JP2004247971A - 伝搬シミュレーション装置、伝搬シミュレーション方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号を正確に模擬することを目的とする。
【解決手段】伝搬シミュレーション装置は、送信機から送信される送信信号のデータが入力される入力部１と、送信機と受信機との間の距離に関する所定の関係式に基づいて、受信機における到来方向分布を算出し、到来方向分布に基づいて、受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数を算出する算出部２と、上記無線通信における伝搬環境に関する情報と、各受信アンテナ間の相関係数と、各送信アンテナ間の相関係数とに基づいて、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す複数の変化情報を生成する生成部６と、入力された送信信号のデータと上記複数の変化情報とに基づいて生成された受信信号のデータを出力する出力部７とを有する
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号を模擬する伝搬シミュレーション装置、伝搬シミュレーション方法、プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、無線通信システムにおける伝搬特性を設計評価する場合、コンピュータを用いたシミュレーション（無線通信における信号の伝搬に関するシミュレーション、以下、伝搬シミュレーションという）が行われている。この伝搬シミュレーションでは、例えば、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号の模擬が行われる。そして、このシミュレーション結果を用いて、無線通信システムの伝搬特性の設計評価が行われる。
【０００３】
従来の伝搬シミュレーションは、例えば、以下のようにして行われる（非特許文献１，非特許文献２参照）。
【０００４】
送信機に設けられる複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータが伝搬シミュレーション装置に入力される。伝搬シミュレーション装置は、受信機における到来方向分布（又は到来波分布ともいう）を算出する。到来方向分布とは、例えば、受信機に到来する信号の方向を示す到来方向に対する受信レベルの分布を示す情報である。即ち、到来方向分布は、各到来方向に対して、受信機が受信する信号のレベルを示す情報である。
【０００５】
伝搬シミュレーション装置は、算出した到来方向分布に基づいて、受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数を算出する。また、伝搬シミュレーション装置は、送信機における送信方向分布を算出する。伝搬シミュレーション装置は、算出した送信方向分布に基づいて、送信機に設けられた各送信アンテナ間の相関係数を算出する。
【０００６】
伝搬シミュレーション装置は、送信機及び受信機を用いた無線通信における伝搬環境（例えば、レイリーフェージング現象が発生する伝搬環境）に関連する複数の伝搬情報を生成する。各伝搬情報とは、送信アンテナから受信アンテナへ送られる信号の伝搬に関する情報である。
【０００７】
伝搬シミュレーション装置は、各受信アンテナ間の相関係数と、各送信アンテナ間の相関係数と、各伝搬情報と、入力された送信信号のデータとに基づいて、受信機に設けられる複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータ（模擬された受信信号のデータ）を出力する。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｄ．Ｃｈｉｚｈｉｋ，Ｆ．Ｒ．Ｆａｒｒｏｋｈｉ，Ｊ．Ｌｉｎｇ，Ａ．Ｌｏｚａｎｏ，“Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ＢＬＡＳＴ ｉｎ Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌｓ”
【０００９】
【非特許文献２】
Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ． Ｓｐａｔｉａｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＭＩＮＯ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ． ＴＳＧ＿Ｒ ＷＧ１ ｄｏｃｕｍｅｎｔ ＴＳＧＲ１＃２０（０１）０５８２
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、以下のような問題があった。上述した従来技術では、受信機における到来方向分布の算出においては、送信機と受信機との間の距離が考慮されていなかった。しかし、各種の実験により、送信機及び受信機を用いた無線通信における実際の伝搬においては、受信機における到来方向分布は、上記距離に関連することが知られている。
【００１１】
従って、従来の伝搬シミュレーションでは、受信機における到来方向分布の算出においては、送信機と受信機との間の距離が考慮されていなかったので、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号を正確に模擬できないという問題があった。これにより、従来では、無線通信システム（例えば、移動通信システム）における伝搬特性の設計評価が適切に行えなかった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、受信機における到来方向分布の算出において、送信機と受信機との間の距離を考慮することにより、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号を正確に模擬することができる伝搬シミュレーション装置、伝搬シミュレーション方法、プログラムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するために、本発明は、送信機から、無線通信を介して受信機に到来する信号を模擬する際に、前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータを入力し、前記送信機と前記受信機との間の距離に関する、１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記受信機に到来する信号の方向である到来方向に対する受信レベルの分布を示す到来方向分布を算出し、前記到来方向分布に基づいて前記受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数を算出し、前記無線通信における伝搬環境に関する情報と、前記送信機に設けられた送信アンテナの数と、前記受信機に設けられた受信アンテナの数と、各受信アンテナ間の相関係数と、各送信アンテナ間の相関係数とに基づいて、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す複数の変化情報を、前記入力手段に前記送信信号のデータが入力されるごとに、生成し、入力された前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、前記受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、前記入力では、前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから移動中の受信機に対して送信される送信信号のデータが、前記受信機の移動に関する情報と関連して、複数入力され、前記算出では、各送信信号のデータごとに、前記受信機の移動に関する情報と、前記受信機と前記送信機との間の距離との関係を示す関係情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間の距離を算出し、前記距離に関する１又は複数の所定の関係式を算出し、前記１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記到来方向分布を算出し、前記出力では、前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、移動中の受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを、各送信信号のデータごとに、出力することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態の伝搬シミュレーション装置の構成を示す図である。伝搬シミュレーション装置は、入力部１、算出部２、受信相関行列生成部３、送信相関行列生成部４、伝搬情報行列生成部５、変化情報行列生成部６、出力部７、各部を制御する制御部８を有する。
【００１６】
伝搬シミュレーション装置は、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号の模擬（伝搬シミュレーション）を行う。伝搬シミュレーションの前提は、以下のとおりである。送信機には、複数の送信アンテナが設けられているとともに、受信機には、複数の受信アンテナが設けられている。ここでは、送信アンテナ数は、Ｎ（Ｎは１以上の整数）であり、受信アンテナ数は、Ｍ（Ｍは１以上の整数）とする。また、ここでは、図２に示すように、受信アンテナの方向φｒとは、例えば、受信アンテナアレイの方向に対して、受信アンテナアレイに到来する到来波の受信レベルが最大になる方向と定義される。
【００１７】
同じく、送信アンテナの方向φｔとは、例えば、送信アンテナアレイの方向に対して、送信アンテナアレイから送信される送信波の送信レベルが最大になる方向と定義される。
【００１８】
また、所定の伝搬環境の下で、上記無線通信が行われることが前提となる。ここでいう伝搬環境とは、送信機と受信機との間の無線通信では、所定の現象が発生するような伝搬路が存在する環境のことをいう。例えば、受信機の移動を前提とする場合、伝搬環境とは、以下のような環境をいう。即ち、この場合の伝搬環境とは、送信機と受信機との間の無線通信では、例えば、レイリーフェージング現象（又は、周波数選択性フェージング現象、シャドウイングなど）が発生するような伝搬路が存在する環境のことをいう。
【００１９】
入力部１には、送信機に設けられる複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータが入力される。具体的な一例は、以下のとおりである。例えば、入力部１には、送信機に設けられた各送信アンテナ（送信アンテナ１、送信アンテナ２．．．送信アンテナＮ）から送信される送信信号のデータｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）が入力される。即ち、入力部１には、送信アンテナ１から送信される送信信号のデータｓ１（シンボルデータ、例えば、１又は０）が入力され、送信アンテナ２から送信される送信信号のデータｓ２（シンボルデータ、例えば、１又は０）が入力され、．．のようにして、各送信アンテナから送信される送信信号のデータｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）が入力される。入力された複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータは、制御部８に送られる。制御部８は、送られてきた送信信号のデータに基づいて、以下の式で示される送信信号データ行列Ｓ（Ｎ行、１列）を生成し、保持する。
【００２０】
【数１】

