JP2002344398A - 電界強度計算装置および電解強度計算プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 事前の測定が不可能な場所においても広範囲
に渡る送信エリアにおいても厳密解を用いて計算値と実
測値とに誤差が小さくきめ細かなメッシュで電解強度計
算を行なうことができ、計算値と実測値とに誤差が小さ
な電解強度計算装置および電解強度計算プログラムを提
供する。 【解決手段】 電界強度計算装置１は、地上観測データ
の土地被覆状況データに基づいて、実効電力、電波の波
長、距離、送信エリアにおける導電率および誘電率のパ
ラメータから計算により電解強度を算出するものであっ
て、前記データから、あらかじめ設定された数値に変換
する変換テーブル６ａにより前記導電率および前記誘電
率を変換して求める変換手段３と、前記数値により送信
エリアの導電率および誘電率を算出して求める算出手段
４と、求めた導電率、誘電率および他の前記パラメータ
に基づいて電波の送信エリアにおける電界強度を計算す
る電界強度計算手段５と、を備える構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放送波や通信波な
どの電波を送信する送信エリアにおける地上観測データ
による地表被覆状況データあるいは地表の高さ等に関す
るデータから電界強度を計算により求める電界強度計算
装置および電界強度計算プログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放送波や通信波などの電波の送信
エリアにおける電解強度を推定する手法として様々な方
法が行われている。この電解強度の計算は、建造物や、
地上の起伏状態、大地の導電率、誘電率が大きく影響す
るため様々な計算方法が考察されている。例えば、特開
平９−１１９９５５号公報に記載されているような電解
強度計算装置が提案されている。この特開平９−１１９
９５５号公報に記載の電解強度計算装置は、つぎのよう
にして電解強度を計算している。

【０００３】はじめに、道路の位置を示す道路データに
基づいて道路を直線のサブエレメントに分解し、道路に
対する建物の位置を記憶した建物データを用いてサブエ
レメントにおける両側の建物間の距離を算出する。そし
て、建物間の距離に基づいてサブエレメントの道路幅を
算出し、サブエレメントを中心として相互に道路幅離れ
た位置を連続した壁面の位置として第１のメモリに格納
する。また、道路の交差点における道路の交差角および
壁面位置格納手段により記憶された壁面の位置に基づい
て算出した交差点における回析点の位置および回折角を
表わすデータを交差点に対応付けて第２のメモリに格納
する。そして、第１のメモリに格納した連続した壁面の
位置ならびに第２のメモリに格納した回折点の位置およ
び回折角に基づいて、送信点から受信点への電波の軌跡
をトレースし、その軌跡に基づいて受信点における電解
強度を計算している。

【０００４】また、電解強度を計算する他の方法とし
て、地上の起伏状態を統計的な手法を用いて計算するこ
とが知られている。さらに、そのほかの電解強度を計算
する方法として、電界強度の測定値と一致する計算式の
厳密解を用いることは、既に解析されている。なお、こ
の厳密解を用いる場合は、地上の建物などの起伏状態を
実測等により実際の起伏状態の細かな数値が必要とな
り、現在になっても統計的手法を用いて行なわれること
が実情である。

【０００５】

【従来技術の問題点】しかし、従来技術において、電界
強度を計算する場合に、以下に示すような問題点が存在
した。

【０００６】特開平９−１１９９５５号公報の電界強度
計算装置は、道路データに基づいて道路幅や、建物高さ
を実測する必要があるため、測定範囲が広範囲であると
建物高さ等の測定が困難であった。

【０００７】また、厳密解を用いて電解強度を計算する
場合は、地上の起伏状態、建造物の高さ、大地の導電
率、誘電率あるいは大地反射係数の正確な測定値が必要
となるため、適用が、狭い場所の範囲に限られ、厳密解
を計算するパラメータを広範囲できめ細かく取得できな
かった。

【０００８】さらに、従来技術の統計手法は、計算した
サンプル点全体の平均誤差（計算値の測定値からの誤
差）は０に近づくものの、個々の誤差を示す分散は０に
ならず、ガウス分布に従うため、サンプル点によっては
数十ｄＢ以上の誤差が発生する問題があった。そして、
計算結果を補間するために膨大な測定データを必要とし
ていた。

【０００９】また、従来、将来建設する設備から発射す
る電波のように、事前の測定が不可能な新たな送信エリ
アに電波を送信する場合の電解強度の計算は、誤差を承
知の上、統計的手法を取らざるを得ない等の問題があっ
た。

【００１０】本発明は前記問題点に鑑み創案されたもの
であり、広範囲に渡る送信エリアにおいても厳密解を用
いて計算値と実測値とに誤差が小さくきめ細かなメッシ
ュで電界強度計算を行なうことができ、また、事前の測
定が不可能な場所においても広範囲に渡る送信エリアに
おいても厳密解を用いて計算値と実測値とに誤差が小さ
くきめ細かなメッシュで電解強度計算を行なうことがで
き、さらに、計算値と実測値とに誤差が小さな電解強度
計算装置および電界強度計算プログラムを提供すること
を目的とする。

