JP2007101376A - 電波到達状態推定システム及び電波到達状態推定方法ならびにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】演算処理量を大幅に増加させること無く回折を考慮した高精度な伝搬推定を行う。
【解決手段】無線通信システムにおける電波伝搬特性推定システムは、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定し、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定手段と、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定手段と、前記非回折波推定手段での推定結果と前記回折波推定手段での推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算手段とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波伝搬特性（電波到達状態）推定における回折の効果を高速に推定するためのシステム及びその方法ならびにプログラムに関する。

無線通信システムにおける基地局や親機等の配置や、配置された基地局や親機等のパラメータの最適化を援助するために電波伝搬特性推定システム（電波伝搬シミュレータ）が用いられる。電波伝搬シミュレータによって任意の受信点での受信電力や遅延拡がり等を評価して、しかるべき送信局の設置場所を決定することで、配置するべき基地局数の削減等の効率化が達成される。また、最適な送信局のパラメータを決定することで、無線通信システムのネットワーク品質を向上させることができる。

電波伝搬シミュレーションは大別して、統計論的手法によるものと決定論的手法によるものとがある。統計論的手法では、距離や周波数などを引数とする伝搬パワー損失（以下、単に伝搬損失と呼ぶ）の推定式を与え、そのパラメータを決定する際に、伝搬損失の実測定で得られた多数のデータをもとに統計論的に決定する手法である。統計論的手法の詳細に関しては、たとえば非特許文献１（細谷良雄（監修）、「電波伝搬ハンドブック」、リアライズ社、１９９９年）に開示されている。一方、決定論的手法においては、推定する伝搬環境（電波の伝搬に影響を与える構造物やオブジェクトなど）をあらかじめ計算機上に模擬しておき、アンテナから放射される電波がこれらの構造物やオブジェクトから被る影響を決定論的に計算し、受信点における電波状況を推定するものである。決定論的手法は、演算処理量の観点では統計論的手法に劣るが、伝搬環境の影響を決定論的に考慮する分、推定の精度は高い。特に、都市部や屋内など電波伝搬に影響を与える構造物やオブジェクトが多い環境では、統計論的手法の適用は難しく、決定論的手法を適用することが望ましい。

いくつかの決定論的手法の中でよく用いられるものとしてレイトレーシング法がある。レイトレーシング法は、アンテナから放射される電波を多数の電波線（レイ）の集まりと考え、各レイが幾何光学的に反射や透過を繰り返して伝搬するものとして、観測点に到達するレイを合成して伝搬損失や遅延量を求める手法である。レイトレーシング法は、さらにレイラウンチング法とイメージング法とに大別される。レイラウンチング法やイメージング法の詳細に関しては、たとえば非特許文献１や、特開平９−３３５８４号公報に開示されている。

レイラウンチング法は、送信アンテナから一定角度毎に離散的に放射されたレイが、構造物やオブジェクトで反射や透過を繰り返しながら伝搬すると仮定し、レイの軌跡を遂次的に追跡する手法である。レイラウンチング法を用いて高精度に伝搬推定を行う場合、反射や透過以外に回折の効果を考慮することが望ましい。レイラウンチング法を用いて回折の効果を推定する手法として、特開２００４−２９４１３３号公報に開示された手法がある。本手法によれば、レイが構造物のエッジ近傍を通過する場合、当該エッジにて回折波に相当するレイを発生させるものである。回折に伴う損失は、回折波が回折発生後にどの方向に伝搬するかによって変わるため、回折発生後には回折波成分として複数のレイを発生させる必要がある。このため、１回の回折によって処理すべきレイの本数が増大するため、その分演算処理量が増大するという問題がある。

一方、イメージング法は送受信点間を結ぶレイの反射透過経路を、反射面に対する鏡映点を求めて決定する手法である。イメージング法は、送受信点間の厳密なレイの伝搬経路を探索することができるため、レイラウンチング法に比べて高い推定精度を実現できる。しかしながら、考慮する構造物の数や反射・透過・回折の最大回数を増やすと演算処理量が激増するという問題点もある。特に、送信点からの電波伝搬特性を面的に評価する場合には、イメージング法では各受信点に対してレイの伝搬経路を探索する必要があるため、その分さらに演算処理量が増大する。イメージング法の演算処理を削減する手法として、たとえば特開平９−３３５８４号公報、特開平９−１１９９５５号公報、特開平９−１５３８６７号公報、特開２００３−３１８８４２号公報、特開２００５−７２６６７号公報に開示された手法がある。

このうち、特開平９−３３５８４号公報、特開平９−１１９９５５号公報、特開２００３−３１８８４２号公報、特開２００５−７２６６７号公報は、いずれも伝搬推定の際に考慮する構造物を削減するか、構造物の形状を簡略化することで、レイの伝搬経路の探索に伴う演算処理量を削減するものである。たとえば、特開平９−３３５８４号公報の手法によれば、道路上に基地局を配置して道路に沿ってサービスエリアを構成するストリートマイクロセルにおいて、あらかじめ道路および交差点にある建物を選択して格納しておき、当該建物のみを考慮して伝搬推定を行う。特開平９−１１９９５５号公報の手法によれば、前記と同様のストリートマイクロセルにおいて、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する。特開２００３−３１８８４２号公報の手法によれば、あらかじめ伝搬遅延時間の最小値と最大値を規定しておき、伝搬遅延時間が最小値と最大値の間となる構造物のみを考慮して伝搬推定を行う。特開２００５−７２７６７号公報の手法によれば、送信点から見通し内にある構造物と受信点から見通し内にある構造物を探索し、当該構造物のみを考慮して伝搬推定を行う。これらの手法は、伝搬推定の際に考慮する構造物を削減するか、構造物の形状を簡略化するため、演算処理量の削減と引き換えに、推定精度を犠牲にする可能性がある。また、伝搬環境によっては十分な演算処理量の削減が達成できない場合がある。

