領諸島を含む）の公的に入手可能な道路地図
のセットの一例は、U. S. Census Bureau（米国国勢調
査局）のTigerデータベース（TIGER/LINE 1997 Census
Files, Technical Report, Bereau of the Census, U.
S. Dept. of Commerce, Washington, D.C., http://ww
w.census.gov/geo/tiger/TIGER97D.pdf）である。これ
には、道路に加えて、河川、鉄道、行政境界、およびい
くつかの種類の建物のような特徴が含まれる。道路
は、"divided highway"（中央分離帯のある高速道
路）、"secondary road"（二級道路）、"local road"
（地方道路）などのような名称およびカテゴリによって
識別される多角形の線として与えられる。２つの道路が
交差するとき、２つの多角形線は、正確に１つの頂点で
交差することが保証される。
【００３３】本発明によれば、この例示的な道路地図デ
ータのセットを用いて、エッジ重みつきグラフを定義す
る。単にそれぞれの多角形線分に、その長さおよび上記
のカテゴリに基づく重みを割り当て、ハッシュ表を用い
て、多角形線が交差する共通頂点を照合する。その結果
は、エッジの隣接リスト(adjacency list)と、頂点の経
度・緯度対とともに、エッジ重みつきグラフとして格納
することができる。このようなエッジ重みつきグラフの
例は、以下で図７および図８に関して説明する。
【００３４】地図データは、ＤＸＦ（AutoCAD 2000 DXF
reference, http://www.autodesk.com/techpubs/autoc
ad/dxf, 1999、に記載されている）のようなベクトル型
グラフィクスフォーマットで得られることもある。この
ようなデータをエッジ重みグラフに変換することは、上
記のTigerデータベースデータの処理と類似している。
ただし、入力シンタクスが異なる点と、相異なるＤＸＦ
「レイヤ」上に異なる種別の道路がある場合に手作業が
必要になることがある点で、異なる。これらのレイヤ名
は標準化されていないため、各レイヤごとにエッジ重み
乗数を選択しなければならない。
【００３５】［２．１ 画像内で道路を見つけること］
地図が画像ファイルとしてのみ入手可能である場合、そ
れをエッジ重みつきグラフに変換することは、一般にベ
クトル化を必要とする。ベクトル化は、例えば、David
S. Doermann, "An introduction to vectorization and
segmentation", in GREG'97 Proc. of 2nd IAPR Works
hop on Graphics Recognition, pp.1-7,1997、に記載さ
れている。画像内のどのピクセルが道路を描画している
かを、例えば、ある色のすべてのピクセルを選択するこ
とによって判定する自動または半自動方式が利用可能で
あると仮定する。これは、白黒画像のベクトル記述を求
める作業を残す。基本的なアイデアは、「スケルトン」
（骨格）を求めてから、ピクセル量子化ノイズを平滑化
により除去する多角形近似を計算するというものであ
る。
【００３６】図２に、例として、道路地図画像の一部
を、Wakayamaアルゴリズムを用いて求められたその多角
形スケルトンとともに示す。Wakayamaアルゴリズムは、
TadaoWakayama, "A core-line tracing algorithm base
d on maximal square moving", IEEE Transactions on
Pattern Analysis and Machine Intelligence, 4(1):68
-74, January 1982、に記載されている。図中、多角形
スケルトンは、黒い点および白い線でマークされてい
る。平滑化除去する必要のあるノイズは、白い線にギザ
ギザの外観を与え、黒点の位置がピクセルグリッドによ
って影響を受けた態様に起因する。
【００３７】このスケルトングラフの頂点（すなわち、
図中の黒点）をスキャンし、２より高い次数のすべての
頂点を識別する。その後、このような頂点に出入りする
多角形線を、多角形近似アルゴリズム（例えば、J. Skl
ansky and V. Gonzalez, "Fast polygonal approximati
