JP2019148577A - 波源位置推定装置、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

波源位置推定装置、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】計算量を抑制して正確に波源位置を推定可能な波源位置推定装置を提供する。【解決手段】波源位置推定装置1は、受信手段12と、推定手段14とを備える。推定手段14は、受信手段12によって受信された複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。【選択図】図2

Description

この発明は、波源位置推定装置、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
周波数の2次利用は、1次利用者への影響が無い範囲で1次利用者が利用する周波数を利用可能である。そこで、周波数の利用効率を高めるために、周波数の2次利用の検討が進められている。
周波数の2次利用の可否を判定するために、周波数の1次利用の有無を検出する必要がある。そして、周波数の1次利用の有無を検出するためには、波源位置を推定する必要がある。
従来、波源位置を推定する方法として、非特許文献1に記載の方法が知られている。非特許文献1に記載の方法では、TDoA(Time Differential of Arrival)を用いて波源位置を推定する。
より具体的には、長距離センサーと呼ばれる高精度なセンサーを用いて波源からの電波を受信し、複数のセンサーへの電波の到来時間差から波源を推定する。
即ち、電波が波源から2つのセンサーS,Sへ到来するときの到来時間差|t−t|を算出する。そして、到来時間差|t−t|を用いて、電波が波源からセンサーS,Sへ到来するときの伝搬距離差|L−L|を算出する。
同様にして、電波が波源からセンサーS,Sへ到来するときの伝搬距離差|L−L|と、電波が波源からセンサーS,Sへ到来するときの伝搬距離差|L−L|とを算出する。
そうすると、3つの双曲線|L−L|,|L−L|,|L−L|を描画し、3つの双曲線の交点を波源位置として推定する。
堀端 研志、菅野 一生、古川 玲、長谷川 晃朗、武内 良男,"異種センサーによる局所的ホワイトスペース推定に関する要素技術の一検討,"2014年 電子情報通信学会総合大会,通信講演論文集1,B−17−28,p607.
しかし、非特許文献1に記載の推定方法では、センサー間の同期を取る必要があり、高機能なシステムが必要となる問題がある。また、波源位置推定のために計算量が大きくなるという問題がある。
モニターするエリアおよび周波数範囲が広くなると、上記の問題は、より顕著になる。
そこで、この発明の実施の形態によれば、計算量を抑制して正確に波源位置を推定可能な波源位置推定装置を提供する。
また、この発明の実施の形態によれば、計算量を抑制して波源位置の正確な推定をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。
更に、この発明の実施の形態によれば、計算量を抑制して波源位置の正確な推定をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
(構成1)
この発明の実施の形態によれば、波源位置推定装置は、受信手段と、推定手段とを備える。受信手段は、移動端末または静止端末からなる実端末装置の位置情報と実端末装置における受信電力とを含む実端末情報を複数の実端末装置から受信する。推定手段は、複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成2)
構成1において、推定手段は、電力分布の推定結果を示す電力分布推定結果に基づいて少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力とを追加し、その追加した少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力と、複数の実端末装置の複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成3)
構成2において、推定手段は、少なくとも1つの仮想端末装置をランダムに配置し、その配置した位置を示す位置情報を少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、電力分布推定結果に基づいて、少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする。
(構成4)
前構成2において、推定手段は、電力分布推定結果によって示される等電力線上に少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、等電力線上の電力値を少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とし、少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置を示す位置情報を少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とする。
(構成5)
構成2において、推定手段は、複数の実端末装置のうち、隣接する実端末装置間の距離を求め、その求めた距離が第1のしきい値以下である実端末装置が配置されている領域以外の領域に少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、その配置した位置を示す位置情報を少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、電力分布推定結果に基づいて、少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする。
(構成6)
構成2から構成5のいずれかにおいて、推定手段は、電力分布推定結果によって示される等電力線上の電力値と実端末装置における受信電力との電力差が第2のしきい値よりも大きいか否かを複数の実端末装置の全てについて判定し、電力差が第2のしきい値よりも大きい実端末装置を除外して推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成7)
構成1から構成6のいずれかにおいて、推定手段は、複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置の平均が第3のしきい値以下であるとき、収束条件を満たすと判定し、推定処理を完了する。
(構成8)
構成1から構成6のいずれかにおいて、推定手段は、推定処理の実行回数が所定回数に達したとき、収束条件を満たすと判定し、推定処理を完了する。
(構成9)
構成1から構成6のいずれかにおいて、推定手段は、推定処理を2回以上実行したとき、推定処理をk−1(kは2以上の整数)回実行したときに推定された波源位置と、推定処理をk回実行したときに推定された波源位置との誤差が第4のしきい値以下であるとき、収束条件を満たすと判定し、推定処理を完了する。
(構成10)
構成1から構成9のいずれかにおいて、波源位置推定装置は、通信推定手段を更に備える。通信推定手段は、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定する。推定手段は、通信推定手段による推定結果に基づいて、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち誤差を抑制した複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成11)
構成10において、推定手段は、通信推定手段によって推定された通信方式が時分割複信であるとき、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、他の通信装置を制御および/または管理する通信装置から送信された電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成12)
構成10において、推定手段は、通信推定手段によって推定された通信方式が周波数分割複信であるとき、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、上りリンクにおける電波の複数の受信電力を用いず、下りリンクにおける電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成13)
構成10において、推定手段は、通信推定手段によって推定された変調方式がFM変調であるとき、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタを用いて検出された複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成14)
