JP3382553B2 - 基地局の配置設計方法 - Google Patents
基地局の配置設計方法Info
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- JP3382553B2 JP3382553B2 JP36560198A JP36560198A JP3382553B2 JP 3382553 B2 JP3382553 B2 JP 3382553B2 JP 36560198 A JP36560198 A JP 36560198A JP 36560198 A JP36560198 A JP 36560198A JP 3382553 B2 JP3382553 B2 JP 3382553B2
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- mobile station
- communication
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は移動通信システム
の基地局配置設計方法に関するものである．
の基地局配置設計方法に関するものである．
【０００２】
【従来の技術】近年，パーソナルハンディホンシステム
（ＰＨＳ），携帯電話システム等の無線による移動通信
が急激に増加しつつある．これらの移動通信システムで
は，所望の通信エリアを確保するために必要な基地局の
数や設置場所について，基地局を実際に設置する前に検
討するために，シミュレーションによる基地局の配置設
計を行っている．図１を用いてこの基地局配置設計方法
について説明する．
（ＰＨＳ），携帯電話システム等の無線による移動通信
が急激に増加しつつある．これらの移動通信システムで
は，所望の通信エリアを確保するために必要な基地局の
数や設置場所について，基地局を実際に設置する前に検
討するために，シミュレーションによる基地局の配置設
計を行っている．図１を用いてこの基地局配置設計方法
について説明する．
【０００３】図１は基地局を設置して移動無線通信を行
おうとしているエリア１０の平面図である．１−１，１
−２，１−３はエリア内の建物，２−１，２−２，２−
３は基地局，３−１，３−２，３−３は基地局と移動局
が通信可能なエリアである．通信エリア３−１，３−
２，３−３は以下の手順で求める．
おうとしているエリア１０の平面図である．１−１，１
−２，１−３はエリア内の建物，２−１，２−２，２−
３は基地局，３−１，３−２，３−３は基地局と移動局
が通信可能なエリアである．通信エリア３−１，３−
２，３−３は以下の手順で求める．
【０００４】（１）基地局の放射する電波による電界強
度分布を求める．
度分布を求める．
【０００５】（２）（１）で求めた電界強度分布と移動
局の感度から符号誤り率（ＢＥＲ）の分布を求める．
局の感度から符号誤り率（ＢＥＲ）の分布を求める．
【０００６】（３）ＢＥＲがある閾値Ｘ以下のとき十分
な通信品質が得られるため，先はどのＢＥＲ分布でＸ以
下の部分が求める通信エリアとなる．
な通信品質が得られるため，先はどのＢＥＲ分布でＸ以
下の部分が求める通信エリアとなる．
【０００７】（４）基地局の設置場所を様々に変化させ
てシミュレーションを行い，必要な通信エリアが確保で
きるように最適設計を行う．
てシミュレーションを行い，必要な通信エリアが確保で
きるように最適設計を行う．
【０００８】以上の手順で通信エリアが一意に決まるの
は，移動局を無指向性と仮定しているためである．この
ため移動局が通信エリア内にあれば，その向きに関係な
く通信可能である．もし指向性があれば移動局の向きに
より通信エリアが変化してしまう．
は，移動局を無指向性と仮定しているためである．この
ため移動局が通信エリア内にあれば，その向きに関係な
く通信可能である．もし指向性があれば移動局の向きに
より通信エリアが変化してしまう．
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の基地
局配置設計方法では，移動局が無指向性であることを仮
定していた．このためミリ波や光波のような指向性が強
い通信媒体を使った場合，基地局の配置を最適化するこ
とが出来なかった．これは移動局が同じ場所にあって
も，その向きにより移動局と基地局の受信信号強度が変
化するため，向きによって通信エリアが変化してしまう
ためである．
局配置設計方法では，移動局が無指向性であることを仮
定していた．このためミリ波や光波のような指向性が強
い通信媒体を使った場合，基地局の配置を最適化するこ
とが出来なかった．これは移動局が同じ場所にあって
も，その向きにより移動局と基地局の受信信号強度が変
化するため，向きによって通信エリアが変化してしまう
ためである．
【００１０】本発明の目的は，これらの課題を解決する
ために，移動局が指向性を持っていても使うことが出来
る基地局配置設計方法を実現することにある．
ために，移動局が指向性を持っていても使うことが出来
