JP7068807B2 - 無線通信システムの評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムの評価装置に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）ネットワークにおいて、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。また、ＬＴＥからの更なる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されている。ＬＴＥの後継システムには、例えば、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＦＲＡ（Future Radio Access）、５Ｇ（5th generation mobile communication system）、５Ｇ＋（5G plus）、Ｎｅｗ－ＲＡＴ（Radio Access Technology）などと呼ばれるものがある。

次世代移動通信システム（例えば、５Ｇシステム）では、信号伝送の更なる高速化及び干渉低減を図るために、高周波数帯（例えば、５ＧＨｚ以上）において多数のアンテナ素子（例えば、１００素子以上）を用いる大規模（Massive）ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術を用いて基地局（ＢＳ）側および／または端末（ＭＳ）側においてＢＦ（ビームフォーミング）及びダイナミックＢＦを行うことが検討されている。

また、次世代移動通信システムでは、ＬＴＥ及びＬＴＥ－Ａのような前世代システムが利用する周波数帯よりも高い周波数帯の利用が検討されている。例えば、前世代システムが利用する周波数帯よりも高い周波数帯においてＢＦ（以下、便宜的に、「高周波数帯ＢＦ」と称することがある。）を行うことも検討されている。

更に、次世代移動通信システムでは、ダイナミックＴＤＤ（dynamic Time Division Duplex）と称される技術の適用も検討されている。ダイナミックＴＤＤでは、アップリンク（ＵＬ）のサブフレームと、ダウンリンク（ＤＬ）のサブフレームと、の構成（UL-DL configuration）が動的に変化し得る。

3GPP TS 36.300 v14.3.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 14)," June 2017 3GPP TR 37.842 V13.2.0, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access (UTRA; Radio Frequency (RF) requirement background for Active Antenna System (AAS) Base Station (BS) (Release 13)," March 2017

上述したように、５Ｇシステムのような次世代の無線通信システムに対して、ＢＳ側および／またはＭＳ側のMassive ＭＩＭＯ技術、高周波数帯ＢＦおよび／またはダイナミックＴＤＤなどの、新たな技術又は特徴を適用することが検討されている。しかし、このような新たに適用される特徴又は技術を考慮して、無線通信システムの通信性能を評価することは未だ検討されていない。

本発明の一態様は、５Ｇシステムのような次世代の無線通信システムに対して新たに適用される特徴又は技術を考慮して、当該システムの通信性能を適切に評価可能にすることを目的の１つとする。

本発明の一態様に係る、無線通信システムの評価装置は、無線通信システムを模擬した、基地局および端末を含むモデルに適用されるダイナミックビームフォーミングに関するパラメータが入力される入力部と、前記端末に前記ダイナミックビームフォーミングを適用した場合の、前記基地局と前記端末との間の通信性能指標を、前記端末に設定されたアンテナ指向性の向きに対応して修正された前記パラメータに基づいて、算出する算出部と、算出された前記通信性能指標を出力する出力部と、を備える。

本発明の一態様によれば、５Ｇシステムのような次世代の無線通信システムの通信性能を適切に評価できる。

一実施の形態に係る無線通信システム評価装置が評価又はシミュレーションの対象とする無線通信システムの構成例を模式的に示す図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステムにおいてダイナミックなセル選択、並びに、ビームの選択及び切り替えが行われることを説明するための模式図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステムに適用されるダイナミックＴＤＤでのサブフレーム構成例を示す図である。 一実施の形態に係る５ＧシステムにおいてＵＬ－ＤＬ通信間の干渉がダイナミックに変化し得ることを説明するための模式図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステムに適用されるMassive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナの一例を示す模式図である。 図５に例示したMassive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナよりもアンテナ素子数が少ないアレイアンテナによって得られるビームフォーミング利得の一例を説明するための模式図である。 図６Ａとの比較で、図５に例示したMassive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナによって得られるビームフォーミング利得の一例を説明するための模式図である。 一実施の形態に係る無線通信システム（５Ｇシステム）評価装置によって得られる通信性能エリアマップの表示例を示す模式図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステム評価装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステム評価装置の機能的な構成例を示すブロック図である。 レイの情報に基づくＵＥの向きの決定を説明するための模式図である。 図９に例示したリンクバジェット算出部の機能的な構成例を示すブロック図である。 一実施の形態に係るビームフォーミングにおけるビームの水平方向及び垂直方向の定義を説明するための模式図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステム評価装置に対するＢＦパラメータの入力に用いられるユーザインタフェース（ＵＩ）の表示例を示す図である。 一実施の形態に係る５Ｇシステム評価装置において設定されるビームパターンの一例を示す図である。 図１１に例示したビームゲイン算出部の動作例を示すフローチャートである。 非特許文献２の5.3.3.3.1章に記載されたテーブルを示す図である。 非特許文献２の5.3.3.3.2章に記載されたテーブルを示す図である。 シミュレーションされる無線通信システムのモデルの例を示した図である。 カバーエリア決定部の機能的な構成例を示すブロック図である。 決定部の各ＭＳエリアのカバーエリアの決定の例を説明する図である。 カバーエリア決定後のＭＳエリアの通信性能指標の算出を説明する図である。 カバーエリア決定部のオプション２における動作例を示すフローチャートである。 ＭＳエリアの通信性能指標を算出する処理の例を示すフローチャートである。 マルチセルレイヤを説明する図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、一実施の形態に係る無線通信システム評価装置が評価又はシミュレーションの対象とする無線通信システムの構成例を模式的に示す図である。図１に示す無線通信システム１は、無線通信システム評価装置による評価又はシミュレーションにおいて現実空間を模擬した仮想空間に再現されたシステムと捉えてもよい。

評価（又はシミュレーション）のために仮想空間に再現されたシステムは、便宜的に、「評価用システムモデル」と称してもよい。したがって、図１に例示した無線通信システム１は、評価用システムモデル１と表記されてよい。

評価用システムモデル１は、例示的に、５Ｇシステムのシステムモデル（以下「５Ｇシステムモデル」と略称する。）であってよく、１つ又は複数の基地局（ＢＳ）２が備えられてよい。図１には、非限定的な一例として、４つの基地局２が５Ｇシステムモデル１に配置されている。

なお、５Ｇのシステムモデル１を評価又はシミュレーションする装置は、便宜的に、「５Ｇシステム評価装置」、「５Ｇシステム評価ツール」、又は「５Ｇシステムシミュレータ」などと称されてもよい。

５Ｇシステムモデル１において、基地局２は、無線通信エリア２００を形成又は提供する。「無線通信エリア」は、「セル」、「セルエリア」、「セクタ」、「セクタエリア」、「カバレッジエリア」、「カバーエリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「クラスタエリア」などと称されてもよい。図１の例では、３つのセル２００に着目している。

５Ｇシステムモデル１において、セル２００は、図１に模式的に例示するように、複数のメッシュ（ＭＳ）エリアに区分されてよい。ＭＳエリアに区分されるエリアは、セル２００を含む５Ｇシステムモデル１の全体であってもよいし、５Ｇシステムモデル１において評価対象とする部分的なエリアに限られてもよい。

５Ｇシステムモデル１においては、例えば、複数のＭＳエリアのいずれか１つ以上に、基地局２が配置される。また、複数のＭＳエリアのうち基地局２が配置されない１つ又は複数のＭＳエリアに、ＭＳエリアの単位で、ユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）が位置してよい。別言すると、複数のＭＳエリアのいずれか１つに、基地局２が仮想的に配置されてよく、複数のＭＳエリアの別のいずれか１つに、ＵＥが仮想的に配置されてよい。

基地局２の配置されたＭＳエリアは、５Ｇシステムモデル１における「第１の場所」の一例であり、ＵＥの配置されたＭＳエリアは、５Ｇシステムモデル１における「第２の場所」の一例である。ただし、逆に、ＵＥの配置されたＭＳエリアが「第１の場所」に対応し、基地局２の配置されたＭＳエリアが「第２の場所」に対応してもよい。

５Ｇシステム評価装置１０（図８参照）は、５Ｇシステムモデル１において、いずれかの基地局２とＵＥとの間の通信性能に関する情報を、シミュレーションによって取得して評価に用いることができる。なお、５Ｇシステム評価装置１０の構成例については、図８～図１１を用いて後述する。

通信性能に関する情報には、非限定的な一例として、受信電力、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio）、及び、スループットといった通信性能指標の少なくとも１つが含まれてよい。通信性能指標は、ダウンリンク（ＤＬ）及びアップリンク（ＵＬ）のいずれについての指標であってもよい。例えば、受信電力、ＳＩＮＲ、及び、スループットは、いずれも、ＤＬについての値でもよいし、ＵＬについての値でもよい。

図１に例示した基地局２の全部又は一部は、例示的に、Massive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナを用いてビームフォーミング（ＢＦ）を行う構成を有していてよい。図１の例では、３つの基地局２がＢＦを行う様子を模式的に示している。なお、ＵＥの全部又は一部も、例示的に、Massive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナを用いてビームフォーミング（ＢＦ）を行う構成を有していてよい。

また、５Ｇシステムモデル１において、基地局２及びＵＥが配置されないＭＳエリアには、建物、車両、又は、人などを模擬したオブジェクトが適宜に配置されてよい。建物、車両、又は、人などは、無線通信における電波の遮蔽物又は反射物になり得る。電波の遮蔽物又は反射物になり得るオブジェクトは、評価用システムモデル１において、現実の地図情報などに基づいて現実空間に則して配置されてもよいし、現実空間に依存せずに自由に設定されてもよい。

ところで、５Ｇシステムでは、既述のように、ＬＴＥ及びＬＴＥ－Ａのような前世代システムが利用する周波数帯よりも高い周波数帯の利用が検討されている。また、５Ｇシステムでは、Massive ＭＩＭＯ技術によるＢＳ及び／又はＭＳのダイナミックＢＦのほか、ダイナミックＴＤＤといった前世代システムには無い特徴又は技術の適用も検討されている。

例えば、５Ｇシステムにおいては、電波伝搬環境を示す情報に基づいた、ＵＥによるダイナミックなセル選択、並びに、ダイナミックＢＳ及び／又はＭＳのＢＦにおけるダイナミックなビームの選択及び切り替えが生じ得る（図２参照）。

ダイナミックなセル選択及びダイナミックなビーム切り替えに応じて、受信電力、ＳＩＮＲ又はスループットといった通信性能（「通信品質」と称してもよい。）の指標が場所的に変化し得る。また、近傍セルにおけるＢＦのダイナミックなビーム切り替えに応じて、通信性能の指標が時間的及び場所的に変化し得る。

５Ｇシステムのシミュレーションでは、ＢＳ及び／又はＭＳにおける通信性能を最大化するビームパターンを探索する。実環境においてＢＳは移動しないので、シミュレーションでＢＳ側のＭＳエリアの通信性能を評価するにあたり、ＢＳのアンテナ指向性の向き（「ＢＳの向き」と表現する場合がある）を固定的に設定できる。しかし、実環境において端末（ＵＥ）は移動体であり、ＢＳに対して様々な方向を向く可能性があるため、シミュレーションで端末側のＭＳエリアの通信性能を評価するにあたり、端末のアンテナ指向性の方向（「端末の向き」と表現する場合がある）を、シミュレーションの条件（パラメータ）の１つに含めることが好ましい。したがって、端末がダイナミックＢＦを行う場合、基地局２で観測される端末側のビームパターンは、端末の向きによって異なり得る。よって、通信性能を最大化する最適なビームは、端末の向きによって異なり得る。その結果、基地局２のカバーエリアの決定結果、及び／又は、各ＭＳエリアにおける通信性能指標の算出結果が異なり得る。

その結果、或るセルと近傍セル（neighbor cell）との間でＵＬ及び／又はＤＬの通信に対する電波干渉の影響が変化し得る。例えば図４に模式的に示すように、或るセル＃ＡのＵＬ通信に近傍セル＃ＢのＤＬ通信が干渉し得る。また、セル＃ＢのＤＬ通信に近傍セル＃ＡのＵＬ通信が干渉し得る。

なお、図４には示していないが、セル＃ＡのＤＬ通信に近傍セル＃ＢのＵＬ通信が干渉する態様、及び、セル＃ＢのＵＬ通信に近傍セル＃ＡのＤＬ通信が干渉する態様も存在する。

ダイナミックＴＤＤでは、端末（ＵＥ）の向きが変化することによって、これらのＵＬ－ＤＬ通信間の干渉が変化し得る。よって、端末（ＵＥ）の向きによって、或るセルにおける通信性能指標が変化し得る。なお、或るセルにおける電波干渉の変化は、例えば、当該セル及び／又は近傍セルにおいて、移動可能な電波の遮蔽物又は反射物が移動することによっても生じ得る。

また、５Ｇシステムでは、例えば、ホットスポットのトラフィックオフローディングを目的の１つとして、マクロセル内のホットスポットに、マクロセルよりもカバレッジの小さいスモールセルが配置され得る。スモールセルには、マクロセルよりも高い周波数帯（例えば、５ＧＨｚ以上）を割り当てることが検討されている。

マクロセルよりも高い周波数帯のスモールセルにおいて、Massive ＭＩＭＯ技術のように多数のアンテナ素子（例えば、１００素子以上）を有するアレイアンテナ（図５の模式図参照）用いたＢＦが行われることがある。

