JP5677235B2 - 位置検出装置及び位置検出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、置局設計における、位置検出装置及び位置検出プログラムに関する。

無線通信システム、特に携帯電話に代表される移動体通信システムでは、通信エリアを実際に構築する前に、基地局を設置する位置を設計者が事前に検討する置局設計が行われる。置局設計では、通信エリアを構築する対象とされた範囲を含む地図が、予め定められたサイズの領域（以下、「ＢＩＮ」という）により複数に分割される。基地局を設置する位置は、これらＢＩＮ毎の受信信号強度等に基づいて、制約条件（例えば、トラヒック需要）を満たすよう検討される。

このような置局設計において、トラヒック需要を満たす基地局の配置と、そのパラメータの設定とを行うことを目的とした置局設計方法が、特許文献１に開示されている。

また、近年、スマートフォンなどの登場により、移動体通信システムのトラヒック需要は、急激な増加傾向にある。そこで、マクロ基地局のカバレッジエリア内のＢＩＮに、送信電力が小さい小型基地局をさらに設置することによって、マクロ基地局の負荷を分散することができる「ヘテロジニアスネットワーク（Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＨｅｔＮｅｔ）」が注目されている。

特開２００４−２０１２６９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された置局設計方法では、基地局の設置位置が、必要以上に多くのＢＩＮについて検討される。このため、特許文献１に開示された置局設計方法を、ヘテロジニアスネットワークの置局設計に適用した場合、ヘテロジニアスネットワークを構成する小型基地局の設置位置を検出するための処理時間が、必要以上に長くなってしまうという問題がある。ここで、小型基地局の設置位置を検討する対象のＢＩＮの個数を単に減らしてしまうと、設置位置を検出するための処理時間が短くなるものの、検出された小型基地局の設置位置は、必ずしも最適な設置位置とは限らなくなってしまう。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、ヘテロジニアスネットワークを構成する小型基地局の最適な設置位置を、短時間で検出することができる位置検出装置及び位置検出プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、マクロ基地局を設置する所定位置を含む地図の情報と、予め定められたサイズを示す情報と、を取得し、前記地図を前記サイズで分割することにより前記地図に前記サイズの領域を複数定める領域設定部と、前記マクロ基地局に対するトラヒック需要の負荷量を算出し、該負荷量が所定閾値を超えている場合、前記マクロ基地局のカバレッジエリアに含まれる前記領域のうち、トラヒック需要が集中している前記領域の位置を検出する位置検出部と、を備えることを特徴とする位置検出装置である。

また、本発明は、前記位置検出部が、前記トラヒック需要の中央値と前記中央値からの偏差とにより定まる評価値に対する検出用閾値を算出し、該検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置を検出することを特徴とする位置検出装置である。

また、本発明は、前記位置検出部が、前記負荷量に応じて前記検出用閾値を定めることを特徴とする位置検出装置である。

また、本発明は、前記位置検出部が、前記負荷量が所定閾値を超えている場合、前記検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置が所定数より多くなるように前記検出用閾値を定め、一方、前記負荷量が所定閾値を超えていない場合、前記検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置が所定数より少なくなるように前記検出用閾値を定めることを特徴とする位置検出装置である。

また、本発明は、前記位置検出部が、トラヒック需要が集中している前記領域のうち、所定距離よりも近い前記領域同士を統合することを特徴とする位置検出装置である。

また、本発明は、前記位置検出部が、前記マクロ基地局よりも送信電力が小さい小型基地局を設置するための候補位置を、トラヒック需要が集中している前記領域の中心又は頂点に定めることを特徴とする位置検出装置である。

また、本発明は、コンピュータに、マクロ基地局を設置する所定位置を含む地図の情報と、予め定められたサイズを示す情報と、を取得し、前記地図を前記サイズで分割することにより前記地図に前記サイズの領域を複数定める手順と、前記マクロ基地局に対するトラヒック需要の負荷量を算出し、該負荷量が所定閾値を超えている場合、前記マクロ基地局のカバレッジエリアに含まれる前記領域のうち、トラヒック需要が集中している前記領域の位置を検出する手順と、を実行させるための位置検出プログラムである。

本発明によれば、位置検出部が、マクロ基地局のカバレッジエリアに含まれる領域のうち、トラヒック需要が集中している領域の位置を検出する。これにより、位置検出装置は、ヘテロジニアスネットワークを構成する小型基地局の最適な設置位置を、短時間で検出することができる。

