JP5886152B2 - 無線基地局の配置決定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の無線基地局の配置決定方法及び装置に関する。

近年、スマートフォン等の急激な増加により、携帯電話ネットワークにおけるトラフィックが増大し、ネットワークにおけるデータ通信容量の拡大が急務である。屋外の基地局設置は、ほぼ完了されつつあるが、屋内は電波伝搬環境の改善が必要である。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。ここには、無線ＬＡＮのアクセスポイント設置に関して記載されている。「クライアントにおけるレスポンスと電波の干渉の問題を考慮して最適なアクセスポイントとクライアントの配置を容易に決定する無線ＬＡＮ設計装置を提供する。」ことを課題としており、「無線ＬＡＮの設置場所の建物配置図をコンピューター画面上で入力させる手段と、電波伝播障害物の電波透過率あるいは電波反射率を入力させる手段と、アクセスポイントとクライアントを配置させる手段と、前記建物配置図を必要に応じてエリア分割させ、通信性能条件を入力させる手段と、アクセスポイントとクライアントの配置から、各アクセスポイントからの電波の強度を建物配置図上の複数の点で計算し、各アクセスポイントからの最小電波強度の電波が届く範囲を表示させ、電波強度が最小電波強度に達しない領域と電波が干渉する領域を表示する手段と、各クライアントのレスポンスタイムを計算し最小通信可能速度に達しないクライアントを強調表示する手段とを備える」ことが解決手段として記載されている。

特開２００４−３０４２５５号公報

特許文献１には、アクセスポイントからの電波が届く範囲と届かない範囲、干渉する領域、通信速度に達しないクライアントを表示する手段を提供することが記載されている。そして、これらの表示により、アクセスポイントの配置を変更し、干渉に打ち勝って通信速度が得られるようにする。

特許文献１で対象とする無線ＬＡＮの場合は、他の電波発信源は干渉源としかならないため、これらの干渉を回避するには、周波数を変更するか、干渉源の電波よりも強い電波とする必要がある。

しかし、本発明で対象とする携帯電話の場合には、外から入ってくる電波は、同じ周波数チャンネルの干渉源となりうるが、同時に通信に利用可能な電波でもある。この点に関し、特許文献１の技術では、電波の干渉のみが問題となるため、これらの電波を利用することはできない。

そこで、本発明では、外から到来する電波を積極的に活用できるための屋内配置を決定する無線基地局の配置決定方法及び装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明では例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「構造物内の空間を外来波による通信が行える領域と行えない領域に区分し、行えない領域について要求された通信品質を確保することができる無線基地局の設置位置を定めることを特徴とする無線基地局の配置決定方法。」である。

また、「無線基地局を設置しようとする建物内の要求通信性能を指定する要求条件入力手段と、基地局の配置位置を決定する基地局配置決定手段とを供える無線基地局の配置決定装置において、
建物内の外来波により要求通信性能を満たす領域と、要求通信性能を満たさない領域に区分する外来波利用条件判定手段を供え、基地局の配置位置を決定する基地局配置決定手段は、要求通信性能を満たさないとされた領域に無線基地局の配置を検討することを特徴とする無線基地局の配置決定装置。」である。

本発明によれば、外から到来する外来波を干渉源として抑圧して屋内の電波を利用するだけでなく、屋内で利用可能な信号としても活用しつつ、屋内の必要な通信容量を確保することができる効果がある。

実施例１の無線基地局の配置決定装置の構成を示す図。 無線基地局を配置しようとする建物の３次元構造物の例を示す図。 座標で表現された３次元構造情報を保持するテーブルの例を示す図。 無線基地局配置予定建物内で要求条件を設定するエリアの例を示す図。 要求条件を設定するテーブルの例を示す図。 外来波データテーブルの例を示す図。 要求条件を設定するエリア内の評価点の例を示す図。 外来波利用条件判定手段の処理フローの例を示す図。 外来波により要求条件を満たすことを判定する処理フローの例を示す図。 基地局配置決定手段の処理を説明するフローチャート。 無線基地局の候補位置の例を示す図。 構造物のエリアをエリア分割した例を示す図。 外来波条件とエリア条件変更の関係を説明する具体的な事例を示した図。 最終的に決定された無線基地局の配置位置の例を示した図。 無線基地局配置後の通信品質を示した図。 実施例２の無線基地局の配置決定装置の構成を示す図。 構造物と外来波の到来方向、距離を指定した例を示す図。 測定点決定手段の処理フローを示す図。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