また、入力部１には、送信機と受信機との間の距離のデータ（以下、距離データｄ０という）が入力される。入力された距離データｄ０は、制御部８を介して算出部２に送られる。
【００２１】
制御部８は、入力部１から送信信号のデータｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を取得した場合、各部（算出部２、送信相関行列生成部４、伝搬情報行列生成部５）に対して、所定の指示信号（クロック信号）を送る。所定の指示信号とは、各部が行う処理を実行するように指示することを示す信号である。
【００２２】
算出部２は、所定の指示信号を取得すると以下の処理を行う。算出部２は、送信機と受信機との間の距離に関する、１又は複数の所定の関係式に基づいて、受信機に到来する信号の方向である到来方向に対する受信レベルの分布を示す到来方向分布を算出する。算出部２による処理の具体的な一例は、以下のとおりである。
【００２３】
算出部２は、送信機と受信機との間の距離に関する所定の関係式を示す情報を複数保持している。具体的には、算出部２は、送信機から送信される電波の散乱半径ｒと、上記距離ｄと、受信機から見た上記電波の散乱の見込み角度αｗと、の間の所定の関係式を示す情報を保持している。この所定の関係式を以下に示す。
【００２４】
αｗ＝ａｒｃｓｉｎ（ｒ／ｄ）．．．．．．（１）
この所定の関係式の導出方法については、文献（Ｙ．ＭＩＵＲＡ，Ｙ．ＯＤＡ，Ｋ．ＴＳＵＮＥＫＡＷＡ，Ｍ．ＨＡＴＡ，“Ｎｅｗ Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｕｒｂａｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌｓ”，ＩＳＡＰ２０００，Ｖｏｌ１．ｐｐ２５３−２５６，２０００．）に記載されているので、上記導出方法の詳細説明は省略する。以下、上記文献を文献１という。
【００２５】
また、送信機から送信された送信信号（送信電波）は、複数の伝搬経路を介して、受信機に到達することが知られている。即ち、受信機に到達する信号は、送信機から直接送られてくる直接波による信号と、送信機から障害物（建物など）を経由して送られてくる反射波、回折波、透過波による信号とがある。以下、送信機から障害物を経由して送られてくる伝搬時間の異なる複数の波を、マルチパスという。そして、算出部２は、マルチパスの受信レベルのピーク値Ｌｂと、マルチパスの受信レベルと直接波の受信レベルとの差を示す値Ｌｓ（Ｌｓは見通しがあるか否かに関連する情報）と、伝搬損失Ｌ（ｄ）（Ｌ（ｄ）は電波が距離ｄを伝搬したときの伝搬損失）との関係を示す所定の関係式を示す情報を保持している。
【００２６】
Ｌｓ＝Ｌ（ｄ）／Ｌｂ．．．．．．（２）
ここで、伝搬損失Ｌ（ｄ）は、送信機と受信機との間の距離ｄに関する関数である（文献 Ｍ．ＨＡＴＡ，“Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ｉｎ ｌａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｒａｄｉｏ ｓｅｒｖｉｃｅ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｖｅｈ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ＶＴ−２９，Ｎｏ．３，ｐｐ．３１７−３２５，１９８０．参照）。以下、上記文献を文献２という。例えば、文献２の場合には、伝搬損失Ｌ（ｄ）は、上記距離ｄの−３．５乗に依存する関数となっている。また、マルチパスの受信レベルのピーク値Ｌｂは、例えば、自由空間伝搬損失Ｌｆ（ｄ）を用いて、以下のような式で表すとする。
【００２７】
Ｌｂ＝ａ＊Ｌｆ（ｄ）．．．．．．．（３）
ここで、ａは定数である。Ｌｂの値は、例えば、Ｌｆ（ｄ）（自由空間伝搬損失）から−２０ｄＢという値に設定される。なお、算出部２は、送信機から送信される電波の散乱半径ｒと、マルチパスの受信レベルのピーク値Ｌｂと、伝搬損失Ｌ（ｄ）とｄとの関係を示す情報とを保持している。
【００２８】
そして、算出部２は、送られてきた距離データｄ０と、所定の関係式（１）とに基づいて、上記見込み角度αｗを算出する。算出部２は、距離データｄ０と、伝搬損失Ｌ（ｄ）とｄとの関係を示す情報と、に基づいて、伝搬損失Ｌ（ｄ０）を算出する。また、算出部２は、送られてきた距離データｄ０と、所定の関係式（２）、（３）に基づいて、以下の所定の関係式を算出する。
【００２９】
ａ＊Ｌｆ（ｄ）＝Ｌ（ｄ）／Ｌｓ．．．．．．（４）
ここで、ａ＊Ｌｆ（ｄ）＝Ｌｂである。そして、算出部２は、距離データｄ０と、所定の関係式（４）と、算出した伝搬損失Ｌ（ｄ０）と、に基づいて、ａ＊Ｌｆ（ｄ０）を算出する。
【００３０】
算出部２は、算出した見込み角度αｗと、算出した伝搬損失Ｌ（ｄ０）と、算出したａ＊Ｌｆ（ｄ０）と、受信アンテナアレイの方向に対する到来波の方向φｒ（図２参照）と、に基づいて、直接波による到来方向分布と、マルチパスによる到来方向分布とを算出する。
【００３１】
なお、本実施の形態では、図３に示すように、到来波は送信機の方向φ０から到来すると仮定する。この場合、受信アンテナの方向φｒは、受信アンテナアレイの方向に対する送信機の方向φ０に等しくなる。
【００３２】
具体的な説明は、以下のとおりである。算出部２は、到来方向（到来方向の角度）αと、受信アンテナアレイの方向に対する到来波の方向（以下、中心方向という）φ０と、到来方向の角度の標準偏差α１と、伝搬損失Ｌ（ｄ）と、直接波による到来方向分布Ｐｒ１（α）との関係を示す情報を保持している。上記関係の一例を以下の数式に示す。
【００３３】
【数２】

同じく、算出部２は、到来方向の角度αと、中心方向φ０と、到来方向の角度の標準偏差α２と、ａＬｆ（ｄ）（ａＬｆ（ｄ）＝Ｌｂ）と、マルチパスによる到来方向分布Ｐｒ２（α）との関係を示す情報を保持している。上記関係の一例を以下の数式に示す。
【００３４】
【数３】

但し、Ｐｒ１（α）及びＰｒ２（α）は、以下の関係式（４）を満たすとする。
【００３５】
∫Ｐｒ１（α）ｄα＝∫Ｐｒ２（α）ｄα．．．．．．（４）
以下、Ｐｒ１（α）及びＰｒ２（α）が上述のような式（〔数２〕、〔数３〕）で表せる理由を説明する。送信機から送信される電波は、散乱することが知られている。そして、送信機から送信された電波の受信レベルについては、以下のようなことがいえる。即ち、中心方向における受信レベルは、最も高く、中心方向から離れる方向における受信レベルは、低くなっていくといえる。
【００３６】
このような考えに基づいて、マルチパスによる到来方向分布は、上記見込み角αｗを標準偏差α２（α２＝αｗ）とした場合のガウス分布に従うと近似される（文献Ｒ．Ｂ．Ｅｒｔｅｌ ａｎｄ Ｐ．Ｃａｒｄｉｅｒｉ，“Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｐａｔｉａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｒｒａｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｐｐ１０−２２，Ｆｅｂ．１９９８．参照）以下、上記文献を文献３という。
従って、マルチパスによる到来方向分布は、上述した数式〔数３〕で表される。上述した数式において、例えば、到来方向αが中心方向φ０である場合には、Ｐｒ２（φ０）＝ａＬｆ（ｄ０）である。数式（３）により、ａＬｆ（ｄ０）は、Ｌｂ（マルチパスの受信レベルのピーク値）となる。
【００３７】
同じように、直接波による到来方向分布は、中心方向からの信号の受信レベルが最も高くなるようなガウス分布に従うと近似される（文献３参照）。従って、直接波による到来方向分布は、上述した数式〔数２〕で表される。この際、標準偏差α１は、以下の式で表される。
【００３８】
α１＝αｗ／Ｌｓ．．．．．．．．．（５）
この（５）式は、以下のようにして導出される。上述した（４）式を整理すると、以下の式が導き出される。
【００３９】
１／｛（２π）^１／２＊α１｝＝Ｌｓ／｛（２π）^１／２＊αｗ｝．．（６）
この（６）式を整理すると、（５）式が導き出される。そして、算出部２は、〔数２〕に示す所定の関係式と数式（５）に基づいて、直接波による到来方向分布を算出する。同じく、算出部２は、〔数３〕に示す所定の関係式に基づいて、直接波による到来方向分布を算出する。
【００４０】
算出部２は、マルチパスによる到来方向分布と、直接波による到来方向分布とに基づいて、全ての電波による到来方向分布を算出する。全ての電波による到来方向分布Ｐｒ（α）は、例えば、以下のような式（〔数４〕）で表される。
【００４１】
【数４】

