JP7747210B2 - 置局設計装置、置局設計方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、置局設計装置、置局設計方法、及びプログラムに関する。

無線エリアを構築するための適切な無線基地局の設置位置を設計する置局設計装置が知られている。また、無線通信システムにおける高周波数帯の利用拡大に伴い、減衰や遮蔽の影響が大きくなる中、反射器を活用した置局設計に関する技術検討が行われている。

例えば非特許文献１には、反射方向が制御できる金属製反射板をエリア内に設置することで、基地局を増設することなく、変動するNLoS エリアを見通し内エリアに変換する方法、及びNLoS環境にある端末数を最大化するエリアシフト技術等が検討されている。

白坂他、"金属反射板を用いた28GHz帯屋内無線システムのNLoS環境の受信電力改善に関する一検討"、信学技報、vol.121、no.391、RCS2021-271、pp.108-113、2022年3月

従来の技術では、既に配置された基地局に対する反射器の置局設計は検討されていたが、基地局と反射器とを組み合わせて、低コストで必要な通信要求を満たす置局設計を行うことはできない。

本発明の実施形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、基地局と反射器とを組み合わせて、低コストで必要な通信要求を満たす置局設計を行うことができるようにする。

上記の課題を解決するため、本発明の実施形態に係る置局設計装置は、無線エリアを構築するための基地局及び反射器の配置を設計する置局設計装置であって、遮蔽物を含む前記無線エリア内に、評価地点である複数の端末位置と、前記基地局又は前記反射器の設置位置の候補である複数の候補位置とを配置するように構成された配置部と、前記端末位置と前記候補位置との間の受信電力、及び前記候補位置と他の候補位置との間の受信電力を算出するように構成された算出部と、異なる基地局数ごとに、前記複数の候補位置の中から、前記基地局数の前記基地局の候補位置を選択するように構成された第１の選択部と、前記複数の端末位置のうち、前記基地局の候補位置で収容できない端末位置がある場合、前記基地局の候補位置と組み合わせて、前記収容できない端末位置を収容可能な前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとを選択するように構成された第２の選択部と、前記基地局の候補位置、又は前記基地局の候補位置と前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとの組合せの中から、前記無線エリアのコストが最小となる前記基地局及び反射器の配置を決定するように構成された決定部と、を有する。

本発明の実施形態によれば、基地局と反射器とを組み合わせて、低コストで必要な通信要求を満たす置局設計を行うことができるようになる。

本実施形態に係る置局設計装置の構成例を示す図である。 本実施形態に係る置局設計処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る置局設計処理について説明するための図（１）である。 本実施形態に係る置局設計処理について説明するための図（２）である。 本実施形態に係る置局設計処理について説明するための図（３）である。 本実施形態に係る評価リストの例を示す図である。 実施例１に係る第２の選択処理の例を示すフローチャートである。 実施例２に係る第２の選択処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る第１の選択処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る第１の選択処理の別の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る置局設計装置のハードウェア構成の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施形態）を説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。

＜置局設計装置の構成例＞
図１は、本実施形態に係る置局設計装置の構成例を示す図である。置局設計装置１００は、コンピュータの構成を有する情報処理装置、又は複数のコンピュータを含むシステムである。置局設計装置１００は、無線エリアを構築するための基地局及び反射器の配置を設計する置局設計を行う。ここで、反射器は、例えば、見通し以外の場所に電波が届かないという問題を改善し、反射波の方向制御を可能とする反射板等である。好ましくは、反射器は、所定の周波数帯の電波を選択的に反射する。

置局設計装置１００は、例えば、置局設計装置１００が備えるコンピュータが、記憶媒体等に記憶したプログラムを実行することにより、エリア設定部１０１、配置部１０２、算出部１０３、第１の選択部１０４、第２の選択部１０５、決定部１０６、及び入出力部１０７等を実現している。なお、上記の各機能構成のうち、少なくとも一部は、ハードウェアによって実現されるものであってもよい。また置局設計装置１００は、例えば、置局設計装置１００が備えるコンピュータのストレージデバイス等により、記憶部１０８を実現している。

エリア設定部１０１は、設計対象となる無線エリアを設定する。設計対象となる無線エリアには、例えば、遮蔽物となる壁、机、棚等の物体が含まれる。例えば、エリア設定部１０１は、建物の構造を表す建物ＤＢ（Database）、又は３次元のＣＡＤ（Computer Aided Design）等に基づいて、設計対象となる無線エリアを設定してもよい。或いは、エリア設定部１０１は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging、又はLaser Imaging Detection And Ranging）、又は深度カメラ等の３次元センサで取得した３次元データ等に基づいて、設計対象となる無線エリアを設定してもよい。

