JP2019121922A - 干渉電力推定装置および干渉電力推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隠れ端末に起因する干渉電力を精度よく推定する装置および方法を提供する。【解決手段】干渉電力推定装置は、伝搬損失モデル作成部、隠れ端末抽出部、干渉電力推定部を備え、目的エリア内で複数の無線通信装置が使用される無線通信システムにおいて干渉電力を推定する。伝搬損失モデル作成部は、目的エリア内の複数の測定点で測定された複数の受信電力値に基づいて伝搬損失モデルを作成する。隠れ端末抽出部は、各無線通信装置について、伝搬損失モデルを用いて、他の無線通信装置から送信される信号の受信電力を推定し、その推定結果に基づいて複数の無線通信装置のうちから隠れ端末となり得る無線通信装置を抽出する。干渉電力推定部は、目的エリア内に設定される電力推定点と隠れ端末抽出部により抽出された無線通信装置との間の距離および伝搬損失モデルに基づいて、電力推定点における隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。【選択図】図２

Description

本発明は、無線ネットワークにおいて干渉電力を推定する装置および方法に係わる。

無線ＬＡＮの設計においては、各アクセスポイントのカバーエリア（即ち、アクセスポイントと通信できるエリア）が測定または推定される。例えば、各アクセスポイントから受信する信号の強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）が測定または推定され、その結果に基づいて受信強度分布図（ＲＳＳＩヒートマップ）が作成される。そして、アクセスポイント間で干渉が生じることなく、且つ、通信不可領域が可能な限り小さくなるように、アクセスポイントの数および配置が決定される。

なお、関連技術として、アクセスポイントが受信する干渉電力を減少させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、基地局装置における推定干渉電力を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２０１６−２２５９０２号公報 特開２０１２−７４８１８号公報

ところが、従来技術による無線ＬＡＮの設計においては、端末間の干渉が十分に考慮されていない。具体的には、従来技術では、隠れ端末による影響が考慮されていない。このため、各アクセスポイントのカバーエリアが適切に設計されている場合であっても、端末の配置または動作状況によっては、隠れ端末に起因して、無線ＬＡＮのパフォーマンスが低下することがある。例えば、無線ＬＡＮにつながりにくい状態が発生し得る。或いは、無線ＬＡＮとの接続が切れることがある。

本発明の１つの側面に係わる目的は、隠れ端末に起因する干渉電力を精度よく推定する装置および方法を提供することである。

本発明の１つの態様の干渉電力推定装置は、目的エリア内で複数の無線通信装置が使用される無線通信システムにおいて干渉電力を推定する。この干渉電力推定装置は、前記目的エリア内の複数の測定点で測定された複数の受信電力値に基づいて、前記目的エリア内での無線信号の伝搬距離と損失との関係を表す伝搬損失モデルを作成する伝搬損失モデル作成部と、各無線通信装置について、前記伝搬損失モデルを用いて、他の無線通信装置から送信される信号の受信電力を推定し、各無線通信端末について推定した受信電力に基づいて、前記複数の無線通信装置のうちから隠れ端末となり得る無線通信装置を抽出する隠れ端末抽出部と、前記目的エリア内に設定される電力推定点と前記隠れ端末抽出部により抽出された無線通信装置との間の距離および前記伝搬損失モデルに基づいて、前記電力推定点における隠れ端末に起因する干渉電力を推定する干渉電力推定部と、を備える。

上述の態様によれば、隠れ端末に起因する干渉電力を精度よく推定できる。

本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる干渉電力推定装置の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる干渉電力推定方法の一例を示す図である。 測定データから得られる伝搬損失の測定値の例を示す図である。 伝搬損失モデルを作成する処理の一例を示すフローチャートである。 伝搬損失モデルを作成する処理の一例を示す図である。 隠れ端末判定の一例を示す図である。 無線端末の配置およびメッシュの設定の一例を示す図である。 隠れ端末に起因する干渉電力を推定する方法の一例を示すフローチャート（その１）である。 隠れ端末に起因する干渉電力を推定する方法の一例を示すフローチャート（その２）である。

図１は、本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す。実施形態の無線通信システム１は、予め指定される所定の目的エリアに構築される。目的エリアは、無線通信を実施すべきエリアに相当する。例えば、目的エリアは、工場の建屋、オフィスビル等に相当する。

無線通信システム１は、図１に示すように、目的エリア内に複数のルータ２（２ａ〜２ｄ）を備える。ルータ２は、１または複数の無線端末を収容することができ、無線アクセスポイントとして動作し得る。すなわち、ルータ２は、無線端末から出力される上りリンク信号を受信し、無線端末へ下り信号を送信する。また、ルータ２は、他のルータ２との間で無線信号を送信および受信することができる。すなわち、ルータ２は、マルチホップルータとして動作し得る。なお、複数のルータ２のうちの１つは、他のネットワークと接続するためのゲートウェイルータとして動作してもよい。