ここで、αａとαｂは、数式Ｐｒ１（α）と数式Ｐｒ２（α）との交点である。また、定数ｂは、以下の数式を満たすための定数である。
【００４２】
【数５】

全ての電波による到来方向分布が、上述の式（〔数４〕）で表せる理由は、以下のとおりである。文献１，２，３によれば、全ての電波による到来方向分布のモデルを算出する場合、中心方向付近では、直接波による到来方向分布を考慮し、中心方向から離れた方向では、マルチパスによる到来方向分布を考慮することにより、算出された全ての電波による到来方向分布は、実際の全ての電波による到来方向分布に近くなる。このため、全ての電波による到来方向分布が、上述の式で表せる。
【００４３】
算出部２は、算出した全ての電波による到来方向分布Ｐｒ（α）と、波数Ｙと、受信アンテナ間隔ｈｒ，ｊｋと、受信アンテナの方向φｒと、受信機に到来する信号の方向である到来方向αと、に基づいて、受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数ρｒ，ｊｋを算出する。具体的な説明は、以下のとおりである。
【００４４】
算出部２は、波数Ｙ（Ｙ＝２πｆ／ｃ、ｆは周波数、ｃは光速度）と、受信アンテナ間隔ｈｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）と、受信アンテナの方向φｒと、を保持している。そして、算出部２は、保持している各種の情報と、算出した全ての電波による到来方向分布Ｐｒ（α）とに基づいて、以下の式（〔数６〕）で示される相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）を算出する。
【００４５】
【数６】

算出部２は、各受信アンテナ間（例えば、受信アンテナ１と受信アンテナ２との間）の相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）を算出する。なお、受信アンテナｊと受信アンテナｋとの間の相関係数とは、受信アンテナｊの出力複素振幅と、受信アンテナｋの出力複素振幅との間の相関係数のことである。算出部２は、算出した各相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）を、受信相関行列生成部３に送る。
【００４６】
受信相関行列生成部３は、送られてきた各相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）に基づいて、以下の式（〔数７〕）に示すような受信相関行列（Ｍ行、Ｍ列の行列）Ｃｒを生成する。
【００４７】
【数７】

そして、受信相関行列生成部３は、生成した受信相関行列Ｃｒを変化情報行列生成部６に送る。
【００４８】
送信相関行列生成部４は、制御部８から所定の指示信号を取得すると以下の処理を行う。送信相関行列生成部４は、送信機が送信する信号の方向を示す送信方向（α）に対する送信レベルの分布を示す送信方向分布（Ｐｔ（α））を算出する。この送信方向分布の算出方法は、公知技術であり、ここでは、詳細な説明は省略する。例えば、送信機に設けられた各送信アンテナが、無指向性アンテナであり、送信機から全方向において、電波が均等に送信される場合には、送信方向分布（Ｐｔ（α））は一様分布を示す。この場合、送信方向分布（Ｐ（α））は１／２πとなる。
【００４９】
送信相関行列生成部４は、波数Ｙ（Ｙ＝２πｆ／ｃ、ｆは周波数、ｃは光速度）と、送信アンテナ間隔ｈｔ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）と、送信アンテナの方向φｔと、を保持している。そして、送信相関行列生成部４は、保持している情報と、送信方向分布Ｐｔ（α）に基づいて、以下の式（〔数８〕）で示される相関係数ρｔ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）を算出する。
【００５０】
【数８】

送信相関行列生成部４は、算出した各相関係数ρｔ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）に基づいて、以下の式（〔数９〕）に示すような送信相関行列（Ｎ行、Ｎ列の行列）Ｃｔを生成する。
【００５１】
【数９】

そして、送信相関行列生成部４は、生成した送信相関行列Ｃｔを変化情報行列生成部６に送る。
【００５２】
伝搬情報行列生成部５は、制御部８から所定の指示信号を取得すると、以下の処理を行う。伝搬情報行列生成部５は、無線通信における伝搬環境に関する情報と、送信機に設けられた送信アンテナの数（Ｎ）と、受信機に設けられた受信アンテナの数（Ｍ）とに基づいて、各送信アンテナから各受信アンテナへの信号の伝搬に関する情報を複数生成する。伝搬情報行列生成部５による処理の一例の具体的な説明は、以下のとおりである。
【００５３】
伝搬情報行列生成部５は、無線通信における伝搬環境に関する情報と、送信機に設けられた送信アンテナの数と、受信機に設けられた受信アンテナの数とを保持している。ここで、無線通信における伝搬環境に関する情報とは、例えば、以下のような情報である。
【００５４】
送信機と受信機との間の無線通信における伝搬環境が、例えば、所定の現象（例えば、レイリーフェージング現象）が発生するような伝搬路が存在する環境である場合、伝搬環境に関する情報とは、例えば、受信機における受信レベルが上記所定の現象に関連する分布（例えば、レイリー分布）に従うための条件である。
【００５５】
そして、伝搬情報行列生成部５は、例えば、受信機における受信レベルがレイリー分布に従うための条件に基づいて、送信アンテナから受信アンテナへの信号の伝搬に関する情報を生成する。この伝搬に関する情報とは、例えば、伝搬遅延や伝搬損失に関連する情報である。伝搬情報行列生成部５は、送信アンテナ１から各受信アンテナ（１，２，．．Ｍ）への信号の伝搬に関する情報を、各送信アンテナ（１，２．．Ｎ）ごとに、生成する。このようにして、伝搬情報行列生成部５は、各送信アンテナから各受信アンテナへの信号の伝搬に関する情報ｇｊｋ（ｊ＝１〜Ｎ、ｋ＝１〜Ｍ）を生成する。例えば、伝搬に関する情報ｇ１２は、送信アンテナ１から受信アンテナ２への信号の伝搬に関する情報（伝搬遅延や伝搬損失に関する情報）である。
【００５６】
この伝搬情報行列生成部５による伝搬に関する情報の生成方法の詳細な説明は、非特許文献１，２に記載されているので、ここでは、その詳細な説明は省略する。伝搬情報行列生成部５は、生成した伝搬に関する情報に基づいて、以下の式（〔数１０〕）で示される伝搬情報行列Ｇを生成する。
【００５７】
【数１０】

