JP2000512831A - 無線波複数経路フェージングの効果を決定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、無線システムの所望のエリアの無線波複数経路フェージングの平均効果を決定する方法に関する。システムの基地局のカバレージエリアの所望のエリアはデジタルマップによって表現される。送信器出力の複数経路フェージングの平均効果は所望のエリアの異なるサブエリアで決定される。計算量を減らすために、信号フェージングパラメータが、レイトレーシング方法によって各々のサブエリアのあるポイントで決定され、サブエリアの信号複数経路フェージングの平均効果は前記パラメータを使用して計算される。

Description

【発明の詳細な説明】 無線波複数経路フェージングの効果を決定する方法 発明の分野 本発明は、無線システムの所望のエリアの無線波複数経路フェージングの平均 効果を決定する方法に関する。この方法は、少なくとも２次元のデジタルマップ を使用して、システムの基地局のカバーリングエリアの所望のエリアを表現し、 また、所望のエリアの異なるサブエリア内の送信器出力の複数経路フェージング の平均効果を決定する。 従来の技術 無線システムが構築される時、最小のコストで所望のカバレージエリアを実現 しようとする試みがなされる。システムの基地局の位置を考慮する時、所望のト ラフィック容量及び実現されるカバレージエリアが考慮される。その目的は、無 線波の伝播に関する限りでは、基地局の広範囲なカバレージエリア及び有利な位 置を確保するように基地局を配置することである。 異なる方法及び装置が無線ネットワークプランニングのために開発されてきた 。所望のエリアの地形及び建物に関するモデル化された情報を提供するデジタル マップは、無線ネットワークプランニングで一般に使用される装置である。デジ タルマップで、コンピュータを使用して、異なる基地局位置についてカバレージ エリア及びネットワークオペレーションに関するパラメータを計算することがで きる。 基地局のカバレージエリアを決定する時、異なるエリアの信号フェージングを 決定することが重要である。システムの動作がシミュレーションされる時、信号 フェージングもまた可能な限り現実的にモデル化されなければならない。特に、 都会環境では、フェージングは、基地局及び端末を取り囲む建物、壁、他の散乱 面の外形に応じて時間で変化する可変のものである。 一般に、フェージングは、高速フェージングと低速フェージングとの２つの異 なるタイプに区分されるが、これは非常に大まかな区分である。実際、信号複数 経路フェージングは位相差異によって引き起こされ、端末が移動するにつれて、 位相差異の変化は、環境に応じて半波長から数百波長までの相関距離で一般的に 見られる信号強度の変化をあちこちに起こす。 従来技術の解決策では、例えば、ＣＯＳＳＡＰによって実施されるリンクレベ ルシミュレータといった移動無線システムシミュレータにおいて、伝送される信 号に減衰及びフェージングを付加することによって、フェージングがシミュレー ションされる。一般的に、高速のフェージングは、レイリーもしくはライス分布 に従う定常ランダムプロセスをシミュレーションすることによって生成される。 この後、フェージングは適切なフィルタを使用して平均化される。 デジタルマップを使用するネットワークプランニングソフトウェアでは、信号 の減衰は、例えば、ある特定の場合以外は、複数経路フェージングが考慮されな い実験モデルに基づいて計算される。 しかしながら、従来技術の方法にはいくつかの問題と欠点がある。例えば、Ｃ ＯＳＳＡＰによって実施される一般的なリンクレベルのシミュレータでは、受信 アルゴリズムは現実的であるが、問題はチャネルモデルが現実的であるか否かで ある。レイトレーシング、すなわち、レイサーチチャネルモデルによって、現実 的なチャネルモデルを達成することができる。しかしながら、これは、レイトレ ーシング方法の実施を妨げるレイトレーシング方法によって要求される計算の複 雑さによって妨げられる。 ネットワークプランニングソフトウェアでは、デジタルマップの解決策が精度 を増大するために挙げられるが、マップの解決策によって電界強度を計算するた めに、フェージングが考慮されなければならない。