配置部１０２は、設計対象となる無線エリア内に、受信電力を評価する評価地点である複数の端末位置と、基地局又は反射器の設置位置の候補である複数の候補位置とを配置する配置処理を実行する。

算出部１０３は、配置部１０２が配置した端末位置と候補位置との間の受信電力、及び候補位置と他の候補位置との間の受信電力を算出する算出処理を実行する。例えば、算出部１０３は、レイトレース等の電波伝搬シミュレーション技術を用いて、各端末位置で、各候補位置から受信する受信電力を算出する。また、本実施形態では、各候補位置で、他の各候補位置から受信する受信電力を、さらに算出する。

第１の選択部１０４は、異なる基地局数ｎ（例えば、ｎ＝１～Ｎ、Ｎは２以上の整数）ごとに、複数の候補位置の中から、基地局数ｎの基地局の候補位置を選択する第１の選択処理を実行する。例えば、第１の選択部１０４は、配置部１０２が配置した複数の端末位置を、基地局数ｎのクラスタに分割し、分割したクラスタごとに、より多くの端末位置が所定の通信品質（例えば受信電力）を満たす基地局の候補位置を選択する。或いは、第１の選択部１０４は、貪欲法により、より多くの端末位置が所定の通信品質を満たす基地局の候補位置から順に、基地局数ｎになるまで基地局の候補位置を選択する。

第２の選択部１０５は、複数の端末位置のうち、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置で収容できない端末位置がある場合、基地局の候補位置と組み合わせて、収容できない端末位置を収容可能な反射器の候補位置と、当該反射器の設置方向とを選択する。なお、反射器の設置方向は、反射器の向きの一例である。

例えば、第２の選択部１０５は、算出部１０３が算出した受信電力に基づいて、複数の候補位置のうち、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置を除外した候補位置の中から、収容できない端末位置を収容可能な候補位置を抽出する。また、第２の選択部１０５は、抽出した候補位置において、基地局の候補位置から抽出した候補位置までの電波伝搬減衰と、反射器の反射率とから反射器送信電力を算出する。さらに、第２の選択部１０５は、算出した反射器送信電力に基づいて、抽出した候補位置のうち、収容できない端末位置における受信電力が所定値以上となる候補位置を、反射器の候補位置とする。

また、第２の選択部１０５は、例えば、反射器の候補位置から見た、基地局の候補位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルと、収容できない端末位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルとの角の二等分線方向を、反射器の設置方向とする。或いは、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置に設置する反射器の複数の設置方向で評価し、収容できない端末位置において、反射器からの受信電力が最大となる設置方向を、反射器の設置方向としてもよい。

決定部１０６は、上述した基地局の候補位置、又は基地局の候補位置と反射器の候補位置と反射器の設置方向との組合せの中から、無線エリアのコストが最小となる基地局及び反射器の配置を決定する決定処理を実行する。例えば、決定部１０６は、無線エリアのコストが最小となる、基地局の設置位置、反射器の設置位置、及び当該反射器の設置方向を決定する。

入出力部１０７は、例えば、決定部１０６が決定した基地局及び反射器の設置方法を外部装置に出力する出力処理、及び外部装置からの設計条件等の入力を受け付ける入力処理等を実行する。

記憶部１０８は、例えば、エリア設定部１０１が設定した無線エリアのデータ、配置部１０２が配置した複数の端末位置と複数の候補位置のデータ、算出部１０３が算出した受信電力のデータ等を記憶する。また、記憶部１０８は、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置、第２の選択部１０５が選択した反射器の候補位置と設置方向等を記憶する。

なお、図１に示した置局設計装置１００の機能構成は一例である。例えば、記憶部１０８は、置局設計装置１００が通信ネットワークを介してアクセス可能なストレージサーバ、又はクラスドサービス等によって実現されるものであってもよい。また、置局設計装置１００の各機能構成は、物理マシン（コンピュータ）に限られず、例えば、クラウド上の仮想マシンが実行するプログラムにより実現されるものであっても良い。さらに、置局設計装置１００の各機能構成は、複数の情報処理装置に分散して設けられていてもよい。

＜処理の流れ＞
続いて、本実施形態に係る置局設計方法の処理の流れについて説明する。

（置局設計処理）
図２は、本実施形態に係る置局設計処理の例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図１で説明した置局設計装置１００が実行する置局設計処理の例を示している。