本実施例では、無線基地局の配置決定装置１０の例を説明する。図１は、本実施例の無線基地局の配置決定装置の構成図の例である。

無線基地局の配置決定装置１０は、構造条件入力手段１１、要求条件入力手段１２、外来波利用条件判定手段１３と、基地局配置決定手段１４と、データ保持部１５から構成される。以下、順を追って図１の構成を詳細に説明する。

まず構造条件入力手段１１は、無線基地局を配置しようとする建物の３次元構造物の情報を入力する。図２に、建物の３次元構造物２の一例を示す。以下の説明ではこの構造物２に無線基地局を配置する事例で説明を行う。

本事例での３次元構造物２は例えばビルなどの一フロア構造であり、このフロアに無線基地局を配置しようとしている。この建物は、壁面Ｗ、床Ｆ、天井、窓、柱Ｐなどで構成され、さらにこのフロアにはこれらで仕切られた室内に設置される装置Ｍ、什器などの構造物も存在する。

無線ネットワークを構築しようとしているフロアの３次元構造は、あらかじめ定義する３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）によって、その配置された位置などが記述される。例えば左下角を３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の基点とし、壁面Ｗ、床Ｆ、天井、窓、柱Ｐ、室内に設置される装置Ｍ、什器などの構造物の位置が予め定義されている。

図３は、座標で表現された３次元構造情報を保持するテーブルＴＢ１の一例であり、図１の構造条件入力手段１１からデータ入力され、データ保持部１５に記憶される。ここには構造物の種類１００、名称１０１、３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）１０２、形状種別１０３および材料特性１０４の情報として記憶される。

なお、ここでは壁、柱などの形状種別１０３が立方体の構造物について、対角の２点の座標位置を特定する形での３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）１０２により、３次元構造情報が表現されている。例えば、図２の壁Ｗ１は、図３の３次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）１０２を参照すると、始点の座標が（０，０，０）にあり、終点を（６．５，３）とする長さ１６（ｍ）、厚さ０．５（ｍ）、高さ３（ｍ）の立方体構造である。

また、材料特性１０４は、壁Ｗ１を構成する材料の特性値として、比誘電率、比透磁率、導電率［Ｓ／ｍ］といった値で示されている。材料特性値１０４は、電波の反射率・透過率・損失等を表す特性値が明らかとなる情報であれば、これらのパラメータに限らない。

同様に図３によれば、図２の柱Ｐ１は、始点の座標が（０，０，０）にあり、終点を（１，１，３）とする長さ１（ｍ）、厚さ１（ｍ）、高さ３（ｍ）の立方体構造である。また柱Ｐ１に隣接する柱Ｐ２は、始点の座標が（３，０，０）にあり、終点を（４，１，３）とする長さ１（ｍ）、厚さ１（ｍ）、高さ３（ｍ）の立方体構造である。

なお、以上の座標で表現された３次元構造情報を入力する構造条件入力手段１０１は、キーボードなどから作業員が手入力するものであっても良く、その他の装置に接続されてこれらの情報を自動的に得られるものであってもよい。例えばＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）に接続して、ＣＡＤ図面を３次元構造情報として利用してもよい。また、レーザーレンジスキャナ、３次元認識カメラなどに接続して、空間情報の入力装置として利用することも可能である。

これに対し図１の要求条件入力手段１２からは、要求条件テーブルＴＢ２の入力と、評価点Ｅ位置の定義、外来波データテーブルＴＢ３の入力を行う。以下これらのテーブルＴＢ２，ＴＢ３の内容について説明するが、その前提として、無線基地局を配置しようとする建物内で要求条件を設定するエリアの例を図４で説明する。

図４は、図２の構造物２の平面的な配置図を表しており、ここでエリアＡとは部屋などの空間領域を意味している。

ユーザは、要求条件入力手段１２により、無線基地局を配置しようとする建物に対して、Ａ１〜Ａ７に示すようなエリアを定義する。図４の例ではオフィスの大部屋Ａ７や、小会議室Ａ６、役員室Ａ１、廊下Ａ２、エレベータホールＡ４等の仕切られていない空間領域をエリアに指定している。ユーザは、各エリアＡに対して要求条件を設定する。