【００１１】

【問題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、以下の電解強度計算装置にかかる構成とし
た。すなわち、電界強度計算装置は、送信エリアにおけ
る地上観測データの土地被覆状況データに基づいて、電
波を送信するための実効電力、送信する電波の波長、送
信点から受信点までの距離、送信エリアにおける導電率
および誘電率を少なくとも含むパラメータから計算によ
り電波を送信する送信エリアの電界強度を算出する電界
強度計算装置であって、前記地上観測データの土地被覆
状況データから、あらかじめ設定された数値に変換する
変換テーブルを介して、前記パラメータの内、少なくと
も前記導電率および前記誘電率について、前記数値に変
換して求める変換手段と、この変換手段から求めた導電
率、誘電率における前記数値により前記土地被覆状況デ
ータに対応する送信エリアの導電率および誘電率を算出
して求める算出手段と、前記算出手段により求めた導電
率、誘電率および他の前記パラメータに基づいて電波の
送信エリアにおける電界強度を計算する電界強度計算手
段と、を備える構成とした。

【００１２】このように構成されることにより、電界強
度計算装置によれば、送信エリアにおける前記地上観測
データの土地被覆状況データから、電界強度を算出する
ためのパラメータの内、送信エリアにおける導電率およ
び誘電率を、あらかじめ設定した数値に、変換テーブル
を介して行なう変換手段により変換する。そして、変換
した前記数値により算出手段により送信エリアにおける
導電率および誘電率の厳密解を用いて電界強度計算手段
により他のパラメータを用いて電波の送信エリアにおけ
る電界強度を計算することができる。

【００１３】また、電界強度計算装置は、送信エリアに
おける地上観測データの土地被覆状況データに基づい
て、電波を送信するための実効電力、送信する電波の波
長、送信空中線高、受信空中線高、送信点から受信点ま
での距離、および送信エリアにおける大地反射係数を少
なくとも含むパラメータから計算により電波を送信する
送信エリアの電界強度を算出する電界強度計算装置であ
って、前記地上観測データの土地被覆状況データから、
あらかじめ設定された数値に変換する変換テーブルを介
して、前記パラメータの内、少なくとも大地反射係数に
ついて前記数値を求める変換手段と、この変換手段から
求めた大地反射係数の前記数値により前記土地被覆状況
データに対応する送信エリアの大地反射係数を算出して
求める算出手段と、前記算出手段により求めた大地反射
係数および他の前記パラメータに基づいて放送波の送信
エリアにおける電界強度を計算する電界強度計算手段
と、を備える構成とした。

【００１４】このように構成されることにより、電界強
度計算装置によれば、送信エリアにおける前記地上観測
データの土地被覆状況データから、電界強度を算出する
ためのパラメータの内、送信エリアにおけ大地反射係数
を、あらかじめ設定した数値に、変換テーブルを介して
行なう変換手段により変換する。そして、変換した前記
数値により算出手段により送信エリアにおける大地反射
係数を使用し厳密解を用いて電界強度計算手段により他
のパラメータを用いて電波の送信エリアにおける電界強
度を計算することができる。

【００１５】さらに、電界強度計算装置は、送信エリア
における地上観測データの高さデータと地形データに基
づいて、電波を送信するための実効電力、送信する電波
の波長、送信空中線高、受信空中線高、送信点から受信
点までの距離、送信エリアの建造物高さおよび建造物奥
行長さを少なくとも含むパラメータから計算により電波
を送信する送信エリアの電界強度を算出する電界強度計
算装置であって、前記地上観測データの高さデータと地
形データとに基づいて、地表高さを求めると共に、前記
パラメータの内、少なくとも建造物高さを算出して求め
る高さ算出手段と、この高さ算出手段により求めた地表
高さと建造物高さおよび他の前記パラメータを用いて電
界強度を計算する電界強度計算手段とを備える構成とし
た。

【００１６】このように構成されることにより、電界強
度計算装置によれば、送信エリアにおける地上観測デー
タの高さデータと地形データに基づいて、高さ算出手段
により、建造物の地表高さと受信点の地表高さを求め
る。それと共に、送信エリアの建物高さを算出する。さ
らに、求めた地表高さと建造物高さである厳密解および
他のパラメータを用いて厳密解の電界強度計算手段によ
り送信エリアの電界強度を計算している。なお、建造物
奥行長さは、電波が建造物を通過する角度を求め、その
電波が通過するメッシュ（桝目状に分割したエリア）を
求めることで算出することができる。

【００１７】また、電界強度計算プログラムは、コンピ
ュータを、電波の送信エリアにおける地上観測データの
土地被覆状況データから、あらかじめ設定された数値に
変換する変換テーブルを有する記憶手段と、この記憶手
段の変換テーブルを参照し、導電率および誘電率につい
て、数値に変換する変換手段、この変換手段から求めた
導電率および誘電率の数値により前記土地被覆状況デー
タに対応する送信エリアの導電率および誘電率を算出し
て求める算出手段、この算出手段により求めた導電率、
誘電率および電波を送信するための実効電力、送信する
電波の波長、送信点から受信点までの距離に基づいて、
電波の送信エリアにおける電界強度を計算する電界強度
計算手段、として機能させるように構成した。

