JP2010258518A - 電波伝搬特性推定装置及び方法並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】多様な目的で使用しても高い推定精度で電波伝搬特性を推定できるようにする。
【解決手段】推定手法決定機能２１は、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法を決定する。電波伝搬特性推定機能２２は、測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法を選択して、電波伝搬特性を推定する。実測値に基づいて選択された最適な電波伝搬特性推定手法により電波伝搬特性が推定されるので、精度の高い推定を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムにおける基地局や無線機器等の配置、地上波ディジタル放送の受信エリアの確認等、多様な目的で使用できる電波伝搬特性推定装置及び方法並びにコンピュータ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無線機器等の配置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を評価して、しかるべき送信局の設置場所を決定し、その結果、面的な通信可能エリアの確保や、配置するべき基地局数の削減等の効率化が達成される（特許文献１）。

一方、網運用時にサービスエリア内で定期的に実測を行っている場合、その実測値を活用して電波伝搬シミュレータの推定値を補正し、推定精度を向上させることができる。過去の提案では、特定の地点で取得した実測値を用いて推定する領域全体の推定精度を向上させる方法について提案されている。例えば、特許文献１では、実測値を用いて統計式のパラメータを誤差の二乗平均が最小になるまで調整することにより推定精度の向上が期待できる。

特開２００４−２０１２６９号公報

しかしながら、上述の方法では、推定対象の送信点と実測した時の送信点が異なる場合は推定精度の向上は期待できない。この理由は、推定値と実測値の誤差はアンテナの位置による影響が大きく、他の場所では再度パラメータの調整を行う必要があるためである。従って、送信点をこれまで実測値の取得が行われていない場所に設置する場合には過去に取得した実測値を活用することができず、実測値の適用シーンが限定される。

上述の課題を鑑み、本発明は、多様な目的で使用しても高い推定精度が得られる電波伝搬特性推定装置及び方法並びにコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための、本発明は、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて最適な電波伝搬特性推定手法を決定する推定手法決定手段と、測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法を選択して電波伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定手段とを備えることを特徴とする電波伝搬特性推定装置である。

本発明は、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて最適な電波伝搬特性推定手法を決定し、測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法を選択して電波伝搬特性を推定することを特徴とする電波伝搬特性推定方法である。

本発明によれば、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法を決定し、測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法に設定して、電波伝搬特性を推定している。これにより、どのような測定条件に対しても、より高精度で電波伝搬特性を推定できる。また、本発明によれば、実測値を多く蓄積するにつれて、測定精度を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態の概要を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における推定手法決定機能の説明に用いる機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態におけるグループ別実測値データベースの説明図である。 本発明の第１の実施形態におけるグループ別推定手法設定テーブルの説明図である。 本発明の第１の実施形態における電波伝搬特性推定機能の説明に用いる機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態における推定手法決定機能の説明に用いるフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における電波伝搬特性推定機能の説明に用いるフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の概要を示すものである。図１において、制御部１０は、推定手法決定機能２１と電波伝搬特性推定機能２２とを有している。

推定手法決定機能２１は、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法を決定する。測定条件は、電波伝搬特性への影響の大きい条件、例えば、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離の全て又はその一部の組み合わせである。

電波伝搬特性推定手法は、例えば、レイトレーシング法、奥村−秦法、平面大地伝搬モデル法である。レイトレーシング法は、電波を直進するレイ（Ｒａｙ）とみなして、周辺構造物で反射、透過、回析を伴い受信点に到達するレイを幾何学的にトレースし、トレースしたレイによる電界を幾何光学理論により求める方法である。奥村−秦法は、基地局と移動局との間の電波伝搬特性を、開放地、郊外、中小都市、大都市の各エリアで実際に試験を行い、その集計データを元に伝搬特性近似式としたものである。平面大地伝搬モデル法は、電波の到来を直接波と大地反射波にモデル化して、推定するものである。

電波伝搬特性推定手法には、これ以外にも多数のものが提案されている。各電波伝搬特性推定手法には、一長一短があり、どの推定手法が最良であるかを簡単に言及することは難しい。例えば、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離等が電波伝搬特性に影響を与えることになり、最適な推定手法は、測定条件により異なってくる。