一方特開平９−１５３８６７号公報は、あらかじめ送信点と受信点との間に存在する建物の有無を識別しておき、建物無しの場合には直接波のみを考慮して伝搬損失を求め、建物有りの場合にのみイメージング法を適用し、反射波・透過波・回折波の成分を計算するものである。送受信点間が見通しの場合には直接波が支配的となるため、この受信点には反射波・透過波・回折波の成分を考慮しないことで演算処理の削減を図る。しかしながら、建物が乱立する都市部での電波伝搬特性推定の場合、たいていの観測点は見通し外になる。したがって、それら全ての点に対してイメージング法を適用すると、やはり演算処理量は多い。
細谷良雄（監修）、「電波伝搬ハンドブック」、リアライズ社、１９９９年 特開平９−３３５８４号公報 特開２００４−２９４１３３号公報 特開平９−１１９９５５号公報 特開平９−１５３８６７号公報 特開２００３−３１８８４２号公報 特開２００５−７２６６７号公報

これまでに述べてきたように、いずれの従来技術を用いても、演算処理量を大幅に増加させること無く回折を考慮した高精度な伝搬推定を行う電波伝搬特性推定システム及びその方法ならびにプログラムを提供することができなかった。たとえば、特開２００４−２９４１３３号公報に開示された手法を用いた場合、回折によって１本のレイから複数本のレイが発生し、その分処理すべきレイの本数が増加するため、回折を考慮しない場合に比べて大幅に演算処理量が増加する。また、イメージング法の高速化手段として特開平９−３３５８４号公報、特開平９−１１９９５５号公報、特開平９−１５３８６７号公報、特開２００３−３１８８４２号公報、特開２００５−７２６６７号公報に開示された手法では、もともとがイメージング法をベースとしているため、レイラウンチング法に比べて演算処理量は大幅に増大する。

本発明による電波到達状態推定システムは、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定システムであって、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定手段と、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定手段と、前記非回折波推定手段での推定結果と前記回折波推定手段での推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算手段とを含むことを特徴とする。

本発明による電波到達状態推定システムは、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定システムであって、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定手段と、前記非回折波推定手段での推定結果をもとに、前記各受信点のうち、回折波以外の成分があらかじめ定められた範囲内にある受信点を回折考慮受信点として抽出する回折考慮受信点抽出手段と、前記送信点から前記各回折考慮受信点として抽出された受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定手段と、前記非回折波推定手段での推定結果と前記回折波推定手段での推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算手段とを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記非回折波推定手段には、回折効果を考慮しないレイラウンチング法を用いる。また、前記回折波推定手段には、成分が限定された決定論的伝搬推定法または統計論的伝搬推定法を用いることが好ましい。

本発明による電波到達状態推定方法は、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定方法であって、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定ステップと、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定ステップと、前記非回折波推定ステップでの推定結果と前記回折波推定ステップでの推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算ステップとを含むことを特徴とする。

本発明による電波到達状態推定方法は、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定方法であって、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定ステップと、前記非回折波推定ステップでの推定結果をもとに、前記各受信点のうち、回折波以外の成分があらかじめ定められた範囲内にある受信点を回折考慮受信点として抽出する回折考慮受信点抽出ステップと、前記送信点から前記各回折考慮受信点として抽出された受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定ステップと、前記非回折波推定ステップでの推定結果と前記回折波推定ステップでの推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算ステップとを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記非回折波推定ステップには、回折効果を考慮しないレイラウンチング法を用いる。また、前記回折波推定ステップには、成分が限定された決定論的伝搬推定法または統計論的伝搬推定法を用いることが好ましい。

本発明によるプログラムは、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定処理と、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定処理と、前記非回折波推定処理での推定結果と前記回折波推定処理での推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算処理とを含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、限られた評価エリア内の定められた送信点から、前記評価エリア内の複数個の受信点に至る電波の伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、前記送信点から前記各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する非回折波推定処理と、前記非回折波推定処理での推定結果をもとに、前記各受信点のうち、回折波以外の成分があらかじめ定められた範囲内にある受信点を回折考慮受信点として抽出する回折考慮受信点抽出処理と、前記送信点から前記各回折考慮受信点として抽出された受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する回折波推定処理と、前記非回折波推定処理での推定結果と前記回折波推定処理での推定結果とを考慮して、前記各受信点における合計の電波伝搬特性を計算する合計電波成分計算処理とを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記非回折波推定処理には、回折効果を考慮しないレイラウンチング法を用いる。また、前記回折波推定処理には、成分が限定された決定論的伝搬推定法または統計論的伝搬推定法を用いることが好ましい。