図５は、要求条件を保持するテーブル（要求条件テーブルＴＢ２）の例である。要求条件テーブルＴＢ２は、エリアを意味するＩＤ１１０ごとに、設定するエリアの場所１１１（３次元座標）と大きさ１１２とカバー率１１３と要求条件Ｃのデータを備えている。図５の要求条件テーブルＴＢ２では、設定するエリアの場所１１１を、エリアＡの端点のｘ、ｙ、ｚ座標値により表し、設定するエリアの大きさ１１２を、ｘ、ｙ、ｚ座標軸方向の各長さによって表す例を示している。

例えばＩＤ１１０が「１」として登録されたエリアの場所１１１と大きさ１１２は、座標原点からＸ方向に１．２ｍ、Ｙ方向に１．５ｍ、Ｚ方向（高さ）に１．３ｍの位置を端点（場所）とし、この点を基準にしたときにＸ方向に９．９ｍ、Ｙ方向に９．８ｍ、Ｚ方向（高さ）に１．７ｍの空間領域（大きさ）として定義されている。

このＩＤ１１０が「１」のエリアは、例えば図４の構造物２のエリアＡ５を定義したものであり、この設定は他のすべてのエリアに対しても同様に異なるＩＤ１１０を用いて設定されている。なお、エリアを表現するにはこれ以外にも、３次元空間内の領域を規定するために、複数の３次元座標値のリストや、球体等で表すことが可能である。

また、要求条件テーブルＴＢ２には、エリアごとにエリアのカバー率１１３と、要求条件Ｃとして要求電力、Ｅｃ／Ｉｏ等を指定する。ここでカバー率は、エリア内で、要求条件を満たす範囲の割合を示す値である。例えばＩＤ１のエリアでは、指定体積のうち、０．９５すなわち９５％以上の割合の空間領域において、要求条件（要求電力、Ｅｃ／Ｉｏ等）を満たす必要があることを示す。

図５の例に示したテーブルＴＢ２では、要求条件Ｃとして、例えば要求電力およびＥｃ／Ｉｏを採用している。これらの値は、利用する無線システムによって異なるため、一例として示しているが、本発明では、必要な電力値と、外来波との関係を示す指標を前提としている。これらの要求条件Ｃは、要するに通信品質に関するファクターであり、他の要因をするすることも可能である。

ここで要求電力Ｅｃは、指定したエリア内に存在する端末において、通信を行うために最低限必要となる、無線基地局から受信し、通信に利用可能な無線電波の電力値を表す。

Ｅｃ／Ｉｏは、通信を所望する基地局からの無線電波と、それ以外の基地局からの無線電波または、異なる無線システムからの電波等を含み、受信した全電力値Ｉｏと、通信に利用可能な電力値Ｅｃとの比を表す。すなわち、受信したい無線基地局からの信号に対するそれ以外の電波による干渉度合いを示す指標である。

また、要求条件Ｃには、上限電力を考える。図５には具体的な値を記載していないが、これから設置しようとする基地局から、当該エリアに届く電力の上限値を示すものである。

要求条件入力手段１２から入力されたデータにより構成された要求条件テーブルＴＢ２は、図１のデータ保持部１５に記録される。また要求条件入力手段１２からは、外来波データが入力されて外来波データテーブルＴＢ３が形成され、データ保持部１５に保持されている。

図６に外来波データを纏めた外来波データテーブルＴＢ３の一例を示す。外来波データは、基地局を配置しようとする建物構造物２内において、これから設置する基地局と同じ無線システムの、既設の基地局から送信される電波の受信電力もしくは、別の無線システムやランダムノイズの同じ周波数チャンネルにおける電波の受信電力を示すものである。

外来波データテーブルＴＢ３は、エリアＡ内の点の座標（ｘ、ｙ、ｚ）１２０における全受信電力ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）１２１および、他の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からの、無線電波の受信電力値１２２から構成される。なお図６の例では、他の基地局を３局のみ記載しているが、実際には、３局以上存在する場合や、座標によって存在する局数が異なる場合もある。各基地局の受信電力を合計した値と、全受信電力ＲＳＳＩとの差があれば、別の無線システムやランダムノイズによる受信電力とする。

外来波データテーブルＴＢ３は、構造物２内の事前計測により、主要点の外来波による無線電波の受信電力値が得られているものとする。これは外来波により得られる構造物各点の通信品質を事前に得たものである。

また図１の要求条件入力手段１２からは、各エリアＡの評価点Ｅが入力され、データ保持部１１０に保持されている。図７に、各エリアＡの評価点Ｅを示す。評価点Ｅは、要求条件入力手段１２により定義したエリアＡ内に分布した点列を示す。外来波データテーブルＴＢ３は、各評価点Ｅに対して定義するものとする。このため、図６のエリアＡ内の点の座標（ｘ、ｙ、ｚ）１２０が、各評価点Ｅの位置を表している。