ステップＳ２０１において、置局設計装置１００のエリア設定部１０１は、設計対象となる無線エリアを設定する。一例として、エリア設定部１０１は、図３に示すように、複数の遮蔽物３０１が配置された屋内に無線エリア３００に設定する。なお、エリア設定部１０１が設定した無線エリア３００は、例えば、３次元のＣＡＤデータ、又は３次元センサで取得した３次元データ等に基づく３次元座標を有している。

ステップＳ２０２において、置局設計装置１００の配置部１０２は、エリア設定部１０１が設定した無線エリア３００内に、例えば、図３に示すように、受信電力等の無線品質を評価する評価地点である複数の端末位置３０２を配置する。また、配置部１０２は、無線エリア３００内に、例えば、図３に示すように、基地局又は反射器の設置位置の候補である複数の候補位置３０３を配置する。

ステップＳ２０３において、置局設計装置１００の算出部１０３は、配置部１０２が配置した端末位置３０２と候補位置３０３との間の受信電力、及び候補位置３０３と他の候補位置３０３との間の受信電力を算出する。例えば、算出部１０３は、図３に示すように、端末位置３０２と候補位置３０３との間の受信電力を、レイトレース等の電波伝搬シミュレーションにより算出する。レイトレースでは、送信点から送信した電波（レイ）が、途中にある構造物で反射、又は回折して受信点に到達する様子を各レイの軌跡としてトレースし、受信点に到達した全てのレイの電力を加算することにより、受信点における電波の強度を推定する。なお、レイトレースは、レイトレーシングとも呼ばれる。同様にして、算出部１０３は、端末位置３０２と候補位置３０３、及び候補位置３０３と他の候補位置３０３の全ての組合せについて、受信電力を算出する。

ステップＳ２０４において、置局設計装置１００は、基地局数ｎを１に初期化して、ステップＳ２０５以降の処理を実行する。

ステップＳ２０５において、置局設計装置１００の第１の選択部１０４は、複数の候補位置３０３の中から、基地局数ｎの基地局の候補位置を選択する。図４は、第１の選択部１０４が、複数の候補位置３０３の中から、２つの基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂを選択した場合（基地局数ｎ＝２の場合）の一例を示している。なお、第１の選択部１０４が、複数の候補位置３０３の中から、基地局数ｎの基地局の候補位置を選択する第１の選択処理の具体的な例については後述する。

ステップＳ２０６において、置局設計装置１００の第２の選択部１０５は、第１の選択部１０４が選択した基地局で収容できない端末位置３０２があるか否かを判断する。例えば、図４において、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂからの受信電力が、端末位置４０２ａ、４０２ｂにおいて所定値以下であるものとする。この場合、第２の選択部１０５は、第１の選択部１０４が選択した基地局で収容できない端末位置３０２があると判断する。

収容できない端末位置３０２がある場合、第２の選択部１０５は、処理をステップＳ２０７に移行させる。一方、収容できない端末位置３０２がない場合、第２の選択部１０５は、処理をステップＳ２０８に移行させる。

ステップＳ２０７に移行すると、第２の選択部１０５は、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置と組み合わせて、収容できない端末位置を収容可能な反射器の候補位置と、当該反射器の向き（設置方向）とを選択する。

例えば、図４において、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂで、端末位置４０２ａ、４０２ｂを収容できない（受信電力が所定値以下）であるものとする。

この場合、第２の選択部１０５は、図５に示すように、複数の候補位置３０３のうち、基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂを除外した候補位置３０３の中から、収容できない端末位置４０２ａを収容可能な候補位置５０１ａを抽出する。例えば、第２の選択部１０５は、算出部１０３が算出した受信電力に基づいて、基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂを除外した候補位置３０３のうち、収容できない端末位置４０２ａにおける受信電力が所定の値以上となる候補位置５０１ａを抽出する。また、第２の選択部１０５は、抽出した候補位置５０１ａにおいて、基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂから、抽出した候補位置５０１ａまでの電波伝搬減衰と、反射器の反射率とから反射器送信電力を算出する。さらに、第２の選択部１０５は、算出した反射器送信電力に基づいて、抽出した候補位置のうち、収容できない端末位置４０２ａにおける受信電力が所定値以上となる候補位置（例えば、候補位置５０１ａ）を、収容できない端末位置４０２ａに対応する反射器の候補位置とする。

