JP7121951B2 - 通信品質評価装置、通信品質評価方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信品質評価装置、通信品質評価方法及びプログラムに関する。

第五世代移動通信システム（５Ｇ）のような無線通信システムは、多数の移動端末装置をネットワークに接続可能にし、さらに無線伝送による高速の通信を可能にする。このような無線通信システムの通信品質は無線通信システムが構築される環境に依存する。そのため、このような無線通信システムの構築にあたっては、構築する環境における無線基地局と移動端末装置との間で発生する干渉電力を評価し通信品質を評価することが重要である。

このような無線通信システムの通信品質を評価する技術として、ＳＩＲ（Signal-to-Interference Ratio）又はＳＩＮＲ（Signal-to-Noise-Interference Ratio）をモンテカルロ法で算出する技術が知られている。ＳＩＲは無線基地局又は移動端末装置が受信した所望信号電力対干渉電力の比である。ＳＩＮＲは、所望信号電力対雑音と干渉電力の比である。モンテカルロ法は、実際に配置される可能性のある無線基地局及び移動端末装置の配置の全組合せについて通信品質を計算し、計算結果に基づいて平均化により統計処理値を取得する技術である。モンテカルロ法においては、繰り返し計算によって通信品質を計算する。モンテカルロ法を用いた一例として、建物が林立する環境下において建物の壁面により反射された電波も考慮して無線通信システムの通信品質を評価する技術が開示されている（非特許文献１）。

Alessandro D'Acierno, Huawei,"3D Ray-Tracing and Network Performance.",IEEE 802.11-17-1669r0,Novenmber 8th,2017 Martin Haenggi,"Stochastic Geometry for Wireless Networks,"Cambridge University Press, 2013. 仲上稔、"短波に於けるフェーヂングの統計的特性"、電気通信学会誌（１９４３年）

モンテカルロ法では、建物が林立する環境下における無線通信システムの、ＳＩＲ又はＳＩＮＲに基づく通信品質を建物の壁面により反射された電波も考慮して評価することができる。しかしながら、モンテカルロ法では繰り返し計算を必要とするため、無線通信システムに設置される無線基地局・移動端末装置の台数に比例して、計算時の演算量が大きいという問題がある。また、無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定な無線通信システムの通信品質を評価する際に、無線基地局または移動端末装置の設置しうる位置を仮定して、設置しうる位置の全組合せでの計算結果を取得して統計処理を行う必要があり、更に演算量を増大させてしまう問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定である通信システムの通信品質の評価に要する演算量の増大を抑制する技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、複数の無線基地局と複数の移動端末装置とを備える通信システムであって、単位領域の前記無線基地局の数が所定の数であって単位領域の前記移動端末装置の数が所定の数である評価対象の通信システムにおける第１通信品質を示す評価値を取得する評価部と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の単位領域内の数と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境に関する情報と、前記評価値との関係を示す品質関係情報を記憶する記憶部と、を備え、前記評価値は、前記無線基地局の位置及び前記移動端末装置の位置がそれぞれ異なる複数の評価対象の通信システムの数に対する第２通信品質が第２通信品質に関する所定の条件を満たす評価対象の通信システムの数を示し、前記評価部は、前記品質関係情報に基づいて前記評価対象の通信システムにおける前記評価値を算出する、通信品質評価装置である。

本発明の一態様は、複数の無線基地局と複数の移動端末装置とを備える通信システムであって、単位領域の前記無線基地局の数が所定の数であって単位領域の前記移動端末装置の数が所定の数である評価対象の通信システムにおける第１通信品質を示す評価値を取得する評価部と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の単位領域内の数と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境に関する情報と、前記評価値との関係を示す品質関係情報を記憶する記憶部と、を備え、前記評価値は、前記無線基地局の位置及び前記移動端末装置の位置がそれぞれ異なる複数の評価対象の通信システムの数に対する第２通信品質が第２通信品質に関する所定の条件を満たす評価対象の通信システムの数を示し、前記評価部は、前記品質関係情報に基づいて前記評価対象の通信システムにおける前記評価値を算出する、通信品質評価装置である。

本発明の一態様は、複数の無線基地局と複数の移動端末装置とを備える通信システムであって、単位領域の前記無線基地局の数が所定の数であって単位領域の前記移動端末装置の数が所定の数である評価対象の通信システムにおける第１通信品質を示す評価値を取得する制御ステップと、前記無線基地局及び前記移動端末装置の単位領域内の数と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境に関する情報と、前記評価値との関係を示す品質関係情報を記憶する記憶ステップと、を有し、前記評価値は、前記無線基地局の位置及び前記移動端末装置の位置がそれぞれ異なる複数の評価対象の通信システムの数に対する第２通信品質が第２通信品質に関する所定の条件を満たす評価対象の通信システムの数を示し、前記制御ステップにおいては、前記品質関係情報に基づいて前記評価対象の通信システムにおける前記評価値が算出される、通信品質評価方法である。

本発明の一態様は、上記の通信品質評価装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

本発明により、無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定である通信システムの通信品質の評価に要する演算量の増大を抑制する技術を提供することが可能となる。

第１の実施形態の通信品質評価装置１の機能構成の一例を示す図。 第１の実施形態の通信品質評価装置１の評価対象の通信システム９の一例を説明する説明図。 第１の実施形態の通信品質評価装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第１の実施形態における対象受信利得を説明する第１の説明図。 第１の実施形態における対象受信利得を説明する第２の説明図。 第１の実施形態における対象受信利得を説明する第３の説明図。 第１の実施形態における距離Ｄ＿Ｑを説明する説明図。 第１の実施形態の変形例の通信品質評価装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態の通信品質評価装置１ａの機能構成の一例を示す図。 第２の実施形態の通信品質評価装置１ａが実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の通信品質評価装置１の機能構成の一例を示す図である。通信品質評価装置１は、複数の無線基地局（ＢＳ：Base Station）と複数の移動端末装置（ＵＥ：User Equipment）とを備える通信システムにおける第１の通信品質（以下「第１通信品質」という。）を評価する。無線基地局はアンテナを備え電波を送信する。移動端末装置は、車やドローン等の移動体に取り付けられた電波の送受信機である。送受信機はアンテナを備える。移動端末装置は、最も近くに位置する無線基地局と電波の送受信を行うことで無線基地局と通信する。通信品質評価装置１が第１通信品質を評価する評価対象の通信システムは、単位領域の無線基地局の数（以下「ＢＳ密度」という。）が所定の数であって単位領域の移動端末装置の数（以下「ＵＥ密度」という。）が所定の数の通信システムである。第１通信品質を表現する値の具体例は後述する。本発明では、評価対象の通信システムにおける無線基地局又は移動端末装置の位置が確定される必要はない。無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定な一例は、無線通信システムの置局設計段階で、所定の範囲において無線基地局又は移動端末装置の設置位置の候補が複数存在する状態である。通信品質評価装置１が評価する第１通信品質は、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能と、ＵＥ性能と、通信システムが動作する環境（以下「通信システム動作環境」という。）とに応じた通信品質である。

