JP2005020500A - 電波伝搬シミュレータ及びその電波強度演算方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電波伝搬空間の変化に対応でき、シミュレーション精度の低下を防止できる電波伝搬シミュレータを提供する。
【解決手段】パラメータをパラメータ設定手段１に設定し、電波強度を計算する計算式を計算式設定手段２に設定し、電波強度演算手段４において設定されたパラメータと計算式を基に電波強度を演算する。一方、実測値を実測値入力手段から入力し、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの演算結果と実測値との比較を行い、演算結果と実測値との差が一定値以上であれば、設定パラメータを再設定し、あるいは、計算式を再設定し、再び電波強度を再演算し、再演算結果と実測値との差が一定値以下になるまで、再演算を繰り返す。
【選択図】 図１
【解決手段】パラメータをパラメータ設定手段１に設定し、電波強度を計算する計算式を計算式設定手段２に設定し、電波強度演算手段４において設定されたパラメータと計算式を基に電波強度を演算する。一方、実測値を実測値入力手段から入力し、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの演算結果と実測値との比較を行い、演算結果と実測値との差が一定値以上であれば、設定パラメータを再設定し、あるいは、計算式を再設定し、再び電波強度を再演算し、再演算結果と実測値との差が一定値以下になるまで、再演算を繰り返す。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内あるいは屋外の空間を伝搬する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電波の伝搬状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータとしては、例えば、特許文献１に記載の電波伝搬シミュレーション装置が知られている。この電波伝搬シミュレーション装置は、観測地点の電波強度の基準値を演算する基準値演算手段と、観測地点の電波強度の補正値を記憶する補正値記憶手段と、観測地点の電波強度の実測値を記憶する実測値記憶手段を設けている。この実測値記憶手段内に観測地点の電波強度の実測値が存在する場合は、基準値演算手段で演算された電波強度の基準値を観測地点の実測値に基づいて補正する。一方、実測値が存在しない場合は、基準値演算手段で演算された電波強度の基準値を、補正値記憶手段に記憶されている観測地点の補正値により補正して電波強度の推測値を演算する推測値演算手段を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２６３１９１号公報（段落０００５、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電波伝搬シミュレーション装置では、電波を送受信するアンテナの効率や指向性などのアンテナ性能や、送信アンテナからの距離に対応して電波強度の減衰を表す計算式が予め判明していることが前提となっている。計算式の例としては、マクスウェル方程式から導出された放射電磁界における計算式や奥村カーブを基にした計算式などが挙げられる。
【０００５】
しかし、性能が不明確なアンテナを使用する場合や、電波の周波数あるいは電波が伝搬する空間の構造により計算式が使用できない場合には、実測値が得られた地点以外の場所におけるシミュレーション精度が低下するという問題点がある。上記計算式が使用できない例としては、送信源と受信点の距離が電波の波長と同程度かあるいは電波の波長より短い場合や、送受信に用いるアンテナ構造が複雑で指向性や効率などの性能を解析できない場合などが挙げられる。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、従来の計算式が使用できない場合にも、シミュレーション精度の低下を防止できる電波伝搬シミュレータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、電波の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータにおいて、前記電波強度を計算する複数の計算式を選択可能に設定する計算式設定手段と、前記計算式におけるパラメータの一部を変更可能に設定するパラメータ設定手段と、設定された計算式と設定されたパラメータに基づいて前記電波強度を計算する電波強度演算手段と、前記空間の一部空間における電波強度の実測値を入力する実測値入力手段と、前記電波強度演算手段による電波強度と前記実測値入力手段による実測値とを比較する演算結果比較手段を設け、前記比較の結果に基づいて前記計算式または前記パラメータを最適化することを特徴とする。
【０００８】
また、電波の送信源が複数ある場合は、送信源毎に前記計算式設定手段、前記パラメータ設定手段、前記電波強度演算手段を含む電波強度演算装置を設け、各電波強度演算装置の電波強度を合成したのち、前記演算結果比較手段による比較を行うことを特徴とする。
【０００９】
次に、本発明の動作を説明する。電波強度の演算に必要なパラメータをパラメータ設定手段に設定し、電波強度の演算に必要な計算式を計算式設定手段に設定し、電波強度演算手段において前記パラメータと前記計算式を基に電波強度を演算する。また、電波強度の実測値が存在すればその実測値を実測値入力手段から入力する。
【００１０】
前記実測値が入力されていない場合は、演算結果比較手段は電波強度演算手段からの演算結果と実測値との比較を行わず、前記演算結果を演算結果出力手段へ送り、演算結果出力手段は前記演算結果を出力する。
【００１１】
前記実測値が入力されている場合は、演算結果比較手段は電波強度演算手段からの演算結果と実測値との比較を行い、前記演算結果と前記実測値との差が基準値を超えていれば、パラメータ設定手段において設定パラメータの一部もしくは全部を再設定し、あるいは計算式設定手段において設定する計算式を再設定し、電波強度演算手段において再び電波強度を再演算する。演算結果比較手段は電波強度演算手段からの前記再演算の結果と実測値との比較を行う。
【００１２】
以後、同様にして、再演算結果と前記実測値との差が基準値以下になるまで、パラメータの再設定あるいは計算式の再設定を行い再演算を繰り返す。前記再演算結果と前記実測値との差が一定値以下になった後は、そのとき設定されているパラメータや計算式を用いて電波伝搬シミュレータが最適化されるので、実測値の得られた地点以外の場所における電波強度を演算する。なお、上述の電波強度とは、例えば電界強度や電波受信電力などを示す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、電波の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータである。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、第１実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。電波伝搬シミュレータは後述する演算装置や記憶装置により構成される。