本発明は、直接波・反射波・透過波など回折波以外の推定には高速かつ高精度な電波伝搬推定手法を適用し、回折波には回折波以外の電波伝搬推定に用いた推定手法とは異なる演算付加の軽い電波伝搬推定手法を用いることによって、演算処理量を大幅に増加させること無く、回折を考慮した高精度な伝搬推定を行うことができる。

また、本発明は、高速かつ高精度な電波伝搬推定手法により、受信点の電波到達状態のうち回折波以外の直接波・反射波・透過波などを推定し、この推定結果に基づいて回折考慮受信点を求め、この求められた回折考慮受信点については前記の電波伝搬推定手法より演算負荷の軽い電波伝搬推定手法を用いることにより、演算処理量を大幅に増加させること無く、回折を考慮した高精度な伝搬推定を行うことができる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態の概略を示す機能ブロック図である。本実施の形態のシステムは、限られた評価エリア内の定められた送信点から、評価エリア内の１個又は複数個の受信点に至る電波の伝搬状況（到達状態）を推定する無線通信システムにおける電波伝搬特性推定システムである。

本システムは、図１に示すように、非回折波推定手段１０と、回折考慮受信点抽出手段２０と、回折波推定手段３０と、合計電波成分計算手段４０と、制御部５０と、メモリ６０とを含んで構成される。

非回折波推定手段１０は、所定の電波伝搬状態の推定手法によって、回折効果を考慮せずに送信点から各受信点に至る伝搬特性のうち回折波以外の成分（直接波・反射波・透過波など）を推定する機能を有す。ここで、非回折波推定手段１０に適用する電波伝搬状態の推定手法には、決定論的手法があり、具体的にはレイラウンチング法などがあり、このレイラウンチング法のうち回折波を考慮せずに回折波以外の成分（直接波・反射波・透過波など）を計算する。

回折波が到達すると推測される点を推定する回折考慮受信点抽出手段２０は、非回折波推定手段１０における推定結果から、回折波以外の成分の寄与が小さく、相対的に回折成分の寄与が大きいと見込まれる回折考慮受信点を抽出する機能を有す。ここで、回折考慮受信点とは、受信点のうち、回折波を考慮しなければいけない受信点をいう。

回折波の到達状態を推定する回折波推定手段３０は、送信点から各回折考慮受信点に至る伝搬特性のうち回折波の成分のみを推定する機能を有す。ここで、回折波推定手段３０に適用する電波伝搬状態の推定手法には、非回折波推定手段１０に適用される電波伝搬状態の推定手法よりも演算負荷が少ない電波伝搬状態の推定手法を適用する。具体的には、実施例に記載するように、決定論的伝搬推定法やイメージング法等を用い、各回折考慮受信点に至る伝搬特性のうち回折波の成分のみを推定する。

合計電波成分計算手段４０は、非回折波推定手段１０で推定した電波の到達状態の推定結果と回折波推定手段３０で推定した電波の到達状態の推定結果とをあわせて考慮し、合計の電波伝搬特性（電波の到達状態）を推定する機能を有す。

制御部５０は、これら各手段１０〜４０を制御するＣＰＵであり、メモリ６０は、このＣＰＵの作業用メモリとして機能する。

図２は、図１の動作の概略を示すフローチャートであり、図３はその概要を説明するための図である。図３において、評価エリア内には送信点１００（黒丸）と、複数の受信点（灰菱形）が定められている。図３の例では、受信点は５行７列のグリッド状に配置されている。まず、非回折波推定手段１０において、回折効果を考慮しないレイラウンチング法によって、送信点から各受信点に至る伝搬特性のうち回折波以外の成分の到達状態を推定する（ステップＳ１）。

次に、回折考慮受信点抽出手段２０において、ステップＳ１での各受信点における伝搬推定結果から、当該受信点が回折考慮受信点であるか否かを判定し、評価エリア内の回折考慮受信点を抽出する（ステップＳ２）。各受信点が回折考慮受信点であるか否かの判定においては、例えば、当該受信点における伝搬損失があらかじめ規定された範囲内にあるか否かを検査して判定する。このような判定が可能な理由は以下のとおりである。送信点と受信点との間に構造物等の障害物が無い場合は、直接波が受信点に到達できるので伝播損失は比較的小さく且つ回折波も発生しにくい。一方、間に障害物等がある場合には、伝播損失が比較的大きく且つその障害物によって回折波が発生する可能性が高いと言える。このような傾向から、例えば、直接波が到達できない状態での伝播損失の範囲を受信点ごとにあらかじめ規定しておくことで、伝播損失がこの範囲内であるときに回折考慮受信点であるとの推定を行うことが可能となる。

さらに、送信点１００から当該回折考慮受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する（ステップＳ３）。その後、ステップＳ１における推定結果とステップＳ３における推定結果とをあわせて考慮し、合計の電波伝搬特性を計算する（ステップＳ４）。

上述した実施の形態をより良く理解するために、以下に示す具体的な例を参照しつつ、実施例を説明する。

本発明の第１の実施例を説明する。本実施例において想定する評価エリア、無線システムの送信点、受信点は図３に示したものと同じものとする。図４は本実施例の動作を示すフローチャートである。