各評価点Ｅは、分割された小体積のエリアとして扱うことが可能である。すなわち、図５の要求条件設定テーブルＴＢ２において、各エリアＡは、位置１１１と各軸方向のサイズ１１２と、要求条件Ｃにより表されるが、図６の外来波データテーブルＴＢ３において、評価点Ｅは、小さなサイズで、要求カバー率１１３が１００％として、元のエリアと同じ要求条件Ｃのエリアであるとみなすことができる。元のエリアは、親エリアとすることで、小エリアである評価点Ｅのカバー率を親エリアのカバー率とすることが可能である。このとき、同一の親エリア内で、各評価点の占める体積に重複はないものとする。

図１の外来波利用条件判定手段１３は、外来波データテーブルＴＢ３および要求条件テーブルＴＢ２を用いて、要求条件テーブルＴＢ２におけるエリア内の評価点Ｅを生成し、各評価点Ｅにおける外来波データテーブルＴＢ３のデータと要求条件テーブルＴＢ２のデータを比較することにより、各エリアＡ内の評価点Ｅにおいて、通信品質に関する要求条件Ｃを満たすか否かを判定する。

さらに、エリアＡ毎に要求条件Ｃを満たす評価点Ｅの占める領域サイズが、所定のサイズを越える場合には、エリアを分割し、要求条件を満たすエリアとして新たに追加する処理を行う。

図８に、外来波利用条件判定手段１３の処理フローを示す。処理フローは、ステップＳ１１からステップＳ２３までのステップで構成される。ステップＳ１１は、処理の開始を示す。ステップＳ１２は、図５の要求条件テーブルＴＢ２に含まれる各エリアＡｉ（エリアを意味するＩＤ１１０）についてループして処理することを示し、ステップＳ２２までの処理をエリアＡｉごとに繰り返し処理する。

ステップＳ１３は、図５の要求条件テーブルＴＢ２を参照してエリアＡｉに対応する要求条件Ｃｉを取得するステップである。要求条件Ｃｉは、前述のように、当該エリアＡｉにおける要求受信電力値や、Ｅｃ／Ｉｏ値等から構成される。

ステップＳ１４は条件確保リストＬを初期化する処理を示す。条件確保リストＬは、評価点Ｅと、上限電力の組み合わせを、複数記憶しておくことが可能なリストデータである。

ステップＳ１５は、エリアＡｉ内の各評価点Ｅｉｊについて、ステップＳ１９までの処理を繰り返し処理することを示す。ステップＳ１６は、評価点Ｅｉｊにおける外来波データＲｉｊのエントリーを、外来波データテーブルＴＢ３の欄１２２（他の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からの、無線電波の受信電力値）から読みだす処理を示す。なお、同一座標点における外来波データテーブルＴＢ３のエントリーが存在しなければ、座標間の距離が近い外来波データを一つもしくは複数を検索して、距離に応じて補間を行うことも可能である。

ステップＳ１７は、外来波データＲｉｊにより、要求条件Ｃｉを満たすか否かを判定する処理を表す。これは、例えば後述する図９に示す処理フローなどで判定することが可能である。条件を満たす場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１８の処理を行い、その後にステップＳ１９の処理に進む。条件を満たさない場合（Ｎｏ）は、そのままステップＳ１９の処理に進む。

ステップＳ１８は、判定により、条件を満たす場合の処理を示す。条件を満たす場合、評価点Ｅｉｊと、上限電力Ｕｋを、条件確保リストＬに登録する処理を行う。

ステップＳ１９は、ステップＳ１５におけるループ処理の終端を示す。次の評価点Ｅｉｊの処理を行うため、ステップＳ１５に戻ることを示す。もし、すべての評価点Ｅｉｊに関するループが終了していれば、ステップＳ２０の処理に進む。

ステップＳ２０は、条件確保リストＬに登録された評価点Ｅｉｊによって占有される領域が閾値以上であるかを判定する処理である。もし、条件を満たす場合は、ステップＳ２１の処理を行った後、ステップＳ２２の処理に進み、条件を満たさない場合は、そのままステップＳ２２の処理に進む。占有領域は、条件確保リストＬに登録された評価点の合計サイズが利用可能である。