Massive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナを用いて高周波数帯でＢＦを行うと、低い周波数帯と比べて同じアンテナの長さ（又は面積）においてより多くのアンテナ素子数を配置できて、より少ないアンテナ素子数のアレイアンテナ（図６Ａ参照）に比して、特定の方向に鋭い指向性及び高い利得を有するビームを形成できる（図６Ｂ参照）。

なお、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、Ｌはアンテナ素子の配列長、λは電波の波長、λ／２はアンテナ素子間隔、φ_ｍｉｎはビーム幅をそれぞれ表す。図６Ａと図６Ｂとの比較例では、Massive ＭＩＭＯ技術のアレイアンテナを用いたＢＦによって、図６Ｂの例に比して、１０倍程度のＢＦ利得が得られる。

したがって、高周波数帯のＢＦによって、スモールセルのカバレッジを拡張できる。その反面、高周波数帯の電波特性である鋭い電波指向性に起因して、遮蔽物又は反射物の影響を受け易く、電波伝搬特性に変化（例えば、劣化）が生じ易い。よって、車両や人などの遮蔽物又は反射物の移動に応じて、或るセルにおける通信性能指標に時間的及び／又は場所的な変化が生じ易い。また、端末の向きが変化することによって、或るセルの同一のＭＳエリアにおいても、通信性能指標の変化が生じ得る。

以上のように、５Ｇシステムでは、ＬＴＥのような前世代システムには無い特徴又は技術を要因として、受信電力、ＳＩＮＲ又はスループットといった通信性能指標に場所的及び／又は時間的な変化が生じ得る。また、端末の向きが変化することによって、或るセルの同一のＭＳエリアにおいても、通信性能指標が変化し得る。別言すると、５Ｇシステムのサービスエリアにおける通信性能の高低分布を示すエリアマップ（便宜的に「通信性能エリアマップ」と称することがある。）が、様々な要因によって変化し得る。

そこで、本実施の形態では、５Ｇシステム評価装置１０によって、５Ｇシステムにおける様々な要因による通信性能エリアマップの変化を適切又は的確に評価することを可能にする。なお、当該評価には、変化のバタツキを評価することが含まれてもよい。

以下、５Ｇシステム評価装置１０による処理の概要について説明する。
例えば、５Ｇシステム評価装置１０は、５Ｇシステムモデル１において、１つ又は複数のＢＳの配置に応じて、１つ又は複数のＢＳがカバーし得るサービスエリア（「カバーエリア」と略称してよい。）を決定してよい。カバーエリアには、１つ以上のＭＳエリアが含まれる。カバーエリアの決定に際しては、ＢＳ毎のＢＦの有無に応じた利得の相違と、ＵＥ毎のＢＦの有無に応じた利得の相違とが用いられてよい。

カバーエリアが決定すると、５Ｇシステム評価装置１０は、例えば、当該カバーエリアにおいて、どのＭＳエリアがどのＢＳに接続するか（別言すると、着目ＭＳエリアの接続先ＢＳ）を決定してよい。例えば、ＭＳエリア毎に、選択可能な候補ビームのうちベスト又は好適なビームが異なり得るため、ＭＳエリア毎に接続先ＢＳも異なり得る。

接続先ＢＳが決まれば、５Ｇシステム評価装置１０は、当該接続先ＢＳをサービングＢＳとするＭＳエリアに対して、干渉源になり得るＢＳ（「干渉ＢＳ」と略称してよい。）を決定できる。なお、便宜的に、サービングＢＳを「ＢＳ（ｓ）」と表記し、干渉ＢＳを「ＢＳ（ｉ）」と表記することがある。

ＭＳエリアに対するＢＳ（ｓ）とＢＳ（ｉ）とが決まると、５Ｇシステム評価装置１０は、当該ＭＳエリアとＢＳ（ｓ）とのペアについて、ＤＬ及びＵＬの一方又は双方の通信性能に関する情報を算出してよい。

通信性能に関する情報の算出に際しては、例えば、或るセル内におけるビーム切り替え及び／又は他セル干渉の変化（ビーム切り替え、ＤＬ／ＵＬ／ＯＦＦ切り替え等によるもの）が考慮されてよい。例えば、ＢＳ（ｓ）に関してダイナミックＢＦの有無、ＢＳ（ｉ）に関してＢＳ側及び／又はＭＳ側のダイナミックＢＦの有無が考慮されてよい。なお、ＢＳ（ｉ）に関するＭＳ側のＢＦの有無とは、ＢＳ（ｉ）をＢＳ（ｓ）とする別のＭＳエリアに位置するＵＥでのダイナミックＢＦの有無と捉えてよい。また、通信性能に関する情報の算出に際しては、ＢＳ（ｉ）が、ＤＬ送信を行う場合、ＵＬ受信を行う場合、無通信（ＯＦＦ）の場合、ダイナミックＴＤＤに応じてＤＬ送信、ＵＬ受信、及び、無通信をダイナミック切り替える場合のそれぞれが考慮されてもよい。更に、通信性能に関する情報の算出に際しては、例えば、遮蔽物又は反射物の有無に応じた伝搬環境などの変化が考慮されてもよい。遮蔽物又は反射物の有無に応じた伝搬環境などに関するパラメータは、例えば所定値として５Ｇシステム評価装置１０に入力されてよい。さらに、通信性能に関する情報の算出に際しては、ＭＳエリアに位置するＵＥの向きをＭＳごとに決定して、カバーエリアの決定、及び／又は、ＵＬ／ＤＬの通信性能指標の算出を行ってもよい。

通信性能に関する情報の算出に応じて、５Ｇシステム評価装置１０は、例えば、５Ｇシステムの評価結果の一例である通信性能エリアマップを生成して外部機器及び／又は通信ネットワークに出力してよい。

通信性能エリアマップの出力先は、例示的に、５Ｇシステム評価装置１０に備えられたディスプレイであってもよいし、通信ネットワークを介して５Ｇシステム評価装置１０と接続された別の装置のディスプレイであってもよい。

また、通信性能エリアマップが表示されるディスプレイは、例示的に、５Ｇシステム評価装置１０のユーザ（「オペレータ」と称してもよい。）が所持する携帯電話機（スマートフォンを含む。）又はタブレット端末などのディスプレイであってもよい。

図７に、通信性能エリアマップの表示例を模式的に示す。図７の例は、通信性能エリアマップにおいて、評価結果の一例である通信性能の高低がＭＳエリアの単位で色分けして表示された例である。なお、図７において、色分けは、ハッチングの相違によって表現されている。

ただし、通信性能の高低は、同一色の明度、彩度、又は、濃淡の変化によって表されてもよい。ただし、通信性能の高低は、５Ｇシステム評価装置１０のオペレータが区別可能な態様で表示されればよい。例えば、通信性能の高低は、色分けの代替で又は追加で、数値によって表されてもよい。また、通信性能エリアマップは、２次元形式に限らず３次元形式で表象されてもよい。例えば、通信性能の高低が、色分けの代替で又は追加で、ＭＳエリア毎の２次元又は３次元の棒グラフなどのグラフによって表されてもよい。

通信性能エリアマップの出力先は、ディスプレイに限らず、例えば、プロジェクタ又はプリンタであってもよい。通信性能エリアマップは、５Ｇシステム評価装置１０のオペレータに視認可能な態様で出力及び提示されればよい。

（５Ｇシステム評価装置の構成例）
次に、上述した５Ｇシステム評価装置１０の構成例について、図８～図１１を参照して説明する。図８は、一実施の形態に係る５Ｇシステム評価装置１０のハードウェア構成例を示すブロック図であり、図９は、一実施の形態に係る５Ｇシステム評価装置１０の機能ブロック図である。図１１は、図９に例示したリンクバジェット算出部３１の機能的な構成例を示すブロック図である。

５Ｇシステム評価装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）又はサーバコンピュータといったコンピュータによって構成されてよい。コンピュータは、情報処理装置の一例である。

５Ｇシステム評価装置１０は、１台のコンピュータによって構成されてもよいし、複数台のコンピュータによって構成されてもよい。複数台のコンピュータによって、評価装置１０が実行する処理の負荷分散が図られてよい。

図８に示すように、５Ｇシステム評価装置１０は、例示的に、プロセッサ１００１、メモリ１００２、ストレージ１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７を備えてよい。

なお、以下の説明において、「装置」という文言は、回路、デバイス、又は、ユニットなどに読み替えることができる。評価装置１０のハードウェア構成は、図８に例示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

例えば、図８において、プロセッサ１００１は１つだけ図示されているが、複数のプロセッサが５Ｇシステム評価装置１０に備えられていてもよい。また、５Ｇシステム評価装置１０における処理は、１つのプロセッサ１００１によって実行されてもよいし、複数のプロセッサによって実行されてもよい。１つ又は複数のプロセッサにおいて、複数の処理は同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ１００１は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ１００１は、１つ以上のチップを用いて実装されてよい。

５Ｇシステム評価装置１０が有する１つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ１００１及びメモリ１００２などのハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、又は「ソフトウェアモジュール」と称されてもよい。

例えば、プロセッサ１００１は、メモリ１００２及びストレージ１００３の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、通信装置１００４による電気通信回線を介した通信によってネットワークから送信されてもよい。

プログラムは、５Ｇシステム評価装置１０における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、５Ｇシステム評価装置１０の１つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ１００２又はストレージ１００３に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として記述されてもよい。

例えば、プログラムは、図９及び図１１により後述する機能ブロックを具現するプログラムコードを含んでよく、また、図１５により後述するフローチャートを実行するプログラムコードを含んでもよい。そのようなプログラムコードを含んだプログラムは、「評価プログラム」と称されてもよい。

プロセッサ１００１は、処理部の一例であり、例えば、ＯＳを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）で構成されてもよい。

また、プロセッサ１００１は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ１００３及び通信装置１００４の一方又は双方からメモリ１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。

メモリ１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤなどの少なくとも１つを用いて構成されてよい。なお、「ＲＯＭ」は、「Read Only Memory」の略称であり、「ＥＰＲＯＭ」は、「Erasable Programmable ＲＯＭ」の略称である。「ＥＥＰＲＯＭ」は、「Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ」の略称であり、「ＲＡＭ」は、「Random Access Memory」の略称であり、「ＳＳＤ」は、「Solid State Drive」の略称である。

メモリ１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、主記憶装置などと呼ばれてもよい。メモリ１００２は、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラムを記憶する。

ストレージ１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つを用いて構成されてもよい。ストレージ１００３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ１００２及びストレージ１００３の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信装置１００４は、有線ネットワーク及び無線ネットワークの一方又は双方を介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（「送受信デバイス」と称してもよい。）の一例である。「通信装置」は、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどと称されてもよい。

入力装置１００５は、５Ｇシステム評価装置１０の外部からの入力を受け付ける入力デバイスの一例である。例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサの１つ以上が、入力装置１００５に含まれてよい。

出力装置１００６は、５Ｇシステム評価装置１０の外部への出力を実施する出力デバイスの一例である。例示的に、ディスプレイ、スピーカー、ＬＥＤランプなどの１つ以上が、出力装置１００６に含まれてよい。

なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、個別の構成でもよいし、例えばタッチパネルのように一体構成であってもよい。

また、プロセッサ１００１及びメモリ１００２などの各装置は、バス１００７によって通信可能に接続されてよい。装置間は、単一のバス１００７で接続されてもよいし、異なるバスを用いて接続されてもよい。

５Ｇシステム評価装置１０は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図９及び図１１にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。

なお、「ＤＳＰ」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ＡＳＩＣ」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「ＰＬＤ」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「ＦＰＧＡ」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。

（５Ｇシステム評価装置の機能構成例）
次に、図９を参照して、５Ｇシステム評価装置１０の機能構成例について説明する。図９に示すように、５Ｇシステム評価装置１０は、例示的に、リンクバジェット算出部３１、カバーエリア決定部３２、干渉計算部３３、及び、エリア評価部３４を備えてよい。

リンクバジェット算出部３１は、例示的に、５Ｇシステムモデル１において、ＢＳ及び／又はＭＳ側で複数の候補ビームパターンの１つを選択的に適用し、対応するＢＦパラメータを基にビームゲインを算出する。また、リンクバジェット算出部３１は、算出したビームゲインを基に、候補ビームパターンが適用されたＭＳエリアと接続先ＢＳとの間の通信性能に関する情報（例えば、リンクバジェット）を算出する。なお、リンクバジェット算出部３１の構成例については後述する。

ＢＳ及び／又はＭＳ側における候補ビームパターンの１つを選択的に適用してビームゲインを算出する処理と、算出したビームゲインを基に通信性能に関する情報を算出する処理とは、５Ｇシステムモデル１において異なるＭＳエリアのペアを単位に行われてよい。また、ダイナミックＢＦが適用される場合の通信性能は、複数の候補ビームパターンのうち通信性能が最大となる候補ビームにおけるビームゲインによって算出される。ＢＳ側のビームゲインは、ＢＳのアンテナアレイ（パネル）が予め設定した方向に向いている（つまり固定されている）という条件で算出されてよい。一方、ＭＳ側のビームゲインは、ＢＳ及び／又は他ＵＥで観測されるビームパターンがＵＥの向きによって異なり得るという条件で算出されてよい。

例えば、異なるＭＳエリアのペアの一方にＢＳが配置され、他方にＵＥが配置される。したがって、５Ｇシステムモデル１に配置されたＢＳ及びＵＥが取り得る複数のペア（別言すると、組み合わせ候補）毎に、上述したビームゲインの算出処理と通信性能に関する情報の算出処理とが行われてよい。