例えば、周波数が高くなると、より光に近い特徴を持ち、障害物による影響を受けやすくなることから、構造物による反射、透過、回析の影響を追跡していくことが重要になる。これに対して、周波数が低い場合には、建築物等による障害物の影響は受けにくいが、直接波のみならず、地表波や電離層による反射波も重要になる。

電波伝搬特性推定機能２２は、電波伝搬特性のシミュレーション指示が入力されると、測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法を設定し、当該設定された電波伝搬特性推定手法により、電波伝搬特性を推定する。

記憶部１１は、実測値格納部３１と、グループ別実測値データベース３２と、グループ別推定手法設定テーブル３３とを含んでいる。実測値格納部３１には、受信電界強度等の実測値が格納される。グループ別実測値データベース３２には、グループ毎に、実測値データが格納される。グループ別推定手法設定テーブル３３には、実測値と推定値とを比較して求められた推定精度の算出値を基に、最も適切な推定手法がグループ毎に格納される。

入力部１２は、キーボードやマウス等からなり、測定条件の入力、実測値データの入力、各種のパラメータの入力等に用いられる。表示部１３は、例えばＬＣＤ(Liquid Crystal Display)からなり、各種の入力画面、電波伝搬特性の推定値等の表示を行う。

本発明の第１の実施形態では、推定手法決定機能２１により、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法が決定される。そして、電波伝搬特性推定機能２２で、測定条件からグループが判別され、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法が設定され、当該設定された電波伝搬特性推定手法により、電波伝搬特性が推定される。このように、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法により、電波伝搬特性が推定されるので、精度の高い推定を行うことができる。

図２は、推定手法決定機能２１の機能ブロック図である。図２において、実測値格納部３１には、受信電界強度等の実測値データが格納されている。グループ分類部４１は、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離等の電波伝搬特性への影響の大きい測定条件により実測値データをグループ毎に分類し、図３に示すように、グループ別実測値データベース３２を生成する。

図３では、測定条件として、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離を用いている。具体的なグループの分類方法として、例えば、周波数はＨＦ（High Frequency：短波、３〜３０ＭＨｚ）、ＶＨＦ（Very High Frequency：超短波、３０〜３００ＭＨｚ）、ＵＨＦ（Ultra High Frequency：極超短波、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、ＳＨＦ（Super High Frequency：センチメートル波、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）の４種類、送信アンテナ地上高として、周辺建物より低い場合と高い場合の２種類、送受信間距離として、１ｋｍ未満、１ｋｍ以上４ｋｍ未満、４ｋｍ以上１０ｋｍ未満、１０ｋｍ以上の４種類としている。この場合、グループの数は、各測定条件の分割の組み合わせになるため、全部で３２個のグループＧ１〜Ｇ３２となる。

例えば、周波数がＵＨＦ、送信アンテナ地上高が周辺建物より高い、送受信間距離が４ｋｍ以上、１０ｋｍ未満のグループをＧ１１とする。この場合、実測値格納部３１に格納されている実測値データの中から、このグループＧ１１に該当する実測値データＤ１１がグループ分類部４１で抽出され、この実測値データＤ１１がグループ別実測値データベース３２に書き込まれる。同様に、グループ別実測値データベース３２には、各グループＧ１〜Ｇ３２毎に、実測値データが書き込まれる。

図２において、推定精度算出部４２は、複数の電波伝搬特性推定手法毎に、実測値データとその実測値に相当する場所での推定値とを比較して、推定精度を算出する。

電波伝搬特性推定部４３は、複数の推定方式の推定部を有している。ここでは、電波伝搬特性推定部４３は、レイトレーシング法の推定部４４ａ、奥村−秦法による推定部４４ｂ、平面大地伝搬モデル法による推定部４４ｃを有している。

この場合、推定手法決定制御部４５は、先ず、レイトレーシング法の推定部４４ａに設定し、パラメータ設定部４６によりレイトレーシング法のパラメータを設定し、レイトレーシング法での推定値を算出する。そして、推定精度算出部４２で、レイトレーシング法での推定値と実測値とを比較して、推定精度を算出する。

次に、推定手法決定制御部４５は、奥村−秦法の推定部４４ｂに設定し、パラメータ設定部４６により奥村−秦法のパラメータを設定し、奥村−秦法での推定値を算出する。そして、推定精度算出部４２で、奥村−秦法での推定値と実測値とを比較して、推定精度を算出する。