【００１５】
電波伝搬シミュレータは、電波強度の演算に必要なパラメータを設定するパラメータ設定手段１と、電波強度の演算に必要な計算式を設定する計算式設定手段２と、電波強度の実測値を入力する実測値入力手段３を有する。また、パラメータ設定手段１と計算式設定手段２において設定された情報を基に電波強度を演算する電波強度演算手段４と、電波強度演算手段４による演算結果と実測値入力手段３から入力された実測値を比較する演算結果比較手段５を有する。さらに、演算結果比較手段５による比較結果を基に、電波強度演算手段４の演算結果を出力する演算結果出力手段６を有して構成される。演算結果比較手段５は演算結果と実測値の差に基づいて、パラメータ再設定あるいは計算式再設定を指示するか、あるいは、演算結果を出力するかを判断する。
【００１６】
なお、実測値入力手段３に実測値が入力されていない場合は、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの演算結果の比較を行わず、演算結果出力手段６に電波強度演算手段４からの演算結果をそのまま出力させる。
【００１７】
また、計算式設定手段２は、計算式を入力する計算式入力手段２１と、入力した計算式を格納する複数の計算式格納手段２２と、複数の計算式から電波強度演算手段４で使用する計算式を選択する計算式選択手段２３から構成される。なお、本実施形態では、計算式選択手段２３は送信源から受信地点までの距離に基づいて計算式を選択するものとする。
【００１８】
次に、本実施形態の動作を説明する。図２は電波伝搬シミュレータの処理手順を示すフロー図である。電波強度の演算に必要なパラメータをパラメータ設定手段１から設定し（９００１）、電波強度の演算に必要な計算式を計算式設定手段２から設定する（９００２）。次に、電波強度の実測値の有無をチエックし（９００３）、実測値が有ればその実測値を実測値入力手段３から取り込む（９００６）。そして、電波強度演算手段４において前記パラメータと前記計算式を基に電波強度を演算する（９００７）。
【００１９】
なお、計算式設定手段２では送信源から受信地点までの距離と計算式を対応させておき、電波強度演算手段４では送信源から受信地点までの距離に応じて計算式を選択しながら（９０１５）、計算式による電波強度の演算を行い（９０１６）、全地点の演算終了まで９０１５、９０１６を繰り返す（９０１７）。
【００２０】
一方、実測値が入力されていない場合は、電波強度演算手段４が電波強度の演算（９０１５−９０１７）を行うと、演算結果比較手段５は演算結果を演算結果出力手段６へ送り、演算結果出力手段６は演算結果を出力する（９０１２）。
【００２１】
実測値が入力されている場合に電波強度の演算が終了すると、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの演算結果と実測値との比較を行う（９００８）。ここでの比較は、例えば、各実測値とそれに対応する演算結果との差を用いるが、具体的には、差の２乗値をそれぞれ計算し、２乗値の平均である２乗平均値を用いる。そして、演算結果と実測値との差の２乗平均値が最小化ないし基準値以下となるように、パラメータ設定手段１において設定パラメータの一部あるいは全部を再設定し、あるいは計算式設定手段２において計算式を再設定する（９０１０）。そして、電波強度演算手段４において再び電波強度を再演算し、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの前記再演算結果と実測値との比較を行う。
【００２２】
以後、同様にして、前記再演算結果と前記実測値との差の２乗平均値が最小または基準値以下になるまで、パラメータの再設定あるいは計算式の再設定を行い再演算を繰り返し、最小化された時に演算結果出力手段６から演算結果を出力する（９０１２）。
【００２３】
図３に、パラメータ設定手段におけるパラメータ設定画面の例を示す。設定項目は、電波が伝搬する空間内に存在する壁などの反射物の情報１００１、送信する電波の周波数や送信電力、電波送信源の位置やアンテナ効率など電波の送信源の情報１００２、電波受信点の移動範囲（測定範囲）の情報１００３である。
【００２４】
情報１００１では、反射物（壁などの平面）の位置指定方法として、３個の点の座標を指定し、前記３個の点を通る１平面を定義している。例えば、各面の壁や床や天井はそれぞれ３個の点を持ち、各点はｘ、ｙ、ｚ座標によって定義されている。また、各面の比誘電率、比透磁率、導電率も設定されている。
【００２５】
情報１００２では、送信周波数、送信電力、送信源の位置座標、送信アンテナ効率が設定されている。演算結果と実測値との比較結果によりパラメータの再設定の必要が生じた時のために、値を再設定するパラメータを予め指定しておいてもよい。本実施形態の場合は送信アンテナ効率Ｇｔを再設定するパラメータとしている。
【００２６】
情報１００３では、受信点の位置の始点と終点及び測定点数（電波強度の計算位置）が設定されている。ここでは、ｘ＝０からｘ＝５０ｍの測定範囲に対し２０１点の測定点数が設定されている。
【００２７】
図４に、計算式設定手段における計算式設定画面の例を示す。図４では、複数用意された計算式からシミュレーションの対象となる電波伝搬空間に適した計算式の候補を選択し、選択した各計算式の使用条件を入力する。ここでは、計算式の使用条件に、送信源から受信点までの距離ｄと送信電波の波長λの値により、３個の計算式を使い分ける例を示している。また、ユーザ指定式として、シミュレータのオペレータが計算式を直接入力できるようにしている。
【００２８】
図４における計算式（１）は電波送信源と受信地点との間の距離が波長λに対して十分大きい場合の受信地点における受信電力を表している。計算式（２）はマクスウェル方程式から近似的に導出した式による受信地点における受信電力を表し、計算式（３）はユーザにより指定された経験式による受信地点における受信電力を表している。これらの計算式は送信源からの距離ｄの関数である使用条件に応じて自動的に選択される。
【００２９】
上記計算式において、Ｗｒは受信電力、ｄは電波送信源と受信地点との間の距離、Ｐｏは送信電力、Ｇｔは送信アンテナの効率、ｋは波数、εｏは真空中の誘電率、εｒは比誘電率、θは極座標系において電波送信源と受信地点を結ぶ線分とｚ軸のなす角度を表す。
次に、本実施形態による計算例を示す。ここでは、まず、各使用条件毎に、候補として挙げた計算式を再設定しながら、その使用条件に最適な計算式を選択し、次に、設定パラメータである送信アンテナ効率Ｇｔを再設定しながら計算していく例を示す。
【００３０】
まず、使用条件が「ｄ＜λ」である場合の最適な計算式を、計算式候補の中から選択する。図４によれば、使用条件「ｄ＜λ」における計算式候補は計算式（２）と計算式（３）である。最初に計算式（２）により演算を行い、その演算結果を図２２に示す。次に、計算式を計算式（３）に再設定し演算を行い、その演算結果を図２３に示す。図２２と図２３の実線の計算値６７０１、６８０１と△印の実測値６７１０の差の２乗平均値を計算し、値の小さい方、すなわち候補の計算式の中で２乗平均値が最小値となった計算式（３）を使用条件「ｄ＜λ」の最適な計算式と決定する。
【００３１】