ＢＳ密度は、例えば、通信システムが動作するエリアにおける無線基地局の所定の一軸（以下「Ｘ軸」という。）の方向（以下「Ｘ軸方向」という。）の密度である。ＵＥ密度は、例えば、移動端末装置のＸ軸方向の密度である。

ＢＳ性能は、無線基地局の送信電力や、無線基地局において発生する熱雑音のエネルギーや、無線基地局が備えるアンテナのアンテナ利得等の無線基地局の性能である。ＵＥ性能は、移動端末装置の送信電力や、移動端末装置において発生する熱雑音や、移動端末装置が備えるアンテナのアンテナ利得等の移動端末装置の性能である。

このように第１通信品質は、ＢＳ密度及びＵＥ密度に依存し、個々の無線基地局の位置と移動端末装置の位置とには依存しない。そのため、第１通信品質は、たとえＸ軸方向の無線基地局及び移動端末装置の位置が変化しても、Ｘ軸方向の無線基地局及び移動端末装置の密度が変化しなければ変化しない。

第１通信品質は、評価値によって示される。評価値は、複数の要素システムのうち第２の通信品質（以下「第２通信品質」という。）が第２通信品質に関する所定の条件（以下「品質条件」という。）を満たす要素システムの数を示す。評価値の具体例は、後述する。要素システムは、ＢＳ密度、ＵＥ密度、ＢＳ性能、ＵＥ性能及び通信システム動作環境が評価対象の通信システムと同一の通信システムであって、無線基地局の位置と移動端末装置の位置がそれぞれ異なる通信システムである。第２通信品質は、第１通信品質とは異なる通信品質であって、無線基地局及び移動端末装置が予め定められた位置に位置する通信システムにおける通信品質を表す。そのため、第２通信品質は、所望の通信の無線基地局及び移動端末装置の位置に依存する通信品質である。

品質条件は、例えば、第２通信品質が所定の品質以上という条件であってもよい。品質条件は、要素品質値が所定の値以上という条件であってもよい。要素品質値は、第２通信品質を示す値である。品質条件が、要素品質値が所定の値以上という条件である場合、評価値は、例えば、要素品質値を確率変数とする累積分布関数（以下「要素品質値累積分布関数」という。）を表す値であってもよい。累積分布関数を表す値は、例えば、累積分布関数における係数や指数等の累積分布関数の形を表す値であってもよいし、累積分布関数の入力と出力との組合せの集合を表す値であってもよい。累積分布関数の入力と出力との組合せの集合を表す値は、例えば、テンソルで表されてもよい。

要素品質値は、例えば、特定の移動端末装置（以下「対象移動端末装置」という。）が受信した特定の電波（以下「対象電波」という。）の強さの基準値に対する強さを示す値であってもよい。基準値は、例えば、予め定められた所定の値であってもよいし、対象電波以外の電波の電力であってもよいし、対象電波以外の電波の電力と特定熱雑音電力との合計の電力であってもよい。対象移動端末装置は、例えば、通信品質評価装置１のユーザーが指示する移動端末装置であってもよいし、所定の条件を満たす移動端末装置であってもよい。対象電波は、通信品質評価装置１のユーザーが指示する移動端末装置であってもよいし、対象移動端末装置の最も近くに位置する無線基地局が送信する電波であってもよい。特定熱雑音電力は、対象移動端末装置において単位時間に生じる熱雑音のエネルギーである。特定熱雑音電力のスペクトル形状は例えば正規分布の形状である。

第２通信品質は、より具体的には例えば、以下の式（１）で表される要素品質値によって示されてもよい。式（１）が表す要素品質値は、受信ＳＩＮＲ（Signal-to-Noise-Interference Ratio）である。

以下、下付き文字を“＿”で表し、上付き文字を“＾”で表す。例えば、Ａ０＿Ｂ０は、Ａ０_Ｂ０を表し、Ａ０＾Ｂ０は、Ａ０^Ｂ０を表す。

式（１）において、ＳＩＮＲは第２通信品質を示す要素品質値の一例である。式（１）においてＳは対象移動端末装置が受信した対象電波の電力である。以下、式（１）のＳを対象電力Ｓという。式（１）においてＩ＿ａｇｇは、対象移動端末装置が受信した対象電波以外の電波の電力である。以下、式（１）のＩ＿ａｇｇを非対象電力Ｉ＿ａｇｇという。
要素品質値が式（１）で表される場合、第１通信品質は、例えば、要素品質値が品質を表す所定の値θより大きくなる累積確率分布の値によって表されてもよい。より具体的には、第１通信品質は、例えば、後述する式（１４）の評価値で表されてもよい。

以下、第２通信品質が、対象移動端末装置が受信した対象電波の電力の、他の電波の電力と特定熱雑音電力とに対する大きさである場合を例に通信品質評価装置１を説明する。より具体的には、以下、要素品質値が式（１）のＳＩＮＲで表される場合を例に通信品質評価装置１を説明する。以下、対象電波が対象移動端末装置の最も近くに位置する無線基地局が送信する電波である場合を例に通信品質評価装置１を説明する。以下、特定熱雑音電力のスペクトル形状が正規分布の形状である場合を例に通信品質評価装置１を説明する。

通信品質評価装置１は、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能と、ＵＥ性能と、通信システム動作環境情報と、品質関係情報とに基づき、評価対象の通信システムにおける評価値を算出する。通信システム動作環境情報は、通信システム動作環境に関する情報である。通信システム動作環境情報は、壁に挟まれた道路上で通信システムが動作する場合には、例えば、道路幅と、道路の全長と、壁の反射係数と、伝搬距離に応じた電波の損失の大きさとを示す。伝搬距離に応じた電波の損失の大きさは、例えば、伝搬損失指数（path loss exponent）によって示されてもよいし、伝搬損失によって示されてもよい。

通信システム動作環境情報は、より具体的には、例えば、１又は複数の環境値を示す情報である。環境値は、通信システムが動作する環境を表す予め定義された指標の値である。通信システムが動作する環境を表す予め定義された指標は、通信システムが動作する環境における予め定められた物理量であってもよいし、通信システムが動作する環境における予め定められた計数量であってもよい。物理量は無次元量を含んでもよい。

環境値は、例えば、壁に挟まれた道路上で通信システムが動作する場合には、例えば、道路幅であってもよい。環境値は、例えば、壁に挟まれた道路上で通信システムが動作する場合には、例えば、道路の全長であってもよい。環境値は、例えば、壁に挟まれた道路上で通信システムが動作する場合には、壁の反射係数であってもよい。環境値は、例えば、壁に挟まれた道路上で通信システムが動作する場合には、伝搬距離に応じた電波の損失の大きさを示す値であってもよい。伝搬距離に応じた電波の損失の大きさを示す値は、例えば、伝搬損失指数（path loss exponent）であってもよいし、伝搬損失であってもよい。なお、伝搬損失指数は、電波が伝搬する空間の状態に応じた値であって、電波が自由空間を伝搬する場合には２である。

