JP2001285923A - 基地局配置パターン決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の基地局配置パターン決定方法では、シ
ミュレーションを実施する前に複数の配置パターンを用
意する必要があり、配置パターンの作成に手間がかか
り、必ずしも最適パターンを得られないという課題があ
った。 【解決手段】 基地局配置の対象地域に係る地図を用意
するステップＳＴ１と、基地局候補点を指定するステッ
プＳＴ２と、エリア評価点を指定するステップＳＴ３
と、基地局候補点毎に通信可能エリアを導くステップＳ
Ｔ４と、基地局配置に係る目的に応じた評価関数を設定
した後、遺伝的アルゴリズムを適用して最適な基地局配
置パターンを決定するステップＳＴ５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無線通信システ
ムにおいて使用される基地局の配置パターンの決定方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば特開平８−３１７４５
８号公報に記載された従来の基地局の配置パターン決定
方法を示すフローチャートである。また、図１５は、基
地局の配置パターンおよび当該配置パターンに基づく通
信可能エリアを示す図である。

【０００３】上記の従来の基地局配置パターン決定方法
によれば、図１４に示されるように、第１に所定のサー
ビス計画エリアに対して基地局配置に係る複数の異なる
配置パターンを用意する（ステップＳＴ５１）。次に、
用意された複数の配置パターンのなかから１つの配置パ
ターンを選択する（ステップＳＴ５２）。次に、選択さ
れた配置パターンについて、サービス計画エリア内の電
界強度分布をシミュレーションにより求める（ステップ
ＳＴ５３）。シミュレーション結果が導かれれば、サー
ビス計画エリア内において電波が届く範囲を求めて品質
評価値を算出する（ステップＳＴ５４）。この方法で
は、サービス計画エリアの面積に対する通信可能エリア
の面積の比率が品質評価値として算出される。

【０００４】次に、選択された配置パターンに係るコス
ト評価値を算出する（ステップＳＴ５５）。コスト評価
値に影響を与える変数としては、主として基地局の設置
数が挙げられる。品質評価値およびコスト評価値が算出
されれば、選択された配置パターンを表すデータに関連
させて算出された品質評価値およびコスト評価値をデー
タベースに記憶する（ステップＳＴ５６）。そして、ス
テップＳＴ５１で用意された全ての配置パターンについ
てステップＳＴ５２からステップＳＴ５６の処理を繰り
返す（ステップＳＴ５７）。

【０００５】上記のような方法を用いることで、図１５
に示されるような種々の配置パターンについての品質評
価値およびコスト評価値が求められて、これらのデータ
を基にして設計者が最適な配置パターンを決定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の基地局配置パタ
ーン決定方法は以上のようであるので、シミュレーショ
ンを実施する前に複数の配置パターンを用意する必要が
あり、配置パターンの作成に手間がかかるとともに、良
好な配置パターンを作成するためには基地局配置に係る
専門的知識が要求されるという課題があった。

【０００７】また、設計者が選択できる配置パターンは
最初に用意した複数の配置パターンのなかのものに限定
されるので、他に最適な配置パターンが存在していても
当該最適な配置パターンを得ることができないという課
題があった。

【０００８】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、配置パターンの作成等の手間を
省くとともに、最適な配置パターンを得ることができる
基地局配置パターン決定方法を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る基地局配
置パターン決定方法は、基地局配置の対象地域につい
て、電波が伝播する際に影響を与える建造物の形状等の
情報を備えた地図を用意する第１のステップと、用意さ
れた地図上において、基地局を設置可能な場所を検出し
て、それぞれを基地局の設置可能な基地局候補点として
指定する第２のステップと、基地局配置の対象地域内に
おける通信可能エリアを特定するために、受信能力の評
価位置として離散的に与えられるエリア評価点を指定す
る第３のステップと、各基地局候補点毎に、当該基地局
候補点に基地局が設置された場合における全てのエリア
評価点の受信電力を求めて、所定のしきい値以上の受信
電力が得られて通信可能位置と判定されるエリア評価点
の集合として与えられる通信可能エリアを導き、それぞ
れの基地局候補点について当該候補点に基地局が建造さ
れた場合の通信可能エリアを導く第４のステップと、基
地局の設置に係る基地局候補点の組み合わせに応じた遺
伝子情報表現形式を選択するとともに、基地局配置に係
る目的に応じた評価関数を設定して、遺伝的アルゴリズ
ムを適用して前記評価関数の与える適合度を最大にする
遺伝子情報を探索して、最適な基地局配置パターンを決
定する第５のステップとを有するようにしたものであ
る。

【００１０】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第４のステップにおいて、各基地局候補点毎に全
てのエリア評価点の受信電力をシミュレーションにより
求めるようにしたものである。

【００１１】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第４のステップにおいて、各基地局候補点に基地
局を仮設して、その際の全てのエリア評価点における受
信電力を実測することで、各基地局候補点毎に全てのエ
リア評価点の受信電力を求めるようにしたものである。

【００１２】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第４のステップにおいて、各エリア評価点が通信
可能位置であるか否かを判定するために用いられる受信
電力のしきい値に所定の幅のマージンを設けて、その範
囲のなかから実際の通信環境に応じて適切なしきい値を
選択するようにしたものである。

【００１３】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第５のステップにおいて、全エリア評価点が通信
可能エリアになるとともに、基地局設置に係る基地局候
補点の数が少ないものほど値が大きくなる評価関数を設
定するようにしたものである。

【００１４】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第５のステップにおいて、全エリア評価点のなか
で所定の割合以上のエリア評価点が通信可能エリアに含
まれるとともに、基地局設置に係る基地局候補点の数が
少ないものほど値が大きくなる評価関数を設定するよう
にしたものである。