本発明の実施形態に係わる干渉電力推定装置は、図１に示す目的エリア内の干渉電力を推定する。具体的には、干渉電力推定装置は、目的エリア内に複数の無線端末が配置されるケースにおいて、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。そして、干渉電力推定装置は、干渉電力の推定結果に基づいて、目的エリア内のヒートマップを作成する。なお、この明細書では、ヒートマップは、受信電力（例えば、隠れ端末に起因する干渉電力）の分布を表す。

図２は、本発明の実施形態に係わる干渉電力推定装置の一例を示す。干渉電力推定装置１０は、測定ツール２０から測定データを取得する。また、干渉電力推定装置１０は、各ルータ２（２ａ〜２ｄ）から測定データを取得することもできる。そして、干渉電力推定装置１０は、取得した測定データに基づいて干渉電力を推定し、その推定結果に基づいてヒートマップを作成する。

干渉電力推定装置１０は、インタフェース（ＩＦ）１１、１２、メモリ１３、伝搬損失モデル作成部１４、推定部１５、ヒートマップ作成部１８を備える。推定部１５は、隠れ端末抽出部１６および干渉電力推定部１７を備える。なお、干渉電力推定装置１０は、図２に示していない他の機能を備えていてもよい。また、推定部１５も、図２に示していない他の機能を備えていてもよい。

インタフェース１１は、測定ツール２０により生成される測定データを受信する。インタフェース１２は、各ルータ２により生成される測定データを受信する。測定ツール２０およびルータ２から受信した測定データは、メモリ１３に格納される。なお、インタフェース１１、１２が受信した測定データは、目的エリア内の複数の測定点でそれぞれ測定された複数の受信電力値に相当する。また、メモリ１３には、各ルータ２の位置（または、座標）を表すルータ情報も格納される。

伝搬損失モデル作成部１４は、インタフェース１１、１２が受信した測定データに基づいて、目的エリア内の伝搬損失を表す伝搬損失モデルを作成する。伝搬損失モデルは、無線信号の伝搬距離と損失との関係を表す。推定部１５は、伝搬損失モデル作成部１４により作成された伝搬損失モデルを利用して、目的エリア内に設定される電力推定点について受信電力／干渉電力を推定する。このとき、推定部１５は、目的エリア内に設定される複数の電力推定点についてそれぞれ受信電力／干渉電力を推定してもよい。この場合、複数の電力推定点は、例えば、目的エリアに対して設定されるメッシュの各交点に相当する。

隠れ端末抽出部１６は、目的エリア内に配置されている複数の無線通信装置のうちから隠れ端末となり得る無線通信装置を抽出する。「無線通信装置」は、ルータおよび無線端末を含むものとする。干渉電力推定部１７は、電力推定点と隠れ端末となり得る無線通信装置との間の距離、および伝搬損失モデル作成部１４により作成された伝搬損失モデルに基づいて、その電力推定点における隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。

ヒートマップ作成部１８は、推定部１５により算出される推定電力データに基づいて、目的エリア内のヒートマップを作成する。干渉電力推定部１７により複数の電力推定点についてそれぞれ隠れ端末に起因する干渉電力が推定されたときには、ヒートマップ作成部１８は、その推定結果に基づいて、隠れ端末に起因する干渉電力のヒートマップを作成する。

図３は、本発明の実施形態に係わる干渉電力推定方法の一例を示す。なお、図３に示す干渉電力推定方法は、例えば、目的エリア内にルータ２が設置された状態で実行される。このとき、目的エリア内に無線端末が存在していてもよいし、存在していなくてもよい。

測定ツール２０は、位置および受信電力を測定する機能を備える。また、測定ツール２０は、例えば、移動端末に実装される。そして、ネットワーク管理者またはユーザは、目的エリア内の所望の測定点において、測定ツール２０を用いて受信電力を測定する。

測定ツール２０は、各ルータ２から出力される無線信号を受信し、その受信電力（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を測定すると共に、その送信元を特定する。このとき、測定ツール２０は、例えば、送信電力が既知である信号のＲＳＳＩを測定する。また、測定ツール２０は、受信信号の中心周波数も測定してもよい。そして、測定ツール２０は、測定結果を表す測定データを干渉電力推定装置１０に通知する。ここで、測定データは、下記の情報を含む。
（１）測定点の位置
（２）ＲＳＳＩ
（３）受信信号の中心周波数
（４）受信信号の送信元ルータを識別する識別情報

測定ツール２０は、１つの測定点において複数のルータ２から無線信号を受信したときは、各ルータ２について測定データを生成して干渉電力推定装置１０に通知する。また、ネットワーク管理者またはユーザは、目的エリア内の複数の測定点において、測定ツール２０を用いてそれぞれＲＳＳＩを測定する。すなわち、目的エリア内の複数の測定点においてそれぞれ得られる測定データが、測定ツール２０から干渉電力推定装置１０に通知される。

