(57)【要約】【課題】周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおいて、複雑なシステムレベルでのシミュレートを行うこと無く、各セルにおける通信品質の評価を行う。【解決手段】セル品質評価装置において、各セルのアンテナの座標が定められた対象領域に端末をランダムに配置する手段と、演算手段と、記憶手段と、を備え、前記演算手段は、配置された各端末を、予め定めた基準によって選ばれたセルに収容し、各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択し、選択された各端末について、所望波電力、干渉波電力及びSINRを上り下り共に算出し、算出された所望波電力、干渉波電力及びSINRを前記記憶手段に記憶する演算処理を行い、前記端末配置手段による各端末の配置、及び前記演算手段による演算処理を繰り返し行うことにより、各セルにおける通信での所望波電力、干渉波電力及びSINRの分布を上り、下り共に取得する。【選択図】図３
2015082680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおけるセルの品質評価を行うセル品質評価装置であって、
各セルのアンテナの座標が定められた対象領域に端末をランダムに配置する端末配置手段と、
各セルにおける通信の品質を算出する演算手段と、
前記演算手段により得られた演算結果を記憶する記憶手段と、を備え、
前記演算手段は、
前記端末配置手段により配置された各端末を、予め定めた基準によって選ばれたセルに収容し、各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択し、選択された各端末について、予め定めた電波伝搬モデルに基づいて、所望波電力、干渉波電力及びSINRを上り下り共に算出し、算出された所望波電力、干渉波電力及びSINRを前記記憶手段に記憶する演算処理を行い、
前記端末配置手段による各端末の配置、及び前記演算手段による演算処理を繰り返し行うことにより、各セルにおける通信での所望波電力、干渉波電力及びSINRの分布を上り、下り共に取得する
ことを特徴とするセル品質評価装置。
【請求項２】
前記演算手段は、
各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択する際に、選択した端末が別のセルの既に選択された端末から下り通信又は上り通信において閾値を超える干渉を受けるか否かを判定し、閾値を超える干渉を受ける場合に、当該端末が収容されたセルにおいて端末を選択し直す
ことを特徴とする請求項１に記載のセル品質評価装置。
【請求項３】
前記演算手段は、
各セルから選択された端末についての品質を算出する際に、各端末が他の端末から受ける干渉電力を算出し、下り通信又は上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該端末が収容されたセルについて端末を選択し直す
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセル品質評価装置。
【請求項４】
前記演算手段は、
各セルから選択された端末についての品質を算出する際に、各端末が他の端末から受ける上り通信の干渉電力を算出し、上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該端末に最も強い干渉電力を与えている端末のあるセルから端末を選択し直す
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のセル品質評価装置。
【請求項５】
セルが複数のアンテナで形成されており、かつ端末は一つのアンテナとのみ通信を行う場合において、前記演算手段は、
各セルから選択された端末についての品質を算出する際に、各端末が受ける下り通信の干渉電力を算出し、下り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該端末に最も強い干渉電力を与えているアンテナのあるセルから端末を選択し直す
ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のセル品質評価装置。
【請求項６】
周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおけるセルの品質評価を行うセル品質評価装置が実行するセル品質評価方法であって、
各セルのアンテナの座標が定められた対象領域に端末をランダムに配置する端末配置ステップと、
各セルにおける通信の品質を算出する演算ステップと、を備え、
前記演算ステップにおいて、前記セル品質評価装置は、
前記端末配置ステップにより配置された各端末を、予め定めた基準によって選ばれたセルに収容し、各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択し、選択された各端末について、予め定めた電波伝搬モデルに基づいて、所望波電力、干渉波電力及びSINRを上り下り共に算出し、算出された所望波電力、干渉波電力及びSINRを前記記憶手段に記憶する演算処理を行い、
前記セル品質評価装置は、前記端末配置ステップによる各端末の配置、及び前記演算ステップによる演算処理を繰り返し行うことにより、各セルにおける通信での所望波電力、干渉波電力及びSINRの分布を上り、下り共に取得する
ことを特徴とするセル品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LTEネットワーク設計においてセルの配置が与えられた際に、各セル内での通信品質を複雑なシステムのシミュレートを必要とせずに評価する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線の基地局やアンテナの空間的な配置を定めるセル設計においては、セルに収容されたユーザの通信における信号対雑音干渉比（SINR: Signal-to-Interference-Noise-Ratio）を評価することが、高品質な通信サービスを提供する上で必要不可欠である。
【０００３】
従来のUniversal Mobile Telecommunications System（UMTS）でのセル設計については多くの研究が報告されており、非特許文献１ではセルの配置及び周波数の割り当てを決定した後に信号対干渉比を算出し、一定の基準を満たさない場合、再度周波数の割り当てを行うツールを提案している。また、非特許文献２、３では、最小コストでのセル配置を求める最適化問題に対して、SINRが満たすべき条件を制約式として与えることで、品質の基準を満たしつつ最適にセル配置を行う手法を提案している。これらの文献においては、UMTSのシステムをシミュレートする事無くSINRを算出している。これは、UMTSにおいては全てのユーザに同一の周波数帯域が割り当てられるため、アンテナの位置とユーザの分布が与えられれば、ユーザとアンテナの位置関係からSINRが一意に定まり、かつ容易に算出することが可能なためである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】K. Tutschku. Demand-based radio network planning of cellular mobile  communication systems. In INFOCOM '98. Seventeenth Annual Joint  Conference of the IEEE Computer and Communications Societies.  Proceedings. IEEE, Vol. 3, pp. 1054-1061 vol.3, 1998.