通信性能に関する情報の算出には、例示的に、ビームゲインに基づいて受信電力、ＳＩＮＲ、及び、スループットの少なくとも１つを算出することが含まれてよい。ビームゲインは、後述するように、候補ビームパターン（以下「候補ビーム」と略称することがある。）の水平成分及び垂直成分の別に算出されて合成されてよい。なお、ＵＥ側のビームゲインは、そのＵＥの向きに対応する候補ビームを生成し、その生成した候補ビームにおけるビームゲインであってよい。

端末（ＵＥ）の向きは、次の（Ａ１）又は（Ａ２）のように決定されてよい。

（Ａ１）各ＭＳエリアにおけるＵＥの向きをランダムに決定する。例えば、ＵＥがとり得る互いに異なる複数の向きを予め定義しておき、各ＵＥについて、そのうちの何れか１つの向きを、ランダムに（任意に）選択する。次の（Ａ１－１）と（Ａ１－２）は、当該決定方法を用いて、ＢＳのカバーエリアの決定およびＭＳエリアの通信性能指標の算出を行う場合のバリエーションの例である。
（Ａ１－１）ＢＳのカバーエリアの決定およびＭＳエリアの通信性能指標の算出の何れにおいても、各ＵＥの向きをランダムに選択する。例えば、各ＭＳエリアにおいて、各ＵＥの向きをランダムに選択し、当該選択した端末の向きに対応するようにパラメータを修正して、ＢＳのカバーエリアの決定およびＭＳエリアの通信性能指標の算出を行う。そして、各ＭＳエリアにおける累積分布関数（ＣＤＦ）を取得し、そのＣＤＦを、或る１つの指標に変換する（例えばＣＤＦ Ｘ％、平均値、分散値等）。
（Ａ１－２）ＢＳのカバーエリア決定については、すべてのＵＥの向きを同じ（例えば北向き）に設定して決定し、ＭＳエリアの通信性能指標については、各ＵＥの向きをランダムに選択して算出する。そして、各ＭＳエリアについて算出した通信性能の累積分布関数（ＣＤＦ）を取得し、そのＣＤＦを、或る１つの指標に変換する（例えばＣＤＦ Ｘ％、平均値、分散値等）。なお、本システムは、その変換した指標をマップと共に表示してもよい。また、本システムは、その変換した指標に基づいて、基地局のカバーエリアを決定してもよい。

（Ａ２）各ＭＳエリアにおけるＵＥの向きを、ＵＥが位置するＭＳエリアにおけるレイの情報に基づいて決定する。すなわち、各ＵＥの場所に到来するレイの情報（到来方向、受信電力（電波強度））に基づいて、各ＭＳエリアにおけるＵＥの向きを決定する。例えば、図１０に示すように、複数のＢＳ２からＵＥ３の場所に到来するすべてのレイＲ１～Ｒ４のうち、電波強度が最大であるレイＲ４の到来方向に対向する方向に、ＵＥ３の向きを決定する。なお、この場合、ＵＥ３は、複数のアンテナパネルを有しており、アンテナパネルを切り替え可能としてよい。次の（Ａ２－１）と（Ａ２－２）は、当該決定方法を用いて、ＢＳのカバーエリアの決定およびＭＳエリアの通信性能指標の算出を行う場合のバリエーションの例である。
（Ａ２－１）ＢＳのカバーエリアの決定およびＭＳエリアの通信性能指標の算出の何れにおいても、ＵＥが位置するＭＳエリアにおけるレイの情報に基づいて、ＵＥの向きを決定する。
（Ａ２－２）ＢＳのカバーエリア決定については、すべてのＵＥの向きを同じ（例えば北向き）に設定して決定し、ＭＳエリアの通信性能指標については、ＵＥが位置するＭＳエリアにおけるレイの情報に基づいて、ＵＥの向きを決定する。

なお、ＵＥの向きをＭＳエリアの場所に応じて決定する場合、一部のＵＥ（ＭＳエリア）の向きを固定にし、残りのＵＥ（ＭＳエリア）の向きを上記（Ａ１）、（Ａ２）に基づいて決定してもよい。

なお、複数の候補ビームパターンは、例えば、アレイアンテナモデルにおけるアンテナ素子数、アンテナ素子間隔、ビーム方向、ビーム範囲、及び、ビーム間隔などのパラメータ（「ＢＦパラメータ」と称してよい。）、ＵＥの向きによって設定されてよい。ＢＦパラメータは、ＢＳが配置されるＭＳエリアに対するパラメータ、及び、ＵＥが位置するＭＳエリアに対するパラメータの一方又は双方であってよい。

ＢＦパラメータは、例えば図８に例示した入力装置１００５及び／又は通信装置１００４を通じて、リンクバジェット算出部３１が具現されるプロセッサ１００１に入力されてよい。また、ＢＦパラメータは、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３に記憶されてよい。なお、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３には、５Ｇシステムモデル１を生成する情報又はデータが記憶されてよい。

入力装置１００５及び通信装置１００４の少なくとも一方は、ＢＦパラメータが入力される入力部の一例と捉えてよい。また、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３に記憶されたＢＦパラメータがプロセッサ１００１によって読み出される場合には、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３が、ＢＦパラメータが入力される入力部の一例と捉えてよい。なお、「入力部」は、ＢＦパラメータを受信する「受信部」と言い換えられてもよい。

カバーエリア決定部３２は、例示的に、ＭＳエリアのそれぞれについて接続先ＢＳを決定することによって、接続先ＢＳがカバーするＭＳエリア（カバーエリアと称してよい。）を決定する。カバーエリアは、「ダイナミックＢＦ有り」の場合と「ダイナミックＢＦ無し」の場合との一方又は双方について決定されてよい。「ダイナミックＢＦ有り」の場合には、リンクバジェット算出部３１によって計算されたビームゲインを用いて複数ＢＳ（各ＢＳ及びＭＳエリアのペアに対して複数の候補ビームパターンを適用）との通信性能に関する情報（例えば、受信電力）を算出し、複数ＢＳ（各ＢＳ及びＭＳエリアのペアに対して複数の候補ビームパターンを適用）の内、通信性能が最大となるＢＳのカバーエリアにＭＳエリアが属すると決定してよい。

干渉計算部３３は、例示的に、５Ｇシステムモデル１において、或るＢＳ（ｓ）のカバーエリアに対する近傍の干渉ＢＳ（ｉ）からの干渉を計算する。干渉の計算は、例示的に、ＢＳ（ｓ）のＤＬ通信及び／又はＵＬ通信に対して、ＢＳ（ｉ）の通信をＤＬ通信、ＵＬ通信、及び、ＯＦＦのいずれかに切り替えて行われてよい。

ＢＳ（ｉ）の通信の切り替えは、例えば図３に示したダイナミックＴＤＤにおけるＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとの構成（UL-DL configuration）に基づいたパターンに従って行われてよい。なお、ＢＳ（ｉ）におけるダイナミックＢＦによる通信の切り替えは、通信対象となるＭＳ（ｉ）の配置場所の切り替えによって行われてもよいし、ＢＳ（ｉ）におけるＭＳ（ｉ）を指定せずにＢＳ（ｉ）における候補ビームをランダムに（例えば、乱数を用いて）切り替えることによって行われてもよい。ＢＳ（ｉ）及びＭＳ（i）はダイナミックＢＦ有りの場合、複数の候補ビームパターンのうちＢＳ（ｉ）及びＭＳ（i）間の通信性能が最大となる候補ビームのビームゲインが適用される。

エリア評価部３４は、例示的に、通信性能エリアマップにおける個々のＭＳエリアの時間変化、場所変化、及び、バタツキ度合いを表す指標の少なくとも１つを評価し、評価結果を例えば出力装置１００６を通じてディスプレイなどへ出力する。なお、出力装置１００６は、情報又はデータを出力する出力部の一例である。

なお、上述した各部３１～３４の機能は、既述のように、プロセッサ１００１がメモリ１００２及び／又はストレージ１００３に記憶されたプログラムを読み取って当該プログラムを実行することで具現される、と捉えてよい。また、各部３１～３４の機能は、全部が５Ｇシステム評価装置１０に備えられなくてもよく、一部の機能はオプションであっても構わない。

以下、本実施の形態における５Ｇシステム評価装置１０の特徴的な構成の１つである、リンクバジェット算出部３１について、更に説明を加える。

（リンクバジェット算出部）
図１１は、リンクバジェット算出部３１の機能ブロック図である。図１１に示すように、リンクバジェット算出部３１は、例示的に、ビームゲイン算出部３１１、ビーム探索部３１２、及び、通信性能算出部３１３を備えてよい。

ビームゲイン算出部３１１は、第１算出部の一例であって、例示的に、複数の候補ビームのそれぞれについてビームゲインを算出する。ビームゲインの算出には、候補ビームの水平方向及び垂直方向の別にビームゲインを計算して合成（例えば、乗算）することが含まれてよい。

ここで、図１２に模式的に例示するように、ＢＳおよびＵＥにおける、候補ビームの水平方向は、ｘｙｚ座標系におけるｘ軸を基準とした角度φによって表すことができ、当該候補ビームの垂直方向は、ｘｙｚ座標系におけるｚ軸を基準とした角度θによって表すことができる。なお、図１２において、Δｘは、水平方向のアンテナ素子間隔を表し、Δｚは、垂直方向のアンテナ素子間隔を表す。

候補ビームは、例示的に、水平方向及び垂直方向のそれぞれについて表１に示すパラメータによって設定される。

各々のビームパターンのビームゲインを算出する際には、端末の向き（端末のアンテナ指向性の方向）に応じて、上記の主ビーム範囲の中心角度φ_０，θ_０を決定する。端末の向きは、カバーエリアの決定処理、及び、通信性能指標の算出処理のそれぞれに対して、上述の（Ａ１）又は（Ａ２）のように決定されてよい。

ＵＥの向きが水平方向０度である場合、各々の主ビーム方向のビームパターンにおけるビームゲインは、主ビーム方向φ_０を用いて算出される。ＵＥの向きが垂直方向０度である場合、各々の主ビーム方向のビームパターンにおけるビームゲインは、主ビーム方向をθ_０を用いて算出される。

一方、ＵＥの向きが水平方向０度＋α度である（基準の水平方向からα度傾いている）場合、各々のビーム方向のビームパターンにおけるビームゲインは、主ビーム方向（φ_０＋α）を用いて算出されてよい。同様に、ＵＥの向きが垂直方向０度＋β度である（基準の垂直方向からβ度傾いている）場合、各々のビーム方向のビームパターンにおけるビームゲインは、主ビーム方向（θ_０＋β）を用いて算出されてよい。

なお、ＢＦに用いるアレイアンテナの総アンテナ素子数Ｎ_Ｔは、Ｎ_Ｔ＝Ｎ_Ｔｘ×Ｎ_Ｔｚである。ＢＦパラメータは、非限定的な一例として、図１３に示すようなユーザインタフェース（ＵＩ）を用いて、オペレータが５Ｇシステム評価装置１０に対する入力操作を行うことによって設定可能である。

例えば、図１３に例示したＵＩが出力装置１００６（例えば、ディスプレイ）に出力された状態で、５Ｇシステム評価装置１０のオペレータが当該ＵＩの各設定項目に設定値を入力する。当該入力によって、入力装置１００５を通じてＢＦパラメータの設定値がプロセッサ１００１（例えば、ビームゲイン算出部３１１）に入力される。ＢＦパラメータの設定値は、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３に記憶されてよい。

ＢＦパラメータの設定値は、複数のビームパターンに対応して複数パターン用意されてよい。ＢＦパラメータの設定値は、例えば設定ファイルなどの形態で、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３に記憶されてもよい。

プロセッサ１００１は、ＢＦパラメータの設定値を、ＵＩを通じて逐次的に受け付けてもよいし、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３から設定ファイルを読み込むことで、１つ又は複数のビームパターンに対応した設定値を一括して受け付けてもよい。

なお、表１及び図１３のＵＩに例示するように、５Ｇシステムモデル１において設定されるビームの範囲（「ビーム設定範囲」と略称してもよい。）は、水平方向及び垂直方向の別に設定可能であってもよい。例えば、水平方向の設定範囲は、下限値φ_ｍｉｎと上限値φ_ｍａｘとで定義されてよく、垂直方向の設定範囲は、下限値θ_ｍｉｎと上限値θ_ｍａｘとで定義されてよい。

同様に、ビームのメインローブ（別言すると、主ビーム）の取り得る方向範囲が、水平方向及び垂直方向の別に設定可能であってもよい。例えば、主ビームの水平方向の範囲は、下限値φ_０ｍｉｎと上限値φ_０ｍａｘとで定義されてよく、垂直方向の範囲は、下限値θ_０ｍｉｎと上限値θ_０ｍａｘとで定義されてよい。

なお、候補ビーム＃ｍの水平方向におけるビームゲイン算出対象方向は「ｍΔφ」によって表すことができ、候補ビーム＃ｎの垂直方向におけるビームゲイン算出対象方向は「ｎΔθ」によって表すことができる。

また、候補ビーム＃ｐの水平方向における主ビーム方向は「ｐΔφ_０」によって表すことができ、候補ビーム＃ｑの垂直方向における主ビーム方向は「ｑΔθ_０」によって表すことができる。なお、ｍ、ｎ、ｐ、及び、ｑは、複数の候補ビームの番号を表す整数であって変数である。

