JP2003318811A - 受信電界強度推定計算装置及び方法並びにプログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はレイトレーシングの技術を用いて受
信電界強度を推定する場合の計算所要時間を短縮するこ
とが可能な受信電界強度推定計算装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 建物及び地面の情報を保持するデータベ
ース３０と最大遅延時間，最小遅延時間を入力する手段
１０と送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延
時間に相当する距離を動径とする第１の回転楕円体と送
信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小遅延時間に相
当する距離を動径とする第２の回転楕円体とを特定する
手段４０とデータベース３０から前記第１の回転楕円体
と第２の回転楕円体との間の領域に位置する情報のみを
利用データとして抽出する手段４０と、レイトレーシン
グの際に各経路上における反射点の有無を抽出された前
記利用データのみを限定的に参照して識別する手段５０
とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レイトレーシング
技術を用いて受信点の受信電界強度を算出する受信電界
強度推定計算装置及び受信電界強度推定計算方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、市街地において携帯電話などで
通信する場合の電波の伝搬環境では、図７に示すように
送信点と受信点との間及びその周辺地域に建物など様々
な障害物が存在する場合が多い。このような環境では、
送信点から放射された電波の少なくとも一部分は建物の
壁面などで反射され、様々な経路を通って受信点に到達
する。従って、受信点では様々な経路を通って伝搬した
電波が加算されて受信される。

【０００３】このような環境について受信点の受信電界
強度を推定する場合には、従来よりレイトレーシングの
技術が用いられている。レイトレーシングの技術を用い
て受信電界強度を推定する場合には、送信点から放射さ
れた電波の素波である光線（レイ）が、建物の壁，屋上
面，地面などで反射などを繰り返して受信点に到達する
様子を各レイの軌跡として追跡（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。これにより、
受信点の電界強度を算出したり、受信波の時系列データ
（遅延プロファイル）を求めることができる。

【０００４】また、送信点から受信点までのレイの軌跡
を求める手法として、イメージ法と呼ばれる技術が知ら
れている。イメージ法を用いる場合には、送信Ｔと受信
点Ｒとの間の反射点を幾何学的に求める。つまり、図８
に示すように、反射面を含む平面を鏡面とした受信点Ｒ
のイメージ（虚像）と送信点とを結んだ線分が反射面と
交差する場合、もしくはその逆に反射面を含む平面を鏡
面とした送信点Ｔのイメージと受信点とを結んだ線分が
反射面と交差する場合に、その交差点が反射面上におけ
る反射点であると判定でき、この反射点と送信点Ｔ及び
受信点Ｒをそれぞれ結ぶことにより、レイが特定され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなイメージ
法を用いて送信点から受信点までのレイの軌跡を求める
場合には、従来の方法では、全ての鏡面の組み合わせに
対して反射点の有無を判定計算しなければならない。従
って、例えば図６に示すように反射面の数が多い場合に
は、必要とされる計算量が幾何級数的に増大し、膨大な
計算時間がかかってしまう。

【０００６】そこで本発明は、レイトレーシングの技術
を用いて受信電界強度を推定する場合の計算所要時間を
短縮することが可能な受信電界強度推定計算装置及び受
信電界強度推定計算方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１は、１つの送信
点から放射される電波の軌跡を追跡し、複数の経路を通
って１つの受信点に到達する前記電波の電界強度を複数
の経路について加算し、前記受信点における受信電界強
度を算出する受信電界強度推定計算装置において、予め
用意された電波の伝搬に影響を及ぼす建物及び地面の情
報を保持するデータベースと、電波が前記送信点から放
射され各経路を通って前記受信点に到達するまでの伝搬
遅延時間の最大値を表す最大遅延時間と最小値を表す最
小遅延時間とをそれぞれ入力するパラメータ入力手段
と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅
延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第１の回転
楕円体と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記
最小遅延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第２
の回転楕円体とをそれぞれ特定する領域特定手段と、前
記データベースから、前記第１の回転楕円体と第２の回
転楕円体との間の領域に位置する情報のみを利用データ
として抽出する利用データ抽出手段と、前記送信点から
前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追跡する際に、各
経路上における反射点の有無を、抽出された前記利用デ
ータのみを限定的に参照して識別するレイトレース手段
とを設けたことを特徴とする。