また、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、受信手段が、移動端末または静止端末からなる実端末装置の位置情報と実端末装置における受信電力とを含む実端末情報を複数の実端末装置から受信する第1のステップと、推定手段が、複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する第2のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
(構成15)
構成14において、推定手段は、第2のステップにおいて、電力分布の推定結果を示す電力分布推定結果に基づいて少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力とを追加し、その追加した少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力と、複数の実端末装置の複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成16)
構成15において、推定手段は、第2のステップにおいて、少なくとも1つの仮想端末装置をランダムに配置し、その配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、電力分布推定結果に基づいて、少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする。
(構成17)
構成15において、推定手段は、第2のステップにおいて、電力分布推定結果によって示される等電力線上に少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、等電力線上の電力値を少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とし、少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置を示す位置情報を少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とする。
(構成18)
構成15において、推定手段は、第2のステップにおいて、複数の実端末装置のうち、隣接する実端末装置間の距離を求め、その求めた距離が第1のしきい値以下である実端末装置が配置されている領域以外の領域に少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、その配置した位置を示す位置情報を少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、電力分布推定結果に基づいて、少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする。
(構成19)
構成15から構成18のいずれかにおいて、推定手段は、第2のステップにおいて、電力分布推定結果によって示される等電力線上の電力値と実端末装置における受信電力との電力差が第2のしきい値よりも大きいか否かを複数の実端末装置の全てについて判定し、電力差が第2のしきい値よりも大きい実端末装置を除外して推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成20)
構成14から構成19のいずれかにおいて、推定手段は、第2のステップにおいて、複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置の平均が第3のしきい値以下であるとき、収束条件を満たすと判定し、推定処理を完了する。
(構成21)
構成14から構成19のいずれかにおいて、推定手段は、第2のステップにおいて、推定処理の実行回数が所定回数に達したとき、収束条件を満たすと判定し、推定処理を完了する。
(構成22)
構成14から構成19のいずれかにおいて、推定手段は、第2のステップにおいて、推定処理を2回以上実行したとき、推定処理をk−1(kは2以上の整数)回実行したときに推定された波源位置と、推定処理をk回実行したときに推定された波源位置との誤差が第4のしきい値以下であるとき、収束条件を満たすと判定し、推定処理を完了する。
(構成23)
構成14から構成22のいずれかにおいて、通信推定手段が、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定する第3のステップを更にコンピュータに実行させ、推定手段は、第2のステップにおいて、通信推定手段による推定結果に基づいて、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち誤差を抑制した複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成24)
構成23において、推定手段は、第2のステップにおいて、通信推定手段によって推定された通信方式が時分割複信であるとき、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、他の通信装置を制御および/または管理する通信装置から送信された電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成25)
構成23において、推定手段は、第2のステップにおいて、通信推定手段によって推定された通信方式が周波数分割複信であるとき、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、上りリンクにおける電波の複数の受信電力を用いず、下りリンクにおける電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成26)
構成23において、推定手段は、第2のステップにおいて、通信推定手段によって推定された変調方式がFM変調であるとき、複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタを用いて検出された複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
(構成27)
更に、この発明の実施の形態によれば、記録媒体は、構成14から構成26のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
計算量を抑制して正確に波源位置を推定できる。
この発明の実施の形態1における無線通信システムを示す図である。 図1に示す波源位置推定装置の概略図である。 受信電力と波源からの距離との関係を示す図である。 重心(x,y)を波源位置とする推定法における計算結果を示す図である。 重心(x,y)を波源位置とする推定法の問題点を説明するための図である。 電力分布推定結果を示す図である。 仮想端末装置をランダムに配置する場合の位置情報および受信電力の決定方法を説明するための図である。 等電力線上に仮想端末装置を配置する場合の位置情報および受信電力の決定方法を説明するための図である。 端末装置2間の距離がしきい値Lth2以下である場合の位置情報および受信電力の決定方法を説明するための図である。 波源位置の推定誤差と判定回数との関係を示す図である。 図2に示す波源位置推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図11に示すステップS5の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図11に示すステップS5の別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図11に示すステップS5の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図11のステップS6の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図2に示す波源位置推定装置の動作を説明するための別のフローチャートである。 図2に示す波源位置推定装置の動作を説明するための更に別のフローチャートである。 実施の形態1による別の波源位置推定装置の概略図である。 受信電力の等高線を作成する方法を説明するための図である。 d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの抽出方法を説明するための図である。 受信電力の等高線CTRの作成方法2を説明するための図である。 d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの別の抽出方法を説明するための図である。 d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの抽出方式と受信電力の等高線CTRの作成処理との関係を示す図である。 受信電力の等高線CTRを作成する別の方法を説明するための図である。 端末装置2における電波の受信感度以下の領域において受信電力を推定する方法を説明するための図である。 