(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】無線通信システムの評価装置１０は、入力部１００５と、処理部１００１と、出力部１００６と、を備えてよい。入力部１００５には、無線通信システムを模擬したモデルの通信環境に動的な変化を与え得る複数のパラメータが入力される。処理部１００１は、モデルの対象エリアを分割して得られる、端末が位置し得る複数の分割エリアのそれぞれについて、パラメータの少なくとも一部を変更しながら、パラメータに基づく通信性能指標の算出を複数回試行し、複数の通信性能指標に対して統計的な処理を行い、統計的な処理によって得られた値に基づく評価結果を取得する。出力部１００６は、処理部１００１によって取得された各分割エリアの評価結果を出力する。【選択図】図８
2019075696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムを模擬したモデルの通信環境に、基地局に対する動作設定に応じて動的な変化を与え得る複数のパラメータが入力される入力部と、
前記モデルの対象エリアを分割して得られる、端末が位置し得る複数の分割エリアのそれぞれについて、前記パラメータの少なくとも一部を変更しながら、前記パラメータに基づく通信性能指標の算出を複数回試行する算出部と、
前記分割エリアのそれぞれについて、前記複数の通信性能指標に対して統計的な処理を行い、前記統計的な処理によって得られた値に基づく評価結果を取得するエリア評価部と、
前記各分割エリアの評価結果を出力する出力部と、
を備える、無線通信システムの評価装置。
【請求項２】
前記算出部は、
前記通信性能指標として、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio）及びスループットの少なくとも１つを算出する、
請求項１に記載の無線通信システムの評価装置。
【請求項３】
前記統計的な処理は、平均値の計算であり、
前記エリア評価部は、
前記各分割エリアについて、前記複数の通信性能指標の平均値を計算し、前記平均値に基づく評価結果を取得する、
請求項１又は２に記載の無線通信システムの評価装置。
【請求項４】
前記統計的な処理は、散布度の計算であり、
前記エリア評価部は、
前記各分割エリアについて、前記複数の通信性能指標の散布度を計算し、前記散布度に基づく評価結果を取得する、
請求項１又は２に記載の無線通信システムの評価装置。
【請求項５】
前記統計的な処理は、累積分布関数（ＣＤＦ（Cumulative Distribution Function））の計算であり、
前記エリア評価部は、
前記各分割エリアについて、累積分布関数の所定パーセンタイル値における通信性能指標を計算し、前記累積分布関数の所定パーセンタイル値における通信性能指標に基づく評価結果を取得する、
請求項１又は２に記載の無線通信システムの評価装置。
【請求項６】
前記エリア評価部は、
複数セルレイヤのそれぞれについて通信性能指標を計算し、
前記複数レイヤの通信性能指標の最悪値又は最良値に基づく評価結果を取得し、
前記複数レイヤの評価結果の合計値又は平均値を取得する、
請求項１から５のいずれかに記載の無線通信システムの評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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ＢＦ（ビームフォーミング）を行うことが検討されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】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
【非特許文献２】3GPP TS 36.211 v14.2.0, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 14),” March 2017
【非特許文献３】3GPP TS 36.213 v14.2.0, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures (Release 14),” March 2017
【非特許文献４】3GPP TR 37.840 V12.1.0, “Study of Radio Frequency (RF) and Electromagnetic Compatibility (EMC) requirements for Active Antenna Array System (AAS) base station (Release 12),” December 2013
【非特許文献５】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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、Massive ＭＩＭＯ技術、高周波数帯ＢＦ、及び／又は、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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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モデルの通信環境に、基地局に対する動作設定に応じて動的な変化を与え得る複数のパラメータが入力される入力部と、前記モデルの対象エリアを分割して得られる、端末が位置し得る複数の分割エリアのそれぞれについて、前記パラメータの少なくとも一部を変更しながら、前記パラメータに基づく通信性能指標の算出を複数回試行する算出部と、前記分割エリアのそれぞれについて、前記複数の通信性能指標に対して統計的な処理を行い、前記統計的な処理によって得られた値に基づく評価結果を取得するエリア評価部と、前記各分割エリアの評価結果を出力する出力部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１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２】実施の形態１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。
【図３】実施の形態１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。