【０００８】電波が送信点から放射され複数の経路をそ
れぞれ通って受信点に到達するまでの所要時間、すなわ
ち伝搬遅延時間は経路毎に異なり、各経路の距離に比例
する。送信点と受信点とが見通し範囲内にある場合に
は、送信点と受信点とを直線で結んだ経路を通る直接波
の伝搬遅延時間が最も小さくなる。また、反射などによ
って様々な経路を通った電波が直接波に加算され受信さ
れる。

【０００９】ところで、直接波などの受信される電波の
主体と比べて遅延した反射波などの電波は無線システム
の伝送品質に大きな影響を及ぼすが、相対的な遅延時間
が小さい場合には伝送品質の劣化は小さい。また、逆に
相対的な遅延時間がある程度大きい電波についても、伝
搬する経路の距離が大きいため伝搬損失が大きくなり、
伝送品質に与える影響は小さくなる。

【００１０】従って、伝送品質を調べるために受信電界
強度を推定しようとする場合には、伝搬遅延時間が最小
遅延時間よりも小さい電波の影響や、伝搬遅延時間が最
大遅延時間よりも大きい電波の影響を無視しても大きな
誤差は生じない。請求項１においては、膨大なデータの
中から、前記最大遅延時間に相当する電波伝搬距離から
求められる第１の回転楕円体と前記最小遅延時間に相当
する電波伝搬距離から求められる第２の回転楕円体との
間の領域に存在する利用データのみを抽出して反射点の
計算に利用するので、処理すべきデータ量が大幅に削減
される。すなわち、短時間で処理を完了することができ
る。

【００１１】請求項２は、請求項１の受信電界強度推定
計算装置において、前記データベースに保持する情報と
して、建物壁面の領域及び壁面の材料定数の情報を含む
建物壁面データと、建物屋上の領域及び屋上の材料定数
の情報を含む建物屋上データと、地面の標高及び地面の
材料定数の情報を含む地面データとを設け、前記レイト
レース手段は、建物壁面，建物屋上面及び地面のそれぞ
れにおける反射点を決定することを特徴とする。

【００１２】請求項２においては、建物壁面，建物屋上
面及び地面のそれぞれにおける反射点を算出できるの
で、より現実の電波伝搬環境に近い受信電界強度を求め
ることができる。

【００１３】請求項３は、請求項１の受信電界強度推定
計算装置において、周波数，送信出力，送信アンテナ指
向性利得，受信アンテナ指向性利得，送信点の位置及び
受信点の位置の情報を更なるパラメータとして前記パラ
メータ入力手段から入力するとともに、複数の経路を通
る各々の電波について、前記レイトレース手段が決定し
た反射点と送信点との距離に基づいて計算される第１の
空間伝搬損失，前記反射点と受信点との距離に基づいて
計算される第２の空間伝搬損失，前記反射点における反
射損失，前記送信出力，送信アンテナ指向性利得及び受
信アンテナ指向性利得を用いて受信電界強度を計算し、
各経路の電波に関する受信電界強度を加算する電界強度
計算手段を更に設けたことを特徴とする。

【００１４】請求項３においては、入力されたパラメー
タの条件に従って経路毎に各電波の受信電界強度を算出
し、全体の電波に対する受信電界強度を算出できる。請
求項４は、１つの送信点から放射される電波の軌跡を追
跡し、複数の経路を通って１つの受信点に到達する前記
電波の電界強度を複数の経路について加算し、前記受信
点における受信電界強度を算出する受信電界強度推定計
算方法において、電波の伝搬に影響を及ぼす建物及び地
面の情報をデータベースとして予め用意しておき、電波
が前記送信点から放射され各経路を通って前記受信点に
到達するまでの伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅延時
間と最小値を表す最小遅延時間とをそれぞれ定め、前記
送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時間に
相当する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円体
と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小遅
延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回転
楕円体とをそれぞれ特定し、前記データベースから、前
記第１の回転楕円体と第２の回転楕円体との間の領域に
位置する情報のみを利用データとして抽出し、前記送信
点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追跡する際
に、各経路上における反射点の有無を、抽出された前記
利用データのみを限定的に参照して識別することを特徴
とする。

【００１５】請求項４においては、請求項１と同様に、
膨大なデータの中から、前記最大遅延時間に相当する電
波伝搬距離から求められる第１の回転楕円体と前記最小
遅延時間に相当する電波伝搬距離から求められる第２の
回転楕円体との間の領域に存在する利用データのみを抽
出して反射点の計算に利用するので、処理すべきデータ
量が大幅に削減される。すなわち、短時間で処理を完了
することができる。