電力分布推定結果を作成する方法を説明するためのフローチャートである。 図26のステップS101の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図26のステップS104の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図18に示す波源位置推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図18に示す波源位置推定装置の動作を説明するための別のフローチャートである。 図18に示す波源位置推定装置の動作を説明するための更に別のフローチャートである。 波源位置の推定誤差と端末装置の個数との関係を示す図である。 実施の形態2における無線通信システムを示す図である。 周波数と電力との関係を示す図である。 図33に示す波源位置推定装置の概略図である。 通信方式および変調方式の推定方法を説明するための図である。 自己相関の概念図である。 自己相関の別の概念図である。 データベースの概略図である。 図33に示す波源位置推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図40に示すステップS122の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図41のステップS1227の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図41のステップS1229の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図41のステップS1231の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図40のステップS122の別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図40のステップS124の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図33に示す波源位置推定装置の別の動作を説明するためのフローチャートである。 図33に示す波源位置推定装置の更に別の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態2による別の波源位置推定装置の概略図である。 実施の形態2における受信電力の等高線を作成する方法を説明するための図である。 実施の形態2におけるd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの抽出方法を説明するための図である。 受信電力の等高線CTRの作成方法3を説明するための図である。 実施の形態2におけるd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの別の抽出方法を説明するための図である。 実施の形態2におけるd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの抽出方式と受信電力の等高線CTRの作成処理との関係を示す図である。 実施の形態2における電力分布推定結果を作成する方法を説明するためのフローチャートである。 図55に示すステップS126の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図55に示すステップS128の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図55に示すステップS127の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図55に示すステップS129の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図49に示す波源位置推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図49に示す波源位置推定装置の動作を説明するための別のフローチャートである。 図49に示す波源位置推定装置の動作を説明するための更に別のフローチャートである。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1における無線通信システムを示す図である。図1を参照して、無線通信システム10は、波源位置推定装置1と、複数の端末装置2とを備える。
波源位置推定装置1および複数の端末装置2は、無線通信空間に配置される。複数の端末装置2および波源Sは、観測エリアREG内に配置される。観測エリアREGは、波源Sを中心とした円形形状を有する。
複数の端末装置2の各々は、移動端末または静止端末からなり、実際に存在する実端末装置である。そして、複数の端末装置2の各々は、例えば、GPS(Global Positioning System)によって自己の位置を検出する。
また、複数の端末装置2の各々は、波源Sから電波を受信し、電波を受信したときの受信電力P(i=1,2,3,・・・)を検出する。
更に、複数の端末装置2の各々は、受信電力Pを検出したときの時刻を検出する。
そして、複数の端末装置2の各々は、自己の識別情報IDと、自己の位置を示す位置情報(x,y)と、受信電力Pと、受信電力Pを検出したときの時刻を示す時間情報tとを含む端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]を生成し、その生成した端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]を無線通信によって波源位置推定装置1へ送信する。
波源位置推定装置1は、複数の端末装置2の各々から端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]を受信し、その受信した端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]に基づいて、後述する方法によって、波源Sの位置である波源位置を推定する。
図2は、図1に示す波源位置推定装置1の概略図である。図2を参照して、波源位置推定装置1は、アンテナ11と、受信手段12と、記憶手段13と、推定手段14とを備える。
受信手段12は、アンテナ11を介して端末装置2の各々から端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]を受信し、その受信した端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]を記憶手段13に記憶する。
記憶手段13は、受信手段12から受けた端末情報TIF=[ID/(x,y)/P/t]を記憶する。
推定手段14は、複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t](Nは、端末装置2の総数を表す2以上の整数であり、i=1〜N)を記憶手段13から読み出す。そして、推定手段14は、複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]に含まれる複数の位置情報(x,y)〜(x,y)および複数の受信電力P〜Pに基づいて波源位置を推定する。
波源位置の推定方法について説明する。
推定手段14は、次式によって、複数の端末装置2の重心(x,y)を算出する。
Figure 2019148577
式(1)において、wは、i番目の端末装置2のウェイトを表し、i番目の端末装置2における受信電力Pからなる。
そして、推定手段14は、式(1)によって算出した重心(x,y)を波源位置として推定する。即ち、推定手段14は、受信電力Pによって重み付けされた複数の端末装置2の重心(x,y)を波源位置として推定する。
図3は、受信電力と波源からの距離との関係を示す図である。図3において、縦軸は、受信電力を表し、横軸は、波源Sからの距離を表す。
図3を参照して、受信電力Pは、波源Sからの距離に反比例して減衰する。その結果、受信電力Pは、波源Sに近づくほど大きくなるので、波源Sの近傍の方が受信電力Pによる重み付けの効果が大きい。従って、重心(x,y)を波源位置とする推定法によって推定された推定値は、波源近傍に近づく。
図4は、重心(x,y)を波源位置とする推定法における計算結果を示す図である。
波源Sは、x−y座標において(300,300)の位置に配置された。端末装置2の台数は、50台である。図4の白丸は、端末装置2を表す。観測エリアの半径は、1000mである。
式(1)を用いて計算した重心(x,y)の位置は、(295,306)であった。
従って、式(1)を用いて計算した重心(x,y)を波源位置とすることにより、推定値は、波源Sの近傍に位置することが分かった。
図5は、重心(x,y)を波源位置とする推定法の問題点を説明するための図である。
図5において、丸は、重心位置を表し、四角は、波源位置を表す。