【非特許文献２】E. Amaldi, A. Capone, and F. Malucelli. Planning UMTS base station  location: optimization models with power control and algorithms. Wireless Communications, IEEE Transactions on, Vol. 2, No. 5, pp. 939-952, 2003.
【非特許文献３】J. Yang, M.E. Aydin, J. Zhang, and C. Maple. UMTS base station location planning: a mathematical model and heuristic optimisation algorithms. Communications, IET, Vol. 1, No. 5, pp. 1007-1014, 2007.
【非特許文献４】X. Mao, A. Maaref, and K. H. Teo. Adaptive soft frequency reuse for inter-cell interference coordination in SC-FDMA based 3GPP LTE uplinks. In Global Telecommunications Conference, 2008. IEEE GLOBECOM 2008. IEEE, pp. 1-6, 2008.
【非特許文献５】D. Kimura, Y. Harada, and H. Seki. De-centralized dynamic ICIC using X2 interfaces for downlink LTE systems. In Vehicular Technology Conference, 2011. VTC 2011-Spring, IEEE 73rd, pp. 1-5, 2011.
【非特許文献６】Falconetti, L.; Landstrom, S., Uplink coordinated multi-point reception in LTE heterogeneous networks, Wireless Communication Systems (ISWCS), 2011 8th International Symposium on , vol., no., pp.764,768, 6-9 Nov. 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方で、近年導入が進められているLong Term Evolution（LTE）では、ユーザに対する周波数割り当てとして、リソースブロックと呼ばれる複数に分割した周波数帯域を各収容ユーザに割り与え、かつタイムスロット毎にリソースブロックの割り当て方を変更する、周波数スケジューリングを上り下り共に採用している。この方式では、ユーザに割り当てられる周波数帯域が刻一刻と変化するため、端末と干渉源の位置関係も一定にならず、従来のようにSINRが一意に定まらない。そのため、従来のLTEに関する研究では、LTEのシステムをシミュレートすることにより、平均SINRやスループット等で品質評価を行っている（非特許文献４、５、６）。
【０００６】
しかし、LTEシステムにおいても、低コストでの効率的なセル設計に向けて、複雑なシステムのシミュレートを必要としないSINRの評価方法を検討する必要がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、LTEネットワークのように、周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおいて、複雑なシステムレベルでのシミュレートを行うこと無く、各セルにおける通信品質の評価を行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおけるセルの品質評価を行うセル品質評価装置であって、
各セルのアンテナの座標が定められた対象領域に端末をランダムに配置する端末配置手段と、
各セルにおける通信の品質を算出する演算手段と、
前記演算手段により得られた演算結果を記憶する記憶手段と、を備え、
前記演算手段は、
前記端末配置手段により配置された各端末を、予め定めた基準によって選ばれたセルに収容し、各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択し、選択された各端末について、予め定めた電波伝搬モデルに基づいて、所望波電力、干渉波電力及びSINRを上り下り共に算出し、算出された所望波電力、干渉波電力及びSINRを前記記憶手段に記憶する演算処理を行い、
前記端末配置手段による各端末の配置、及び前記演算手段による演算処理を繰り返し行うことにより、各セルにおける通信での所望波電力、干渉波電力及びSINRの分布を上り、下り共に取得することを特徴とするセル品質評価装置が提供される。
【０００９】