【００１５】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第４のステップにおいて、各基地局候補点毎に全
てのエリア評価点の受信電力をシミュレーションにより
求める際に、直接波のみに係るレイトレーシングを実施
して各エリア評価点での受信電力を算出するようにした
ものである。

【００１６】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第４のステップにおいて、それぞれの基地局候補
点について想定される基地局の各種類毎に全てのエリア
評価点の受信電力を求めて通信可能エリアを導き、ま
た、第５のステップにおいて、基地局の種類数に応じた
遺伝子情報表現形式を選択するようにしたものである。

【００１７】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第５のステップにおいて、特定の複数のエリア評
価点の集合からなる領域をカバーする基地局の数が少な
くなるほど値が大きくなる評価関数を設定するようにし
たものである。

【００１８】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第５のステップにおいて、基地局配置の対象地域
における基地局設置に係るトータルコストが低くなるほ
ど値が大きくなる評価関数を設定するようにしたもので
ある。

【００１９】この発明に係る基地局配置パターン決定方
法は、第４のステップにおいて、既設の基地局または設
置確定の基地局について通信不可能位置と判定されるエ
リア評価点の集合からなるデッドエリアを特定し、ま
た、第５のステップにおいて、デッドエリアに属する全
てのエリア評価点が通信可能エリアになるとともに新設
される基地局候補点の数が少ないものほど値が大きくな
る評価関数を設定するようにしたものである。

【００２０】この発明に係るコンピュータ読み取り可能
な記録媒体は、上記の基地局配置パターン決定方法を実
行させるためのプログラムを記録したものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
基地局の配置パターン決定方法を示すフローチャートで
ある。図１に示されるように、第１に、基地局の設置を
実施する対象地域について、電波が伝播する際の障害と
なる建造物の形状等の３次元情報を備えた地図を用意す
る（ステップＳＴ１（第１のステップ））。なお、２次
元の地図しか入手できない場合には、建造物の階数等か
ら建造物の高さを推定して３次元の地図を作成すること
ができる。また、建造物の高さが無限であると仮定して
２次元の問題として扱うことも可能である。

【００２２】対象地域に係る地図が用意できれば、地図
上において基地局を設置可能な場所を検出して、それぞ
れ基地局の候補点として指定する（ステップＳＴ２（第
２のステップ））。このような基地局を設置可能な場所
としては、建造物の屋上や電柱の上部等が挙げられる。
図２は、基地局配置の対象地域を示す概略図である。図
２において、四角形は対象地域に存在する建造物を示す
ものである。この場合、建造物の屋上の角部を基地局の
候補点として指定するものとする。図２においては、こ
のように指定されたｍ個の候補点Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍ
を丸印で示している。

【００２３】次に、対象地域内における通信可能エリア
を特定するために、離散的に与えられる受信能力の評価
位置としてのエリア評価点を指定する（ステップＳＴ３
（第３のステップ））。通信可能エリアを特定するに際
しては、指定された全てのエリア評価点について受信電
力を算出して、通信可能とみなされる基準レベル以上の
受信電力が得られたエリア評価点の集合により通信可能
エリアを表現する。図３は、図２と同一の対象地域にお
いて指定されたエリア評価点を示す図である。図３に示
されるように、対象地域において通信可能エリアを特定
できるように、ｎ個のエリア評価点Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ
ｎが指定される。

【００２４】次に、各基地局候補点毎に全てのエリア評
価点の受信電力をシミュレーションで求めて、それぞれ
の基地局候補点について当該候補点に基地局が建造され
た場合の通信可能エリアを導出する（ステップＳＴ４
（第４のステップ））。なお、受信電力をシミュレーシ
ョンで求める方法については、例えばK.R.Schaubach an
d N.J.Davis “Microcellular Radio-Channel Propagat
ion Prediction”, IEEEAntennas and Propagation Mag
azine, Vol.36, No.4, August 1994に記載されている。
この方法は、コンピュータ・グラフィックスで用いられ
ているレイトレーシングを応用して、直接波、反射波、
透過波、散乱波および回折波等を考慮することで、レイ
トレーシングを電波伝播について拡張したものである。
図４は、シミュレーションにおける電波伝播の態様を示
す図である。図４に示されるように、直接波のみではな
く、建造物の壁面で反射する電波、建造物を回り込むよ
うに回折する電波等をレイトレースして受信位置におけ
る受信電力を算出する。

【００２５】図５は、図２と同一の対象地域に係るシミ
ュレーション結果を示す図である。図５において、１は
建造物、２はシミュレーションにおいて基地局が設置さ
れることが想定された基地局候補点、３で示される丸印
は基地局が候補点２に設置された場合にシミュレーショ
ンにより算出された受信電力が所定のしきい値以上であ
って通信が可能であると判定された通信可能位置、４で
示される×印は基地局が候補点２に設置された場合にシ
ミュレーションにより算出された受信電力が所定のしき
い値未満であって通信が不可能であると判定された通信
不可能位置である。そして、通信可能位置３の集合を通
信可能エリアとみなすことで、それぞれの基地局候補点
２について当該候補点に基地局が建造された場合の通信
可能エリアを特定することができる。

【００２６】各基地局候補点に係る通信可能エリアがシ
ミュレーションにより導かれれば、基地局設置に係る基
地局候補点についての多数の組み合わせのなかから、最
適な基地局候補点の組み合わせを探索する（ステップＳ
Ｔ５（第５のステップ））。基地局配置パターンは基地
局候補点Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍの組み合わせで表現する
ことができ、任意の組み合わせに係る基地局配置パター
ンでカバーできる全通信可能エリアは当該組み合わせに
含まれる各基地局候補点についての通信可能エリアを合
成したものとして与えられる。

