JP2001513287A - 高周波伝播減衰を決定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、無線システムの所望エリアにおいて高周波伝播減衰を決定する方法及び装置に係る。ベースステーションの環境を規定する少なくとも多次元のベクトルマップを使用してシステムベースステーションの有効到達エリアを決定する。所望エリア内の幾つかのポイントにおける伝播減衰を線追跡方法により決定する。所望エリアの他のポイントでは、伝播減衰を実験的モデルによって計算する。線追跡方法で得られた結果により上記モデルのパラメータを初期化する。この方法により、伝播減衰を従来より著しく迅速に計算することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 高周波伝播減衰を決定する方法及び装置発明の分野 本発明は、無線システムの所望エリアにおいて高周波伝播減衰を決定する方法 であって、ベースステーションの環境を規定する少なくとも二次元のベクトルマ ップを使用してシステムベースステーションの有効到達エリアを決定すると共に 、上記所望エリアの異なる点において送信器の送信強度を決定する方法に係る。先行技術の説明 無線システムを構成するときには、所望の有効到達エリアをできるだけコスト 効率良く達成することに努力が払われる。システムのベースステーションの位置 を考えるときには、所要のトラフィック容量及び達成される有効到達エリアが考 慮に入れられる。高周波伝播に関する限り、広範囲な有効到達エリアと、ベース ステーションの有効な位置とを確保するようにベースステーションを配置するこ とが目的である。 無線ネットワークをプランニングするために種々の方法及び手段が開発されて いる。所望のエリアにおける地形及び建物に関するモデリングされた情報を与え るデジタルマップは、無線ネットワークプランニングに一般に使用される手段で ある。ベクトルマップにより、コンピュータを使用して、異なるベースステーシ ョン位置に対するネットワークオペレーションに関連したパラメータ及び有効到 達エリアを計算することができる。 しかしながら、特に屋内の減衰を決定することは困難である。一般的に使用さ れる方法は、建物外部の一般的な電界強度を推定しそしてそこから建物内の一般 的な屋内減衰を減算することにより屋内有効到達領域を決定することである。し かしながら、この方法によって得られる結果は、屋内でも電界強度が大幅に変化 し得る小さなセルの場合に非常に不正確になり、一般的な減衰係数を使用するの では不充分である。更に、この方法は、屋内ベースステーションの有効到達エリ アを決定するには不適当である。 別の既知の方法は、異なる建物において測定を行い、そして最良の可聴度を得 るようにベースステーションを配置することである。しかしながら、この場合の 欠点は、測定に経費がかかり且つ時間浪費なことである。更に、実際には、所望 エリア全体を測定することができない。 第３の方法は、いわゆる線追跡方法によって有効到達エリアを計算することで ある。しかしながら、これは、建物の屋内有効到達エリアを決定することができ ない。というのは、建物内には通常多数の仕切りがあり、正確な予想計算を確保 するためには、壁を貫通して伝播し及び壁から反射される線を考慮に入れねばな らない。その結果、実際には、ネットワークプランニングに関する限り、今日の コンピュータを用いると、計算時間が甚だしく長くなる。発明の要旨 従って、本発明の目的は、既知の方法の欠点を回避することのできる方法を提 供することである。 これは、冒頭で述べた方法において、所望エリア内の幾つかのポイントにおけ る伝播減衰を線追跡方法により決定し、そして所望エリアにおける伝播減衰を実 験的モデルによって計算し、線追跡方法で得られた結果によって上記モデルのパ ラメータを初期化することを特徴とする方法により達成される。 更に、本発明は、所望エリアにおいて少なくとも１つのベースステーションを 含む無線システムの高周波伝播減衰を決定する装置であって、所望のベースステ ーションの環境を規定する少なくとも二次元のベクトルマップを維持する手段と 、上記環境の異なるポイントにおいてベースステーション送信器の送信強度を決 定する手段とを備えた装置にも係る。本発明の装置は、ベクトルマップで規定さ れた所望エリアの幾つかのポイントにおける伝播減衰を線追跡方法により推定す る手段と、所望エリアにおける伝播減衰を実験的モデルにより計算する手段と、 線追跡方法で得られた結果によって上記モデルのパラメータを初期化する手段と を備えたことを特徴とする。 本発明の方法は、多数の効果を有する。本発明の解決策では、計算時間が短く 、全計算が線追跡方法により実行された場合に要する時間の一部分となる。しか しながら、実験的モデルは正確な値で初期化されるので、得られる結果は、充分 に正確なものとなる。