【図４】実施の形態１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。
【図５】実施の形態１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６Ａ】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６Ｂ】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。
【図７】実施の形態１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。
【図８】実施の形態１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。
【図９】実施の形態１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。
【図１０】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。
【図１１】実施の形態１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。
【図１２】実施の形態１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。
【図１３】実施の形態１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１４】図１０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。
【図１５】非特許文献５の5.3.3.3.1章に記載されたテーブルを示す図である。
【図１６】非特許文献５の5.3.3.3.2章に記載されたテーブルを示す図である。
【図１７】実施の形態２に係る５Ｇシステム評価装置のエリア評価部の機能的な構成例を示すブロック図である。
【図１８】通信性能指標がスループットの場合のＣＤＦ（Cumulative Distribution Function）の一例を示す図である。
【図１９】実施の形態２に係る５Ｇシステム評価装置の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、実施の形態１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１０を用いて後述する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
なお、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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）。
【００２７】
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。
【００２８】
また、５Ｇシステムにおいては、例えば、ダイナミックＴＤＤの適用によってＤＬ及びＵＬの通信が時間領域においてダイナミックに切り替えられ得る。ダイナミックＴＤＤでは、例えば図３に示すように、ＵＬサブフレームとＤＬサブフレームとの構成（UL-DL configuration）がダイナミックに変化する。
【００２９】
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時間的に変化し得る。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。
【００３０】
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。
【００３１】
ダイナミックＴＤＤでは、これらのＵＬ−ＤＬ通信間の干渉が時間的に動的に変化し得るため、或る着目セルにおける通信性能指標が時間的に変化し得る。なお、或るセルにおける電波干渉の時間変化は、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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）。
【００３５】
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、φｍｉｎ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。
【００３６】
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、或る着目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。
【００３７】
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。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。）が場所的及び／又は時間的に変化し得る。
【００３８】
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システムに特有の１つ又は複数の特徴又は技術を要因とした通信性能エリアマップの場所的及び／又は時間的な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。
【００３９】
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が用いられてよい。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（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１０を参照して説明する。図８は、実施の形態１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、実施の形態１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１０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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