【００１８】このように構成されることにより、電界強
度計算プログラムは、まず、変換手段によって、電波の
送信エリアにおける地上観測データの土地被覆状況デー
タから、送信エリアにおける導電率および誘電率を、あ
らかじめ設定した数値に、記憶手段の変換テーブルを参
照して変換する。そして、変換した数値により算出手段
によって、送信エリアにおける導電率および誘電率が算
出される。これらの導電率および誘電率、電波を送信す
るための実効電力、送信する電波の波長、送信点から受
信点までの距離に基づいて、電界強度計算手段によっ
て、電波の送信エリアにおける電界強度を計算すること
ができる。

【００１９】さらに、電界強度計算プログラムは、コン
ピュータを、電波の送信エリアにおける地上観測データ
の土地被覆状況データから、あらかじめ設定された数値
に変換する変換テーブルを有する記憶手段、この記憶手
段の変換テーブルを参照し、大地反射係数について、前
記数値に変換する変換手段、この変換手段から求めた大
地反射係数の数値により前記土地被覆状況データに対応
する送信エリアの大地変換係数を算出して求める算出手
段、この算出手段により求めた大地変換係数および電波
を送信するための実効電力、送信する電波の波長、送信
空中線高、受信空中線高、送信点から受信点までの距離
に基づいて、電波の送信エリアにおける電界強度を計算
する電界強度計算手段、として機能させる構成とした。

【００２０】このように構成されることにより、電界強
度計算プログラムは、まず、変換手段によって、電波の
送信エリアにおける地上観測データの土地被覆状況デー
タから、送信エリアにおける大地反射係数を、あらかじ
め設定した数値に、記憶手段の変換テーブルを参照して
変換する。そして、変換した数値により算出手段によっ
て、送信エリアにおける大地反射係数が算出される。こ
の大地反射係数、電波を送信するための実効電力、送信
する電波の波長、送信空中線高、受信空中線高、送信点
から受信点までの距離に基づいて、電界強度計算手段に
よって、電波の送信エリアにおける電界強度を計算する
ことができる。

【００２１】そして、電界強度計算プログラムは、コン
ピュータを、電波の送信エリアにおける地上観測データ
の高さデータと地形データに基づいて地表高さを求める
と共に、建造物高さを算出して求める高さ算出手段、こ
の高さ算出手段により求めた送信エリアの地表高さと建
造物高さおよび電波を送信するための実効電力、送信す
る電波の波長、送信空中線高、受信空中線高、送信点か
ら受信点までの距離、建造物奥行長さに基づいて電界強
度を計算する電界強度計算手段、として機能させる構成
とした。

【００２２】このように構成されることにより、電界強
度計算プログラムは、まず、地上観測データの高さデー
タと地形データに基づいて地表高さ，建造物高さを高さ
算出手段により算出する。そして、算出した送信エリア
の地表高さおよび建造物高さと、電波を送信するための
実効電力、送信する電波の波長、送信空中線高、受信空
中線高、送信点から受信点までの距離、建造物奥行長さ
に基づいて電解強度計算手段により電波の送信エリアに
おける電界強度を計算することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態
について説明する。図１は電界強度計算装置を示すブロ
ック図である。電界強度計算装置１は、主制御部および
記憶部等を備えて構成される一般的パーソナルコンピュ
ータであり、入力されたデータを、変換テーブル６を介
してあらかじめ設定した数値に変換する変換手段３と、
この変換手段３により変換された数値に基づいて算出す
る算出手段４と、この算出手段４により算出した各値
（導電率、誘電率）に基づいて送信エリアの電界強度を
計算する電界強度計算手段５を機能的に実現するもので
ある。

【００２４】なお、変換手段にデータを入力するための
入力手段２は、各種記憶媒体のディスク・ドライブ(駆
動装置)であり、一般的にハードディスクやフロッピー
（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気デ
ィスク）などの外部記憶装置の構成であることと併せ
て、キーボードや、あるいは、スキャナ等であってもよ
い。さらに、比較手段７は、電界強度計算手段５により
計算された値と、あらかじめ測定されて、すでに判明し
ている送信エリアの電界強度の値と比較演算するための
ものである。

【００２５】また、表示手段８は、電界強度計算手段５
により計算した結果、あるいは比較手段７により比較し
た結果を数値、グラフ、音声などにより表示するための
スピーカや、また、液晶表示画面、ＣＲＴ表示画面ある
いはプラズマ表示画面などのディスプレイ装置である。