る基地局配置設計方法を実現することにある．
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、ミリ波や光波のような指向
性が強い通信媒体を用いることによって移動局と基地局
間での通信を可能とする移動通信システムに関する基地
局配置設計方法において、移動局または基地局の複数の
位置において、基地局を固定して、移動局を中心軸の周
りに３６０度水平方向に回転させたときに、所定の条件
を満たして通信できる角度を合計した値を通信可能角度
として求め、該通信可能角度に基づいて 通信可能なエ
リアを評価し、基地局の配置を最適化することを特徴と
している。また、請求項２記載の発明は、ミリ波や光波
のような指向性が強い通信媒体を用いることによって移
動局と基地局間での通信を可能とする移動通信システム
に関する基地局配置設計方法において、移動局または基
地局の複数の位置において、基地局を固定して、移動局
を中心軸の周りに３６０度水平方向及び垂直方向に回転
させたときに、通信可能な立体角を加算した値を通信可
能立体角として求め、該通信可能立体角に基づいて通信
可能なエリアを評価し、基地局の配置を最適化すること
を特徴としている。また、請求項３記載の発明は、請求
項１または２のいずれかに記載の基地局配置設計方法に
おいて、前記通信可能なエリアを、移動局または基地局
が受信する信号の符号誤り率（ＢＥＲ）が一定値以下に
なるような移動局または基地局の位置と角度に基づいて
評価することを特徴としている。
め、請求項１記載の発明は、ミリ波や光波のような指向
性が強い通信媒体を用いることによって移動局と基地局
間での通信を可能とする移動通信システムに関する基地
局配置設計方法において、移動局または基地局の複数の
位置において、基地局を固定して、移動局を中心軸の周
りに３６０度水平方向に回転させたときに、所定の条件
を満たして通信できる角度を合計した値を通信可能角度
として求め、該通信可能角度に基づいて 通信可能なエ
リアを評価し、基地局の配置を最適化することを特徴と
している。また、請求項２記載の発明は、ミリ波や光波
のような指向性が強い通信媒体を用いることによって移
動局と基地局間での通信を可能とする移動通信システム
に関する基地局配置設計方法において、移動局または基
地局の複数の位置において、基地局を固定して、移動局
を中心軸の周りに３６０度水平方向及び垂直方向に回転
させたときに、通信可能な立体角を加算した値を通信可
能立体角として求め、該通信可能立体角に基づいて通信
可能なエリアを評価し、基地局の配置を最適化すること
を特徴としている。また、請求項３記載の発明は、請求
項１または２のいずれかに記載の基地局配置設計方法に
おいて、前記通信可能なエリアを、移動局または基地局
が受信する信号の符号誤り率（ＢＥＲ）が一定値以下に
なるような移動局または基地局の位置と角度に基づいて
評価することを特徴としている。
【００１２】また、請求項４記載の発明は、請求項３に
記載の基地局配置設計方法において、前記符号誤り率
（ＢＥＲ）を１×１０ −２ 以下とすることを特徴として
いる。また、請求項５記載の発明は、請求項１または２
のいずれかに記載の基地局配置設計方法において、前記
通信可能角度、または前記通信可能立体角の分布状態を
求め、ある一定のエリアの大きさで、ある一定の通信可
能角度または通信可能立体角以上が得られるという条件
を設定することにより基地局の配置を最適化することを
特徴としている。
記載の基地局配置設計方法において、前記符号誤り率
（ＢＥＲ）を１×１０ −２ 以下とすることを特徴として
いる。また、請求項５記載の発明は、請求項１または２
のいずれかに記載の基地局配置設計方法において、前記
通信可能角度、または前記通信可能立体角の分布状態を
求め、ある一定のエリアの大きさで、ある一定の通信可
能角度または通信可能立体角以上が得られるという条件
を設定することにより基地局の配置を最適化することを
特徴としている。
【００１３】上記目的を達成するために，本発明による
基地局配置設計方法では通信エリアの評価パラメータと
して，通信エリアの大きさだけでなく，通信エリアの各
位置で，移動局が通信できる角度（以下，通信可能角度
あるいは通信可能立体角）を導入したことを最も主要な
特徴とする．
基地局配置設計方法では通信エリアの評価パラメータと
して，通信エリアの大きさだけでなく，通信エリアの各
位置で，移動局が通信できる角度（以下，通信可能角度
あるいは通信可能立体角）を導入したことを最も主要な
特徴とする．
【００１４】上記の特徴によれば，移動局が指向性を持
っていた場合でも，エリアの通信可能角度の分布を求
め，これを基準として最適化を行うことで基地局の配置
設計を行うことが出来る．
っていた場合でも，エリアの通信可能角度の分布を求
め，これを基準として最適化を行うことで基地局の配置
設計を行うことが出来る．
【００１５】
【発明の実施の形態】［実施形態１］指向性が強い通信