伝搬情報行列生成部５は、生成した伝搬情報行列Ｇを変化情報行列生成部６に送る。
【００５８】
変化情報行列生成部６は、無線通信における伝搬環境に関する情報と、送信機に設けられた送信アンテナの数（Ｎ）と、受信機に設けられた受信アンテナの数（Ｍ）と、各受信アンテナ間の相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）と、各送信アンテナ間の相関係数ρｔ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｎ）とに基づいて、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す複数の変化情報を、入力部１に送信信号のデータが入力されるごとに、生成する。そして、変化情報行列生成部６は、生成した複数の変化情報に基づいて、変化情報行列を生成する。具体的な説明は、以下のとおりである。
【００５９】
変化情報行列生成部６は、送られてきた受信相関行列Ｃｒと、送信相関行列Ｃｔと、伝搬情報行列Ｇとに基づいて、変化情報行列Ｚを生成する。変化情報行列生成部６は、例えば、コレスキー分解を用いて、受信相関行列Ｃｒの１／２乗、送信相関行列Ｃｔの１／２乗を算出する。そして、変化情報行列生成部６は、受信相関行列Ｃｒの１／２乗と、伝搬情報行列Ｇと、送信相関行列Ｃｔの１／２乗との行列積（Ｃｒ^１／２＊Ｇ＊Ｃｔ^１／２ ）を計算することにより、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す変化情報ｚｊｋ（ｊ＝１〜Ｍ、ｋ＝１〜Ｎ）を複数（Ｎ＊Ｍの数）算出する（非特許文献２参照）。
【００６０】
そして、変化情報行列生成部６は、複数の変化情報に基づいて、以下のような式（〔数１１〕）の変化情報行列Ｚ（行列積（Ｃｒ^１／２＊Ｇ＊Ｃｔ^１／２ ））を生成する。
【００６１】
【数１１】

ここで、ｚｊｋは、以下のような意味である。送信アンテナｊ（ｊは整数）から送信される信号のレベル（送信レベル）をＱ１とする。上記信号が受信アンテナｋ（ｋは整数）に送られる。受信アンテナにおける上記信号のレベル（受信レベル）をＱ２とする。ｚｊｋは、例えば、Ｑ２／Ｑ１で表される。変化情報行列生成部６は、生成した変化情報行列Ｇを制御部８に送る。
【００６２】
なお、変化情報行列生成部６は、制御部８が所定の指示信号を各部に送るごとに、変化情報行列Ｇを生成するので、変化情報行列生成部６は、変化情報行列Ｇ（複数の変化情報）を、入力部１に送信信号のデータが入力されるごとに生成するといえる。
【００６３】
出力部７は、入力された送信信号のデータと、複数の変化情報とに基づいて生成された、受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力する。この処理の具体的な説明は、以下のとおりである。
【００６４】
制御部８は、保持していた送信信号データ行列Ｓと、送られてきた変化情報行列Ｚとに基づいて、受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）を算出する。例えば、制御部８は、変化情報行列Ｚと送信信号データ行列Ｓとの積を算出することにより、各受信信号のデータｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）を算出する。そして、制御部８は、各受信信号のデータｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）に基づいて、受信信号データ行列Ｒを生成する。受信信号データ行列Ｒは、例えば、以下の式（〔数１２〕）のように示される。
【００６５】
【数１２】

制御部８は、生成した受信信号データ行列Ｒに基づいて、各受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力部７に出力させる。例えば、出力部７は、各送信アンテナ（送信アンテナ１，２，．．Ｎ）から送信される送信信号データ（ｓ１，ｓ２，ｓ３，．．ｓＮ）に対して、各受信アンテナ（受信アンテナ１，２，．．Ｍ）に受信される受信信号データ（ｚ１１＊ｓ１＋．．＋ｚ１Ｎ＊ｓＮ、ｚ２１＊ｓ１＋．．＋ｚ２Ｎ＊ｓＮ、．．．、ｚＭ１＊ｓ１＋．．＋ｚＭＮ＊ｓＮ）を出力する。この際、出力部７は、送信信号データ（ｓ１，ｓ２，ｓ３，．ｓＮ）、各パラメータ（受信機と送信機との間の距離ｄ０、受信アンテナの方向φｒ、送信アンテナの方向φｔなどの情報）も出力してもよい。
【００６６】
（伝搬シミュレーション方法）
図４は、上述した伝搬シミュレーション装置を用いた伝搬シミュレーション方法を説明するためのフローチャート図である。
【００６７】
入力部１には、送信機に設けられる複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータが入力される。また、入力部１には、送信機と受信機との間の距離のデータ（以下、距離データｄ０という）が入力される（Ｓ１０）。
【００６８】
例えば、入力部１には、送信機に設けられた各送信アンテナ（送信アンテナ１、送信アンテナ２．．．送信アンテナＮ）から送信される送信信号のデータｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）が入力される。入力された複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータは、制御部８に送られる。制御部８は、送られてきた送信信号のデータに基づいて、〔数１〕で示すような送信信号データ行列Ｓ（Ｎ行、１列）を生成し、保持する。また、入力された距離データｄ０は、制御部８を介して算出部２に送られる。
制御部８は、入力部１から送信信号のデータｓｊ（ｊ＝１〜Ｎ）を取得した場合、各部（算出部２、送信相関行列生成部４、伝搬情報行列生成部５）に対して、所定の指示信号（クロック信号）を送る（Ｓ２０）。
【００６９】
算出部２は、送信機と受信機との間の距離に関する、１又は複数の所定の関係式に基づいて、受信機に到来する信号の方向である到来方向に対する受信レベルの分布を示す到来方向分布Ｐｒ（α）を算出する（Ｓ３０）。この算出処理の詳細な説明は、上述したとおりである。
【００７０】
算出部２は、算出した到来方向分布Ｐｒ（α）と、波数Ｙと、受信アンテナ間隔ｈｒ，ｊｋと、受信アンテナの方向φｒと、受信機に到来する信号の方向である到来方向αと、に基づいて、受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数ρｒ，ｊｋを算出する（Ｓ４０）。この算出処理の詳細な説明は、上述したとおりである。算出された各相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）は、受信相関行列生成部３に送られる。
【００７１】
受信相関行列生成部３は、送られてきた各相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）に基づいて、（〔数７〕）に示すような受信相関行列（Ｍ行、Ｍ列の行列）Ｃｒを生成する（Ｓ５０）。受信相関行列生成部３は、生成した受信相関行列Ｃｒを変化情報行列生成部６に送る。
【００７２】
送信相関行列生成部４は、制御部８から所定の指示信号を取得すると以下の処理を行う。送信相関行列生成部４は、送信方向分布（Ｐｔ（α））を算出し、算出した送信方向分布に基づいて、各送信アンテナ間の相関係数ρｔ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）を算出する。送信相関行列生成部４は、算出した各相関係数ρｔ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）に基づいて、（〔数９〕）に示すような送信相関行列（Ｎ行、Ｎ列の行列）Ｃｔを生成する（Ｓ６０）。送信相関行列生成部４は、生成した送信相関行列Ｃｔを変化情報行列生成部６に送る。
【００７３】
伝搬情報行列生成部５は、制御部８から所定の指示信号を取得すると、以下の処理を行う。伝搬情報行列生成部５は、無線通信における伝搬環境に関する情報と、送信機に設けられた送信アンテナの数（Ｎ）と、受信機に設けられた受信アンテナの数（Ｍ）とに基づいて、各送信アンテナから各受信アンテナへの信号の伝搬に関する情報を複数生成する。伝搬行列生成部は、生成した複数の伝搬に関する情報に基づいて、（〔数１０〕）で示される伝搬情報行列Ｇを生成する（Ｓ７０）。伝搬情報行列生成部５は、生成した伝搬情報行列Ｇを変化情報行列生成部６に送る。
【００７４】
変化情報行列生成部６は、送られてきた受信相関行列Ｃｒと、送信相関行列Ｃｔと、伝搬情報行列Ｇとに基づいて、変化情報行列Ｚを生成する（Ｓ８０）。変化情報行列生成部６は、生成した変化情報行列Ｇを制御部８に送る。
【００７５】
制御部８は、保持していた送信信号データ行列Ｓと、送られてきた変化情報行列Ｚとに基づいて、受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）を算出する。そして、制御部８は、各受信信号のデータｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）に基づいて、受信信号データ行列Ｒを生成する（Ｓ９０）。
【００７６】
出力部７は、制御部８の指示に基づき、各受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力する（Ｓ１００）。例えば、出力部７は、各送信アンテナ（送信アンテナ１，２，．．Ｎ）から送信される送信信号データ（ｓ１，ｓ２，ｓ３，．．ｓＮ）に対して、各受信アンテナ（受信アンテナ１，２，．．Ｍ）に受信される受信信号データ（ｚ１１＊ｓ１＋．．＋ｚ１Ｎ＊ｓＮ、ｚ２１＊ｓ１＋．．＋ｚ２Ｎ＊ｓＮ、．．．、ｚＭ１＊ｓ１＋．．＋ｚＭＮ＊ｓＮ）を出力する。
【００７７】
（作用効果）
本実施の形態によれば、受信機における到来方向分布Ｐｒ（α）の算出は、送信機と受信機との間の距離ｄに関する所定の関係式（数式（１）（２）（３）（４）、〔数２〕、〔数３〕、〔数４〕など）に基づいて、行われる。このため、本実施の形態では、受信機における到来方向分布Ｐｒ（α）の算出においては、上記距離が考慮されるといえる。この結果、本実施の形態の伝搬シミュレーション装置は、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号を正確に模擬することができる。この伝搬シミュレーション装置によるシミュレーション結果を用いることで、無線通信システム（例えば、移動通信システム）における伝搬特性の設計評価を適切に行うことが可能となる。
【００７８】
（変形例１）
上述した実施の形態１は、以下のように変形することができる。本変形例の伝搬シミュレーション装置は、各種のパラメータを入力するためのパラメータ入力部１（図示せず）を有する。例えば、作業者は、予め、パラメータ入力部１を用いて、送信機と受信機との間の距離のデータｄ０、中心方向（角度）φ０、送信機から送信される電波の散乱半径ｒ、波数Ｙ、受信アンテナ間隔ｈｒ，ｊｋ、受信アンテナの方向φｒ、送信アンテナ間隔ｈｔ，ｊｋ、送信アンテナの方向φｔ、マルチパスの受信レベルのピーク値Ｌｂ、伝搬損失Ｌ（ｄ）とｄとの関係を示す情報、伝搬環境に関する情報、送信アンテナ数Ｎ及び受信アンテナ数Ｍ、を入力するようにしてもよい。
【００７９】
パラメータ入力部１に入力された上記距離のデータｄ０、送信機から送信される電波の散乱半径ｒ、マルチパスの受信レベルのピーク値Ｌｂ、伝搬損失Ｌ（ｄ）とｄとの関係を示す情報、中心方向φ０、波数Ｙ、受信アンテナ間隔ｈｒ，ｊｋ、受信アンテナの方向φｒ、とは、算出部２に送られる。
【００８０】
パラメータ入力部１に入力された波数Ｙ、送信アンテナ間隔ｈｔ，ｊｋ、送信アンテナの方向φｔは、送信相関行列生成部４に送られる。パラメータ入力部１に入力された伝搬環境に関する情報、送信アンテナ数Ｎ及び受信アンテナ数Ｍは、伝搬情報行列生成部５に送られる。
【００８１】
これにより、各部（算出部２、受信相関行列生成部３、送信相関行列生成部４、伝搬情報行列生成部５）が各処理を行うようにしてもよい。
【００８２】
また、送信相関行列生成部４が生成する送信相関行列Ｃｔ、受信相関行列生成部３が生成する受信相関行列Ｃｒは 上記距離のデータが一定の場合には、一定になる。この場合には、以下のようにしてもよい。受信相関行列生成部３（送信相関行列生成部４）は、いったん生成した受信相関行列（送信相関行列）を保持する。
【００８３】
算出部２は、所定の指示信号を取得すると、受信相関行列生成部３に送る。受信相関行列生成部３及び送信相関行列生成部４は、それぞれ、保持している受信相関行列、送信相関行列を変換情報行列生成部に送る。
【００８４】
（変形例２）
実施の形態１の算出部２が行う処理は、以下のように変形されてもよい。予め、実験により、送信機と受信機との間の距離に対する角度広がり（アングルスプレッド）が計測されている（図５の実測値を参照）。この角度広がりとは、送信機から受信機に到来する電波（信号）の角度の広がりを示す値である。なお、本変形例でも、到来波は、送信機の方向φ０から到来すると仮定する。
【００８５】
そして、予め、図５の実測値に基づいて、送信機と受信機との間の距離ｄと、角度広がりαｖとの関係を示す所定の関係式（例えば、図５に示す実線部分、数式（７））が算出されている。
【００８６】
αｖ＝ｆ（ｄ）．．．．．．．．．．（７）
ここで、ｆは所定の関数を示す記号である。そして、この所定の関係式（数式（７））は、算出部２に保持される。
【００８７】
また、本変形例では、算出部２は、到来方向の角度αと、中心方向の角度φ０と、角度広がりαｖと、到来方向分布Ｐｒ（α）との関係を示す情報（以下の「数１３〕に示す情報）を保持している。
【００８８】
【数１３】