さらに、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置５０１ａに設置する反射器の設置方向を決定する。例えば、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置５０１ａから見た、基地局の候補位置４０１ａの方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルと、収容できない端末位置４０２ａの方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルとを求める。また、第２の選択部１０５は、基地局の候補位置４０１ａの方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルと、収容できない端末位置４０２ａの方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルとの角の二等分線の方向を、反射器の設置方向とする。或いは、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置５０１ａに設置する反射器の複数の設置方向で評価し、収容できない端末位置４０２ａにおいて、反射器からの受信電力が最大となる設置方向を、反射器の設置方向としてもよい。

第２の選択部１０５は、同様の処理を、収容できない端末装置の各々に対して実行する。例えば、第２の選択部１０５は、算出部１０３が算出した受信電力に基づいて、基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂを除外した候補位置３０３のうち、収容できない端末位置４０２ｂにおける受信電力が所定の値以上となる候補位置５０１ｂ、５０１ｃを抽出する。また、第２の選択部１０５は、抽出した候補位置５０１ｂ、５０１ｃにおいて、基地局の候補位置４０１ａ、４０１ｂから抽出した候補位置５０１ｂ、５０１ｃまでの電波伝搬減衰と、反射器の反射率とから反射器送信電力を算出する。さらに、第２の選択部１０５は、算出した反射器送信電力に基づいて、抽出した候補位置のうち、収容できない端末位置４０２ｂにおける受信電力が所定値以上となる候補位置（例えば、候補位置５０１ｂ）を、収容できない端末位置４０２ｂに対応する反射器の候補位置とする。

さらに、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置５０１ｂに設置する反射器の設置方向を、前述した、反射器の候補位置５０１ａに設置する反射器の設置方向と同様にして決定する。

ステップＳ２０８に移行すると、置局設計装置１００は、ｎの値が、無線エリア３００内に配置可能な基地局の数の最大値Ｎ以上であるか否かを判断する。ｎの値がＮ以上である場合、置局設計装置１００は、処理をステップＳ２１０に移行させる。一方、ｎの値がＮ以上でない場合、置局設計装置１００は、処理をステップＳ２０９に移行させる。なお、Ｎの値は、設計者等が、置局設計装置１００に予め設定しておく。

ステップＳ２０９に移行すると、置局設計装置１００は、ｎに１を加算して、処理をステップＳ２０５に戻す。

ステップＳ２０４～Ｓ２０９の処理により、置局設計装置１００は、異なる基地局数（基地局数１、２、３、・・・、Ｎ）ごとに、基地局の候補位置、又は基地局の候補位置と反射器の候補位置と当該反射器の設置方向とを選択することができる。

ステップＳ２１０に移行すると、置局設計装置１００の決定部１０６は、基地局の候補位置、又は基地局の候補位置と反射器の候補位置と当該反射器の向き（設置方向）との組合せの中から、無線エリア３００のコストが最小となる基地局及び反射器の配置を決定する。

例えば、決定部１０６は、ステップＳ２０４～Ｓ２０９で、異なる基地局数ごとに選択した、基地局の候補位置、及び反射器の候補位置と設置方向における評価結果を、図６に示すような評価リスト６００にまとめる。図６の例では評価リスト６００には、項目として、「基地局数」、「反射器数」、「通信要求達成率（％）」、及び「コスト評価点」等の情報が含まれる。

「基地局数」は、上述した基地局数ｎに対応している。「反射器数」は、「基地局数」ごとに、例えば、図２のステップＳ２０７で選択した反射器の数である。「通信要求達成率（％）」は、例えば、「基地局数」と「反射器数」の組合せに対応する通信要求の達成率（例えば、複数の端末位置３０２のうち、通信要求を満たす端末位置３０２の割合等）である。「コスト評価点」は、無線エリア３００を構築するためのコストを評価するための評価点である。一例として、基地局のコストが、反射器のコストの５倍である場合、決定部１０６は、次の式（１）で、無線エリア３００のコスト評価点を算出してもよい。
コスト評価点＝（基地局数×５）＋反射器数 …（式１）

また、決定部１０６は、評価リスト６００から、無線エリア３００として必要な通信要求達成率を満たしつつ、無線エリア３００のコスト評価点が最小となる基地局、及び反射器の配置を決定する。例えば、図６に示す評価リスト６００において、無線エリア３００で必要な通信要求達成率が１００％である場合、決定部１０６は、基地局数が２の場合の基地局の候補位置、及び反射器の候補位置と設置方向を、基地局、及び反射器の配置として決定する。