品質関係情報は、無線基地局の位置の確率分布と、移動端末装置の位置の確率分布と、ＢＳ性能と、ＵＥ性能と、通信システム動作環境情報と、評価値との関係を示す情報である。品質関係情報は、例えば、品質算出式によって表される。品質算出式は、無線基地局の位置の確率分布と、移動端末装置の位置の確率分布と、ＢＳ性能と、ＵＥ性能と、通信システム環境情報が示す環境値と、評価値との関係を示す数式である。品質算出式において、無線基地局の位置の確率分布は、ＢＳ密度に応じた確率分布である。品質算出式において、移動端末装置の位置の確率分布は、ＵＥ密度に応じた確率分布である。品質算出式の具体例については後述する。

以下、簡単のため、通信品質評価装置１の評価対象の通信システムが、片側が壁の道路上で動作する場合を例に通信品質評価装置１を説明する。また、以下、簡単のため、通信システム動作環境情報が、道路幅と、道路の全長と、壁の反射係数と、伝搬距離に応じた電波の損失の大きさとを示す場合を例に通信品質評価装置１を説明する。すなわち、以下、道路幅を示す環境値と、道路の全長を示す環境値と、壁の反射係数を示す環境値と、伝搬距離に応じた伝搬の損失の大きさを示す環境値とを通信システム動作情報が示す場合を例に通信品質評価装置１を説明する。また、以下、簡単のため、伝搬距離に応じた電波の損失の大きさが伝搬損失指数によって表される場合を例に通信品質評価装置１を説明する。また、以下、簡単のため、品質関係情報が品質算出式である場合を例に通信品質評価装置１を説明する。

図２は、第１の実施形態の通信品質評価装置１の評価対象の通信システム９の一例を説明する説明図である。通信システム９は無線基地局９０１－１～９０１－Ｉ（Ｉは整数）のＩ個の無線基地局を備える。通信システム９は移動端末装置９０２－１～９０２－Ｊ（Ｊは整数）のＪ個の移動端末装置を備える。通信システム９は、エリア９０内に位置する。エリア９０内には、建物の壁等の無線基地局及び移動端末装置が送信する電波を反射する反射部材９０３が位置する。反射部材９０３はＸ軸方向に平行である。無線基地局９０１－１～９０１－Ｉは、反射部材９０３に平行に位置する。移動端末装置９０２－１～９０２－Ｊは、反射部材９０３に平行な方向に移動可能な移動端末装置である。

対象移動端末装置は、例えば、移動端末装置９０２－１である。以下、簡単のため、対象移動端末装置が、移動端末装置９０２－１である場合を例に通信品質評価装置１説明する。この場合、対象電波を送信する無線基地局は無線基地局９０１－１である。以下、対象電波を送信する無線基地局を対象無線基地局という。この場合、対象電波は、対象無線基地局である無線基地局９０１－１が送信した電波である。

図２は、通信システム９において、対象無線基地局以外の無線基地局が送信する電波には、伝搬中に反射部材９０３に反射されることなく対象移動端末装置に到達する電波があることを示す。以下、対象無線基地局以外の無線基地局が送信する電波であって伝搬中に反射部材９０３に反射されることなく対象移動端末装置に到達する電波を第１種干渉信号という。

図２は、対象移動端末装置以外の移動端末装置が送信して対象移動端末装置に到達する電波には、伝搬中に１回だけ反射部材９０３で反射されて対象移動端末装置に到達する電波があることを示す。以下、対象移動端末装置以外の移動端末装置が送信して対象移動端末装置に到達する電波であって伝搬中に１回だけ反射部材９０３で反射されて対象移動端末装置に到達する電波を第２種干渉信号という。

図２は、無線基地局軸と、移動端末装置軸との間の距離がＤであることを示す。無線基地局軸は、Ｘ軸に平行な直線であって無線基地局９０１－１～９０１－Ｉを通る直線である。移動端末装置軸は、Ｘ軸に平行な直線であって移動端末装置９０２－１～９０２－Ｊを通る直線である。図２は、移動端末装置９０２－１～９０２－Ｊと反射部材９０３との間の距離がＤ＿ｗａｌｌであることを示す。

無線基地局９０１－ｉ（ｉは１以上Ｉ以下の整数）のＸ軸方向の位置を表すＸ軸上の座標値ｒ＿ｉの確率分布は（ｒ＿ｉは実数）、ｒ＿ｉが０または正の値である場合には以下の式（２）で表される。一方、座標値ｒ＿ｉの確率分布は、ｒ＿ｉが負の値である場合には以下の式（３）で表される。

式（２）及び式（３）においてλ＿ＢＳは、無線基地局９０１－１～９０１－ＩのＸ軸方向の密度である。以下、λ＿ＢＳを無線基地局密度という。式（２）及び式（３）において、ｆ（ｒ＿ｉ；λ＿ＢＳ）は、無線基地局密度がλ＿ＢＳである場合における、Ｘ軸方向の無線基地局９０１－ｉの位置の確率分布を表す。

移動端末装置９０２－ｊ（ｊは１以上Ｊ以下の整数）のＸ軸方向の位置を表すＸ軸上の座標値ｌ＿ｊの確率分布は（ｌ＿ｊは実数）、ｌ＿ｊが０または正の値である場合には以下の式（４）で表される。一方、座標値ｌ＿ｊの確率分布は、ｌ＿ｊが負の値である場合には以下の式（５）で表される。

式（４）及び式（５）においてλ＿ＵＥは、移動端末装置９０２－１～９０２－ＪのＸ軸方向の密度である。以下、λ＿ＵＥを移動端末装置密度という。式（４）及び式（５）において、ｆ（ｌ＿ｊ；λ＿ＵＥ）は、移動端末装置密度がλ＿ＵＥである場合における、Ｘ軸方向の移動端末装置９０２－ｊの位置の確率分布を表す。

図１の説明に戻る。通信品質評価装置１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備える制御部１０を備え、プログラムを実行する。通信品質評価装置１は、プログラムの実行によって制御部１０、通信部１１、記憶部１２及び出力部１３を備える装置として機能する。より具体的には、プロセッサ９１が記憶部１２に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ９２に記憶させる。プロセッサ９１が、メモリ９２に記憶させたプログラムを実行することによって、通信品質評価装置１は、制御部１０、通信部１１、記憶部１２及び出力部１３を備える装置として機能する。

制御部１０は、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報と品質算出式とに基づき評価値を算出する。また、制御部１０は、通信品質評価装置１が備える各機能部の動作を制御する。

通信部１１は、自装置を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部１１は、無線又は有線を介して、外部装置と通信する。通信部１１は、外部装置が出力した各種情報を取得する。外部装置は、例えば、ユーザーが操作可能なキーボード、タッチパネル等の入力端末であってもよいし、入力端末に接続されたコンピュータであってもよい。通信部１１は、取得した各種情報を制御部１０に出力する。