【００２６】地上観測データの土地被覆状況データは、
衛星観測データや、航空データが使用されている。例え
ば、衛星観測データを使用する場合、衛星（ランドサッ
ト）からの波長毎のセンサにより観測した土地が海水、
田園、平地、都市等どの項目であるかの土地被覆状況を
判断することができるデータを取得し、その取得したデ
ータにより土地被覆状況を表１に示すように、例えば、
Ａ０００１等の数値に数値化している。

【００２７】変換手段３は、入力手段２により入力され
る地上観測データの土地被覆状況データから、変換テー
ブルを介して導電率εと誘電率σとをあらかじめ設定し
た数値に変換するように機能する。また、この変換手段
３に用いられる変換テーブル６は、第１変換テーブル６
ａ、第２変換テーブル６ｂ、第３変換テーブル６ｃ等複
数のテーブルを備えている記憶手段（記憶部）などによ
り構成されている。

【００２８】そして、この変換テーブル６は、それぞれ
のテーブル６ａ、６ｂ、６ｃが、入力される各データに
対応してあらかじめ設定された数値を備えるように構成
されている。たとえば、表１に示すように、第１変換テ
ーブル６ａは、入力される土地被覆状況データの各土地
状態の項目に対応して、あらかじめ設定されている数値
の項目と、この数値の項目に対応する導電率εおよび誘
電率σの値を有する項目を備えている。

【００２９】

【表１】

【００３０】電界強度計算装置１は、例えば、電波とし
て中波による放送波について特定のパラメータを入力す
ることで電界強度厳密解を用いて送信エリアの電界強度
を計算することができる。ここでは、パラメータとして
（１）式に示すように、電波を送信するための実効電力
としての見せかけの効率を含めた空中線放射電力ＧＰ
と、送信する電波の波長（中波）λと、送信点から受信
点までの（想定地点までの）距離ｄと、送信エリアにお
ける導電率εと、送信エリアにおける誘電率σを用いて
いる。そして、（１）式において、ｆ［］を［］内のパ
ラメータよる関数と定義している。

【００３１】

【数１】

【００３２】なお、（１）式は、Ｎｏｒｔｏｎの解析結
果を参照しており、このＮｏｒｔｏｎの解析結果につい
ては、日本放送出版協会から昭和２８年に出版されてい
る「ＮＨＫ放送技術双書 中空線と電波伝搬」のｐｐ２
６７〜２６９に記載の（４．１５）〜（４．２１）式を
参照している。その参照した式をつぎに示す

【００３３】

【数２】

【００３４】（２）式中Ａは減衰項で、数値距離ρと誘
電率εおよび２σλｃで規定される角ｂとの関数であ
る。また、ｆ_MCはＭＨｚで表わした周波数、σは導電
率、εは誘電率、λは波長、ｄは距離、ψ₂は地面で反
射のある場合の電波の入射角で地表から測った角、ｘ＝
２λσｃである。

【００３５】つぎに、算出手段４は、変換手段３により
土地被覆状況データから変換した数値に対応する誘電率
εおよび導電率σに演算するように機能する。あらかじ
め設定されている土地被覆状況データに対応する導電率
εおよび誘電率σの数値は、すでに既存の地上波の伝搬
特性として「アンテナ光学ハンドブック」電子通信学会
偏ｐ５７７表２．１から求めており、図２および図３に
示す。なお、誘電率εは、誘電体の比誘電率と真空の誘
電率ε₀との積である。そして、反射面が山岳・丘陵に
ついての反射係数の値はここでは送信エリアに合わせて
０．２５としている。

【００３６】なお、図２および図３に示すＡ〜Ｇで表わ
す土地被覆状況を参照して、表１に示す、第１変換テー
ブル６ａにおける各項目の田園、平地，都市等に対する
誘電率εおよび導電率σの値をあらかじめ算出してい
る。

【００３７】そして、電界強度計算手段５は、つぎに示
す（３）式により、算出手段４により算出された誘電率
εおよび導電率σと、すでに入力手段２から入力されて
いる他のパラメータである見かけの効率を含めた空中線
放射電力ＧＰと、使用する波長λと、想定地点までの距
離ｄと、により送信エリアにおける電界強度を計算する
ように機能する。

【００３８】

【数３】

【００３９】（３）式において、ＧＰ：見かけの効率を
含めた空中線放射電力（実効電力）、λ：波長（ｍ）、
ｄ：想定地点までの距離、ε：誘電率、σ：導電率であ
る。この（３）式および図４に示すようにＮｏｒｔｏｎ
の解析結果を異なる誘電率εおよび導電率σに適用でき
るように拡張している。図４は電解強度を計算する場合
のパラメータを模式的に示し、電解強度と位置との関係
を示すグラフ図である。図４に示すように、ここでは、
（３）式における第一項の電解強度と、第二項の電解強
度および第三項の電解強度および（ｉ，j）地点での電
解強度の値を矢印で示している。