前記セル品質評価装置において、前記演算手段は、各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択する際に、選択した端末が別のセルの既に選択された端末から下り通信又は上り通信において閾値を超える干渉を受けるか否かを判定し、閾値を超える干渉を受ける場合に、当該端末が収容されたセルにおいて端末を選択し直すようにしてもよい。
【００１０】
また、前記セル品質評価装置において、前記演算手段は、各セルから選択された端末についての品質を算出する際に、各端末が他の端末から受ける干渉電力を算出し、下り通信又は上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該端末が収容されたセルについて端末を選択し直すようにしてもよい。
【００１１】
また、前記セル品質評価装置において、前記演算手段は、各セルから選択された端末についての品質を算出する際に、各端末が他の端末から受ける上り通信の干渉電力を算出し、上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該端末に最も強い干渉電力を与えている端末のあるセルから端末を選択し直すようにしてもよい。
【００１２】
また、前記セル品質評価装置において、セルが複数のアンテナで形成されており、かつ端末は一つのアンテナとのみ通信を行う場合において、前記演算手段は、各セルから選択された端末についての品質を算出する際に、各端末が受ける下り通信の干渉電力を算出し、下り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在するか否かを判定し、存在する場合に、当該端末に最も強い干渉電力を与えているアンテナのあるセルから端末を選択し直すようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明は、周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおけるセルの品質評価を行うセル品質評価装置が実行するセル品質評価方法であって、
各セルのアンテナの座標が定められた対象領域に端末をランダムに配置する端末配置ステップと、
各セルにおける通信の品質を算出する演算ステップと、を備え、
前記演算ステップにおいて、前記セル品質評価装置は、
前記端末配置ステップにより配置された各端末を、予め定めた基準によって選ばれたセルに収容し、各セルにおいて、一台の端末をランダムに選択し、選択された各端末について、予め定めた電波伝搬モデルに基づいて、所望波電力、干渉波電力及びSINRを上り下り共に算出し、算出された所望波電力、干渉波電力及びSINRを前記記憶手段に記憶する演算処理を行い、
前記セル品質評価装置は、前記端末配置ステップによる各端末の配置、及び前記演算ステップによる演算処理を繰り返し行うことにより、各セルにおける通信での所望波電力、干渉波電力及びSINRの分布を上り、下り共に取得することを特徴とするセル品質評価方法として構成することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周波数スケジューリングにより端末に対し周波数帯域が割り当てられる無線通信システムにおいて、複雑なシステムレベルでのシミュレートを行うこと無く、各セルにおける通信品質の評価を行うことを可能とする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るセル品質評価装置１０の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施例１における対象領域及び各セルのイメージを示す図である。
【図３】実施例１における処理のフローチャートである。
【図４】実施例２における処理のフローチャートである。
【図５】実施例３における処理のフローチャートである。
【図６】実施例４における処理のフローチャートである。
【図７】実施例５における処理のフローチャートである。
【図８】セル品質評価に用いたセル配置パターン１を示す図である。
【図９】セル品質評価に用いたセル配置パターン２を示す図である。
【図１０】セル品質評価の結果例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。例えば、本実施の形態では、品質評価の対象とする無線通信システムがLTEであることを想定しているが、本発明の適用先はLTEに限定されるわけではない。
【００１７】
（実施の形態の概要）
＜セル品質評価方法＞
本実施の形態では、以下の第一〜第五の方法でセルの品質評価を行う。なお、本実施の形態の説明において、「アンテナ」と「基地局」は同義と考えてよい。
【００１８】