図5の(a)を参照して、端末装置2の分布が一様である場合、重心位置は、波源位置の近傍に精度良く位置する。
一方、端末装置2の分布に偏りがある場合、重心位置は、波源位置と大きく異なる。式(1)を用いて算出された重心(x,y)は、端末装置2が分布している領域のほど中央部に位置するので、複数の端末装置2の分布領域が波源位置に対して一方側に偏っている場合、重心位置は、波源位置の近傍に位置しない(図5の(b)参照)。
そこで、推定手段14は、推定した波源位置と原点との距離LS−Oを演算し、その演算した距離LS−Oがしきい値Lth1よりも大きいとき、推定した波源位置に誤差があると判定し、後述する方法によって、仮想端末装置を追加し、その追加した仮想端末装置の位置を示す位置情報および受信電力と、複数の端末装置2の位置情報および受信電力とに基づいて、式(1)を用いた受信電力によって重み付けされた複数の端末装置2および仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する。
距離LS−Oがしきい値Lth1よりも大きいか否かを判定するとき、距離LS−Oをx軸成分LS−O_xとy軸成分LS−O_yとに分け、しきい値Lth1をx軸成分Lth1_xとy軸成分Lth1_yとに分ける。そして、LS−O_xがLth1_xよりも大きいか否かを判定するとともに、LS−O_yがLth1_yよりも大きいか否かを判定する。そして、LS−O_xがLth1_xよりも大きく、かつ、LS−O_yがLth1_yよりも大きいとき、推定した波源位置に誤差があると判定する。一方、LS−O_x>Lth1_xおよびLS−O_y>Lth1_yの少なくとも一方が満たされないとき、推定した波源位置に誤差がないと判定する。この場合、Lth1_xおよびLth1_yの各々は、端末装置2が自己の位置をGPSで検出しているとき、例えば、10mに設定される。
なお、距離LS−Oを演算し、その演算した距離LS−Oがしきい値Lth1よりも大きいとき、推定した波源位置に誤差があると判定するのは、次の理由による。波源位置を推定するとき、複数の端末装置2を配置したx−y平面の原点を波源の位置とするので、推定した波源位置と原点との距離LS−Oがしきい値Lth1よりも大きいとき、推定した波源位置に誤差があると判定できるからである。
仮想端末装置を選択する方法について説明する。図6は、電力分布推定結果を示す図である。図6を参照して、白四角は、波源位置を示す。そして、波源位置を中心として、複数の等電力線CTR1,CTR2が同心円状に配置されている。そして、等電力線CTR1は、電力値PW1を有し、等電力線CTR2は、電力値PW2(<PW1)を有する。従って、電力分布推定結果は、図6に示すように、複数の等電力線CTR1,CTR2を有し、電力分布の推定結果を示すものである。
なお、図6においては、2つの等電力線CTR1,CTR2が示されているが、電力分布推定結果は、3個以上の等電力線を含んでいてもよい。
推定手段14は、次のいずれかの方法によって仮想端末装置を選択する。
(1)仮想端末装置をランダムに配置する。
(2)等電力線上に仮想端末装置を配置する。
(3)複数の端末装置2のうち、隣接する端末装置2間の距離を求め、その求めた距離がしきい値Lth2以下である複数の端末装置2は、偏っていると判定できるので、その偏っていると判定された複数の端末装置2が配置された領域以外の領域に仮想端末装置を配置する。なお、しきい値Lth2は、例えば、100mである。
図7は、仮想端末装置をランダムに配置する場合の位置情報および受信電力の決定方法を説明するための図である。
図7を参照して、推定手段14は、J(Jは、正の整数)個の仮想端末装置2vj(j=1〜J)をランダムに配置する。そして、推定手段14は、各仮想端末装置2vjを配置した位置を示す位置情報(xjv,yjv)を決定する。また、推定手段14は、仮想端末装置2vjから最も近い等高線を選択し、仮想端末装置2vjと等高線との距離Lc−vを演算し、その演算した距離Lc−vに基づいて、電波の自由空間伝搬モデルを用いて仮想端末装置2vにおける受信電力Pjvを演算する。
電波の自由空間伝搬モデルでは、受信電力Pは、図3に示すように波源Sからの距離に反比例して減少する。
電波の自由空間伝搬モデルにおいて、波源Sからの距離が1000m以上である場合、受信電力Pは、距離の増加に対して直線状に低下する。そして、受信電力Pが10dBだけ低下するときの距離は、3.16kmである。つまり、電波の自由空間伝搬モデルにおいては、受信電力Pが10dBだけ低下するときの距離は、3.16km/10dBmとなる。
従って、推定手段14Aは、既に作成した受信電力の等高線CTR_SYN(電力値PWの等高線)から距離Lc−vだけ波源から遠くなる方向に離れた位置に存在する仮想端末装置2vjにおける受信電力PjvをPW−10Lc−v/3.16[dBm]によって演算する。また、推定手段14Aは、等高線CTR_SYN(電力値がPW1またはPW2の等高線)から距離Lc−vだけ波源に近づいた位置に存在する仮想端末装置2vjにおける受信電力PjvをPW+10Lc−v/3.16[dBm]によって演算する。
そして、推定手段14は、位置情報(xjv,yjv)の決定と、受信電力Pjvの算出とを全ての仮想端末装置2v1〜2vJについて実行する。
なお、推定手段14は、距離Lc−vを演算する場合、等高線に垂直になるように仮想端末装置2vから等高線に線を引き、その引いた線と等高線との交点の位置と位置(xjv,yjv)との距離を演算することによって距離Lc−vを演算する。
図8は、等電力線上に仮想端末装置を配置する場合の位置情報および受信電力の決定方法を説明するための図である。
図8を参照して、推定手段14は、J個の仮想端末装置2vjを等高線CTR1,CTR2上に配置する。そして、推定手段14は、各仮想端末装置2vjを配置した位置を示す位置情報(xjv,yjv)を決定する。また、推定手段14は、各仮想端末装置2vjを配置した等高線(等高線CTR1,CTR2のいずれか)上の電力値(PW1,PW2のいずれか)を仮想端末装置2vjにおける受信電力Pjvとして決定する。そして、推定手段14は、位置情報(xjv,yjv)の決定と、受信電力Pjvの決定とを全ての仮想端末装置2v1〜2vJについて実行する。
図9は、端末装置2間の距離がしきい値Lth2以下である場合の位置情報および受信電力の決定方法を説明するための図である。
図9を参照して、推定手段14は、複数の端末装置2において、隣接する端末装置2間の距離L2−2を演算する。推定手段14は、距離L2−2の演算を全ての隣接する端末装置2間について実行する。そして、推定手段14は、その演算した複数の距離L2−2の少なくとも1つがしきい値Lth2以下であるとき、複数の端末装置2が偏っていると判定する。
そうすると、推定手段14は、複数の端末装置2が配置されている領域REG1以外の領域にJ個の仮想端末装置2vjを配置する。この場合、推定手段14は、仮想端末装置2vjを等高線CTR1,CTR2上に配置してもよく、等高線CTR1,CTR2以外の位置に配置してもよい。
そして、推定手段14は、各仮想端末装置2vjを配置した位置を示す位置情報(xjv,yjv)を決定する。
また、推定手段14は、各仮想端末装置2vjを等高線CTR1,CTR2以外の位置に配置した場合、上述した距離Lc−vを演算し、その演算した距離Lc−vに基づいて、上述した方法によって仮想端末装置2vにおける受信電力Pjvを演算する。一方、推定手段14は、各仮想端末装置2vjを等高線CTR1,CTR2上に配置した場合、各仮想端末装置2vjを配置した等高線(等高線CTR1,CTR2のいずれか)上の電力値(PW1,PW2のいずれか)を仮想端末装置2vjにおける受信電力Pjvとして決定する。推定手段14は、位置情報(xjv,yjv)の決定と、受信電力Pjvの決定とを全ての仮想端末装置2v1〜2vJについて実行する。
推定手段14は、仮想端末装置2vjの位置情報(xjv,yjv)および受信電力Pjvを決定すると、端末装置2および仮想端末装置2vjの位置情報(x,y),(xjv,yjv)および受信電力P,Pjvを用いて式(1)によって重心(x,y)を算出する。
推定手段14は、重心(x,y)を算出すると、収束条件を満たすか否かを判定する。収束条件は、次のとおりである。
(Cd1)端末装置2および仮想端末装置2vjを含む全ての端末装置の位置の平均(x,y)がしきい値Δx,Δy以下であるとき、収束したと判定する。この場合、xがしきい値Δx以下であり、かつ、yがしきい値Δy以下である場合、収束したと判定する。しきい値Δxは、例えば、10mであり、しきい値Δyは、例えば、10mである。
(Cd2)判定回数が5回〜10回のように一定回数に達したときに収束したと判定する。
(Cd3)2回目以降の判定において、k−1(kは2以上の整数)回目の判定時において推定された波源位置と、k回目の判定時において推定された波源位置との誤差ΔGがしきい値Gth以下であるときに収束したと判定する。