【００１６】請求項５は、請求項４の受信電界強度推定
計算方法において、前記データベースに保持する情報と
して、建物壁面の領域及び壁面の材料定数の情報を含む
建物壁面データと、建物屋上の領域及び屋上の材料定数
の情報を含む建物屋上データと、地面の標高及び地面の
材料定数の情報を含む地面データとを用意しておき、前
記送信点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追跡
する際に、各経路上に存在する建物壁面，建物屋上面及
び地面のそれぞれにおける反射点を決定することを特徴
とする。

【００１７】請求項５においては、建物壁面，建物屋上
面及び地面のそれぞれにおける反射点を算出できるの
で、より現実の電波伝搬環境に近い受信電界強度を求め
ることができる。請求項６は、請求項４受信電界強度推
定計算方法において、周波数，送信出力，送信アンテナ
指向性利得，受信アンテナ指向性利得，送信点の位置及
び受信点の位置の情報を更なるパラメータとして入力
し、複数の経路を通る各々の電波について、経路上で決
定した反射点と送信点との距離に基づいて計算される第
１の空間伝搬損失，前記反射点と受信点との距離に基づ
いて計算される第２の空間伝搬損失，前記反射点におけ
る反射損失，前記送信出力，送信アンテナ指向性利得及
び受信アンテナ指向性利得を用いて受信電界強度を計算
し、各経路の電波に関する受信電界強度を加算して最終
的な電界強度を求めることを特徴とする。

【００１８】請求項６においては、入力されたパラメー
タの条件に従って経路毎に各電波の受信電界強度を算出
し、全体の電波に対する受信電界強度を算出できる。請
求項７は、１つの送信点から放射される電波の軌跡を追
跡し、複数の経路を通って１つの受信点に到達する前記
電波の電界強度を複数の経路について加算し、前記受信
点における受信電界強度を算出するためのコンピュータ
で実行可能なプログラムであって、電波が前記送信点か
ら放射され各経路を通って前記受信点に到達するまでの
伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅延時間と最小値を表
す最小遅延時間とをそれぞれ入力する手順と、前記送信
点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時間に相当
する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円体と、前
記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小遅延時間
に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回転楕円体
とをそれぞれ特定する手順と、予め用意されたデータベ
ースから、前記第１の回転楕円体と第２の回転楕円体と
の間の領域に位置する情報のみを利用データとして抽出
する手順と、前記送信点から前記受信点まで伝搬する電
波の軌跡を追跡する際に、各経路上における反射点の有
無を、抽出された前記利用データのみを限定的に参照し
て識別する手順とを設けたことを特徴とする。

【００１９】請求項７のプログラムを所定のコンピュー
タで実行することにより、請求項１と同様に、膨大なデ
ータの中から、前記最大遅延時間に相当する電波伝搬距
離から求められる第１の回転楕円体と前記最小遅延時間
に相当する電波伝搬距離から求められる第２の回転楕円
体との間の領域に存在する利用データのみを抽出して反
射点の計算に利用するので、処理すべきデータ量が大幅
に削減される。すなわち、短時間で処理を完了すること
ができる。

【００２０】請求項８は、１つの送信点から放射される
電波の軌跡を追跡し、複数の経路を通って１つの受信点
に到達する前記電波の電界強度を複数の経路について加
算し、前記受信点における受信電界強度を算出するため
のコンピュータで実行可能なプログラムを記録した記録
媒体であって、前記プログラムに、電波が前記送信点か
ら放射され各経路を通って前記受信点に到達するまでの
伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅延時間と最小値を表
す最小遅延時間とをそれぞれ入力する手順と、前記送信
点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時間に相当
する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円体と、前
記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小遅延時間
に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回転楕円体
とをそれぞれ特定する手順と、予め用意されたデータベ
ースから、前記第１の回転楕円体と第２の回転楕円体と
の間の領域に位置する情報のみを利用データとして抽出
する手順と、前記送信点から前記受信点まで伝搬する電
波の軌跡を追跡する際に、各経路上における反射点の有
無を、抽出された前記利用データのみを限定的に参照し
て識別する手順とを設けたことを特徴とする。