上述したように、受信機に到来する受信信号の受信レベルは、中心方向では最も高く、中心方向から離れるに従って、低くなっていくといえる。このような考えに基づいて、受信機における到来方向分布Ｐｒ（α）は、上記角度広がりαｖを、到来方向の標準偏差αａｓ（αｖ＝αａｓ）とした場合のラプラス分布（一般的な統計分布）に従うと近似される（文献 Ｋ．Ｉ．Ｐｅｄｅｒｓｅｎ，Ｐ．Ｅ．Ｍｏｇｅｎｓｅｎ ａｎｄ Ｂ．Ｈ．Ｆｌｅｕｒｙ，“Ｓｐａｔｉａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｈａｒａｃｔｃｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ Ｏｕｔｄｏｏｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ＢＳ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ”，ＶＴＣ９８，ｐｐ７１９−７２３，１９９８．参照，以下、この文献を文献４という）。従って、到来方向分布Ｐｒ（α）は、上述した数式（〔数１３〕）で表される。
【００８９】
そして、算出部２は、送られてきた距離データｄ０と、所定の関係式（７）とに基づいて、角度広がりαｖ（ｄ０）を算出する。算出部２は、算出した角度広がりαｖ（ｄ０）と、〔数１３〕に示す所定の関係式とに基づいて、到来方向分布Ｐｒ（α）を算出する。この後、実施の形態１と同じようにして、受信アンテナ間の相関係数ρｒ，ｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｍ）が算出される。
実施の形態２．
図６は、実施の形態２の伝搬シミュレーション装置の構成を示す図である。図６において、図１と同一構成、機能については同一符号を付してその説明を省略する。実施の形態２の伝搬シミュレーション装置においては、実施の形態１の伝搬シミュレーション装置に対して、入力部１、算出部２、制御部８、出力部７の機能が以下のように異なる。算出部２は、距離情報算出部２０と、到来方向分布算出部２１と、相関係数算出部２２とを有する。また、伝搬シミュレーション装置は、移動情報入力部（図示せず）、表示部（図示せず）を有する。
【００９０】
図７は、実施の形態２の伝搬シミュレーションの前提となる移動通信システムを示す概念図である。図７に示すように、送信機は、特定位置に固定されており、例えば、基地局が該当する。受信機は、移動しており、例えば、移動端末が該当する。例えば、基地局が管轄するサービスエリアの半径を５ｋｍとし、移動端末が基地局から１ｋｍの位置から、エリア端に向けて時速４０ｋｍで移動する。この場合には、基地局と移動端末との間の距離は、移動時間の経過に従い、変化する。そして、本実施の形態では、受信機が移動中の場合、送信機から時系列で、送信信号データを上記受信機に送信する場合、受信機に時系列で到来する受信信号のデータの傾向が模擬される。
【００９１】
以下、本実施の形態の伝搬シミュレーション装置を用いた伝搬シミュレーション方法の説明を行う。図８は、本実施の形態の伝搬シミュレーション方法を説明するためのフローチャート図である。なお、実施の形態１の伝搬シミュレーション方法における処理と同一処理については、その説明を省略する。
【００９２】
先ず、移動情報入力部には、受信機の移動に関する情報と、受信機と送信機との間の距離と、の関係を示す関係情報が、例えば、予め、入力される。この受信機の移動に関する情報とは、例えば、受信機が移動を開始してから経過する時間（以下、移動経過時間という）である。但し、受信機の移動に関する情報は、上記移動経過時間に限定されない。また、上記関係情報とは、例えば、上記移動経過時間に対する距離（受信機と送信機との間の距離）との関係を示す情報である。関係情報の一例を図９に示す。入力された上記関係情報は、制御部８を介して、距離情報算出部２０に送られる。距離情報算出部２０は、上記関係情報を保持する。
【００９３】
入力部１には、送信機に設けられた複数の送信アンテナから移動中の受信機に対して送信される送信信号のデータが、受信機の移動に関する情報と関連して、複数入力される（Ｓ２００）。入力部１の処理の具体的な説明は、以下のとおりである。
【００９４】
ここでは、例えば、受信機の移動に関する情報が、受信機が移動を開始してから経過する時間である移動経過時間である場合を考える。制御部８は、受信機が移動を開始してから経過する時間を計測する機能を有する。そして、制御部８は、表示部に、上記移動経過時間を表示させる。
【００９５】
作業者は、表示部による表示に基づいて、送信信号のデータを、移動経過時間と関連づけて、複数入力する。例えば、表示部が、移動経過時間が時間ｔ１であることを表示した時点で、作業者により、入力部１に、送信信号のデータｓｊ（ｔ１）（ｊ＝１〜Ｎ）が入力される。同じく、表示部が、移動経過時間が時間ｔ２であることを表示した時点で、作業者により、入力部１に、送信信号のデータｓｊ（ｔ２）（ｊ＝１〜Ｎ）が入力される。なお、作業者によらず、自動的に、表示部による表示に基づいて、送信信号のデータが、移動経過時間と関連づけて、複数入力されてもよい。このようにして、入力部１には、送信信号のデータが、上記移動経過時間（ｔ１、ｔ２．．）と関連づけて、複数（ｓｊ（ｔ１）、ｓｊ（ｔ２）．．．）入力される。
【００９６】
入力された各送信信号のデータ（ｓｊ（ｔ１）（ｊ＝１〜Ｎ）、ｓｊ（ｔ２）（ｊ＝１〜Ｎ）．．．．）は、制御部８に送られる。制御部８は、各送信信号のデータに対して、それぞれ、上記移動経過時間（各送信信号のデータに関連する移動経過時間）を示す情報を与える。例えば、制御部８は、入力された送信信号のデータｓｊ（ｔ１）（ｊ＝１〜Ｎ）に対して、移動経過時間を示す情報ｔ１を与える。同様にして、制御部８は、入力された送信信号のデータｓｊ（ｔｐ）（ｊ＝１〜Ｎ）に対して、移動経過時間を示す情報ｔｐ（ｐは整数）を与える。各送信信号のデータに与えられた上記移動経過時間（ｔ１、ｔ２、．．．．）を示す情報は、距離情報算出部２０に送られる。なお、各送信信号のデータは、制御部８に送信信号データ行列として、保持される。この際、各送信信号データ行列Ｓ（ｔ１）、Ｓ（ｔ２）．．．．は、それぞれ、移動経過時間ｔ１，ｔ２．．．に対応づけられる。
【００９７】
制御部８は、上述した所定の指示信号を、距離情報算出部２０、送信相関行列生成部４、伝搬情報行列に送る（Ｓ２１０）。この際、指示信号は、移動経過時間を示す情報が対応づけられている。
【００９８】
距離情報算出部２０は、送信信号のデータごとに、受信機の移動に関する情報と、受信機と送信機との間の距離との関係を示す関係情報とに基づいて、送信機と受信機との間の距離を算出する（Ｓ２２０）。具体的な算出処理の一例は、以下のとおりである。
【００９９】