収束条件(Cd1)が用いられる場合、位置の平均(x,y)は、次式によって算出される。
Figure 2019148577
式(2)において、SNは、端末装置2を表し、SNは、仮想端末装置2vjを表す。
図10は、波源位置の推定誤差と判定回数との関係を示す図である。図10において、縦軸は、波源位置の推定誤差を表し、横軸は、判定回数を表す。曲線k1は、波源位置の推定誤差と判定回数との関係を示す。
図10を参照して、波源位置の推定誤差ΔGは、判定回数が増加するに従って指数関数的に減少する。そして、上記収束条件(Cd3)においては、波源位置の推定誤差ΔGがしきい値Gth以下になると、収束したと判定する。なお、しきい値Gthは、例えば、10mである。
フェージングの影響を受けている端末装置2は、波源位置の推定精度を低下させる要因になる。そこで、この発明の実施の形態においては、受信電力の信頼度RELを算出し、その算出した信頼度RELがしきい値Rth以下である端末装置2を波源位置の推定に用いる端末装置2から削除する。
推定手段14は、端末装置2が等電力線上に配置されている場合、等電力線上の電力値PW(電力値PW1,PW2のいずれか)と、各端末装置2における受信電力Pとの差ΔPを演算する。また、推定手段14は、端末装置2が等電力線上に配置されていない場合、等電力線上の電力値PW(電力値PW1,PW2のいずれか)に基づいて電波の自由空間伝搬モデルを用いて決定された電力値(PW−10Lc−v/3.16またはPW+10Lc−v/3.16)と、各端末装置2における受信電力Pとの差ΔPを演算する。そして、推定手段14は、差ΔPがしきい値Pthよりも大きいか否かを判定することによって信頼度RELがしきい値Rth以下であるか否かを判定する。より具体的には、推定手段14は、差ΔPがしきい値ΔPthよりも大きいとき、信頼度RELがしきい値Rth以下であると判定し、差ΔPがしきい値ΔPth以下であるとき、信頼度RELがしきい値Rthよりも大きいと判定する。なお、しきい値Pthは、例えば、10dBである。
このように、この発明の実施の形態においては、推定手段14は、複数の端末装置2の位置情報(x,y)および受信電力Pに基づいて推定した波源位置に誤差がある場合、仮想端末装置2vjの追加と、受信電力の信頼度RELがしきい値Rth以下である端末装置2の削除とを行い、端末装置2および仮想端末装置2vjの位置情報(x,y),(xjv,yjv)および受信電力P,Pjvに基づいて式(1)によって演算した重心(x,y)を波源位置と推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し行う。
図11は、図2に示す波源位置推定装置1の動作を説明するためのフローチャートである。図11に示すフローチャートは、端末装置2および仮想端末装置2vjを含む全ての端末装置の位置の平均(x,y)がしきい値Δx,Δy以下であるとき、収束したと判定するフローチャートである。
図11を参照して、波源位置推定装置1の動作が開始されると、波源位置推定装置1の受信手段12は、アンテナ11を介して複数の端末装置2から複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]を受信することにより、端末装置2の位置情報(x,y)と受信電力Pを取得する(ステップS1)。そして、受信手段12は、その受信した複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]を記憶手段13に記憶する。
推定手段14は、複数の位置情報(x,y)〜(x,y)および複数の受信電力P〜Pを記憶手段13から読み出し、その読み出した複数の位置情報(x,y)〜(x,y)および複数の受信電力P〜Pを式(1)に代入して重心(x,y)を演算し、その演算した重心(x,y)を波源位置として推定する(ステップS2)。
そして、推定手段14は、複数の位置情報(x,y)〜(x,y)および端末装置2の総数Nを式(2)に代入して位置の平均(x,y)を演算する(ステップS3)。
そうすると、推定手段14は、x<Δx、かつ、y<Δyであるか否かを判定する(ステップS4)。
ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき、推定手段14は、予め保持した電力分布推定結果に基づいてJ個の仮想端末装置2v1〜2vJを追加する(ステップS5)。
引き続いて、推定手段14は、受信電力の信頼度RELが低い端末装置2を波源位置の推定に用いる端末装置から削除する(ステップS6)。
その後、一連の動作は、ステップS2へ移行し、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyであると判定されるまで、ステップS2〜ステップS6が繰り返し実行される。
そして、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyであると判定されると、波源位置を推定する動作が終了する。
なお、ステップS6からステップS2へ移行した場合、仮想端末装置2vjの位置情報(xjv,yjv)および受信電力Pjvと、端末装置2の位置情報(x,y)および受信電力Pとを式(1)に代入して重心(x,y)を演算することによって波源位置が推定される。
図12は、図11に示すステップS5の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。なお、図12に示すフローチャートは、仮想端末装置2vjをランダムに配置することによって仮想端末装置2vjを追加する動作を説明するためのフローチャートである。
図12を参照して、図11のステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき、推定手段14は、J個の仮想端末装置2v1〜2vJをランダムに配置する(ステップS51)。
そして、推定手段14は、j=1を設定し(ステップS52)、仮想端末装置2vjの配置位置に基づいて仮想端末装置2vjの位置情報(xjv,yjv)を決定する(ステップS53)。この場合、J個の仮想端末装置2v1〜2vJは、x−y平面上に配置されているので、推定手段14は、仮想端末装置2vjが配置されたx座標およびy座標を検出することによって位置情報(xjv,yjv)を決定する。
ステップS53の後、推定手段14は、仮想端末装置2vjが等電力線上に配置されているか否かを判定する(ステップS54)。
ステップS54において、仮想端末装置2vjが等電力線上に配置されていないと判定されたとき、推定手段14は、仮想端末装置2vjと等電力線との距離Lc−vに基づいて電波の自由空間伝搬モデルを用いて上述した方法によって仮想端末装置2vjの位置における電力値を算出し、その算出した電力値を仮想端末装置2vjの受信電力Pjvとして決定する(ステップS55)。
一方、ステップS54において、仮想端末装置2vjが等電力線上に配置されていると判定されたとき、推定手段14は、等電力線上の電力値を仮想端末装置2vjの受信電力Pjvとして決定する(ステップS56)。
そして、ステップS55またはステップS56の後、推定手段14は、j=Jであるか否かを判定する(ステップS57)。
ステップS57において、j=Jでないと判定されたとき、推定手段14は、j=j+1を設定する(ステップS58)。その後、一連の動作は、ステップS53へ移行し、ステップS57において、j=Jであると判定されるまで、ステップS53〜ステップS58が繰り返し実行される。そして、ステップS57において、j=Jであると判定されると、一連の動作は、図11のステップS6へ移行する。
図13は、図11に示すステップS5の別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。なお、図13に示すフローチャートは、仮想端末装置2vjを等電力線上に配置することによって仮想端末装置2vjを追加する動作を説明するためのフローチャートである。
図13に示すフローチャートは、図12に示すフローチャートのステップS51をステップS51Aに変え、ステップS54,S55を削除したものであり、その他は、図12に示すフローチャートと同じである。従って、図13に示すフローチャートにおいて、ステップS53の後に、ステップS56が実行され、ステップS56の後に、ステップS57,S58が順次実行される。
図13を参照して、図11のステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき、推定手段14は、J個の仮想端末装置2v1〜2vJを等電力線上に配置する(ステップS51A)。
その後、上述したステップS52,S53,S56,S57,S58が順次実行される。そして、ステップS57において、j=Jであると判定されると、一連の動作は、図11のステップS6へ移行する。
図14は、図11に示すステップS5の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。なお、図14に示すフローチャートは、複数の端末装置2の配置位置に偏りがある場合、複数の端末装置2の配置領域以外の領域に仮想端末装置2vjを配置することによって仮想端末装置2vjを追加する動作を説明するためのフローチャートである。