本実施の形態の第一の方法においては、周波数スケジューリングにおいて端末に対しランダムに周波数帯域が割り与えられるようなシステムを想定する。LTEネットワークを設計する対象の空間に、セルの配置が定められた状態で、空間上に無線端末がランダムに配置された状態を想定し、各無線端末と各セルのアンテナ間の距離を算出し、また各無線端末と各セルのアンテナ間にシャドーイング変数を与える。各無線端末は、予め定めた基準によって選ばれたセルに収容されるとする。ここで、無線端末が一台も収容されないセルが生じた場合、同じ作業を無線端末をランダムに配置する所からやり直す。
【００１９】
全てのセルに少なくとも一台の無線端末が収容されたら、各セルにおいて、一台の無線端末をランダムに選択する。これにより、各セルに一台ずつ無線端末が存在する状態となる。これらの無線端末が全て、あるTransmission Time Interval(TTI)において同じ周波数帯域でセルと通信を行っていると想定し、予め定めた電波伝搬モデルに基づいて、周波数スケジューリング環境下でのある端末のある瞬間での通信における所望波電力強度、干渉波電力強度及びSINRを上り下り共に算出する。以上の作業を繰り返し行う事により、各セルにおける通信での所望波電力強度、干渉波電力強度及びSINRの分布を上り、下り共に得る。
【００２０】
そのような手法で各種品質の分布を求めることができる理由は下記のとおりである。セルに収容されたある端末が場所rに存在し、その端末に周波数帯域 mが割り当てられ、そのセル以外の全てのセルにおいて、周波数帯域mが割り当てられた全干渉源が場所r_restに存在する確率をp(m, r, r_rest)とする。また、その際に場所rにいる端末が経験するSINRをf(m, r, r_rest)とすると、f(m, r, r_rest)についての確率分布p(f)は、p(m, r, r_rest)に従った乱数でf(m, r, r_rest)を繰り返し計算するモンテカルロ法によって得られる。
【００２１】
ここで、周波数スケジューリングにおいて周波数帯域がランダムに割り与えられるとすると、端末に割り与えられる周波数帯域とその端末の位置及びその端末への干渉源の位置が独立であるとみなす事ができる。また、SINRも端末に割り与えられる周波数帯域には依存しないため、端末の位置をp(r, r_rest)に従って与え、それに基づいてSINRをf(r, r_rest)によって求めるモンテカルロ法によってSINRの分布を得ることができる。所望波電力強度、干渉波電力強度についても同様である。
【００２２】
本実施の形態の第二の方法においては、第一の方法においてセルに収容された端末からランダムに一つの端末を選んでいく際に、周波数スケジューリングにおいて端末には干渉電力が閾値を超えるような周波数帯域は割り当てられないような制御を行っている事を想定し、選択した端末が別のセルの既に選択された端末から下り通信又は上り通信において閾値を超える干渉を受ける場合、もう一度端末の選択をし直すといった作業を繰り返し、干渉電力が閾値を超える端末が存在しないようにする。
【００２３】
本実施の形態の第三の方法においては、第一の方法において各セルから選択された端末の品質を評価する際に、周波数スケジューリングにおいて端末には干渉電力が閾値を超えるような周波数帯域は割り当てられないような制御を行っている事を想定し、各端末が他の端末から受ける干渉電力を算出し、下り通信又は上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在した場合、その端末が収容されたセルについてもう一度端末を選択し直し、再度品質の評価を行うといった作業を繰り返し、干渉電力が閾値を超える端末が存在しないようにする。
【００２４】
本実施の形態の第四の方法においては、本実施の形態の第一の方法において、各端末が受ける上り通信における干渉電力を算出し、上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在した場合、その端末に最も強い干渉電力を与えている端末のあるセルから端末を選択し直し、再度品質の評価を行うといった作業を繰り返し、上り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在しないようにする。
【００２５】
本実施の形態の第五の方法においては、本実施の形態の第一の方法において、セルが複数のアンテナによって形成されていてかつ端末は一つのアンテナとのみ通信を行うシステムを想定する。その時、第四の方法と同様に端末を選択し直した際に、通信を行うアンテナの場所が変わることがある。そこで、第一の方法において、各端末が受ける下り通信における干渉電力を算出し、下り通信において干渉電力が閾値を超える端末が存在した場合、その端末に最も強い干渉電力を与えているアンテナのあるセルから端末を選択し直し、再度品質の評価を行うといった作業を繰り返し、干渉電力が閾値を超える端末が存在しないようにする。
【００２６】
なお、第一〜第五の方法は、それぞれ単独に実施してもよいし、複数を組み合わせて実施してもよい。
【００２７】
＜装置構成＞