【００２７】この実施の形態においては、最適な基地局
配置パターンとして、全てのエリア評価点が通信可能エ
リアになるとともに基地局候補点の数が最も少ない基地
局候補点の組み合わせを探索する。この最適な基地局パ
ターンの探索は、複数のエリア評価点のなかで通信可能
エリアに含まれるエリア評価点が多いほど、また基地局
候補点の数が少ないほど大きな値をとる評価関数を規定
することで実現することができる。すなわち、最適な基
地局配置パターンを求める問題は、多数の基地局候補点
のなかから上記評価関数を最大にする組み合わせを求め
る問題に置き換えることができる。しかし、基地局候補
点の数が多い場合には、全組み合わせ数は膨大となり、
最適解を導くために全ての組み合わせを単純に探索する
ことは困難である。

【００２８】本願発明では、最適な組み合わせを探索す
るために、遺伝的アルゴリズムを採用する。遺伝的アル
ゴリズムについては、例えば「遺伝的アルゴリズムの基
礎」（オーム社、１９９４年発行）に記載されている。
この遺伝的アルゴリズムを用いることで、膨大な解候補
の空間から効率よく最適解を見つけることが可能とな
る。

【００２９】次に、図１に示されるフローチャートの最
後の処理工程であるステップＳＴ５について、遺伝的ア
ルゴリズムを用いて最適な基地局候補点の組み合わせを
探索する方法について説明する。図６は、遺伝的アルゴ
リズムを用いた最適解探索方法を示すフローチャートで
ある。まず、上記の基地局の配置パターン探索問題を遺
伝的アルゴリズムで解くためには、任意の基地局候補点
の組み合わせを遺伝的アルゴリズムで解析可能な形式で
表す必要がある。表現方法には種々のものを考えること
ができるが、ここでは任意の基地局候補点の組み合わせ
をｍビットからなるビット列として表現する。すなわ
ち、ｍ個の基地局候補点について順番に、当該基地局候
補点を基地局設置場所として選択する場合には１を設定
し、選択しない場合には０を設定することで、ｍ個の０
または１の数字により基地局候補点の組み合わせを表現
する。

【００３０】例えば、図２に示されるように基地局候補
点が順番にＳ１，Ｓ２，…，Ｓｍと与えられるものとす
れば、基地局設置に係る１つの基地局候補点の組み合わ
せが（Ｓ１，Ｓ３，…，Ｓｍ）である場合には、上記表
現方法によれば、当該組み合わせは、図７に示されるよ
うに表現される。ここで、０または１で表現される１つ
の数字を遺伝子とし、このｍ個の遺伝子で表現されるも
のを個体と呼ぶ。また、各個体を識別するｍ個の遺伝子
からなる情報およびその部分情報を遺伝子情報と呼ぶ。
そして、遺伝的アルゴリズムを適用するに際しては、第
１に、ランダムに決定した遺伝子を有する個体をｋ個生
成して、このｋ個の個体からなる集団｛ｇ_１，ｇ_２，
…，ｇ_ｋ｝を初期世代Ｇ_０として設定する（ステップＳ
Ｔ１１）。すなわち、初期世代Ｇ_０は以下のように表さ
れる。 Ｇ_０＝｛ｇ_１，ｇ_２，…，ｇ_ｋ｝

【００３１】次に集団Ｇ_ｉ（ｉは世代の順番を示し、初
期世代ではｉ＝０）に含まれる各個体についての適合度
を計算する（ステップＳＴ１２）。この適合度は、各個
体の遺伝子情報に対応する基地局候補点の組み合わせに
ついて、全エリア評価点が通信可能エリアになるととも
に基地局候補点の数が少ないものほど大きくなるように
設定する。このような適合度を与える評価関数として
は、種々のものが考えられるが、例えば以下に示すよう
な関数ｆ（ｍ’，ｎ’）を用いることができる。 ｆ（ｍ’，ｎ’）＝（ｍ−ｍ’）＋Ｃ（ｎ−ｎ’） ここで、ｍ，ｎ，Ｃは適当な正の定数である。また、
ｍ’は基地局設置に係る基地局候補点の数、ｎ’は全て
のエリア評価点のなかで通信可能エリアに含まれないエ
リア評価点の数である。上式から明らかなように、この
評価関数を用いれば、ｍ’の値およびｎ’の値が小さい
ほど適合度が大きな値になる。

【００３２】集団Ｇ_ｉに含まれる全ての個体｛ｇ_１，ｇ
_２，…，ｇ_ｋ｝の適合度が計算されれば、適合度の最大
値が更新されたか否かを判定する（ステップＳＴ１
３）。そして、適合度の最大値が更新された場合には、
この最大値を与える個体の遺伝子情報および当該遺伝子
情報に係る適合度の最大値をメモリに記憶する（ステッ
プＳＴ１４）。

【００３３】次に、現在の世代に係る集団Ｇ_ｉ＝
｛ｇ_１，ｇ_２，…，ｇ_ｋ｝のなかから２つの個体を選択
する（ステップＳＴ１５）。そして、選択された２つの
個体について後述する交叉および突然変異の処理を実施
して、次世代の個体を２つ生成する（ステップＳＴ１
６）。交叉および突然変異の処理は、選択された２つの
個体に対して必ず実施されるものではなく、設定される
所定の確率に基づいて実施されるものとする。また、２
つの個体の選択については、適合度の大きな個体ほど選
択される確率が高くなるように調整するものとする。

【００３４】まず、交叉処理について説明する。交叉処
理とは、遺伝子列の適当な部位で２つの個体の遺伝子情
報を入れ替えるものである。図８は、交叉処理による個
体の生成を示す図である。図８に示されるように、例え
ば２つの個体ｇ_ｉ，ｇ_ｊに対して、前半の４つ目の遺伝
子で区切って２つの個体の遺伝子情報を入れ替えて、新
世代の２つの個体ｇ_ｉ’，ｇ_ｊ’を生成する。なお、図
８に示された交叉処理の例では２つの個体の遺伝子情報
を１箇所で入れ替えるのみであるが、複数箇所で入れ替
えることもできる。また、入れ替えを実施する位置はラ
ンダムに設定することが可能である。