on of digitized contours", Pattern Recognition,12
(5):327-331, 1980、に記載されているもの）に入力す
ることができる。これは、多角形線のネットワークを生
成する。各線分は、スケルトンの特定の部分に対応す
る。各線分のピクセルをカウントすることにより、エッ
ジ重みが得られる。上記のWakayamaアルゴリズムの利点
は、スケルトンの個々の部分の画像ピクセルを比較的カ
ウントしやすいことである。この結果は、スケルトンを
求める前、または、スケルトンを求めた後短い側鎖を除
去する前に、脱落ピクセル（すなわち、道路ピクセルに
よって囲まれた非道路ピクセル）を充填するような精細
化によって、改善することができる。
【００３８】［２．２ エッジの追加］地図画像が入手
可能でない場合、可能な代替アプローチは、とにかく入
手可能な情報に基づく確率で、テスト点を擬似ランダム
に分布させることである。例えば、標高データのみが入
手可能な場合、谷は山頂よりも人口が多いと仮定するこ
とができる。
【００３９】擬似ランダムに生成されたテスト点は一般
に、連結線を選択するために、Delaunay三角形分割アル
ゴリズム（例えば、S. J. Fortune, "Voronoi diagrams
andDelaunay triangulations", in F. K. Hwang and
D.-Z. Du, eds., Computingin Euclidean Geometry, p
p.193-233, World Scientific, 1992、に記載されてい
る）のようなアルゴリズムを必要とする。このアルゴリ
ズムは受け入れ可能なものであるが、道路地図で見つけ
られるようなほぼ垂直および水平の連結線を見つけるた
めの、より簡単なアルゴリズムを使用することが好まし
い。
【００４０】そのようなアルゴリズムの一例は以下の通
りである。まず、ベクトル（ｘ，ｙ）を、ｘ＋ｙとｘ−
ｙの符号に基づいて４象限に分ける。次に、各象限ごと
に、各テスト点（ｘi，ｙi）に対して、そのテスト点
を、（ｘj−ｘi，ｙj−ｙi）が可能な最短のユークリッ
ド長さでその象限内にあるようなテスト点（ｘj，ｙj）
と連結する。このようなテスト点（ｘj，ｙj）がない場
合、または、最短ユークリッド長さがある固定下限（例
えば、テスト点の集合の直径の６分の１）より大きい場
合は、その連結線を生成しない。それ以外の場合、テス
ト点（ｘj，ｙj）を、テスト点（ｘi，ｙi）の象限制約
最近接点(quadrant-restricted nearest neighbor)とい
う。
【００４１】注意すべき点であるが、（ｘi，ｙi）は、
（ｘi，ｙi）の象限制約最近接点の１つでないあるテス
ト点（ｘj，ｙj）の象限制約最近接点であり得るので、
このアルゴリズムは、次数が４より大きい頂点のあるグ
ラフを生成する可能性がある。より疎(sparse)なグラフ
が好ましい場合、まず、象限制約最近接点の関係が対称
的なエッジのみを加えた後、どの頂点も次数が４より大
きくならないという制約のもとで、長さの昇順に一度の
１個ずつ他のエッジを追加する。
【００４２】単純な力ずくの(brute-force)探索を用い
ると、テスト点の集合からすべての象限制約最近接点を
２次の時間で求めることが可能である。これが遅すぎる
場合、掃引線(sweep-line)アルゴリズムが、より良好な
時間限界を与える可能性がある。
【００４３】［２．３ グラフの単純化］与えられた実
際の道路地図データのセットが非常に多くの頂点および
エッジを有するため、このようなメッシュを用いてカバ
レジ割合やその他のネットワークパラメータを最適化す
ることが非実際的となる可能性がある。グラフを単純化
するには多くの方法がある。１つの可能性は、メッシュ
内の最短のエッジをつぶして（収縮させて）、改訂され
たメッシュで必要な回数だけこの収縮プロセスを繰り返
すことである。エッジをつぶすとき、その重みは、近隣
のエッジ（好ましくは、エッジをつぶすことによって生
成された頂点に入るエッジ）に分布させるべきである。
エッジをつぶすことによりメッシュを単純化することに
ついてさらに詳細には、例えば、・Hughes Hoppe, "Vie
w-dependent refinement of progressive meshes", inC
omputer Graphics Proceedings, pp.189-198, 1997・H.