【００２１】請求項８の記録媒体に記録されたプログラ
ムを所定のコンピュータで読み出して実行することによ
り、請求項１と同様に、膨大なデータの中から、前記最
大遅延時間に相当する電波伝搬距離から求められる第１
の回転楕円体と前記最小遅延時間に相当する電波伝搬距
離から求められる第２の回転楕円体との間の領域に存在
する利用データのみを抽出して反射点の計算に利用する
ので、処理すべきデータ量が大幅に削減される。すなわ
ち、短時間で処理を完了することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の受信電界強度推定計算装
置及び方法並びにプログラム及び記録媒体の１つの実施
の形態について、図１〜図６を参照して説明する。この
形態は全ての請求項に対応する。図１は受信電界強度推
定計算装置の構成を示すブロック図である。図２は受信
電界強度推定計算の処理手順を示すフローチャートであ
る。図３はデータ抽出に関する領域の具体例を示す平面
図である。図４は電波伝搬状況の具体例を示す斜視図で
ある。図５は受信電界強度に影響を及ぼす要素を表す平
面図である。図６は反射面と受信点の各虚像との位置関
係の具体例を表す平面図である。

【００２３】この形態では、請求項１のデータベース，
パラメータ入力手段，領域特定手段，利用データ抽出手
段及びレイトレース手段は、それぞれデータベース部３
０，インタフェース部１０，反射面データ抽出処理部４
０，反射面データ抽出処理部４０及びレイトレース部５
０に対応する。また、請求項３の電界強度計算手段は受
信電界強度計算部６０に対応する。

【００２４】図１に示す受信電界強度推定計算装置は、
インタフェース部１０，メモリ部２０，データベース部
３０，反射面データ抽出処理部４０，レイトレース部５
０及び受信電界強度計算部６０を備えている。なお、こ
の受信電界強度推定計算装置の各構成要素については、
専用のハードウェアで構成することもできるし、所定の
プログラムを実行するコンピュータで実現することもで
きる。

【００２５】データベース部３０に蓄積されている情報
は、建物データ３１と地面データ３２とで構成されてい
る。すなわち、電波伝搬に影響を及ぼす可能性のある建
物や地面の情報がデータベース部３０に予め保持されて
いる。また、建物データ３１は建物壁面データ３５及び
建物屋上データ３６で構成されている。

【００２６】建物データ３１は、建物の各壁面における
高さ，幅，形及び位置を含む壁面の領域情報３５ａと壁
面の材料定数（反射率など）３５ｂとで構成されてい
る。建物屋上データ３６は、建物の屋上面における高
さ，形及び位置を含む屋上の領域情報３６ａと屋上面の
材料定数（反射率など）３６ｂとで構成されている。地
面データ３２は、地面の標高を表す情報３２ａと地面の
材料定数（反射率など）３２ｂとで構成されている。

【００２７】この例では、受信電界強度の計算に必要な
各パラメータをインタフェース部１０から入力してこの
受信電界強度推定計算装置に与えてから計算を実行す
る。入力するパラメータとしては、図１に示すように周
波数，送信出力，送信アンテナ指向性利得，受信アンテ
ナ指向性利得，送信点の位置，受信点の位置，最小遅延
時間及び最大遅延時間がある。

【００２８】最小遅延時間及び最大遅延時間は、送信点
から放射され様々な経路を通って受信点に到達する電波
の送信点から受信点までの伝搬遅延時間の最小値及び最
大値を表すパラメータである。

【００２９】これらのパラメータは、伝送品質に影響を
及ぼす反射波を限定するために用いられる。すなわち、
伝搬遅延時間が直接波の伝搬遅延時間に近い反射波につ
いては伝送品質に与える影響が小さいので無視すること
ができる。また、伝搬遅延時間が大きい反射波は伝送品
質に大きな影響を及ぼす可能性があるが、伝搬遅延時間
がある程度大きくなると伝搬損失が大きいため伝送品質
に与える影響が小さくなる。

【００３０】従って、最小遅延時間よりも伝搬遅延時間
が小さくなる範囲及び最大遅延時間よりも伝搬遅延時間
が大きい反射波については無視することができる。な
お、最小遅延時間は送信点と受信点との直線距離に相当
する伝搬遅延時間よりも大きな値に決定される。また、
電波の伝搬遅延時間は（伝搬距離／光速）として算出で
きる。

【００３１】図１のメモリ部２０は、インタフェース部
１０，データベース部３０，反射面データ抽出処理部４
０の間で入出力されるデータを一時的に記憶するために
利用される。反射面データ抽出処理部４０は、インタフ
ェース部１０から入力されたパラメータに基づいて、デ
ータベース部３０から受信電界強度の計算に必要な反射
が存在しうる一部の建物データ３１を抽出する。