【００３５】次に、突然変異処理について説明する。突
然変異処理とは、個体の遺伝子情報に突然変位を起こさ
せるものである。図９は、突然変異処理による個体の生
成を示す図である。図９に示されるように、例えばある
個体ｇ_ｉの２つの遺伝子を突然変異させて新世代の新た
な個体ｇ_ｉ’を生成する。

【００３６】次世代の個体が２つ生成されれば、次世代
の個体数がｋになったか否かを判定する（ステップＳＴ
１７）。次世代の個体数がｋにならない間は、ステップ
ＳＴ１５およびステップＳＴ１６の処理を繰り返す。そ
して、次世代の個体数がｋになれば、世代数が探索終了
時点を規定するために与えられた所定の数に等しくなっ
たか否かを判定する（ステップＳＴ１８）。世代数が所
定の数に等しくならない間は、ステップＳＴ１２からス
テップＳＴ１７までの処理を繰り返す。また、世代数が
所定の数に等しくなれば、メモリに記憶された最大の適
合度を与える遺伝子情報により表現された基地局候補点
の組み合わせに基づいて、基地局の配置パターンを出力
する（ステップＳＴ１９）。

【００３７】上記の遺伝的アルゴリズムの適用について
は、２つの個体を選択する際に適合度の大きなものが選
択されやすいように設定しているために、世代を経るご
とに適合度のより大きなものが生成される。そして、多
くの世代を経た後、評価関数の値を最大にする遺伝子情
報を有する個体が得られる。すなわち、全てのエリア評
価点が通信可能エリアに含まれるとともに、設置される
基地局の数が少ない組み合わせが得られ、この組み合わ
せに基づいて基地局の配置パターンを決定することがで
きる。

【００３８】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、基地局候補点についての多数の組み合わせのなかか
ら最適な基地局候補点の組み合わせを探索するのに遺伝
的アルゴリズムを用いているので、膨大な解候補の空間
から効率よく解を見つけることができるという効果を奏
する。また、基地局候補点の組み合わせの初期設定はラ
ンダムに実施すればよいので、専門的知識を要求される
こともなく、配置パターンの作成に要する手間を省くこ
とができるという効果を奏する。さらに、適合度のより
大きな個体の遺伝子が次世代により多く受け継がれるよ
うに設定されているので、世代を経るごとにより適合度
の大きなものが生成されるから、最適な基地局の配置パ
ターンを得ることができるという効果を奏する。

【００３９】また、各基地局候補点毎の通信可能エリア
を求める際に、各基地局候補点毎に全てのエリア評価点
の受信電力をシミュレーションにより求めるように構成
したので、各基地局候補点毎の通信可能エリアを簡便に
求めることができるという効果を奏する。さらに、基地
局の配置パターンを求めるに際して、全エリア評価点が
通信可能エリアになるとともに、基地局設置に係る基地
局候補点の数が少ないものほど値が大きくなる評価関数
を設定するように構成したので、全エリア評価点が通信
可能エリアとなる基地局配置パターンのなかで最も基地
局設置に係る基地局候補点の数が少ない基地局配置パタ
ーンを最適なパターンとして得ることができるという効
果を奏する。

【００４０】なお、この実施の形態では、基地局の配置
パターンを求めるに際して、全てのエリア評価点が通信
可能エリアに含まれることを前提としていたが、全エリ
ア評価点のなかで所定の割合以上のエリア評価点が通信
可能エリアに含まれることを前提条件として、設置する
基地局の数を減らすように基地局の配置パターンを決定
することも考えられる。この場合には、通信可能エリア
に対する条件が緩和されるために、得られた基地局配置
パターンにより大部分の領域をカバーできるとともに、
基地局の数を減らすことができるという効果を奏する。

【００４１】また、この実施の形態では、各基地局候補
点毎に全てのエリア評価点の受信電力をシミュレーショ
ンで求めて、それぞれの基地局候補点について当該候補
点に基地局が建造された場合の通信可能エリアを導くに
際して、それぞれのエリア評価点が通信可能位置である
か否かは、当該エリア評価点における受信電力が所定の
しきい値以上であるか否かに基づいて判定していた。し
かし、実際の通信可能判定に係るしきい値すなわち実際
に通信可能と判定される受信電力の下限値は通信環境等
に応じて変動するものであり、しきい値についてある程
度のマージンを設けておくのが望ましい。この場合、通
信可能エリアの判定に係るしきい値にある程度のマージ
ンをもたせて、実際の通信環境に応じて適切なしきい値
を選択することで、様々な計算誤差の影響を低減できる
可能性があるとともに、実際の通信環境に応じた通信可
能エリアを導くことができるという効果を奏する。

【００４２】さらに、この実施の形態では、各基地局候
補点毎に全てのエリア評価点の受信電力をシミュレーシ
ョンで求めて、当該求められた受信電力の大きさに基づ
いてそれぞれのエリア評価点について通信可能位置であ
るか否かの判定を実施していた。これに対して、各基地
局候補点に基地局を実際に仮設して、その際の全てのエ
リア評価点における受信電力を実測して、当該実測値に
基づいて通信可能位置であるか否かの判定を実施するこ
とも可能である。この場合、シミュレーションによる誤
差の影響を排除することができて、最適な基地局配置パ
ターンの決定を精度よく実施することができるという効
果を奏する。