Hoppe, "Progressive simplicial complexes", in Com
puter Graphics Proceedings, pp.217-224, 1997に記載
されている。
【００４４】［２．４ トラフィック統計量に合うよう
にエッジ重みを調整すること］上記のグラフを、ネット
ワークパラメータを最適化するためのトラフィックパタ
ーンとして使用することができる前に、エッジ重みを、
すべての入手可能なトラフィックデータに一致するよう
に調整すべきである。例えば、基地局セクタあたりのト
ラフィックを与えるネットワーク統計量が入手可能な場
合がある。この場合、伝搬予測モデルを用いて、標準の
要件（例えば、最良の信号対干渉比）に基づいてどのエ
ッジまたはその一部が各セクタに割り当てられるかを判
定した後、そのセクタに対するトラフィック統計量に一
致するようにエッジ重みを再調整することができる。
【００４５】例として、テスト点ｉとｊの間に重みｗij
のエッジがあり、これらのテスト点は、それぞれ、セク
タａiおよびａjのカバレジエリア内にあると仮定する。
トラフィックを、連結エッジに沿って分布するとして扱
うことは、エッジのある割合ｆijがセクタａiのカバレ
ジエリアの一部として扱われることを要求する。このエ
ッジはセクタａiのエッジ重みにｆijｗijの寄与をし、
セクタａjのエッジ重みに（１−ｆij）ｗijの寄与をす
る。すべてのこのようなエッジ重みを足し合わせた後、
各セクタａごとに、そのセクタのトラフィック統計量と
一致するためにそのエッジ重みに乗じなければならない
ある乗数ωaを計算することができる。ｗi jのようなエ
ッジ重みに対する効果は、それに次式を乗じることであ
る。
【数２】
【００４６】［３．メッシュ上でＲＦリンクメトリック
を定義すること］本発明によりＲＦリンクメトリックが
定義されるメッシュは、そのエッジ重みがトラフィック
を表し、その頂点が、経路損失データが測定からまたは
伝搬モデルから入手可能なテスト点であるような、グラ
フである。これは一般に、エッジの両端の頂点に対する
経路損失データが与えられた場合に、エッジに沿って何
が起こるかを判定する補間規則のセットを必要とする。
これらの規則は、好ましくは、標準の要件（例えば、信
号対干渉比）に基づいてエッジのどのくらいが各セクタ
に割り当てられるかを判定することが容易であるよう
に、および、これがアンテナチルトやパワーレベルのよ
うなパラメータの適度になめらかな関数であるように、
設定される。
【００４７】［３．１ 信号対干渉比に対する補間規
則］頂点ｉにおける信号対干渉比（１）は、
【数３】 と書き直すことができる。ただし、最大が起こるｋは、
頂点ｉが割り当てられるセクタを与え、Ｓｎikは、セク
タｋを頂点ｉで受信する信号対干渉比であり、次式で与
えられる。
【数４】 いずれもセクタｋに割り当てられた、頂点ｉとｊの間の
エッジを考える。これは、他の任意のセクタｌに対して
Ｓｎik≧Ｓｎilであり、Ｓｎjkも同様に頂点ｊで極大で
あることを意味する。このエッジのいかなる割合がカバ
ーされるかを判定する簡単な規則は、セクタｋに対する
信号対干渉比を、ＳｎikとＳｎjkの間で線形に変化する
として扱うことである。例えば、Ｓｎik≧Ｙ0かつＳｎ
jk≦Ｙ0である場合、エッジの
【数５】 が、信号対干渉比しきい値Ｙ0より上でカバーされる。
【００４８】頂点ｉおよびｊが異なるセクタｋおよびｌ
に割り当てられる場合、エッジｉｊのどのくらいがカバ
ーされるかのような問題は、２つの異なる信号対干渉比
に関係する。上記の同一セクタ補間規則と整合させるた
め、次のようにおく。 Ｓｎijk（ｔ）＝（１−ｔ）Ｓｎik＋ｔＳｎjk Ｓｎijl（ｔ）＝（１−ｔ）Ｓｎil＋ｔＳｎjl （４） これにより、エッジのいかなる割合がセクタｋに割り当
てられ、いかなる割合がセクタｌに割り当てられ、いか
なる割合が、信号対干渉比がＹ0しきい値より低いため
にカバーされないかを計算することが可能となる。
【００４９】図３（ａ）〜図３（ｄ）に、Ｓｎ
ijk（ｔ）およびＳｎijl（ｔ）のプロットを、相異なる
タイプのカバレジに対して、頂点ｉから頂点ｊへのエッ
ジｉｊに沿った割合ｔの関数として示す。各プロット内
の破線は、信号対干渉比しきい値Ｙ0である。図３
（ａ）は、エッジｉｊが完全に２つのセクタによってカ
バーされる場合を示す。図３（ｂ）は、エッジｉｊの一
端が２つのセクタによってカバーされる場合を示す。図
３（ｃ）は、２つのセクタがエッジｉｊの中心部分以外
をカバーする場合を示す。図３（ｄ）は、エッジｉｊの
一端が単一のセクタによってカバーされる場合を示す。