測定データは、たとえば、ＣＳＶ（comma-separated values）形式で表される。そして、測定データは、その形式が変換ツール２１により変換された後、干渉電力推定装置１０に与えられる。変換ツール２１は、干渉電力推定装置１０が処理可能な形式または干渉電力推定装置１０の処理が簡略化される形式に、測定データの形式を変換する。ただし、変換ツール２１は必ずしも必要ではなく、測定ツール２０から干渉電力推定装置１０に直接的に測定データが通知されてもよい。

なお、図３に示す例では、測定ツール２０から干渉電力推定装置１０に測定データが通知されるが、各ルータ２も干渉電力推定装置１０に測定データを通知することができる。この場合、ルータ２は、周辺環境測定部２２を用いて、他のルータ２から送信されるビーコン信号のＲＳＳＩを測定する。各ルータ２から干渉電力推定装置１０に通知される測定データは、下記の情報を含む。
（１）測定を実行したルータを識別する識別情報
（２）ＲＳＳＩ
（３）受信信号の中心周波数
（４）受信信号の送信元ルータを識別する識別情報

干渉電力推定装置１０は、測定ツール２０およびルータ２から取得した測定データをメモリ１３に格納する。ただし、干渉電力推定装置１０は、測定ツール２０またはルータ２のいずれか一方のみから測定データを取得してもよい。たとえば、干渉電力推定装置１０は、測定ツール２０のみから測定データを取得してもよい。

干渉電力推定装置１０は、取得した測定データから伝搬損失の測定値を計算し、その計算結果をメモリ１３に保存してもよい。例えば、測定ツール２０から１セットの測定データ（測定点の位置、ＲＳＳＩ、受信信号の送信元ルータを識別する識別情報）を受信したときには、干渉電力推定装置１０は、測定点と送信元ルータとの間の距離ｄを計算し、距離ｄおよびＲＳＳＩ測定値から伝搬損失の測定値を得ることができる。なお、各ルータ２の位置および各ルータ２の送信電力は既知であるものとする。

図４は、測定データから得られる伝搬損失の測定値の例を示す。伝搬損失の測定値は、測定点と信号源との間の距離ｄに対応づけてメモリ１３に保存される。

干渉電力推定装置１０は、測定ツール２０および／またはルータ２から取得した測定データに基づいて伝搬損失モデルを作成し、その伝搬損失モデルを利用して、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。図３に示す例では、以下の手順で干渉電力が推定される。

Ｓ１において、伝搬損失モデル作成部１４は、目的エリア内での無線信号の伝搬距離と損失との関係を表す伝搬損失モデルを作成する。伝搬損失モデルについては、後で詳しく説明する。

Ｓ２において、干渉電力推定装置１０は、無線通信システム１を表すデータ上で目的エリア内に複数の無線端末を配置する。無線端末の個数および各無線端末の位置は、端末配置情報で表される。端末配置情報は、ネットワーク管理者またはユーザから干渉電力推定装置１０に与えられる。例えば、ネットワーク管理者またはユーザは、無線通信システム１を表示するＧＵＩを利用して各無線端末の位置を指定してもよい。

Ｓ３において、隠れ端末抽出部１６は、目的エリア内に配置されている複数の無線通信装置のうちから、隠れ端末となり得る無線通信装置を抽出する。「無線通信装置」は、ルータ２およびデータ上で配置された無線端末を含む。

Ｓ４において、干渉電力推定部１７は、目的エリア内に設定される電力推定点ごとに、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。このとき、干渉電力推定部１７は、電力推定点と隠れ端末となり得る無線通信装置との間の距離、および伝搬損失モデル作成部１４により作成された伝搬損失モデルに基づいて、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。尚、干渉電力推定部１７は、目的エリア内に設定される複数の電力推定点それぞれについて、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。

Ｓ５において、ヒートマップ作成部１８は、干渉電力推定部１７による複数の電力推定点についての推定結果に基づいて、隠れ端末に起因する干渉電力のヒートマップを作成する。このヒートマップは、画像データとして出力され、不図示の表示装置に表示される。

＜伝搬損失モデルの作成＞
伝搬損失モデル作成部１４は、各測定点において得られた測定データに基づいて、パス損失を計算する。このとき、伝搬損失モデル作成部１４は、図４に示す伝搬損失の測定値に基づいてパス損失を計算してもよい。なお、伝搬損失モデルは（１）式で表される。

（１）式において、ｄは、測定点と信号源との間の距離を表し、ｆ_cは、無線信号の中心周波数を表す。したがって、係数α、βを求めることにより、距離ｄに対応する伝搬損失が得られる。

係数α、βは、この実施例では、（２）式で表される最小二乗法を用いて算出される。すなわち、伝搬損失モデルによる近似値と測定データに基づいて得られる測定値との差分の二乗和が最小となるように、係数α、βが決定される。