【００４３】実施の形態２．市街地では、基地局から放
射された電波は、直接波、多重反射波、多重回折波等の
種々の形態で別個の通信経路を経て受信される。実施の
形態１では、これらの直接波、多重反射波、多重回折波
等をレイトレースして、各基地局候補点毎の通信可能エ
リアをシミュレーションにより導いている。しかし、直
接波、多重反射波、多重回折波等の各種の伝播形態に係
る電波をレイトレースするには、相当の計算時間を要す
ることになる。また、一般的に、直接波のレベルは反射
波や回折波と比較すると強くなっている。

【００４４】この実施の形態では、上記の問題点および
特性等を考慮して、各基地局候補点毎の通信可能エリア
をシミュレーションにより導くに際して、直接波のみに
係るレイトレーシングを実施して、各エリア評価点での
受信電力を算出し、各エリア評価点において通信可能か
否かを判定する。

【００４５】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、各基地局候補点毎の通信可能エリアを導く際に、直
接波のみに係る受信電力を基にして各エリア評価点にお
ける通信可能性を判定するように構成したので、レイト
レーシングのアルゴリズムを簡略化できるとともに、基
地局の配置パターンの決定に費やされる時間を短縮する
ことができるという効果を奏する。

【００４６】実施の形態３．指向性の異なる複数の基地
局アンテナを用いる無線システムに関して基地局の配置
パターンの決定を実施する場合には、指向性に係る基地
局の種類も含めた配置パターンの決定が必要となる。こ
の実施の形態では、指向性に代表される基地局を類別す
るための種類について、複数の種類の基地局に係る基地
局の配置パターンの決定が実施できるようにする。具体
的には、それぞれの基地局候補点について、想定される
基地局の各種類毎に、シミュレーションにより通信可能
エリアを導く。

【００４７】図１０は、２種類の指向性の異なるアンテ
ナを用いた場合の図２と同一の対象地域に係るシミュレ
ーション結果を示す図である。図１０において、図５と
同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省
略する。１０は第１の指向性を有するアンテナを備えた
基地局が設置される基地局候補点、１１は第２の指向性
を有するアンテナを備えた基地局が設置される基地局候
補点、１２で示される丸印は第１の指向性を有するアン
テナを備えた基地局が候補点１０に設置された場合にシ
ミュレーションにより通信が可能であると判定された通
信可能位置、１３で示される三角印は第２の指向性を有
するアンテナを備えた基地局が候補点１１に設置された
場合にシミュレーションにより通信が可能であると判定
された通信可能位置である。なお、通信可能位置１２と
通信可能位置１３とは、別個のシミュレーションにより
導かれるものであるが、説明を簡単にするために、図１
０では２つの通信可能エリアを合成している。

【００４８】図１０に示されるように、通信可能エリア
は、基地局アンテナの指向性の種類により異なってい
る。実施の形態１では、各基地局候補点については基地
局設置場所として選択されるか否かの２種類の状態が想
定されているのみであるので、基地局候補点毎に１ビッ
トの数字を割り当てれば遺伝子情報の作成が可能であ
る。これに対して、この実施の形態では、各基地局候補
点について、第１の指向性を有するアンテナを備えた基
地局設置場所として選択される状態、第２の指向性を有
するアンテナを備えた基地局設置場所として選択される
状態、および基地局設置場所として選択されない状態の
３つの状態が想定される。この場合、例えば各状態を
“０”，“１”，“２”で表現するか、あるいは基地局
候補点毎のビット数の割り当てを２として各状態を“０
０”，“０１”，“１０”で表現することで、実施の形
態１と同様に遺伝的アルゴリズムを適用することがで
き、設置される基地局の種類も考慮した最適な基地局配
置パターンを得ることができる。

【００４９】また、送信電力の異なる複数の基地局アン
テナを用いる無線システムに関して基地局の配置パター
ンの決定を実施する場合には、送信電力に係る基地局の
種類も含めた配置パターンの決定が必要となる。そこ
で、この場合にも、指向性に係る種類を考慮した場合と
同様に、それぞれの基地局候補点について、送信電力に
関して想定される基地局の各種類毎に、シミュレーショ
ンにより通信可能エリアを導く。

【００５０】図１１は、２種類の送信電力の異なるアン
テナを用いた場合の図２と同一の対象地域に係るシミュ
レーション結果を示す図である。図１１において、図５
と同一符号は同一または相当部分を示すのでその説明を
省略する。２０は大電力のアンテナを備えた基地局が設
置される基地局候補点、２１は小電力のアンテナを備え
た基地局が設置される基地局候補点、２２で示される丸
印は大電力のアンテナを備えた基地局が候補点２０に設
置された場合にシミュレーションにより通信が可能であ
ると判定された通信可能位置、２３で示される三角印は
小電力のアンテナを備えた基地局が候補点２１に設置さ
れた場合にシミュレーションにより通信が可能であると
判定された通信可能位置である。この場合にも、各基地
局候補点について、大電力のアンテナを備えた基地局設
置場所として選択される状態、小電力のアンテナを備え
た基地局設置場所として選択される状態、および基地局
設置場所として選択されない状態の３つの状態を想定す
るとともに、当該状態数に応じた適切な遺伝子情報表現
形式を選択することで、実施の形態１と同様に遺伝的ア
ルゴリズムを適用することができて、設置される基地局
の種類も考慮した最適な基地局配置パターンを得ること
ができる。

【００５１】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、それぞれの基地局候補点について想定される基地局
の各種類毎にシミュレーションにより通信可能エリアを
求めるとともに、基地局の種類数に応じた適切な遺伝子
情報表現形式を選択することで、設置される基地局の種
類も考慮した遺伝的アルゴリズムの適用が可能となっ
て、設置される基地局の種類も考慮した最適な基地局配
置パターンを得ることができるという効果を奏する。