ステップＳ２１は、条件確保リストＬに登録された評価点による占有領域を、エリアＡｉから分割し、新たにエリアとして登録する処理を示す。新規に要求条件テーブルにエリアを追加し、当該エリアに含まれる評価点として、条件確保リストＬに登録された評価点と、上限電力のペアを追加する。

ステップＳ２２は、ステップＳ１２におけるループ処理の終端を示し、次のエリアの処理へ進むため、ステップＳ１２に戻ることを示す。もし、すべてのエリアに関するループが終了していれば、ステップＳ２３の処理に進む。

ステップＳ２３は、処理の終了を示す。

以上のようにして、外来波利用条件判定手段１３は、外来波データＲｉｊに基づき、エリアを分割し、外来波によって要求条件を満たすエリアと、そうでないエリアとを分割する手段を提供する。

図９に、図８のステップＳ１７における判定処理の具体的なフローを示す。

図９において、ステップＳ３１は、処理の開始を示す。ステップＳ３２は、当該評価点に到来する外来波における、各既設の基地局Ｂｋに関してステップＳ３４以下の処理を、繰り返し行うことを示す。

ステップＳ３３は、外来波データテーブルＴＢ３から、既設基地局Ｂｋより受信可能な受信電力Ｐｋを得る。例えば図６のＸ＝３，Ｙ＝１１，Ｚ＝１の点で表された評価点について、既設基地局ＢＳ１より受信可能な受信電力Ｐｋとして「−５６．７ｄＢｍ」を得る。また同様に既設基地局ＢＳ２より受信可能な受信電力Ｐｋとして「−７５．３ｄＢｍ」を得る。

ステップＳ３４は、既設基地局Ｂｋからの電波を所望波として受信したときのＥｃ／Ｉｏの値Ｅｋを算出する。

ステップＳ３５は、受信電力Ｐｋが、要求電力Ｐｉｊを満たすか否かを判定する処理である。満たしていれば、ステップＳ３６の処理を行い、そうでなければ、ステップＳ３８の処理に進む。

ステップＳ３６は、Ｅｋが要求条件Ｅｃ／Ｉｏを満たすか否かを判定する処理である。もし満たしていれば、ステップＳ３７の処理に進み、ステップＳ３２〜ステップＳ３８の繰り返し処理を終了すする。

ステップＳ３８は、ステップＳ３２より開始したループ処理の終端を示し、基地局が無ければステップＳ３９の処理に進み、そうでなければステップＳ３２に戻り、次の基地局の繰り返し処理を行う。

ステップＳ３７は、受信電力Ｐｋに対し、さらに干渉となる電力Ｐを与えた場合に、要求Ｅｃ／Ｉｏを満たすためのＰの上限電力Ｕｋを算出する。

ステップＳ３９は、要求条件を満たす既設基地局が存在しなかった場合の最後の処理を示す。この場合は、上限電力としては、システムの最大値を返す。
ステップＳ４０は、要求条件を満たす既設基地局が存在する場合の最後の処理を示し、算出した上限電力Ｕｋを返す。

基地局配置決定手段１４は、以上のようなエリア毎の要求条件に従い、要求条件を満たす基地局配置を決定する手段を示す。評価点において上限電力が設定されている場合は、新規の基地局からの電力が上限電力を越えないように配置を決定し、そうでない場合は、要求電力およびＥｃ／Ｉｏを満たすように配置を決定する処理を行う。

例えば、特開２０００−３３３２３９号公報に開示されるように、ＧＡ（Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｒｇｏｒｉｔｈｍ＝遺伝的アルゴリズム）を用いて多数の基地局位置の候補から最適な組み合わせを探索する方法等が利用可能である。

以上の図８、図９に示した一連の処理により、外来波利用条件判定手段１３は、外来波データＲｉｊに基づき、エリアを分割し、外来波によって要求条件を満たすエリアと、そうでないエリアとを分割している。

図１０は、基地局配置決定手段１４における処理フローを示す。

ステップＳ５１は、処理の開始を示す。

ステップＳ５２では、基地局候補位置を生成する処理を示す。例えば図１１のように、各エリア内に、均等に基地局候補位置Ｂｘを設定していく方法や、ランダムに生成する方法などが利用可能である。

ステップＳ５３では、遺伝的アルゴリズムＧＡにおける個体定義を初期化する処理を示す。個体とは、基地局候補位置の組み合わせを示し、さらに、各基地局位置における送信電力や、使用するアンテナの種別、アンテナの向き等が探索パラメータとして定義される。個体は複数生成し、個体定義リストに保存する。