（２）式において、Ｎは、伝搬損失の測定値の数を表す。ｎは、Ｎ個の測定値をそれぞれ識別する変数であり、図４に示す例では測定番号に相当する。ＰＬ_meas(n)は、ｎ番目の測定データから得られる伝搬損失の測定値を表す。なお、伝搬損失の測定値は、例えば、図２に示すメモリ１３に保存されている。ＰＬ_calc(d_n)は、ｎ番目の測定データに対して伝搬損失モデルにより算出される伝搬損失の近似値を表す。

係数α、βは、具体的には（３）式で算出される。

（３）式を解くと、係数α、βは（４）式で表される。

図５は、伝搬損失モデルを作成する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、干渉電力推定装置１０に測定データが通知された後に、伝搬損失モデル作成部１４により実行される。なお、干渉電力推定装置１０は、各測定データから伝搬損失の測定値を得てメモリ１３に保存しているものとする。

Ｓ１１において、伝搬損失モデル作成部１４は、伝搬損失の測定値を取得する。このとき、伝搬損失モデル作成部１４は、測定値に対応する「距離」も取得する。なお、伝搬損失の測定値および対応する距離は、上述したように、メモリ１３に保存されている。続いて、Ｓ１２において、伝搬損失モデル作成部１４は、伝搬損失モデルを表す係数α、βを算出する。係数α、βは、各測定点において得られている伝搬損失の測定値および対応する距離を、上述した（１）〜（４）式に与えることで算出される。

Ｓ１３〜Ｓ１６において、伝搬損失モデル作成部１４は、外れ値を検出する外れ値判定ループを実行する。外れ値判定ループは、各測定値に対して実行される。すなわち、伝搬損失モデル作成部１４は、全測定値の中から１つずつ順番に判定対象の測定値を選択し、選択した測定値が外れ値であるか否かをそれぞれ判定する。外れ値判定ループは、以下の通りである。

Ｓ１３において、伝搬損失モデル作成部１４は、Ｓ１２で算出されている係数α、βを使用して、判定対象の測定値に対応する伝搬損失を算出する。このとき、判定対象の測定値に対応する伝搬距離（及び、無線信号の中心周波数）を（１）式に与えることにより、伝搬損失が算出される。

Ｓ１４において、伝搬損失モデル作成部１４は、実際に測定されたＲＳＳＩに基づいて得られる伝搬損失の測定値と、Ｓ１３で得られた伝搬損失の算出値との差分を計算する。そして、伝搬損失モデル作成部１４は、この差分が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。

上記差分が閾値よりも大きいときは、伝搬損失モデル作成部１４は、判定対象の測定値が外れ値であると判定する。この場合、伝搬損失モデル作成部１４は、Ｓ１５において、判定対象の測定値を、伝搬損失モデルを作成するための測定値から除外する。なお、上記差分が閾値以下であるときは、Ｓ１５の処理はスキップされる。

Ｓ１６において、伝搬損失モデル作成部１４は、判定対象として選択されていない測定値が残っているか否かを判定する。そして、選択されていない測定値が残っていれば、伝搬損失モデル作成部１４の処理はＳ１３に戻る。すなわち、すべての測定値に対してＳ１３〜Ｓ１６の処理が終了すると、伝搬損失モデル作成部１４の処理はＳ１７に進む。

Ｓ１７において、伝搬損失モデル作成部１４は、直前に実行した外れ値判定ループで外れ値が検出されたか否かを判定する。そして、１つ以上の外れ値が検出されたときは、伝搬損失モデル作成部１４の処理はＳ１２に戻る。すなわち、１つ以上の外れ値が検出されたときは、係数α、βが再計算される。

Ｓ１２〜Ｓ１７の処理は、外れ値判定ループで外れ値が検出されなくなるまで繰り返し実行される。このため、図５に示す手順によれば、外れ値（すなわち、特異な測定値）の影響を抑制しながら係数α、βが算出される。したがって、精度の高い伝搬損失モデルが作成される。

なお、上述の閾値を小さくすれば、伝搬損失モデルの精度が高くなる。ただし、閾値を小さくし過ぎると、測定値が過剰に除去されることとなり、伝搬損失モデルを作成するために使用される測定値の数が少なくなるので、かえって精度が低くなるおそれがある。この問題は、測定点の数を多くすれば解消し得るが、測定点の数を多くすると、伝搬損失モデルを作成するために要する手間または時間が増加する。よって、閾値は、これらの要因を考慮して適切に決定することが好ましい。

図６は、伝搬損失モデルを作成する処理の一例を示す。図６において、×印および△印は、測定値を表す。ただし、△印は、特異な測定値（すなわち、外れ値）を示している。また、曲線は、測定値に基づいて算出される近似曲線（すなわち、伝搬損失モデル）を示している。