図２～６で説明した処理により、本実施形態に係る置局設計装置１００は、基地局と反射器とを組み合わせて、低コストで必要な通信要求を満たす置局設計を行うことができる。

＜第２の選択処理＞
続いて、第２の選択部１０５が実行する第２の選択処理の具体的な処理の例について説明する。

［実施例１］
図７は、実施例１に係る第２の選択処理の例を示すフローチャートである。この処理は、置局設計装置１００の第２の選択部１０５が、例えば、図２のステップＳ２０７で実行する第２の選択処理の一例を示している。第２の選択部１０５は、例えば、図２のステップＳ２０５で第１の選択部１０４が選択した基地局の方補位置で収容できない端末位置３０２がある場合、収容できない端末位置３０２の各々に対して、図７に示す処理を実行する。

ステップＳ７０１において、第２の選択部１０５は、複数の候補位置３０３のうち、第１の選択部１０４が選択した基地局の候補位置を除外した候補位置３０３の中から、収容できない端末位置を収容可能な候補位置３０３を抽出する。例えば、第２の選択部１０５は、算出部１０３が算出した受信電力に基づいて、収容できない端末位置の受信電力が所定の値以上となる候補位置３０３を抽出する。

ステップＳ７０２において、第２の選択部１０５は、抽出した候補位置３０３において、基地局の候補位置から、抽出した候補位置３０３までの電波伝搬減衰と、反射器の反射率とから反射器送信電力を算出する。

ステップＳ７０３において、第２の選択部１０５は、算出した反射器送信電力に基づいて、抽出した候補位置３０３のうち、収容できない端末位置における受信電力が所定値以上となる候補位置３０３を、反射器の候補位置とする。

ステップＳ７０４において、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置からみた、基地局の候補位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルと、収容できない端末位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルとの角の二等分線方向を、反射器の設置方向とする。

図７の処理により、第２の選択部１０５は、基地局の候補位置と組み合わせて、収容できない端末位置を収容可能な反射器の候補位置と設置方向とを選択することができる。

［実施例２］
図８は、実施例２に係る第２の選択処理の例を示すフローチャートである。この処理は、置局設計装置１００の第２の選択部１０５が、例えば、図２のステップＳ２０７で実行する第２の選択処理の別の一例を示している。第２の選択部１０５は、例えば、図２のステップＳ２０５で第１の選択部１０４が選択した基地局の方補位置で収容できない端末位置３０２がある場合、収容できない端末位置３０２の各々に対して、図８に示す処理を実行する。

なお、図８に示す処理のうち、ステップＳ７０１～Ｓ７０３の処理は、図７で説明した実施例１に係る第２の選択処理と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ８０１において、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置に設置する反射器の複数の設置方向で評価し、収容できない端末位置において、反射器からの受信電力が最大となる設置方向を、反射器の設置方向とする。

図８の処理により、第２の選択部１０５は、基地局の候補位置と組み合わせて、収容できない端末位置を収容可能な反射器の候補位置と設置方向とを選択することができる。

＜第１の選択処理＞
続いて、第１の選択部１０４が実行する第１の選択処理の具体的な処理の例について説明する。

図９は、本実施形態に係る第１の選択処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、置局設計装置１００の第１の選択部１０４が、例えば、図２のステップＳ２０５で実行する第１の選択処理の一例を示している。

ステップＳ９０１において、第１の選択部１０４は、基地局が配置されていない候補位置３０３の中から、より多くの端末位置３０２が所定の通信品質を満たす基地局の候補位置を選択する。

ステップＳ９０２において、第１の選択部１０４は、選択した基地局の候補位置の数が、基地局数ｎに達したか否かを判断する。基地局の候補位置の数が基地局数ｎに達していない場合、第１の選択部１０４は、処理をステップＳ７０１に戻す。一方、基地局の候補位置の数が基地局数ｎに達した場合、第１の選択部１０４は、図７の処理を終了する。

このように、第１の選択部１０４は、例えば、貪欲法により、より多くの端末位置３０２が所要通信品質を満たす基地局の候補位置３０３を、基地局数ｎになるまで選択することにより、基地局数ｎの基地局の候補位置を選択してもよい。

図１０は、本実施形態に係る第１の選択処理の別の一例を示すフローチャートである。この処理は、置局設計装置１００の第１の選択部１０４が、例えば、図２のステップＳ２０５で実行する第１の選択処理の別の一例を示している。