記憶部１２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの非一時的コンピュータ読み出し可能な記憶媒体を用いて構成される。記憶部１２は、通信品質評価装置１に関する各種情報を記憶する。例えば、記憶部１２は、品質算出式を記憶する。記憶部１２が記憶する品質算出式は、例えば、後述する式（１５）に示す数式である。

出力部１３は、各種情報を出力する。出力部１３は、例えば、通信品質評価装置１による評価結果を出力する。出力部１３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部１３は、これらの表示装置を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。

図３は、第１の実施形態の通信品質評価装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
制御部１０は、通信部１１を介して、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報とを取得する（ステップＳ１０１）。ＢＳ性能情報は、ＢＳ性能を示す情報である。ＵＥ性能情報は、ＵＥ性能を示す情報である。制御部１０は、品質算出式に基づいてステップＳ１０１で取得した情報が示す通信システム９の評価値を算出する（ステップＳ１０２）。出力部１３は、ステップＳ１０２で算出された評価値を出力する（ステップＳ１０３）。

（対象移動端末装置が備えるアンテナが無指向性アンテナである場合の品質算出式の具体例とその導出）
ここで、対象移動端末装置が備えるアンテナが無指向性アンテナである場合を例に品質算出式の具体例を説明する。以下、簡単のため無線基地局と対象移動端末装置以外の移動端末装置とが備えるアンテナが無指向性アンテナである場合を例に品質算出式を説明する。以下、簡単のため、対象移動端末が受信する電波が、対象電波、第１種干渉信号及び第２種干渉信号である場合を例に品質算出式を説明する。

品質算出式は、式（１）で表される要素品質値ＳＩＮＲがθより大きい確率を表す関数である。品質算出式の具体例を示すために、まず、式（１）の非対象電力Ｉ＿ａｇｇについて説明する。非対象電力Ｉ＿ａｇｇは、対象移動端末装置が受信した対象電波以外の電波の電力であるため、第１種干渉電力と第２種干渉電力との和である。第１種干渉電力は、対象無線基地局以外の無線基地局のそれぞれが送信した各電波（すなわち第１種干渉信号）の対象移動端末装置における和である。第２種干渉電力は、対象移動端末装置以外の移動端末装置のそれぞれが送信した各電波（すなわち第２種干渉信号）の対象移動端末装置における和である。そのため、非対象電力Ｉ＿ａｇｇは以下の式（６）で表される。

（Ｉ＿ａｇｇ）＾ＢＳは、第１種干渉電力を表す。（Ｉ＿ａｇｇ）＾ＵＥは、第２種干渉電力を表す。式（６）は以下の式（７）で表される。式（７）において、αは伝搬損失指数であり、ρは壁の反射係数である。

式（７）において、以下の式（８）で表される項は、無線基地局９０１－ｉが送信した第１種干渉信号の対象移動端末装置における電力を表す。

式（７）において、以下の式（９）で表される項は、移動端末装置９０２－ｊが送信した第２種干渉信号の対象移動端末装置における電力を表す。

式（７）の右辺第１項は、（Ｉ＿ａｇｇ）＾ＢＳを表す。式（７）の右辺第２項は、（Ｉ＿ａｇｇ）＾ＵＥを表す。Ｐ＿ＢＳは、無線基地局９０１－１～９０１－Ｉの各無線基地局の送信電力を表す。Ｐ＿ＵＥは、移動端末装置９０２－１～９０２－Ｊの各移動端末装置の送信電力を表す。

（ｈ＿ｉ）＾ＢＳは、対象電波と第１種干渉信号との電波伝播時に発生するフェージング減衰量を計算するための確率変数である。（ｈ＿ｉ）＾ＢＳは、具体的には、無線基地局９０１－ｉが送信した第１種干渉信号が対象移動端末装置に到達するまでのフェージング減衰量の自然対数の（－１）倍の値である。すなわち、無線基地局９０１－ｉが送信した第１種干渉信号が対象移動端末装置に到達するまでのフェージング減衰量はｅｘｐ（－１×（（ｈ＿ｉ）＾ＢＳ））と表される。フェージング減衰量は、電波の送信元における電波の電力に対する電波の受信先における電波の電力の減衰の割合のうち、電波の伝搬がマルチパスであることに起因した電波の電力の減衰の割合である。以下、（ｈ＿ｉ）＾ＢＳを第１フェージング指数という。

（ｈ＿ｊ）＾ＵＥは、第２種干渉信号の電波伝播時に発生するフェージング減衰量を計算するための確率変数である。（ｈ＿ｊ）＾ＵＥは、具体的には、移動端末装置９０２－ｊが送信した第２種干渉信号が対象移動端末装置に到達するまでのフェージング減衰量の自然対数の（－１）倍の値である。すなわち、移動端末装置９０２－ｊが送信した第２種干渉信号が対象移動端末装置に到達するまでのフェージング減衰量はｅｘｐ（－１×（（ｈ＿ｉ）＾ＵＥ））と表される。以下、（ｈ＿ｊ）＾ＵＥを第２フェージング指数という。
以下、第１フェージング指数と第２フェージング指数とを区別しない場合、フェージング指数という。

式（７）で表されるＩ＿ａｇｇは確率変数であり、Ｉ＿ａｇｇに対してラプラス変換を行うと、式（７）は以下の式（１０）に変形される。

Ｌ＿（Ａ１）は関数Ａ１に対するラプラス変換が実行された後の関数を表す。例えば、Ｌ＿（Ｉ＿ａｇｇ）は、Ｉ＿ａｇｇに対するラプラス変換が実行された後の関数を表す。ｓは、関数Ｌ＿（Ｉ＿ａｇｇ）の複素数の独立変数である。式(１０)におけるラプラス変換後の定義式は、確率変数Ｉ＿ａｇｇとラプラス演算子ｓとを変数とした指数関数の期待値の定義と等価である。式（１０）の等式はその関係を表す。

Ｌ＿（（Ｉ＿ａｇｇ））＾ＢＳ）は以下の式（１１）で表される。

Ｌ＿（（Ｉ＿ａｇｇ））＾ＵＥ）は以下の式（１２）で表される。

Ｅ＿（ｒ＿ｉ、（ｈ＿ｉ）＾ＢＳ）は無線基地局の位置変数ｒ＿ｉと、位置ｒ＿ｉに位置する無線基地局と対象移動端末装置との間の第１フェージング指数（ｈ＿ｉ）＾ＢＳとを変数とする指数関数の期待値を表す。ｒ＿０は、無線基地局９０１－１と移動端末装置９０２－１との間のＸ軸方向の距離である。Ｅ＿（ｌ＿ｊ、（ｈ＿ｊ）＾ＵＥ）は移動端末装置の位置ｌ＿ｊと、位置ｌ＿ｊに位置する移動端末装置と対象移動端末装置との間の第２フェージング指数（ｈ＿ｊ）＾ＵＥとを変数とする指数関数の期待値を表す。