図６（ａ）は、外れ値を含む状態で算出された伝搬損失モデルＭ１を示す。伝搬損失モデルＭ１（α＝21.0、β＝34.8）は、Ｓ１２〜Ｓ１３において作成される。この後、Ｓ１４〜Ｓ１５において、外れ値が削除される。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す状態から外れ値が削除された後に得られる伝搬損失モデルＭ２を示す。伝搬損失モデルＭ２（α＝19.5、β＝36.6）は、特異な測定値を使用することなく算出されているので、伝搬損失モデルＭ１と比較して伝搬損失を精度よく表していると考えられる。

このように、本発明の実施形態によれば、実際に測定された電力値に基づいて伝搬推定モデルが作成されるので、その精度または信頼性が高い。加えて、伝搬推定モデルを作成する際に測定値から外れ値が除外されるので、その精度または信頼性はさらに高くなる。

＜隠れ端末の判定＞
ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）が採用される無線ＬＡＮでは、送信端末は、データ送信を開始する前に、無線リソースが他の端末により使用されているか否かを確認する。このとき、キャリアセンスにより検出される受信電力（例えば、ＲＳＳＩ）が所定の閾値を超えていれば、送信端末は、無線リソースが他の端末により使用されていると判定できるので、データ送信を開始しない。すなわち、衝突は回避される。なお、以下の記載では、この閾値を「ビジー検出閾値」と呼ぶことがある。

無線通信装置がキャリアセンスを行ったときに、ある信号源から受信する信号の電力がビジー検出閾値を超えていれば、その無線通信装置は、その信号源を「隣接ノード」と判定する。すなわち、その信号源は「隠れ端末」とは判定されない。一方、ある信号源から受信する信号の電力が、ビジー検出閾値と比較して十分に小さい所定の閾値（以下、「受信検出閾値」と呼ぶことがある。）よりも小さいときは、他の信号との間で実質的に干渉が発生しないと考えられる。すなわち、受信信号の電力が受信検出閾値よりも小さいケースでは、その信号源を隠れ端末と考える必要はない。したがって、この実施例では、これらの要因を考慮し、ある信号源から受信する信号の電力が、受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいときに、隠れ端末抽出部１６は、その信号源を「隠れ端末となる得る無線通信装置」と判定する。

図７は、隠れ端末判定の一例を示す。図７に示す実施例において、Ｍ３およびＭ４は、それぞれ5GHz帯および2.4GHz帯のキャリアを使用する無線ＬＡＮにおける伝搬損失モデルを表す。

この実施例では、各無線通信装置の送信電力は一定であり、既知であるものとする。そうすると、送信ノードと受信ノードとの間の距離を伝搬損失モデルに与えれば、送信ノードと受信ノードとの間の伝搬損失が算出され、受信ノードにおける受信電力が一意に算出される。そして、算出された受信電力が「受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいか否か」をチェックすれば、それら１組のノードが互いに「隠れ端末」となり得るか否かが判定される。すなわち、信号の送信電力が既知であるものとすると、伝搬損失と受信電力とが一意に対応するので、送信ノードと受信ノードとの間の距離を求めれば、それら１組のノードが互いに「隠れ端末」となり得るか否かが判定される。たとえば、図７に示す2.4GHz帯の無線ＬＡＮでは、ノード間の距離が約１５ｍ以上であり、且つ、約４０ｍよりも小さいときに、それら１組のノードが互いに「隠れ端末」であると判定される。

＜干渉電力の推定＞
隠れ端末に起因する干渉電力の推定においては、無線通信システム１を表すデータ上で目的エリア内に複数の無線端末が配置される。各無線端末の位置は、例えば、ネットワーク管理者またはユーザから干渉電力推定部１７に与えられる端末配置情報により指定される。なお、無線通信システム１に実際に実装されている各ルータ２の位置は、予め登録されているものとする。

また、干渉電力推定部１７は、無線通信システム１を表すデータ上で、目的エリアの全域にわたって、干渉電力を推定する位置を指定するためのメッシュを設定する。なお、干渉電力を推定する位置は、上述した「電力推定点」に相当する。

図８は、無線端末の配置およびメッシュの設定の一例を示す。Ｒは、無線通信システム１に実際に実装されているルータ２の位置を表す。Ｓは、端末配置情報により配置される無線端末の位置を表す。図８に示す例では、目的エリア内に８個の無線端末３ａ〜３ｈが配置されている。破線は、メッシュを表す。メッシュの間隔は、例えば、ネットワーク管理者またはユーザにより指定される。そして、このメッシュの交点が、干渉電力の推定が行われる電力推定点に相当する。図８に示す例では、このメッシュによりｍ×ｋ個の電力推定点が設定されている。そして、干渉電力推定部１７は、ｍ×ｋ個の電力推定点それぞれにおいて、後述する方法で隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。

図９〜図１０は、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図３に示すＳ３〜Ｓ４に相当する。よって、このフローチャートの処理は、伝搬損失モデルが作成され、さらに無線端末が配置された後に実行される。なお、以下の記載では、説明を簡単にするために、各無線通信装置の送信電力は一定であり、既知であるものとする。