の一例として，通信媒体に光を利用した移動通信システ
ムを考える．
の一例として，通信媒体に光を利用した移動通信システ
ムを考える．
【００１６】図２は移動局から放射された光が空間を伝
播して基地局で受信されたときの受信光強度の計算方法
を説明する図である．なお，基地局４から移動局５へ向
かっての通信もまったく同様に計算できるので，簡単の
ため以下の説明では常に移動局５を光信号の送信側，基
地局４を受信側とする．
播して基地局で受信されたときの受信光強度の計算方法
を説明する図である．なお，基地局４から移動局５へ向
かっての通信もまったく同様に計算できるので，簡単の
ため以下の説明では常に移動局５を光信号の送信側，基
地局４を受信側とする．
【００１７】光の伝播は以下の式であらわされる．
【００１８】
【数１】
【００１９】Ａは移動局５の最大光強度，Ｔは光が伝播
する空間の透過率，ｒは光の伝播距離であり，図２では
基地局４と移動局５間の距離に相当する．ここで移動局
の最大光強度とは，移動局から放射される光の強度が最
大になる方向の光強度をあらわす．また，基地局４と移
動局５は指向性を持つため，入射方向や放射方向により
光強度が減衰する．そこで最大光強度を１としたときの
方向による減衰量を指向性減衰量と定義して，移動局５
の指向性減衰量をＡt(θ)，基地局４の指向性減衰量を
Ａr(γ)とする．以上から移動局５が放射した光による
基地局４の受信光強度Ｓ(ｒ)は以下の式であらわされ
る．
する空間の透過率，ｒは光の伝播距離であり，図２では
基地局４と移動局５間の距離に相当する．ここで移動局
の最大光強度とは，移動局から放射される光の強度が最
大になる方向の光強度をあらわす．また，基地局４と移
動局５は指向性を持つため，入射方向や放射方向により
光強度が減衰する．そこで最大光強度を１としたときの
方向による減衰量を指向性減衰量と定義して，移動局５
の指向性減衰量をＡt(θ)，基地局４の指向性減衰量を
Ａr(γ)とする．以上から移動局５が放射した光による
基地局４の受信光強度Ｓ(ｒ)は以下の式であらわされ
る．
【００２０】
【数２】
【００２１】ここで，θは，移動局５の指向性５０の中
心線が移動局５と基地局４を結ぶ直線となす角度であ
り，γは，基地局４の指向性４０の中心線が移動局５と
基地局４を結ぶ直線となす角度である．
心線が移動局５と基地局４を結ぶ直線となす角度であ
り，γは，基地局４の指向性４０の中心線が移動局５と
基地局４を結ぶ直線となす角度である．
【００２２】同様にして，妨害波源（照明器具や太陽光
など）が放射する光による基地局４の受信光強度Ｎも求
める．
など）が放射する光による基地局４の受信光強度Ｎも求
める．
【００２３】図３は移動通信システムの設置場所をモデ
ル化した図である，本図では４は基地局，５は移動局で
ある．６−１，…，６−ｎはｎ個の妨害波源である．
ル化した図である，本図では４は基地局，５は移動局で
ある．６−１，…，６−ｎはｎ個の妨害波源である．
【００２４】妨害波源６−１，…，６−ｎが放射する光
により基地局が受信する妨害光強度をＮ1，…，Ｎnとす
ると，基地局の受信妨害光強度の合計は以下の式であら
わされる．
により基地局が受信する妨害光強度をＮ1，…，Ｎnとす
ると，基地局の受信妨害光強度の合計は以下の式であら
わされる．
【００２５】
【数３】
【００２６】（２）式，（３）式から基地局が受ける光
信号のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を求めることができ
る．
信号のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）を求めることができ
る．
【００２７】図４はＳ／Ｎ比とＢＥＲの関係を表すグラ
フの一例である．ＢＥＲが閾値Ｙ＝１×１０-2以下のと
き十分な通信品質が得られるとすると，Ｙに対応するＳ
／Ｎ比はＸになる．よってＳ／Ｎ比がＸ以上なら通信可
能とする．
フの一例である．ＢＥＲが閾値Ｙ＝１×１０-2以下のと
き十分な通信品質が得られるとすると，Ｙに対応するＳ
／Ｎ比はＸになる．よってＳ／Ｎ比がＸ以上なら通信可
能とする．
【００２８】通信可能角度の分布は以下の手順で求める
ことができる．
ことができる．
【００２９】（１）移動局の位置を固定し，移動局の中
心軸の周りに，所定の刻み角度で水平方向に３６０度回
転させながら，各方向でＳ／Ｎ比を求める．
心軸の周りに，所定の刻み角度で水平方向に３６０度回
転させながら，各方向でＳ／Ｎ比を求める．
【００３０】（２）（１）で求めたＳ／Ｎ比がしきい閾
値Ｘ以上かどうかを判定する．
値Ｘ以上かどうかを判定する．
【００３１】（３）Ｘ以上になる角度を合計した値が通
信可能角度となる．
信可能角度となる．
【００３２】（４）基地局がカバーしたいエリアの各位
置で（１）〜（３）を繰り返し，通信可能角度の分布を
求める．
置で（１）〜（３）を繰り返し，通信可能角度の分布を
求める．