【００５２】実施の形態４．実際の市街地においては、
道路上を走行する車両と通信を実施する基地局が通信中
に変更されるハンドオーバが生じる。特に車両が高速で
移動する高速道路等では、ハンドオーバの回数が増加す
ることが予想される。しかし、安定した通信を実施する
ためには、ハンドオーバの回数が少ないことが望まし
い。図１２は、基地局配置の対象地域を示す概略図であ
る。図１２において、図５と同一符号は同一または相当
部分を示すのでその説明を省略する。３０は、基地局配
置の対象地域に通された高速道路である。上記の理由か
ら、高速道路３０上のエリア評価点をカバーする基地局
の数はできる限り少ないのが望ましい。

【００５３】この実施の形態では、ハンドオーバの回数
を低減することを図って、特定の複数のエリア評価点の
集合からなる領域をカバーする基地局の数をできる限り
少なくする。実施の形態１では、適応度を算出するにあ
たって、全エリア評価点が通信可能エリアになるととも
に基地局候補点の数が少ないものほど値が大きくなる評
価関数が設定されている。これに対して、この実施の形
態では、全エリア評価点が通信可能エリアになり、基地
局候補点の数が少なく、さらに特定の複数のエリア評価
点の集合からなる領域をカバーする基地局の数が少なく
なるほど値が大きくなる評価関数を設定する。そして、
遺伝的アルゴリズムを用いて、この評価関数の与える適
合度を最大にする基地局候補点の組み合わせを求めるこ
とで、ハンドオーバの回数が低減される基地局の配置パ
ターンを得ることができる。

【００５４】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、特定の複数のエリア評価点の集合からなる領域をカ
バーする基地局の数が少なくなるほど値が大きくなる評
価関数を設定するように構成したので、当該特定の領域
として高速道路等を与えれば、高速移動する車両等から
の通信に係るハンドオーバの回数をできる限り少なくす
ることができるから、安定した通信を実現することがで
きるという効果を奏する。

【００５５】実施の形態５．実際の市街地においては、
基地局設置可能な基地局候補点に応じて、基地局設置費
用および当該基地局候補点に設置できる基地局自体のコ
スト等が異なり、基地局候補点毎に基地局設置に費やさ
れるコストは相違する。図１３は、基地局配置の対象地
域を示す概略図である。図１３において、図５と同一符
号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。４０で示される丸印は比較的コストの高い基地局、
４１で示される三角印は比較的コストの低い基地局であ
る。図１３に示されるように、コスト面で基地局を分類
することができ、基地局全体のトータルコストの低減を
図ることが考えられる。

【００５６】この実施の形態では、トータルコストの低
減を図って、全エリア評価点が通信可能エリアになり、
基地局候補点の数が少なく、さらに基地局設置に係るト
ータルコストが低くなるほど値が大きくなる評価関数を
設定する。そして、遺伝的アルゴリズムを用いて、この
評価関数の与える適合度を最大にする基地局候補点の組
み合わせを求めることで、トータルコストが低減された
基地局の配置パターンを得ることができる。

【００５７】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、基地局設置に係るトータルコストが低くなるほど値
が大きくなる評価関数を設定するように構成したので、
トータルコストが低減された基地局の配置パターンを得
ることができるという効果を奏する。

【００５８】実施の形態６．実際に基地局の配置を実施
する際には、自由に基地局を設置できるものではなく、
制限がある場合が多い。特に、一度基地局の設置が実施
された後あるいは基地局の設置が確定された後に、さら
に基地局を追加してデッドエリアを減らしたい場合等が
想定される。

【００５９】この実施の形態では、上記の問題点を考慮
して、予め幾つかの基地局の配置が決定されていること
を前提として、これら既設の基地局または設置確定の基
地局によりカバーできない領域について基地局の配置パ
ターンの決定を実施する。具体的には、基地局配置の対
象地域について、既設の基地局または設置確定の基地局
による通信可能エリアをシミュレーションにより特定す
る。そして、既設の基地局または設置確定の基地局につ
いて通信不可能位置と判定されるエリア評価点の集合か
らなるデッドエリアを特定する。さらに、適応度を算出
するにあたって、デッドエリアに属する全てのエリア評
価点が通信可能エリアになるとともに基地局が新設され
る基地局候補点の数が少ないものほど値が大きくなる評
価関数を設定する。そして、遺伝的アルゴリズムを用い
て、この評価関数の与える適合度を最大にする基地局候
補点の組み合わせを求めることで、既設の基地局等が存
在する場合でも最適な基地局の配置パターンを得ること
ができる。

【００６０】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、全てのエリア評価点のなかで既設の基地局等につい
て通信不可能位置と判定されるエリア評価点の集合から
なるデッドエリアを特定し、またデッドエリアに属する
全てのエリア評価点が通信可能エリアになるとともに基
地局が新設される基地局候補点の数が少ないものほど値
が大きくなる評価関数を設定するように構成したので、
既設の基地局等が存在する場合でも最適な基地局の配置
パターンを得ることができるという効果を奏する。

【００６１】なお、上記の実施の形態１から実施の形態
６による基地局配置パターン決定方法に係るアルゴリズ
ムをコーディングしたプログラムを市街地の電子地図を
操作するＧＵＩプログラム等と組みあわせることで、市
販のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等を
用いてこの配置パターン決定方法を実施することができ
る。さらに、上記の実施の形態１から実施の形態６によ
る基地局配置パターン決定方法を実行させるためのプロ
グラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録す
ることが可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、基地
局配置の対象地域についての地図を用意する第１のステ
ップと、基地局候補点を指定する第２のステップと、エ
リア評価点を指定する第３のステップと、各基地局候補
点毎に当該候補点に基地局が建造された場合の通信可能
エリアを導く第４のステップと、遺伝的アルゴリズムを
適用して評価関数の与える適合度を最大にする遺伝子情
報を探索して、最適な基地局配置パターンを決定する第
５のステップとを有するように構成したので、遺伝的ア
ルゴリズムを用いることにより、膨大な解候補の空間か
ら効率よく基地局候補点の組み合わせに係る解を見つけ
ることができるという効果を奏する。また、遺伝的アル
ゴリズムの特性に基づいて、基地局候補点の組み合わせ
の初期設定はランダムに実施すればよいので、専門的知
識を要求されることもなく、配置パターンの作成に要す
る手間を省くことができるという効果を奏する。さら
に、遺伝的アルゴリズムが適合度のより高い個体の遺伝
子が次世代により多く受け継がれるように設定されてい
るので、世代を経るごとにより適合度の高いものが生成
されるから、最適な基地局の配置パターンを得ることが
できるという効果を奏する。