本発明の一実施形態における、位置検出装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における、ヘテロジニアスネットワークの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における、ヘテロジニアスネットワークが構築される対象エリアを含む地図の情報の例を示す図である。 本発明の一実施形態における、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）テーブルの例を示す表である。 本発明の一実施形態における、カバレッジエリアでのトラヒック需要値の分布例を示す図である。 本発明の一実施形態における、カバレッジエリアでのトラヒック需要と、ＢＩＮの個数との関係例を示すヒストグラムである。 本発明の一実施形態における、カバレッジエリアでのホットゾーン判定評価値の分布例を示す図である。 本発明の一実施形態における、小型基地局を設置する候補位置の設定例を示す図である。 本発明の一実施形態における、ホットゾーンとなっているＢＩＮの統合例を示す図である。 本発明の一実施形態における、ホットゾーンを判定する動作手順を表すフローチャートである。

本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、位置検出装置の構成がブロック図により示されている。また、図２には、ヘテロジニアスネットワークの構成例が示されている。

以下では、ヘテロジニアスネットワークの通信システムにＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が用いられているものとして説明を続けるが、通信システムは、ＯＦＤＭＡに限らなくてよい。例えば、通信システムは、ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムでもよい。

ヘテロジニアスネットワークは、無線基地局であるマクロ基地局４００及び小型基地局５００−ｎ（ｎは、１以上の整数）を含んで構成される。また、マクロ基地局４００のカバレッジエリア８００には、複数の無線端末６００−ｍ（ｍは、１以上の整数）が存在可能であるものとする。小型基地局５００−ｎの小型基地局セル９００−ｎに在る無線端末６００−ｍは、マクロ基地局４００からの受信電力と、小型基地局５００−ｎからの受信電力とを比較し、受信電力が高い小型基地局５００−ｎに通信接続してもよい。なお、ヘテロジニアスネットワークが構築される対象エリアには、複数のマクロ基地局４００のそれぞれによる、複数のカバレッジエリア８００が含まれていてもよい。

入力装置３００は、ヘテロジニアスネットワークの置局設計における条件を示す情報として、カバレッジエリア８００において収容すべきトラヒック需要を示す情報（トラヒック需要情報）を、位置検出装置１００に入力する。

また、入力装置３００は、マクロ基地局４００の送信電力を示す情報、マクロ基地局４００のアンテナ高を示す情報、マクロ基地局４００のアンテナパターンを示す情報、小型基地局５００−ｎの装置費用及び設置費用を示す情報、マクロ基地局４００の周波数帯を示す情報、カバレッジエリア８００の範囲を示す情報、ＢＩＮのサイズを示す情報、伝搬ロスのモデル式を示す情報、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルデータ、及び、ＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）テーブルデータを、位置検出装置１００に入力してもよい。ＭＣＳテーブルデータの詳細については、図４を用いて後述する。

また、入力装置３００は、小型基地局５００−ｎの設置位置を最適化する最適化処理におけるパラメータ及び終了条件（閾値）を、位置検出装置１００に入力してもよい。また、入力装置３００は、カバレッジエリア８００を含む地図の情報、及び、カバレッジエリア８００に対するトラヒック需要情報又はその予測情報を、位置検出装置１００に入力する。また、入力装置３００は、地図の情報に含まれる範囲における、建物高データ、及び土地の標高データを、位置検出装置１００に入力してもよい。

次に、位置検出装置１００の概要について説明する。
位置検出装置１００は、ヘテロジニアスネットワークを構成する小型基地局５００−ｎを設置する候補位置を定める。ここで、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置は、トラヒックが集中している領域（以下、「ホットゾーン」という）のトラヒック需要を収容することを目的として、ホットゾーン又はその近傍に定められる。このようにすれば、位置検出装置１００は、必要以上に多くのＢＩＮについて基地局の設置位置を検討する必要がないので、小型基地局５００−ｎの最適な設置位置を短時間で検出することができる。

また、位置検出装置１００は、ＢＩＮ毎のトラヒック需要について、カバレッジエリア８００におけるトラヒック需要の中央値と、その中央値からの偏差（乖離）とを算出する。位置検出装置１００は、算出した中央値及び偏差に基づいて、ＢＩＮがホットゾーンであるか否かを判定するための評価値（以下、「ホットゾーン判定評価値」という）を、ＢＩＮ毎に算出する。