例えば、距離情報算出部２０には、所定の指示信号とともに、送信信号のデータｓｊ（ｔ１）（ｊ＝１〜Ｎ）に対応する移動経過時間ｔ１を示す情報が送られる。距離情報算出部２０は、保持している関係情報に基づいて、以下の処理を行う。例えば、関係情報が図９に示すような情報である場合、距離情報算出部２０は、関係情報に基づいて、移動経過時間ｔ１に対応する距離（送信機と受信機との間の距離）ｄ１を算出する。
【０１００】
その後、距離情報算出部２０には、所定の指示信号とともに、送信信号のデータｓｊ（ｔ２）（ｊ＝１〜Ｎ）に対応する移動経過時間ｔ２を示す情報が送られる。距離情報算出部２０は、保持している関係情報に基づいて、以下の処理を行う。例えば、関係情報が図９に示すような情報である場合、距離情報算出部２０は、関係情報に基づいて、移動経過時間ｔ２に対応する距離（送信機と受信機との間の距離）ｄ２を算出する。このようにして、距離情報算出部２０は、送信信号のデータ（ｓｊ（ｔ１）、ｓｊ（ｔ２）．．．（ｊ＝１〜Ｎ））ごとに、送信機と受信機との間の距離（ｄ１，ｄ２，．．．．）を算出する。距離情報算出部２０により、算出された各距離ｄ１、ｄ２．．．は、到来方向分布算出部２１に送られる。この際、各距離ｄ１、ｄ２．．．は、それぞれ、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。
【０１０１】
到来方向分布算出部２１は、算出された距離ｄ１、ｄ２．．．ごとに、上記距離に関する１又は複数の所定の関係式を算出し、上記１又は複数の所定の関係式に基づいて、到来方向分布（Ｐｒ（α、ｔ１）、Ｐｒ（α、ｔ２）．．．）を算出する（Ｓ２３０）。具体的には、例えば、到来方向分布算出部２１は、移動経過時間ｔ１に関連する距離ｄ１における到来方向分布Ｐｒ（α）を算出する。その後、到来方向分布算出部２１は、移動経過時間ｔ２に関連する距離ｄ２における到来方向分布Ｐｒ（α）を算出する。このようにして、到来方向分布算出部２１は、移動経過時間ｔｐ（ｐは整数）に関連する距離ｄｐにおける到来方向分布Ｐｒ（α）（以下、このＰｒ（α）をＰｒ（α、ｔｐ）という）を算出する。なお、到来方向分布算出部２１における算出処理は、実施の形態１，変形例で示した処理により行われる。算出された到来方向分布（Ｐｒ（α、ｔ１）、Ｐｒ（α、ｔ２）．．．）は、相関係数算出部２２に送られる。この際、各到来方向分布（Ｐｒ（α、ｔ１）、Ｐｒ（α、ｔ２）．．．）は、それぞれ、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。
【０１０２】
相関係数算出部２２は、各到来方向分布（Ｐｒ（α、ｔ１）、Ｐｒ（α、ｔ２）．．．）ごとに、各受信アンテナ間の相関係数を算出する（Ｓ２４０）。具体的には、相関係数算出部２２は、到来方向分布Ｐｒ（α、ｔ１）に基づいて、各受信アンテナ間の相関係数ρｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｎ）を算出する。その後、相関係数算出部２２は、到来方向分布Ｐｒ（α、ｔ２）に基づいて、各受信アンテナ間の相関係数ρｊｋ（ｊ、ｋ＝１〜Ｎ）を算出する。このようにして、相関係数算出部２２は、到来方向分布Ｐｒ（α、ｔｐ）（ｐは整数）ごと、各受信アンテナ間の相関係数ρｊｋ（ｊ，ｋ＝１〜Ｎ）（以下、このρｊｋをρｊｋ（ｔｐ）という）を算出する。算出された各受信アンテナ間の相関係数ρｊｋ（ｔ１）、ρｊｋ（ｔ２）．．．は、受信相関行列生成部３に送られる。この際、相関係数ρｊｋ（ｔ１）、ρｊｋ（ｔ２）．．．は、それぞれ、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。
【０１０３】
受信相関行列生成部３は、送られてきた相関係数ρｊｋ（ｔ１）（ｊ，ｋ＝１〜Ｎ）に基づいて、〔数７〕のような受信相関行列Ｃｒを生成する。その後、受信相関行列生成部３は、送られてきた相関係数ρｊｋ（ｔ２）（ｊ，ｋ＝１〜Ｎ）に基づいて、〔数７〕のような受信相関行列Ｃｒを生成する。このようにして、受信相関行列生成部３は、送られてきた相関係数ρｊｋ（ｔｐ）（ｊ，ｋ＝１〜Ｎ）に基づいて、〔数７〕のような受信相関行列Ｃｒ（以下、Ｃｒ（ｔｐ）という）を生成する。このようにして、受信相関行列生成部３は、送られてきた相関係数（ρｊｋ（ｔ２）、ρｊｋ（ｔ２）．．．ごとに、受信相関行列Ｃｒ（ｔ１）、Ｃｒ（ｔ２）、．．．を生成する（Ｓ２５０）。この際、受信相関行列Ｃｒ（ｔ１）、Ｃｒ（ｔ２）．．は、それぞれ移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。
【０１０４】
送信相関行列生成部４は、制御部８から所定の指示信号を取得するごとに、送信相関行列Ｃｔ（ｔｐ）（ｔｐは移動経過時間、ｐは整数）を生成する（Ｓ２６０）。この処理は、実施の形態１と同じである。この際、送信相関行列Ｃｔ（ｔ１）、Ｃｔ（ｔ２）．．．は、それぞれ、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。また、伝搬情報行列生成部５は、制御部８から所定の指示信号を取得するごとに、伝搬情報行列Ｇ（ｔｐ）（ｔｐは移動経過時間、ｐは整数）を生成する（Ｓ２７０）。この処理は、実施の形態１と同じである。この際、伝搬情報行列Ｇ（ｔ１）、Ｇ（ｔ２）．．．は、それぞれ、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。
【０１０５】
変化情報行列生成部６は、各送信信号のデータごとに、送られてきた受信相関行列と、送信相関行列と、伝搬情報行列とに基づいて、変化情報行列を複数、生成する（Ｓ２９０）。例えば、移動経過時間ｔ１と関係する所定の指示信号が制御部８から各部に送られた場合に、受信相関行列Ｃｒ（ｔ１）と、送信相関行列Ｃｔ（ｔ１）と、伝搬情報行列Ｇ（ｔ１）が生成されたとする。この場合には、変化情報行列生成部６は、受信相関行列Ｃｒ（ｔ１）と、送信相関行列Ｃｔ（ｔ１）と、伝搬情報行列Ｇ（ｔ１）とに基づいて、変化情報行列Ｚ（ｔ１）を算出する。
【０１０６】
その後、移動経過時間ｔ２と関係する所定の指示信号が制御部８から各部に送られた場合に、受信相関行列Ｃｒ（ｔ２）と、送信相関行列Ｃｔ（ｔ２）と、伝搬情報行列Ｇ（ｔ２）が生成されたとする。この場合には、変化情報行列生成部６は、受信相関行列Ｃｒ（ｔ２）と、送信相関行列Ｃｔ（ｔ２）と、伝搬情報行列Ｇ（ｔ２）とに基づいて、変化情報行列Ｚ（ｔ２）を算出する。
【０１０７】
このようにして、変化情報行列生成部６は、各送信信号のデータと関連する移動経過時間ごとに、変化情報行列Ｚ（ｔ１）、Ｚ（ｔ２）．．．を生成する。生成された各変化情報行列は、制御部８に送られる。この際、変化情報行列Ｚ（ｔ１）、Ｚ（ｔ２）．．．は、それぞれ、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．．に対応づけられている。
【０１０８】