ステップＳ１００１において、第１の選択部１０４は、複数の端末位置３０２を、基地局数ｎのクラスタに分割する。一例として、第１の選択部１０４は、ｋ－ｍｅａｎｓ法等の公知のクラスタリングの手法を用いて、複数の端末位置３０２を、基地局数ｎのクラスタに分割する。なお、クラスタリングの手法は、ｋ－ｍｅａｎｓ法に限られず、非階層型、及び階層型の各クラスタリングの手法を適用可能である。

ステップＳ１００２において、第１の選択部１０４は、分割したクラスタごとに、より多くの端末位置３０２が所定の通信品質を満たす基地局の候補位置３０３を選択する。

このように、第１の選択部１０４は、例えば、複数の端末位置３０２を基地局数のｎのクラスタに分割し、クラスタごとにより多くの端末位置３０２で所要通信品質を満たす基地局の候補位置３０３を選択してもよい。

以上、本実施形態に係る置局設計装置１００、及び置局設計方法について説明したが、本発明に係る置局設計装置１００、及び置局設計方法は、様々な変形、及び応用が可能である。

例えば、上記の各説明では、複数の候補位置３０３が、基地局、又は反射器の位置（座標）であるものとして説明したが、複数の候補位置３０３は、基地局、又は反射器の位置と設置方向（又はアンテナの向き等）との組合せで表されるものであってもよい。

また、ここまで単一の無線通信方式を想定して説明したが、無線通信方式は、基地局ごとに異なる複数の無線通信方式を組み合わせて利用してもよい。なお、その場合は受信電力では無線通信方式を跨いだ公平な評価ができないため、置局設計装置１００は、無線伝送レート期待値等の比較可能な指標へ変換した上で、通信品質評価を行ってもよい。

さらに、ここまで反射器の設置方向が、設置後は変更不可であるものとして説明した。ただし、これに限られず、例えば、図２のステップＳ２０７において、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置を選択する際に、反射器の設置方向を遠隔等から制御可能と想定し、制御範囲を考慮した上で反射器の設置位置を選択してもよい。

また、ここまで、反射器の向きが、反射器の設置方向であるものとして説明したが、反射器の向きは、反射器の反射方向等であってもよい。例えば、メタマテリアル技術等を用いて、電波の反射方向を変更できる反射器を利用することも考えられる。この場合、基地局-端末間で電波が反射して届くように、反射器の反射方向を選択することで、反射器の設置方向を選択する場合と同様の効果を実現することができる。例えば、図８のステップＳ８０１において、第２の選択部１０５は、反射器の候補位置に設置する反射器の複数の反射方向で評価し、収容できない端末位置において、反射器からの受信電力が最大となる反射方向を反射器の向きとしてもよい。このように、反射器の向きは、反射器の設置方向であってもよいし、反射器の反射方向であってもよい。さらに、反射器の向きは、反射器の設置方向と反射器の反射方向との組合せで表されるもの等であってもよい。

さらにまた、図２のステップＳ２０４～Ｓ２０９において、置局設計装置１００は、基地局数を予め指定した範囲で増やしながら一通り置局設計評価結果を取得した上で、その中から置局設計を行っていた。ただし、これに限られず、置局設計装置１００は、基地局数を増やしていきながら都度置局設計評価結果を取得し、事前に定めた条件を全て満たす置局設計評価結果があれば、該当の置局設計結果を最終的な解とし、以後の演算処理を打ち切っても良い。

＜ハードウェア構成例＞
（置局設計装置のハードウェア構成）
図１１は、本実施形態に係る置局設計装置のハードウェア構成の例を示す図である。置局設計装置１００は、例えば、図１１に示すようなコンピュータ１１００のハードウェア構成を備えている。図１１の例では、コンピュータ１１００は、プロセッサ１１０１、メモリ１１０２、ストレージデバイス１１０３、通信装置１１０４、入力装置１１０５、出力装置１１０６、及びバスＢ等を有する。

プロセッサ１１０１は、例えば、所定のプログラムを実行することにより、様々な機能を実現するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置である。メモリ１１０２は、コンピュータ１１００が読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。ストレージデバイス１１０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、各種の光ディスク、及び光磁気ディスク等を含み得る。

通信装置１１０４は、無線、又は有線のネットワークを介して他の装置と通信を行うための１つ以上のハードウェア（通信デバイス）を含む。入力装置１１０５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサ等）である。出力装置１１０６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカ、ＬＥＤランプ等）である。なお、入力装置１１０５と出力装置１１０６とは、一体となった構成（例えば、タッチパネルディスプレイ等の入出力装置）であってもよい。