本実施例では、まず、回折効果を考慮しないレイラウンチング法によって、送信点１００から各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する（ステップＳ１１）。ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ１＿ｎ，ｍとする。次に、送信点１００から各受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する（ステップＳ１３）。この回折成分の推定には、ステップＳ１１で用いたレイラウンチング法とは異なる伝搬推定法を適用する。また、以下に示す手法によって伝搬環境に応じた推定の効率化を図る。ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ２＿ｎ，ｍとする。さらに、ステップＳ１１で得られた推定結果とステップＳ１３で得られた推定結果とをあわせて考慮し、各受信点における電波成分を推定する（ステップ１４）。具体的には、Ｌ１＿ｎ，ｍとＬ２＿ｎ，ｍとをリニア領域で足し合わせることにより、すべての成分を考慮した伝搬損失が得られる。あるいは、ステップＳ１１で得られた伝搬パスとステップＳ１３で得られた伝搬パスの位相差を考慮し、それぞれの伝搬電界損失を足し合わせても構わない。

ステップＳ１２において回折成分を推定する際、たとえば以下に示す手法によって伝搬環境に応じた推定の効率化を図る。

回折成分の推定を効率化する第１の手法は、送信点と受信点との間にある構造物の上面（屋根）での回折成分のみを計算する。構造物上面での回折波の例を図５に示す。本手法においては、送信点と受信点との間に存在する建物のみを考慮して回折点を探索すればよいので、演算処理量は小さくてすむ。

回折成分の推定を効率化する第２の手法は、送信点と受信点を道路に沿って結び、その途中経路にある交差点の構造物での回折成分のみを計算する。交差点の構造物での回折波の例を図６に示す。本手法においては、あらかじめ道路の位置情報と構造物の位置情報を対応させておくことにより、交差点での回折点を容易に検出することができる。また、道路の位置情報がない場合には、隣接する建物間の距離から道路を判別する。

回折成分の推定を効率化する第３の手法は、送信点と受信点の間の距離や起伏情報などを参照し、統計論的手法によって回折成分を計算する。ここで用いる統計論的手法としては、たとえば奥村−秦モデルが適用可能である。ただし、たいていのモデルで算出される伝搬損失には、回折波以外の成分も含んでいる。そこで、算出された伝搬損失に対して一定レベルの損失を付加したものを回折損失とみなし、回折成分を得ることが好ましい。

回折成分の推定を効率化する第４の手法は、ステップＳ１１（回折を考慮しないレイラウンチング法）によって得られた伝搬損失推定結果を参照し、回折成分を求める受信点周辺での平均的な伝搬損失をもとに、当該受信点における回折損失を計算する。ここで、当該受信点周辺での平均的な伝搬損失として、当該受信点の周辺で伝搬損失が一定レベル以上に達した受信点に対して、それらの伝搬損失の平均値を用いる。前記平均伝搬損失には、回折波以外の成分を含み、一般的に回折成分はこれらの成分に比べて小さい。そこで、前記平均伝搬損失に対して一定レベルの損失を付加したものを回折損失とみなし、回折成分を得る。

回折成分の推定を効率化する第５の手法は、ステップＳ１１（回折を考慮しないレイラウンチング法）によって得られた伝搬損失推定結果を参照し、回折成分を求める受信点から見通し内にある構造物やオブジェクトの上面や側面におけるステップＳ１１での伝搬損失推定結果と到来方向推定結果から、当該上面や側面での回折を新たに考慮することによって当該受信点に至る成分を抽出し、それらの伝搬損失を全て考慮することにより当該受信点における回折損失を計算する。

上述のような回折成分の推定の効率化は、本実施の形態のように、回折成分の計算をレイラウンチング法とは別の手段で行うことにより達成されるものである。上述のように、直接波・反射波・透過波など回折波以外の推定には高速かつ高精度なレイラウンチング法を適用し、回折波の推定には効率化された伝搬推定を行うことにより、演算処理量を大幅に増加させること無く、回折を考慮した高精度な伝搬推定を行う電波伝搬特性推定システム及びその方法ならびにプログラムを提供することができる。

本発明の第２の実施例を説明する。本実施例において想定する評価エリア、無線システムの送信点、受信点は図３に示したものと同じものとする。図７は本実施例の動作を示すフローチャートである。

本実施例では、まず、回折効果を考慮しないレイラウンチング法によって、送信点１００から各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する（ステップＳ２１）。ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ１＿ｎ，ｍとする。次に、ステップＳ２１での各受信点における伝搬推定結果から、当該受信点が回折考慮受信点であるか否かを判定し、評価エリア内の回折考慮受信点を抽出する（ステップＳ２２）。各受信点が回折考慮受信点であるか否かの判定においては、当該受信点における伝搬損失があらかじめ規定された範囲内にあるか否かを検査する。抽出方法の詳細は以下に述べる。

ステップＳ２２において、１個以上の回折考慮受信点が見つかった場合には、送信点１００から当該回折考慮受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する（ステップＳ２３）。この回折成分の推定には、ステップＳ２１で用いたレイラウンチング法とは異なる伝搬推定法を適用する。また、実施例１で示した手法によって伝搬環境に応じた推定の効率化を図る。ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ２＿ｎ，ｍとする。