なお、２乗平均値が基準値（例えば１０の−６乗）以下となる計算式を選ぶという方法でもよいが、複数の計算式の中から一つを選ぶ方法としては２乗平均値が最小のものを選ぶ方がより精度が高いため、以下、２乗平均値が最小となる計算式を選ぶ方法で述べる。
【００３２】
他の使用条件においても同様の手順で計算式を決定し、その結果、使用条件「λ≦ｄ＜１０λ」では計算式（２）、使用条件「１０λ≦ｄ」では計算式（１）が最適と決定されたとし、それらを繋ぎ合わせた結果が図５であるとする。ただし、各計算式のグラフを繋ぎ合わせる際に、ｄ＝λやｄ＝１０λのような繋ぎ目でグラフが連続するように、各計算式の係数を調節するものとする。
【００３３】
次にパラメータを最適化する。図５は、図３に示す設定パラメータ（Ｇｔ＝０）において、図４に示す使用条件に従って計算した結果である。図５におけるグラフ６０００の横軸は送信源から受信点までの距離、縦軸は電波強度（ここでは受信電力）を表す。
【００３４】
実線の計算値６００１と△印の実測値６０１０との差の２乗平均値をさらに小さくするために、送信アンテナ効率Ｇｔを小さくして、例えば値を１だけデクリメントして再演算を繰り返す。
【００３５】
図６に、送信アンテナ効率Ｇｔを小さくしながら再演算を繰り返し、２乗平均値が最小になった時の計算結果を示す。このとき、Ｇｔ＝−３３であったとすると、ここで使用した送信アンテナの効率は−３３ｄＢであると決定し、これを最適値とする。そして、他の地点（図６であれば実測値の存在しない、電波送信源から４０ｍ以上離れた地点）の電波強度はこの送信アンテナ効率（Ｇｔ＝−３３）を用いて計算する。
【００３６】
ここで、図１に示す各手段を実現するハードウェアを説明する。図２１は電波伝搬シミュレータのハードウェアを示している。図１におけるパラメータ設定手段１や計算式設定手段２や実測値入力手段３は、キーボード８００１やディスクドライブ８００５で実現される。図１の計算式格納手段２２や、実測値入力手段３の中に含まれ、入力した実測値を記憶する手段や、パラメータ設定手段１の中に含まれ、入力したパラメータを記憶する手段は、記憶装置８００２やディスクドライブ８００５で実現される。また、図１における計算式選択手段２３や電波強度演算手段４や演算結果比較手段５は演算装置８０００で、図１における演算結果出力装置６はディスプレイ８００３やプリンタ８００４やディスクドライブ８００５で実現される。
【００３７】
また、大型計算機や計測器に組込まれた演算装置など、その他のコンピュータ類あるいは計算装置を使用して実現することも可能である。
【００３８】
第１の実施形態によれば、送信源と受信点の距離に応じて計算式が選択でき、また、性能が不明なアンテナのパラメータを可変できるので、広い適用性がある。また、得られた電波強度と実績値の差を最小化するので、精度の良い電波強度を求めることができる。
【００３９】
上述の第１の実施形態では、図４に示すように複数の計算式を使用条件によって使い分けるものであった。これに対し、送信源と受信地点との間の距離ｄの範囲が狭く、条件分けをしないで全区間の演算を同一の計算式によって行う場合もある。そこで、受信点が移動する全範囲において同一の計算式で演算する第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態の限定されたケースである。
【００４０】
図７に第２の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。計算式選択手段２３１以外は図１と同一である。相違点は計算式選択手段２３１が複数の計算式から使用する計算式を１個選択する機能を持つことである。本実施形態でのパラメータ設定手段１におけるパラメータ設定画面は図３と同様である。
【００４１】
図８は第２の実施形態による処理手順を示すフロー図である。図２とほぼ同一であるが、図８では送受信地点間の距離に応じて計算式を選択する手順（９０１５）が存在しない。電波強度の演算（９０５７）は、選択された計算式による演算（９０１６）を、全地点の演算終了まで繰り返す（９０１７）。
【００４２】
図９は第２の実施形態による計算式設定画面の例を示す。個々の計算式に関しては図４と同様である。ただし、図９では複数用意された計算式からシミュレーションの対象となる電波伝搬空間に適した計算式の候補をユーザが指定する。図９では、計算式（１）（２）（３）を候補として選んでいる。また、図４と同様に、シミュレータのオペレータが計算式を直接入力できるようにしてもよい。
【００４３】
次に、第２の実施形態における計算例を示す。ただし、本実施形態では設定パラメータである送信アンテナ効率Ｇｔは第１の実施形態と同様の手順で既に決定している（例えばＧｔ＝−３３）とし、計算式を再設定しながら収斂計算していく例を示す。
【００４４】
図１０に、図９で選んだ計算式（１）を使用して計算した結果６５００を示す。本図におけるグラフ６５００の横軸は送信源から受信点までの距離、縦軸は電波強度（本実施形態では受信電力）を表す。この演算結果を基に実線の計算値６５０１と△印の実測値６５１０の差の２乗平均値を求める。次に他の計算式候補（２）を再設定し同様の演算を行い、計算値と実測値の差の２乗平均値を求める。さらに計算式候補（３）に関しても同様の演算を行い、計算値と実測値の差の２乗平均値を求める。
【００４５】
その結果、計算式（２）の使用時に図１１の計算値６６０１が得られ、計算値６６０１と実測値６５１０の差の２乗平均値が最小になったとする。この結果、本実施形態で使用すべき計算式は（２）が最適であると判断し、他の地点の電波強度も計算式（２）を用いて計算する。
【００４６】
次に、実測値から近似曲線を導出し、近似曲線を計算式として使用する第３の実施形態について説明する。
【００４７】
図１２に、第３の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。この構成では、実測値入力手段３へ入力された実測値を基にして近似曲線を導出する近似曲線導出手段７を設けている。近似曲線導出手段７において導出された近似曲線を計算式設定手段２へ出力し、計算式設定手段２において選択される計算式の一つとして追加される。
【００４８】
実測値から近似曲線を導出する方法は、例えば回帰分析法などが挙げられる。予め近似曲線の次数を決めておき、各項の係数の決定に回帰分析法を使用する。図１３に実測値から近似曲線を導出した例を示す。グラフ６９００では近似曲線の次数を５次と決めておいて、実測値６９１０から求めた近似曲線が６９０１である。
【００４９】
図１４に第３の実施形態による計算式設定画面の例を示す。図１４では、算出された近似曲線（３）を計算式選択の候補に挙げている。
【００５０】
第３の実施形態によれば、実測値を基にして近似曲線を導出するので、適当な計算式がない場合にも、実測値に基づいた近似式を得ることができ、シミュレーション精度の低下を防止できる。
【００５１】
次に、第４の実施形態として、複数の送信源から送信される電波の影響を推定する場合に、本発明を適用する方法を説明する。
【００５２】
図１５に第４の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。第１の実施形態と異なる点は、パラメータ設定手段１と計算式設定手段２と電波強度演算手段４を組にした電波強度演算装置９１を送信源に対応して備え、電波強度演算装置９１からの電波強度を演算結果合成手段８において合成する点である。