次に、式（１）の対象電力Ｓについて説明する。対象電力Ｓは、対象電波の電力である。そのため、対象電力Ｓは以下の式（１３）で表される。ｒ＿１はｒ＿０に同一である。

次に、評価値の一例を説明する。評価値は例えば式（１４）で定義される。式（１４）においてＰ＿Ｃは評価値である。式（１４）は、伝搬損失指数がαであって、対象無線基地局のＸ軸方向の位置がｒ＿０であるという条件の元で要素品質値ＳＩＮＲが予め定められた所定の閾値θよりも大きな値である確率が評価値Ｐ＿Ｃであることを意味する。

Ｐ（Ａ２｜ｒ＿０）は、対象無線基地局のＸ軸方向の位置がｒ＿０であるという条件の元でＡ２が正である確率を表す。式（１４）においてＥ＿（ｒ＿０）[Ａ]は、式（１３）に示された信号電力を分子とし式（７）に示された干渉電力及び熱雑音電力の和を分母とした比の値が、対象無線基地局のＸ軸方向の位置がｒ＿０であるという条件で所定の閾値θを上回る期待値を表す。式（１４）におけるｆ（ｒ＿０）の導出は後述する。式（１４）は以下の式（１５）のように式変形される。

式（１５）において、Ｅ＿（Ｉ＿ａｇｇ）[Ａ]は確率変数Ｉ＿ａｇｇの期待値を表す。式（１５）におけるｆ（（ｈ＿ｉ）＾ＢＳ）は、ネイピア数を底とし（ｈ＿ｉ）＾ＢＳの（－１）倍を指数とする指数関数を表す。式（１５）におけるｆ（（ｈ＿ｊ）＾ＵＥ）は、ネイピア数を底とし（ｈ＿ｊ）＾ＵＥの（－１）倍を指数とする指数関数を表す。なお、積分範囲は所定の収束条件を満たすほど大きな値であれば必ずしも無限でなくてもよい。

ここで、式（１４）におけるｆ（ｒ＿０）を説明する。無線基地局がポアソン分布に従いランダムにＸ軸方向に存在し、Ｘ軸方向の無線基地局の密度がλ＿ＢＳである場合に、Ｘ軸の原点（すなわちＸ軸上の座標値が０の点）から所定の距離Ｌ離れるまでにｋ台の無線基地局が存在する確率は式（１６）で表される。

式（１６）においては、Ｔ（Ｌ）は原点から距離Ｌまでの範囲内にある無線基地局の合計台数である。Ｘ軸方向で原点から距離ｒ＿０離れるまでに存在する無線基地局の合計台数Ｔが０である確率は、Ｌ＝ｒ＿０及びｋ＝０を式（１６）に代入して、式（１７）で表される。

式（１７）より、無線基地局がＸ軸方向の位置ｒがｒ＿０以下である確率（確率累積分布関数の形式）は、以下の式（１８）で表される。

そこで、無線基地局のＸ軸方向の位置の確率密度分布関数は、Ｆ（ｒ＿０）を位置ｒ＿０で微分した関数ｆ（ｒ＿０）である。具体的には、式ｆ（ｒ＿０）は以下の式（１９）で定義される。

ここまででｆ（ｒ＿０）の説明を終了する。ここから、品質算出式のより具体的な形について説明する。品質算出式は、フェージング形式条件、フェージング指数条件、伝搬損失指数及び位置ずれ値条件に応じて第１算出式から第８算出式までの８つの数式に式変形可能である。フェージング形式条件の内容を示す情報と、フェージング指数条件の内容を示す情報、伝搬損失指数と、位置ずれ値条件の内容を示す情報とは、いずれも通信システム動作環境情報が含む情報の一例である。

フェージング形式条件は、振幅フェージング形状又は電力フェージング形状に関する条件である。振幅フェージング形状は、無線基地局と移動端末装置との間を伝搬する電波の伝搬時のマルチパスに起因する振幅の減衰の割合の確率分布の形状である。電力フェージング形状は、無線基地局と移動端末装置との間を伝搬する電波の伝搬時のマルチパスに起因する電力の減衰の割合の確率分布の形状である。フェージング形式条件は、例えば、振幅フェージング形状がレイリー分布の形状であるという条件（以下「レイリー条件」という。）である。フェージング形式条件は、例えば、振幅フェージング形状が仲上－ｍ分布の形状であるという条件（以下「仲上条件」という。）であってもよい。フェージング形式条件が仲上条件である場合、フェージング形式条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎの値と、尺度母数１／μとの値とを条件に含む。フェージング形式条件は、例えば、電力フェージング形状が指数分布の形状であるという条件であってもよい。フェージング形式条件は、例えば、電力フェージング形状がガンマ分布の形状であるという条件であってもよい。

対象移動端末装置と対象無線基地局との間に遮蔽物が存在する環境における通信システムに対しては仲上条件の元で式変形された品質算出式よりもレイリー条件の元で式変形された品質算出式に基づいた方が通信品質評価装置１は精度の高い評価値を算出できる。一方、対象移動端末装置と対象無線基地局との間に遮蔽物が存在しない環境における通信システムに対してはレイリー条件の元で式変形された品質算出式よりも仲上条件の元で式変形された品質算出式に基づいた方が通信品質評価装置１は精度の高い評価値を算出できる。

フェージング指数条件は、フェージング指数の確率分布の形状に関する条件である。フェージング指数条件は、例えば、フェージング指数の確率分布の形状が指数分布であるという条件（以下「指数分布条件」という。）であってもよい。フェージング指数条件は、例えば、フェージング指数の確率分布の形状がガンマ分布であるという条件（以下「ガンマ分布条件」という。）であってもよい。

伝搬損失指数αは、遮蔽物が存在しない自由空間と略同一の空間で動作する通信システムの第１通信品質を評価する場合には、２が望ましい。伝搬損失指数αは、降雨等の遮蔽物が存在する空間で動作する通信システムの第１通信品質を評価する場合には、通信システムが動作する環境に応じた２より大きいαの値が望ましい。降雨等の遮蔽物が存在する空間で動作する通信システムが動作する環境に応じた伝搬損失指数αは、例えば、通信システムが動作する環境における各種測定に基づいて算出される。

位置ずれ値条件は、無線基地局９０１－１と移動端末装置９０２－１との間のＸ軸方向の距離ｒ＿０に関する条件である。位置ずれ値条件は、例えば、距離ｒ＿０が０という条件（以下「零条件」という。）である。距離ｒ＿０が０であるとは、無線基地局９０１－１と移動端末装置９０２－１との間の距離がＤであることを意味する。位置ずれ値条件は、例えば、距離ｒ＿０が０以外の値であって、距離ｒ＿０の値は所定の確率分布に従うという条件（以下「非零条件」という。）である。

第１算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２０）で示す第１算出式に式変形可能である。第１算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が零条件であるという条件である。式（２０）は、第１算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。式（２０）においてσの２乗は特定熱雑音電力を表す。