例えば、プログラムは、図９及び図１０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１４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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、本発明の実施の形態１に係る評価装置を実施するために実行可能なプログラムを記憶する。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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１０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。
【００７１】
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。
【００７２】
（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、ＭＳ計算部３３、及び、エリア評価部３４を備えてよい。
【００７３】
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、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。）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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
ＭＳ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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（リンクバジェット算出部）
図１０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１０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。
【００８７】
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。
【００８８】
ここで、図１１に模式的に例示するように、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１１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。
【００８９】
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。
【表１】
2019075696.tif 000003
【００９０】
なお、ＢＦに用いるアレイアンテナの総アンテナ素子数ＮＴは、ＮＴ＝ＮＴｘ×ＮＴｚである。ＢＦパラメータは、非限定的な一例として、図１２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。
【００９１】
例えば、図１２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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
なお、表１及び図１２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φｍｉｎと上限値φｍａｘとで定義されてよく、垂直方向の設定範囲は、下限値θｍｉｎと上限値θｍａｘとで定義されてよい。
【００９５】
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φ０ｍｉｎと上限値φ０ｍａｘとで定義されてよく、垂直方向の範囲は、下限値θ０ｍｉｎと上限値θ０ｍａｘとで定義されてよい。
【００９６】
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。
【００９７】
また、候補ビーム＃ｐの水平方向における主ビーム方向は「ｐΔφ０」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「ｑΔθ０」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。
【００９８】
図１３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１３に例示したビームパターンの一例は、垂直方向θ及びθ０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１３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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に、図１０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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
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ＡＡ，Ｂｅａｍｉ（ｍΔφ，ｎΔθ）を算出する（ｄＢ単位）。
【数１】
2019075696.tif 000004
【０１０５】
式（１．１）に示されるとおり、ビームゲインＡＡ，Ｂｅａｍｉは、水平方向のビームゲインＧＢＦＨ（真値）と、垂直方向のビームゲインＧＢＦＶ（真値）と、の合成によって算出できる。
【０１０６】
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ＧＢＦ，ＨＶ（ｎ，ｍ）は、水平方向のビームゲインＧＢＦＨ（ｎ，ｍ）と、垂直方向のビームゲインＧＢＦＶ（ｎ，ｍ）と、の積によって表すことができる。
【数２】
2019075696.tif 000005
【０１０７】
式（１．２）より、ＧＢＦＨ（ｎ，ｍ）及びＧＢＦＶ（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。
【数３】
2019075696.tif 000006
【数４】
2019075696.tif 000007
【０１０８】