出力部７は、制御部８の指示に基づいて、送信信号のデータと、複数の変化情報とに基づいて生成された、移動中の受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを、各送信信号のデータごとに、出力する（Ｓ３００）。
【０１０９】
この処理の具体的な説明の一例は、以下のとおりである。上述したように、制御部８は、各送信信号データ行列（Ｓ（ｔ１）、Ｓ（ｔ２）．）を、移動経過時間ｔ１、ｔ２．．と対応づけて、保持している。そして、制御部８に、変化情報行列Ｚ（ｔ１）が送られた場合、例えば、移動経過時間ｔ１と対応づけられた送信信号データ行列Ｓ（ｔ１）と、変化情報行列Ｚ（ｔ１）とに基づいて、受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号データ行列Ｒ（ｔ１）を生成する。
【０１１０】
その後、制御部８に、例えば、変化情報行列Ｚ（ｔ２）が送られた場合、例えば、移動経過時間ｔ２と対応づけられた送信信号データ行列Ｓ（ｔ２）と、変化情報行列Ｚ（ｔ２）とに基づいて、受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号データ行列Ｒ（ｔ２）を生成する。このようにして、制御部８は、複数の受信信号データ行列Ｒ（ｔ１）、Ｒ（ｔ２）．．．を生成する。生成された各受信信号データ行列Ｒ（ｔ１）、Ｒ（ｔ２）．．．は、出力部７に送られる。この際、各受信信号データ行列Ｒ（ｔ１）、Ｒ（ｔ２）．．は、移動経過時間ｔ１，ｔ２．．と対応づけられる。
【０１１１】
出力部７は、各移動経過時間（ｔ１、ｔ２、．．）及び送信信号データ（ｓｊ（ｔ１）、Ｓｉ（ｔ２）．．．ｊ＝１〜Ｎ）と、受信信号データ（ｒｊ（ｔ１）、Ｒｉ（ｔ２）．．．ｊ＝１〜Ｍ）とを出力する。
【０１１２】
これにより、例えば、受信機が移動を開始してから経過する時間（ｔ１、ｔ２、．．）ごとに、移動中の受信機に対して送信する信号のデータ（ｓｊ（ｔ１）、Ｓｉ（ｔ２）．．．ｊ＝１〜Ｎ）が入力された場合、受信機が移動を開始してから経過する時間ごとに、受信機に到来する受信信号のデータ（ｒｊ（ｔ１）、Ｓｉ（ｔ２）．．．ｊ＝１〜Ｍ）が、シミュレーション結果として、出力される。
【０１１３】
（作用効果）
受信機が移動中の場合、例えば、送信機から時系列で、送信信号データを上記受信機に送信した場合、受信機に時系列で到来する受信信号のデータの傾向がどのようなものであるかを示す情報が必要な場合がある。この際、送信機と受信機との間の距離は、受信機による移動時間の経過に従い、変化するので、受信機における到来方向分布も変化することになる。本実施の形態では、距離情報算出部２０は、送信機が送信信号データを上記受信機に送信する各時点ごとに、送信機と受信機との間の距離を算出することができる。そして、この算出した距離を用いて、到来方向算出部２は、上記各時点ごとに、受信機における到来方向分布を算出することができる。このため、本実施の形態では、送信機と受信機との間の距離が、受信機による移動時間の経過に従い、変化した場合でも、受信機における到来方向分布を正確に算出することができるといえる。
【０１１４】
この結果、受信機が移動中の場合、例えば、送信機から時系列で、送信信号データを上記受信機に送信した場合、伝搬シミュレーション装置は、受信機に時系列で到来する受信信号のデータの傾向を正確に算出することが可能となる。
【０１１５】
（変形例）
実施の形態２においても、実施の形態１の変形例２が同様に適用できる。また、入力部１には、以下のようにして、送信信号のデータが、受信機の移動に関する情報と関連して、複数入力されてもよい。変形例の入力部１の処理の具体的な説明は、以下のとおりである。ここでは、例えば、受信機の移動に関する情報が、受信機が移動を開始してから経過する時間である移動経過時間である場合を考える。
【０１１６】
入力部１には、複数の送信信号のデータが、移動経過時間を示す情報と対応づけて入力される。例えば、入力部１には、送信信号のデータｓｊ（ｔ１），（ｊ＝１〜Ｎ）が移動経過時間ｔ１と対応づけて入力される。同じく、入力部１には、送信信号のデータｓｊ（ｔ２），（ｊ＝１〜Ｎ）が移動経過時間ｔ２と対応づけて入力される。このようにして、入力部１には、複数の送信信号のデータ（ｓｊ（ｔ１）、ｓｊ（ｔ２）、．．．．．）が、移動経過時間を示す情報（ｔ１、ｔ２．．）と対応づけて入力される。そして、各送信信号のデータに対応づけられた上記移動経過時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３．．．．）を示す情報は、距離情報算出部２０に送られる。以降の処理は、実施の形態２のＳ２１０の処理以降の処理と同じである。
（プログラム及び記録媒体）
なお、コンピュータに、実施の形態１、２、各変形例の伝搬シミュレーション装置の機能を実現させるためのプログラムは、コンピュータ読みとり可能な記録媒体に記録されることができる。このコンピュータ読みとり可能な記録媒体は、図１０に示すように、例えば、ハードディスク１００、フレキシブルディスク４００、コンパクトディスク５００、ＩＣチップ６００、カセットテープ７００である。このようなプログラムを記録した記録媒体によれば、例えば、プログラムの保存、運搬、販売が容易に行われる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受信機における到来方向分布の算出では、送信機と受信機との間の距離が考慮される。この結果、本発明では、送信機から無線通信を介して受信機に到来する信号を正確に模擬することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の伝搬シミュレーション装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１のシミュレーションの前提を説明するための図である。
【図３】実施の形態１のシミュレーションの前提を説明するための図である。
【図４】実施の形態１の伝搬シミュレーション方法を説明するためのフローチャート図である。
【図５】実施の形態１の変形例２の距離と角度広がりとの関係を示す図である。
【図６】実施の形態２の伝搬シミュレーション装置の構成を示す図である。
【図７】実施の形態２の伝搬シミュレーションの前提となる移動通信システムを示す概念図である。
【図８】実施の形態２の伝搬シミュレーション方法を説明するためのフローチャート図である。
【図９】実施の形態２の移動経過時間と、受信機及び送信機間の距離との関係の一例を示す図である。
【図１０】本発明に係るプログラムを記録するコンピュータ読みとり可能な記録媒体を示す図である。
【符号の説明】
１ 入力部、２ 算出部、３ 受信相関行列生成部、４ 送信相関行列生成部、５ 伝搬情報行列生成部、６ 変化情報行列生成部、７ 出力部、８ 制御部、２０ 距離情報算出部、２１ 到来方向分布算出部、２２ 相関係数算出部、１００ ハードディスク、４００ フレキシブルディスク ５００ コンパクトディスク、６００ ＩＣチップ、７００ カセットテープ。