【００４０】なお、（３）式を用いて図５に示す野辺地
ラジオの送信エリアにおける計算を行なった結果、略実
測値と計算値が近い値を取った。図５は野辺地ラジオの
送信エリアを示し、電解高度計算値と地形データを三次
元的に示すグラフ図である。ちなみに、各測定ポイント
での実測値と計算値を示すと、尻屋崎では、実測値が４
８ｄＢで計算値が４６．９ｄＢ、六ヶ所村では実測値が
６３ｄＢで計算値が６２．７ｄＢ、野辺地町では実測値
が７９ｄＢで計算値が７９．３ｄＢ、三沢市では実測値
が６０ｄＢで計算値が６０．４ｄＢであった。

【００４１】このように、変換手段３により土地被覆状
況データから数値に変換し、算出手段により変換した数
値から誘電率εおよび導電率σを算出して他のパラメー
タとから電解強度を算出することで、実測地と比較して
誤差の少ない計算値を求めることができることが分かっ
た。

【００４２】次に、電界強度計算を行なう際に、ＵＨＦ
送信エリアであり、大地反射係数を用いる場合を、図１
を参照して説明する。なお、図１の各構成についてすで
に説明した以外の異なる部分について主として説明す
る。電界強度計算装置１は、主制御部および記憶部等を
備えて構成される一般的パーソナルコンピュータであ
り、入力されたデータを、変換テーブル６を介してあら
かじめ設定した数値に変換する変換手段３と、この変換
手段３により変換された数値に基づいて算出する算出手
段４と、この算出手段４により算出した各値（大地反射
係数）に基づいて送信エリアの電界強度を計算する電界
強度計算手段５を機能的に実現するものである。

【００４３】変換手段３は、表２に示す第２変換テーブ
ル６ｂの数値を用いて土地被覆状況データを、あらかじ
め設定されている数値に変換するためのものである。こ
の表２に示す数値は、すでに既存の地上波の伝搬特性と
して「アンテナ光学ハンドブック」電子通信学会偏ｐ５
７７表２．１から求めており、表２に示す。大地反射係
数は、反射面が山岳・丘陵について、ここでは送信エリ
アに合わせて０．２５としている。

【００４４】ここで使用される計算式は、Ｂｒｅｍｅｒ
の解析結果を参照して用い、計算に必要なパラメータは
（４）式となる。そして、（４）式において、ｆ［］を
［］内のパラメータよる関数と定義している。

【００４５】

【数４】

【００４６】（４）式において、ｈ１：送信アンテナ高
（送信空中線高）、ｈ２：受信アンテナ高（受信空中線
高）、ｄ：送信点から受信点までの距離、ｄ２：大地反
射点から受信点までの距離、Ｒ：大地の反射係数であ
る。

【００４７】また、ＵＨＦ送信エリアの推定は、刃形回
折による陰影係数が−１以下としたとき見通しエリアの
電解強度計算方法による。そして、参照したＢｒｅｍｅ
ｒの解析結果は、電波新聞社から出版されている「ＵＨ
Ｆテレビジョン送信と受信」内でＵＨＦ電波の伝播特性
の章に記載されている（３．４．２４）、（３．４．２
５）式を（式）５としてつぎに示す。

【００４８】

【数５】

【００４９】そして、Ｂｒｅｍｅｒの基本式への適用を
拡張すると、つぎの（６）式となる。

【００５０】

【数６】

【００５１】この（６）式で、ＧＰは空中線実効電力
（実効電力）、Ｒは大地反射係数、ｈ ₁は送信空中線
高、ｈ₂は受信空中線高である。また、演算手段４は、
変換手段３により第２変換テーブル６ｂを用いて数値に
変換した値により、つぎの表２に示すように、送信エリ
アでの大地反射係数に対応する値を計算して求めてい
る。そして、さらに、表２の大地反射係数から、つぎに
示す（７）式により水平波および垂直波について求め
る。

【００５２】

【表２】

【００５３】

【数７】

【００５４】（７）式中、φは電波の接触角、ε_cはＫ_e
−ｊ６０λσ、Ｋ_eは媒質の空気に対する比誘電率、σ
は媒質の電気伝導率（導電率）、λは波長である。な
お、この（７）式では、演算手段４において、Ｋ_c，σ
は例として表３に示す値を用いて行なっている。

【００５５】

【表３】

【００５６】このように、電解強度計算装置１は、大地
反射係数を求め、他の前記パラメータと共に電解強度計
算手段５により算出することで、送信エリアにおける電
解強度を計算することができる。なお、（６）式を用い
て電解強度を計算した場合について、図６（ａ）（ｂ）
に示すように、実測値として大年寺山デジタル実験局を
測定した値を記載したグラフ図において比較すると、つ
ぎのようなことが判断できる。なお、図６（ａ）は受信
アンテナ高と電解強度の関係を示すグラフ図、図６
（ｂ）は受信高１０ｍから送信点を見た状態の模式図で
ある。

【００５７】図６（ａ）に示すように、統計的手法で
は、実測値からの誤差が１０ｄＢ以上あるのに対し、
（６）式による電解強度の計算値では、誤差が約１ｄＢ
と非常に小さくほぼ実測値と一致していることが分か
る。このように、電解強度計算装置１は、大地反射係数
と、他のパラメータにより、実測地から誤差が少ない電
解強度を計算により求めることができる。