【００５３】
図１６に第４の実施形態の動作を示す。図１６が第１の実施形態（図２）と異なる点は、電波強度の演算（９００７）を各送信源毎に行い、各演算結果を合成する（９０７１）点である。
【００５４】
また、各計算式設定手段２における計算式設定画面の例は第１の実施形態の図４あるいは第２の実施形態の図９と同様であり、異なる点は、複数ある計算式設定手段２毎に図４あるいは図９の画面が存在する点である。
【００５５】
図１７にパラメータ設定手段におけるパラメータ設定画面の例を示す。反射物の情報１００１および電波受信点の移動範囲の情報１００３に関しては第１の実施形態の図３と同様である。しかし、電波送信源の情報１３０２は送信源毎に設定されている。
【００５６】
第４の実施形態では、電波送信源の情報１３０２として、送信アンテナ効率の他に位相オフセットを再設定するパラメータとしている。位相オフセットとは送信源において送信する電波の初期位相である。また、計算式は送信源と受信地点との距離に応じて使い分ける方法（第１の実施形態と同じ）を使用しているものとする。
【００５７】
なお、本実施形態では各送信源の各使用条件における計算式は、第１の実施形態と同様の方法で既に決定済みとし、以下、設定パラメータの決定に関してのみ述べる。
【００５８】
図１８に、第４の実施形態における計算例を示す。各送信源の送信アンテナ効率を全て０、位相オフセットを全て０にして演算し、全送信源からの演算結果を合成した合成波で、実線が計算値６２０１、△印が実測値６２１０である。
【００５９】
図１８の状態から、まず送信アンテナ効率を送信源毎に独立に１ずつインクリメント、あるいは１ずつデクリメントさせて変化させ、合成波の実測値と計算値の差の２乗平均値が最小になる送信アンテナ効率の組合せを決定する。図１９は２乗平均値が最小になる結果である。具体的には、送信源Ｎｏ．１，Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の送信アンテナ効率はそれぞれ−３３，−４３，−４３となっている。
【００６０】
図１９において実線が合成波の計算値６３０１、△印が合成波の実測値６２１０である。この状態から、位相オフセットを送信源毎に独立に１度ずつインクリメント、あるいは１度ずつデクリメントさせて変化させ、合成波の実測値と合成波の計算値の差の２乗平均値が最小になる位相オフセットの組合せを決定する。
【００６１】
図２０は第４の実施形態で２乗平均値が最小になるときの計算例である。実線が合成波の計算値６４０１、△印が合成波の実測値６２１０である。送信源Ｎｏ．１，Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の位相オフセットはそれぞれ−９０度、０度、０度となっている。
【００６２】
第４の実施形態によれば、複数の送信源から送信される電波の合成波に関して、各送信源毎に独立にパラメータや計算式を再設定しながら、合成波の実測値と合成波の計算値の差の２乗平均値が最小になる電波強度を演算することができ、複数の送信源による電波伝搬をシミュレーションできる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、送信源と受信点の距離に応じて計算式が選択でき、また、性能が不明なアンテナのパラメータを可変できるので、適用性の広い電波伝搬シミュレータを提供できる。また、計算による電波強度と実測値の差を最小化するので、電波強度の精度を向上できる。また、複数の送信源による電波伝搬をシミュレーションできる。
【００６４】
また、実測値に基づいた近似式を導出したり、ユーザ指定の計算式を使用できるので、性能が不明確なアンテナを使用する場合や、電波の周波数あるいは電波が伝搬する空間の構造により従来の計算式が使用できない場合などでも、シミュレーション精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態による電波伝搬シミュレータの動作を示すフロー図。
【図３】第１の実施形態によるパラメータ設定画面の例を示す説明図。
【図４】第１の実施形態による計算式設定画面の例を示す説明図。
【図５】第１の実施形態による演算結果の例を示すグラフ。
【図６】第１の実施形態による収束した演算結果の例を示すグラフ。
【図７】本発明の第２の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図８】第２の実施形態による電波伝搬シミュレータの動作を示すフロー図。
【図９】第２の実施形態による計算式設定画面の例を示す説明図。
【図１０】第２の実施形態による演算結果の例を示すグラフ。
【図１１】第２の実施形態による収束した演算結果の例を示すグラフ。
【図１２】本発明の第３の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図１３】第３の実施形態による近似曲線の導出例を示す説明図。
【図１４】第３の実施形態による計算式設定画面の例を示す説明図。
【図１５】本発明の第４の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図１６】第４の実施形態による電波伝搬シミュレータの動作を示すフロー図。
【図１７】第４の実施形態によるパラメータ設定画面の例を示す説明図。
【図１８】第４の実施形態による演算結果の例を示すグラフ。
【図１９】第４の実施形態による収束途中の演算結果の例を示すグラフ。
【図２０】第４の実施形態による収束した演算結果の例を示すグラフ。
【図２１】本発明の第１の実施形態による電波伝搬シミュレータのハード構成図。
【図２２】第１の実施形態で、計算式（２）による演算結果の例を示すグラフ。
【図２３】第１の実施形態で、計算式（３）による再演算結果の例を示すグラフ。
【符号の説明】
１…パラメータ設定手段、２…計算式設定手段、２１…計算式入力手段、２２…計算式格納手段、２３，２３１…計算式選択手段、３…実測値入力手段、４…電波強度演算手段、５…演算結果比較手段、６…演算結果出力手段、７…近似曲線導出手段、８…演算結果合成手段、９１…電波強度演算装置、８０００…演算装置、８００１…キーボード、８００２…記憶装置、８００３…ディスプレイ、８００４…プリンタ、８００５…ディスクドライブ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内あるいは屋外の空間を伝搬する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電波の伝搬状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータとしては、例えば、特許文献１に記載の電波伝搬シミュレーション装置が知られている。この電波伝搬シミュレーション装置は、観測地点の電波強度の基準値を演算する基準値演算手段と、観測地点の電波強度の補正値を記憶する補正値記憶手段と、観測地点の電波強度の実測値を記憶する実測値記憶手段を設けている。この実測値記憶手段内に観測地点の電波強度の実測値が存在する場合は、基準値演算手段で演算された電波強度の基準値を観測地点の実測値に基づいて補正する。一方、実測値が存在しない場合は、基準値演算手段で演算された電波強度の基準値を、補正値記憶手段に記憶されている観測地点の補正値により補正して電波強度の推測値を演算する推測値演算手段を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２６３１９１号公報（段落０００５、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電波伝搬シミュレーション装置では、電波を送受信するアンテナの効率や指向性などのアンテナ性能や、送信アンテナからの距離に対応して電波強度の減衰を表す計算式が予め判明していることが前提となっている。計算式の例としては、マクスウェル方程式から導出された放射電磁界における計算式や奥村カーブを基にした計算式などが挙げられる。