図１に、上述した第一〜第五の方法によりセル品質評価処理を実行するセル品質評価装置１０の機能構成図を示す。図１に示す構成は、後述する実施例１〜実施例５に共通である。図１に示すように、セル品質評価装置１０は、入力部１１、端末配置部１２、演算部１３、記億部１４、出力部１５を備える。各機能部の詳細は実施例１〜実施例５において説明するが、概要は以下のとおりである。
【００２８】
入力部１１は、セル品質評価の演算に用いるパラメータ等を入力する。端末配置部１２は、平面上に無線端末をランダムに配置する。演算部１３は、セル品質評価の演算を行う。記億部１４は、演算部１３による演算結果のデータを記憶する。出力部１５は、記億部１４に記憶されたデータを出力する。
【００２９】
セル品質評価装置１０は、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、セル品質評価装置１０が有する機能は、当該コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ、ハードディスクなどのハードウェア資源を用いて、セル品質評価装置１０で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。また、上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。
【００３０】
（実施の形態の詳細）
以下では、実施例１〜実施例５を用いて、セル品質評価の処理についてより詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
まず、第一の方法で評価を行う実施例１について説明する。
【００３２】
本実施の形態では、25平方キロメートルの空間に、LTEネットワークを設計する場合を想定している。ここでは、対象の空間を２次元平面として考え、横軸をx軸、縦軸をy軸とする。図２に、対象の空間にセルが配置された状態の例を示す。ここで、太線はセルの境界を表しており、各セルの中央の丸がアンテナの位置を表している。
【００３３】
本実施の形態では、全セルの数をJとし、j番目のセルをC_j（j ∈{1, ... , J}）とする。セルC_jのアンテナ（基地局）の座標をベクトルx_jで表す。なお、一つのセルが空間的に離れた複数のアンテナを持つマクロダイバーシティのような環境を考える場合、セルC_jが持つアンテナの数をn_jとすると、アンテナの座標はそれぞれ[x_{j, 1}, ... , x_{j, n_j}]で与えられる。
【００３４】
実施例１においてセル品質評価装置１０が実行する処理のフローチャートを図３に示す。図３に示す手順に沿ってセル品質評価装置１０が実行する処理を説明する。
【００３５】
まず、入力部１１より、対象領域のx軸の範囲及びy軸の範囲、各セルのアンテナの座標、計算時におけるパラメータ、計算のイテレーション数が入力される（ステップ１０１）。ここで、計算時におけるパラメータは、セルのアンテナの送信電力P_{BS}(dBm)、下り通信における1リソースブロックあたりの熱雑音η_down(dBm/RB)、上り通信における1リソースブロックあたりの熱雑音η_up(dBm/RB)、端末の送信電力がFractional Power Controlに従うとした場合の送信電力P_{UE} = min(P_{max}, P_0+α×PL）に関するパラメータP_{max}(dBm)、P_0(dBm)、αである。PLは端末が通信において経験するパスロスを示す。
【００３６】
次に、端末配置部１２は、平面上に無線端末をランダムに配置する（ステップ１０２）。これは、入力された対象領域に対して座標を均一に配置し、各座標点について確率pで無線端末を配置することによって実現できる。 配置された全端末の数をUとし、u番目の端末が配置された座標点をベクトルx_uで表す。
【００３７】
次に、演算部１３は、入力された各アンテナ座標と、端末配置部１２にて配置された各端末の座標間の距離d_{j, u}=|x_j − x_u|(j∈{1, ... , J}, u∈{1, ... , U})を算出し、また、各アンテナ及び各端末間のシャドーイング変数ν_{j, u}(j∈{1, ... , J}, u∈{1, ... , U})を、対数正規分布によって与える（ステップ１０３）。
【００３８】
次に、演算部１３は、各端末を予め定めた基準に従ってセルに収容していく（ステップ１０４）。例えば、算出された距離d_{j, u}及びシャドーイング変数ν_{j, u}から、各端末について、最もパスロス関数PL(d_{j, u}, ν_{j, u})が小さくなるアンテナのセルC_j (j = argmin_j PL(d_{j, u}, ν_{j, u}))に収容する。パスロス関数の例としては、PL(d_{j, u}, ν_{j, u})=10 log_{10} d_{j, u}^4 + 10 log_{10}ν_{j, u}^(-1)などが挙げられる。また、端末をセルに収容する基準としては、最も距離の短いアンテナのあるセルへの収容や、セルが複数のアンテナを持つ場合、セル内の各アンテナとのパスロスの和が最小になるセルへの収容なども考えられる。
【００３９】