【００６３】この発明によれば、第４のステップにおい
て、各基地局候補点毎に全てのエリア評価点の受信電力
をシミュレーションにより求めるように構成したので、
各基地局候補点毎の通信可能エリアを簡便に求めること
ができるという効果を奏する。

【００６４】この発明によれば、第４のステップにおい
て、各基地局候補点に基地局を仮設して、その際の全て
のエリア評価点における受信電力を実測することで、各
基地局候補点毎に全てのエリア評価点の受信電力を求め
るように構成したので、シミュレーションによる誤差の
影響を排除することができて、最適な基地局配置パター
ンの決定を精度よく実施することができるという効果を
奏する。

【００６５】この発明によれば、第４のステップにおい
て、各エリア評価点が通信可能位置であるか否かを判定
するために用いられる受信電力のしきい値に所定の幅の
マージンを設けて、その範囲のなかから実際の通信環境
に応じて適切なしきい値を選択するように構成したの
で、様々な計算誤差の影響を低減できる可能性があると
ともに、実際の通信環境に応じた通信可能エリアを導く
ことができるという効果を奏する。

【００６６】この発明によれば、第５のステップにおい
て、全エリア評価点が通信可能エリアになるとともに、
基地局設置に係る基地局候補点の数が少ないものほど値
が大きくなる評価関数を設定するように構成したので、
全エリア評価点が通信可能エリアとなる基地局配置パタ
ーンのなかで最も基地局設置に係る基地局候補点の数が
少ない基地局配置パターンを最適なパターンとして得る
ことができるという効果を奏する。

【００６７】この発明によれば、第５のステップにおい
て、全エリア評価点のなかで所定の割合以上のエリア評
価点が通信可能エリアに含まれるとともに、基地局設置
に係る基地局候補点の数が少ないものほど値が大きくな
る評価関数を設定するように構成したので、通信可能エ
リアに対する条件が緩和されるために、得られた基地局
配置パターンにより大部分の領域をカバーできるととも
に、基地局の数を減らすことができるという効果を奏す
る。

【００６８】この発明によれば、第４のステップにおい
て、各基地局候補点毎に各エリア評価点の受信電力をシ
ミュレーションにより求める際に、直接波のみに係るレ
イトレーシングを実施して各エリア評価点での受信電力
を算出するように構成したので、レイトレーシングのア
ルゴリズムを簡略化できるとともに、基地局の配置パタ
ーンの決定に費やされる時間を短縮することができると
いう効果を奏する。

【００６９】この発明によれば、第４のステップにおい
て、それぞれの基地局候補点について想定される基地局
の各種類毎に全てのエリア評価点の受信電力を求めて通
信可能エリアを導き、また第５のステップにおいて、基
地局の種類数に応じた遺伝子情報表現形式を選択するよ
うに構成したので、設置される基地局の種類も考慮した
遺伝的アルゴリズムの適用が可能となって、設置される
基地局の種類も考慮した最適な基地局配置パターンを得
ることができるという効果を奏する。

【００７０】この発明によれば、第５のステップにおい
て、特定の複数のエリア評価点の集合からなる領域をカ
バーする基地局の数が少なくなるほど値が大きくなる評
価関数を設定するように構成したので、当該特定の領域
として高速道路等を与えれば、高速移動する車両等から
の通信に係るハンドオーバの回数をできる限り少なくす
ることができるから、安定した通信を実現することがで
きるという効果を奏する。

【００７１】この発明によれば、第５のステップにおい
て、基地局配置の対象地域における基地局設置に係るト
ータルコストが低くなるほど値が大きくなる評価関数を
設定するように構成したので、トータルコストが低減さ
れた基地局の配置パターンを得ることができるという効
果を奏する。

【００７２】この発明によれば、第４のステップにおい
て、既設の基地局または設置確定の基地局について通信
不可能位置と判定されるエリア評価点の集合からなるデ
ッドエリアを特定し、また第５のステップにおいて、デ
ッドエリアに属する全てのエリア評価点が通信可能エリ
アになるとともに基地局が新設される基地局候補点の数
が少ないものほど値が大きくなる評価関数を設定するよ
うに構成したので、既設の基地局または設置確定の基地
局が存在する場合でも最適な基地局の配置パターンを得
ることができるという効果を奏する。

【００７３】この発明によれば、上記の基地局配置パタ
ーン決定方法を実行させ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たので、当該記録
媒体を入手すれば、市販のパーソナルコンピュータやワ
ークステーションを用いて、最適な基地局配置パターン
を決定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による基地局配置パ
ターン決定方法を示すフローチャートである。