このように、中央値及び偏差に基づいて算出したホットゾーン判定評価値と、その判定用閾値とを用いることで、位置検出装置１００は、カバレッジエリア８００におけるトラヒック需要値がどのような分布であっても、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置（ホットゾーン）を柔軟に検出することができる。また、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量が所定閾値を超えている場合、位置検出装置１００は、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置の個数を多くしてもよい。一方、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量が所定閾値を超えていない場合、位置検出装置１００は、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置の個数を少なくしてもよい。これにより、位置検出装置１００は、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置（ホットゾーン）を、さらに柔軟に検出することができる。

次に、位置検出装置１００の構成について説明する。
位置検出装置１００は、領域設定部１１０と、特性算出部１２０と、位置検出部１３０と、記憶部１４０と、最適化部１５０と、出力部１６０とを備える。

領域設定部１１０には、地図の情報と、ＢＩＮのサイズを示す情報とが、入力装置２００から入力される。領域設定部１１０は、ＢＩＮのサイズで地図をメッシュ状に分割することにより、複数のＢＩＮを地図に定める。図３には、ヘテロジニアスネットワークが構築される対象エリアを含む地図の情報の例が表されている。図３では、一例として、１５×１５個の矩形状のＢＩＮにより、地図が分割されている。

また、領域設定部１１０には、トラヒック需要情報又はその予測情報が、入力装置３００から入力される。領域設定部１１０は、地図に定めたＢＩＮに基づいて、トラヒック需要（積算値）をＢＩＮ毎に算出する。領域設定部１１０は、ＢＩＮ毎のトラヒック需要値を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報とを、記憶部１４０に記憶させる。

特性算出部１２０には、伝搬ロスのモデル式を示す情報が、入力装置２００から入力される。また、特性算出部１２０は、ＢＩＮ毎のトラヒック需要値を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報とを、記憶部１４０から読み出す。特性算出部１２０は、伝搬ロスのモデル式を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報とに基づいて、マクロ基地局４００から送出された電波の伝搬ロスを、ＢＩＮ毎に算出する。また、特性算出部１２０は、算出した伝搬ロスを示す情報をマクロ基地局４００及びＢＩＮに対応付けて、記憶部１４０に記憶させる。

記憶部１４０は、ＢＩＮ毎のトラヒック需要値を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報と、ＢＩＮ毎の伝搬ロスを示す情報と、マクロ基地局４００の送信電力を示す情報と、マクロ基地局４００のアンテナパターンを示す情報と、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルデータと、ＭＣＳテーブルデータとを記憶する。

位置検出部１３０は、ＢＩＮ毎のトラヒック需要値を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報と、ＢＩＮ毎の伝搬ロスを示す情報と、マクロ基地局４００の送信電力を示す情報と、マクロ基地局４００のアンテナパターンを示す情報と、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルデータと、ＭＣＳテーブルデータとを記憶部１４０から読み出す。

位置検出部１３０は、ＢＩＮ毎の伝搬ロスを示す情報と、マクロ基地局４００の送信電力を示す情報と、マクロ基地局４００のアンテナパターンを示す情報とに基づいて、マクロ基地局４００から送出された電波の受信電力をＢＩＮ毎に算出する。

また、位置検出部１３０は、地図の情報に示された範囲にマクロ基地局４００が複数在る場合、受信電力が最も高いマクロ基地局４００を、そのＢＩＮをカバーするマクロ基地局４００であると定める。また、位置検出部１３０は、地図の情報の範囲に含まれるマクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量を、マクロ基地局４００毎に算出する。また、位置検出部１３０は、ＢＩＮ毎に算出したスループット値に基づいて、そのマクロ基地局４００に対する（収容される）トラヒック需要の負荷量を算出する。

以下では、ｉは、ＢＩＮの識別子を表す。また、その集合は、Ｉと表記される。また、ｊは、マクロ基地局４００の設置位置の識別子を表す。また、その集合は、Ｊと表記される。また、Ｉ_ｊは、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００にカバーされるＢＩＮ_ｉの集合を表す。また、Ｔ_ｘは、マクロ基地局４００の送信電力を表す。また、ｗ_ｉは、ＢＩＮ_ｉにおけるトラヒック需要値を表す。また、ηは、ノイズを表す。また、ｇ_ｉｊは、ｊに設置されたマクロ基地局４００からＢＩＮ_ｉまでの伝搬ロスを表す。また、ｄ_ｉｊは、ＢＩＮ_ｉに在る無線端末が、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００に接続した場合に、無線リソースが全て割当てられたと仮定された場合のスループット値を表す。また、ｘ_ｊの値が１である場合、ｘ_ｊは、ｊに基地局が配置されていることを表す。一方、ｘ_ｊの値が０である場合、ｘ_ｊは、ｊに基地局が配置されていないことを表す。