全ての端末がセルに収容された後に、演算部１３は、全てのセルに対して少なくとも一つの端末が収容されているかどうか確認する（ステップ１０５）。もし端末が一つも収容されていないセルが存在した場合（ステップ１０５のＮｏ）、セル品質評価装置１０はもう一度端末配置部１２にて無線端末の配置をやり直す。
【００４０】
全てのセルに端末が収容されていた場合、演算部１３は、各セルについてセルに収容された端末からランダムに一つの端末を選択する（ステップ１０６）。セルC_jにおいて選択された端末をUE_jとし、その座標をベクトルy_jで表す。また、端末UE_jと、セルC_j'のアンテナとの距離をd_{j, j'}=| y_j − x_j'|( j, j'∈{1, ... ,J})とする。
【００４１】
次に、演算部１３は、全ての選択された端末UE_j(j∈{1, ... ,J})について、下り及び上りのSINRを算出する（ステップ１０７）。まず、UE_jの下りのSINRであるSINR_{j, down}については、端末がセルC_jのアンテナから受信する所望波の電力S_{j, down}=P_{BS} − PL( d_{j, j}, ν_{j, j} )及び、端末UE_jがセルC_j'のアンテナから受信する干渉波の電力I_{j, j', down}= P_{BS} − PL( d_{j, j'}, ν_{j, j'} ) (j'∈{1, ... ,J}, j'≠j)から、下記のように求めることができる。
【００４２】
【数１】
2015082680.tif 000003
また、UE_jの上りのSINRであるSINR_{j, up}については、まず端末の送信電力をFractional Power ControlによりP_{j, up}=min(P_{max}, P_0 + αPL(d_{j, j}, ν_{j, j}))として求めて、セルC_jのアンテナが端末UE_jから受信する所望波の電力S_{j, up}=P_{j, up} − PL(d_{j, j}, ν_{j, j})、セルC_jのアンテナがUE_j'から受信する干渉波の電力I_{j', j, up} = P_{j', up} − PL(d_{j', j}、 ν_{j', j}) (j'∈{1, ... , J}, j'≠j)から、下記のように求めることができる。
【００４３】
【数２】
2015082680.tif 000004
上記のSINRを全てのUE_j (j∈{1, ... , J})について求める。
【００４４】
次に、演算部１３は記億部１４に、演算部１３で算出された下り及び上りの所望波電力強度、干渉波電力強度、及びSINRについて、計算の回数がn回目であるとした時、[n, S_{1, down}, Σ_{j≠1} I_{j, down}, SINR_{1, down}, S_{1, up}, Σ_{j≠1} I_{j, up}, SINR_{1, up}, ... , S_{J, down}, Σ_{j≠J} I_{j, down},  SINR_{J, down}, S_{J, up}, Σ_{j≠J} I_{J, up}, SINR_{J, up}]のような形で保存する。
【００４５】
計算回数が入力されたイテレーション数を満たした場合（ステップ１０９のＹｅｓ）、出力部１５は記憶部１４に保存されたデータを出力する（ステップ１１０）。入力されたイテレーション数を満たしていない場合（ステップ１０９のＮｏ）、端末記憶部１２の端末配置の処理からまた計算を実行する。
【実施例２】
【００４６】
次に、第二の方法で評価を行う実施例２について説明する。実施例２におけるフローチャートを図４に示す。以下では、主に実施例１と異なる点について説明する。
【００４７】
図４に示す実施例２におけるステップ２０１〜ステップ２０５は、実施例１におけるステップ１０１〜ステップ１０５と同じである。
【００４８】
実施例２では、実施例１において演算部１３が各セルからランダムに１つの端末を選択する際に、セルC_1, セルC_2, ... , セルC_Jの順番で選択を行う（ステップ２０６、２０７、２１１）。各jについて、演算部１３がセルC_jから端末UE_jを選択した後に、端末UE_jの上り送信電力 P_{j, up}=min(P_{max}, P_0 + αPL(d_{j, j}, ν_{j, j}))についても算出する。
【００４９】
セルC_{j+1}から端末UE_{j+1}をランダムに選択した際、端末UE_{j+1}が下りの通信において、既に選択されたUEと通信するアンテナから受ける干渉電力の総和Σ_{j'≦j} 10^{ I_{j+1, j', down} / 10 }が予め定めた閾値θ_{down}を超えるか、上りの通信において、既に選択されたUEから受ける干渉電力の総和Σ_{j'≦j} 10^{ I_{j', j+1, up} / 10 }が予め定めた閾値θ_{up}を超えたら、セルC_{j+1}の端末選択をやり直す（ステップ２０８のＮｏ、ステップ２０９のＹｅｓ）。なお、新しく選択された端末は、第一の方法における端末のセルへの収容を行う際に定めた基準に従って接続するアンテナを決めるとする。