この場合にもやはり、複数経 路フェージングを考慮するレイトレーシングは精度を改善するが、必要な計算量 が多すぎる。 発明の概要 本発明の目的は、許容可能な精度で、高い計算負荷なく、フェージングの平均 効果を計算できる方法を提供することである。 これは、前文で説明されるタイプの方法で実現される。この方法は、レイトレ ーシング方法によって、信号フェージングパラメータが各々のサブエリアのある ポイントで決定され、前記パラメータを使用して、サブエリアの信号複数経路フ ェージングの平均効果が計算されることを特徴とする。 本発明の方法にはいくつかの利点がある。本発明の解決策では、計算時間が短 く、レイトレーシング方法を使用して全計算を実施する場合にかかる時間の何分 の一かである。この場合には、サブエリアの平均の計算は、各々のサブエリアの いくつかの計算ポイントを必要とする。レイトレーシング方法は、フェージング 及び減衰値の現実的な結果を得るための現在最も精度の高い既知の方法である。 しかしながら、本発明の解決策では、サブエリアのサイズが適切に選定されると 、許容可能に精度の高い推定結果が得られる。 図面の簡単な説明 以下では、添付図の例を参照してより詳細に本発明を説明する。 図１は、無線システムのプランニングに本発明の方法を適用できる無線システ ムを例示する。 図２は、レイトレーシング方法によって得られるパラメータを例示する。 図３は、エリアによってフェージングが推定されるエリアを例示する。 図４ａ及び図４ｂは計算結果を例示する。 発明の詳細な説明 本発明の方法は、無線システムプランニングに適用されるのが好ましい。特に 、それは、都会環境で実施される無線システムに適切である。図１は、いくつか の 一般的な無線システムを例示する。図は、一般的なセルラー方式無線ネットワー クのセル１００を示す。セルラー方式無線ネットワークの基地局１０２は建物の 外に位置し、複数の加入者端末１０４−１０８を備える。その内のいくつか１０ ４、１０６は屋外に位置し、いくつか１０８は建物１１０内に位置する。加入者 端末は基地局への双方向の接続を有する。 送信器から受信器に到着する複数経路伝播の信号成分の位相差異を変えること によって複数経路フェージングが引き起こされるという事実に、本発明の解決策 は基づく。従って、その目的は、所望のエリアの異なるサブエリアの送信器出力 の平均フェージング強度を決定することである。サブエリアは、例えば、正方形 であり、そのサイズはデジタルマップの解像度に従う。 本発明の解決策では、信号フェージングパラメータが、レイトレーシング方法 によって、所望のエリアのあるサブエリアの１ポイントで決定される。前記ポイ ントでは、信号成分の振幅、移相、到着角度が計算される。次に、信号の減衰及 び到着角度はサブエリア全体で一定であると仮定され、前記パラメータを使用し てサブエリア中を積分することによって、平均信号強度が計算される。調査され るべきエリアの次元が、壁の次元といったような周囲の散乱面の次元と比較して 小さい場合、一定であるというパラメータについての仮定は有効である。 一例をより詳細に取り上げて、レイトレーシング方法を使用して、レイｉの振 幅ａ_i、位相ψ_i、到着角度α_iを決定すると仮定する。線分による平均効果信号 強度を以下の式に従って計算することができる。 次に、正方形ピクセルの平均効果信号強度は以下の式で計算される。 ここで、Ｍ＝観察ポイントにおける有意なレイの数 ａ_i ＝レイｉの振幅 ψ ＝観察ポイントにおける第ｉ番目のレイの位相 α_i ＝端末の方向ベクトルに関する第ｉ番目のレイの角度 α１_i ＝ピクセルサイドに関する第ｉ番目のレイの角度 ｋ ＝波数（２π／λ） ｂ ＝平均長、すなわち、平均時間で乗算された瞬間の端末速度 ｂ１ ＝ピクセルの幅 である。 図２は、正方形のピクセルの場合の値を例示する。 このように、本発明によって、平均信号強度もしくは信号パワーがプランニン グのパラメータとして使用される狭帯域無線システムのフェージングを計算する ことができる。本発明の方法を自動無線ネットワークシステムのシミュレータに おいて使用する時、レイトレーシング方法を平均間隔の１ポイントでのみ使用す る必要がある。