【００３２】レイトレース部５０は、レイトレーシング
の技術を適用し、反射面データ抽出処理部４０によって
抽出された特定の建物データ３１及び地面データ３２を
用いて建物壁面，建物屋上及び地面における反射点の有
無や反射位置の計算を行う。この計算の過程で、反射点
と送信点とを結ぶ経路もしくは反射点と受信点とを結ぶ
経路のうち一方でも建物壁面によって遮られる場合に
は、たとえ反射点が建物壁面や建物屋上に存在する場合
でもこの反射点の情報は受信電界強度の計算からは除外
される。

【００３３】受信電界強度計算部６０は、レイトレース
部５０が求めた電波の各レイに対する受信電界強度を求
める。この計算においては、インタフェース部１０から
入力された各パラメータを用いて図５に示すような空間
伝搬損失量及び反射減衰量を求め、それらと送信点から
反射点方向の指向性減衰量，受信点から反射点方向の指
向性減衰量及び送信電力を用いて受信電界強度を計算す
る。

【００３４】空間伝搬損失量は、送信点から反射点まで
の距離及び反射点から受信点までの距離と周波数とに基
づいて求めることができる。反射減衰量は、建物もしく
は地面の材料定数とレイの入射角と周波数とから求める
ことができる。なお、各レイは各々の経路差に起因して
受信点までの到達時間が異なる。次に、反射面データ抽
出処理部４０の具体的な動作について説明する。反射面
データ抽出処理部４０は、データベース部３０に蓄積さ
れている建物壁面データ３５，建物屋上データ３６，地
面データ３２のそれぞれについて、計算処理に必要な特
定領域のみのデータを抽出する。

【００３５】ここでは、送信点から放射された電波が１
つの反射点で反射して受信点に到達する経路を通る場合
のみを想定している。従って、送信点から受信点までの
経路の長さは、（(送信点から反射点までの距離)＋(反
射点から受信点までの距離)）で表される。また、各電
波の送信点から受信点までの伝搬遅延時間の長さは（各
経路の距離／光速）で表される（光速：約３×１０⁸ｍ
／ｓ）。

【００３６】また、前述のように伝搬遅延時間が最小遅
延時間よりも小さい反射波及び最大遅延時間よりも大き
い反射波については無視することができる。そこで、反
射面データ抽出処理部４０は伝搬遅延時間が最小遅延時
間と最大遅延時間との範囲内にある反射波に影響を及ぼ
すデータのみをデータベース部３０から抽出する。

【００３７】ここで、最大遅延時間に相当する経路の距
離は（光速／最大遅延時間）として算出でき、最小遅延
時間に相当する経路の距離は（光速／最小遅延時間）と
して算出できる。従って、送信点から放射された電波が
１つの反射点で反射して受信点に到達するまでの伝搬遅
延時間を最大遅延時間以内に限定するための境界領域
は、送信点及び受信点を２つの焦点とし、（光速／最大
遅延時間）の長さを動径とする回転楕円体として表すこ
とができる。

【００３８】同様に、送信点から放射された電波が１つ
の反射点で反射して受信点に到達するまでの伝搬遅延時
間を最小遅延時間以内に限定するための境界領域は、送
信点及び受信点を２つの焦点とし、（光速／最小遅延時
間）の長さを動径とする回転楕円体として表すことがで
きる。つまり、これら２つの回転楕円体で挟まれた領域
のデータだけがあれば、伝送品質に影響を及ぼす電波の
反射点を特定できる。

【００３９】図３の例では、最大遅延時間に相当する外
側の回転楕円体と、最小遅延時間に相当する内側の回転
楕円体との間のハッチングを施されたデータだけが反射
面データ抽出処理部４０によって抽出される。図３にお
いて、最大遅延時間に相当する動径は「ａ１＋ａ２」
（＝ｂ１＋ｂ２）であり、最小遅延時間に相当する動径
は「ｃ１＋ｃ２」（＝ｄ１＋ｄ２）である。

【００４０】このように、送信点と受信点との間の伝搬
遅延時間に基づいてデータを抽出するので、一部分のデ
ータだけを用いて計算を行っても伝送品質に大きな影響
を及ぼす受信電界強度を正確に求めることができる。し
かも、計算対象となるデータ量を大幅に削減できるの
で、計算の所要時間を短縮できる。レイトレース部５０
においては、レイトレーシング及びイメージ法の技術を
用いて、図４に示すように送信点から出て１点で反射し
受信点に到達する各経路の電波の軌跡を経路毎に求め
る。