ここで、式（１．３）におけるγｘ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γｚは下記の式（１．６）によって表すことができる。
【数５】
2019075696.tif 000008
【数６】
2019075696.tif 000009
【０１０９】
ただし、γｘ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、γｚ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。
【数７】
2019075696.tif 000010
【数８】
2019075696.tif 000011
【０１１０】
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ＡＡ，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。
【０１１１】
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ＡＡ，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ＡＥ（ｍΔφ，ｎΔθ）が加えられている。γｘ及びγｚ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。
【０１１２】
【数９】
2019075696.tif 000012
【０１１３】
エレメントゲインパターンＡＥ（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。
【０１１４】
（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。
【数１０】
2019075696.tif 000013
【０１１５】
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ＧＢＦＨ（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ＧＢＦＶ（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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【数１１】
2019075696.tif 000014
【数１２】
2019075696.tif 000015
【０１１８】
式（２．２）と式（１．５）とを比較してみれば、式（２．２）において、γｘの計算に、垂直方向のＢＦパラメータであるΔθ及びΔθ０は、不要であることが理解できる。
【０１１９】
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ＡＡ，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ＡＥ（ｍΔφ，ｎΔθ）が加えられている。
【０１２０】
【数１３】
2019075696.tif 000016
【０１２１】
（ビームゲイン算出部３１１の動作例）
次に、図１４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。
【０１２２】
図１４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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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ＧＢＦＨを算出する（Ｓ１２）。水平方向のビームゲインＧＢＦＨ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１１参照）の真正面（θ＝９０［ｄｅｇ］、φ＝９０［ｄｅｇ］）に固定されてよい。
【０１２５】
水平方向のビームゲインＧＢＦＨ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ＧＢＦＶを算出する（Ｓ１４）。垂直方向のビームゲインＧＢＦＶ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１１参照）の真正面（θ＝９０［ｄｅｇ］、φ＝９０［ｄｅｇ］）に固定されてよい。
【０１２６】
水平方向のビームゲインＧＢＦＨ及び垂直方向のビームゲインＧＢＦＶ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ＧＢＦＨ及びＧＢＦＶを乗算して合成ビームゲインを算出する（Ｓ１５）。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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ＧＢＦＨを算出する。
【０１２９】
水平方向のビームゲインＧＢＦＨ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ＧＢＦＶを算出する（Ｓ１４）。
【０１３０】
水平方向のビームゲインＧＢＦＨ及び垂直方向のビームゲインＧＢＦＶ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ＧＢＦＨ及びＧＢＦＶを乗算して合成ビームゲインを算出する（Ｓ１５）。
【０１３１】
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。
【０１３２】
なお、水平方向のビームゲインＧＢＦＨと、垂直方向のビームゲインＧＢＦＶと、の算出順序は、互いに入れ替え可能である。例えば、図１４の例とは逆に、垂直方向のビームゲインＧＢＦＶから算出が開始されてもよい。
【０１３３】
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。
【０１３４】
ビーム探索部３１２（図１０参照）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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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）
【０１３７】
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。