位置検出部１３０は、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００にカバーされるＢＩＮ_ｉの信号対干渉雑音比ＳＩＮＲ_ｉｊを、式（１）により算出する。

ここで、式（１）の分母の第1項は、他の基地局からの干渉を表す。また、式（１）の分母の第２項は、雑音成分を表す。

また、位置検出部１３０は、マクロ基地局４００のカバレッジエリア８００に含まれるＢＩＮについて、ＢＩＮ毎の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）に基づいて、スループット値をＢＩＮ毎に算出する。ここで、位置検出部１３０は、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルデータ、及びＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）テーブルデータを参照する。

信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルには、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）と、パケットエラーレート（ＰＥＲ）とが対応付けられて登録されている。また、ＭＣＳテーブルには、変調方式と、符号化率と、ＳＩＮＲ閾値とが対応付けられて登録されている。図４には、ＭＣＳテーブルの例が示されている。ＭＣＳテーブルの項目には、変調方式と、符号化率と、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）閾値とがある。また、変調方式には、例えば、ＱＰＳＫ (２)、１６ＱＡＭ (４)及び６４ＱＡＭ (６)がある。

ここで、下り方向の通信にＯＦＤＭＡを採用するＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を例に、スループット値の算出方法を説明する。ＬＴＥでは、時間×周波数の無線リソースは、リソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ，ＲＢ）単位で構成されている。また、リソースブロックは、７ＯＦＤＭシンボル（０．５［ｍｓ］）×１２サブキャリアで構成されている。１リソースブロックにより送信可能であるビット数は、式（２）により表わされる。

式（２）において、[ＭＩＭＯ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ] は、そのＢＩＮにおけるＭＩＭＯの効率を表す。また、[Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ]は、変調方式（図４を参照）を表す。また、 [Ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ]は、符号化率を表す。また、[＃ ｏｆ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ／ＲＢ]は、１リソースブロックあたりのサブキャリア数を表す。この例では、[＃ ｏｆ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ／ＲＢ]＝１２とする。また、[＃ ｏｆ ＯＦＤＭ ｓｙｍｂｏｌ／ＲＢ]は、１リソースブロックあたりのＯＦＤＭシンボル数を表す。この例では、[＃ ｏｆ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ／ＲＢ]＝７とする。また、ＰＥＲは、パケットエラーレートを表す。ＰＥＲは、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルにより、ＳＩＮＲ値を用いて算出される。

１リソースブロックは０．５［ｍｓ］であることから、対象とするシステムの周波数方向のリソースブロック数を＃ＲＢとして、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００がカバーするＢＩＮ_ｉに、リソースブロックが全て割り当てられた場合、スループットｄ_ｉｊは、式（３）により表される。

なお、割り当てられるリソースブロックは、その個数（リソース量）が制限されてもよい。例えば、フェージング等の変動要因に対するマージンとして、全無線リソースの８０［％］まで無線リソースが割り当てられるようにする場合、位置検出部１３０は、式（３）の＃ＲＢを、０．８×＃ＲＢに置き換えてもよい。

周波数方向のリソースブロック数は、対象とするシステムの周波数帯域幅に依存する。例えば、ＬＴＥの場合、周波数帯域幅１．４［ＭＨｚ］に対応するサブキャリア数は、７６であり、対応するリソースブロック数は、６である。

位置ｊに設置されたマクロ基地局４００がカバーするＢＩＮ_ｉに対して必要な無線リソース量の割合は、式（４）により表される。

また、以下に示す式（５）の値が1以下である場合、そのことは、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００がカバーする全てのＢＩＮにおけるトラヒック需要を、マクロ基地局４００が全て収容することができることを表す。

一方、式（５）の値が1を超えている場合、そのことは、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００がカバーする全てのＢＩＮにおけるトラヒック需要を、マクロ基地局４００が全ては収容することができないことを表す。したがって、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量の条件式は、式（６）により表される。

ここで、ξは、カバレッジエリア８００の各ＢＩＮにおいて収容されるべきトラヒック需要の比率（０＜ξ≦１）を表す係数である。なお、ξの値は、パラメータとして予め定められているものとする。