【０００５】
しかし、性能が不明確なアンテナを使用する場合や、電波の周波数あるいは電波が伝搬する空間の構造により計算式が使用できない場合には、実測値が得られた地点以外の場所におけるシミュレーション精度が低下するという問題点がある。上記計算式が使用できない例としては、送信源と受信点の距離が電波の波長と同程度かあるいは電波の波長より短い場合や、送受信に用いるアンテナ構造が複雑で指向性や効率などの性能を解析できない場合などが挙げられる。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、従来の計算式が使用できない場合にも、シミュレーション精度の低下を防止できる電波伝搬シミュレータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、電波の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータにおいて、前記電波強度を計算する複数の計算式を選択可能に設定する計算式設定手段と、前記計算式におけるパラメータの一部を変更可能に設定するパラメータ設定手段と、設定された計算式と設定されたパラメータに基づいて前記電波強度を計算する電波強度演算手段と、前記空間の一部空間における電波強度の実測値を入力する実測値入力手段と、前記電波強度演算手段による電波強度と前記実測値入力手段による実測値とを比較する演算結果比較手段を設け、前記比較の結果に基づいて前記計算式または前記パラメータを最適化することを特徴とする。
【０００８】
また、電波の送信源が複数ある場合は、送信源毎に前記計算式設定手段、前記パラメータ設定手段、前記電波強度演算手段を含む電波強度演算装置を設け、各電波強度演算装置の電波強度を合成したのち、前記演算結果比較手段による比較を行うことを特徴とする。
【０００９】
次に、本発明の動作を説明する。電波強度の演算に必要なパラメータをパラメータ設定手段に設定し、電波強度の演算に必要な計算式を計算式設定手段に設定し、電波強度演算手段において前記パラメータと前記計算式を基に電波強度を演算する。また、電波強度の実測値が存在すればその実測値を実測値入力手段から入力する。
【００１０】
前記実測値が入力されていない場合は、演算結果比較手段は電波強度演算手段からの演算結果と実測値との比較を行わず、前記演算結果を演算結果出力手段へ送り、演算結果出力手段は前記演算結果を出力する。
【００１１】
前記実測値が入力されている場合は、演算結果比較手段は電波強度演算手段からの演算結果と実測値との比較を行い、前記演算結果と前記実測値との差が基準値を超えていれば、パラメータ設定手段において設定パラメータの一部もしくは全部を再設定し、あるいは計算式設定手段において設定する計算式を再設定し、電波強度演算手段において再び電波強度を再演算する。演算結果比較手段は電波強度演算手段からの前記再演算の結果と実測値との比較を行う。
【００１２】
以後、同様にして、再演算結果と前記実測値との差が基準値以下になるまで、パラメータの再設定あるいは計算式の再設定を行い再演算を繰り返す。前記再演算結果と前記実測値との差が一定値以下になった後は、そのとき設定されているパラメータや計算式を用いて電波伝搬シミュレータが最適化されるので、実測値の得られた地点以外の場所における電波強度を演算する。なお、上述の電波強度とは、例えば電界強度や電波受信電力などを示す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、電波の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータである。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、第１実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。電波伝搬シミュレータは後述する演算装置や記憶装置により構成される。
【００１５】
電波伝搬シミュレータは、電波強度の演算に必要なパラメータを設定するパラメータ設定手段１と、電波強度の演算に必要な計算式を設定する計算式設定手段２と、電波強度の実測値を入力する実測値入力手段３を有する。また、パラメータ設定手段１と計算式設定手段２において設定された情報を基に電波強度を演算する電波強度演算手段４と、電波強度演算手段４による演算結果と実測値入力手段３から入力された実測値を比較する演算結果比較手段５を有する。さらに、演算結果比較手段５による比較結果を基に、電波強度演算手段４の演算結果を出力する演算結果出力手段６を有して構成される。演算結果比較手段５は演算結果と実測値の差に基づいて、パラメータ再設定あるいは計算式再設定を指示するか、あるいは、演算結果を出力するかを判断する。
【００１６】
なお、実測値入力手段３に実測値が入力されていない場合は、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの演算結果の比較を行わず、演算結果出力手段６に電波強度演算手段４からの演算結果をそのまま出力させる。
【００１７】
また、計算式設定手段２は、計算式を入力する計算式入力手段２１と、入力した計算式を格納する複数の計算式格納手段２２と、複数の計算式から電波強度演算手段４で使用する計算式を選択する計算式選択手段２３から構成される。なお、本実施形態では、計算式選択手段２３は送信源から受信地点までの距離に基づいて計算式を選択するものとする。
【００１８】
次に、本実施形態の動作を説明する。図２は電波伝搬シミュレータの処理手順を示すフロー図である。電波強度の演算に必要なパラメータをパラメータ設定手段１から設定し（９００１）、電波強度の演算に必要な計算式を計算式設定手段２から設定する（９００２）。次に、電波強度の実測値の有無をチエックし（９００３）、実測値が有ればその実測値を実測値入力手段３から取り込む（９００６）。そして、電波強度演算手段４において前記パラメータと前記計算式を基に電波強度を演算する（９００７）。
【００１９】
なお、計算式設定手段２では送信源から受信地点までの距離と計算式を対応させておき、電波強度演算手段４では送信源から受信地点までの距離に応じて計算式を選択しながら（９０１５）、計算式による電波強度の演算を行い（９０１６）、全地点の演算終了まで９０１５、９０１６を繰り返す（９０１７）。
【００２０】