ステップＳ５４は、設定した世代数だけ繰り返し処理を行うことを示す。

ステップＳ５５は、個体定義リストに保存された個体を一つずつ取り出し、個体に含まれる基地局位置、送信電力、アンテナ設定に基づき、電波伝搬シミュレーションを実施することにより評価点に届く受信電力を推定する処理を示す。電波伝搬シミュレーションとしては、各種の手法が利用可能であるが、本発明では、例として、レイトレース法を利用するものとする。

ステップＳ５６では、個体評価処理を行う。これは、個体定義リストに含まれる各個体が、エリアに対する要求条件を満たすか否かを評価する処理を示す。各評価点に届く受信電力に基づき、評価点に上限電力が定義されている場合には、それ以下であるか否かを評価する。また要求電力が上限電力以下の場合は、図９の処理のうち、ステップＳ３４〜ステップＳ３７の処理を個体の基地局に対して実施し、ステップＳ３７の処理の代わりに、条件を満たすものとしてエリアのカバー率に寄与するものとする。

これを繰り返し、エリアのカバー率に応じて個体の評価値を上げる、また、基地局の数が多いほど評価値を下げる、送信電力が高いほど評価値を下げることにより、個体の評価値を決定することができる。

ステップＳ５７では、個体評価結果に従い、個体評価値の高い個体に対して、交叉、突然変異といった遺伝的操作を加える。その結果生成された新しい個体のセットを個体定義リストとする。

さらにステップＳ５８において、最終世代となるまで、新たな個体定義リストに含まれる個体に対して、ステップＳ５５〜ステップＳ５７の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ５９は、処理の終了を示す。

このような処理を行うことにより、多数の個体に対して評価を行い、最も評価の高い個体を出力する。最も評価の高い個体は、当該エリアに設置する無線基地局の候補としてもっとも適した位置であることを示している。

図１２は、構造物２のエリアＡ５について上記の外来波データＲｉｊに基づき、エリアＡ５をＡ５ａとＡ５ｂに分割した例を示している。

また図１３は、外来波条件とエリア条件変更の関係を説明する具体的な事例を示した図である。

図１２と図１３を用いて、エリア分割に至る事情を説明する。まず図１３のグラフにおいて、横軸は図１２の構造物２のエリアＡ５における評価点位置を示している。縦軸は、各評価点における通信品質である。横軸は結果として２つの領域に分かれており、右側がＡ５ｂ内の評価点、左側がＡ５ａ内の評価点を表している。

各評価点の外来波による通信品質は場所によって相違し、計測の結果Ｌ１のように表される。これと比較される要求通信品質レベルは一定値のＬ０であり、右側のＡ５ｂ内の評価点ではＬ１≧Ｌ０となり、左側のＡ５ａ内の評価点ではＬ１＜Ｌ０となった。

この場合に、Ａ５ａとＡ５ｂは、エリアＡ５内の評価点を分割した評価点の集合を示している。分割条件は、外来波による通信品質レベルＬ１が、要求品質レベルＬ０を超えており、かつこの超過領域が一定の面積を越えていることである。超過面積は利用者が適宜指定する。

なお要求条件は、元のエリアＡ５と同じ条件が定義される。ただし、エリアＡ５ｂにおける評価点は、既設の基地局による外来波により要求条件を満たしているため、上限電力の値が設定されている。一方、エリアＡ５ａは、外来波は要求条件を満たさないため、上限電力は設定されない。

図１４は、最終的に決定された基地局アンテナ配置の例を示す図である。この基地局アンテナ配置位置Ｂ１，Ｂ２は、大部屋Ａ７の中央部（Ｂ２）と役員室Ａ１の端部（Ｂ１）であり、生成された要求条件を満たす個体から定められた。

また図１５は、無線基地局配置後の通信品質を示した図である。この図も図１３と同様に、横軸に構造物２内の評価点位置、縦軸に各評価点における通信品質を表示している。ただし、横軸の評価点位置は、エリアＡ５以外の全てのエリアを含んでいる。エリアＡ５の右側にエリアＡ６，Ａ７を示し、エリアＡ５の左側にエリアＡ１，Ａ２、Ａ３，Ａ４を示している。