位置検出部１３０は、式（６）の値が1以下である場合、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００がカバーする全てのＢＩＮにおけるトラヒック需要を、マクロ基地局４００が全て収容することができる、と判定する。

一方、位置検出部１３０は、式（６）の値が1を超えている場合、位置ｊに設置されたマクロ基地局４００がカバーする全てのＢＩＮにおけるトラヒック需要を、マクロ基地局４００が全ては収容することができない、と判定する。したがって、位置検出部１３０は、式（７）が成り立つ場合、そのマクロ基地局４００がオーバーロードしていると判定する。

位置検出部１３０は、位置ｊに設置されたオーバーロードしているマクロ基地局４００について、そのマクロ基地局４００がカバーするＢＩＮ_ｉ∈Ｉｊにおけるトラヒック需要値ｗ_ｉの中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊ及び中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊを、統計量として算出する。ここで、中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊは、トラヒック需要値ｗ_ｉ∈Ｉｊの中央値である。また、中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊは、式（８）により表される。

位置検出部１３０は、位置ｊに設置されたオーバーロードしているマクロ基地局４００について、そのマクロ基地局４００がカバーするＢＩＮ_ｉ∈Ｉｊに対するホットゾーン判定評価値を、中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊ及び中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊに基づいて算出する。ここで、ホットゾーン判定評価値は、式（９）により表される。

図５には、カバレッジエリア（図３を参照）でのトラヒック需要値の分布（トラヒックマップ）例が示されている。図５では、一例として、中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊは５５であり、中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊは３４．１２であるとする。また、図６には、カバレッジエリア（図３を参照）でのトラヒック需要と、ＢＩＮの個数との関係例がヒストグラムにより示されている。

図６に示されているように、トラヒック需要の中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊと、トラヒック需要の平均値とでは、中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊのほうが、ホットゾーンによるピーク波形に影響されることなく、ヒストグラムの最大ピークの位置を精度よく示す。したがって、位置検出部１３０は、トラヒック需要の中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊを用いることにより、ヒストグラムの最大ピークの位置を、高い精度で検出することができる。さらに、位置検出部１３０は、その中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊ及び中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊに基づいてホットゾーン判定評価値を定めることにより、検出した最大ピークの位置から外れているホットゾーンによるピーク波形を、ホットゾーン判定評価値に対する判定用閾値に基づいて高い精度で検出することができる。

図７には、カバレッジエリアでのホットゾーン判定評価値の分布例が示されている。位置検出部１３０は、ホットゾーンとなっているＢＩＮを検出するため、ホットゾーン判定評価値に対する閾値（検出用閾値）を定める。ここで、閾値は、一つでも良いし、複数でもよい。すなわち、閾値は可変でもよい。例えば、位置検出部１３０は、マクロ基地局４００（図２を参照）に対するトラヒック需要の負荷量（式（６）を参照）に対して、複数の閾値を定めてもよい。

より具体的には、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量が所定閾値を超えている場合、位置検出部１３０は、ホットゾーン判定評価値に対する検出用閾値を所定値より低く定めることにより、小型基地局５００−ｎ（図２を参照）を設置する候補位置の個数を所定数より多くしてもよい。一方、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量が所定閾値を超えていない場合、位置検出部１３０は、ホットゾーン判定評価値に対する検出用閾値を所定値より高く定めることにより、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置の個数を所定数より少なくしてもよい。これにより、位置検出部１３０は、ホットゾーン判定評価値の分布から、ホットゾーンをさらに柔軟に検出（認識）することができる。

位置検出部１３０は、ホットゾーン判定評価値が検出用閾値より高いＢＩＮを、ホットゾーンとなっているＢＩＮであると判定する。さらに、位置検出部１３０は、ホットゾーンとなっていると判定したＢＩＮに対して、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置を定める。

図８には、小型基地局を設置する候補位置の設定例が示されている。図８（Ａ）に示されているように、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置は、ホットゾーン７００、７１０及び７２０を構成するそれぞれのＢＩＮの中心に定められてもよい。また、図８（Ｂ）に示されているように、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置は、ホットゾーン７００、７１０及び７２０を構成するそれぞれのＢＩＮの中心及び頂点に定められてもよい。

また、ホットゾーンとなっていると判定したＢＩＮ同士が所定距離よりも近い場合、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置は、それらＢＩＮ同士の中間地点に定められてもよい。また、位置検出部１３０は、一定の距離内又は一定の伝搬ロス内に在る、ホットゾーンとなっていると判定したＢＩＮ同士を統合し、統合したＢＩＮに対して、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置を定めてもよい。