【００５８】つぎに、本発明における他の実施の形態に
ついて図７を参照して説明する。図７は、電解強度計算
装置を模式的に示すブロック図である。なお、図１にお
いてすでに説明した部分については同じ符号を付して説
明を省略する。

【００５９】図７に示すように、電解強度計算装置１０
は、主制御部および記憶部等を備えて構成される一般的
パーソナルコンピュータであり、入力手段２により入力
される地上観測データから、高さデータと地形データに
基づいて、高さ算出手段１４により、送信エリアの地表
高さを求めると共に、建物高さデータを算出し、それら
地表高さデータ、建物高さデータと、他のパラメータで
ある、電波を送信するための実効電力、送信する電波の
波長、送信空中線高、受信空中線高、送信点から受信点
までの距離、送信エリアの建造物高さおよび建造物奥行
長とにより、電解強度計算手段５により電解強度を計算
するものである。

【００６０】地上観測データは、衛星観測データあるい
は航空観測データにより、三次元的な位置関係が判断す
ることができるステレオ画像により建造物高さデータお
よび地表高さデータが算出できるものである。そして、
高さ算出手段１４は、衛星観測データの建造物高さデー
タおよび地表高さデータから、送信エリアの地表高さお
よび建造物高さを算出するものである。

【００６１】ここでは、建造物による解析損失をＳｏｍ
ｍｅｒｆｅｌｄの回折公式を使用して求めている。解析
損失の厳密解に必要なパラメータは（８）式となる。そ
して、（８）式において、ｆ［］を［］内のパラメータ
よる関数と定義している。

【００６２】

【数８】

【００６３】（８）式において、Ｈ：建造物の高さ、
Ｄ：建造物奥行き、ｄ２：建造物から受信点までの距離
である。また、参照したＳｏｍｍｅｒｆｅｌｄの回折公
式は、電波新聞社から出版されている「ＵＨＦテレビジ
ョン送信と受信」内でＵＨＦ電波の伝播特性の章に記載
されている（３．４．１）、（３．４．２）式とし、こ
こでは（９）式としてつぎに示す。

【００６４】

【数９】

【００６５】ただし、Ｗ_1,2＝それぞれＱ→Ｐ，Ｑ→Ｍ
方向のＥＲＰ、Ｒ_h,v＝反射点（Ｍ）（参照文献１０３
頁第三．４．１図参照）近傍を平面とみなした時の
（３．２．５）式と同じ意味の大地反射係数、Ｄ＝上方
に凸の球面による反射のため、電波エネルギーが距離に
よる分（∝１／Ｒ₂）以外に拡散することを表わす係
数；発散係数である。

【００６６】そして、Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄの回折公式
に高さデータを取り込んで適用すると、つぎの（１０）
式となる。

【００６７】

【数１０】

【００６８】（１０）式において、建造物の高さＨは、
ここでは、つぎの（１１）式により求めている。また、
構造物の高さＨと構造物奥行長さＤとの関係は、図８に
示すようになる。図８は、電解強度を計算する場合のパ
ラメータを模式的に示し、電解強度と位置との関係を示
すグラフ図である。

【００６９】

【数１１】

【００７０】（１１）式において、Ｈ_obs：地上観測デ
ータの高さデータ、Ｈ_land：地形データである。なお、
地上観測データの高さデータＨ_obsは、地形データと建
造物の高さデータの和である。また、建造物奥行長さＤ
は、（１１）式で求めた建造物高さＨと送信点と受信点
を結ぶ線から、建造物上を電波が通過する長さを求めて
いる。そして、ここで、さらに建造物奥行長さＤは、つ
ぎに示す（１２）式、（１３）式から求めている。

【００７１】（１２）式中、送信点（０，０）としたと
き、受信点（Ｘｒ，Ｙｒ）とし、電波の通過する角度φ
＝ｔａｎ^-1（Ｙｒ／Ｘｒ）としている。そして、電波の
通過する角度にあるメッシュ（地表を分割したもの）に
て、Ｈ１＝Ｈ２…Ｈｋとし、また、Ｈｋ＋１＝Ｈｋ＋２
…Ｈｎ≠Ｈ１とすると、建造物の始点：Ｈ１、建造物の
終点：Ｈｋ＝Ｈ１（この間のＨ１＝Ｈ２…Ｈｋ）とする
と、Ｄは（１３）式で示される。

【００７２】

【数１２】

【００７３】

【数１３】

【００７４】このように、電解強度計算装置１０は、建
造物高さＨと地表高さおよび他のパラメータから、送信
エリアの電解強度を計算することができる。電解強度
を、大地反射係数を求めることにより計算した場合につ
いて、統計的手法で求めた場合と、図６（ａ）において
比較すると、統計的手法では、実測値からの誤差が１０
ｄＢ以上あるのに対し、（１０）式による電解強度の計
算値では、誤差が約１ｄＢと非常に小さくほぼ実測値と
一致していることが分かる。