【００３３】図５，図６は以上の手順で得られた通信可
能角度の分布の一例を示している．なお両図の４は基地
局の設置場所を示している．また，図５及び図６では，
基地局がカバーしたいエリアをｘ＝１０ｍ，ｙ＝１０ｍ
の正方形の領域とした場合であり，通信可能角度の分布
を２０°毎に曲線で表している．
能角度の分布の一例を示している．なお両図の４は基地
局の設置場所を示している．また，図５及び図６では，
基地局がカバーしたいエリアをｘ＝１０ｍ，ｙ＝１０ｍ
の正方形の領域とした場合であり，通信可能角度の分布
を２０°毎に曲線で表している．
【００３４】例えば通信可能角度１８０度以上の場所の
占有率（場所率）が５０％という条件で配置設計を行っ
ている場合，図５のように光受信機（この場合，基地局
４）１台では通信可能角度が１８０度以上になる領域が
ないため条件を満たさない．一方，図６のように２台設
置すると，１８０度以上の領域が全体の６８％になって
いるので条件を満たしている．このように求める条件に
よって基地局の最適配置は変化する．そこで様々な基地
局配置で通信可能角度の分布を計算し，求める条件を満
たすような基地局の配置を求める．
占有率（場所率）が５０％という条件で配置設計を行っ
ている場合，図５のように光受信機（この場合，基地局
４）１台では通信可能角度が１８０度以上になる領域が
ないため条件を満たさない．一方，図６のように２台設
置すると，１８０度以上の領域が全体の６８％になって
いるので条件を満たしている．このように求める条件に
よって基地局の最適配置は変化する．そこで様々な基地
局配置で通信可能角度の分布を計算し，求める条件を満
たすような基地局の配置を求める．
【００３５】［実施形態２］実施形態１の通信可能角度
の分布を求める手順（１）を以下のように変えること
で，通信可能立体角の分布を求めることができる．
の分布を求める手順（１）を以下のように変えること
で，通信可能立体角の分布を求めることができる．
【００３６】（１）移動局の位置Ｏを固定し，移動局の
中心軸の周りに，水平方向及び垂直方向に３６０度回転
させながら，各方向でＳ／Ｎ比を求める．
中心軸の周りに，水平方向及び垂直方向に３６０度回転
させながら，各方向でＳ／Ｎ比を求める．
【００３７】通信可能角度と通信可能立体角のどちらを
使うべきかはシステムの使い方によって変わる．つまり
実際に移動局を使用するときに垂直方向に回すことが多
いならば，通信可能立体角をパラメータとしたほうがよ
り実際に即した配置設計を行うことができる．
使うべきかはシステムの使い方によって変わる．つまり
実際に移動局を使用するときに垂直方向に回すことが多
いならば，通信可能立体角をパラメータとしたほうがよ
り実際に即した配置設計を行うことができる．
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
移動局が通信可能な角度を示す「通信可能角度」，もし
くは移動局が通信可能な立体角を示す「通信可能立体
角」を通信エリアを評価するパラメータとして導入する
ことができるので，移動通信システムの基地局および移
動局が指向性を持っている場合でも計算により基地局の
配置設計を行うことができる．
移動局が通信可能な角度を示す「通信可能角度」，もし
くは移動局が通信可能な立体角を示す「通信可能立体
角」を通信エリアを評価するパラメータとして導入する
ことができるので，移動通信システムの基地局および移
動局が指向性を持っている場合でも計算により基地局の
配置設計を行うことができる．
【図１】 基地局，移動局に指向性がない場合の基地局
配置設計方法を説明する図である．
配置設計方法を説明する図である．
【図２】 基地局の受信光強度を説明する図である．
【図３】 移動通信システムの設置場所をモデル化した
図である．
図である．
【図４】 Ｓ／Ｎ比とＢＥＲの関係を示すグラフの一例
である．
である．
【図５】 通信可能角度の分布を示す図である．
【図６】 通信可能角度の分布を示す図である．
１−１，１‐２，１−３ エリア内の建物
２−１，２−２，２−３ 基地局
３−１，３−２，３−３ 基地局と移動局が通信可能な
エリア ４ 基地局 ５ 移動局 ６−１，…，６−ｎ ｎ個の妨害波源（照明，太陽光な
ど）
エリア ４ 基地局 ５ 移動局 ６−１，…，６−ｎ ｎ個の妨害波源（照明，太陽光な
ど）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−150392（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−214363（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−235900（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−140985（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04B 7/24 - 7/26