図９には、ホットゾーンとなっているＢＩＮの統合例が示されている。図９（Ａ）では、ホットゾーンとなっているＢＩＮ７００、７１０及び７２０が、所定距離よりも互いに近いとする。この場合、位置検出部１３０は、ＢＩＮ７００、７１０及び７２０を統合し、統合したＢＩＮ７３０（図９（Ｂ）を参照）に、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置を定めてもよい。

図１に戻り、位置検出装置１００の構成について説明を続ける。最適化部１５０は、記憶部１４０を参照し、位置検出部１３０が定めた小型基地局５００−ｎ（図２を参照）を設置する候補位置のうちから、ＢＩＮ毎のトラヒック需要値を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報（図３を参照）と、ＢＩＮ毎の伝搬ロスを示す情報とに基づいて、小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を検出する。最適化部１５０は、検出した最適な台数及び設置位置を記憶部１４０に記憶させる。

ここで、最適化部１５０は、カバレッジエリア８００（図２を参照）のトラヒック需要を収容可能であり、且つ、小型基地局５００−ｎの設置費用等が最小となるような、小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を、例えば、Ｇｒｅｅｄｙ法又は遺伝的アルゴリズムといったヒューリスティック（試行錯誤）な最適化手法により検出する。

出力部１６０は、記憶部１４０に記憶されている各種データに基づいて、小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を示す情報を、地図（図３を参照）と共に画面に表示する。また、出力部１６０は、カバレッジエリア８００に含まれる各ＢＩＮ（メッシュ）を示す情報を、地図と共に画面に表示してもよい。

次に、ホットゾーンを判定する動作手順を説明する。
図１０は、ホットゾーンを判定する動作手順を表すフローチャートである。位置検出部１３０は、ＢＩＮ毎のトラヒック需要値を示す情報と、カバレッジエリア８００を含む地図の情報と、ＢＩＮ毎の伝搬ロスを示す情報と、マクロ基地局４００の送信電力を示す情報と、マクロ基地局４００のアンテナパターンを示す情報と、信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）−パケットエラーレート（ＰＥＲ）変換テーブルデータと、ＭＣＳテーブルデータとを記憶部１４０から読み出す（ステップＳ１）。

位置検出部１３０は、ＢＩＮ毎の伝搬ロスを示す情報と、マクロ基地局４００の送信電力を示す情報と、マクロ基地局４００のアンテナパターンを示す情報とに基づいて、マクロ基地局４００から送出された電波の受信電力を、ＢＩＮ毎に算出する（ステップＳ２）。また、位置検出部１３０は、地図の情報の範囲に含まれるマクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量を、マクロ基地局４００毎に算出する（ステップＳ３）。

位置検出部１３０は、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量が所定閾値を超えているか否か、すなわち、トラヒック需要の負荷量の条件式（式（６）を参照）の値が1を超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。トラヒック需要の負荷量の条件式の値が1を超えている場合（ステップＳ４−Ｙｅｓ）、位置検出部１３０は、位置ｊに設置されたオーバーロードしているマクロ基地局４００について、そのマクロ基地局４００がカバーするＢＩＮ_ｉ∈Ｉｊにおけるトラヒック需要値ｗ_ｉの中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊ及び中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊを、統計量として算出する（ステップＳ５）。

また、位置検出部１３０は、ホットゾーン判定評価値に対する検出用閾値を定める（ステップＳ６）。そして、位置検出部１３０は、ホットゾーン判定評価値が検出用閾値より高いＢＩＮを、ホットゾーンとなっているＢＩＮであると判定する。さらに、位置検出部１３０は、ホットゾーンとなっていると判定したＢＩＮに対して、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置を定める（ステップＳ７）。

位置検出部１３０は、地図の情報における全てのマクロ基地局４００（図２を参照）のカバレッジエリア８００のＢＩＮについてホットゾーンを判定したか否か、を判定する（ステップＳ８）。地図の情報における全てのマクロ基地局４００のカバレッジエリア８００のＢＩＮについてホットゾーンを判定した場合（ステップＳ８−Ｙｅｓ）、位置検出部１３０は、ホットゾーンを判定する処理を終了する。

一方、ステップＳ４において、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量が所定閾値を超えていない、すなわち、トラヒック需要の負荷量の条件式の値が1を超えていない場合（ステップＳ４−Ｎｏ）、位置検出部１３０は、ステップＳ８に処理を進める。また、ステップＳ８において、カバレッジエリア８００のＢＩＮについてホットゾーンを判定していないマクロ基地局４００が残っている場合（ステップＳ８−Ｎｏ）、位置検出部１３０は、ステップＳ３に処理を戻す。