Claims (6)

1. 送信機から、無線通信を介して受信機に到来する信号を模擬する伝搬シミュレーション装置であって、
   前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータが入力される入力手段と、
   前記送信機と前記受信機との間の距離に関する、１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記受信機に到来する信号の方向である到来方向に対する受信レベルの分布を示す到来方向分布を算出し、前記到来方向分布に基づいて前記受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数を算出する算出手段と、
   前記無線通信における伝搬環境に関する情報と、前記送信機に設けられた送信アンテナの数と、前記受信機に設けられた受信アンテナの数と、各受信アンテナ間の相関係数と、各送信アンテナ間の相関係数とに基づいて、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す複数の変化情報を、前記入力手段に前記送信信号のデータが入力されるごとに、生成する生成手段と、
   入力された前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、前記受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力する出力手段とを有することを特徴とする伝搬シミュレーション装置。
2. 前記入力手段には、前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから移動中の受信機に対して送信される送信信号のデータが、前記受信機の移動に関する情報と関連して、複数入力され、
   前記算出手段は、各送信信号のデータごとに、前記受信機の移動に関する情報と、前記受信機と前記送信機との間の距離との関係を示す関係情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間の距離を算出し、前記距離に関する１又は複数の所定の関係式を算出し、前記１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記到来方向分布を算出し、
   前記出力手段は、前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、移動中の受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを、各送信信号のデータごとに、出力することを特徴とする請求項１に記載の伝搬シミュレーション装置。
3. 送信機から、無線通信を介して受信機に到来する信号を模擬する伝搬シミュレーション方法であって、
   前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータを入力する入力ステップと、
   前記送信機と前記受信機との間の距離に関する、１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記受信機に到来する信号の方向である到来方向に対する受信レベルの分布を示す到来方向分布を算出し、前記到来方向分布に基づいて前記受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数を算出する算出ステップと、
   前記無線通信における伝搬環境に関する情報と、前記送信機に設けられた送信アンテナの数と、前記受信機に設けられた受信アンテナの数と、各受信アンテナ間の相関係数と、各送信アンテナ間の相関係数とに基づいて、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す複数の変化情報を、前記入力手段に前記送信信号のデータが入力されるごとに、生成するステップと、
   入力された前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、前記受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力する出力ステップとを有することを特徴とする伝搬シミュレーション方法。
4. 前記入力ステップでは、前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから移動中の受信機に対して送信される送信信号のデータが、前記受信機の移動に関する情報と関連して、複数入力され、
   前記算出ステップでは、各送信信号のデータごとに、前記受信機の移動に関する情報と、前記受信機と前記送信機との間の距離との関係を示す関係情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間の距離を算出し、前記距離に関する１又は複数の所定の関係式を算出し、前記１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記到来方向分布を算出し、
   前記出力ステップでは、前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、移動中の受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを、各送信信号のデータごとに、出力することを特徴とする請求項３に記載の伝搬シミュレーション方法。
5. 送信機から、無線通信を介して受信機に到来する信号を模擬する伝搬シミュレーション装置を制御するプログラムであって、
   前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから送信される送信信号のデータを入力する入力ステップと、
   前記送信機と前記受信機との間の距離に関する、１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記受信機に到来する信号の方向である到来方向に対する受信レベルの分布を示す到来方向分布を算出し、前記到来方向分布に基づいて前記受信機に設けられた各受信アンテナ間の相関係数を算出する算出ステップと、
   前記無線通信における伝搬環境に関する情報と、前記送信機に設けられた送信アンテナの数と、前記受信機に設けられた受信アンテナの数と、各受信アンテナ間の相関係数と、各送信アンテナ間の相関係数とに基づいて、各送信アンテナからの送信信号に対する各受信アンテナにおける受信信号の変化を示す複数の変化情報を、前記入力手段に前記送信信号のデータが入力されるごとに、生成するステップと、
   入力された前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、前記受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを出力する出力ステップとを有する処理を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
6. 前記入力ステップでは、前記送信機に設けられた複数の送信アンテナから移動中の受信機に対して送信される送信信号のデータが、前記受信機の移動に関する情報と関連して、複数入力され、
   前記算出ステップでは、各送信信号のデータごとに、前記受信機の移動に関する情報と、前記受信機と前記送信機との間の距離との関係を示す関係情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間の距離を算出し、前記距離に関する１又は複数の所定の関係式を算出し、前記１又は複数の所定の関係式に基づいて、前記到来方向分布を算出し、
   前記出力ステップでは、前記送信信号のデータと、前記複数の変化情報とに基づいて生成された、移動中の受信機に設けられた複数の受信アンテナに到来する受信信号のデータを、各送信信号のデータごとに、出力することを特徴とする請求項５に記載のプログラム。

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