一方、実測値が入力されていない場合は、電波強度演算手段４が電波強度の演算（９０１５−９０１７）を行うと、演算結果比較手段５は演算結果を演算結果出力手段６へ送り、演算結果出力手段６は演算結果を出力する（９０１２）。
【００２１】
実測値が入力されている場合に電波強度の演算が終了すると、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの演算結果と実測値との比較を行う（９００８）。ここでの比較は、例えば、各実測値とそれに対応する演算結果との差を用いるが、具体的には、差の２乗値をそれぞれ計算し、２乗値の平均である２乗平均値を用いる。そして、演算結果と実測値との差の２乗平均値が最小化ないし基準値以下となるように、パラメータ設定手段１において設定パラメータの一部あるいは全部を再設定し、あるいは計算式設定手段２において計算式を再設定する（９０１０）。そして、電波強度演算手段４において再び電波強度を再演算し、演算結果比較手段５は電波強度演算手段４からの前記再演算結果と実測値との比較を行う。
【００２２】
以後、同様にして、前記再演算結果と前記実測値との差の２乗平均値が最小または基準値以下になるまで、パラメータの再設定あるいは計算式の再設定を行い再演算を繰り返し、最小化された時に演算結果出力手段６から演算結果を出力する（９０１２）。
【００２３】
図３に、パラメータ設定手段におけるパラメータ設定画面の例を示す。設定項目は、電波が伝搬する空間内に存在する壁などの反射物の情報１００１、送信する電波の周波数や送信電力、電波送信源の位置やアンテナ効率など電波の送信源の情報１００２、電波受信点の移動範囲（測定範囲）の情報１００３である。
【００２４】
情報１００１では、反射物（壁などの平面）の位置指定方法として、３個の点の座標を指定し、前記３個の点を通る１平面を定義している。例えば、各面の壁や床や天井はそれぞれ３個の点を持ち、各点はｘ、ｙ、ｚ座標によって定義されている。また、各面の比誘電率、比透磁率、導電率も設定されている。
【００２５】
情報１００２では、送信周波数、送信電力、送信源の位置座標、送信アンテナ効率が設定されている。演算結果と実測値との比較結果によりパラメータの再設定の必要が生じた時のために、値を再設定するパラメータを予め指定しておいてもよい。本実施形態の場合は送信アンテナ効率Ｇｔを再設定するパラメータとしている。
【００２６】
情報１００３では、受信点の位置の始点と終点及び測定点数（電波強度の計算位置）が設定されている。ここでは、ｘ＝０からｘ＝５０ｍの測定範囲に対し２０１点の測定点数が設定されている。
【００２７】
図４に、計算式設定手段における計算式設定画面の例を示す。図４では、複数用意された計算式からシミュレーションの対象となる電波伝搬空間に適した計算式の候補を選択し、選択した各計算式の使用条件を入力する。ここでは、計算式の使用条件に、送信源から受信点までの距離ｄと送信電波の波長λの値により、３個の計算式を使い分ける例を示している。また、ユーザ指定式として、シミュレータのオペレータが計算式を直接入力できるようにしている。
【００２８】
図４における計算式（１）は電波送信源と受信地点との間の距離が波長λに対して十分大きい場合の受信地点における受信電力を表している。計算式（２）はマクスウェル方程式から近似的に導出した式による受信地点における受信電力を表し、計算式（３）はユーザにより指定された経験式による受信地点における受信電力を表している。これらの計算式は送信源からの距離ｄの関数である使用条件に応じて自動的に選択される。
【００２９】
上記計算式において、Ｗｒは受信電力、ｄは電波送信源と受信地点との間の距離、Ｐｏは送信電力、Ｇｔは送信アンテナの効率、ｋは波数、εｏは真空中の誘電率、εｒは比誘電率、θは極座標系において電波送信源と受信地点を結ぶ線分とｚ軸のなす角度を表す。
次に、本実施形態による計算例を示す。ここでは、まず、各使用条件毎に、候補として挙げた計算式を再設定しながら、その使用条件に最適な計算式を選択し、次に、設定パラメータである送信アンテナ効率Ｇｔを再設定しながら計算していく例を示す。
【００３０】
まず、使用条件が「ｄ＜λ」である場合の最適な計算式を、計算式候補の中から選択する。図４によれば、使用条件「ｄ＜λ」における計算式候補は計算式（２）と計算式（３）である。最初に計算式（２）により演算を行い、その演算結果を図２２に示す。次に、計算式を計算式（３）に再設定し演算を行い、その演算結果を図２３に示す。図２２と図２３の実線の計算値６７０１、６８０１と△印の実測値６７１０の差の２乗平均値を計算し、値の小さい方、すなわち候補の計算式の中で２乗平均値が最小値となった計算式（３）を使用条件「ｄ＜λ」の最適な計算式と決定する。
【００３１】
なお、２乗平均値が基準値（例えば１０の−６乗）以下となる計算式を選ぶという方法でもよいが、複数の計算式の中から一つを選ぶ方法としては２乗平均値が最小のものを選ぶ方がより精度が高いため、以下、２乗平均値が最小となる計算式を選ぶ方法で述べる。
【００３２】
他の使用条件においても同様の手順で計算式を決定し、その結果、使用条件「λ≦ｄ＜１０λ」では計算式（２）、使用条件「１０λ≦ｄ」では計算式（１）が最適と決定されたとし、それらを繋ぎ合わせた結果が図５であるとする。ただし、各計算式のグラフを繋ぎ合わせる際に、ｄ＝λやｄ＝１０λのような繋ぎ目でグラフが連続するように、各計算式の係数を調節するものとする。
【００３３】
次にパラメータを最適化する。図５は、図３に示す設定パラメータ（Ｇｔ＝０）において、図４に示す使用条件に従って計算した結果である。図５におけるグラフ６０００の横軸は送信源から受信点までの距離、縦軸は電波強度（ここでは受信電力）を表す。
【００３４】
実線の計算値６００１と△印の実測値６０１０との差の２乗平均値をさらに小さくするために、送信アンテナ効率Ｇｔを小さくして、例えば値を１だけデクリメントして再演算を繰り返す。
【００３５】
図６に、送信アンテナ効率Ｇｔを小さくしながら再演算を繰り返し、２乗平均値が最小になった時の計算結果を示す。このとき、Ｇｔ＝−３３であったとすると、ここで使用した送信アンテナの効率は−３３ｄＢであると決定し、これを最適値とする。そして、他の地点（図６であれば実測値の存在しない、電波送信源から４０ｍ以上離れた地点）の電波強度はこの送信アンテナ効率（Ｇｔ＝−３３）を用いて計算する。
【００３６】
ここで、図１に示す各手段を実現するハードウェアを説明する。図２１は電波伝搬シミュレータのハードウェアを示している。図１におけるパラメータ設定手段１や計算式設定手段２や実測値入力手段３は、キーボード８００１やディスクドライブ８００５で実現される。図１の計算式格納手段２２や、実測値入力手段３の中に含まれ、入力した実測値を記憶する手段や、パラメータ設定手段１の中に含まれ、入力したパラメータを記憶する手段は、記憶装置８００２やディスクドライブ８００５で実現される。また、図１における計算式選択手段２３や電波強度演算手段４や演算結果比較手段５は演算装置８０００で、図１における演算結果出力装置６はディスプレイ８００３やプリンタ８００４やディスクドライブ８００５で実現される。
【００３７】
また、大型計算機や計測器に組込まれた演算装置など、その他のコンピュータ類あるいは計算装置を使用して実現することも可能である。
【００３８】