Ｓ２１において、推定部１５は、無線通信システム１を表すデータ上で、目的エリアの全域にわたってメッシュを設定する。すなわち、目的エリア内に複数の電力推定点が設定される。この後、隠れ端末抽出部１６は、Ｓ２２〜Ｓ２９において、隠れ端末を抽出する処理を実行する。

Ｓ２２において、隠れ端末抽出部１６は、目的エリア内に実装または配置されている無線通信装置の位置を特定する。「無線通信装置」は、無線通信システム１に実際に実装されているルータ２ａ〜２ｄ、および無線通信システム１を表すデータ上に配置されている無線端末３ａ〜３ｈを含む。

Ｓ２３において、隠れ端末抽出部１６は、全無線通信装置のうちの１つを送信ノードとして選択する。Ｓ２４において、隠れ端末抽出部１６は、全無線通信装置のうちの１つを受信ノードとして選択する。ただし、送信ノードおよび受信ノードは、互いに異なるものとする。

Ｓ２５において、隠れ端末抽出部１６は、Ｓ２３で選択した送信ノードとＳ２４で選択した受信ノードとの間の距離を算出する。Ｓ２６において、隠れ端末抽出部１６は、Ｓ２５で算出した距離を伝搬損失モデルに与えることにより、２つのノード間の伝搬損失を算出する。そして、Ｓ２８において、隠れ端末抽出部１６は、Ｓ２６で算出した伝搬損失を利用して、送信ノードから所定の電力で信号が送信されたときに受信ノードで検出されるＲＳＳＩを推定する。

Ｓ２９において、隠れ端末抽出部１６は、Ｓ２８で算出したＲＳＳＩが、受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいか否かを判定する。そして、ＲＳＳＩがこの範囲内であるときは、隠れ端末抽出部１６は、送信ノードおよび受信ノードが互いに隠れ端末となり得ると判定する。この場合、Ｓ３１〜Ｓ３７において、干渉電力推定部１７により、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する処理が実行される。一方、ＲＳＳＩが上述した範囲外であるときは（Ｓ２９：Ｎｏ）、Ｓ３１〜Ｓ３７はスキップされる。

なお、この実施例では、各無線通信装置の送信電力は一定かつ既知であるものとしているが、推定部１５は、各無線通信装置の送信電力を推定してもよい。例えば、Ｓ２３で選択された送信ノードがルータ２であるときは、推定部１５は、このルータ２の送信電力を推定してもよい。たとえば、推定部１５は、先に作成されている伝搬損失モデルを利用して、メモリ１３に格納されている測定データからルータ２の送信電力を逆算できる。この送信電力は、Ｓ３４においてＲＳＳＩを算出する際に利用してもよい。

Ｓ３１において、干渉電力推定部１７は、目的エリアに設定されている複数の電力推定点のうちの１つを選択する。Ｓ３２において、干渉電力推定部１７は、Ｓ３１で選択した電力推定点とＳ２３で隠れ端末抽出部１６により選択された送信ノードとの間の距離を算出する。Ｓ３３において、干渉電力推定部１７は、Ｓ３２で算出した距離を伝搬損失モデルに与えることにより、送信ノードと電力推定点との間の伝搬損失を算出する。そして、Ｓ３４において、干渉電力推定部１７は、Ｓ３３で算出した伝搬損失を利用して、送信ノードから所定の電力で信号が送信されたときに電力推定点で検出されるＲＳＳＩを推定する。なお、送信ノードがルータ２であるときは、干渉電力推定部１７は、Ｓ２７で推定した送信電力およびＳ３３で算出した伝搬損失を利用してＲＳＳＩを推定してもよい。

Ｓ３５において、干渉電力推定部１７は、Ｓ３４で算出したＲＳＳＩが、受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいか否かを判定する。そして、ＲＳＳＩがこの範囲内であるときは、干渉電力推定部１７は、送信ノードから送信される信号が干渉を引き起こすと判定する。この場合、干渉電力推定部１７は、Ｓ３６において、干渉パラメータを更新する。具体的には、干渉電力推定部１７は、Ｓ３１で選択した電力推定点について先に算出されている干渉パラメータに、Ｓ３４で新たに算出したＲＳＳＩを加算する。この結果、Ｓ３１で選択した電力推定点について、干渉パラメータの累積値が得られる。なの、干渉パラメータは、この実施例では、ＲＳＳＩ（または、ＲＳＳＩに基づいて生成される所定の指標）である。また、干渉パラメータの初期値はゼロである。なお、ＲＳＳＩが上述した範囲外であるときは（Ｓ３５：Ｎｏ）、Ｓ３６はスキップされる。

Ｓ３７において、干渉電力推定部１７は、Ｓ３２〜Ｓ３６の処理が実行されていない電力推定点が残っているか判定する。そのような電力推定点が残っているときは、干渉電力推定部１７の処理はＳ３１に戻る。この場合、次の電力推定点に対してＳ３２〜Ｓ３６の処理が実行される。そして、すべての電力推定点に対してＳ３２〜Ｓ３６の処理が実行されると、推定部１５の処理はＳ３８に進む。