【００５０】図４に、エッジｉｊに沿って信号対干渉比
を線形補間すると、エッジが４個の相異なるセクタに割
り当てられた部分に分かれるというより極端な場合の例
を示す。図は、４個の異なるセクタａに対するＳｎija
（ｔ）のプロットを、相異なるタイプのカバレジに対し
て、頂点ｉから頂点ｊへのエッジｉｊに沿った割合ｔの
関数として示す。各プロット内の破線は信号対干渉比し
きい値Ｙ0である。実際には、エッジのいずれの端点も
割り当てられないセクタを無視し、（４）における信号
対干渉比のうちの最高のもののみを使用することによっ
て、この種の複雑さを回避することも可能である。その
代償として、このような「不正」により、カバレジのよ
うな性能測度が、アンテナチルトのようなネットワーク
調整パラメータの連続関数となることを保証することが
困難になることがある。
【００５１】［３．２ なめらかさと微分］上記の補間
規則の目的は、カバレジのようなネットワーク性能測度
が最適化を困難にする不連続性を示さないことを保証し
ながら、実際の条件の近似を提供することである。ある
程度の不連続性は、それが可能性の低い偶然の一致を必
要とし、かつ、最適化アルゴリズムがその偶然に導かれ
る可能性が低い場合には、許容することも可能である。
しかし、それでも、不連続性を避けようとすることが望
ましい。あるセクタａに対してＳｎija（ｔ）≧Ｙ0であ
るようなエッジｉｊの割合がＣijである場合、各Ｃijが
パラメータの連続関数であれば、カバレジ
【数６】 は、明らかにパラメータの連続関数である。
【００５２】図３（ａ）〜図３（ｄ）に示したような状
況では、Ｃijはいかなる不連続性も示さない。その理由
は、パラメータの無限小変化は、Ｓｎmaにおいて各テス
ト点ｍおよび各セクタａに対するＳｎmaの無限小変化を
生成し、さらに、Ｓｎijk（ｔ）およびＳｎijl（ｔ）の
関数の無限小シフトを生成するからである。
【００５３】このような場合、任意のネットワークパラ
メータに関するＣijの微分は、各頂点における信号対干
渉比の微分Ｓｎik′、Ｓｎil′、Ｓｎjk′、Ｓｎjl′で
表すことが可能である。例えば、Ｃijは、図３（ｄ）の
状況では（３）に帰着し、その微分は次のようになる。
【数７】
【００５４】図５（ａ）および図５（ｂ）は、Ｃijが不
連続となる可能性がある状況で、割合ｔの関数として、
Ｓｎijk（ｔ）およびＳｎijl（ｔ）のプロットを示す。
今度も、各プロットについて、破線はしきい値Ｙ0を与
える。図５（ａ）のプロットに示されている潜在的な問
題点は、Ｓｎijk（ｔ）がＹ0で一定となる場合、（５）
の分母が０になることである。（４）から明らかなよう
に、ＳｎikまたはＳｎ jkの無限小変化は、関数Ｓｎijk
（ｔ）を下方にシフトするため、Ｓｎijk（ｔ）はＹ0よ
り小さくなってエッジの半分がカバーされなくなり、Ｃ
ijは突然１から０．５に降下する。
【００５５】もう１つの潜在的な問題点は、各エッジの
端点に対し信号対干渉比が最大の２個のセクタのみを考
慮することによって図４の複雑さを回避するように補間
規則を簡単化した場合に生じる。図５（ｂ）を参照する
と、Ｓｎjl′＝ＳｎjlであるためにＳｎijl′（１）＝
Ｓｎijl（１）である場合、無限小変化は、ｌおよび
ｌ′のいずれが、無視された第３セクタにあるかを決定
することができる。これは重大な不連続性につながる。
Ｓｎijl′（ｔ）の代わりにＳｎijl（ｔ）を無視する
と、Ｃijが６７％から９３％に増大するからである。
【００５６】図５（ａ）および図５（ｂ）に示す状況に
よる不連続性は一部の最適化プロセス（例えば、Philip
E. Gill, Walter Murray, and Michael A. Saunders,
Technical Report NA 97-2, Dept. of Math., UC San D
iego, 1997、に記載されているプロセス）では問題を引
き起こさない可能性もあるが、それでも、このような不
連続性は、必要であれば除去可能である。例えば、図５
（ｂ）に示した問題点を除去するためには、次式の定義
で、エッジｉｊに沿った信号対干渉比ｔにおいて、すべ
てのセクタａを考慮する。
【数８】 図５（ｂ）に示した問題点を除去することは一般にソフ
トしきい値を必要とする。すなわち、
【数９】 とする。ただし、Ｃｏｖ（ｓ）は、ｓ≪Ｙ0で０、ｓ≫
Ｙ0で１となる任意のなめらかな関数である。これらの
条件により、各Ｃijは、ネットワークパラメータに関し
て連続で区分的に微分可能な関数となる。
【００５７】［３．３ 他のＲＦリンクメトリックに対
する補間規則］次に、信号対干渉比以外のＲＦリンクメ