図１４に、上述したＢＦパラメータの設定によって得られるビームパターンの一例を示す。図１４に例示したビームパターンの一例は、垂直方向θ及びθ_０を０に固定にした場合に得られるパターンである。ＢＦパラメータの設定を変更することで、様々なビームパターンを設定することができる。図１４には、ＢＦパラメータの設定を変更することよって得られる、主ビームの指向性の異なる複数のビームパターンが重ねて示されている。

別言すると、ビームパターン数は、ＢＦパラメータの設定パターン数に依存する。ＢＦパラメータ（例えば、主ビームの指向性）の設定パターンを変更することで、ビームパターンが変化するので、例えば、時間によって指向性が動的に変化する動的ビームフォーミングを模擬できる。

次に、図１１に例示したビーム探索部３１２について説明する。ビーム探索部３１２は、例えば、ビームゲイン算出部３１１において算出された、複数の候補ビームのビームゲインを探索して１つ（例えば、通信性能が最大の候補ビーム、受信電力が最大となる候補ビーム）を選択する。したがって、ビーム探索部３１２は、ダイナミックＢＦにおいて複数の候補ビームのうち、通信性能（受信電力等）が最大となる候補ビームの１つを選択する選択部の一例である。

通信性能算出部３１３は、第２算出部の一例であって、例示的に、ビーム探索部３１２において選択された候補ビームのビームゲインに基づいて、通信性能に関する情報（例えば、受信電力）を算出する。例えば、通信性能算出部３１３は、５Ｇシステムモデル１において、仮想的な送信機に対応するＭＳエリアから仮想的な受信機に対応するＭＳエリアに向けて出射されるビームの複数レイに対してビーム探索部３１２において選択されたビームゲインを乗算する。

また、通信性能算出部３１３は、例えば、仮想的な受信機に対応するＭＳエリアにおいて受信される複数レイの受信電力を算出して受信ビームの受信電力を算出する。このようにして、通信性能算出部３１３は、個々のＭＳエリアについて、送受信ビームゲインに応じた受信電力を算出できる。

（ビームゲイン算出例）
次に、上述したビームゲイン算出部３１１におけるビームゲインの算出例について数式を用いて説明する。

ビームゲイン算出部３１１は、例えば下記の式（１．１）を用いて、算出対象方向が（ｍΔφ，ｎΔθ）のビームゲインＡ_{Ａ，Ｂｅａｍｉ}（ｍΔφ，ｎΔθ）を算出する（dB単位）。

式（１．１）に示されるとおり、ビームゲインＡ_{Ａ，Ｂｅａｍｉ}は、水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈ（真値）と、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖ（真値）と、の合成によって算出できる。

ここで、下記の式（１．２）に例示するとおり、垂直方向がｎ番目かつ水平方向がｍ番目のビームゲインＧ_{ＢＦ，ＨＶ}（ｎ，ｍ）は、水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈ（ｎ，ｍ）と、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖ（ｎ，ｍ）と、の積によって表すことができる。

式（１．２）より、ＧＢＦ_Ｈ（ｎ，ｍ）及びＧＢＦ_Ｖ（ｎ，ｍ）は、それぞれ、下記の式（１．３）及び式（１．４）によって表すことができる。

ここで、式（１．３）におけるγ_ｘは下記の式（１．５）によって表すことができ、式（１．４）におけるγ_ｚは下記の式（１．６）によって表すことができる。

ただし、γ_ｘがゼロになる場合は式（１．３）に代えて下記の式（１．７）を用いてよく、γ_ｚがゼロになる場合は式（１．４）に代えて下記の式（１．８）を用いてよい。

上記の式（１．１）～式（１．８）を用いることによって、ビームゲイン算出部３１１は、算出対象方向が（ｍΔφ，ｎΔθ）のビームゲインＡ_{Ａ，Ｂｅａｍｉ}（ｍΔφ，ｎΔθ）を、水平方向と垂直方向との別に計算して合成することで算出できる。

なお、ビームゲイン算出部３１１は、例示的に、式（１．１）の代わりに、下記の式（１．９）を用いてビームゲインＡ_{Ａ，Ｂｅａｍｉ}（ｍΔφ，ｎΔθ）を算出してもよい。式（１．９）においては、式（１．１）に対して、エレメントゲインパターンＡ_Ｅ（ｍΔφ，ｎΔθ）が加えられている。γ_ｘ及びγ_ｚの具体的な式は、基準となる水平及び垂直の角度により異なるため、式（１．５）及び式（１．６）には限定されない。本変形例でもよい。

エレメントゲインパターンＡ_Ｅ（ｍΔφ，ｎΔθ）を加算することで、各々エレメントゲインパターンを考慮したビームゲインの算出が可能となり、特定アレイアンテナのビームゲイン算出精度を向上できる。

（ビームゲイン算出の変形例）
なお、式（１．１）に代えて、下記の式（２．１）が用いられてもよい。

式（２．１）は、式（１．１）の近似式に相当すると捉えてよく、ビームゲイン算出部３１１は、水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈ（ｎ，ｍ）を、垂直方向のＢＦパラメータに依存せずに計算できる。同様に、ビームゲイン算出部３１１は、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖ（ｎ，ｍ）を、水平方向のＢＦパラメータに依存せずに計算できる。別言すると、式（２．１）は、水平方向及び垂直方向のビームゲインを互いに独立して計算できることを表している。

式（２．１）を用いることで、式（１．１）を用いる場合に比して、ビームゲイン算出部３１１における演算量を軽減できる。一方、式（１．１）を用いれば、式（２．１）を用いる場合に比して、ビームゲイン算出部３１１における算出精度を向上できる。

なお、式（２．１）が用いられる場合、式（１．５）及び式（１．６）に代えて、それぞれ、下記の式（２．２）及び式（２．３）が、ビームゲイン算出部３１１において用いられてよい。なお、式（１．２）～式（１．４）、並びに、式（１．７）及び式（１．８）については、本変形例においても同じでよい。

式（２．２）と式（１．５）とを比較してみれば、式（２．２）において、γ_ｘの計算に、垂直方向のＢＦパラメータであるΔθ及びΔθ_０は、不要であることが理解できる。

なお、本変形例においても、ビームゲイン算出部３１１は、例示的に、式（２．１）の代わりに、下記の式（２．４）を用いてビームゲインＡ_{Ａ，Ｂｅａｍｉ}（ｍΔφ，ｎΔθ）を算出してもよい。式（２．４）においては、式（２．１）に対して、エレメントゲインパターンＡ_Ｅ（ｍΔφ，ｎΔθ）が加えられている。

（ビームゲイン算出部３１１の動作例）
次に、図１５に例示するフローチャートを参照して、ビームゲイン算出部３１１の動作例について説明する。

図１５に例示するように、ビームゲイン算出部３１１は、Ｓ１１～Ｓ１７で示される処理が繰り返される第１のループ処理と、Ｓ１３～Ｓ１６で示される処理が繰り返される第２のループ処理と、を実行する。

例示的に、第１のループ処理は、水平方向のビームパターン数だけ繰り返され、第２のループ処理は、垂直方向のビームパターン数だけ繰り返される。

第１のループ処理において、ビームゲイン算出部３１１は、例えば、水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈを算出する（Ｓ１２）。水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈの算出において、垂直方向の指向特性（別言すると、垂直方向のＢＦパラメータ）は固定されてよい。非限定的な一例として、垂直方向の指向特性は、アンテナアレイ（図１２参照）の真正面（θ＝９０［ｄｅｇ］、φ＝９０［ｄｅｇ］）に固定されてよい。

水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈが算出されると、ビームゲイン算出部３１１は、第２のループ処理により、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖを算出する（Ｓ１４）。垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖの算出において、水平方向の指向特性（別言すると、水平方向のＢＦパラメータ）は固定されてよい。非限定的な一例として、水平方向の指向特性は、アンテナアレイ（図１２参照）の真正面（θ＝９０［ｄｅｇ］、φ＝９０［ｄｅｇ］）に固定されてよい。

水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈ及び垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖが算出されると、ビームゲイン算出部３１１は、両ビームゲインＧＢＦ_Ｈ及びＧＢＦ_Ｖを乗算して合成ビームゲインを算出する（Ｓ１５）。

Ｓ１４及びＳ１５の処理が第２のループ処理において垂直方向のビームパターン数だけ繰り返される。Ｓ１４及びＳ１５の処理が水平方向及び垂直方向のビームパターン数だけ繰り返されると、ビームゲイン算出部３１１は、第２のループ処理を抜けて（Ｓ１６）、第１のループ処理（Ｓ１１）に戻る。

そして、ビームゲイン算出部３１１は、前回とは異なる水平方向のビームパターンについて、垂直方向の指向特性は固定した状態で、水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈを算出する。

水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈが算出されると、ビームゲイン算出部３１１は、第２のループ処理により、水平方向の指向特性を固定して、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖを算出する（Ｓ１４）。

水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈ及び垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖが算出されると、ビームゲイン算出部３１１は、両ビームゲインＧＢＦ_Ｈ及びＧＢＦ_Ｖを乗算して合成ビームゲインを算出する（Ｓ１５）。

以上のようにして、第１のループ処理及び第２のループ処理がそれぞれのビームパターン数だけ繰り返される。第１のループ処理の繰り返し回数が、水平方向のビームパターン数に達すると、水平方向及び垂直方向それぞれの異なるビームパターンについてのビームゲインが網羅的に算出されたことになる。したがって、ビームゲイン算出部３１１は、第１のループ処理を抜けて（Ｓ１７）、ビームゲインの算出処理を終了してよい。

なお、水平方向のビームゲインＧＢＦ_Ｈと、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖと、の算出順序は、互いに入れ替え可能である。例えば、図１５の例とは逆に、垂直方向のビームゲインＧＢＦ_Ｖから算出が開始されてもよい。

また、ビームゲインの計算は、前記の各式に基づいてリアルタイムで行われてもよいし、前記の各式に基づいて事前に算出された値を例えばメモリ１００２及び／又はストレージ１００３に記憶しておき、ビームゲイン算出の際に参照することで行われてもよい。

ビーム探索部３１２（図１１参照）は、以上のようにしてビームゲイン算出部３１１において複数の候補ビームパターンについて算出された合成ビームゲインを探索して、各候補ビームパターンのビームゲインを考慮し、通信性能が最大となる（例えば、受信電力）が最大となる候補ビームパターンを選択する。

通信性能算出部３１３は、ビーム探索部３１２において選択された候補ビームパターンのビームゲインを用いて、通信性能に関する情報（例えば、受信電力、ＳＩＮＲ、及び、スループットのうちの少なくとも１つ）を算出する。

例えば、通信性能算出部３１３は、下記の式（３．１）によって受信電力（Ｓ）を算出できる。
受信電力（Ｓ）［ｄＢ］＝送信パワー＋パスゲイン＋アンテナゲイン＋
フェージングマージン＋透過損失（penetration loss） （３．１）

ここで、「送信パワー」は、ＭＳ側の受信電力を求める場合はＢＳ側の送信パワーであり、ＢＳ側の受信電力を求める場合はＭＳ側の送信パワーである。レイトレーシング法によりＢＳ又はＭＳから複数レイを出射して電波伝搬モデルを模擬する場合、複数レイを出射するため、受信電力Ｓは、各レイの受信電力を合計したものになる。各レイの出射角度及び／又は伝搬経路を考慮して、パスゲインが算出され、また、候補ビームにおけるアンテナゲインが決定され、各レイの受信電力が算出される。

また、「アンテナゲイン」は、ＢＳ側及びＭＳ側の一方又は双方についての値（下記の式（３．２）～式（３．４）のいずれか１つ）であってよい。
アンテナゲイン＝通信性能が最大となるＢＳアンテナゲイン＋固定ＭＳアンテナゲイン （３．２）
アンテナゲイン＝固定ＢＳアンテナゲイン＋通信性能が最大となるＭＳアンテナゲイン （３．３）
アンテナゲイン＝通信性能が最大となるＢＳアンテナゲイン＋通信性能が最大となるＭＳアンテナゲイン （３．４）

式(３．２)の場合は、ＢＳ側のみにダイナミックＢＦが適用され、ＭＳ側に固定のビームパターンが適用される。ＢＳ側のアンテナゲインは、例えば、通信性能が最大になるようなビームパターンに基づいて決定される。

式(３．３)の場合は、ＭＳ側のみにダイナミックＢＦが適用され、ＢＳ側に固定のビームパターンが適用される。ＭＳ側のアンテナゲインは、例えば、通信性能が最大になるようなビームパターンに基づいて決定される。

式(３．４)の場合は、ＢＳ側とＭＳ側の両方に対してダイナミックＢＦが適用され、ＢＳビームゲイン及びＭＳビームゲインは、例えば、通信性能が最大となるＢＳアンテナゲイン及びＭＳアンテナゲインのペアに基づいて算出される。

「アンテナゲイン」は、ビームゲイン算出部３１１において算出された合成ビームゲインを、「ダイナミックＢＦ無し」の場合のアンテナゲインに乗じた値であってよい。また、「アンテナゲイン」は、固定のビームパターン、伝搬環境（例えば、シャドウイング損）、及び、遮蔽物（遮蔽損）の少なくとも１つに関するパラメータを含んで計算されてもよい。

「パスゲイン」は、例えば、レイトレーシングの結果に基づいて計算されてもよいし、パスロスモデルの計算式に基づいて計算されてもよい。

受信電力（Ｓ）が求まると、通信性能算出部３１３は、下記の式（３．５）によってＳＩＮＲ（「リンクバジェット」と称してもよい。）を算出できる。
ＳＩＮＲ［ｄＢ］＝Ｓ－ＩＮ［ｄＢ］ （３．５）