【００７５】以上のように、本発明は、厳密解の計算を
行う上で必要なパラメータを地上観測データから取得す
ることにより、測定値との誤差が小さい厳密解の適用を
可能にしている。したがって、測定値との誤差が発生し
ている個所が特定できないため、計算結果を補間するた
めに膨大な測定データを必要としていた従来技術と比較
して、本発明は、測定値との誤差が厳密解の誤差と小さ
いため、補間するための膨大な測定データは不要とな
る。このように、本発明による電解強度計算装置によれ
ば、三次元見通し図、鳥瞰図、三次元電解表示により電
解強度分布が容易に推定できることが分かる。

【００７６】なお、本発明に用いられている地上観測デ
ータは、衛星観測データあるいは航空観測データ等であ
り、ステレオ画像データによる三次元的な位置関係が把
握できるデータであることが望まれる。また、使用する
電波の波長は、特に限定されるものではない。

【００７７】また、本発明にかかる実施の形態では、全
て装置として説明したが、プログラムとしてコンピュー
タを機能させる構成であってもよい。つまり、このプロ
グラムは、主制御部に展開している各プログラムであ
る、変換手段３，算出手段４、電界強度計算手段５、高
さ算出手段１４、を組み合わせて構成させると共に、変
換テーブルを有する記憶部を制御する記憶手段を付加し
たものとする。この場合、当該プログラムを特定の記憶
媒体に保存して、流通させることや、ネットワーク上の
サーバ等に記憶させておいて、ネットワーク上の種々の
装置にダウンロード可能にしておいて、当該装置におい
て稼働させることは可能である。

【００７８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように電解強度
計算装置および電界強度計算プログラムにかかる構成と
しているため、以下に示すように優れた効果を奏する。
電解強度計算装置は、導電率、誘電率あるいは大地反射
係数を土地被覆状況データから変換手段を介して数値に
変換し、算出手段により算出して求め、他のパラメータ
と共に計算することで、送信エリアに対応する正確な電
解強度を算出することができる。そして、電解強度計算
装置は、厳密解の適用が狭い範囲に限られることなく、
地上観測データを用いることにより、厳密解の適用を広
範囲に改善することができる。また、計算により求めた
電解強度の値について、従来ではサンプル点によっては
観測値との誤差が数十ｄＢ以上発生したものを、測定値
との誤差が厳密解の誤差と小さくすることができる。

【００７９】そして、電解強度計算装置は、測定値との
誤差が厳密解の誤差と小さいため、補間するための膨大
な測定データは不要となる。

【００８０】また、電解強度計算装置は、事前の測定が
不可能な新たな場所から送信する場合であっても、測定
値との誤差が小さい厳密解の適用が可能になる。

【００８１】さらに、電解強度計算装置は、地上観測デ
ータの高さデータと地形データから建造物高さおよび地
表高さも算出し、その建造物高さと地表高さおよび他の
パラメテータとにより送信エリアにおいて、実測地から
誤差の少ない正確な電解強度を計算することができる。

【００８２】電界強度計算プログラムは、計算により求
めた電解強度の値について、測定値との誤差が厳密解の
誤差と小さくすることができる。また、事前の測定が不
可能な新たな場所から送信する場合であっても、測定値
との誤差が小さい厳密解の適用が可能になる。さらに、
厳密解の適用が狭い範囲に限られることなく、地上観測
データを用いることにより、厳密解の適用を広範囲に改
善することができる。また、プログラムを特定の記憶媒
体に保存して、流通させることや、ネットワーク上のサ
ーバ等に記憶させておいて、ネットワーク上の種々の装
置にダウンロード可能にしておいてその装置において稼
働させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電解強度計算装置を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明にかかる比誘電率の基本となる数値を示
すグラフ図である。

【図３】本発明にかかる導電率の基本となる数値を示す
グラフ図である。

【図４】本発明にかかる電解強度を計算する場合のパラ
メータを模式的に示し、電解強度と位置との関係を示す
グラフ図である。

【図５】本発明にかかる野辺地ラジオの送信エリアを示
し、電解高度計算値と地形データを三次元的に示すグラ
フ図である。

【図６】（ａ）は本発明により電解強度を計算した場合
と、従来の統計的手法により電解強度を計算した場合と
を比較している電解強度と受信アンテナ高の関係を示す
グラフ図、（ｂ）は本発明による電解強度を計算する場
合、受信高１０ｍから送信点を見た３次元通し図であ
る。