【００５０】
C_{j+1}に収容された端末について全て干渉電力が閾値を超える場合（ステップ２０９のＮｏ）、セル品質評価装置１０はもう一度端末配置部１２にて無線端末の配置をやり直す。
【００５１】
端末UE_{j+1}が下りの通信において、既に選択されたUEと通信するアンテナから受ける干渉電力の総和Σ_{j'≦j} 10^{ I_{j+1, j', down} / 10 }がθ_{down}を超えず、かつ上りの通信において、既に選択されたUEから受ける干渉電力の総和Σ_{j'≦j} 10^{ I_{j', j+1, up} / 10 }がθ_{up}を超えない場合、セルC_{j+2}からの端末の選択に移る（ステップ２１０のＮｏ、ステップ２１１）。全てのセルから端末を選択し終えたら（ステップ２１０のＹｅｓ）、セル品質評価装置１０は実施例１と同様に演算部１３におけるSINRの算出に移る。
【００５２】
実施例２の図４に示すステップ２１２〜２１５は、実施例１の図３に示すステップ１０７〜１１０と同様である。
【実施例３】
【００５３】
次に、第三の方法で評価を行う実施例３について説明する。実施例３におけるフローチャートを図５に示す。以下では、主に実施例１と異なる点について説明する。
【００５４】
図５に示す実施例３におけるステップ３０１〜ステップ３０６は、実施例１におけるステップ１０１〜ステップ１０６と同様である。
【００５５】
実施例３では、実施例１において演算部１３がSINRを算出する際に、各端末UE_j, j∈{1, ... , J}が受ける下りの干渉電力の総和γ_{j, down}=Σ_{j'≠j} 10^{ I_{j, j', down} / 10 }及び上りの干渉電力の総和γ_{j, up}=Σ_{j'≠j} 10^{ I_{j', j, up} / 10 }についても算出を行う（ステップ３０７）。
【００５６】
全ての端末についてγ_{j, down}及びγ_{j, up}を算出し終えた後、もしγ_{j, down}が予め定めた閾値θ_{down}を超えるか、又はγ_{j, up}が予め定めた閾値θ_{up}を超えるようなUE_jが存在した場合（ステップ３０８のＹｅｓ）、C_jからUEを再度選択し直し、もう一度各端末のSINRの算出からやり直す（ステップ３０９のＮｏ、ステップ３１０）。なお、新しく選択された端末は、第一の方法における端末のセルへの収容を行う際に定めた基準に従って接続するアンテナを決めるとする。
【００５７】
予め定めた回数NだけUEの選択をし直してもγ_{j, down}がθ_{down}を超えるか、又はγ_{j, up}がθ_{up}を超えるようなUE_jが存在する場合（ステップ３０９のＹｅｓ）、セル品質評価装置１０はもう一度端末配置部１２にて無線端末の配置をやり直す。もしどのUE_jもγ_{j, down}がθ_{down}を超えず、かつγ_{j, up}がθ_{up}を超えない場合（ステップ３０８のＮｏ）、セル品質評価装置１０は実施例１と同様にデータを記憶部１４へと記憶し、計算を続行する。
【００５８】
実施例３の図５に示すステップ３１１〜３１３は、実施例１の図３に示すステップ１０８〜１１０と同様である。
【実施例４】
【００５９】
次に、第四の方法で評価を行う実施例４について説明する。実施例４におけるフローチャートを図６に示す。以下では、主に実施例１と異なる点について説明する。
【００６０】
図６に示す実施例４におけるステップ４０１〜ステップ４０６は、実施例１におけるステップ１０１〜ステップ１０６と同様である。
【００６１】
実施例４では、実施例１において演算部１３がSINRを算出する際に、各端末UE_j, j∈{1, ... , J}についての上りの干渉電力の総和γ_{j, up}=Σ_{j'≠j} 10^{ I_{j', j, up} / 10 }についても算出を行う（ステップ４０７）。
【００６２】
全ての端末についてγ_{j, up}を算出し終えた後、 もしγ_{j, up}が予め定めた閾値θ_{up}を超えるようなUE_jが存在した場合（ステップ４０８のＹｅｓ）、UE_jが接続するアンテナに対して最も強い干渉電力を送っているUE_j'{j'=argmax_j' 10^{ I_{j', j, up} / 10 } | j'∈{1, ... , J},  j'≠j}が存在するセルC_j'について、UEを再度選択し直し、もう一度各端末のSINRの算出からやり直す（ステップ４０９のＮｏ、ステップ４１０）。なお、新しく選択された端末は、第一の方法における端末のセルへの収容を行う際に定めた基準に従って接続するアンテナを決めるとする。
【００６３】
予め定めた回数NだけUEの選択をし直してもγ_{j, up}がθ_{up}を超えるようなUE_jが存在する場合（ステップ４０９のＹｅｓ）、セル品質評価装置１０はもう一度端末配置部１２にて無線端末の配置をやり直す。もしどのUE_jもγ_{j, up}がθ_{up}を超えない場合（ステップ４０８のＮｏ）、セル品質評価装置１０は実施例１と同様にデータを記憶部１４へと記憶し、計算を続行する。