ここで、式（３．５）における「ＩＮ」の真値は、例えば下記の式（３．６）に示すように、干渉成分（Ｉ）の真値とノイズ成分（Ｎ）の真値との加算によって算出できる。
ＩＮ（真値）＝Ｉ＋Ｎ （３．６）

また、「Ｎ」は、例えば下記の式（３．７）によって算出できる。
Ｎ［ｄＢ］＝熱雑音密度（thermal noise density）［ｄＢｍ／Ｈｚ］＋
雑音指数（Noise figure, NF）＋１０Ｌｏｇ１０（ＢＷ） （３．７）
なお、「ＢＷ」は、例えば、５Ｇシステムモデル１において評価対象のＢＳとＭＳエリアと間に設定される周波数帯域幅（bandwidth）を表す。

ＳＩＮＲが求まると、通信性能算出部３１３は、例えば下記の式（３．８）によってスループット（Ｒ）を算出（「マッピング」と称してもよい。）できる（シャノン式によるスループット算出）。
Ｒ＝ａ×ＢＷ×ｍｉｎ｛Ｌｏｇ２（１＋１０＾（ＳＩＮＲ／１０）／ｂ），ｃ｝
（３．８）
なお、ａ、ｂ、及び、ｃの値については、無線インタフェースにおけるオーバーヘッド、ＭＩＭＯ伝送のレイヤ数（レイヤ１又はレイヤ２など）、及び／又は、最大の変調方式に応じて異なる値が設定されてよい。

（実施の形態における効果）
以上のようにして算出された通信性能に関する情報は、５Ｇシステムモデル１におけるＭＳエリアと関連付けられて、例えば図７に示したような通信性能エリアマップとして出力装置１００６から外部機器（例えば、ディスプレイ）に出力されてよい。

関連付けは、例えば、プロセッサ１００１において具現されるエリア評価部３４（図９参照）によって行われてよい。関連付けは、５Ｇシステムモデル１に配置されたＢＳ及びＵＥのペア（別言すると、ＭＳエリアのペア）が取り得る複数の組み合わせ候補毎に行われてよい。

通信性能に関する情報がＭＳエリアと関連付けられて出力されることにより、５Ｇシステムモデル１において、ダイナミックＢＦによって場所的及び／又は時間的に変化し得る通信性能の変化を視覚化して提示できる。したがって、５Ｇシステムの通信性能を的確に評価でき、例えば、ＵＥにとって通信性能を最大化できるＢＳ配置設計などを容易に行うことができる。

また、ＢＳとＭＳエリアとの組み合わせに対して複数の候補ビームパターンの１つを選択する例として、通信性能が最大の候補ビームパターンを選択することにより、通信性能が最大化する候補ビームパターンにおけるビームゲインを算出でき、あるエリアの通信性能をより正確に評価できる。

なお、候補ビームパターンを選択する基準は、ビームゲインが最大よりも小さい（例えば、最小の）候補ビームパターンであってもよい。この場合は、例えば、ＢＦによって、ＵＥにとって通信性能が良好でない場所及び／又は時間を視覚化できる。

また、ビームゲインの算出では、水平方向及び垂直方向の別にビームゲインを算出して合成することによって合成ビームゲインを算出するので、アンテナアレイを成す個々のアンテナ素子の別に対して乗算するビームフォーマー（プリコーダー・ビームウエイト）を生成し、ビームゲインを算出しなくてよい。したがって、ビームゲインの算出に費やす演算量を削減でき、また、ビームゲインの算出に用いるメモリ量も削減できる。

比較例として、図１６及び図１７に、前掲の非特許文献２に記載されたテーブル（数式）を示す。非特許文献２に記載されたテーブル（数式）においては、ビームゲインＡ_{Ａ，Ｂｅａｍｉ}を水平方向及び垂直方向の別に計算できないため、アンテナアレイを成す個々のアンテナ素子の別に対して乗算するビームフォーマー（プリコーダー・ビームウエイト）を生成し、ビームゲインを算出せざるを得ない。そのため、ビームゲインの算出に用いるメモリ量が増加する。

（カバーエリア決定部）
以下、本実施の形態における５Ｇシステム評価装置１０の特徴的な構成の１つである、カバーエリア決定部３２について、さらに説明を加える。

カバーエリア決定部３２は、無線通信システムの５Ｇのシステムモデル（以下、単にモデルと呼ぶ）内に配置されているＢＳのカバーエリアを決定する（カバーエリア決定ステップ）。カバーエリア決定部３２は、ＢＳのカバーエリアを決定すると、各ＭＳエリアの通信性能指標を算出する（通信性能指標算出ステップ）。例えば、カバーエリア決定部３２は、各ＭＳエリアの受信電力、ＳＩＮＲ、およびスループット等といった通信性能指標を算出する。

図１８は、５Ｇシステム評価装置１０によってシミュレーションされるモデルの例を示した図である。図１８において、図１と同じものには同じ符号が付してある。

カバーエリア決定部３２は、シミュレーション対象となるモデル（モデルデータ）を、メモリ１００２またはストレージ１００３から取得する。例えば、カバーエリア決定部３２は、図１８に示すようなモデルを、メモリ１００２またはストレージ１００３から取得する。カバーエリア決定部３２は、モデルを取得すると、取得したモデル内のＢＳ２の、カバーエリアを決定（算出）する（カバーエリア決定ステップ、決定方法は以下で詳述する）。なお、モデルは、例えば、ユーザによって、予めメモリ１００２またはストレージ１００３に記憶されている。

カバーエリア決定部３２は、ＢＳ２のカバーエリアを決定すると、決定したカバーエリアを表示装置に表示してもよい。例えば、カバーエリア決定部３２は、図１８に示すモデルに対し、決定したカバーエリア（例えば、図１に示したようなセル２００）を重ね合わせ、表示装置に表示してもよい（カバーエリア決定部３２は、図１に示すような画面を表示装置に表示してもよい）。

カバーエリア決定部３２は、カバーエリア決定後、各ＭＳエリアの通信性能指標を算出する（通信性能指標算出ステップ）。このとき、カバーエリア決定部３２は、通信性能指標を算出する対象のＭＳエリアが属するカバーエリアの、近傍カバーエリアのＢＳの干渉を考慮して、通信性能指標を算出する。

例えば、通信性能指標が算出されるＭＳエリアは、カバーエリアＡに属しているとする。この場合、カバーエリア決定部３２は、カバーエリアＡの近傍カバーエリアＢのＢＳの干渉を考慮して、前記ＭＳエリアの通信性能指標を算出する。

カバーエリア決定部３２は、カバーエリア決定後に算出した通信性能指標を、表示装置に表示してもよい。例えば、カバーエリア決定部３２は、図７に示したような通信性能エリアマップを表示装置に表示してもよい。より具体的には、カバーエリア決定部３２は、各ＭＳエリアを、受信電力、受信ＳＩＮＲ、スループットの高低に応じて色分け表示してもよい。

カバーエリア決定部３２は、複数のオプションを備えてもよい。例えば、オプション１では、カバーエリア決定部３２は、ＢＳおよびＵＥのペアに関して、ダイナミックＢＦを考慮せずに（ＢＳおよびＵＥがダイナミックＢＦを行わないと仮定あるいは固定のビームゲインと仮定して）、カバーエリアを決定する（カバーエリア決定ステップ）。カバーエリア決定部３２は、カバーエリア決定後、ＢＳおよびＵＥのペアに関して、ダイナミックＢＦを考慮して（ＢＳおよびＵＥがダイナミックＢＦを行うと仮定して）、各ＭＳエリアの通信性能指標を算出する（通信性能指標算出ステップ）。

オプション２では、カバーエリア決定部３２は、ＢＳおよびＵＥのペアに関して、ダイナミックＢＦを考慮して、カバーエリアを決定する（カバーエリア決定ステップ）。カバーエリア決定部３２は、カバーエリア決定後、ＢＳおよびＵＥのペアに関して、ダイナミックＢＦを考慮して、各ＭＳエリアの通信性能指標を算出する（通信性能指標算出ステップ）。

ダイナミックＢＦを適用する場合、カバーエリア決定のステップや通信性能指標算出のステップにおいて、ＢＳのみ、ＢＳ及びＭＳの両方、ＭＳのみに対してダイナミックＢＦを想定するオプション等があり得る。

なお、ＢＳは、モデルにおいて、自由に移動、追加、および削除等がされてもよい。また、カバーエリア決定部３２は、ユーザからの指示に応じて、カバーエリアと、ＭＳエリアの通信性能指標とを切替えて表示してもよい。

図１９は、カバーエリア決定部３２の機能的な構成例を示すブロック図である。カバーエリア決定部３２は、入力部３２１と、分割部３２２と、第１算出部３２３と、決定部３２４と、第２算出部３２５と、出力部３２６と、ＵＥ方向設定部３２７と、を有している。

入力部３２１は、メモリ１００２またはストレージ１００３から、シミュレーション対象となる無線通信システムのモデルを取得する。モデルには、予めＢＳが配置されていてもよいし、入力部３２１がユーザから、ＢＳの配置を受付けてもよい。また、入力部３２１は、ユーザの所定の操作に応じた情報を受付ける。また、入力部３２１は、上述の表１に示すように、ＢＳおよびＵＥに適用するダイナミックＢＦの複数の候補ビームパターンを設定するためのパラメータの入力を受け付ける。

分割部３２２は、入力部３２１が取得したモデルの対象エリア（例えば、地表エリア）を複数のＭＳエリア（分割エリア）に分割する。

ＵＥ方向設定部３２７は、ＵＥの向きの決定方法を設定する。例えば、ＵＥ方向設定部３２７は、上述の（Ａ１－１）、（Ａ１－２）、（Ａ２－１）および（Ａ２－２）の何れの方法を採用するかを決定する。ここで採用された方法によって、後述する第１算出部３２３および／または第２算出部３２５の処理の一部が変化する。何れの方法を採用するかについては、ユーザが決定してもよいし、ＵＥ方向設定部３２７が所定の条件に基づいて決定してもよい。

第１算出部３２３は、分割部３２２で分割された各ＭＳエリアに順次ＵＥを配置（仮想的に配置）し、順次配置したＵＥと、モデルに配置されている各ＢＳとの間のＤＬにおける通信性能指標を算出する。なお、この通信性能指標は、後述する決定部３２４がカバーエリアを決定するために用いられる。言い換えれば、この通信性能指標は、カバーエリアを決定するためのメトリックと言える。これに対し、表示装置に表示される通信性能指標は、カバーエリア決定後、後述する第２算出部３２５によって算出される。

第１算出部３２３は、オプション１の場合、ＢＳおよびＵＥのダイナミックＢＦを考慮せずに、ＵＥと、ＢＳとの間の通信性能指標を算出する。例えば、第１算出部３２３は、前記の式（３．１）において、ダイナミックＢＦの場合のアンテナゲインを考慮せずに（例えば、前記の式（３．１）のアンテナゲインを固定値にして）、ＭＳエリアに配置されたＵＥの、各ＢＳに対する受信電力を算出する。

以上の処理によって、各ＭＳエリアでは、ダイナミックＢＦが考慮されない場合の、各ＢＳにおける通信性能指標が算出される。例えば、あるＭＳエリアＡにおいて、ＢＳ＃１に基づく受信電力は「ＡＸ１」、ＢＳ＃２に基づく受信電力は「ＡＸ２」、ＢＳ＃３に基づく受信電力は「ＡＸ３」、…と求まる。また、別のＭＳエリアＢにおいて、ＢＳ＃１に基づく受信電力は「ＢＸ１」、ＢＳ＃２に基づく受信電力は「ＢＸ２」、ＢＳ＃３に基づく受信電力は「ＢＸ３」、…と求まる。

第１算出部３２３は、オプション２の場合、ダイナミックＢＦを考慮して、ＵＥとＢＳとの間の通信性能指標を算出する。例えば、第１算出部３２３は、前記の式（３．１）および式（３．４）を用いて、ＭＳエリアに配置されたＵＥの、各ＢＳに対する受信電力を算出する。このとき、第１算出部３２３は、ＢＳのビームパターン、および、ＵＥのビームパターンを変更しながら受信電力を算出し、最も大きくなる受信電力を、ＭＳエリアに配置されたＵＥの、ＢＳに対する受信電力として算出する。

なお、第１算出部３２３は、入力部３２１に入力されたパラメータ（例えば表１の主ビーム方向φ_０、θ_０）をＵＥの向きに対応して修正（変換）し、当該修正したパラメータを用いてＵＥにおける複数の候補ビームパターンを算出し、当該算出した複数の候補ビームパターンを用いてＵＥにおけるビームゲインを算出し、当該算出したビームゲインに基づいて、ＵＥとＢＳとの間の通信性能指標を算出してよい。

ここで、ＵＥ方向設定部３２７が上述の（Ａ１－１）又は（Ａ２－２）を採用した場合、第１算出部３２３は、ＵＥの向きを任意（ランダム）に決定し、その決定した向きのＵＥとＢＳとの間の通信性能指標を算出してよい。また、ＵＥ方向設定部３２７が上述の（Ａ１－２）を採用した場合、第１算出部３２３は、すべてのＵＥを同じ向きに設定し、その設定した向きのＵＥとＢＳとの間の通信性能指標を算出してよい。また、ＵＥ方向設定部３２７が（Ａ２－１）を採用した場合、第１算出部３２３は、ＵＥが位置するＭＳエリアにおけるレイの情報に基づいてＵＥの向きを決定し、その決定した向きのＵＥとＢＳとの間の通信性能指標を算出してよい。