さらに、ステップＳ２１で得られた推定結果とステップＳ２３で得られた推定結果とをあわせて考慮し、各受信点における電波成分を推定する（ステップＳ２４）。具体的には、受信点（ｎ，ｍ）が回折考慮受信点である場合、Ｌ１＿ｎ，ｍとＬ２＿ｎ，ｍとをリニア領域で足し合わせることにより、すべての成分を考慮した伝搬損失が得られる。あるいは、ステップＳ２１で得られた伝搬パスとステップＳ２３で得られた伝搬パスの位相差を考慮し、それぞれの伝搬電界損失を足し合わせても構わない。ステップＳ２２において回折考慮受信点が見つからなかった場合には、ステップＳ２３・ステップＳ２４の処理は行わず、ステップＳ２２の推定結果がそのまま最終的な推定結果となる。

ステップＳ２２において回折考慮受信点を抽出する際、たとえば以下に示す手法を用いる。

回折考慮受信点を抽出する第１の手法は、送信点から各受信点までの直線距離を測定し、当該受信点での伝搬損失が、距離に応じて減衰する伝搬損失式により求まる伝搬損失に対して一定レベル以下である受信点を回折考慮受信点とみなす。ここで、前記伝搬損失式としては、例えば自由空間伝搬損失の理論式を用いても良いし、奥村−秦モデルなどの統計式を用いても良い。

回折考慮受信点を抽出する第２の手法は、前記ステップＳ２１（回折を考慮しないレイラウンチング法）によって得られた伝搬損失推定結果を参照し、回折成分を求める受信点での伝搬損失が、当該受信点周辺での平均的な伝搬損失に対して一定レベル以下である受信点を回折考慮受信点とみなす。ここで、当該受信点周辺での平均的な伝搬損失として、当該受信点の周辺で伝搬損失が一定レベル以上に達した受信点に対して、それらの伝搬損失の平均値を用いる。一般に回折成分は、回折波以外の成分よりも伝搬損失が大きいため、伝搬損失に与える寄与は小さい。そのため、回折波以外の成分による寄与が大きい受信点では、回折成分を付加することによる影響がほとんどない。

前記第１または第２の抽出手法では、このような受信点を回折考慮受信点から取り除くことで、演算処理量の低減を図るものである。

回折考慮受信点を抽出する第３の手法は、前記した当該受信点周辺での平均的な伝搬損失が、評価中の無線システムの最大許容伝搬損失よりも小さい受信点を回折考慮受信点とみなす。ある受信点周辺での平均的な伝搬損失が、現在評価中の無線システムの最小受信感度を下回る場合、その受信点は基地局から十分に遠いことが想定され、たとえ回折成分を計算しても有意な値（評価中の無線システムの最大許容伝搬損失よりも小さい値）が推定される可能性が低い。本手法では、このような受信点を回折考慮受信点から取り除く。あるいは、前記した当該受信点周辺での平均的な伝搬損失が、距離に応じて減衰する伝搬損失式により求まる伝搬損失に対して一定レベル以上である受信点を回折考慮受信点とみなす手法を用いてもよい。

前記第１または第２の抽出方法は、前記第３の抽出方法と組み合わせることが好ましい。両者を組み合わせることによって、単独の場合よりもさらなる回折考慮受信点の削減が見込まれ、その分演算処理量の削減を実現できる。

本実施例では、実施例１に対して、回折成分の推定を行う受信点を抽出された回折考慮受信点のみに限定することにより、さらに演算処理量を削減した電波伝搬特性推定システム及びその方法ならびにプログラムを提供することができる。

本発明の第３の実施例を説明する。本実施例において想定する評価エリア、無線システムの送信点、受信点は図３に示したものと同じものとする。図８は本実施例の動作を示すフローチャートである。

本実施例では、まず、回折効果を考慮しないレイラウンチング法によって、送信点１００から各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する（ステップＳ３１）。ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ１＿ｎ，ｍとする。

次に、ステップＳ３１での各受信点における伝搬推定結果から、当該受信点が回折考慮受信点であるか否かを判定し、評価エリア内の回折考慮受信点を抽出する（ステップＳ３２）。各受信点が回折考慮受信点であるか否かの判定においては、当該受信点における伝搬損失があらかじめ規定された範囲内にあるか否かを検査する。抽出方法の詳細は実施例２で述べたとおりである。

ステップＳ３２において、１個以上の回折考慮受信点が見つかった場合には、送信点１００から当該回折考慮受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する（ステップＳ３３）。この回折成分の推定には、ステップＳ３１で用いたレイラウンチング法とは異なる伝搬推定法を適用する。また、実施例１で示した回折成分の推定を効率化する手法のうち、異なる複数の手法を適用し、そのおのおのに対する回折成分を推定する。

ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失を、それぞれＬ２＿ｎ，ｍ＿１、Ｌ２＿ｎ，ｍ＿２とする。各回折考慮受信点に対して、Ｌ２＿ｎ，ｍ＿１、Ｌ２＿ｎ，ｍ＿２のどちらかまたは両者の合計を、各回折考慮受信点における伝搬損失Ｌ２＿ｎ，ｍとして採用する。

さらに、ステップＳ３１で得られた推定結果とステップＳ３３で得られた推定結果とをあわせて考慮し、各受信点における電波成分を推定する（ステップＳ３４）。具体的には、受信点（ｎ，ｍ）が回折考慮受信点である場合、Ｌ１＿ｎ，ｍとＬ２＿ｎ，ｍとをリニア領域で足し合わせることにより、すべての成分を考慮した伝搬損失が得られる。