【０１３８】
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）
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
「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。
【０１４３】
「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。
【０１４４】
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）
【０１４５】
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）
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
（実施の形態１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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
比較例として、図１５及び図１６に、前掲の非特許文献５に記載されたテーブル（数式）を示す。非特許文献５に記載されたテーブル（数式）においては、ビームゲインＡＡ，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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
（実施の形態２）
５Ｇ等の次世代移動通信システムでは、下記の通信環境の変化等を要因として、各ＭＳエリア（分割エリア）の通信性能指標が時間的に変化する。
・干渉セルのビーム切り替え
・干渉セルのＤＬ／ＵＬ／オフ切り替え
・遮蔽物存在場所（配置場所）の時間変化
・ＭＳの指向方向のランダム性
【０１５８】
したがって、次世代移動通信システムでは、時間変化を考慮して各ＭＳエリアを評価することにより、多角的な性能評価を行うことができる。実施の形態２では、上記の点に鑑み、時間変化を考慮したＭＳエリアの評価方法について説明する。なお、実施の形態２において、５Ｇシステム評価装置１０のハードウェア構成例及び機能ブロックは、実施の形態１で説明したもの（図８、図９および図１０）と共通する。
【０１５９】
実施の形態２では、５Ｇシステム評価装置１０（リンクバジェット算出部３１及びＭＳ計算部３３）が、カバーエリア決定部３２にて決定されたカバーエリアにあるＭＳエリアの受信電力（Ｓ）及び干渉（Ｉ）の計算をＮ回試行する。Ｎは、複数であり、例えば、当該ＭＳエリアにおける、遮蔽物の配置パターン数、ＢＳ及び又はＭＳ候補ビームパターン数、及び、ＤＬ／ＵＬ切り替えパターン数を乗算した数である。なお、５Ｇシステム評価装置１０は、試行回毎に、遮蔽物の配置、干渉セルにおける候補ビームの選択、干渉セルのＤＬ／ＵＬ／オフの選択等を変更する。
【０１６０】
各試行において計算されたＭＳエリアの受信電力（Ｓ）及び干渉（Ｉ）は、メモリ１００２に記憶される。
【０１６１】
ＭＳ計算部３３は、Ｎ回の試行で得られた受信電力（Ｓ）及び干渉（Ｉ）を用いて、試行毎に当該ＭＳエリアの通信性能指標（ＳＩＮＲあるいはスループット等）を計算する。
【０１６２】
エリア評価部３４は、各ＭＳエリアについて、Ｎ個の通信性能指標に対して統計的な処理を行い、時間変化が考慮された１つの評価結果を得る。そして、エリア評価部３４は、各ＭＳエリアの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。
【０１６３】
（エリア評価部）
図１７は、エリア評価部３４の機能ブロック図である。図１７に示すように、エリア評価部３４は、統計的処理部３４１、評価値付与部３４２及び出力制御部３４３を備えてよい。
【０１６４】
統計的処理部３４１は、Ｎ個の通信性能指標に対して統計的な処理を行う。以下、統計的処理部３４１が行う統計的な処理の例について説明する。
【０１６５】
（例１：平均値）
統計的な処理の例１として、統計的処理部３４１は、通信性能指標の平均値を計算する。通信性能指標がＳＩＮＲの場合、統計的処理部３４１は、ＳＩＮＲのｄＢ（デシベル）値の平均値を計算する。また、通信性能指標がスループットの場合、統計的処理部３４１は、スループットの真値の平均値を計算する。
【０１６６】
（例２：散布度）
統計的な処理の例２として、統計的処理部３４１は、通信性能指標の散布度を計算する。散布度は、ばらつき度合いを示す統計的な指標である。散布度の例として、分散、幾何平均（geometrical mean）／算術平均（arithmetic mean）およびJain indexが挙げられる。なお、以下の説明において、便宜的に、幾何平均を「ＧＥＯ」と表記し、算術平均を「ＡＲＩＴＨ」と表記することがある。
【０１６７】
散布度として分散が用いられ、通信性能指標がＳＩＮＲ（ｄＢ（デシベル）又は真値）の場合、統計的処理部３４１は、下記の式（４．１）によりＳＩＮＲの分散（ｓSINR2）を計算する。なお、式（４．１）において、SINRM,iは、時刻ｉ（ｉは１からＮの整数）、Ｍ番目のＭＳにおけるＳＩＮＲである。
【数１４】
2019075696.tif 000017
【０１６８】
散布度として分散が用いられ、通信性能指標がスループットの場合、統計的処理部３４１は、下記の式（４．２）によりスループットの分散（ｓThput2）を計算する。なお、式（４．２）において、ThputM,iは、時刻ｉ（ｉは１からＮの整数）、Ｍ番目のＭＳにおけるスループットである。
【数１５】
2019075696.tif 000018
【０１６９】
散布度としてＧＥＯ／ＡＲＩＴＨが用いられ、通信性能指標がＳＩＮＲの場合、統計的処理部３４１は、下記の式（４．３）によりＳＩＮＲのＧＥＯ／ＡＲＩＴＨを計算する。なお、式（４．３）において、SINRM,iは、時刻ｉ（ｉは１からＮの整数）、Ｍ番目のＭＳにおけるＳＩＮＲである。
【数１６】
2019075696.tif 000019
【０１７０】
散布度としてＧＥＯ／ＡＲＩＴＨが用いられ、通信性能指標がスループットの場合、統計的処理部３４１は、下記の式（４．４）によりスループットのＧＥＯ／ＡＲＩＴＨを計算する。なお、式（４．４）において、ThputM,iは、時刻ｉ（ｉは１からＮの整数）、Ｍ番目のＭＳにおけるスループットである。
【数１７】
2019075696.tif 000020