バスＢは、上記の各構成要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号、及び各種の制御信号等を伝送する。なお、プロセッサ１１０１は、ＣＰＵに限られず、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であってもよい。

（補足）
本実施形態における置局設計装置１００は専用装置による実現に限らず、汎用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様々な記憶装置を含む。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良く、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良く、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、基地局と反射器とを組み合わせて、低コストで必要な通信要求を満たす置局設計を行うことができるようになる。

＜実施形態のまとめ＞
本明細書には、少なくとも下記各項の置局設計装置、置局設計方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
無線エリアを構築するための基地局及び反射器の配置を設計する置局設計装置であって、
遮蔽物を含む前記無線エリア内に、評価地点である複数の端末位置と、前記基地局又は前記反射器の設置位置の候補である複数の候補位置とを配置するように構成された配置部と、
前記端末位置と前記候補位置との間の受信電力、及び前記候補位置と他の候補位置との間の受信電力を算出するように構成された算出部と、
異なる基地局数ごとに、前記複数の候補位置の中から、前記基地局数の前記基地局の候補位置を選択するように構成された第１の選択部と、
前記複数の端末位置のうち、前記基地局の候補位置で収容できない端末位置がある場合、前記基地局の候補位置と組み合わせて、前記収容できない端末位置を収容可能な前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとを選択するように構成された第２の選択部と、
前記基地局の候補位置、又は前記基地局の候補位置と前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとの組合せの中から、前記無線エリアのコストが最小となる前記基地局及び反射器の配置を決定するように構成された決定部と、
を有する、置局設計装置。
（第２項）
前記反射器の向きは、前記反射器の設置方向を含み、
前記第２の選択部は、前記反射器の候補位置からみた、前記基地局の候補位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルと、前記収容できない端末位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルとの角の二等分線方向を、前記反射器の設置方向とする、第１項に記載の置局設計装置。
（第３項）
前記反射器の向きは、前記反射器の設置方向又は反射方向を含み、
前記第２の選択部は、前記反射器の候補位置に設置する前記反射器の複数の設置方向又は反射方向で評価し、前記収容できない端末位置において、前記反射器からの受信電力が最大となる設置方向又は反射方向を、前記反射器の向きとする、第１項に記載の置局設計装置。
（第４項）
前記第２の選択部は、
前記算出部が算出した受信電力に基づいて、前記複数の候補位置のうち、前記基地局の候補位置を除外した候補位置の中から、前記収容できない端末位置を収容可能な候補位置を抽出し、
前記抽出した候補位置において、前記基地局の候補位置から前記抽出した候補位置までの電波伝搬減衰と、前記反射器の反射率とから反射器送信電力を算出し、
前記反射器送信電力に基づいて、抽出した候補位置のうち、前記収容できない端末位置における受信電力が所定値以上となる候補位置を、前記反射器の候補位置とする、
第１項～第３項のいずれかに記載の置局設計装置。
（第５項）
前記第１の選択部は、前記複数の端末位置を前記基地局数のクラスタに分割し、前記クラスタごとに、より多くの前記端末位置が所定の通信品質を満たす前記基地局の候補位置を選択する、第１項～第３項のいずれかに記載の置局設計装置。
（第６項）
前記第１の選択部は、より多くの前記端末位置が所定の通信品質を満たす前記基地局の候補位置から順に、前記基地局の数になるまで前記基地局の候補位置を選択する、第１項～第３項のいずれかに記載の置局設計装置。
（第７項）
無線エリアを構築するための基地局及び反射器の配置を設計する置局設計装置が、
遮蔽物を含む前記無線エリア内に、評価地点である複数の端末位置と、前記基地局又は前記反射器の設置位置の候補である複数の候補位置とを配置する処理と、
前記端末位置と前記候補位置との間の受信電力、及び前記候補位置と他の候補位置との間の受信電力を算出する処理と、
異なる基地局数ごとに、前記複数の候補位置の中から、前記基地局数の前記基地局の候補位置を選択する処理と、
前記複数の端末位置のうち、前記基地局の候補位置で収容できない端末位置がある場合、前記基地局の候補位置と組み合わせて、前記収容できない端末位置を収容可能な前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとを選択する処理と、
前記基地局の候補位置、又は前記基地局の候補位置と前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとの組合せの中から、前記無線エリアのコストが最小となる前記基地局及び反射器の配置を決定する処理と、
を実行する、置局設計方法。
（第８項）
第７項に記載の置局設計方法をコンピュータに実行させる、プログラム。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１００ 置局設計装置
１０２ 配置部
１０３ 算出部
１０４ 第１の選択部
１０５ 第２の選択部
１０６ 決定部
３００ 無線エリア
３０１ 遮蔽物
３０２ 端末位置
３０３ 候補位置
９００ コンピュータ