H04Q 7/00 - 7/38
Claims (5)
- 【請求項１】 ミリ波や光波のような指向性が強い通信
媒体を用いることによって移動局と基地局間での通信を
可能とする移動通信システムに関する基地局配置設計方
法において、 移動局または基地局の複数の位置において、基地局を固
定して、移動局を中心軸の周りに３６０度水平方向に回
転させたときに、所定の条件を満たして通信できる角度
を合計した値を通信可能角度として求め、該通信可能角
度に基づいて通信可能なエリアを評価し、基地局の配置
を最適化することを特徴とする基地局配置設計方法。 - 【請求項２】 ミリ波や光波のような指向性が強い通信
媒体を用いることによって移動局と基地局間での通信を
可能とする移動通信システムに関する基地局配置設計方
法において、 移動局または基地局の複数の位置において、基地局を固
定して、移動局を中心軸の周りに３６０度水平方向及び
垂直方向に回転させたときに、通信可能な立体角を加算
した値を通信可能立体角として求め、該通信可能立体角
に基づいて通信可能なエリアを評価し、基地局の配置を
最適化することを特徴とする基地局配置設計方法。 - 【請求項３】 前記通信可能なエリアを、移動局または
基地局が受信する信号の符号誤り率（ＢＥＲ）が一定値
以下になるような移動局または基地局の位置と角度に基
づいて評価することを特徴とする請求項１または２のい
ずれかに記載の基地局配置設計方法。 - 【請求項４】 前記符号誤り率（ＢＥＲ）を１×１０
−２ 以下とすることを特徴とする請求項３に記載の基地
局配置設計方法。 - 【請求項５】 前記通信可能角度、または前記通信可能
立体角の分布状態を求め、ある一定のエリアの大きさ
で、ある一定の通信可能角度または通信可能立体角以上
が得られるという条件を設定することにより基地局の配
置を最適化することを特徴とする請求項１または２のい
ずれかに記載の基地局配置設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36560198A JP3382553B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 基地局の配置設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36560198A JP3382553B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 基地局の配置設計方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000188773A JP2000188773A (ja) | 2000-07-04 |
| JP3382553B2 true JP3382553B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=18484677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36560198A Expired - Lifetime JP3382553B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 基地局の配置設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382553B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014212401A (ja) * | 2013-04-17 | 2014-11-13 | 住友電工システムソリューション株式会社 | 限界値の検査方法、投受光器の検査方法、これらの検査方法に用いる検査用治具 |
| US11064272B2 (en) * | 2015-05-13 | 2021-07-13 | Electrical Grid Monitoring Ltd. | Method and system of tethered routers |
| KR102371016B1 (ko) * | 2017-09-27 | 2022-03-07 | 삼성전자 주식회사 | 무선 통신 시스템에서 망 설계를 위한 분석 방법 및 장치 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP36560198A patent/JP3382553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000188773A (ja) | 2000-07-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
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