図１５の解析課結果によれば、エリアＡ５ｂ以外の全てのエリアの評価点ではＬ１＜Ｌ０となった。つまり、エリアＡ５ｂのみ外来波による通信品質レベルＬ１が、要求品質レベルＬ０を超えており、かつこの超過領域が一定の面積を越えている。このため、エリアＡ５ｂに対しては無線基地局配置による通信品質向上が不要であり、それ以外のエリアでは無線基地局配置による通信品質向上が不可欠である。

この図１５で、無線基地局Ｂ１，Ｂ２は、図１０の基地局は位置決定手段での処理により多数の個体に対して評価を行い、最も評価の高い個体として出力された個体位置に設置されたものである。最も評価の高い個体は、当該エリアに設置する無線基地局の候補としてもっとも適した位置であり、この無線基地局設置後の改善された通信品質レベルをＬ２で示している。改善された通信品質レベルＬ２は、エリアＡ５ｂ以外の全てのエリアの評価点は、Ｌ２≧Ｌ０となっている。

なお、エリアＡ５ｂの改善された通信品質レベルＬ２は、Ｌ２＜Ｌ０となっており、基地局設置による恩恵を受けていない（寧ろ低下した）ことにはなる。しかし、外来波による通信品質が当初から確保されているので、個体評価にあたってはエリアＡ５ｂの通信品質事情を考慮する必要はない。

以上説明した本発明において、各手段の結果は適宜表示装置に表示されるのが良い。これにより、データ保持部１５内の各テーブルの状況、処理の過程におけるエリア内の通信の状況、品質比較の状況、改善具合などを目視可能とすることで、配置位置決定作業者の利便性を高めることができる。

配置位置決定作業者の利便性を高める具体的な表示として、例えば図７の構造物内評価点Ｅにおける評価結果を色分け表示することで外来波での通信が可能な領域と無線基地局によらなければならない領域とを明示するのが良い。

さらには、図１４において無線基地局設置後の評価点Ｅにおける評価結果を、無線基地局設置位置とともに色分け表示するのがよい。この場合に、外来波での通信が可能な領域については、領域区分したうえで外来波での評価結果を標示するのが良い。

実施例２では、外来波データの測定を少ないポイントで実施可能とする基地局配置決定装置の例を説明する。

図１６は、実施例２における基地局配置決定装置１０を示す構成図の例である。図１の基地局配置決定装置１０のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

本実施例の基地局配置決定装置１０は、図１の基地局配置決定装置１０に、さらに測定点決定手段１６と、外来波推定手段１７を備えている。

以下、これらの手段について、以下に説明する。

測定点決定手段１６は、構造条件入力手段１１により入力される３次元構造データを入力の一つとする。また、基地局配置を決定する対象となる構造物２の外部に存在する建物の３次元構造データについても、必要に応じて、合わせて入力する。

また、要求条件入力手段１２により入力または生成される各エリア内に分布する評価点データを入力の一つとする。外来波の到来方向、距離の範囲を指定することも可能である。

図１７は、構造物と外来波の到来方向、距離を指定した例である。２は構造物を示し、Ｓ１からＳ８は外来波の送信元を示す。Ｘは、構造物内部に定義する受信点であり、外来波が構造物内部に伝搬する強さを求める点である。

図１８に、測定点決定手段１６の処理フローを示す。

ステップＳ６１は処理の開始を示す。

ステップＳ６２は、指定された外来波の到来角度、または指定された範囲の到来角度（ランダムに生成したθｉ）に対して、ステップ６３からステップＳ６７までの処理を繰り返し実施することを示す。

ステップＳ６３は、指定された各距離または、指定された範囲の距離Ｄｊについて、ステップＳ６４からステップＳ６６までの処理を繰り返すことを示す。

ステップＳ６４は、構造物に対してθｉ方向、距離Ｄｊに対して送信アンテナＡｋを定義する。

ステップＳ６５は、Ａｋを送信アンテナとして、電波を放射したとき、Ｐｋ［ｘ，ｙ，ｚ］への電波伝搬を推定する処理である。推定には、図１０に示したシミュレーション処理を利用可能である。ステップＳ６６およびステップＳ６７は、それぞれステップＳ６２，ステップＳ６３による繰り返し処理の終端を示す。

ステップＳ６８は、各ＡｋにおけるθｉおよびＤｊを目的変数、Ｐｋ［ｘ，ｙ，ｚ］の各値を説明変数Ｘｋとした主成分分析を行う処理を示す。

主成分分析により、寄与率の高い主成分が抽出できる。

さらに、高寄与率の主成分に対する因子負荷量の大きいＰｋ［ｘ，ｙ，ｚ］を抽出する。
さらに、新たなＰｋ［ｘ，ｙ，ｚ］に絞り込み、再度主成分分析を行い、Ｐｋ［ｘ，ｙ，ｚ］の数が指定の数以下となるまで主成分分析を繰り返す。