以上の処理によって、各ＭＳエリアでは、ＢＳ及び／又はＭＳのダイナミックＢＦ（ＭＳ側のビームフォーミングについてはＵＥの向きも）が考慮された場合の、各ＢＳにおける通信性能指標が算出される。例えば、あるＭＳエリアＡにおいて、ＢＳ＃１に基づく受信電力は「ＡＹ１」、ＢＳ＃２に基づく受信電力は「ＡＹ２」、ＢＳ＃３に基づく受信電力は「ＡＹ３」、…と求まる。また、別のＭＳエリアＢにおいて、ＢＳ＃１に基づく受信電力は「ＢＹ１」、ＢＳ＃２に基づく受信電力は「ＢＹ２」、ＢＳ＃３に基づく受信電力は「ＢＹ３」、…と求まる。

なお、第１算出部３２３は、各ＭＳエリアの通信性能指標として、ＳＩＮＲを算出してもよい。この場合、第１算出部３２３は、他のＢＳに基づく干渉を考慮しない。例えば、第１算出部３２３は、上記で算出した受信電力Ｓを、前記の式（３．５）に代入し、式（３．５）に含まれる「Ｉ」を「０」（真値）または「定数」にして、各ＭＳエリアのＳＩＮＲを算出する。その理由は、カバーエリアを決定するとき、そのカバーエリアの周りのカバーエリアがどのようなカバーエリアになっているか、まだ決まっていないためである。なお、「Ｉ」を定数にする場合、定数は、例えば、干渉となるＢＳの固定のビームパターンにおけるビームゲインｘ伝搬損失の平均値等としてもよい。

また、第１算出部３２３は、各ＭＳエリアの通信性能指標として、スループットＲ（見込みスループット）を算出してもよい。例えば、第１算出部３２３は、上記で算出したＳＩＮＲを、前記の式（３．８）に代入し、各ＭＳエリアのスループットＲを算出してもよい。

また、第１算出部３２３は、オプション１の場合、各ＭＳエリアの通信性能指標として、伝搬損失を算出してもよい。

また、オプション１または２は、ユーザによって選択されてもよい。例えば、入力部３２１は、ユーザから、オプション１または２の選択を受付ける。第１算出部３２３は、入力部３２１が受付けたオプションに応じて、ダイナミックＢＦを考慮しない通信性能指標またはダイナミックＢＦを考慮した通信性能指標のいずれか一方を算出する。ダイナミックＢＦを考慮する場合、ＢＳのみ、ＢＳ及びＭＳの両方、ＭＳのみのダイナミックＢＦ等のオプションを選択できるようにしてもよい。

決定部３２４は、各ＭＳエリアの通信性能指標が算出されると、算出された通信性能指標に基づいて、ＢＳのカバーエリアを決定する。例えば、決定部３２４は、各ＭＳエリアにおいて、通信性能指標の最もよいＢＳを抽出し、各ＭＳエリアを、抽出したＢＳのカバーエリアに属すると決定する。言い換えれば、決定部３２４は、各ＭＳエリアのサービングＢＳを決定する。

図２０は、カバーエリアの決定を説明する図である。図２０に示すＭＳエリアＡ１は、決定部３２４によって、カバーエリアが決定されるＭＳエリアを示している。

図２０に示すＳＩＮＲ１は、ＢＳ１１のＭＳエリアＡ１におけるＳＩＮＲを示している。ＳＩＮＲ２は、ＢＳ１２のＭＳエリアＡ１におけるＳＩＮＲを示している。ＳＩＮＲ３は、ＢＳ１３のＭＳエリアＡ１におけるＳＩＮＲを示している。ＳＩＮＲ１～ＳＩＮＲ３（通信性能指標）は、上述したように、第１算出部３２３によって算出される。

「ＳＩＮＲ２＞ＳＩＮＲ３＞ＳＩＮＲ１」とする。この場合、ＭＳエリアＡ１は、決定部３２４によって、ＳＩＮＲの最もよいＢＳ１２のカバーエリアに属すると決定される。

ダイナミックＢＦが適用される場合において、例えば各ＢＳ１１～１３における候補ビームが、３つとする。ＭＳエリアＡにおけるＢＳ１１の３つの候補ビームに基づくＳＩＮＲは、ＳＩＮＲ１１、ＳＩＮＲ１２、ＳＩＮＲ１３とする。ＭＳエリアＡ１におけるＢＳ１２の３つの候補ビームに基づくＳＩＮＲは、ＳＩＮＲ２１、ＳＩＮＲ２２、ＳＩＮＲ２３とする。ＭＳエリアＡにおけるＢＳ１３の３つの候補ビームに基づくＳＩＮＲは、ＳＩＮＲ３１、ＳＩＮＲ３２、ＳＩＮＲ３３とする。ＳＩＮＲ２３が最もよい場合には、ＭＳエアリアＡ１は、決定部３２４によって、ＳＩＮＲの最もよいＢＳ１２のカバーエリアに属すると決定される。

決定部３２４は、ＭＳエリアＡ１以外の、その他のＭＳエリアにおいても、上記と同様にして、第１算出部３２３が算出したＳＩＮＲに基づいて、ＭＳエリアが属するカバーエリアを決定していく。以上の処理によって、モデルのカバーエリアが決まる。

なお、図２０では、カバーエリアを決定する通信性能指標として、ＳＩＮＲの場合について説明したが、決定部３２４は、第１算出部３２３が算出する受信電力またはスループット等の通信性能指標を用いて、カバーエリアを決定してもよい。

スループットを算出する式（３．８）には、ＢＳの周波数帯域幅（ＢＷ）およびＭＩＭＯ伝送のレイヤ数に関するパラメータが含まれている。従って、スループットを用いて各ＭＳエリアのカバーエリアを決定した場合、ＭＳエリアのカバーエリアは、モデル内に配置されるＢＳの帯域幅またはＭＩＭＯレイヤ数等が考慮されて決定される。つまり、決定部３２４は、モデル内に帯域幅またはレイヤ数等の異なるＢＳが配置されても、その帯域幅またはレイヤ数等を考慮したカバーエリアを決定できる。

スループットを算出する式（３．８）に代入される値の一例を下記に示す。

ＢＷ＝８００ＭＨｚ（ＢＳの周波数帯２８ＧＨｚ）、ＳＩＮＲ＝２３ｄＢｍ、α＝０．７、β＝１、γ＝６（１レイヤの場合）。

ＢＷ＝２００ＭＨｚ（ＢＳの周波数帯５ＧＨｚ）、ＳＩＮＲ＝４４ｄＢｍ、α＝１．４、β＝２、γ＝８（２レイヤの場合）

図１９の説明に戻る。第２算出部３２５は、決定部３２４によって、各ＭＳエリアのカバーエリアが決定されると、各ＭＳエリアに順次ＵＥを配置（仮想的に配置）し、順次配置したＵＥと、そのＵＥの接続先のＢＳとの間のＤＬにおける通信性能指標を算出する。このとき、第２算出部３２５は、ＵＥとそのＵＥの接続先ＢＳとのＢＦを考慮して、通信性能指標を算出する。また、第２算出部３２５は、ＵＥの接続先ＢＳのカバーエリアに近傍するカバーエリアのＢＳの干渉を考慮して、各ＭＳエリアの通信性能指標を算出する。第２算出部３２５は、通信性能指標として、例えば、受信電力、ＳＩＮＲ、およびスループット等を算出する。

なお、第２算出部３２５は、入力部３２１に入力されたパラメータ（例えば表１の主ビーム方向φ_０、θ_０）をＵＥの向きに対応して修正（変換）し、当該修正したパラメータを用いてＵＥにおける複数の候補ビームパターンを算出し、当該算出した複数の候補ビームパターンを用いてＵＥにおけるビームゲインを算出し、当該算出したビームゲインに基づいて、ＵＥとそのＵＥの接続先のＢＳとの間のＤＬの通信性能指標（ＵＥが位置するＭＳエリアの通信性能指標）を算出してよい。

ここで、ＵＥ方向設定部３２７が上述の（Ａ１－１）又は（Ａ１－２）を採用した場合、第２算出部３２５は、各ＭＳエリアに位置するＵＥの向きをランダムに決定し、その決定した向きのＵＥとそのＵＥの接続先のＢＳとの間のＤＬの通信性能指標を算出してよい。また、ＵＥ方向設定部３２７が（Ａ２－１）又は（Ａ２－２）を採用した場合、第２算出部３２５は、ＵＥが位置するＭＳエリアにおけるレイの情報に基づいてＵＥの向きを決定し、その決定した向きのＵＥとそのＵＥの接続先のＢＳとの間のＤＬの通信性能指標（ＵＥが位置するＭＳエリアの通信性能指標）を算出してよい。

図２１は、カバーエリア決定後のＭＳエリアの通信性能指標の算出例を説明する図である。図２１において、図２０と同じものには同じ符号が付してある。

なお、図２１に示すＭＳエリアＡ１は、決定部３２４によって、ＢＳ１２のカバーエリアであると決定されたとする。また、第２算出部３２５は、ＭＳエリアＡ１にＵＥを配置し、ＭＳエリアＡ１のＳＩＮＲを算出すると仮定する。

第２算出部３２５は、ＭＳエリアＡ１の受信電力を算出する。第２算出部３２５は、式（３．１）を用いて、ＭＳエリアＡ１の受信電力を算出する。

ここで、ＭＳエリアＡ１は、ＢＳ１２のカバーエリアに属しているので、式（３．１）の送信パワーは、ＢＳ１２の送信パワーとなる。また、式（３．１）のアンテナゲインは、ＢＳ１２およびＵＥのＢＦが考慮される。

例えば、第２算出部３２５は、ＢＳ１２のビームパターンと、ＭＳエリアＡ１に配置したＵＥのビームパターンとを変更しながら受信電力を算出し、最も大きくなる受信電力を、ＢＳ１２によるＭＳエリアＡ１の受信電力として算出する。より具体的には、第２算出部３２５は、ＢＳ１２のビームパターンと、ＭＳエリアＡ１に配置したＵＥのビームパターンとを変更しながら、受信電力Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…を算出したとする。この受信電力のうち、最も大きかった受信電力が「Ｓｘ」であった場合、第２算出部３２５は、ＭＳエリアＡ１の受信電力として、受信電力Ｓｘを算出する。

第２算出部３２５は、ＢＦを考慮したＭＳエリアＡ１の受信電力Ｓｘを算出すると、式（３．５）を用いて、ＭＳエリアＡ１のＳＩＮＲを算出する。このとき、第２算出部３２５は、ＢＳ１２のカバーエリアに近傍するカバーエリアのＢＳ１１，ＢＳ１３の干渉Ｉ１，Ｉ２を考慮して、ＳＩＮＲを算出する。

図２１に示すＳＩＮＲ１２は、第２算出部３２５が、ＢＳ１１，ＢＳ１３の干渉Ｉ１，Ｉ２を考慮して算出したＳＩＮＲを示している。ＢＳ１１，ＢＳ１３の干渉Ｉ１，Ｉ２は、例えば、干渉計算部３３によって計算される。例えば、干渉計算部３３は、ＢＳ１２のカバーエリア外に配置された他の基地局ＢＳ１１，ＢＳ１３の通信によって、ＢＳ１２のカバーエリアが受ける干渉成分を、基地局ＢＳ１１，ＢＳ１３による通信の信号成分に基づいて算出する。

第２算出部３２５は、その他のＭＳエリアにおいても、上記と同様にして、ＳＩＮＲを算出する。この処理によって、モデルの各ＭＳエリアのＳＩＮＲが求まる。

なお、図２１では、各ＭＳエリアの通信性能指標として、ＳＩＮＲを算出する場合について説明したが、第２算出部３２５は、受信電力またはスループット等を通信性能指標として算出してもよい。第２算出部３２５は、スループットを算出する場合、式（３．８）を用いることができる。

スループットを算出する前記の式（３．８）には、ＢＳの周波数帯域幅（ＢＷ）およびＭＩＭＯ伝送のレイヤ数に関するパラメータ含まれる。従って、スループットを用いて各ＭＳエリアの通信性能指標を算出した場合、ＭＳエリアの通信性能指標は、モデル内に配置されるＢＳの帯域幅またはＭＩＭＯレイヤ数等が考慮されて算出される。つまり、第２算出部３２５は、モデル内に帯域幅またはレイヤ数等の異なるＢＳが配置されても、その帯域幅またはレイヤ数等を考慮した通信性能指標を算出できる。

図１９の説明に戻る。出力部３２６は、決定部３２４によって決定されたカバーエリアを表示装置に表示する。また、出力部３２６は、第２算出部３２５によって算出された通信性能指標を表示装置に表示する。出力部３２６は、ユーザからの指示に応じて、カバーエリアと、ＭＳエリアの通信性能指標とを切替えて表示してもよい。

カバーエリア決定部３２のオプション２における動作例を、フローチャートを用いて説明する。

図２２は、カバーエリア決定部３２のオプション２における動作例を示すフローチャートである。以下では、モデルは、分割部３２２によってＭＳエリアに分割されているとする。

第１算出部３２３は、モデルに配置されているＢＳを１つずつ選択しながら、モデルに配置されているＢＳ数で、ステップＳ３２ａ～Ｓ３２ｂの処理を繰り返す（ステップＳ３１ａ，Ｓ３１ｂ）。