【００４１】また、反射点を求める場合には反射面デー
タ抽出処理部４０によって抽出されたデータの各面上を
反射点の存在位置の候補とする。但し、候補反射点と送
信点とを結ぶ線分及び候補反射点と受信点とを結ぶ線分
の少なくとも一方が、その候補反射点の存在する面を除
く他の面と交差する場合には、その経路の電波が障害物
によって遮蔽され受信点に到達しないと考えられる（図
４参照）ので、その経路の反射波データについては以後
の計算対象から除外する。

【００４２】受信電界強度計算部６０では、レイトレー
ス部５０で求められた各反射点のデータによって特定さ
れる各経路のレイについて、図５に示すようなパラメー
タを用いて受信電界強度を算出する。すなわち、１つの
レイに関する受信電界強度は、送信出力Ｐｔ，送信点か
ら見た反射点方向の送信アンテナ指向性利得Ｇｔ，受信
点から見た反射点方向の受信アンテナ指向性利得Ｇｒの
和から、送信点から反射点までの空間伝搬損失Ｌｓｔ，
反射損失Ｌｒ，反射点から受信点までの空間伝搬損失Ｌ
ｓｒを減じることにより求められる。但し、反射せずに
送信点から受信点に直接到達する電波については、反射
損失Ｌｒは計算しない。

【００４３】受信電界強度計算部６０は、このようにし
て計算された各レイに対する受信電界強度を全て加算す
ることにより、受信点における全体の受信電界強度を求
める。また、加算の際には伝搬距離の違いによる位相の
回転と反射によって生じる位相の回転を考慮して位相合
成する。図１に示す受信電界強度推定計算装置における
データ処理手順は図２に示すとおりである。図２の各ス
テップについて以下に説明する。

【００４４】ステップＳ１１では、計算条件のパラメー
タ、すなわち送信点の位置，受信点の位置，周波数，送
信出力，送信アンテナ指向性利得，受信アンテナ指向性
利得，最小遅延時間及び最大遅延時間を入力する。最小
遅延時間及び最大遅延時間については直接波は除外す
る。つまり、送信点から受信点に直接到達する電波の伝
搬遅延時間よりも最小遅延時間及び最大遅延時間は大き
い値に定める。

【００４５】ステップＳ１２では、データベース部３０
から計算に必要な領域の建物データ３１及び地面データ
３２を切り出す。すなわち、データベース部３０には広
い範囲の地域に渡る膨大なデータが蓄積されているの
で、受信電界強度に影響を及ぼすと考えられる特定地域
（送信点及び受信点の位置が含まれる地域）のデータだ
けを切り出す。

【００４６】但し、実際の反射点の計算に利用されるデ
ータはステップＳ１２で切り出されたデータよりも更に
限定される。ステップＳ１３においては、ステップＳ１
１で入力された最大遅延時間，最小遅延時間，送信点の
位置及び受信点の位置に基づいて、図３にハッチングを
施して示されたようなデータの抽出範囲を計算する。

【００４７】すなわち、送信点及び受信点を２つの焦点
とし（光速／最大遅延時間）の長さを動径とする外側の
回転楕円体と、送信点及び受信点を２つの焦点とし（光
速／最小遅延時間）の長さを動径とする内側の回転楕円
体とをそれぞれ求める。ステップＳ１２で切り出したデ
ータのうち未処理のデータが残っている場合には、ステ
ップＳ１４からＳ１５に進み１つのデータを読み込む。

【００４８】ステップＳ１６では、ステップＳ１５で読
み込んだ１つのデータについてデータ抽出条件を満たす
か否かを識別する。すなわち、データの位置がステップ
Ｓ１３で求めた２つの回転楕円体に挟まれた空間に存在
するか否かを調べる。読み込んだデータがデータ抽出条
件を満たさない場合には、そのデータを無視してステッ
プＳ１６からＳ１４に戻る。読み込んだデータがデータ
抽出条件を満たす場合にはステップＳ１７に進む。

【００４９】ステップＳ１７では、送信点の位置，受信
点の位置及びステップＳ１５で読み込んだデータについ
てイメージ法を適用し、該当するデータ上の領域、すな
わち建物壁面，建物屋上又は地面において反射点の候補
を計算する。

【００５０】ステップＳ１５で読み込んだデータ上の領
域に反射点の候補が存在する場合には、ステップＳ１７
からＳ１８を通ってステップＳ１９に進む。反射点の候
補が存在しない場合にはステップＳ１４に戻る。ステッ
プＳ１９では、ステップＳ１７で求められた候補反射点
と送信点及び受信点との間の見通しの有無を計算により
調べる。見通しがない場合にはその電波は途中で遮断さ
れ受信点の電界強度に影響を及ぼさないので以後の計算
対象から除外し、ステップＳ１４に戻る。