【００６４】
実施例４の図６に示すステップ４１１〜４１３は、実施例１の図３に示すステップ１０８〜１１０と同様である。
【実施例５】
【００６５】
ここでは、第五の方法で評価を行う実施例５について述べる。実施例５におけるフローチャートを図７に示す。以下では、主に実施例１と異なる点について説明する。
【００６６】
図７に示す実施例５におけるステップ５０１〜ステップ５０６は、実施例１におけるステップ１０１〜ステップ１０６と同様である。
【００６７】
実施例５では、実施例１においてセルが複数のアンテナを持ち、ある端末と通信するアンテナはそのうちの一つであるようなシステムを想定する。例えば、LTE-AdvancedのCoordinated Multipoint TransmissionにおけるDynamic cell selectionがそのようなシステムに該当する。
【００６８】
実施例５では、演算部１３がSINRを算出する際に、各端末UE_j, j∈{1, ... , J}が受ける下りの干渉電力の総和γ_{j, down}=Σ_{j'≠j} 10^{ I_{j, j', down} / 10 }についても算出を行う（ステップ５０７）。
【００６９】
全ての端末についてγ_{j, down}を算出し終えた後、もしγ_{j, down}が予め定めた閾値θ_{down}を超えるようなUE_jが存在した場合（ステップ５０８のＹｅｓ）、UE_jに対して最も強い干渉電力を送っているアンテナのセルC_j'{j'=argmax_j'10^{ I_{j, j', down} / 10 } | j'∈{1, ... ,J}, j'≠j}について、UEを再度選択し直し、もう一度各端末のSINRの算出からやり直す（ステップ５０９のＮｏ、ステップ５１０）。
【００７０】
なお、新しく選択された端末は、第一の方法における端末のセルへの収容を行う際に定めた基準に従って接続するアンテナを決めるとする。予め定めた回数NだけUEの選択をし直してもγ_{j, down}がθ_{down}を超えるようなUE_jが存在する場合（ステップ５０９のＹｅｓ）、セル品質評価装置１０はもう一度端末配置部１２にて無線端末の配置をやり直す。もしどのUE_jもγ_{j, down}がθ_{down}を超えない場合（ステップ５０８のＮｏ）、セル品質評価装置１０は実施例１と同様にデータを記憶部へと記憶し、計算を続行する。
【００７１】
実施例５の図７に示すステップ５１１〜５１３は、実施例１の図３に示すステップ１０８〜１１０と同様である。
【００７２】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態により、LTEネットワークの設計においてセル配置を与えた際に、LTEの複雑なシステムレベルでのシミュレートを行うこと無く、実装の容易な計算手法で各セルにおけるSINR等の品質を評価することが可能となる。以下、実際に実施例１を用いてSINRの評価を行った際の結果を示す。
【００７３】
ここでは、一つのセルが複数のアンテナを持つマクロダイバーシティ環境を想定し、２種類のセル配置パターンを用いて評価を行った。
【００７４】
評価に用いたセル配置パターンを図８及び図９に示す。ここで、太線はセルの境界を、各セルの中央の丸がアンテナの位置を表し、アンテナとアンテナを結ぶ点線は一つのセルに含まれるアンテナの組を示している。また、セル配置パターン１においては、Fractional Power Controlにおけるパラメータαをα＝0.5としており、セル配置パターン２においてはα=0.6としている。また、各種パラメータについては、P_{BS} = 46dBm、P_0 = 24dBm、P_{max} = 24dBm、η_{down} = -116dBm / RB、η_{up} = -116 dBm/RBとし、シャドーイング変数νは10log_{10}νの平均が0dB、標準偏差が10dBとなるような対数正規分布に従って与えた。
【００７５】
実施例１によって、それぞれのセル配置パターンに対してSINRの評価を行った結果を図１０に示す。図１０では、各パターンにおけるセル及びアンテナの総数及び、下り及び上りそれぞれのSINRの分布について、５パーセンタイル値及び平均値を示している。なお、ここでは各評価軸において、全てのセルの中で最も低い、すなわち品質の低い値を示したセルを対象として比較を行っている。図１０に示すように、本実施の形態の手法を用いることによって、セルの配置パターン毎に簡易な計算でもってSINRの評価が可能となる。 
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  セル品質評価装置
１１  入力部
１２  端末配置部
１３  演算部
１４  記億部
１５  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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