次に、第１算出部３２３は、モデルに設定されたＭＳエリアを１つずつ選択しながら、モデルに設定されているＭＳエリア数で、ステップＳ３３ａ～Ｓ３７の処理を繰り返す（ステップＳ３２ａ，Ｓ３２ｂ）。

次に、第１算出部３２３は、ステップＳ３１ａにて選択したＢＳの複数のビームパターン（複数の候補ビームパターン）から、１つずつビームを選択しながら、ＢＳの複数のビームパターン数で、ステップＳ３４ａ～Ｓ３４ｂの処理を繰り返す（ステップＳ３３ａ～３３ｂ）。

次に、第１算出部３２３は、ステップＳ３２ａにて選択したＭＳエリア（ＭＳエリアに配置したＵＥ）の複数のビームパターン（複数の候補ビームパターン）から、１つずつビームを選択しながら、ＭＳエリアの複数のビームパターン数で、ステップＳ３５，Ｓ３６の処理を繰り返す（ステップＳ３４ａ，Ｓ３４ｂ）。

次に、第１算出部３２３は、ステップＳ３３ａにて選択したＢＳのビームのビームゲインと、ステップＳ３４ａにて選択したＭＳエリアのビームのビームゲインとを、式（３．１）のアンテナゲインに代入し、ステップＳ３２ａにて選択したＭＳエリアの受信電力を算出する（ステップＳ３５）。このとき、第１算出部３２３は、式（３．１）の送信パワーに、ステップＳ３１ａにて選択したＢＳの送信パワーを代入する。ビームゲインは、例えば、ビームゲイン算出部３１１によって算出される。ビームゲイン算出部３１１は、表１に示す主ビーム方向・選択範囲のパラメータをＭＳエリアに位置するＵＥの向きに対応して修正して、ＭＳエリアのビームのビームゲインを算出してよい。入力部３２１には、ビームゲインを算出するためのパラメータが入力される。

次に、第１算出部３２３は、ステップＳ３５にて算出した受信電力が、例えば、メモリ１００２のワークエリアに記憶されている受信電力（初期値は、例えば０）より大きければ、ワークエリアの受信電力を更新する（ステップＳ３６）。この処理によって、メモリ１００２のワークエリアには、ＢＳおよびＭＳのビームパターンを変更したときの、最大受信電力が記憶される。

ステップＳ３４ａ，Ｓ３４ｂのループおよびステップＳ３３ａ，３３ｂのループが終了すると、第１算出部３２３は、メモリ１００２のワークエリアに記憶されている受信電力を、ステップＳ３１ａにて選択したＢＳの、ステップＳ３２ａにて選択したＭＳエリアでの受信電力とする（ステップＳ３７）。そして、第１算出部３２３は、メモリ１００２のワークエリアを、例えば、０に初期化する。

ステップＳ３２ａ，Ｓ３２ｂのループおよびステップＳ３１ａ，３１ｂのループが終了すると、決定部３２４は、ＭＳエリアのカバーエリアを決定する（ステップＳ３８）。なお、ステップＳ３２ａ，Ｓ３２ｂのループおよびステップＳ３１ａ，３１ｂのループが終了したとき、各ＭＳエリアでは、各ＢＳにおける受信電力が求まっている。決定部３２４は、受信電力が最も大きいＢＳに、ＭＳエリアが属するよう、カバーエリアを決定する。

以上の処理によって、カバーエリア決定部３２は、ＵＥの向きを考慮した、オプション２に基づくカバーエリアの決定を行う。

なお、図２２では、ステップＳ３７において、受信電力を算出するが、算出した受信電力から、ＳＩＮＲまたはスループットを算出してもよい。このとき、第１算出部３２３は、他のＢＳの干渉を考慮しない（例えば、式（３．５）の干渉成分（Ｉ）を０（真値）または固定値にする）。

また、第１算出部３２３は、ＭＳエリアに配置した各ＵＥの向きをランダムに選択して、当該ＭＳエリアにおける通信性能指標を算出してもよい。以下、当該処理の一例について、図２３のフローチャートを参照して説明する。

まず、第１算出部３２３は、１つのＭＳエリアについて、当該ＭＳエリアに配置するＵＥ数を決定する（Ｓ４１）。次に、第１算出部３２３は、Ｓ４１で配置した各ＵＥの向きを任意（ランダム）に選択する（Ｓ４２）。次に、第１算出部３２３は、各ＵＥについて、Ｓ４２で選択した向きにおける通信性能指標を算出する（Ｓ４３）。次に、第１算出部３２３は、Ｓ４３で算出した各ＵＥの向きの通信性能指標を、所定の換算方法に基づいて、１つの通信性能指標（以下「統合通信性能指標」という）に換算する（Ｓ４４）。なお、第１算出部３２３は、各ＭＳエリアについて、Ｓ４１からＳ４４を実行し、各ＭＳエリアの統合通信性能指標を算出してよい。そして、決定部３２４は、各ＭＳエリアの統合通信性能指標を表示したり、統合通信性能指標に基づいて、エリア設計およびエリア評価等を行ったりしてよい（Ｓ４５）。

各ＵＥの向きの通信性能指標（ｘ１，ｘ２，ｘ３，…，ｘｎ）は、統計的な処理によって、１つの統合通信性能指標Ｘに換算されてよい。統計的な処理は、例えば、平均（Ｘ＝ａｖｅｒａｇｅ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，…，ｘｎ）、または、累積分布関数（Cumulative Distribution Function）（Ｘ＝ＣＤＦ Ｎ％（ｘ１，ｘ２，ｘ３，…，ｘｎ））の算出であってよい。或いは、統計的な処理は、複数の通信性能指標の分散度、または、ばたつきの度合いの算出であってよい。或いは、統計的な処理は、他の統計的手法であってもよい。

第２算出部３２５も、ステップＳ３１ａ～Ｓ３１ｂと同様の処理によって、ダイナミックＢＦを考慮した受信電力を算出してもよい。第２算出部３２５は、ステップＳ３７において、受信電力から、ＳＩＮＲまたはスループットを算出してもよい。このとき、第２算出部３２５は、他のＢＳの干渉を考慮する。

また、第２算出部３２５においても、ステップＳ３５と同様の処理において、表１に示す主ビーム方向・選択範囲のパラメータをＭＳエリアに位置するＵＥの向きに対応して修正して、ＭＳエリアのビームのビームゲインを算出してもよい。これにより、ＵＥの向きを考慮したＭＳエリアの通信性能指標を算出できる。

表示装置に表示される画面例について説明する。出力部３２６は、モデルがマルチセルレイヤを構成する場合には、セルレイヤごとのカバーエリアを表示装置に表示してもよい。なお、第１算出部３２１は、モデルがマルチセルレイヤの場合、セルレイヤごとに通信性能指標を算出する。そして、決定部３２４は、セルレイヤごとにカバーエリアを決定する。また、第２算出部３２５は、セルレイヤごとに通信性能指標を算出する。

図２４は、マルチセルレイヤを説明する図である。図２４には、モデルが２セルレイヤの場合の例が示してある。図２４に示すＢＳ２１～ＢＳ２４は、例えば、周波数帯５ＧＨｚ、周波数帯域幅２００ＭＨｚ、および６４アンテナ素子の基地局である。ＢＳ３１～３８は、例えば、周波数帯２８ＧＨｚ、周波数帯域幅８００ＭＨｚ帯、および１２８アンテナ素子の基地局である。

入力部３２１は、ユーザから、５ＧＨｚのセルレイヤにおけるカバーエリアの表示指示を受付けたとする。この場合、出力部３２６は、５ＧＨｚのセルレイヤにおけるカバーエリアを表示する。例えば、出力部３２６は、各ＭＳエリアに、ＢＳ２１～２４のカバーエリアを色分け表示する。

また、入力部３２１は、ユーザから、２８ＧＨｚのセルレイヤにおけるカバーエリアの表示指示を受付けたとする。この場合、出力部３２６は、２８ＧＨｚのセルレイヤにおけるカバーエリアを表示する。例えば、出力部３２６は、各ＭＳエリアに、ＢＳ３１～３８のカバーエリアを色分け表示する。

以上のように、出力部３２６は、モデルがマルチセルレイヤである場合には、セルレイヤごとにカバーエリアを表示装置に表示し、または表示切り替えを可能にしてもよい。

なお、入力部３２１は、カバーエリアを表示するＢＳを１以上受付けてもよい。そして、出力部３２６は、入力部３２１が受付けたＢＳのカバーエリアを表示装置に表示してもよい。例えば、出力部３２６は、図２４のＢＳ２１のカバーエリアを表示するよう指示された場合、ＢＳ２１のカバーエリアを表示してもよい。

次に、モデルがマルチセルレイヤであって、第２算出部３２５が算出した通信性能指標を表示装置に表示する例について説明する。出力部３２６は、モデルがマルチセルレイヤである場合、セルレイヤごとの通信性能指標を表示装置に表示してもよい。

入力部３２１は、ユーザから、５ＧＨｚのセルレイヤにおける通信性能指標の表示指示を受付けたとする。この場合、出力部３２６は、５ＧＨｚのセルレイヤにおける通信性能指標を表示する。例えば、出力部３２６は、各ＭＳエリアに、ＢＳ２１～２４の通信性能指標を、高低に応じて色分け表示する。

また、入力部３２１は、ユーザから、２８ＧＨｚのセルレイヤにおける通信性能指標の表示指示を受付けたとする。この場合、出力部３２６は、２８ＧＨｚのセルレイヤにおける通信性能指標を表示する。例えば、出力部３２６は、各ＭＳエリアに、ＢＳ３１～３８の通信性能指標を、高低に応じて色分け表示する。

以上のように、出力部３２６は、モデルがマルチセルレイヤである場合、セルレイヤごとに通信性能指標を表示装置に表示してもよい。

なお、入力部３２１は、通信性能指標を表示するＢＳを１以上受付けてもよい。そして、出力部３２６は、入力部３２１が受付けたＢＳの通信性能指標を表示装置に表示してもよい。例えば、出力部３２６は、図２４のＢＳ３１の通信性能指標を表示するよう指示された場合、ＢＳ３１の通信性能指標を表示してもよい。

また、出力部３２６は、通信性能指標のよい方のセルレイヤを色分けして表示装置に表示してもよい。例えば、あるＭＳエリアＡ１では、５ＧＨｚ帯のスループットが、２８ＧＨｚ帯のスループットより高いとする。この場合、出力部３２６は、あるＭＳエリアＡ１では、５ＧＨｚ帯のスループットが、２８ＧＨｚ帯のスループットより高いことを示す赤色を表示する。例えば、図７の赤色のＭＳエリアは、５ＧＨｚ帯のスループットが、２８ＧＨｚ帯のスループットより高いことを示している。

また、別のＭＳエリアＡ２では、２８ＧＨｚ帯のスループットが、５ＧＨｚ帯のスループットより高いとする。この場合、出力部３２６は、別のＭＳエリアＡ２では、２８ＧＨｚ帯のスループットが、５ＧＨｚ帯のスループットより高いことを示す青色を表示する。例えば、図７の青色のＭＳエリアは、２８ＧＨｚ帯のスループットが、５ＧＨｚ帯のスループットより高いことを示している。

さらに、別のＭＳエリアＡ３では、５ＧＨｚ帯のスループットと、２８ＧＨｚ帯のスループットとが同じ（例えば、２つの差が所定値以内）であるとする。この場合、出力部３２６は、別のＭＳエリアＡ３では、５ＧＨｚ帯のスループットと、２８ＧＨｚ帯のスループットとが同じであることを示すピンク色を表示する。例えば、図７のピンク色のＭＳエリアは、５ＧＨｚ帯のスループットと、２８ＧＨｚ帯のスループットとが同じであることを示している。

なお、スループットのよい方のセルレイヤを色分け表示する場合、各セルレイヤのスループットに重みを付加してもよい。

例えば、出力部３２６は、あるＭＳエリアの５ＧＨｚ帯のスループットには、重み１を乗算し、あるＭＳエリアの２８ＧＨｚ帯のスループットには、重み２を乗算する。そして、出力部３２６は、重みを乗算した５ＧＨｚ帯のスループットと、重みを乗算した２８ＧＨｚ帯のスループットとを比較し、大きい方のセルレイヤの色を、あるＭＳエリアに付す。重みの範囲は、例えば、「０．１～１０」である。５Ｇシステム評価装置１０は、スループットに重みを乗算することによって、各セルレイヤへの接続のし易さに基づいた通信性能指標をシミュレーションできる。

また、出力部３２６は、各セルレイヤのスループットを加算し、加算した値に応じた色を、ＭＳエリアに表示してもよい。

また、上記では、スループットについて説明したが、ＳＩＮＲについても同様に、ＳＩＮＲのよい方のセルレイヤを色分け表示してもよい。また、ＳＩＮＲに重みを乗算し、ＳＩＮＲのよい方のセルレイヤを色分け表示してもよい。また、各セルレイヤのＳＩＮＲを加算し、加算した値に応じた色を、ＭＳエリアに表示してもよい。