トリックに対する補間規則について説明する。一般に、
すべてのメトリックを線形補間することは安全ではな
い。その理由は、これは、経路損失から信号対干渉比を
計算するための規則のような、ＲＦリンクメトリックど
うしの間の数学的関係に違反する可能性があるからであ
る。しかし、他のＲＦリンクメトリックは、受信パワー
レベルから直ちに計算することが可能であり、受信パワ
ーレベルは、基地局からの距離に特に強く依存するた
め、このような受信パワーレベルは、以下で説明するよ
うに、補間された信号対干渉比と整合するように補間す
ることが可能である。
【００５８】ｎ個のすべてのセクタａに対して線形補間
関数Ｓｎija（ｔ）を使用するは、信号対干渉比の完全
なセット（これから、受信パワーを原理的に計算可能で
ある）を与える。しかし、これは通常、過大な計算量を
伴い、妥当な答えを得ることができないことがあるた
め、より簡単なアプローチを利用することが好ましい。
【００５９】この簡単化の基礎となるのは、エッジｉｊ
に沿った経路の割合ｔの関数として信号対干渉比を定義
するために通常必要なのはほんの少数のＳｎija（ｔ）
関数のみであり、これらのａの値は、受信パワー推定値
が必要となる可能性が高いセクタのみであることであ
る。ｎ個の受信パワーが選択され、信号対干渉比がＳｎ
ija（ｔ）関数に一致すると仮定される数個のみ（通
常、ｎよりはるかに小さい）であるため、（２）に基づ
く式が受信パワーについて解けるようにさらなる仮定を
おくことができる。
【００６０】（２）を、頂点ｉから頂点ｊへのエッジに
沿った経路の、ある割合ｔで成り立つように一般化する
と、次式が得られる。
【数１０】 ただし、ｓij（ｔ）は、ｓij（０）＝ｓiおよびｓ
ij（１）＝ｓjを満たす補間関数であり、Ｅijk（ｔ）
は、アンテナｋから受信されるパワーを与えるように決
定される関数である。上記の「さらなる仮定」は、ｓij
（ｔ）が次のような線形補間であることである。ｓ
ij（ｔ）＝（１−ｔ）ｓi＋ｔｓj （７）これによ
り、（６）をＥijk（ｔ）について解くことが可能とな
り、次式が得られる。
【数１１】 ただし、ｓij（ｔ）は（７）の通りであり、Ｓｎ
ija（ｔ）は（４）の通りである。
【００６１】［４．実例の結果］図６に、上記のTiger
データベースからの道路地図例のセットを用いて、３個
のセルセクタのうちの特定の１つに割り当てられたカバ
レジエリアについて、アンテナダウンチルトの関数とし
て全エッジ重み（単位：アーラン）のプロットを示す。
この例で用いた道路データのセットは、プエルトリコの
サンファン(San Juan)のものであり、エッジ重みは、道
路種別およびセクタあたりのトラフィック統計量に基づ
く。図７に、サンファン地域の一部に対する、単純化さ
れていないトラフィック分布グラフの一部を示す。グラ
フにおける線幅は、単位長さあたりのエッジ重みに基づ
く。サンファン地域全体のトラフィック分布グラフは、
４５，３５８個の頂点と、５４，８７５本のエッジを有
していた。上記のセクション２．３で説明したようにエ
ッジをつぶすことにより単純化を行うと、これが、９０
７１個の頂点および１２２４１本のエッジになったが、
依然として、全部で１６９個のセクタのそれぞれについ
て妥当な程度の詳細を提供した。図８に、図７の単純化
されていないグラフに対応する、結果として得られた単
純化されたトラフィック分布グラフの一部を示す。図７
および図８のトラフィック分布グラフは、本発明による
道路に基づく推定・補間において使用可能な「メッシ
ュ」の例である。
【００６２】図６のプロットは、特定のセクタによって
カバーされる全エッジ重みがそのアンテナのダウンチル
トにどのように依存するかを示す。図６から明らかにわ
かるように、セクション３のエッジに基づく補間技術
は、このセクタａに対するカバレジを、そのダウンチル
トのずっとなめらかな関数として与える。全カバレジ割
合は、このような関数の和にある定数を乗じたものであ
るため、不連続性を平滑化除去するある程度の傾向を除
いては、同種の挙動を示す。これは、破線の曲線におけ
る不連続性と、実線の曲線における勾配の不連続性とに
当てはまるが、その効果はかなり小さい。アンテナチル
トを再調整するだけで、数個の近隣セクタに対するカバ
レジに大きな影響を及ぼすからである。
【００６３】
【発明の効果】［５．結論］本発明は、道路位置データ
（例えば、道路地図データ）を利用して、ワイヤレスネ
ットワークのネットワークパラメータを推定・補間す
る。このような道路位置データは、ワイヤレスネットワ
ークにおける実際のトラフィック分布の正確な推定値を