本発明の解決策は、屋内伝播減衰を推定するのに特に適し ている。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、本発明の方法を適用してプランニングすることのできる無線システム を示す図である。 図２は、セルラー無線システムの有効到達エリアのベクトルマップを示す図で ある。 図３は、最終的な伝播減衰曲線の一例を示す図である。 図４は、本発明の装置の構造を示すブロック図である。好ましい実施形態の詳細な説明 従って、本発明の方法は、好ましくは、無線システムのプランニングに適用す ることができる。これは、都市環境においてマイクロセル及びピコセル技術によ って実施される無線システムをプランニングするのに特に適している。ある典型 的な無線システムが図１に示されている。典型的なセルラー無線ネットワーク１ ００と、建物１０２の屋内ネットワーク１０４の２つのシステムが図示されてい る。セルラー無線ネットワーク１００では、ベースステーション１０６が屋外に 配置され、これは、多数の加入者ターミナル１０８ないし１１０を含み、そのあ るもの１０８は、屋外に位置し、そしてあるもの１１０は、建物１１２内に位置 する。加入者ターミナルは、ベースステーションに対して両方向接続を有する。 建物１０２の屋内ピコセルネットワーク１０４は、屋内ベースステーション１１ ４と、多数の屋内ターミナル１１６ないし１１８とを備えている。 本発明の方法を一例として詳細に説明する。図２は、無線システムに対して屋 内セルが配置されるべき典型的なオフィス環境のベクトルマップを示す。ベクト ルマップは、高周波伝播に影響を及ぼすエリアの構造部分を含む。建物の異なる 部分において考えられる最良の可聴度を達成するようにエリアにベースステーシ ョンを配置することが目的である。実際に、ベースステーションをおそらく配置 できる幾つかの位置が選択され、そしてこれらのデフォールトによって計算が実 行される。最良の形態が、最終的に、ベースステーションの最終位置として選択 される。 従って、ベースステーションの各仮定された位置において同様の計算が実行さ れる。このようにして、所望エリアの幾つかのポイントにおいて線追跡方法によ り初期計算が決定される。線追跡は、２つのやり方、即ち多数のミラー像による か又は線放射方法によって実施することができる。この方法は、Ｔ．ハシュカ著 の「屋内環境に対する線追跡モデル及びそれらの計算上の複雑さ(Ray Tracing Mo dels for Indoor Environments and Their Computational Complexity)」、ＰＩ ＭＲＣ '９４、ＡＡＢ５．１、１９９４に詳細に説明されている。 伝播減衰を決定するために多数の異なる実験モデルが開発されている。従って 、問題は、それらのパラメータを設定することが困難なことである。１つの考え られる伝播モデルは、電力がｄＢスケールで与えられると仮定して次の式で表わ される。 Ｐ_r＝Ｐ_t−Ｃ₀−１０＊Ｃ₁＊ｌｏｇ(ｄ)−Ｃ₂ｄ 但し、Ｐ_r及びＰ_tは送信及び受信電力であり、そしてｄは送信器と受信器との間 の距離である。Ｃ₀は無線周波数及びアンテナ特性に基づく倍率係数である。Ｃ₁ 及びＣ₂は減衰傾斜及び付加的な障害ロスである。従って、パラメータＣ_iは、線 追跡方法により得られる情報によって初期化することができる。 別の考えられる実験的モデルが、Ｊ．Ｍ．キーナン及びＡ．Ｊ．モートレイ著 の「建物内の無線有効到達域(Radio Coverage in Buildings)」、ブリティッシュ ・テレコム・テクノロジー・ジャーナル、第８巻、第１号、１９９０年１月に開 示されており、これは次の通りである。 Ｐ_r＝Ｐ_t−Ｃ₀−１０＊Ｃ₁＊ｌｏｇ(ｄ)−ｎ₁＊Ｄ₁−ｎ₂＊Ｄ₂−… 但し、Ｐ_tは送信電力であり、Ｃ₀は無線周波数及びアンテナ特性に基づく定数項 であり、Ｃ₁は減衰傾斜であり、ｄは送信器と受信器との間の距離であり、ｎ_iは クラスｉに属する視線上の障害物の数であり、そしてＤ_iはクラスｉに属する障 害物の減衰定数である。建物において、これらの障害物は、通常、異なる材料で 作られた壁であり、これら壁の減衰度は、建物の使用材料に基づくもので、適当 に分類することができる。本発明の解決策では、減衰定数Ｃ_i及びＤ_iは、好まし くは、線追跡方法によって正確に決定することができる。 最終伝播減衰曲線の一例が図３に示されている。測定ポイントは横軸上に示さ れ、そして電界強度は縦軸に示されている。測定ポイントは、図２の建物内のタ ーミナルが破線で示されたルートをたどると仮定することから生じる。本発明の 方法で得られた結果（上の曲線）と、実際の測定により得られた結果（下の曲線 ）が、比較のために図示されている。