第２算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２１）で示す第２算出式に式変形可能である。第２算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件である。式（２１）は、第２算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第３算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２２）で示す第３算出式に式変形可能である。第３算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が零条件であるという条件である。式（２２）は、第３算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第４算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２３）で示す第４算出式に式変形可能である。第４算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件である。式（２３）は、第４算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第５算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２４）で示す第５算出式に式変形可能である。第５算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が零条件である、という条件を含む。さらに、第５算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。形状部数ｍ＿Ｎは、例えば非特許文献３の１４９頁に記載された式（２０）により、実測データに対する統計的特性を分析することで算出された値であることが望ましい。算出された値は、より具体的には、電波の電力の減衰量の最頻値又は最大値と電波の電力の減衰量の実効値との比である。減衰量の実効値は、μ＿ＢＳ及びμ＿ＵＥとは逆数の関係にある。減衰量の実効値もまた、実測データに対する統計的特性を分析することで算出可能である。

式（２４）は、第５算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第６算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２５）で示す第６算出式に式変形可能である。第６算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件を含む。さらに、第６算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。
式（２５）は、第６算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第７算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２６）で示す第７算出式に式変形可能である。第７算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が零条件である、という条件を含む。さらに、第７算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。
式（２６）は、第７算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第８算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（２７）で示す第８算出式に式変形可能である。第８算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件を含む。さらに、第８算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。
式（２７）は、第８算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（１５）から導出される。

第５～８算出式選択条件における形状母数ｍ＿Ｎに関する条件と、尺度母数１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）に関する条件との内容を示す情報は、通信システム動作環境情報が含む情報の一例である。

（対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合の品質算出式の具体例とその導出）
ここで、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合を例に品質算出式の具体例を説明する。以下、簡単のため、対象移動端末が受信する電波が、対象電波、第１種干渉信号及び第２種干渉信号である場合を例に品質算出式を説明する。
以下、簡単のため、図２に示した距離Ｄ＝Ｄ＿ｗａｌｌである場合を例に品質算出式を説明する。
以下、簡単のため、対象移動端末装置におけるアンテナ利得（Ｇ＿０）＾ＲＸ（以下「対象受信利得」という。）が、以下の式（２８）によって表される場合を例に品質算出式を説明する。

式（２８）は、対象受信利得は、基準方向からの回転角が回転角Φ／２未満である方向に対する利得がＧ＿１であって、それ以外の方向に対するアンテナ利得がＧ＿２であることを示す。基準方向は、対象移動端末装置のアンテナ利得が最大の方向である。Ｇ＿１とＧ＿２とは、Ｇ＿２＜＜Ｇ＿１の関係を満たす。

以下、簡単のため対象無線基地局が備えるアンテナは無指向性アンテナであって、対象無線基地局が備えるアンテナのアンテナ利得がＧ＿１である場合を例に品質算出式を説明する。以下、対象無線基地局が備えるアンテナのアンテナ利得を対象送信利得という。

以下、簡単のため対象無線基地局以外の無線基地局が備えるアンテナは無指向性アンテナであって、対象無線基地局以外の無線基地局が備えるアンテナのアンテナ利得がＧ＿２である場合を例に品質算出式を説明する。

以下、簡単のため対象無線基地局以外の無線基地局は、対象無線基地局から見てＸ軸方向の片側にだけ位置する場合を例に品質算出式を説明する。

以下、簡単のため対象移動端末装置以外の移動端末装置が備えるアンテナは無指向性アンテナであって、対象移動端末装置以外の移動端末装置が備えるアンテナのアンテナ利得がＧ＿２である場合を例に品質算出式を説明する。

まず無線基地局の位置と対象移動端末装置の向きとに応じた対象受信利得の変化について図４～図７を用いて説明する。
図４は、第１の実施形態における対象受信利得を説明する第１の説明図である。より具体的には、図４は、基準方向がＸ軸に垂直である場合について対象受信利得を説明する説明図である。位置Ｑ０は、対象移動端末装置が位置する位置である。位置Ｑ１は、対象移動端末装置を通りＸ軸に垂直な軸（以下「Ｙ軸」という。）と無線基地局との交点の位置である。位置Ｑ１は、無線基地局軸上の原点である。領域ＲＧ１は、領域ＲＧ１内に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得がＧ１である領域である。領域ＲＧ２は、領域ＲＧ２内に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得がＧ２である領域である。図４において基準方向は、位置Ｑ０から見た位置Ｑ１の方向である。図４は、位置Ｑ１と無線基地局軸上の位置であって位置Ｑ１からＤｔａｎ（Φ／２）離れた位置Ｑ２との間に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得はＧ１であることを示す。図４は、無線基地局軸上で、位置Ｑ１からの距離がＤｔａｎ（Φ／２）よりも離れた位置に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得はＧ２であることを示す。

図５は、第１の実施形態における対象受信利得を説明する第２の説明図である。より具体的には、図５は、基準方向のＹ軸の正方向からの回転角である基準角度ξが０より大きく（Φ／２）以下である場合について対象受信利得を説明する説明図である。図５において、基準方向はＹ軸の正方向からの回転角が角度ξの方向である。Ｙ軸の正方向は、Ｑ０からＱ１に向かう向きである。図５は、無線基地局軸上の位置であって位置Ｑ１からＤｔａｎ（ξ）離れた位置Ｑ３から位置Ｑ４までの間に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得はＧ１であることを示す。位置Ｑ４は、無線基地局軸上の位置であって位置Ｑ１からＤｔａｎ（ξ＋（Φ／２））離れた位置である。位置Ｑ３は、無線基地局軸上の位置であって位置Ｑ１からＤｔａｎ（ξ）離れた位置であるので、図５においては、位置Ｑ０を通り基準方向に沿う軸と無線基地局軸との交点の位置である。図５は、位置Ｑ１からＤｔａｎ（ξ＋（Φ／２））よりも離れた位置に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得はＧ２であることを示す。

図６は、第１の実施形態における対象受信利得を説明する第３の説明図である。より具体的には、図６は、基準角度ξが（Φ／２）より大きい場合について対象受信利得を説明する説明図である。図６は、無線基地局軸上の位置であって位置Ｑ１からＤｔａｎ（ξ）離れた位置Ｑ３´よりも離れた位置に位置する無線基地局が送信した電波に対する対象受信利得はＧ１であることを示す。

位置Ｑ４と位置Ｑ１との間の距離Ｄ＿Ｑは、距離ｒ＿０を用いて、以下の式（２９）で表される。

以下、図７を用いて式（２９）を説明する。
図７は、第１の実施形態における距離Ｄ＿Ｑを説明する説明図である。
図７において円Ｃは、対象移動端末装置の位置Ｑ０と、位置Ｑ３と、位置Ｑ４とを通る円である。位置Ｑ０と位置Ｑ４とを結ぶ直線と、距離Ｄ＿Ｑとの成す角をΦ＿ｘとして、Φ＿ｘは以下の式（３０）を満たす。