求めるために使用可能である。本発明による、道路地図
に基づくトラフィック分布は、実際のネットワークにお
けるアンテナあたりのトラフィックの観測値に合わせて
容易に調整可能であり、一様グリッド上のサンプリング
のような従来のアプローチよりもずっと少ないテスト点
しか必要としない。また、本発明の、道路に基づく補間
アプローチは、自動最適化アルゴリズムをずっと適用し
やすい、ノイズの少ないネットワーク性能の測度を生じ
る補間規則を提供する。
【００６４】注意すべき点であるが、本発明は、少なく
とも部分的には、１つまたは複数のソフトウェアプログ
ラム（例えば、システム１０のプロセッサ１２により実
行されるソフトウェアプログラム命令）の形で実現可能
である。本発明に従って適当に設定されたソフトウェア
プログラムは、例えば、１つまたは複数の情報源からネ
ットワークパラメータおよび道路位置データを取得し、
上記の本発明による道路に基づく補間プロセスに従って
ネットワークパラメータデータを処理し、結果として得
られるネットワーク構成情報を所望のフォーマットで提
示するディスプレイあるいはその他の適当な出力を生成
する。
【００６５】本発明の上記の実施例は単なる例示であ
る。例えば、上記の技術は、ワイヤレスネットワークを
設計するため、あるいは、すでに動作中の既存のネット
ワークを最適化ないし改善するために使用可能である。
さらに、本発明は、サブネットワーク（例えば、与えら
れたワイヤレスネットワークの指定された部分）や、多
くの相異なる種類のネットワーク（例えば、移動加入者
装置もしくは固定加入者装置または移動機と固定機の組
合せを有するネットワーク）にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による道路に基づく推定・補間を実現可
能な処理システムのブロック図である。
【図２】本発明による道路に基づく推定・補間のプロセ
スで使用可能な道路地図画像の一部を示す図である。
【図３】相異なる２セクタカバレジ配置に対する信号対
干渉比のプロットを示す図である。
【図４】４セクタカバレジ配置に対する信号対干渉比の
プロットを示す図である。
【図５】エッジカバレジ関数が不連続となる可能性のあ
る相異なる２セクタカバレジ配置に対する信号対干渉比
のプロットを示す図である。
【図６】本発明の実施例における特定のアンテナセクタ
に対する、アンテナダウンチルトの関数としてのトラフ
ィックのプロットを示す図である。
【図７】本発明による道路に基づく推定・補間のプロセ
スで使用される、単純化されていないエッジ重み付きト
ラフィック分布グラフの例を示す図である。
【図８】本発明による道路に基づく推定・補間のプロセ
スで使用される、単純化されたエッジ重み付きトラフィ
ック分布グラフの例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 処理システム １２ プロセッサ １４ メモリ １６ バス １８ 入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ ２０ ディスプレイ ２２ プリンタ ２４ キーボード ２６ 外部記憶装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ケネス エル．クラークソン アメリカ合衆国、07940 ニュージャージ ー、マディソン、シンクレアー テラス ５ (72)発明者 カール ジョージ ハンペル アメリカ合衆国、10009 ニューヨーク、 ニューヨーク、アベニュー エー．103、 アパートメント ３Ａ (72)発明者 ジョン ディー．ホビー アメリカ合衆国、08854 ニュージャージ ー、ピスカタウェイ、デイビス アベニュ ー 270 (72)発明者 ポール アンソニー ポラコス アメリカ合衆国、07746 ニュージャージ ー、マルボロ、スーザン ドライブ 19

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤレスネットワークの性能を特徴づ
    ける、プロセッサにより実行される方法において、 ワイヤレスネットワークによってサービスされるエリア
    の少なくとも一部の道路位置データから少なくとも部分
    的に導出されたデータ点のセット上でワイヤレスネット
    ワークの少なくとも１つのリンクパラメータの値を決定
    するステップを有することを特徴とする、ワイヤレスネ
    ットワークの性能を特徴づける方法。
  2. 【請求項２】 前記決定するステップは、リンクモデル