あるいは、ステップＳ３１で得られた伝搬パスとステップＳ３３で得られた伝搬パスの位相差を考慮し、それぞれの伝搬電界損失を足し合わせても構わない。ステップＳ３２において回折考慮受信点が見つからなかった場合には、ステップＳ３３・ステップＳ３４の処理は行わず、ステップＳ３２の推定結果がそのまま最終的な推定結果となる。

本実施例では、第１の実施例や第２の実施例に対して、回折成分の推定を異なる複数の手法で行う。これにより、ある手法で推定した回折成分が必要十分な値ではなかった場合でも、別の手法で推定した結果を適用することにより、当該受信点において必要十分な回折損失が推定される可能性が高くなる。これにより推定精度の向上を図るものである。

本発明の第４の実施例を説明する。本実施例において想定する評価エリア、無線システムの送信点、受信点は図３に示したものと同じものとする。図９は本実施例の動作を示すフローチャートである。

本実施例では、まず、回折効果を考慮しないレイラウンチング法によって、送信点１００から各受信点に至る電波成分のうち回折波以外の成分を推定する（ステップＳ４１）。ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ１＿ｎ，ｍとする。次に、
ステップＳ４１での各受信点における伝搬推定結果から、当該受信点が回折考慮受信点であるか否かを判定し、評価エリア内の回折考慮受信点を抽出する（ステップＳ４２＿１）。各受信点が回折考慮受信点であるか否かの判定においては、当該受信点における伝搬損失があらかじめ規定された範囲内にあるか否かを検査する。抽出方法の詳細は実施例２で述べたとおりである。

ステップＳ４２＿１において、１個以上の回折考慮受信点が見つかった場合には、送信点１００から当該回折考慮受信点に至る電波成分のうち回折波の成分のみを推定する（ステップＳ４３＿１）。この回折成分の推定には、ステップＳ４１で用いたレイラウンチング法とは異なる伝搬推定法を適用する。また、ステップＳ４３＿１で回折成分を推定する際、実施例１で示した手法によって伝搬環境に応じた推定の効率化を図る。

ここで求まった第ｎ行第ｍ列の受信点における伝搬損失をＬ２＿ｎ，ｍとする。さらに、ステップＳ４１で得られた推定結果とステップＳ４３＿１で得られた推定結果とをあわせて考慮し、各受信点における電波成分を推定する（ステップＳ４４＿１）。具体的には、受信点（ｎ，ｍ）が回折考慮受信点である場合、Ｌ１＿ｎ，ｍとＬ２＿ｎ，ｍとをリニア領域で足し合わせることにより、すべての成分を考慮した伝搬損失が得られる。

あるいは、ステップＳ４１で得られた伝搬パスとステップＳ４３＿１で得られた伝搬パスの位相差を考慮し、それぞれの伝搬電界損失を足し合わせても構わない。その後、ステップＳ４４＿１での各受信点における伝搬推定結果から、当該受信点が回折考慮受信点であるか否かを判定し、評価エリア内の回折考慮受信点を抽出する（ステップＳ４２＿２）。ここで１個以上の回折考慮受信点が見つかった場合には、ステップＳ４１で用いたレイラウンチング法や、ステップＳ４３＿１で用いた手法とは異なる手法で回折波の成分を推定し（ステップＳ４３＿２）、ステップＳ４４＿１で得られた推定結果とステップＳ４３＿２で得られた推定結果から各受信点における電波成分を推定する（ステップＳ４４＿２）。

その後、再び回折考慮受信点を抽出するステップを行う。ステップ４２＿ｎ（ｎ＝１、２、３、…）からステップ４４＿ｎまでの処理を、回折考慮受信点が抽出されなくなるまで継続する。たとえばステップＳ４２＿Ｎで回折考慮受信点が抽出されなかったとすると、ステップＳ４４＿Ｎ−１で求めた伝搬特性がそのまま最終的な推定結果となる。

本実施例では、第１の実施例や第２の実施例に対して、回折考慮受信点の抽出と回折成分推定を繰り返し行う。これにより、１回の回折成分推定で必要十分な回折損失が推定されなかった場合でも、２回目以降の推定で別の手法を適用することにより、必要十分な回折損失が推定される可能性が高くなる。これにより推定精度の向上を図るものである。

上記実施例１〜４では、回折考慮受信点を求める際に、回折効果を考慮しないレイラウンチング法を用いていた。

本実施例では、電波の到達状態を推定する領域（エリア）内に存在する建物等の構造物の配置（レイアウト）情報を用いて、回折考慮受信点を求める点において、実施例１〜４とは異なる。

具体的には、まず、送信点とエリア内の受信点との間の見通し判定を行う。そして、見通し外、即ち送受信点間に建物等の障害物がある場合に、その受信点を回折考慮受信点と推定する。

この方法によって、回折考慮受信点を抽出した後の電波伝搬状況の推定方法は、実施例１〜４で示した方法と同様であるのでここでは説明を省略する。

また、本実施例の方法を用いて抽出した回折考慮受信点と、実施例１〜４の方法を用いて抽出した回折考慮受信点とを比較し、両者において抽出されている点を最終的に回折考慮受信点として抽出することや、どちらか一方の方法で抽出されている点を最終的に回折考慮受信点として抽出する方法も採ることができる。