【０１７１】
散布度としてJain indexが用いられ、通信性能指標がＳＩＮＲの場合、統計的処理部３４１は、下記の式（４．５）によりJain index（Ｊ）を計算する。
【数１８】
2019075696.tif 000021
【０１７２】
散布度としてJain indexが用いられ、通信性能指標がスループットの場合、統計的処理部３４１は、下記の式（４．６）によりJain index（Ｊ）を計算する。
【数１９】
2019075696.tif 000022
【０１７３】
（例３：ＣＤＦ）
統計的な処理の例３として、統計的処理部３４１は、通信性能指標のＣＤＦ（Cumulative Distribution Function：累積分布関数）をプロットする。図１８は、通信性能指標がスループットの場合のＣＤＦの一例を示す。図１８において、横軸はスループット（Mbps）であり、縦軸は累積分布関数である。また、図１８では、ＭＳエリアＡのＣＤＦを実線で示し、ＭＳエリアＢのＣＤＦを破線で示す。
【０１７４】
統計的処理部３４１は、累積分布関数のＸパーセンタイル値（図１８では、Ｘ＝１０）（CDF X%値）の通信性能指標（図１８ではスループット）を計算する。図１８では、ＭＳエリアＡの累積分布関数の１０パーセンタイル値（CDF 10%値）のスループットは、約９５Mbpsであり、ＭＳエリアＢの累積分布関数１０パーセンタイル値（CDF 10%値）のスループットは、約３６０Mbpsである。
【０１７５】
次に、図１７に例示した評価値付与部３４２について説明する。評価値付与部３４２は、統計的処理部３４１で計算された各ＭＳエリアの統計的な値（平均値、散布度あるいはＣＤＦ等）に基づいて、各ＭＳエリアに１つの評価値を付与する。
【０１７６】
例えば、各ＭＳエリアを５段階で評価する場合、評価値付与部３４２は、各ＭＳエリアの統計的な値について、４つの閾値それぞれとの大小関係を比較し、比較結果に基づいて、各ＭＳエリアに第１から第５の評価値のいずれかを付与する。
【０１７７】
例えば、統計的な値が上記例１で説明した平均値である場合、評価値付与部３４２は、平均値が第１閾値以上のＭＳエリアに、最も高い評価である第１評価値を与える。以下、評価値付与部３４２は、平均値が第１閾値未満で第２閾値以上のＭＳエリアに第２評価値を与え、平均値が第２閾値未満で第３閾値以上のＭＳエリアに第３評価値を与え、平均値が第３閾値未満で第４閾値以上のＭＳエリアに第４評価値を与え、平均値が第４閾値未満のＭＳエリアに第５評価値を与える。
【０１７８】
また、統計的な値が上記例２で説明した散布度（分散、幾何平均／算術平均あるいはJain index等）である場合、評価値付与部３４２は、散布度が第５閾値未満のＭＳエリアに、最も高い評価である第１評価値を与える。以下、評価値付与部３４２は、散布度が第５閾値以上で第６閾値未満のＭＳエリアに第２評価値を与え、散布度が第６閾値以上で第７閾値未満のＭＳエリアに第３評価値を与え、散布度が第７閾値以上で第８閾値未満のＭＳエリアに第４評価値を与え、散布度が第８閾値以上のＭＳエリアに第５評価値を与える。
【０１７９】
また、統計的な値が上記例３で説明したＣＤＦである場合、評価値付与部３４２は、累積分布関数Ｘ％値における通信性能指標（ＳＩＮＲあるいはスループット等）が第９閾値以上のＭＳエリアに、最も高い評価である第１評価値を与える。以下、評価値付与部３４２は、通信性能指標が第９閾値未満で第１０閾値以上のＭＳエリアに第２評価値を与え、通信性能指標が第１０閾値未満で第１１閾値以上のＭＳエリアに第３評価値を与え、通信性能指標が第１１閾値未満で第１２閾値以上のＭＳエリアに第４評価値を与え、通信性能指標が第１２閾値未満のＭＳエリアに第５評価値を与える。
【０１８０】
図１８において、第９閾値を５００Mbps、第１０閾値を４００Mbps、第１１閾値を３００Mbps、第１２閾値を２００Mbpsとすると、評価値付与部３４２は、ＭＳエリアＡには第５評価値を付与し、ＭＳエリアＢには第３評価値を付与する。
【０１８１】
次に、図１７に例示した出力制御部３４３について説明する。出力制御部３４３は、評価値付与部３４２で付与された各ＭＳエリアの評価値を、通信性能エリアマップにおいてユーザが区別できるように、出力装置１００６から外部機器（例えば、ディスプレイ）に出力させる。
【０１８２】
例えば、出力制御部３４３は、図７に示した通信性能エリアマップにおいて、第１評価値が付与されたＭＳエリアを青で、第２評価値が付与されたＭＳエリアを黄で、第３評価値が付与されたＭＳエリアを緑で、第４評価値が付与されたＭＳエリアを赤で、第５評価値が付与されたＭＳエリアをピンクで表示させる。
【０１８３】
これにより、ユーザは、各ＭＳエリアの表示色によって、カバーエリア（ＢＳ）に対するＭＳエリアとして用いるか否かを容易に評価することができる。例えば、ユーザは、青、黄、緑で表示されたＭＳエリアを、カバーエリアに対するＭＳエリアに設定し、赤、ピンクで表示されたＭＳエリアを、カバーエリアに対するＭＳエリアに設定しない。
【０１８４】
（５Ｇシステム評価装置１０の動作例）
次に、図１９に例示するフローチャートを参照して、実施の形態２における５Ｇシステム評価装置１０の動作について説明する。
【０１８５】
まず、５Ｇシステム評価装置１０は、評価対象のＭＳエリアを選択し、通信エリア上に、複数のＢＳを配置し、複数のＭＳを配置する（Ｓ２１）。
【０１８６】
次に、５Ｇシステム評価装置１０は、カバーエリアを決定する（Ｓ２２）。
【０１８７】
次に、５Ｇシステム評価装置１０は、決定されたカバーエリアにあるＭＳエリアの受信電力（Ｓ）及び干渉（Ｉ）の計算をＮ回試行する（Ｓ２３）。
【０１８８】
次に、５Ｇシステム評価装置１０は、Ｎ回の試行で得られた受信電力（Ｓ）及び干渉（Ｉ）を用いて、試行毎に当該ＭＳエリアの通信性能指標（ＳＩＮＲあるいはスループット等）を計算する（Ｓ２４）。
【０１８９】
次に、５Ｇシステム評価装置１０は、各ＭＳエリアについて、Ｎ個の通信性能指標に対して統計的な処理を行い、統計的な値（平均値、散布度あるいはＣＤＦ等）を計算する（Ｓ２５）。
【０１９０】
次に、５Ｇシステム評価装置１０は、各ＭＳエリアの統計的な値に基づいて、各ＭＳエリアに１つの評価値を付与し、評価結果を得る（Ｓ２６）。
【０１９１】
次に、５Ｇシステム評価装置１０は、各ＭＳエリアの評価結果をディスプレイの画面などへ表示させる（Ｓ２７）。
【０１９２】
（実施の形態２における効果）