Ｓ３８は、隠れ端末抽出部１６がすべての無線通信装置を１つずつ順番に受信ノードとして選択するために設けられている。また、Ｓ３９は、隠れ端末抽出部１６がすべての無線通信装置を１つずつ順番に送信ノードとして選択するために設けられている。即ち、隠れ端末抽出部１６は、目的エリア内に実装または配置される無線通信装置から選択されるすべての組合せ（送信ノードおよび受信ノード）について、それぞれ、それらのノードが隠れ端末であるか否かを判定する。そして、隠れ端末が抽出されたときは、干渉電力推定部１７は、その送信ノードから送信される信号による干渉パラメータを更新する。

次に、図８を参照しながら図９〜図１０に示すフローチャートの処理を説明する。ここでは、図８に示す電力推定点Ｚにおける干渉電力を推定するものとする。

例えば、Ｓ２３〜Ｓ２４において、端末３ａが送信ノードとして選択され、端末３ｇが受信ノードとして選択されたときには、Ｓ２５〜Ｓ２８において、端末３ａ、３ｇ間の距離に基づいてＲＳＳＩが推定される。ここで、このＲＳＳＩが受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいものとする（Ｓ２９：Ｙｅｓ）。そうすると、端末３ａ、３ｇは、互いに隠れ端末であると判定される。なお、端末３ａ、３ｇが互いに隠れ端末であるときは、端末３ａ、３ｇ間でキャリアセンスによる調停が行われないので、端末３ａ、３ｇが同時にデータ信号を送信するおそれがある。したがって、端末３ａから送信される信号に起因する干渉電力を推定するために、各電力推定点についてＳ３２〜Ｓ３６の処理が実行される。

Ｓ３１において図８に示す電力推定点Ｚが選択されると、端末３ａと電力推定点Ｚとの間の距離に基づいてＲＳＳＩ(3a_Z)が推定される。ここで、ＲＳＳＩ(3a_Z)が受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいものとする（Ｓ３５：Ｙｅｓ）。この場合、ビジー期間内に端末３ａから送信される信号は、電力推定点Ｚにおいて干渉信号として作用する。したがって、干渉電力推定部１７は、「ＲＳＳＩ(3a_Z)」を干渉パラメータとして保存する。

なお、ＲＳＳＩ(3a_Z)が受信検出閾値よりも小さいときは、端末３ａから電力推定点Ｚに到達する信号の電力は十分に小さく、干渉の影響も十分に小さいと考えられる。また、ＲＳＳＩ(3a_Z)がビジー検出閾値以上であるときは、電力推定点Ｚに無線通信装置Ｚが実装されたとすると、無線通信装置Ｚは、キャリアセンスにより端末３ａを認識できる。すなわち、端末３ａおよび無線通信装置Ｚは同時にデータ信号を送信することはないので、干渉の影響を考慮する必要はない。したがって、この実施例では、Ｓ３４で算出されるＲＳＳＩが受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいときに限って、干渉パラメータが更新される。

端末３ｃが送信ノードとして選択され、端末３ｈが受信ノードとして選択されたときには、端末３ｃ、３ｈ間の距離に基づいてＲＳＳＩが推定される。ここで、このＲＳＳＩが受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいものとする。この場合、端末３ｃ、３ｈは、互いに隠れ端末であると判定される。

そうすると、端末３ｃと電力推定点Ｚとの間の距離に基づいてＲＳＳＩ(3c_Z)が推定される。ここで、ＲＳＳＩ(3c_Z)も受信検出閾値以上であり、且つ、ビジー検出閾値よりも小さいものとする。この場合、端末３ｃから送信される信号も、電力推定点Ｚにおいて干渉信号として作用する。したがって、干渉電力推定部１７は、先に算出されて保存されている干渉パラメータ「ＲＳＳＩ(3a_Z)」に、新たに得られた「ＲＳＳＩ(3c_Z)」を加算することにより、干渉パラメータを更新する。

上述の処理をすべての組合せ（送信ノードおよび受信ノード）に対して実行することにより、選択された電力推定点について、干渉パラメータの累積値が得られる。すなわち、選択された電力推定点について、隠れ端末に起因する干渉電力が推定される。さらに、推定部１５は、目的エリア内のすべての電力推定点について、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する。

＜ヒートマップの作成＞
ヒートマップ作成部１８は、各電力推定点についての干渉電力の推定結果を表すヒートマップを作成する。ヒートマップ上では、たとえば、干渉電力の大きい領域が濃い色で表示され、干渉電力の小さい領域が薄い色で表示される。そして、ヒートマップ作成部１８は、作成したヒートマップを所定の形式の画像データに変換して出力する。この画像データは、表示装置に表示される。このように、本発明の実施形態によれば、隠れ端末に起因する干渉電力の分布が可視化される。