さらに、推定手法決定制御部４５は、平面大地伝搬モデル法の推定部４４ｃに設定し、パラメータ設定部４６により平面大地伝搬モデル法のパラメータを設定し、平面大地伝搬モデル法での推定値を算出する。そして、推定精度算出部４２で、平面大地伝搬モデル法での推定値と実測値とを比較して、推定精度を算出する。

以上のようにして、複数の電波伝搬特性推定手法で推定値を算出し、この推定値と実測値とを比較して推定精度を算出すると、推定手法決定制御部４５は、この推定精度に基づいて、各グループ毎の電波伝搬推定手法を決定する。すなわち、推定手法決定制御部４５は、複数の電波伝搬特性推定手法での推定値の中で、推定精度が最も高いものをそのグループでの最適な電波伝搬推定手法として決定する。このようにして決定された各グループ毎の電波伝搬推定手法は、図４に示すように、グループ別推定手法設定テーブル３３に格納される。

図４は、グループ別推定手法設定テーブル３３の一例である。例えば、周波数がＵＨＦ、送信アンテナ地上高が周辺建物より高い、送受信間距離が４ｋｍ以上１０ｋｍ未満のグループをＧ１１において、実測値データとその実測値に相当する場所での推定値との推定精度を算出した所、レイトレーシング法での推定値が最も精度が良かったとする。この場合には、グループＧ１１に該当する推定手法として、レイトレーシング法が書き込まれる。同様に、グループ別推定手法設定テーブル３３には、各グループＧ１〜Ｇ３２毎に、最適な推定手法が書き込まれる。

図５は、電波伝搬特性推定機能２２の機能ブロック図である。図５において、電波伝搬特性を推定する場合には、パラメータ設定部５１に、所望の場所のシミュレーション指示が入力される。また、グループ判別部５２に、測定条件が入力される。

グループ判別部５２は、測定条件が入力されると、当該測定条件に対応するグループを判別する。前述したように、グループは、例えば、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離により分類される。判別されたグループは、グループ別推定手法設定テーブル３３に入力される。

図４に示したように、グループ別推定手法設定テーブル３３には、各グループ毎に、最適な電波伝搬推定手法が格納されている。グループ判別部５２で判別されたグループがグループ別推定手法設定テーブル３３に入力されると、グループ別推定手法設定テーブル３３からは、当該グループで最適な電波伝搬推定手法が読み出される。

電波伝搬特性推定部５３は、複数の推定方式の推定部を有している。ここでは、電波伝搬特性推定部５３は、レイトレーシング法の推定部５４ａ、奥村−秦法による推定部５４ｂ、平面大地伝搬モデル法による推定部５４ｃを有している。

電波伝搬特性推定部５３においては、グループ別推定手法設定テーブル３３からの推定手法により、推定部５４ａ〜５４ｃが選択される。また、パラメータ設定部５１においては、グループ別推定手法設定テーブル３３からの推定手法に応じて、パラメータが設定される。パラメータ設定部５１からのパラメータが電波伝搬特性推定部５３に送られる。

例えば、測定条件として、周波数が４００ＭＨｚ、送信アンテナ地上高が周辺建物より高い、送受信間距離が８ｋｍが入力されたとする。この場合、グループ判別部５２は、周波数がＵＨＦ、送信アンテナ地上高が周辺建物より高い、送受信間距離が４ｋｍ以上１０ｋｍ未満であるので、グループＧ１１と判別する。図４に示すようなグループ別推定手法設定テーブル３３から、グループＧ１１で最適な推定手法を読み出すと、レイトレーシング法が読み出される。したがって、この場合には、電波伝搬特性推定部５３は、レイトレーシング法による推定部５４ａに設定され、パラメータ設定部５１からは、レイトレーシング法によるパラメータが出力される。そして、レイトレーシング法による推定部５４ａにより求められた推定値が表示部１３に表示される。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態では、推定手法決定機能２１により、測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法が決定される。そして、電波伝搬特性推定機能２２で、測定条件からグループが判別され、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法が設定され、当該設定された電波伝搬特性推定手法により、電波伝搬特性が推定される。このように、実測値に基づいて、最適な電波伝搬特性推定手法により、電波伝搬特性が推定されるので、精度の高い推定を行うことができる。