一般に、平均間隔は短く、例えば、ＧＳＭの場合は４８０ｍｓで あり、一定である到着角度及び減衰のデフオルト値は有効であるということにな る。チャネルモデルの基礎は建物及び壁の正確な地形であるので、現実的なシミ ュレーションが可能である。 従来技術のネットワークプランニングソフトウェアでは、一般的に、地面の反 射以外の複数経路フェージングは考慮されてこなかった。しかしながら、もし、 高い精度が要求されるならば、反射を考慮することは重要である。 例で本発明の方法をより詳細に調べる。図３は、無線システムのセルが配置さ れる一般的な環境のデジタルマップを例示する。そのマップは、無線波の伝播に 影響を与えるエリアの構造部分を含む。その目的は、エリアの異なる部分に最良 の可能な可聴性を実現するようにエリア内に基地局を配置することである。実際 には、基地局を配置できるいくつかの有望な位置を選定し、これらのデフォルト 値を使用して計算を実施する。最後に、最良の案が選定され、基地局の最終位置 となる。図３では、基地局の位置は文字Ｔｘでマークされ、端末は点線でマーク された経路に沿って移動すると仮定される。 この例では、本発明の方法を使用することによって、また、比較のために、マ ップに表現された環境のマークされた経路に沿って、端末が移動する間、測定す ることによって、フェージングが計算される。図４ａは、サンプリング間隔が１ １．１ｍｓであり、端末速度が５−１０ｋｍ／ｈである場合の受信された信号パ ワーを示す。距離は水平軸上に示される。シミュレーションされた曲線４０２と の比較を可能にするために、測定結果に基づく曲線４００を４０ｄＢだけ上げる 。同様に、図４ｂは平均間隔が０．５ｓの場合の受信された信号を示す。この場 合は、シミュレーションされた曲線４０６との比較を可能にするために、測定結 果に基づく曲線４０４を４０ｄＢだけ上げるのは、上げ過ぎである。図４ｂの測 定結果を計算する場合、各々の平均間隔には、レイトレーシング方法によって計 算される１ポイントのみのパラメータが含まれる。これは２００レイトレーシン グ計算と称される。データポイントの数が９０００を超える場合には、レイトレ ーシング方法で全てを計算しなければならない場合と比べて、計算量は非常に減 少する。図は、個々のフェージングホールを予測することは難しいが、統計的に 結果は良好であることを示す。 本発明の方法は広帯域無線システムにも適用できる。平均信号強度もしくは信 号パワーがシステムパラメータとして使用される無線システムの他に、本発明の 方法は、平均パワーが別の意味を有するシステムにも適用することができる。 添付図の例を参照して、本発明を上記に説明してきたけれども、本発明はそれ に限定されず、添付の請求の範囲に開示されている本発明の思想の範囲内で様々 に変更され得ることは明白である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線システムの所望のエリアの無線波複数経路フェージングの平均効果を決 定する方法であって、 少なくとも２次元のデジタルマップを使用して、無線システムの基地局のカ バーリングエリアの所望のエリアを表現し、 所望のエリアの異なるサブエリアの送信器出力の複数経路フェージングの平 均効果を決定する方法において、 信号フェージングパラメータは、レイトレーシング方法によって、各々のサ ブエリアのあるポイントで決定され、 サブエリアの信号複数経路フェージングの平均効果は、前記パラメータを使 用して計算されることを特徴とする方法。 ２．所望のエリアの各々のサブエリアのあるポイントで、該ポイントに到着する レイの振幅、移相、到着角度がレイトレーシング方法によって計算される請求 項１に記載の方法。 ３．平均信号強度は、レイトレーシング方法によって計算されるパラメータを使 用して、所望のエリアの異なるサブエリアで決定される請求項１に記載の方法 。 ４．信号複数経路フェージングの平均効果を決定する場合、各々の平均間隔の１ ポイントはレイトレーシング方法によって計算される請求項１に記載の方法。 ５．無線システムはセルラー方式無線システムである請求項１に記載の方法。