三角形外接円の正弦定理に従い、以下の式（３１）で表される。

式（３０）を式（３１）に代入すると式（２９）が導かれる。ここまでで無線基地局の位置と対象移動端末装置の向きとに応じた対象受信利得の変化についての説明を終了する。次に、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合における品質算出式の具体例を示す。対象移動端末装置が備えるアンテナが無指向性アンテナである場合の導出と同様に、まず、非対象電力Ｉ＿ａｇｇについて説明する。

対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合において、非対象電力Ｉ＿ａｇｇは対象移動端末装置が受信した対象電波以外の電波の電力であるため、第１種干渉電力と第２種干渉電力との和である。具体的には、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合において非対称電力Ｉ＿ａｇｇは以下の式（３２）を満たす。（Ｇ＿ｒ）＾ＴＸは、無線基地局の送信利得を表す。（Ｇ＿Ｌ）＾ＴＸは、対象移動端末装置以外の移動端末装置の送信利得を表す。

式（３２）において、以下の式（３３）で表される項は、無線基地局９０１－ｉが送信した第１種干渉信号の対象移動端末装置における電力を表す。

式（３１）において、以下の式（３４）で表される項は、移動端末装置９０２－ｊが送信した第２種干渉信号の対象移動端末装置における電力を表す。

式（３２）の右辺第１項は、（Ｉ＿ａｇｇ）＾ＢＳを表す。式（３２）の右辺第２項は、（Ｉ＿ａｇｇ）＾ＵＥを表す。式（３２）で表されるＩ＿ａｇｇに対してラプラス変換を行うと、式（３２）は以下の式（３５）に変形される。

Ｌ＿（（Ｉ＿ａｇｇ））＾ＢＳ）は以下の式（３６）で表される。

Ｌ＿（（Ｉ＿ａｇｇ））＾ＵＥ）は以下の式（３７）で表される。

次に、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合における対象電力Ｓについて説明する。対象電力Ｓは、対象移動端末装置が備えるアンテナが無指向性アンテナである場合と同様である。すなわち、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合であっても対象電力Ｓを表す式は式（１３）である。

次に、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合における評価値であって、式（１４）で定義される評価値について説明する。式（１）の対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合において、式（１４）で定義される評価値は以下の式（３８）で表される。

図４から図７を用いて説明したように、対象受信利得は無線基地局の位置と対象移動端末装置の向きとに応じて変化する。そのため、式（３８）は対象移動端末装置の向きに応じて以下の式（３９）、式（４０）及び式（４１）の３つの式に式変形する。

ｄ＿１はＤｔａｎ（φ/2）である。ｄ＿２はＤｔａｎ（φ）である。
Ｈ＿１、Ｈ＿２、Ｈ＿３及びＨ＿４はそれぞれ以下の式（４２）～式（４５）で定義される。

ここから、対象移動端末装置が備えるアンテナが指向性アンテナである場合における品質算出式のより具体的な形について説明する。品質算出式は、対象移動端末装置が備えるアンテナが無指向性アンテナである場合と同様に、フェージング形式条件、フェージング指数条件、伝搬損失指数及び位置ずれ値条件に応じて８つの数式に式変形可能である。具体的には、以下に示す第９算出式から第１６算出式までの８つの数式に式変形可能である。

第９算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（４６）で示す第９算出式に式変形可能である。第９算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が零条件であるという条件である。式（４６）は、第９算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

第１０算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（４７）で示す第１０算出式に式変形可能である。第１０算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件である。式（４７）は、第１０算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

Ｈ＿５及びＨ＿６はそれぞれ以下の式（４８）及び式（４９）で表される。

第１１算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（５０）で示す第１１算出式に式変形可能である。第１１算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が零条件であるという条件である。式（５０）は、第１１算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

第１２算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（５１）で示す第１２算出式に式変形可能である。第１２算出式選択条件は、フェージング形式条件がレイリー条件であって、フェージング指数条件が指数分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件である。式（５１）は、第１２算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

第１３算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（５２）で示す第１２算出式に式変形可能である。第１３算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が零条件である、という条件を含む。さらに、第１３算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。式（５２）は、第１３算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

Ｈ＿７及びＨ＿８はそれぞれ以下の式（５３）及び式（５４）で表される。

第１４算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（５５）で示す第１４算出式に式変形可能である。第１４算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件を含む。さらに、第６算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。
式（５５）は、第１４算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

第１５算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（５６）で示す第１５算出式に式変形可能である。第１５算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が零条件である、という条件を含む。さらに、第１５算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。式（５６）は、第１５算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

第１６算出式選択条件が満たされる場合、品質算出式は以下の式（５７）で示す第１６算出式に式変形可能である。第１６算出式選択条件は、フェージング形式条件が仲上条件であって、フェージング指数条件がガンマ分布条件であって、伝搬損失指数αが２より大きい値であって、位置ずれ値条件が非零条件である、という条件を含む。さらに、第１６算出式選択条件は、仲上－ｍ分布の形状母数ｍ＿Ｎは１より大きいという条件と、仲上－ｍ分布の尺度母数である１／（μ＿ＢＳ）及び１／（μ＿ＵＥ）は１より大きいという条件とを含む。
式（５７）は、第１６算出式選択条件を満たす値を用いることで、式（３９）～式（４１）から導出される。

このように構成された第１の実施形態の通信品質評価装置１は、予め定められた無線基地局の密度と予め定められた移動端末装置の密度とに基づいて、評価値を算出する。そのため通信品質評価装置１は、無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定である通信システムの通信品質の評価に要する演算量の増大を抑制することができる。

（第１の実施形態の変形例）
記憶部１２が記憶する品質算出式は、第１算出式から第１６算出式のいずれかひとつであってもよいし複数であってもよい。
例えば、記憶部１２が第１算出式から第８算出式の８つの式を予め記憶している場合、制御部１０は、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能と、ＵＥ性能と、通信システム動作環境情報とに基づき、第１算出式選択条件～第８算出式選択条件のいずれの条件が満たされるかを判定する。満たされるかとは、条件が正であることを意味する。また、このような場合、記憶部１２は、第ｑ算出式選択条件と第ｑ算出式との対応関係を示す情報（以下「対応情報」という。）も予め記憶している。制御部１０は、第ｑ算出式選択条件が満たされる場合には、第ｑ算出式に基づいて評価値を算出する（ｑは１以上６以下の整数）。制御部１０は、記憶部１２が第９算出式選択条件～第１６算出式選択条件を記憶する場合についても同様である。以下、第１算出式選択条件～第１６算出式選択条件をそれぞれ区別しない場合、算出式選択条件という。

図８は、第１の実施形態の変形例の通信品質評価装置１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
制御部１０は、通信部１１を介して、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報とを取得する（ステップＳ２０１）。制御部１０は、ステップＳ２０１で取得した情報に基づき、予め記憶部１２に記憶された複数の品質算出式のうちの１つの算出式を選択する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２において、制御部１０は、例えば、まず、ステップＳ２０１で取得した情報と予め記憶部１２に記憶された対応情報とに基づき、いずれの算出式選択条件が正であるかを判定する。ステップＳ２０２において、制御部１０は、次に、満たされた算出式選択条件に対応する品質算出式を選択する。ステップＳ２０２の次に制御部１０は、選択した品質算出式に基づいてステップＳ２０１で取得した情報が示す通信システムの評価値を算出する（ステップＳ２０３）。出力部１３は、ステップＳ２０３で算出された評価値を出力する（ステップＳ２０４）。