図６は、推定手法決定機能２１での処理を示すフローチャートである。図６において、まず、推定手法決定機能２１は、実測値を測定条件によりグループに分類する（ステップＳ１）。この測定条件として、例えば、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離を用いることができる。

次に、推定手法決定機能２１は、当該グループで最適な推定手法を決定し（ステップＳ２）、その推定方法をグループ別推定手法設定テーブル３３に書き込む。

図７は、電波伝搬特性推定機能２２での処理を示すフローチャートである。図７において、まず、電波伝搬特性推定機能２２は、測定条件によりグループを判別する（ステップＳ１０１）。

次に、電波伝搬特性推定機能２２は、グループ別推定手法設定テーブル３３を用いて、グループ毎に推定手法の候補から最適な推定手法を選択する（ステップＳ１０２）。

次に、電波伝搬特性推定機能２２は、ユーザの要求に応じて電波伝搬シミュレーションを実施する（ステップＳ１０３）。この時、グループ毎に適切な推定手法で電波伝搬シミュレーションを実施する。なお、実測値の蓄積が少ないうちは、グループに十分な実測値がない場合もある。その場合は、条件的に最も類似しているグループの推定手法を適用しても良い。

なお、電波伝搬特性推定機能２２での処理は、電波伝搬シミュレーション毎に行う必要はなく、実測値の蓄積度合いに応じて定期的に行うのが好ましい。

＜第２の実施形態＞
上述の実施形態では、複数の電波伝搬特性推定手法で推定値を算出し、複数の電波伝搬特性推定手法で推定値の中で、推定精度が最も高いものをそのグループでの最適な電波伝搬推定手法として決定している。これは、精度を最も重要であるとして、最適な電波伝搬推定手法としたからである。

しかしながら、電波伝搬特性を推定する際に、精度だけでなく、他の要素、例えば、計算時間も重要である。そこで、推定精度だけでなく、計算時間の要素を含めて、最適な電波伝搬推定手法を決定するようにしても良い。例えば、レイトレーシング法では、奥村−秦法に比べて、計算時間が長くなる。そこで、レイトレーシング法の法が推定精度が良い場合でも、それが予め決めた値以内であれば、奥村−秦法を採用するようにしても良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

なお、本発明は、上述の機能を実現するためのコンピュータ動作を行うためのプログラムによって実現できる。また、上述の機能を実現するためのハードウェアによって実現できる。

１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 入力部
１３ 表示部
２１ 推定手法決定機能
２２ 電波伝搬特性推定機能
３１ 実測値格納部
３２ グループ別実測値データベース
３３ グループ別推定手法設定テーブル
４１ グループ分類部
４２ 推定精度算出部
４３ 電波伝搬特性推定部
４４ａ〜４４ｃ 推定部
４５ 推定手法決定制御部
４６ パラメータ設定部
５１ パラメータ設定部
５２ グループ判別部
５３ 電波伝搬特性推定部
５４ａ〜５４ｃ 推定部

Claims (7)

1. 測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて最適な電波伝搬特性推定手法を決定する推定手法決定手段と、
   測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法を選択して電波伝搬特性を推定する電波伝搬特性推定手段と
   を備えることを特徴とする電波伝搬特性推定装置。
2. 前記測定条件は、周波数、送信アンテナ地上高、送受信間距離の全て又はその一部の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定装置。
3. 前記推定手法決定手段は、複数の電波伝搬特性推定手法による推定値と実測値とを比較して求められた推定精度の算出値を基に、最適な電波伝搬特性推定手法を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電波伝搬特性推定装置。
4. 前記最適な電波伝搬特性推定手法は、前記推定精度の算出値から最も精度の高いものを、前記最適な電波伝搬特性推定手法として決定することを特徴とする請求項３に記載の電波伝搬特性推定装置。
5. 前記最適な電波伝搬特性推定手法は、前記推定精度の算出値と、各電波伝搬特性推定手法の演算時間とから決定することを特徴とする請求項３に記載の電波伝搬特性推定装置。
6. 請求項１から５の何れかに記載した電波伝搬特性推定装置をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
7. 測定条件により分類されたグループ毎に、実測値に基づいて最適な電波伝搬特性推定手法を決定し、
   測定条件からグループを判別し、複数の電波伝搬特性推定手法の中から当該グループに最適な電波伝搬特性推定手法を選択して電波伝搬特性を推定する
   ことを特徴とする電波伝搬特性推定方法。

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