以上のように、本実施の形態では、各ＭＳエリアについて、複数の時間における通信性能指標に対して統計的な処理を行い、統計的な値に基づいて１つの評価結果（評価値）を付与し、各ＭＳエリアの評価結果をディスプレイの画面などへ表示させる。これにより、時間変化を考慮した各ＭＳエリアの評価を視覚化して提示できる。したがって、ユーザは、５Ｇシステムの通信性能を的確かつ多面的に評価できる。
【０１９３】
（バリエーション）
本実施の形態では、時間変化が考慮された評価結果の場所分布を得るために、エリア評価部３４が、各ＭＳエリアについて、通信性能指標の統計的な処理（平均値、散布度あるいはＣＤＦ等）によって得られた値（時間分布）に対してさらに統計的な処理を行ってもよい。
【０１９４】
例１として、エリア評価部３４が、カバーエリア内にあるすべてのＭＳエリアのそれぞれにおいて、Ｎ個の通信性能指標（ＳＩＮＲあるいはスループット等）の平均値を計算し、すべてのＭＳエリアの通信性能指標の平均値のＣＤＦをプロットする。
【０１９５】
また、例２として、エリア評価部３４が、カバーエリア内にあるすべてのＭＳエリアのそれぞれにおいて、Ｎ個の通信性能指標の散布度を計算し、すべてのＭＳエリアの通信性能指標の散布度の散布度を計算する。なお、例２では、時間分布と場所分布に得られたすべてのサンプルに対して散布度を計算しても良い。
【０１９６】
また、例３として、エリア評価部３４が、カバーエリア内にあるすべてのＭＳエリアのそれぞれにおいて、累積分布関数Ｘ％値の通信性能指標を求め、すべてのＭＳエリアの累積分布関数Ｘ％値の通信性能指標のＣＤＦをプロットする。本ＣＤＦ（場所分布）により得られたすべてのサンプルに対して散布度を計算しても良い。
【０１９７】
これらの処理により、時間変化が考慮された評価結果の場所分布を得ることができる。
【０１９８】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【０１９９】
（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。
【０２００】
（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。
【０２０１】
（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。
【０２０２】
（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。
【０２０３】
（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。
【０２０４】
（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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
（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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
（「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。
【０２０９】
（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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
（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。
【０２１２】
（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。
【０２１３】
（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。
【０２１４】
「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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
「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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
（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。
【０２２７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０２２８】
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。
【符号の説明】
【０２２９】
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  ＭＳ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
３４１  統計的処理部
３４２  評価値付与部
３４３  出力制御部
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
【図１】
2019075696.tif 000023
【図２】
2019075696.tif 000024
【図３】
2019075696.tif 000025
【図４】
2019075696.tif 000026
【図５】
2019075696.tif 000027
【図６Ａ】
2019075696.tif 000028
【図６Ｂ】
2019075696.tif 000029
【図７】
2019075696.tif 000030
【図８】
2019075696.tif 000031
【図９】
2019075696.tif 000032
【図１０】
2019075696.tif 000033
【図１１】
2019075696.tif 000034
【図１２】
2019075696.tif 000035
【図１３】
2019075696.tif 000036
【図１４】
2019075696.tif 000037
【図１５】
2019075696.tif 000038
【図１６】
2019075696.tif 000039
【図１７】
2019075696.tif 000040
【図１８】
2019075696.tif 000041
【図１９】
2019075696.tif 000042