    を利用して前記値を決定することを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記道路位置データは、道路地図データ
    から導出されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記道路位置データは、１つ以上の画像
    ファイルから導出されることを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 前記道路位置データは、まずスケルトン
    グラフを生成した後、該スケルトングラフに多角形近似
    を適用することによって、前記画像ファイルから導出さ
    れることを特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記ワイヤレスネットワークの少なくと
    も１つのリンクパラメータの値は、前記データ点の少な
    くともサブセットと、複数の対応する相互接続するエッ
    ジとからなるメッシュ上で評価されることを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記ワイヤレスネットワークの少なくと
    も１つのリンクパラメータの値は、１つ以上のエッジに
    沿って補間を行うことにより評価されることを特徴とす
    る請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記エッジの少なくともサブセットの各
    エッジは、１つ以上の道路に少なくとも部分的に対応す
    ることを特徴とする請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記メッシュの複数のエッジには、複数
    のエッジ重みが関連づけられることを特徴とする請求項
    ６記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記エッジ重みの少なくともサブセッ
    トは、前記ワイヤレスネットワーク内のトラフィックを
    表すことを特徴とする請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記エッジ重みの少なくともサブセッ
    トは、入手可能なネットワークトラフィックデータに一
    致するように調整されることを特徴とする請求項９記載
    の方法。
  12. 【請求項１２】 前記メッシュは、前記道路位置データ
    から生成される精細なメッシュに、少なくとも１つの単
    純化操作を適用することにより生成されることを特徴と
    する請求項６記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記単純化操作は、エッジ収縮操作を
    含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記補間により、ネットワーク性能測
    度が、前記少なくとも１つのリンクパラメータのなめら
    かな関数として計算可能となることを特徴とする請求項
    ７記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記リンクパラメータは、信号強度を
    含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記リンクパラメータは、信号対干渉
    比を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記リンクパラメータは、経路損失を
    含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記リンクパラメータは、ネットワー
    ク性能測度を生成するために使用されることを特徴とす
    る請求項１記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記ネットワーク性能測度は、ネット
    ワークカバレジ測度を含むことを特徴とする請求項１８
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記ネットワーク性能測度は、ネット
    ワーク容量測度を含むことを特徴とする請求項１８記載
    の方法。
  21. 【請求項２１】 前記ネットワーク性能測度は、少なく
    とも部分的に、データ点のメッシュ内のエッジに沿って
    補間された値を用いて生成されることを特徴とする請求