【００５１】候補反射点と送信点及び受信点との間の見
通しがある場合には、ステップＳ１９からＳ２０に進
む。ステップＳ２０では、ステップＳ１１で入力された
各パラメータや、ステップＳ１７で求められた反射点の
位置及びその点における反射損失などを用いて受信点の
受信電力を計算する。

【００５２】このような処理をステップＳ１２で切り出
された全てのデータについて実施する。全てのデータに
対する処理が終了すると、ステップＳ１４を通ってこの
処理を終了する。なお、ステップＳ２０で求められた各
反射波に対する受信電力は、この処理の後で全て加算さ
れてから出力される。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、反射点の計算対象とな
るデータを予め削減することができるので、計算の処理
量を減らし、レイトレーシングの計算時間を短縮するこ
とができる。しかも、現実の伝送品質が正しく反映され
た受信電界強度を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】受信電界強度推定計算装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】受信電界強度推定計算の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図３】データ抽出に関する領域の具体例を示す平面図
である。

【図４】電波伝搬状況の具体例を示す斜視図である。

【図５】受信電界強度に影響を及ぼす要素を表す平面図
である。

【図６】反射面と受信点の各虚像との位置関係の具体例
を表す平面図である。

【図７】電波伝搬状況の具体例を示す斜視図である。

【図８】反射面と受信点の虚像との位置関係の具体例を
表す平面図である。

【符号の説明】

１０ インタフェース部 ２０ メモリ部 ３０ データベース部 ３１ 建物データ ３２ 地面データ ３５ 建物壁面データ ３６ 建物屋上データ ４０ 反射面データ抽出処理部 ５０ レイトレース部 ６０ 受信電界強度計算部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの送信点から放射される電波の軌跡
   を追跡し、複数の経路を通って１つの受信点に到達する
   前記電波の電界強度を複数の経路について加算し、前記
   受信点における受信電界強度を算出する受信電界強度推
   定計算装置において、 予め用意された電波の伝搬に影響を及ぼす建物及び地面
   の情報を保持するデータベースと、 電波が前記送信点から放射され各経路を通って前記受信
   点に到達するまでの伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅
   延時間と最小値を表す最小遅延時間とをそれぞれ入力す
   るパラメータ入力手段と、 前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時
   間に相当する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円
   体と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小
   遅延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回
   転楕円体とをそれぞれ特定する領域特定手段と、 前記データベースから、前記第１の回転楕円体と第２の
   回転楕円体との間の領域に位置する情報のみを利用デー
   タとして抽出する利用データ抽出手段と、 前記送信点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追
   跡する際に、各経路上における反射点の有無を、抽出さ
   れた前記利用データのみを限定的に参照して識別するレ
   イトレース手段とを設けたことを特徴とする受信電界強
   度推定計算装置。
2. 【請求項２】 請求項１の受信電界強度推定計算装置に
   おいて、 前記データベースに保持する情報として、建物壁面の領
   域及び壁面の材料定数の情報を含む建物壁面データと、
   建物屋上の領域及び屋上の材料定数の情報を含む建物屋
   上データと、地面の標高及び地面の材料定数の情報を含
   む地面データと を設け、 前記レイトレース手段は、建物壁面，建物屋上面及び地
   面のそれぞれにおける反射点を決定することを特徴とす
   る受信電界強度推定計算装置。
3. 【請求項３】 請求項１の受信電界強度推定計算装置に
   おいて、 周波数，送信出力，送信アンテナ指向性利得，受信アン
   テナ指向性利得，送信点の位置及び受信点の位置の情報
   を更なるパラメータとして前記パラメータ入力手段から
   入力するとともに、 複数の経路を通る各々の電波について、前記レイトレー
   ス手段が決定した反射点と送信点との距離に基づいて計
   算される第１の空間伝搬損失，前記反射点と受信点との
   距離に基づいて計算される第２の空間伝搬損失，前記反
   射点における反射損失，前記送信出力，送信アンテナ指
   向性利得及び受信アンテナ指向性利得を用いて受信電界
   強度を計算し、各経路の電波に関する受信電界強度を加
   算する電界強度計算手段を更に設けたことを特徴とする
   受信電界強度推定計算装置。
4. 【請求項４】 １つの送信点から放射される電波の軌跡
   を追跡し、複数の経路を通って１つの受信点に到達する
   前記電波の電界強度を複数の経路について加算し、前記
   受信点における受信電界強度を算出する受信電界強度推
   定計算方法において、 電波の伝搬に影響を及ぼす建物及び地面の情報をデータ
   ベースとして予め用意しておき、 電波が前記送信点から放射され各経路を通って前記受信