このようにして、指定した数のＰｋ［ｘ，ｙ，ｚ］のセットが得られる。

測定点決定手段１７６は、これらのＰｋ［ｘ，ｙ，ｚ］を出力する。

測定者は、実際の構造物内で、抽出されたＰｋ［ｘ，ｙ，ｚ］の位置において外来波の測定を行い、外来波のアンテナＩＤと電波強度の値を得、外来波推定手段１７に入力する。

外来波推定手段１７は、得られた値から、主成分を用いて、各アンテナＩＤ毎の到来角θおよび距離Ｄを推定する。

これらの値から、各アンテナＩＤの外来波が、測定点以外の点に対して到来する電波の強さを推定することが可能となる。

以上により、少ない測定点により、構造物内全体の外来波を推定することが可能となる。

２：構造物
１０：無線基地局の配置決定装置
１１：構造条件入力手段
１２：要求条件入力手段
１３：外来波利用条件判定手段
１４：基地局配置決定手段
１５：データ保持部
１６：測定点決定表示手段
１７：外来波推定手段
ＴＢ１１：３次元構造情報テーブル
Ｒ１〜Ｒ７：要求条件の定義エリア
ＴＢ２：要求条件テーブル

Claims (6)

1. 構造物内の構造条件と、前記構造物内に設定したエリアと当該エリアにおける要求条件と、前記エリア内における外来波受信電力とを情報として記憶しておき、
   前記構造物内の構造条件を用いて、外来波を測定するための外来波測定点を、前記構造物内に定めたエリア内の複数の評価点の中から選択し、
   前記外来波測定点における外来波を実測した外来波データから、前記外来波測定点以外の前記複数の評価点における外来波データを推定し、前記記憶した外来波受信電力に反映し、
   前記記憶した情報を参照して、前記構造物内の空間を外来波による通信が行える領域と行えない領域に区分し、行えない領域について要求された通信品質を確保することができる無線基地局の設置位置を定めることを特徴とする無線基地局の配置決定方法。
2. 請求項１に記載の無線基地局の配置決定方法において、
   前記無線基地局は、携帯電話等の無線基地局であることを特徴とする無線基地局の配置決定方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線基地局の配置決定方法において、
   前記領域の区分は、前記構造物内の空間に複数の評価点を想定し、設定された通信品質の要求と、予め計測されまたは推定した当該評価点位置の外来波による通信品質とから定めることを特徴とする無線基地局の配置決定方法。
4. 無線基地局を設置しようとする構造物内の要求通信性能を指定する要求条件入力手段と、前記基地局の配置位置を決定する基地局配置決定手段とを供える無線基地局の配置決定装置において、
   前記構造物内の構造条件と、前記構造物内に設定したエリアと当該エリアにおける要求条件と、前記エリア内における外来波受信電力とを情報として記憶するデータ保持部と、
   前記構造物内の構造条件を用いて、外来波を測定するための外来波測定点を、前記構造物内に定めたエリア内の複数の評価点の中から選択する測定点決定手段と、
   前記外来波測定点における外来波を実測した外来波データから、前記外来波測定点以外の前記複数の評価点における外来波データを推定し、前記データ保持部に前記外来波受信電力として保持する外来波推定手段と、
   前記データ保持部に記憶された情報を参照して、前記構造物内の外来波により前記要求通信性能を満たす領域と、前記要求通信性能を満たさない領域に区分する外来波利用条件判定手段を供え、
   前記無線基地局の配置位置を決定する基地局配置決定手段は、前記要求通信性能を満たさないとされた領域に無線基地局の配置を検討することを特徴とする無線基地局の配置決定装置。
5. 請求項４に記載の無線基地局の配置決定装置において、
   表示装置を備えるとともに、表示装置には前記構造物内評価点における評価結果を色分け表示することで外来波での通信が可能な領域と無線基地局によらなければならない領域とを明示することを特徴とする無線基地局の配置決定装置。
6. 請求項４に記載の無線基地局の配置決定装置において、
   表示装置を備えるとともに、表示装置には無線基地局設置後の評価点における評価結果を、無線基地局設置位置とともに色分け表示することを特徴とする無線基地局の配置決定装置。

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