以上説明したように、５Ｇシステム評価装置１０の分割部３２２は、無線通信システムを模擬したモデルを複数のＭＳエリアに分割する。第１算出部３２３は、ＭＳエリアのうちＢＳが配置されたＭＳエリアと、ＭＳエリアのうちＵＥが位置し得るＭＳエリアのそれぞれと、の両方又は一方にダイナミックＢＦを適用した場合の、ＵＥが位置し得るＭＳエリアそれぞれにおける通信性能指標を、複数の候補ビームパターンのうち、通信性能が最大となる候補ビームパターンにおいて算出する。決定部３２４は、算出された通信性能指標に基づいて、ＢＳに属するＭＳエリアを決定する。この構成に基づき、５Ｇシステム評価装置１０は、５Ｇシステムのような次世代の無線通信システムの通信性能を適切又は的確に評価できる。

また、第１算出部３２３および／または第２算出部３２５は、ＢＳ及びＵＥのうちのＵＥにダイナミックＢＦを適用した場合の、ＢＳとＵＥとの間の通信性能指標を、ＵＥの向きに対応して修正された主ビーム方向・選択範囲を決めるパラメータに基づいて算出してよい。

なお、決定部３２４は、各エリアで算出された通信性能指標（第１算出部３２３が算出する）が、所定の閾値より小さい場合、そのエリアは、圏外であると決定してもよい。例えば、第１算出部３２３は、あるＭＳエリアＡにおいて、ＢＳ１に基づく受信電力は「Ｘ１」、ＢＳ２に基づく受信電力は「Ｘ２」、ＢＳ３に基づく受信電力は「Ｘ３」、…と算出したとする。そして、ＭＳエリアＡの最大受信電力は、ＢＳｎの受信電力「Ｘｎ」であったとする。受信電力「Ｘｎ」が、所定の閾値より小さい場合、決定部３２４は、ＭＳエリアＡを圏外と決定する。

また、第１算出部３２３は、水平偏波および垂直偏波のそれぞれにおいて、通信性能指標を算出してもよい。決定部３２４は、水平偏波の通信性能指標に基づいて、カバーエリアを決定し、垂直偏波の通信性能指標に基づいて、カバーエリアを決定してもよい。出力部３２６は、例えば、ユーザからの指示に応じて、水平偏波のカバーエリアを表示装置に表示してもよいし、垂直偏波のカバーエリアを表示装置に表示してもよい。

第２算出部３２５も同様に、水平偏波および垂直偏波のそれぞれにおいて、ＭＳエリアの通信性能指標を算出してもよい。出力部３２６は、例えば、ユーザからの指示に応じて、水平偏波の通信性能指標を表示装置に表示してもよいし、垂直偏波の通信性能指標を表示装置に表示してもよい。また、出力部３２６は、水平偏波の通信性能指標と、垂直偏波の通信性能指標とのうち、大きい方の通信性能指標を表示装置に表示してもよい。また、出力部３２６は、水平偏波の通信性能指標と、垂直偏波の通信性能指標との合計を表示装置に表示してもよい。

また、出力部３２６は、マルチセルレイヤの場合、ユーザからの指示を受けたセルレイヤにおいて、ユーザから指示を受けた水平偏波または垂直偏波のいずれか一方を表示してもよい。

また、上記では、ＢＳおよびＵＥの両方にダイナミックＢＦが適用される場合について説明したが、いずれか一方にダイナミックＢＦが適用されてもよい。この場合、前記の式（３．１）中の「アンテナゲイン」には、式（３．２）または式（３．３）のいずれか一方が適用される。例えば、ＢＳにダイナミックＢＦが適用され、ＵＥにダイナミックＢＦが適用されない（固定ＢＦが適用される）場合、式（３．１）の「アンテナゲイン」には、式（３．２）が適用される。また、ＢＳにＢＦが適用されず、ＵＥにダイナミックＢＦが適用される場合、式（３．１）の「アンテナゲイン」には、式（３．３）が適用される。

上述した実施の形態において、５Ｇシステムモデル１を区分するＭＳエリアのサイズは可変であってよい。例えば、区分するＭＳエリアのサイズが小さすぎると演算負荷が大きくなり、逆に、区分するＭＳエリアのサイズが大きすぎると評価精度が低下し得る。そのため、ＭＳエリアのサイズは、５Ｇシステムモデル１のシミュレーションにおいて期待される評価精度と許容される演算負荷とのトレードオフの関係に応じて変更されてよい。また、ＭＳエリアの形状は、矩形に限られない。

また、５Ｇシステムモデル１において、区分するＭＳエリアのサイズは場所に関わらず全部が同じサイズでもよいし場所によって一部が異なるサイズでもよい。例えば、高い評価精度が求められる場所についてはＭＳエリアのサイズを小さく設定し、低い評価精度でも構わない場所についてはＭＳエリアのサイズを大きく設定してよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

（ハードウェア構成）
なお、上記実施の形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に(例えば、有線及び／又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

（適応システム）
本明細書で説明した各態様／実施形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）、Ｗ－ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ－Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。

（処理手順等）
本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

（入出力された情報等の扱い）
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置に送信されてもよい。

（判定方法）
判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean：trueまたはfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

（ソフトウェア）
ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

（情報、信号）
本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ）は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。

（「システム」、「ネットワーク」）
本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

（パラメータ、チャネルの名称）
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。

上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル（例えば、ＰＵＣＣＨ、ＰＤＣＣＨなど）及び情報要素（例えば、ＴＰＣなど）は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。

（基地局）
基地局（無線基地局）は、１つまたは複数（例えば、３つ）の（セクタとも呼ばれる）セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局ＲＲＨ：Remote Radio Head）によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」、「ｅＮＢ」、「ｇＮＢ」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed station）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、ｇＮｏｄｅＢ、アクセスポイント（access point）、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。スモールセルは、マクロセルよりもカバレッジの小さいセルの一例である。スモールセルは、カバレッジエリアに応じて呼称が異なってよい。例えば、スモールセルは、「フェムトセル」、「ピコセル」、「マイクロセル」、「ナノセル」、「メトロセル」、「ホームセル」等と称されてもよい。「セル」または「セクタ」という用語は、基地局が無線サービスを提供する個々の地理的範囲を意味する他、その個々の地理的範囲において端末と通信を行なうために基地局が管理する通信機能の一部をも意味してよい。

（端末）
ユーザ端末は、当業者によって、移動局、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、ＵＥ（User Equipment）、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。端末は、その位置が変化しない固定端末であってもよいし、その位置が変化する移動端末であってもよい。非限定的な一例として、端末は、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末等の移動可能な端末であってよい。また、端末は、ＩｏＴ（Internet of Things）端末であってもよい。ＩｏＴによって、様々な「物」に通信機能が搭載され得る。通信機能を搭載した様々な「物」は、インターネットや無線アクセス網等に接続して通信を行なうことができる。例えば、ＩｏＴ端末には、無線通信機能を具備したセンサデバイスやメータ（測定器）等が含まれてよい。センサデバイスやメータを搭載した監視カメラや火災報知器等の何らかの監視装置が端末に該当してもよい。監視装置等のＩｏＴ端末である端末と基地局２との間の無線通信は、ＭＴＣ（Machine Type Communications）と称されることがある。そのため、当該端末は「ＭＴＣデバイス」と称されることがある。

（用語の意味、解釈）
本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する場合がある。「判断」、「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。

「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、２つの要素は、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。

参照信号は、ＲＳ（Reference Signal）と略称することもでき、適用される標準によってパイロット（Pilot）と呼ばれてもよい。また、ＤＭＲＳは、対応する別の呼び方、例えば、復調用ＲＳまたはＤＭ－ＲＳなどであってもよい。

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

上記の各装置の構成における「部」を、「手段」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。

「含む(including)」、「含んでいる（comprising）」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

無線フレームは時間領域において１つまたは複数のフレームで構成されてもよい。時間領域において１つまたは複数の各フレームはサブフレーム、タイムユニット等と呼ばれてもよい。サブフレームは更に時間領域において１つまたは複数のスロットで構成されてもよい。スロットはさらに時間領域において１つまたは複数のシンボル（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル、ＳＣ-ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）シンボル等）で構成されてもよい。

無線フレーム、サブフレーム、スロット、ミニスロット、およびシンボルは、いずれも信号を伝送する際の時間単位を表す。無線フレーム、サブフレーム、スロット、ミニスロット、およびシンボルは、それぞれに対応する別の呼び方であってもよい。

例えば、ＬＴＥシステムでは、基地局が各移動局に無線リソース（各移動局において使用することが可能な周波数帯域幅、送信電力等）を割り当てるスケジューリングを行う。スケジューリングの最小時間単位をＴＴＩ（Transmission Time Interval）と呼んでもよい。

例えば、１サブフレームをＴＴＩと呼んでもよいし、複数の連続したサブフレームをＴＴＩと呼んでもよいし、１スロットをＴＴＩと呼んでもよいし、１ミニスロットをＴＴＩと呼んでもよい。

リソースユニットは、時間領域および周波数領域のリソース割当単位であり、周波数領域では１つまたは複数個の連続した副搬送波（subcarrier）を含んでもよい。また、リソースユニットの時間領域では、１つまたは複数個のシンボルを含んでもよく、１スロット、１ミニスロット、１サブフレーム、または１ＴＴＩの長さであってもよい。１ＴＴＩ、１サブフレームは、それぞれ１つまたは複数のリソースユニットで構成されてもよい。また、リソースユニットは、リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）、物理リソースブロック（ＰＲＢ：Physical RB）、ＰＲＢペア、ＲＢペア、スケジューリングユニット、周波数ユニット、サブバンドと呼ばれてもよい。また、リソースユニットは、１つ又は複数のＲＥで構成されてもよい。例えば、１ＲＥは、リソース割当単位となるリソースユニットより小さい単位のリソース（例えば、最小のリソース単位）であればよく、ＲＥという呼称に限定されない。

上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、サブフレームに含まれるミニスロットの数、スロットに含まれるシンボルおよびリソースブロックの数、および、リソースブロックに含まれるサブキャリアの数は様々に変更することができる。

本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。

（態様のバリエーション等）
本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本発明の一態様は、移動通信システムの評価に有用である。

１ 無線通信システム（評価用システムモデル）
２ 基地局
１０ 無線通信システム（５Ｇシステム）評価装置
３１ リンクバジェット算出部
３２ カバーエリア決定部
３３ 干渉計算部
３４ エリア評価部
２００ 無線通信エリア
３１１ ビームゲイン算出部
３１２ ビーム探索部
３１３ 通信性能算出部
３２１ 入力部
３２２ 分割部
３２３ 第１算出部
３２４ 決定部
３２５ 第２算出部
３２６ 出力部
３２７ ＵＥ方向設定部
１００１ プロセッサ
１００２ メモリ
１００３ ストレージ
１００４ 通信装置
１００５ 入力装置
１００６ 出力装置
１００７ バス

Claims (5)

1. 無線通信システムを模擬した、基地局および端末を含むモデルに適用されるダイナミックビームフォーミングに関するパラメータが入力される入力部と、
   前記端末に前記ダイナミックビームフォーミングを適用した場合の、前記基地局と前記端末との間の通信性能指標を、前記端末に設定されたアンテナ指向性の向きに対応して修正された前記パラメータに基づいて、算出する算出部と、
   算出された前記通信性能指標を出力する出力部と、
   を備え、
   前記算出部は、複数の前記アンテナ指向性の向きの候補の中から１つの向きを選択し、当該選択した向きに対応して、前記ダイナミックビームフォーミングの主ビーム方向を決める前記パラメータを修正し、
   前記算出部は、前記モデルにおいて、前記基地局から送信された電波が前記端末において複数の方向から到来する場合の、各到来方向の電波強度に基づいて、前記１つの向きを選択する、
   無線通信システムの評価装置。
2. 前記算出部は、前記モデルに配置された複数の前記端末それぞれのアンテナ指向性を同じ向きに設定することによって、前記基地局と前記複数の端末との間の通信に関して算出された通信性能指標に基づいて、前記基地局のカバーエリアを決定する決定部、
   をさらに備える請求項１に記載の無線通信システムの評価装置。
3. 前記算出部は、複数の端末のそれぞれについて算出した通信性能指標に対して統計的な処理を行い、前記複数の端末が位置し得るエリアの通信性能指標を算出する、
   請求項１に記載の無線通信システムの評価装置。
4. 無線通信システムを模擬した、基地局および端末を含むモデルに適用されるダイナミックビームフォーミングに関するパラメータの入力を受け付け、
   前記端末に前記ダイナミックビームフォーミングを適用した場合の、前記基地局と前記端末との間の通信性能指標を、前記端末に設定されたアンテナ指向性の向きに対応して修正された前記パラメータに基づいて算出し、
   算出された前記通信性能指標を出力し、
   前記モデルに配置された複数の前記端末それぞれのアンテナ指向性を同じ向きに設定することによって、前記基地局と前記複数の端末との間の通信に関して算出された通信性能指標に基づいて、前記基地局のカバーエリアを決定する、
   無線通信システムの評価方法。
5. 無線通信システムの評価プログラムであって、
   無線通信システムを模擬した、基地局および端末を含むモデルに適用されるダイナミックビームフォーミングに関するパラメータの入力を受け付け、
   前記端末に前記ダイナミックビームフォーミングを適用した場合の、前記基地局と前記端末との間の通信性能指標を、前記端末に設定されたアンテナ指向性の向きに対応して修正された前記パラメータに基づいて算出し、
   算出された前記通信性能指標を出力し、
   前記モデルに配置された複数の前記端末それぞれのアンテナ指向性を同じ向きに設定することによって、前記基地局と前記複数の端末との間の通信に関して算出された通信性能指標に基づいて、前記基地局のカバーエリアを決定する、
   処理をコンピュータに実行させる、
   無線通信システムの評価プログラム。

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