   点に到達するまでの伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅
   延時間と最小値を表す最小遅延時間とをそれぞれ定め、 前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時
   間に相当する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円
   体と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小
   遅延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回
   転楕円体とをそれぞれ特定し、 前記データベースから、前記第１の回転楕円体と第２の
   回転楕円体との間の領域に位置する情報のみを利用デー
   タとして抽出し、 前記送信点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追
   跡する際に、各経路上における反射点の有無を、抽出さ
   れた前記利用データのみを限定的に参照して識別するこ
   とを特徴とする受信電界強度推定計算方法。
5. 【請求項５】 請求項４の受信電界強度推定計算方法に
   おいて、 前記データベースに保持する情報として、建物壁面の領
   域及び壁面の材料定数の情報を含む建物壁面データと、
   建物屋上の領域及び屋上の材料定数の情報を含む建物屋
   上データと、地面の標高及び地面の材料定数の情報を含
   む地面データとを用意しておき、 前記送信点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追
   跡する際に、各経路上に存在する建物壁面，建物屋上面
   及び地面のそれぞれにおける反射点を決定することを特
   徴とする受信電界強度推定計算方法。
6. 【請求項６】 請求項４受信電界強度推定計算方法にお
   いて、 周波数，送信出力，送信アンテナ指向性利得，受信アン
   テナ指向性利得，送信点の位置及び受信点の位置の情報
   を更なるパラメータとして入力し、 複数の経路を通る各々の電波について、経路上で決定し
   た反射点と送信点との距離に基づいて計算される第１の
   空間伝搬損失，前記反射点と受信点との距離に基づいて
   計算される第２の空間伝搬損失，前記反射点における反
   射損失，前記送信出力，送信アンテナ指向性利得及び受
   信アンテナ指向性利得を用いて受信電界強度を計算し、
   各経路の電波に関する受信電界強度を加算して最終的な
   電界強度を求めることを特徴とする受信電界強度推定計
   算方法。
7. 【請求項７】 １つの送信点から放射される電波の軌跡
   を追跡し、複数の経路を通って１つの受信点に到達する
   前記電波の電界強度を複数の経路について加算し、前記
   受信点における受信電界強度を算出するためのコンピュ
   ータで実行可能なプログラムであって、 電波が前記送信点から放射され各経路を通って前記受信
   点に到達するまでの伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅
   延時間と最小値を表す最小遅延時間とをそれぞれ入力す
   る手順と、 前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時
   間に相当する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円
   体と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小
   遅延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回
   転楕円体とをそれぞれ特定する手順と、 予め用意されたデータベースから、前記第１の回転楕円
   体と第２の回転楕円体との間の領域に位置する情報のみ
   を利用データとして抽出する手順と、 前記送信点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追
   跡する際に、各経路上における反射点の有無を、抽出さ
   れた前記利用データのみを限定的に参照して識別する手
   順とを設けたことを特徴とするプログラム。
8. 【請求項８】 １つの送信点から放射される電波の軌跡
   を追跡し、複数の経路を通って１つの受信点に到達する
   前記電波の電界強度を複数の経路について加算し、前記
   受信点における受信電界強度を算出するためのコンピュ
   ータで実行可能なプログラムを記録した記録媒体であっ
   て、前記プログラムに、 電波が前記送信点から放射され各経路を通って前記受信
   点に到達するまでの伝搬遅延時間の最大値を表す最大遅
   延時間と最小値を表す最小遅延時間とをそれぞれ入力す
   る手順と、 前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最大遅延時
   間に相当する電波伝搬距離を動径とする第１の回転楕円
   体と、前記送信点及び受信点を２つの焦点とし前記最小
   遅延時間に相当する電波伝搬距離を動径とする第２の回
   転楕円体とをそれぞれ特定する手順と、 予め用意されたデータベースから、前記第１の回転楕円
   体と第２の回転楕円体との間の領域に位置する情報のみ
   を利用データとして抽出する手順と、 前記送信点から前記受信点まで伝搬する電波の軌跡を追
   跡する際に、各経路上における反射点の有無を、抽出さ
   れた前記利用データのみを限定的に参照して識別する手
   順とを設けたことを特徴とする記録媒体。