図14に示すフローチャートは、図12に示すフローチャートのステップS51をステップS61〜ステップS64に変えたものであり、その他は、図12に示すフローチャートと同じである。
図14を参照して、図11のステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき、推定手段14は、複数の端末装置2のうち、隣接する端末装置間の距離L2−2を全ての隣接する端末装置間について演算する(ステップS61)。
そして、推定手段14は、少なくとも1つの距離L2−2がしきい値Lth2以下であるか否かを判定する(ステップS62)。なお、ステップS62において、少なくとも1つの距離L2−2がしきい値Lth2以下であるか否かを判定するのは、端末装置2の総数Nは、2以上であるので、隣接する端末装置間の距離L2−2は、1個以上であるからである。
ステップS62において、少なくとも1つの距離L2−2がしきい値Lth2以下であると判定されたとき、複数の端末装置2の配置位置に偏りがあるので、推定手段14は、複数の端末装置2の配置領域以外の領域にJ個の仮想端末装置2v1〜2vJを配置する(ステップS63)。
一方、ステップS62において、少なくとも1つの距離L2−2がしきい値Lth2以下でないと判定されたとき、複数の端末装置2の配置位置に偏りがないので、推定手段14は、複数の端末装置2の配置領域も含めてJ個の仮想端末装置2v1〜2vJを配置する(ステップS64)。
そして、ステップS63またはステップS64の後、ステップS52へ移行し、上述したステップS52〜ステップS58が順次実行される。そして、ステップS57において、j=Jであると判定されると、一連の動作は、図11のステップS6へ移行する。
なお、図14のステップS63またはステップS64においては、J個の仮想端末装置2v1〜2vJは、ランダムまたは等高線上に配置される。そして、J個の仮想端末装置2v1〜2vJがランダムまたは等高線上に配置された場合でも、ステップS53を実行することによって仮想端末装置2vjの位置情報(xjv,yjv)を決定でき、ステップS54〜ステップS56を実行することによって仮想端末装置2vjの受信電力Pjvを決定できる。
図15は、図11のステップS6の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図15を参照して、図11のステップS5の後、推定手段14は、i=1を設定する(ステップS71)。
そして、推定手段14は、端末装置2が等高線上に配置されているか否かを判定する(ステップS72)。
ステップS72において、端末装置2が等高線上に配置されていないと判定されたとき、推定手段14は、端末装置2_iに最も近い等高線CTR_nearest上の電力値PW1を電力分布推定結果に基づいて検出する(ステップS73)。
その後、推定手段14は、電力値PW1に基づいて電波の自由空間伝搬モデルを用いて算出した電力値と端末装置2_iの受信電力Pとの差ΔPを演算する(ステップS74)。
一方、ステップS72において、端末装置2が等高線上に配置されていると判定されたとき、推定手段14は、端末装置2_iが配置された等高線CTR上の電力値PW2を電力分布推定結果に基づいて検出する(ステップS75)。
その後、推定手段14は、電力値PW2と端末装置2_iの受信電力Pとの差ΔPを演算する(ステップS76)。
そして、ステップS74またはステップS76の後、推定手段14は、差ΔPがしきい値ΔPthよりも大きいか否かを判定することによって信頼度RELがしきい値Rth以下であるか否かを判定する(ステップS77)。この場合、推定手段14は、差ΔPがしきい値ΔPthよりも大きいとき、信頼度RELがしきい値Rth以下であると判定し、差ΔPがしきい値ΔPth以下であるとき、信頼度RELがしきい値Rthよりも大きいと判定する。
ステップS77において、信頼度RELがしきい値Rth以下でないと判定されたとき、推定手段14は、端末装置2_iを波源位置の推定に用いる端末装置とする(ステップS78)。
一方、ステップS77において、信頼度RELがしきい値Rth以下であると判定されたとき、推定手段14は、端末装置2_iを波源位置の推定に用いる端末装置から削除する(ステップS79)。
そして、ステップS78またはステップS79の後、推定手段14は、i=Nであるか否かを判定する(ステップS80)。
ステップS80において、i=Nでないと判定されたとき、推定手段14は、i=i+1を設定する(ステップS81)。その後、一連の動作は、ステップS72へ移行し、ステップS80において、i=Nであると判定されるまで、ステップS72〜ステップS81が繰り返し実行される。
そして、ステップS80において、i=Nであると判定されると、一連の動作は、図11のステップS2へ移行する。
このように、波源位置推定装置10は、複数の端末装置2の位置情報(x,y)および受信電力Pに基づいて推定した波源位置に誤差がある場合、J個の仮想端末装置2v1〜2vJを追加して複数の端末装置2およびJ個の仮想端末装置2v1〜2vJの重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たれるまで繰り返し実行する。従って、仮想端末装置2vjを追加せずに波源位置を推定する場合よりも波源位置を正確に推定できる。
図16は、図2に示す波源位置推定装置1の動作を説明するための別のフローチャートである。なお、図16に示すフローチャートは、判定回数が所定回数K(Kは正の整数)であるとき、収束したと判定するフローチャートである。
図16に示すフローチャートは、図11に示すフローチャートのステップS3,S4をそれぞれステップS3A,S4Aに変え、ステップS4Bを追加したものであり、その他は、図11に示すフローチャートと同じである。
図16を参照して、波源位置推定装置1の動作が開始されると、上述したステップS1が実行される。
そして、ステップS1の後、推定手段14は、k=1を設定する(ステップS3A)。その後、上述したステップS2が実行される。ステップS2の後、推定手段14は、k=K(Kは、判定の完了を示す判定回数)であるか否かを判定する(ステップS4A)。
ステップS4Aにおいて、k=Kでないと判定されたとき、推定手段14は、k=k+1を設定する(ステップS4B)。その後、上述したステップS5,S6が順次実行された後、一連の動作は、ステップS2へ移行し、ステップS4Aにおいて、k=Kであると判定されるまで、ステップS2,S4A,S4B,S5,S6が繰り返し実行される。そして、ステップS4Aにおいて、k=Kであると判定されると、一連の動作が終了する。
図16に示すフローチャートによれば、判定回数が所定回数Kに達すると波源位置の推定処理を完了するので、計算量を低減して波源位置を正確に推定できる。
図17は、図2に示す波源位置推定装置1の動作を説明するための更に別のフローチャートである。なお、図17に示すフローチャートは、k−1(kは2以上の整数)回目の判定時において推定された波源位置と、k回目の判定時において推定された波源位置との誤差ΔGがしきい値Gth以下であるときに収束したと判定するフローチャートである。
図17に示すフローチャートは、図16に示すフローチャートのステップS4AをステップS91〜ステップS93に変えたものであり、その他は、図16に示すフローチャートと同じである。
図17を参照して、波源位置推定装置1の動作が開始されると、上述したステップS1,S3A,S2が順次実行される。
そして、ステップS2の後、推定手段14は、kが2以上であるか否かを判定する(ステップS91)。
ステップS91において、kが2以上であると判定されたとき、推定手段14は、k−1回目の判定時に推定された波源位置と、k回目の判定時に推定された波源位置との誤差ΔGを演算する(ステップS92)。
その後、推定手段14は、誤差ΔGがしきい値Gth以下であるか否かを判定する(ステップS93)。
ステップS91において、kが2以上でないと判定されたとき、またはステップS93において、誤差ΔGがしきい値Gth以下でないと判定されたとき、推定手段14は、k=k+1を設定する(ステップS4B)。そして、上述したステップS5,S6が順次実行された後、一連の動作は、ステップS2へ移行し、ステップS93において、誤差ΔGがしきい値Gth以下であると判定されるまで、ステップS2,S91〜ステップS93,S4B,S5,S6が繰り返し実行される。そして、ステップS93において、誤差ΔGがしきい値Gth以下であると判定されると、一連の動作が終了する。
図17に示すフローチャートによれば、連続する2回において推定された波源位置の誤差がしきい値Gth以下になるまで波源位置の推定処理が繰り返し実行されるので、推定した波源位置の誤差を低減できる。