＜小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を検出する処理（最適化処理）にかかる時間のシミュレーション結果＞
１辺が２５［ｍ］であるＢＩＮが１５×１５個（＝２２５個）定められた地図の情報（図３を参照）を対象に、最適化手法としてＧｒｅｅｄｙ手法を用いた場合における、小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を検出する処理（最適化処理）にかかる時間のシミュレーション結果を、以下に示す。ここで、トラヒック需要値の分布（図５を参照）は、一例として、ランダムに生成された値を用いた。

位置検出部１３０が検出した候補位置（ホットゾーン）を用いずに、最適化部１５０が最適化処理を実行した場合のシミュレーションでは、小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を検出する処理にかかる時間は、５６［分］である。一方、位置検出部１３０が検出した候補位置（ホットゾーン）を用いて、最適化部１５０が最適化処理を実行した場合のシミュレーションでは、小型基地局５００−ｎの最適な台数及び設置位置を検出する処理にかかる時間は、わずか８．９［分］である。

これらのシミュレーション結果は一例であるが、位置検出部１３０が検出した候補位置（ホットゾーン）を用いて最適化処理を実行することにより、小型基地局５００−ｎの最適な設置位置を検討する対象のＢＩＮの個数が適切に少なくなるので、一般に、位置検出装置１００は、小型基地局５００−ｎの最適な設置位置を短時間で検出することができる。

以上のように、位置検出装置１００は、マクロ基地局４００を設置する所定位置を含む地図の情報（例えば、図３を参照）と、予め定められたサイズを示す情報と、を取得し、前記地図を前記サイズで分割することにより前記地図に前記サイズの領域（ＢＩＮ）を複数定める領域設定部１１０と、マクロ基地局４００に対するトラヒック需要の負荷量を算出し、該負荷量が所定閾値を超えている場合、マクロ基地局４００のカバレッジエリア８００に含まれる前記領域（ＢＩＮ）のうち、トラヒック需要が集中している（例えば、予め定められたトラヒック需要（積算値）以上である）前記領域（ＢＩＮ）の位置を検出する位置検出部１３０と、を備える。
この構成により、位置検出部１３０が、マクロ基地局４００のカバレッジエリア８００に含まれる領域（ＢＩＮ）のうち、トラヒック需要が集中している領域の位置を検出する。これにより、位置検出装置１００は、ヘテロジニアスネットワークを構成する小型基地局５００−ｎの最適な設置位置を、短時間で検出することができる。また、位置検出装置１００は、候補位置（ホットゾーン）の検出結果に、作業者の経験及び習熟度に応じて異なる結果を生じさせることがない。また、位置検出装置１００は、カバレッジエリア８００でのトラヒック需要値の分布（トラヒックマップ）がどのような分布であっても、一つの判定用閾値を用いるのみで、候補位置を適切に検出することができる。

また、位置検出部１３０は、トラヒック需要値の中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊと中央値偏差ｍｅｄｉａｎｄｅｖ_ｊとにより定まるホットゾーン判定評価値に対する検出用閾値を算出し、該検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域（ＢＩＮ）の位置を検出する。
これにより、位置検出装置１００は、ホットゾーンによるピークに影響されることなく、ヒストグラムの最大ピークの位置を検出することができる。したがって、位置検出装置１００は、中央値ｍｅｄｉａｎ_ｊに基づいてホットゾーン判定評価値に対する検出用閾値を定めることにより、最大ピークの位置から外れているホットゾーンによる波形を高い精度で検出することができる。

また、位置検出部１３０は、前記負荷量（式（６）を参照）に応じて前記検出用閾値を定める。
これにより、位置検出装置１００は、カバレッジエリア８００におけるトラヒック需要値がどのような分布であっても、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置（ホットゾーン）を柔軟に検出することができる。

また、位置検出部１３０は、前記負荷量（式（６）を参照）が所定閾値を超えている場合（例えば、式（７）が成り立つ場合）、前記検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域（ＢＩＮ）の位置が所定数よりも多くなるように前記検出用閾値を定め、一方、前記負荷量が所定閾値を超えていない場合、前記検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置が所定数よりも少なくなるように前記検出用閾値を定める。
これにより、位置検出装置１００は、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置（ホットゾーン）を、さらに柔軟に検出することができる。