【図７】本発明にかかる他の実施の形態における電解強
度計算装置を示すブロック図である。

【図８】本発明にかかる電解強度を計算する場合のパラ
メータを模式的に示し、電解強度と位置との関係を示す
グラフ図である。

【符号の説明】

１ 電界強度計算装置 ２ 入力手段 ３ 変換手段 ４ 算出手段 ５ 電界強度計算手段 ６ 変換テーブル ６ａ 第1変換テーブル ６ｂ 第２変換テーブル ６ｃ 第３変換テーブル ７ 比較手段 ８ 表示手段 １０ 電解強度計算装置 １４ 高さ算出手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信エリアにおける地上観測データの土
   地被覆状況データに基づいて、電波を送信するための実
   効電力、送信する電波の波長、送信点から受信点までの
   距離、送信エリアにおける導電率および誘電率を少なく
   とも含むパラメータから計算により電波を送信する送信
   エリアの電界強度を算出する電界強度計算装置であっ
   て、 前記地上観測データの土地被覆状況データから、あらか
   じめ設定された数値に変換する変換テーブルを介して、
   前記パラメータの内、少なくとも前記導電率および前記
   誘電率について、前記数値に変換して求める変換手段
   と、 この変換手段から求めた導電率、誘電率における前記数
   値により前記土地被覆状況データに対応する送信エリア
   の導電率および誘電率を算出して求める算出手段と、 前記算出手段により求めた導電率、誘電率および他の前
   記パラメータに基づいて電波の送信エリアにおける電界
   強度を計算する電界強度計算手段と、を備えることを特
   徴とする電界強度計算装置。
2. 【請求項２】 送信エリアにおける地上観測データの土
   地被覆状況データに基づいて、電波を送信するための実
   効電力、送信する電波の波長、送信空中線高、受信空中
   線高、送信点から受信点までの距離、および送信エリア
   における大地反射係数を少なくとも含むパラメータから
   計算により電波を送信する送信エリアの電界強度を算出
   する電界強度計算装置であって、 前記地上観測データの土地被覆状況データから、あらか
   じめ設定された数値に変換する変換テーブルを介して、
   前記パラメータの内、少なくとも大地反射係数について
   前記数値を求める変換手段と、 この変換手段から求めた大地反射係数の前記数値により
   前記土地被覆状況データに対応する送信エリアの大地反
   射係数を算出して求める算出手段と、 前記算出手段により求めた大地反射係数および他の前記
   パラメータに基づいて放送波の送信エリアにおける電界
   強度を計算する電界強度計算手段と、を備えることを特
   徴とする電界強度計算装置。
3. 【請求項３】 送信エリアにおける地上観測データの高
   さデータと地形データに基づいて、電波を送信するため
   の実効電力、送信する電波の波長、送信空中線高、受信
   空中線高、送信点から受信点までの距離、送信エリアの
   建造物高さおよび建造物奥行長さを少なくとも含むパラ
   メータから計算により電波を送信する送信エリアの電界
   強度を算出する電界強度計算装置であって、 前記地上観測データの高さデータと地形データとに基づ
   いて、地表高さを求めると共に、前記パラメータの内、
   少なくとも建造物高さを算出して求める高さ算出手段
   と、 この高さ算出手段により求めた地表高さと建造物高さお
   よび他の前記パラメータを用いて電界強度を計算する電
   界強度計算手段と、を備えることを特徴とする電界強度
   計算装置。
4. 【請求項４】 コンピュータを、 電波の送信エリアにおける地上観測データの土地被覆状
   況データから、あらかじめ設定された数値に変換する変
   換テーブルを有する記憶手段、 この記憶手段の変換テーブルを参照し、導電率および誘
   電率について、数値に変換する変換手段、 この変換手段から求めた導電率および誘電率の数値によ
   り前記土地被覆状況データに対応する送信エリアの導電
   率および誘電率を算出して求める算出手段、 この算出手段により求めた導電率、誘電率および電波を
   送信するための実効電力、送信する電波の波長、送信点
   から受信点までの距離に基づいて、電波の送信エリアに
   おける電界強度を計算する電界強度計算手段、として機
   能させることを特徴とする電界強度計算プログラム。
5. 【請求項５】 コンピュータを、 電波の送信エリアにおける地上観測データの土地被覆状
   況データから、あらかじめ設定された数値に変換する変
   換テーブルを有する記憶手段、 この記憶手段の変換テーブルを参照し、大地反射係数に
   ついて、前記数値に変換する変換手段、 この変換手段から求めた大地反射係数の数値により前記
   土地被覆状況データに対応する送信エリアの大地変換係
   数を算出して求める算出手段、 この算出手段により求めた大地変換係数および電波を送
   信するための実効電力、送信する電波の波長、送信空中
   線高、受信空中線高、送信点から受信点までの距離に基
   づいて、電波の送信エリアにおける電界強度を計算する
   電界強度計算手段、として機能させることを特徴とする
   電界強度計算プログラム。
6. 【請求項６】 コンピュータを、 電波の送信エリアにおける地上観測データの高さデータ
   と地形データに基づいて地表高さを求めると共に、建造
   物高さを算出して求める高さ算出手段、 この高さ算出手段により求めた送信エリアの地表高さと
   建造物高さおよび電波を送信するための実効電力、送信
   する電波の波長、送信空中線高、受信空中線高、送信点
   から受信点までの距離、建造物奥行長さに基づいて電界
   強度を計算する電界強度計算手段、として機能させるこ
   とを特徴とする電界強度計算プログラム。