以上の実施形態および実施例の説明では、機能をハードウェア的に実現することを観念して説明をしてきた。しかし、上記機能は、各手段（処理）を実行するプログラムをコンピュータ装置に読み込んで実行することにより、ソフトウェア的に実現することもできる。例えば、このプログラムは磁気ディスク、半導体記憶装置その他の記録媒体に保持され、その記録媒体からコンピュータ装置に読み込まれ、その動作を制御することにより上述した機能を実現するものである。

本発明の実施の形態の概略機能ブロック図である。 本発明の実施の形態の動作の概略を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例における効率化された回折推定の一例である。 本発明の実施例における効率化された回折推定の一例である。 本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 非回折波推定手段
２０ 回折考慮受信点抽出手段
３０ 回折波推定手段
４０ 合計電波成分算出手段
４０ 制御部（ＣＰＵ）
５０ メモリ

Claims (36)

1. 電波の到達状態を推定する方法であって、
   第１の電波伝搬状態の推定手法を用いて、送信元から送信された電波のうち回折波以外の電波の到達状態を推定する非回折波推定ステップと、
   前記第１の推定手法とは異なる第２の電波伝搬状態の推定手法を用いて、回折波の到達状態を推定する回折波推定ステップと、
   からなることを特徴とする電波到達状態推定方法。
2. 前記非回折波推定ステップで推定した電波の到達状態と前記回折波推定ステップで推定した電波の到達状態とから電波の到達状態を推定することを特徴とする請求項１記載の電波到達状態推定方法。
3. 電波到達状態推定対象領域内の構造物の配置から、回折波が到達する１または複数の回折考慮受信点を推定し、推定した回折考慮受信点について、前記第２の電波伝搬状態の推定手法を用いて、回折波の到達状態を推定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電波到達状態推定方法。
4. 電波の到達状態を推定する方法であって、
   第１の電波伝搬状態の推定手法を用いて、送信元から送信された電波のうち回折波以外の電波の到達状態を推定する非回折波推定ステップと、
   前記非回折波推定ステップで推定された電波の到達状態から回折波が到達すると推定される１または複数の回折考慮受信点を推定する回折波到達点推定ステップと、
   前記回折波到達点推定ステップで推定した回折考慮受信点について、前記第１の電波伝搬状態の推定手法とは異なる第２の電波伝搬状態の推定手法によって回折波の到達状態を推定する回折波到達状態推定ステップと、
   からなることを特徴とする電波到達状態推定方法。
5. 前記非回折波推定ステップで推定した電波の到達状態と前記回折波到達状態推定ステップで推定した電波の到達状態とから電波の到達状態を推定することを特徴とする請求項４に記載の電波到達状態推定方法。
6. 前記第２の電波伝搬状態の推定手法は、前記第１の電波伝搬状態の推定手法よりも演算負荷が軽い手法であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
7. 前記第１の電波伝搬状態の推定手法が回折効果を考慮しないレイラウンチング法であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
8. 前記回折波推定ステップまたは前記回折波到達状態推定ステップにおいて回折波の到達状態を推定する際に、
   前記送信元と、少なくとも１つの回折考慮受信点との間にある構造物の上面での回折成分を用いることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
9. 前記回折波推定ステップまたは前記回折波到達状態推定ステップにおいて回折波の到達状態を推定する際に、
   少なくとも１つの回折考慮受信点が道路上にある場合、前記送信元からこの回折考慮受信点に至る経路にある交差点の構造物での回折成分を用いることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
10. 前記回折波推定ステップまたは前記回折波到達状態推定ステップにおいて回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を統計論的手法により推定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
11. 前記回折波推定ステップまたは前記回折波到達状態推定ステップにおいて回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を、前記非回折波推定ステップで推定した前記回折考慮受信点周辺における電波到達状態の平均的な値をもとに推定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
12. 前記回折波推定ステップまたは前記回折波到達状態推定ステップにおいて回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を、この回折考慮受信点から見通し内にある構造物の上面または側面における回折効果を考慮した値をもとに推定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電波到達状態推定方法。
13. 電波の到達状態を推定するシステムであって、
    第１の電波伝搬状態の推定手法を用いて、送信元から送信された電波のうち回折波以外の電波の到達状態を推定する非回折波推定手段と、
    前記第１の推定手法とは異なる第２の電波伝搬状態の推定手法を用いて、回折波の到達状態を推定する回折波推定手段と、
    からなることを特徴とする電波到達状態推定システム。
14. 前記非回折波推定手段で推定した電波の到達状態と前記回折波推定手段で推定した電波の到達状態とから電波の到達状態を推定する到達状態推定手段を備えることを特徴とする請求項１３記載の電波到達状態推定システム。
15. 電波到達状態推定対象領域内の構造物の配置から、回折波が到達する１または複数の回折考慮受信点を推定し、推定した回折考慮受信点について、前記第２の電波伝搬状態の推定手法を用いて、回折波の到達状態を推定することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の電波到達状態推定システム。
16. 電波の到達状態を推定するシステムであって、
    第１の電波伝搬状態の推定手法を用いて、送信元から送信された電波のうち回折波以外の電波の到達状態を推定する非回折波推定手段と、
    前記非回折波推定手段で推定された電波の到達状態から回折波が到達すると推定される１または複数の回折考慮受信点を推定する回折波到達点推定手段と、
    前記回折波到達点推定手段で推定した回折考慮受信点について、前記第１の電波伝搬状態の推定手法とは異なる第２の電波伝搬状態の推定手法によって回折波の到達状態を推定する回折波到達状態推定手段と、
    からなることを特徴とする電波到達状態推定システム。
17. 前記非回折波推定手段で推定した電波の到達状態と前記回折波到達状態推定手段で推定した電波の到達状態とから電波の到達状態を推定することを特徴とする請求項１６記載の電波到達状態推定システム。