また、位置検出部１３０は、トラヒック需要が集中している前記領域（ホットゾーンと判定されたＢＩＮ）のうち、所定距離よりも近い前記領域同士を統合する（図９を参照）。
これにより、位置検出部１３０は、ホットゾーン同士の中間地点であって、小型基地局５００−ｎが両ホットゾーンのトラヒック需要を収容することができるような地点も、候補位置として定めることができる。つまり、位置検出装置１００は、ヘテロジニアスネットワークを構成する小型基地局５００−ｎの候補位置を、適切に設定することができる。

また、位置検出部１３０は、マクロ基地局４００よりも送信電力が小さい小型基地局５００−ｎを設置するための候補位置を、トラヒック需要が集中している前記領域（ホットゾーンと判定されたＢＩＮ）の中心又は頂点（近傍）に定める（図８を参照）。
ＨｅｔＮｅｔ移動通信システムにおいて小型基地局５００−ｎを設置する目的の一つは、ホットゾーンのトラヒックを収容することにあるから、位置検出装置１００は、小型基地局５００−ｎを設置する候補位置を、ホットゾーン及びその近傍に予め定めることにより、置局設計における最適化処理にかかる時間を大幅に短くすることができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、各ＢＩＮにおける受信信号強度及び干渉量、アンテナのチルト角などの基地局のパラメータ、並びに、所要の受信信号強度及びキャリア信号電力対干渉電力比（Ｃ／Ｉ）等を入力データとして、通信エリアを構築する対象とされた範囲に対し、例えば、所要の受信信号強度以上となるＢＩＮの個数を最大化（カバレッジ最大化）する等の置局設計における条件が満たされるように、小型基地局の最適な設置位置が検出されるようにしてもよい。

また、例えば、位置検出装置１００は、入力装置３００から各種データを取得する代わりに、それら各種データを予め記憶するデータベース部を備えていてもよい。

なお、以上に説明した位置検出装置を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１００…位置検出装置、１１０…領域設定部、１２０…特性算出部、１３０…位置検出部、１４０…記憶部、１５０…最適化部、１６０…出力部、３００…入力装置、４００…マクロ基地局、５００…小型基地局、６００…無線端末、７００〜７３０…ＢＩＮ、８００…カバレッジエリア、９００…小型基地局セル

Claims (6)

1. マクロ基地局を設置する所定位置を含む地図の情報と、予め定められたサイズを示す情報と、を取得し、前記地図を前記サイズで分割することにより前記地図に前記サイズの領域を複数定める領域設定部と、
   前記マクロ基地局に対するトラヒック需要の負荷量を算出し、該負荷量が第１閾値を超えている場合、前記マクロ基地局のカバレッジエリアに含まれる前記領域のうち、トラヒック需要が集中している前記領域の位置を検出する位置検出部と、
   を備え、
   前記位置検出部は、前記トラヒック需要の中央値と前記中央値からの偏差とにより定まる評価値に対する検出用閾値を算出し、該検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置を検出することを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置検出部は、前記負荷量に応じて前記検出用閾値を定めることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置検出部は、前記負荷量が前記第１閾値とは異なる第２閾値を超えている場合、前記検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置が所定数より多くなるように前記検出用閾値を定め、一方、前記負荷量が前記第２閾値を超えていない場合、前記検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置が所定数より少なくなるように前記検出用閾値を定めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記位置検出部は、トラヒック需要が集中している前記領域のうち、所定距離よりも近い前記領域同士を統合することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
5. 前記位置検出部は、前記マクロ基地局よりも送信電力が小さい小型基地局を設置するための候補位置を、トラヒック需要が集中している前記領域の中心又は頂点に定めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
6. コンピュータに、
   マクロ基地局を設置する所定位置を含む地図の情報と、予め定められたサイズを示す情報と、を取得し、前記地図を前記サイズで分割することにより前記地図に前記サイズの領域を複数定める手順と、
   前記マクロ基地局に対するトラヒック需要の負荷量を算出し、該負荷量が第１閾値を超えている場合、前記マクロ基地局のカバレッジエリアに含まれる前記領域のうち、トラヒック需要が集中している前記領域の位置を検出する際、前記トラヒック需要の中央値と前記中央値からの偏差とにより定まる評価値に対する検出用閾値を算出し、該検出用閾値以上のトラヒック需要が存在している前記領域の位置を検出する手順と、
   を実行させるための位置検出プログラム。

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