Claims (8)

1. 無線エリアを構築するための基地局及び反射器の配置を設計する置局設計装置であって、
   遮蔽物を含む前記無線エリア内に、評価地点である複数の端末位置と、前記基地局又は前記反射器の設置位置の候補である複数の候補位置とを配置するように構成された配置部と、
   前記端末位置と前記候補位置との間の受信電力、及び前記候補位置と他の候補位置との間の受信電力を算出するように構成された算出部と、
   異なる基地局数ごとに、前記複数の候補位置の中から、前記基地局数の前記基地局の候補位置を選択するように構成された第１の選択部と、
   前記複数の端末位置のうち、前記基地局の候補位置で収容できない端末位置がある場合、前記基地局の候補位置と組み合わせて、前記収容できない端末位置を収容可能な前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとを選択するように構成された第２の選択部と、
   前記基地局の候補位置、又は前記基地局の候補位置と前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとの組合せの中から、前記無線エリアのコストが最小となる前記基地局及び反射器の配置を決定するように構成された決定部と、
   を有する、置局設計装置。
2. 前記反射器の向きは、前記反射器の設置方向を含み、
   前記第２の選択部は、前記反射器の候補位置からみた、前記基地局の候補位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルと、前記収容できない端末位置の方向で電力が最大となる電波到来方向ベクトルとの角の二等分線方向を、前記反射器の設置方向とする、請求項１に記載の置局設計装置。
3. 前記反射器の向きは、前記反射器の設置方向又は反射方向を含み、
   前記第２の選択部は、前記反射器の候補位置に設置する前記反射器の複数の設置方向又は反射方向で評価し、前記収容できない端末位置において、前記反射器からの受信電力が最大となる設置方向又は反射方向を、前記反射器の向きとする、請求項１に記載の置局設計装置。
4. 前記第２の選択部は、
   前記算出部が算出した受信電力に基づいて、前記複数の候補位置のうち、前記基地局の候補位置を除外した候補位置の中から、前記収容できない端末位置を収容可能な候補位置を抽出し、
   前記抽出した候補位置において、前記基地局の候補位置から前記抽出した候補位置までの電波伝搬減衰と、前記反射器の反射率とから反射器送信電力を算出し、
   前記反射器送信電力に基づいて、抽出した候補位置のうち、前記収容できない端末位置における受信電力が所定値以上となる候補位置を、前記反射器の候補位置とする、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の置局設計装置。
5. 前記第１の選択部は、前記複数の端末位置を前記基地局数のクラスタに分割し、前記クラスタごとに、より多くの前記端末位置が所定の通信品質を満たす前記基地局の候補位置を選択する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の置局設計装置。
6. 前記第１の選択部は、より多くの前記端末位置が所定の通信品質を満たす前記基地局の候補位置から順に、前記基地局の数になるまで前記基地局の候補位置を選択する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の置局設計装置。
7. 無線エリアを構築するための基地局及び反射器の配置を設計する置局設計装置が、
   遮蔽物を含む前記無線エリア内に、評価地点である複数の端末位置と、前記基地局又は前記反射器の設置位置の候補である複数の候補位置とを配置する処理と、
   前記端末位置と前記候補位置との間の受信電力、及び前記候補位置と他の候補位置との間の受信電力を算出する処理と、
   異なる基地局数ごとに、前記複数の候補位置の中から、前記基地局数の前記基地局の候補位置を選択する処理と、
   前記複数の端末位置のうち、前記基地局の候補位置で収容できない端末位置がある場合、前記基地局の候補位置と組み合わせて、前記収容できない端末位置を収容可能な前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとを選択する処理と、
   前記基地局の候補位置、又は前記基地局の候補位置と前記反射器の候補位置と前記反射器の向きとの組合せの中から、前記無線エリアのコストが最小となる前記基地局及び反射器の配置を決定する処理と、
   を実行する、置局設計方法。
8. 請求項７に記載の置局設計方法をコンピュータに実行させる、プログラム。