推定された曲線は、明瞭化のために、実際 の結果から１５ｄＢだけ上昇されている。 本発明の解決策の効果は、特に高い迅速性にある。図２に基づく建物内の最初 の線追跡計算は、有効なワークステーションで行って９分を要するが、最終的な 伝播減衰推定値は、後で初期化される実験モデルを用いて１秒で計算された。例 えば、各々２５階建ての建物１００棟がエリア内にあって、各建物に関する情報 が必要な場合には、単なる線追跡方法による計算は１５日を要するが、本発明の 解決策では、１時間未満しか要さない。 本発明の解決策は、屋外及び屋内計算に適している。もし必要であれば、エリ アの形式に基づき、所望エリアの異なる部分に異なる実験モデルを使用すること ができる。計算は、もちろん、使用するベクトルマップの次元に基づき、三次元 的に行うこともできる。 本発明の方法を実施する装置の構造を、図４のブロック図を参照して次に説明 する。この装置は、所望のベースステーションの環境を規定する少なくとも二次 元のベクトルマップを維持するための手段４００を備えている。この手段４００ は、通常、メモリ回路によって実施される。 この装置は、更に、環境の異なるポイントにおいてベースステーション送信器 の送信強度を決定するためのプロセッサ手段４０２を備えている。本発明の装置 において、プロセッサ手段４０２は、線追跡方法により所望エリアのあるポイン トで伝播減衰を決定する。プロセッサ手段４０２は、更に、同じエリアにおける 伝播減衰を実験的モデルにより決定し、このモデルのパラメータは、線追跡方法 で得た結果によって初期化される。本発明の装置では、線追跡方法で計算された 値を装置のメモリ手段４０４に一時的に記憶することができ、これら値は、実験 的モデルの初期値がセットされるときに読み取ることができる。 手段４０２は、マイクロプロセッサ又はそれに対応する取り外し式のロジック 回路によって実施できるのが好ましく、従って、本発明の手順は、ソフトウェア で実施できるのが好ましい。計算される特定のエリアは、プロセッサ装置へ入力 ４０３として導入することができる。 添付図面の例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるもの ではなく、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の仕方で変更できるこ とが明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，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，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線システムの所望エリアにおいて高周波伝播減衰を決定する方法であって 、ベースステーションの環境を規定する少なくとも二次元のベクトルマップを 使用してシステムベースステーションの有効到達エリアを決定すると共に、所 望エリアの異なるポイントにおいて送信器の送信強度を決定する段階を含む方 法において、 所望エリア内の幾つかのポイントにおける伝播減衰を線追跡方法により決定 し、そして 所望エリアにおける伝播減衰を実験的モデルによって計算し、線追跡方法で 得られた結果によって上記モデルのパラメータを初期化するという段階を含む ことを特徴とする方法。 ２．所望エリアの異なる部分に異なる実験的モデルが使用される請求項１に記載 の方法。 ３．上記実験的モデルは、次の式で表わされ、 Ｐ_r＝Ｐ_t−Ｃ₀−１０＊Ｃ₁＊ｌｏｇ(ｄ)−ｎ₁＊Ｄ₁−ｎ₂＊Ｄ₂−… 但し、Ｐ_tは送信電力であり、Ｃ₀は無線周波数及びアンテナ特性に基づく定 数項であり、Ｃ₁は減衰傾斜であり、ｄは送信器と受信器との間の距離であり 、ｎ_iはクラスｉに属する視線上の障害物の数であり、そしてＤ_iはクラスｉに 属する障害物の減衰定数であり、減衰定数Ｃ_i及びＤ_iの１つ以上が、線追跡 方法によって決定される請求項１に記載の方法。 ４．上記方法は、建物の屋内減衰の計算に適用される請求項１に記載の方法。 ５．所望エリアにおいて少なくとも１つのベースステーションを含む無線システ ムの高周波伝播減衰を決定する装置であって、所望のベースステーションの環 境を規定する少なくとも二次元のベクトルマップを維持する手段(400)と、上 記環境の異なるポイントにおけるベースステーション送信器の送信強度を決定 するための手段(402)とを備えた装置において、更に、 ベクトルマップで規定された所望エリアの幾つかのポイントにおける伝播減 衰を線追跡方法により推定する手段(402)と、 所望エリアにおける伝播減衰を実験的モデルにより計算する手段(402)、及 び線追跡方法で得られた結果によって上記モデルのパラメータを初期化する手 段(402,404)とを備えたことを特徴とする方法。