    項１８記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ネットワーク性能測度は、少なく
    とも部分的に、ネットワークパラメータの微分可能関数
    であることを特徴とする請求項１８記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記ネットワーク性能測度は、前記デ
    ータ点の少なくともサブセットを含むメッシュ内のエッ
    ジに沿ったネットワークパラメータに関して微分される
    ことを特徴とする請求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記ネットワーク性能測度は、微分に
    基づくアルゴリズムを用いてネットワークパラメータに
    関して最適化されることを特徴とする請求項２２記載の
    方法。
  25. 【請求項２５】 前記ネットワークカバレジ測度は、少
    なくとも１つのリンクパラメータが指定しきい値より高
    いターゲットカバレジエリアの割合を含むことを特徴と
    する請求項１９記載の方法。
  26. 【請求項２６】 ワイヤレスネットワークの性能を特徴
    づける装置において、 ワイヤレスネットワークによってサービスされるエリア
    の少なくとも一部の道路位置データから少なくとも部分
    的に導出されたデータ点のセット上でワイヤレスネット
    ワークの少なくとも１つのリンクパラメータの値を決定
    するように動作する、プロセッサに基づくシステムを有
    することを特徴とする、ワイヤレスネットワークの性能
    を特徴づける装置。
  27. 【請求項２７】 ワイヤレスネットワークの性能を特徴
    づける際に使用される１つ以上のソフトウェアプログラ
    ムを格納したコンピュータ可読媒体を有する製品におい
    て、前記１つ以上のソフトウェアプログラムは、プロセ
    ッサにより実行されるとき、 ワイヤレスネットワークによってサービスされるエリア
    の少なくとも一部の道路位置データから少なくとも部分
    的に導出されたデータ点のセット上でワイヤレスネット
    ワークの少なくとも１つのリンクパラメータの値を決定
    するステップを実行することを特徴とする、コンピュー
    タ可読媒体を有する製品。
  28. 【請求項２８】 ワイヤレスネットワークの性能を特徴
    づける、プロセッサにより実行される方法において、 ワイヤレスネットワークによってサービスされるエリア
    の少なくとも一部を特徴づける位置データから少なくと
    も部分的に導出されたデータ点を相互接続する複数のエ
    ッジに沿ってワイヤレスネットワークの少なくとも１つ
    のリンクパラメータの値を補間するステップと、 補間された値に少なくとも部分的に基づいて、ネットワ
    ーク性能測度を生成するステップとを有することを特徴
    とする、ワイヤレスネットワークの性能を特徴づける方
    法。
  29. 【請求項２９】 ワイヤレスネットワークの性能を特徴
    づける装置において、 （ｉ）ワイヤレスネットワークによってサービスされる
    エリアの少なくとも一部を特徴づける位置データから少
    なくとも部分的に導出されたデータ点を相互接続する複
    数のエッジに沿ってワイヤレスネットワークの少なくと
    も１つのリンクパラメータの値を補間し、（ｉｉ）補間
    された値に少なくとも部分的に基づいて、ネットワーク
    性能測度を生成する、ように動作する、プロセッサに基
    づくシステムを有することを特徴とする、ワイヤレスネ
    ットワークの性能を特徴づける装置。
  30. 【請求項３０】 ワイヤレスネットワークの性能を特徴
    づける際に使用される１つ以上のソフトウェアプログラ
    ムを格納したコンピュータ可読媒体を有する製品におい
    て、前記１つ以上のソフトウェアプログラムは、プロセ
    ッサにより実行されるとき、 ワイヤレスネットワークによってサービスされるエリア
    の少なくとも一部を特徴づける地図データから少なくと
    も部分的に導出されたデータ点を相互接続する複数のエ
    ッジに沿ってワイヤレスネットワークの少なくとも１つ
    のリンクパラメータの値を補間するステップと、 補間された値に少なくとも部分的に基づいて、ネットワ
    ーク性能測度を生成するステップとを有することを特徴
    とする、コンピュータ可読媒体を有する製品。
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