このように構成された第１の実施形態の変形例の実施形態の通信品質評価装置１は、予め定められた無線基地局の密度と予め定められた移動端末装置の密度とに基づいて、評価値を算出する。そのため通信品質評価装置１は、無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定である通信システムの通信品質の評価に要する演算量の増大を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の通信品質評価装置１ａの機能構成の一例を示す図である。
通信品質評価装置１ａは、制御部１０に代えて制御部１０ａを備える点と、記憶部１２に代えて記憶部１２ａを備える点とで通信品質評価装置１と異なる。

制御部１０ａは、プロセッサ９１とメモリ９２とを備える。制御部１０ａは、通信部１１を介して外部装置又はユーザーが入力する追加通信装置位置情報を取得する。追加通信装置位置情報は、評価対象の通信システムに対する無線基地局又は移動端末装置の追加と、追加された無線基地局又は移動端末装置の位置とを示す情報である。制御部１０ａは、追加通信装置位置情報とＢＳ密度とＵＥ密度とに基づいて、ＢＳ密度及びＵＥ密度を更新する。制御部１０ａは、更新後のＢＳ密度及びＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報と、品質算出式とに基づき、制御部１０と同様に、評価値を算出する。また、制御部１０ａは、通信品質評価装置１ａが備える各機能部の動作を制御する。

記憶部１２ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの非一時的コンピュータ読み出し可能な記憶媒体を用いて構成される。記憶部１２ａは、通信品質評価装置１ａに関する各種情報を記憶する。記憶部１２ａは、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報と、品質算出式とにくわえて、さらに、追加通信装置位置情報を記憶する。

図１０は、第２の実施形態の通信品質評価装置１ａが実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
制御部１０ａが通信部１１を介して追加通信装置位置情報を取得する（ステップＳ３０１）。次に、制御部１０ａが、取得した追加通信装置位置情報と、ＢＳ密度と、ＵＥ密度とに基づいて、ＢＳ密度及びＵＥ密度を更新する（ステップＳ３０２）。制御部１０ａが更新後のＢＳ密度及びＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報と、品質算出式とに基づいて、評価値を算出する（ステップＳ３０３）。出力部１３が、算出された評価値を出力する（ステップＳ３０４）。

このように構成された第２の実施形態の通信品質評価装置１ａは、新たに無線基地局又は移動端末装置が追加された場合に、無線基地局又は移動端末装置の密度の変更を行う。そして通信品質評価装置１ａは、変更後の密度を用いて品質算出式に基づいて評価値を算出する。そのため通信品質評価装置１は、無線基地局又は移動端末装置の位置が不確定である通信システムの通信品質の評価に要する演算量の増大を抑制することができる。

（第２の実施形態の変形例）
図１０に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３０２の処理より後の処理は、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４に代えて、ステップＳ２０２～ステップＳ２０４の処理が実行されてもよい。

（第１の実施形態と第２の実施形態とに共通する変形例）
なお、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報の一部又は全部とは、予め記憶部１２又は記憶部１２ａに記録されていてもよいし、通信部１１を介して外部装置から取得されてもよい。また、ＢＳ密度と、ＵＥ密度と、ＢＳ性能情報と、ＵＥ性能情報と、通信システム動作環境情報の一部又は全部とは、通信部１１に接続された入力端末をユーザーが操作することで入力されてもよい。

なお、要素品質値は、例えば、受信ＳＩＲ（Signal-to-Interference Ratio）であってもよい。

なお、通信品質評価装置１及び通信品質評価装置１ａは、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、通信品質評価装置１が備える各機能部は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。

上述した通信品質評価装置１及び通信品質評価装置１ａの一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能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て、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。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を送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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く、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であってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

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。

１、１ａ…通信品質評価装置、 １０、１０ａ…制御部、 １１…通信部、 １２、１２ａ…記憶部、 １３…出力部

Claims (8)

1. 複数の無線基地局と複数の移動端末装置とを備える通信システムであって、単位領域の前記無線基地局の数が所定の数であって単位領域の前記移動端末装置の数が所定の数である評価対象の通信システムにおける第１通信品質を示す評価値を取得する制御部と、
   前記無線基地局及び前記移動端末装置の単位領域内の数と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境に関する情報と、前記評価値との関係を示す品質関係情報を記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記評価値は、前記無線基地局の位置及び前記移動端末装置の位置がそれぞれ異なる複数の評価対象の通信システムの数に対する第２通信品質が第２通信品質に関する所定の条件を満たす評価対象の通信システムの数を示し、
   前記制御部は、前記品質関係情報に基づいて前記評価対象の通信システムにおける前記評価値を算出する、
   通信品質評価装置。
2. 前記記憶部には、予め、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境とに応じた複数の前記品質関係情報が記憶されており、
   前記制御部は、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境とに応じて前記評価値の取得に用いる前記品質関係情報を選択し、選択した前記品質関係情報に基づいて前記評価値を算出する、
   請求項１に記載の通信品質評価装置。
3. 前記制御部は、前記通信システムに対する無線基地局又は移動端末装置の追加と追加された前記無線基地局又は前記移動端末装置の位置とを示す情報である追加通信装置位置情報に基づいて、前記評価値の取得に用いる前記無線基地局及び前記移動端末装置の単位領域内の数を更新する、
   請求項１又は２に記載の通信品質評価装置。
4. 前記第２通信品質は、特定の前記移動端末装置が受信した特定の電波の強さの、基準値に対する強さを示す値である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の通信品質評価装置。
5. 前記第２通信品質に関する所定の条件は、前記第２通信品質を示す値が所定の値より大きいという条件である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の通信品質評価装置。
6. 前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能は、前記無線基地局及び前記移動端末装置のアンテナ利得を示す情報である、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の通信品質評価装置。
7. 複数の無線基地局と複数の移動端末装置とを備える通信システムであって、単位領域の前記無線基地局の数が所定の数であって単位領域の前記移動端末装置の数が所定の数である評価対象の通信システムにおける第１通信品質を示す評価値を取得する制御ステップと、
   前記無線基地局及び前記移動端末装置の単位領域内の数と、前記無線基地局及び前記移動端末装置の性能と、前記通信システムが動作する環境に関する情報と、前記評価値との関係を示す品質関係情報を記憶する記憶ステップと、
   を有し、
   前記評価値は、前記無線基地局の位置及び前記移動端末装置の位置がそれぞれ異なる複数の評価対象の通信システムの数に対する第２通信品質が第２通信品質に関する所定の条件を満たす評価対象の通信システムの数を示し、
   前記制御ステップにおいては、前記品質関係情報に基づいて前記評価対象の通信システムにおける前記評価値が算出される、
   通信品質評価方法。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の通信品質評価装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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