18. 前記第２の電波伝搬状態の推定手法は、前記第１の電波伝搬状態の推定手法よりも演算負荷が軽い手法であることを特徴とする請求項１３から請求項１７のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
19. 前記第１の電波伝搬状態の推定手法が回折効果を考慮しないレイラウンチング法であることを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
20. 前記回折波推定手段または前記回折波到達状態推定手段において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元と少なくとも１つの回折考慮受信点との間にある構造物の上面での回折成分を用いることを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
21. 前記回折波推定手段または前記回折波到達状態推定手段において回折波の到達状態を推定する際に、
    少なくとも１つの回折考慮受信点が道路上にある場合、前記送信元からこの回折考慮受信点に至る経路にある交差点の構造物での回折成分を用いることを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
22. 前記回折波推定手段または前記回折波到達状態推定手段において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を統計論的手法により推定することを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
23. 前記回折波推定手段または前記回折波到達状態推定手段において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を、前記非回折波推定ステップで推定した前記回折考慮受信点周辺にける電波到達状態の平均的な値をもとに推定することを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
24. 前記回折波推定手段または前記回折波到達状態推定手段において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を、この回折考慮受信点から見通し内にある構造物の上面または側面における回折効果を考慮した値をもとに推定することを特徴とする請求項１３から請求項１９のいずれかに記載の電波到達状態推定システム。
25. 電波の到達状態を推定するプログラムであって、
    第１の電波伝搬状態の推定手法を用いて、送信元から送信された電波のうち回折波以外の電波の到達状態を推定する非回折波推定処理と、
    前記第１の推定手法とは異なる第２の電波伝搬状態の推定手法を用いて、回折波の到達状態を推定する回折波推定処理と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする電波到達状態推定プログラム。
26. 前記非回折波推定処理で推定した電波の到達状態と前記回折波推定処理で推定した電波の到達状態とから電波の到達状態を推定することを特徴とする請求項２５記載の電波到達状態推定プログラム。
27. 電波到達状態推定対象領域内の構造物の配置から、回折波が到達する１または複数の点である回折考慮受信点を推定し、推定した回折考慮受信点について、前記第２の電波伝搬状態の推定手法を用いて、回折波の到達状態を推定することを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の電波到達状態推定プログラム。
28. 電波の到達状態を推定するプログラムであって、
    第１の電波伝搬状態の推定手法を用いて、送信元から送信された電波のうち回折波以外の電波の到達状態を推定する非回折波推定処理と、
    前記非回折波推定処理で推定された電波の到達状態から回折波が到達すると推定される１または複数の点である回折考慮受信点を推定する回折波到達点推定処理と、
    前記回折波到達点推定処理で推定した回折考慮受信点について、前期第１の電波伝搬状態の推定手法とは異なる第２の電波伝搬状態の推定手法によって回折波の到達状態を推定する回折波到達状態推定処理と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする電波到達状態推定プログラム。
29. 前記非回折波推定処理で推定した電波の到達状態と前記回折波到達状態推定処理で推定した電波の到達状態とから電波の到達状態を推定することを特徴とする請求項２８記載の電波到達状態推定プログラム。
30. 前記第２の電波伝搬状態の推定手法は、前記第１の電波伝搬状態の推定手法よりも演算負荷が軽い手法であることを特徴とする請求項２５から請求項２９のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。
31. 前記第１の電波伝搬状態の推定手法が回折効果を考慮しないレイラウンチング法であることを特徴とする請求項２５から請求項３０のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。
32. 前記回折波推定処理または前記回折波到達状態推定処理において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元と、少なくとも１つの回折考慮受信点との間にある構造物の上面での回折成分を用いることを特徴とする請求項２５から請求項３１のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。
33. 前記回折波推定処理または前記回折波到達状態推定処理において回折波の到達状態を推定する際に、
    少なくとも１つの回折考慮受信点が道路上にある場合、前記送信元からこの回折考慮受信点に至る経路にある交差点の構造物での回折成分を用いることを特徴とする請求項２５から請求項３１のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。
34. 前記回折波推定処理または前記回折波到達状態推定処理において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を統計論的手法により推定することを特徴とする請求項２５から請求項３１のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。
35. 前記回折波推定処理または前記回折波到達状態推定処理において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を、前記非回折波推定処理で推定した前記回折考慮受信点周辺における電波到達状態の平均的な値をもとに推定することを特徴とする請求項２５から請求項３１のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。
36. 前記回折波推定処理または前記回折波到達状態推定処理において回折波の到達状態を推定する際に、
    前記送信元から少なくとも１つの回折考慮受信点に至る回折成分を、この回折考慮受信点から見通し内にある構造物の上面または側面における回折効果を考慮した値をもとに推定することを特徴とする請求項２５から請求項３１のいずれかに記載の電波到達状態推定プログラム。

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