＜ハードウェア構成＞
干渉電力推定装置１０は、プロセッサを備える。そして、伝搬損失モデル作成部１４、隠れ端末抽出部１６、干渉電力推定部１７、ヒートマップ作成部１８は、プロセッサを用いて干渉電力推定プログラムを実行することにより実現される。この場合、干渉電力推定プログラムは、プロセッサがアクセス可能なメモリ領域に格納される。なお、伝搬損失モデル作成部１４、隠れ端末抽出部１６、干渉電力推定部１７、ヒートマップ作成部１８の機能の一部は、ハードウェア回路で実現してもよい。

＜バリエーション＞
本発明の実施形態に係わる干渉電力推定装置／方法は、システム導入前のサーベイツールとして使用可能である。また、既存のシステムの評価ツールとして使用可能である。

１ 無線通信システム
２（２ａ〜２ｄ） ルータ
３ａ〜３ｈ 端末
１０ 干渉電力推定装置
１３ メモリ
１４ 伝搬損失モデル作成部
１５ 推定部
１６ 隠れ端末抽出部
１７ 干渉電力推定部
１８ ヒートマップ作成部
２０ 測定ツール
２１ 変換ツール
２２ 周辺環境測定部

Claims (6)

1. 目的エリア内で複数の無線通信装置が使用される無線通信システムにおいて干渉電力を推定する干渉電力推定装置であって、
   前記目的エリア内の複数の測定点で測定された複数の受信電力値に基づいて、前記目的エリア内での無線信号の伝搬距離と損失との関係を表す伝搬損失モデルを作成する伝搬損失モデル作成部と、
   各無線通信装置について、前記伝搬損失モデルを用いて、他の無線通信装置から送信される信号の受信電力を推定し、各無線通信端末について推定した受信電力に基づいて、前記複数の無線通信装置のうちから隠れ端末となり得る無線通信装置を抽出する隠れ端末抽出部と、
   前記目的エリア内に設定される電力推定点と前記隠れ端末抽出部により抽出された無線通信装置との間の距離および前記伝搬損失モデルに基づいて、前記電力推定点における隠れ端末に起因する干渉電力を推定する干渉電力推定部と、
   を備える干渉電力推定装置。
2. 前記干渉電力推定部は、前記目的エリア内に設定される複数の電力推定点のそれぞれについて、前記隠れ端末抽出部により抽出された無線通信装置との間の距離および前記伝搬損失モデルに基づいて、隠れ端末に起因する干渉電力を推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の干渉電力推定装置。
3. 前記干渉電力推定部により前記複数の電力推定点それぞれについて推定された干渉電力を表すヒートマップを作成するヒートマップ作成部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の干渉電力推定装置。
4. 前記隠れ端末抽出部は、
   前記複数の無線通信装置のうちの第１の無線通信装置と前記複数の無線通信装置のうちの第２の無線通信装置との間の距離を前記伝搬損失モデルに与えることで前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間の伝搬損失を表す第１の伝搬損失を算出し、
   前記第１の伝搬損失に基づいて、前記第２の無線通信装置において前記第１の無線通信装置から受信する信号の電力を表す第１の受信電力を算出し、
   前記第１の受信電力が第１の閾値以上であり、且つ、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値よりも小さいときに、隠れ端末となり得る無線通信装置として前記第１の無線通信装置を抽出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の干渉電力推定装置。
5. 前記干渉電力推定部は、
   前記第１の無線通信装置と前記電力推定点との間の距離を前記伝搬損失モデルに与えることで前記第１の無線通信装置と前記電力推定点との間の伝搬損失を表す第２の伝搬損失を算出し、
   前記第２の伝搬損失に基づいて、前記電力推定点において前記第１の無線通信装置から受信する信号の電力を表す第２の受信電力を算出し、
   前記第２の受信電力が前記第１の閾値以上であり、且つ、前記第２の閾値よりも小さいときに、前記第第２の受信電力に基づいて、前記電力推定点における隠れ端末に起因する干渉電力を推定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の干渉電力推定装置。
6. 目的エリア内で複数の無線通信装置が使用される無線通信システムにおいて干渉電力を推定する干渉電力推定方法であって、
   前記目的エリア内の複数の測定点で測定された複数の受信電力値に基づいて、前記目的エリア内での無線信号の伝搬距離と損失との関係を表す伝搬損失モデルを作成し、
   各無線通信装置について、前記伝搬損失モデルを用いて、他の無線通信装置から送信される信号の受信電力を推定し、各無線通信端末について推定した受信電力に基づいて、前記複数の無線通信装置のうちから隠れ端末となり得る無線通信装置を抽出し、
   前記目的エリア内に設定される電力推定点と前記抽出された無線通信装置との間の距離および前記伝搬損失モデルに基づいて、前記電力推定点における隠れ端末に起因する干渉電力を推定する
   ことを特徴とする干渉電力推定方法。

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