図18は、実施の形態1による別の波源位置推定装置の概略図である。実施の形態1による波源位置推定装置は、図18に示す波源位置推定装置1Aであってもよい。
図18を参照して、波源位置推定装置1Aは、図2に示す波源位置推定装置1の推定手段14を推定手段14Aに変えたものであり、その他は、波源位置推定装置1と同じである。
推定手段14Aは、記憶手段13に記憶された複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]に含まれる複数の位置情報(x,y)〜(x,y)および複数の受信電力P〜Pに基づいて、後述する方法によって、電力分布を推定し、その推定結果である電力分布推定結果を生成する。そして、推定手段14Aは、その生成した電力分布推定結果を用いて上述した方法によって波源位置を推定する。
図19は、受信電力の等高線CTRを作成する方法を説明するための図である。図19において、白四角は、電力値がPW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上である測定点を示し、黒四角は、電力値がPW未満である測定点を示し、白丸は、受信電力の重心点P_Gを示す。また、測定点s1〜s3は、フェージングの影響によって受信電力が電力値PW未満になった測定点を示す。そして、白四角および黒四角の各々は、位置情報(x,y)および受信電力Pからなる。
図19の(a)を参照して、推定手段14Aは、記憶手段13に記録された複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]に基づいて、複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]の分布状態(図19の(a)に示す分布状態)を取得する。
そして、推定手段14Aは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWを決定する。推定手段14Aは、例えば、−60dBm,−70dBm,−80dBm等を電力値PWとして決定する。
推定手段14Aは、電力値PWと処理範囲の半径rとの関係を予め保持している。例えば、推定手段14Aは、−60dBmの電力値PWに対して処理範囲の半径r=500m、および−70dBmの電力値PWに対して処理範囲の半径1500m等の関係を予め保持している。
推定手段14Aは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWを決定すると、複数の端末情報TIF_1〜TIF_N=[ID/(x,y)/P/t]〜[ID/(x,y)/P/t]に含まれる複数の受信電力P〜Pのうち、電力値PW以上である受信電力の最大値P_MAXを抽出する。ここで、受信電力の最大値P_MAXを抽出するのは、受信電力の最大値P_MAXを有する端末装置2が最も波源Sに近いと考えられるからである。
そして、推定手段14Aは、−60dBmの電力値PWを有する受信電力の等高線CTRを作成する場合、受信電力の最大値P_MAXを抽出すると、その抽出した受信電力の最大値P_MAX(=RSSI_MAX)を有する測定点を中心として半径r=500mの範囲を処理範囲REG_PRSとして決定する。
そうすると、推定手段14Aは、処理範囲REG_PRS内のd(dは2以上の整数)個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する。
図19の(b)を参照して、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dに含まれるd個の受信電力P〜Pに基づいて、式(1)を用いて受信電力の重心点P_G(x,y)(P_G=RSSI_G)を算出する。
即ち、推定手段14Aは、d個の受信電力P〜Pによって重み付けされたd個の端末装置2の位置の平均を演算することによって受信電力の重心点P_G(x,y)を算出する。
そうすると、推定手段14Aは、d個の受信電力P〜Pのうち、電力値PW以上の受信電力Pを有し、かつ、受信電力の重心点P_G(x,y)から最も遠い位置に存在する端末装置2−1と受信電力の重心点P_G(x,y)との間の距離を最大半径Rとして求める。そして、推定手段14Aは、受信電力の重心点P_G(x,y)を中心とし、かつ、最大半径Rを半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する。
このように、推定手段14Aは、電力値PW未満の受信電力(黒四角)を除外し、電力値PW以上の受信電力(白四角)のみに基づいて最大半径Rを決定する。黒四角によって示される測定点のうち、測定点s1〜s3は、フェージングの影響によって受信電力が電力値PW未満になった測定点である。
従って、推定手段14Aによる受信電力の等高線CTRの作成方法によれば、フェージングの影響を抑制して受信電力の等高線CTRを作成できる。
上記においては、dは、2以上の整数であると説明したが、これは、次の理由による。d=2である場合、2個の受信電力Pのうち、1個は、受信電力の最大値P_MAXであり、もう1個は、電力値PW以上である受信電力か電力値PW未満である受信電力かが不明である受信電力である。そして、この2個の受信電力Pを用いて、受信電力の重心点P_G(x,y)が式(1)によって算出される。
その結果、受信電力の重心点P_G(x,y)は、受信電力の最大値P_MAXを有する測定点からずれる。
そうすると、受信電力の最大値P_MAXは、電力値PW以上であるので、受信電力の重心点P_G(x,y)と受信電力の最大値P_MAXを有する測定点との距離を最大半径Rとして求めることができ、受信電力の等高線CTRを作成することができる。従って、dは、2以上であればよい。
なお、電力値PW以上の受信電力Pが少なくとも1個有れば、少なくとも1個の受信電力Pを有する端末装置2の位置が受信電力の重心点P_Gからずれているので、最大半径Rを決定でき、受信電力の等高線CTRを作成することができる。従って、受信電力の等高線CTRを作成するために必要な電力値PW以上の受信電力の個数は、1個以上である。
図20は、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの抽出方法を説明するための図である。図20において、黒丸は、各測定点(端末情報TIF)を示し、電力値PW以上であるか電力値PW未満であるかを識別していない。
図20の(a)を参照して、推定手段14Aは、上述した方法によって、処理範囲REG_PRS_1を決定し、処理範囲REG_PRS_1内に存在するd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する。そして、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて、上述した方法によって、受信電力の等高線CTR1を作成する。
図20の(b)を参照して、推定手段14Aは、その後、処理範囲REG_PRS_1内に存在するd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを除外して、上述した方法によって、処理範囲REG_PRS_2を決定し、処理範囲REG_PRS_2内に存在する新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する。そして、推定手段14Aは、新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて、上述した方法によって、受信電力の等高線CTR2を作成する。
そして、推定手段14Aは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを除外しながら、上述した方法によって処理範囲REG_PRSを決定し、その決定した処理範囲REG_PRS内に存在する新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出することを繰り返し実行する。
そして、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出するごとに、上述した方法によって、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。
この場合、推定手段14Aは、次の2つの方法のいずれかを用いて受信電力の等高線CTRを作成する。
(1)作成方法1
推定手段14Aは、既に受信電力の等高線CTRの作成に用いたd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを用いずに、抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。
(2)作成方法2
推定手段14Aは、既に受信電力の等高線CTRの作成に用いたd個の端末情報TIF_1〜TIF_dと新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dとの両方に含まれる端末情報と、新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dとに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。