第１の実施形態によれば、送信源と受信点の距離に応じて計算式が選択でき、また、性能が不明なアンテナのパラメータを可変できるので、広い適用性がある。また、得られた電波強度と実績値の差を最小化するので、精度の良い電波強度を求めることができる。
【００３９】
上述の第１の実施形態では、図４に示すように複数の計算式を使用条件によって使い分けるものであった。これに対し、送信源と受信地点との間の距離ｄの範囲が狭く、条件分けをしないで全区間の演算を同一の計算式によって行う場合もある。そこで、受信点が移動する全範囲において同一の計算式で演算する第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態の限定されたケースである。
【００４０】
図７に第２の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。計算式選択手段２３１以外は図１と同一である。相違点は計算式選択手段２３１が複数の計算式から使用する計算式を１個選択する機能を持つことである。本実施形態でのパラメータ設定手段１におけるパラメータ設定画面は図３と同様である。
【００４１】
図８は第２の実施形態による処理手順を示すフロー図である。図２とほぼ同一であるが、図８では送受信地点間の距離に応じて計算式を選択する手順（９０１５）が存在しない。電波強度の演算（９０５７）は、選択された計算式による演算（９０１６）を、全地点の演算終了まで繰り返す（９０１７）。
【００４２】
図９は第２の実施形態による計算式設定画面の例を示す。個々の計算式に関しては図４と同様である。ただし、図９では複数用意された計算式からシミュレーションの対象となる電波伝搬空間に適した計算式の候補をユーザが指定する。図９では、計算式（１）（２）（３）を候補として選んでいる。また、図４と同様に、シミュレータのオペレータが計算式を直接入力できるようにしてもよい。
【００４３】
次に、第２の実施形態における計算例を示す。ただし、本実施形態では設定パラメータである送信アンテナ効率Ｇｔは第１の実施形態と同様の手順で既に決定している（例えばＧｔ＝−３３）とし、計算式を再設定しながら収斂計算していく例を示す。
【００４４】
図１０に、図９で選んだ計算式（１）を使用して計算した結果６５００を示す。本図におけるグラフ６５００の横軸は送信源から受信点までの距離、縦軸は電波強度（本実施形態では受信電力）を表す。この演算結果を基に実線の計算値６５０１と△印の実測値６５１０の差の２乗平均値を求める。次に他の計算式候補（２）を再設定し同様の演算を行い、計算値と実測値の差の２乗平均値を求める。さらに計算式候補（３）に関しても同様の演算を行い、計算値と実測値の差の２乗平均値を求める。
【００４５】
その結果、計算式（２）の使用時に図１１の計算値６６０１が得られ、計算値６６０１と実測値６５１０の差の２乗平均値が最小になったとする。この結果、本実施形態で使用すべき計算式は（２）が最適であると判断し、他の地点の電波強度も計算式（２）を用いて計算する。
【００４６】
次に、実測値から近似曲線を導出し、近似曲線を計算式として使用する第３の実施形態について説明する。
【００４７】
図１２に、第３の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。この構成では、実測値入力手段３へ入力された実測値を基にして近似曲線を導出する近似曲線導出手段７を設けている。近似曲線導出手段７において導出された近似曲線を計算式設定手段２へ出力し、計算式設定手段２において選択される計算式の一つとして追加される。
【００４８】
実測値から近似曲線を導出する方法は、例えば回帰分析法などが挙げられる。予め近似曲線の次数を決めておき、各項の係数の決定に回帰分析法を使用する。図１３に実測値から近似曲線を導出した例を示す。グラフ６９００では近似曲線の次数を５次と決めておいて、実測値６９１０から求めた近似曲線が６９０１である。
【００４９】
図１４に第３の実施形態による計算式設定画面の例を示す。図１４では、算出された近似曲線（３）を計算式選択の候補に挙げている。
【００５０】
第３の実施形態によれば、実測値を基にして近似曲線を導出するので、適当な計算式がない場合にも、実測値に基づいた近似式を得ることができ、シミュレーション精度の低下を防止できる。
【００５１】
次に、第４の実施形態として、複数の送信源から送信される電波の影響を推定する場合に、本発明を適用する方法を説明する。
【００５２】
図１５に第４の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示す。第１の実施形態と異なる点は、パラメータ設定手段１と計算式設定手段２と電波強度演算手段４を組にした電波強度演算装置９１を送信源に対応して備え、電波強度演算装置９１からの電波強度を演算結果合成手段８において合成する点である。
【００５３】
図１６に第４の実施形態の動作を示す。図１６が第１の実施形態（図２）と異なる点は、電波強度の演算（９００７）を各送信源毎に行い、各演算結果を合成する（９０７１）点である。
【００５４】
また、各計算式設定手段２における計算式設定画面の例は第１の実施形態の図４あるいは第２の実施形態の図９と同様であり、異なる点は、複数ある計算式設定手段２毎に図４あるいは図９の画面が存在する点である。
【００５５】
図１７にパラメータ設定手段におけるパラメータ設定画面の例を示す。反射物の情報１００１および電波受信点の移動範囲の情報１００３に関しては第１の実施形態の図３と同様である。しかし、電波送信源の情報１３０２は送信源毎に設定されている。
【００５６】
第４の実施形態では、電波送信源の情報１３０２として、送信アンテナ効率の他に位相オフセットを再設定するパラメータとしている。位相オフセットとは送信源において送信する電波の初期位相である。また、計算式は送信源と受信地点との距離に応じて使い分ける方法（第１の実施形態と同じ）を使用しているものとする。
【００５７】
なお、本実施形態では各送信源の各使用条件における計算式は、第１の実施形態と同様の方法で既に決定済みとし、以下、設定パラメータの決定に関してのみ述べる。
【００５８】
図１８に、第４の実施形態における計算例を示す。各送信源の送信アンテナ効率を全て０、位相オフセットを全て０にして演算し、全送信源からの演算結果を合成した合成波で、実線が計算値６２０１、△印が実測値６２１０である。
【００５９】
図１８の状態から、まず送信アンテナ効率を送信源毎に独立に１ずつインクリメント、あるいは１ずつデクリメントさせて変化させ、合成波の実測値と計算値の差の２乗平均値が最小になる送信アンテナ効率の組合せを決定する。図１９は２乗平均値が最小になる結果である。具体的には、送信源Ｎｏ．１，Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の送信アンテナ効率はそれぞれ−３３，−４３，−４３となっている。
【００６０】
図１９において実線が合成波の計算値６３０１、△印が合成波の実測値６２１０である。この状態から、位相オフセットを送信源毎に独立に１度ずつインクリメント、あるいは１度ずつデクリメントさせて変化させ、合成波の実測値と合成波の計算値の差の２乗平均値が最小になる位相オフセットの組合せを決定する。
【００６１】