【図２】 基地局配置の対象地域を示す概略図である。

【図３】 図２と同一の対象地域において指定されたエ
リア評価点を示す図である。

【図４】 シミュレーションにおける電波伝播の態様を
示す図である。

【図５】 図２と同一の対象地域に係るシミュレーショ
ン結果を示す図である。

【図６】 遺伝的アルゴリズムを用いた最適解探索方法
を示すフローチャートである。

【図７】 基地局候補点の組み合わせに係る表現形式を
示す図である。

【図８】 交叉処理による個体生成を示す図である。

【図９】 突然変異処理による個体生成を示す図であ
る。

【図１０】 ２種類の指向性の異なるアンテナを用いた
場合の図２と同一の対象地域に係るシミュレーション結
果を示す図である。

【図１１】 ２種類の送信電力の異なるアンテナを用い
た場合の図２と同一の対象地域に係るシミュレーション
結果を示す図である。

【図１２】 基地局配置の対象地域を示す概略図であ
る。

【図１３】 基地局配置の対象地域を示す概略図であ
る。

【図１４】 従来の基地局配置パターン決定方法を示す
フローチャートである。

【図１５】 基地局の配置パターンおよび当該配置パタ
ーンに基づく通信可能エリアを示す図である。

【符号の説明】

１ 建造物、２ 基地局候補点、３ 通信可能位置、４
通信不可能位置、１０，２０ 第１種類の基地局が設
置される基地局候補点、１１，２１ 第２種類の基地局
が設置される基地局候補点、１２，２２ 第１種類の基
地局に係る通信可能位置、１３，２３ 第２種類の基地
局に係る通信可能位置、３０ 高速道路４０ コストの
高い基地局、４１ コストの低い基地局、Ｓ１，Ｓ２，
…，Ｓｍ基地局候補点、Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎ エリア
評価点。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局配置の対象地域について、電波が
   伝播する際に影響を与える建造物の形状等の情報を備え
   た地図を用意する第１のステップと、 用意された地図上において、基地局を設置可能な場所を
   検出して、それぞれを基地局の設置可能な基地局候補点
   として指定する第２のステップと、 基地局配置の対象地域内における通信可能エリアを特定
   するために、受信能力の評価位置として離散的に与えら
   れるエリア評価点を指定する第３のステップと、 各基地局候補点毎に、当該基地局候補点に基地局が設置
   された場合における全てのエリア評価点の受信電力を求
   めて、所定のしきい値以上の受信電力が得られて通信可
   能位置と判定されるエリア評価点の集合として与えられ
   る通信可能エリアを導き、それぞれの基地局候補点につ
   いて当該候補点に基地局が建造された場合の通信可能エ
   リアを導く第４のステップと、 基地局の設置に係る基地局候補点の組み合わせに応じた
   遺伝子情報表現形式を選択するとともに、基地局配置に
   係る目的に応じた評価関数を設定して、遺伝的アルゴリ
   ズムを適用して前記評価関数の与える適合度を最大にす
   る遺伝子情報を探索して、最適な基地局配置パターンを
   決定する第５のステップとを有することを特徴とする基
   地局配置パターン決定方法。
2. 【請求項２】 第４のステップにおいて、各基地局候補
   点毎に全てのエリア評価点の受信電力をシミュレーショ
   ンにより求めることを特徴とする請求項１記載の基地局
   配置パターン決定方法。
3. 【請求項３】 第４のステップにおいて、各基地局候補
   点に基地局を仮設して、その際の全てのエリア評価点に
   おける受信電力を実測することで、各基地局候補点毎に
   全てのエリア評価点の受信電力を求めることを特徴とす
   る請求項１記載の基地局配置パターン決定方法。
4. 【請求項４】 第４のステップにおいて、各エリア評価
   点が通信可能位置であるか否かを判定するために用いら
   れる受信電力のしきい値に所定の幅のマージンを設け
   て、その範囲のなかから実際の通信環境に応じて適切な
   しきい値を選択することを特徴とする請求項１記載の基
   地局配置パターン決定方法。
5. 【請求項５】 第５のステップにおいて、全エリア評価
   点が通信可能エリアになるとともに、基地局設置に係る
   基地局候補点の数が少ないものほど値が大きくなる評価
   関数を設定することを特徴とする請求項１記載の基地局
   配置パターン決定方法。
6. 【請求項６】 第５のステップにおいて、全エリア評価
   点のなかで所定の割合以上のエリア評価点が通信可能エ
   リアに含まれるとともに、基地局設置に係る基地局候補
   点の数が少ないものほど値が大きくなる評価関数を設定
   することを特徴とする請求項１記載の基地局配置パター
   ン決定方法。
7. 【請求項７】 第４のステップにおいて、各基地局候補
   点毎に全てのエリア評価点の受信電力をシミュレーショ
   ンにより求める際に、直接波のみに係るレイトレーシン
   グを実施して各エリア評価点での受信電力を算出するこ
   とを特徴とする請求項２記載の基地局配置パターン決定
   方法。
8. 【請求項８】 第４のステップにおいて、それぞれの基
   地局候補点について想定される基地局の各種類毎に全て
   のエリア評価点の受信電力を求めて通信可能エリアを導
   き、 また、第５のステップにおいて、基地局の種類数に応じ
   た遺伝子情報表現形式を選択することを特徴とする請求
   項１記載の基地局配置パターン決定方法。
9. 【請求項９】 第５のステップにおいて、特定の複数の
   エリア評価点の集合からなる領域をカバーする基地局の
   数が少なくなるほど値が大きくなる評価関数を設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の基地局配置パターン決
   定方法。
10. 【請求項１０】 第５のステップにおいて、基地局配置
    の対象地域における基地局設置に係るトータルコストが
    低くなるほど値が大きくなる評価関数を設定することを
    特徴とする請求項１記載の基地局配置パターン決定方
    法。
11. 【請求項１１】 第４のステップにおいて、既設の基地
    局または設置確定の基地局について通信不可能位置と判
    定されるエリア評価点の集合からなるデッドエリアを特
    定し、 また、第５のステップにおいて、デッドエリアに属する
    全てのエリア評価点が通信可能エリアになるとともに新
    設される基地局候補点の数が少ないものほど値が大きく
    なる評価関数を設定することを特徴とする請求項１記載
    の基地局配置パターン決定方法。
12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１１に記載された
    基地局配置パターン決定方法を実行させるためのプログ
    ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。