図２０は第４の実施形態で２乗平均値が最小になるときの計算例である。実線が合成波の計算値６４０１、△印が合成波の実測値６２１０である。送信源Ｎｏ．１，Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の位相オフセットはそれぞれ−９０度、０度、０度となっている。
【００６２】
第４の実施形態によれば、複数の送信源から送信される電波の合成波に関して、各送信源毎に独立にパラメータや計算式を再設定しながら、合成波の実測値と合成波の計算値の差の２乗平均値が最小になる電波強度を演算することができ、複数の送信源による電波伝搬をシミュレーションできる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、送信源と受信点の距離に応じて計算式が選択でき、また、性能が不明なアンテナのパラメータを可変できるので、適用性の広い電波伝搬シミュレータを提供できる。また、計算による電波強度と実測値の差を最小化するので、電波強度の精度を向上できる。また、複数の送信源による電波伝搬をシミュレーションできる。
【００６４】
また、実測値に基づいた近似式を導出したり、ユーザ指定の計算式を使用できるので、性能が不明確なアンテナを使用する場合や、電波の周波数あるいは電波が伝搬する空間の構造により従来の計算式が使用できない場合などでも、シミュレーション精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態による電波伝搬シミュレータの動作を示すフロー図。
【図３】第１の実施形態によるパラメータ設定画面の例を示す説明図。
【図４】第１の実施形態による計算式設定画面の例を示す説明図。
【図５】第１の実施形態による演算結果の例を示すグラフ。
【図６】第１の実施形態による収束した演算結果の例を示すグラフ。
【図７】本発明の第２の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図８】第２の実施形態による電波伝搬シミュレータの動作を示すフロー図。
【図９】第２の実施形態による計算式設定画面の例を示す説明図。
【図１０】第２の実施形態による演算結果の例を示すグラフ。
【図１１】第２の実施形態による収束した演算結果の例を示すグラフ。
【図１２】本発明の第３の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図１３】第３の実施形態による近似曲線の導出例を示す説明図。
【図１４】第３の実施形態による計算式設定画面の例を示す説明図。
【図１５】本発明の第４の実施形態による電波伝搬シミュレータの構成を示すブロック図。
【図１６】第４の実施形態による電波伝搬シミュレータの動作を示すフロー図。
【図１７】第４の実施形態によるパラメータ設定画面の例を示す説明図。
【図１８】第４の実施形態による演算結果の例を示すグラフ。
【図１９】第４の実施形態による収束途中の演算結果の例を示すグラフ。
【図２０】第４の実施形態による収束した演算結果の例を示すグラフ。
【図２１】本発明の第１の実施形態による電波伝搬シミュレータのハード構成図。
【図２２】第１の実施形態で、計算式（２）による演算結果の例を示すグラフ。
【図２３】第１の実施形態で、計算式（３）による再演算結果の例を示すグラフ。
【符号の説明】
１…パラメータ設定手段、２…計算式設定手段、２１…計算式入力手段、２２…計算式格納手段、２３，２３１…計算式選択手段、３…実測値入力手段、４…電波強度演算手段、５…演算結果比較手段、６…演算結果出力手段、７…近似曲線導出手段、８…演算結果合成手段、９１…電波強度演算装置、８０００…演算装置、８００１…キーボード、８００２…記憶装置、８００３…ディスプレイ、８００４…プリンタ、８００５…ディスクドライブ。
Claims (8)
- 電波の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータにおいて、
前記電波強度を計算する複数の計算式を選択可能に設定する計算式設定手段と、前記計算式におけるパラメータの一部を変更可能に設定するパラメータ設定手段と、設定された計算式と設定されたパラメータに基づいて前記電波強度を計算する電波強度演算手段と、前記空間の一部空間における電波強度の実測値を入力する実測値入力手段と、前記電波強度演算手段による電波強度と前記実測値入力手段による実測値とを比較する演算結果比較手段を設け、前記比較の結果に基づいて前記計算式または前記パラメータを最適化することを特徴とする電波伝搬シミュレータ。 - 電波の複数の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータにおいて、
前記電波強度を計算する複数の計算式を選択可能に設定する計算式設定手段と、前記計算式におけるパラメータの一部を変更可能に設定するパラメータ設定手段と、設定された計算式と設定されたパラメータに基づいて前記電波強度を計算する電波強度演算手段とを含む前記送信源毎の電波強度演算装置と、
各電波強度演算装置による電波強度を合成する演算結果合成手段と、前記空間の一部空間における電波強度の実測値を入力する実測値入力手段と、
前記演算結果合成手段による電波強度と前記実測値入力手段による実測値とを比較する演算結果比較手段を設け、前記比較の結果に基づいて前記計算式または前記パラメータを最適化することを特徴とする電波伝搬シミュレータ。 - 請求項１または２において、
前記演算結果比較手段は、前記電波強度と前記実測値との差が最小または基準値以下となるように、前記計算式または前記パラメータの設定を変更することを特徴とする電波伝搬シミュレータ。 - 請求項１または２において、
前記計算式設定手段は、送信電波の波長と送受信間距離との関係に応じて設定する計算式を選択することを特徴とする電波伝搬シミュレータ。 - 請求項１または２において、
前記計算式設定手段は、前記複数の計算式の一部にユーザ指定式を取り込み可能に構成されていることを特徴とする電波伝搬シミュレータ。 - 請求項１または２において、
前記実測値から近似式を導く近似曲線導出手段を設け、導出された近似式を前記計算式設定手段に設定することを特徴とする電波伝搬シミュレータ。 - 電波の送信源と受信アンテナとの空間の電波強度から、前記空間を伝播する電波の状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレータの電波強度演算方法において、
前記電波強度を計算する複数の計算式から１つの計算式を選択すると共に、前記計算式におけるパラメータのうち、変更可能なパラメータの値を設定し、設定された計算式とパラメータに基づいて前記電波強度を計算し、この演算結果の電波強度と前記空間の一部空間における電波強度の実測値とを比較し、電波強度と実測値の差が最小または基準値以下となるまで、前記パラメータまたは前記計算式の再設定を行い前記電波強度の計算を繰り返すことを特徴とする電波伝搬シミュレータの電波強度演算方法。 - 請求項７において、
前記電波強度の計算は、全地点の演算終了まで電波の送受信地点間の距離に応じて前記計算式を選択しながら行うことを特徴とする電波伝搬シミュレータの電波強度演算方法。
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