図21は、受信電力の等高線CTRの作成方法2を説明するための図である。図21を参照して、端末情報TIF_1は、受信電力の最大値P_MAX1を含み、端末情報TIF_2は、端末情報TIF_1を除いた場合における受信電力の最大値P_MAX2を含む。また、端末情報TIF_3,TIF_4は、電力値PW以上の受信電力を含む。更に、白丸は、受信電力の重心点P_Gを示す。
推定手段14Aは、処理範囲REG_PRS_3を決定し、処理範囲REG_PRS_3内に存在するd個の端末情報TIF_REG_PRS_3を抽出する。
そして、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_REG_PRS_3に基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTR1を作成する。
その後、推定手段14Aは、処理範囲REG_PRS_3内に存在するd個の端末情報TIF_REG_PRS_3を除いて、処理範囲REG_PRS_4を決定し、処理範囲REG_PRS_4内に存在するd個の端末情報TIFT_REG_PRS_4を抽出する。
この場合、端末情報TIF_3,TIF_4は、d個の端末情報MNT_REG_PRS_3およびd個の端末情報MNT_REG_PRS_4の両方に含まれる。
そして、推定手段14Aは、d個の端末情報MNT_REG_PRS_4および端末情報TIF_3,TIF_4に基づいて受信電力の重心点P_G1を算出し、受信電力の重心点P_G1と端末情報TIF_4との距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTR2を作成する。
端末情報TIF_3,TIF_4を含めずに受信電力の等高線CTRを作成する場合、受信電力の重心点P_Gは、受信電力の重心点P_G2になり、受信電力の最大値P_MAX2を含む端末情報TIF_2の位置からのずれが大きくなり、受信電力の等高線CTR2よりも半径が小さい円形状を有する受信電力の等高線CTRになる。その結果、精度良く受信電力の等高線CTRを作成することが困難になる。
しかし、端末情報TIF_3,TIF_4を含めて受信電力の等高線CTRを作成することにより、受信電力の重心点P_G1は、受信電力の最大値P_MAX2を含む端末情報TIF_2の位置の近傍に存在し、より大きい半径を有する受信電力の等高線CTR2が作成される。その結果、精度良く受信電力の等高線CTRを作成することができる。
図22は、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの別の抽出方法を説明するための図である。図22を参照して、受信電力の最大値P_MAX6は、受信電力の最大値P_MAX5よりも小さい。
推定手段14Aは、上述した方法によって、処理範囲REG_PRS_5を決定し、処理範囲RG_PRS_5内に存在するd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する(図22の(a)参照)。
その後、推定手段14Aは、既に抽出した処理範囲REG_PRS_5内のd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAX5を含む端末情報TIFのみを除外して処理範囲REG_PRS_6を決定し、処理範囲REG_PRS_6内に存在するd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する(図22の(b)参照)。
このように、推定手段14Aは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを含む端末情報TIFのみを除外しながら新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを繰り返し抽出する。
そして、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出するごとに、その抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する。
上述したように、推定手段14Aは、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを含む端末情報TIFを少なくとも除きながらd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出することを、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力がなくなるまで繰り返し行う。
図23は、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの抽出方式と受信電力の等高線CTRの作成処理との関係を示す図である。
図23を参照して、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dの抽出方式は、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを除外しながら新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する抽出方式1と、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを含む端末情報TIFのみを除外しながら新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する抽出方式2とを含む。
また、受信電力の等高線CTRの作成処理は、抽出されたd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の重心点P_Gを算出し、電力値PW以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求め、受信電力の重心点P_Gを中心とし、かつ、最大距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する等高線作成処理1と、既に抽出されたd個の端末情報TIF_1〜TIF_dと新たに抽出されたd個の端末情報TIF_1〜TIF_dとの両方に含まれる端末情報と、新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dとに基づいて受信電力の重心点P_Gを算出し、電力値PW以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求め、受信電力の重心点P_Gを中心とし、かつ、最大距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する等高線作成処理2とを含む。
そして、推定手段14Aは、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する場合、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成し、または等高線作成処理2に従って受信電力の等高線CTRを作成する。
また、推定手段14Aは、抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する場合、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する。
ここで、推定手段14Aが、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、計算量が最も少なくなり、推定手段14Aが、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理2に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、計算量が2番目に少なくなり、推定手段14Aが、抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、計算量が最も多くなる。
推定手段14Aが、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを除外しながら新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、その抽出した新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の等高線CTRを作成するので、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pの個数をI(Iは、1≦I≦Nを満たす整数、Nは、N≧dを満たす)個とした場合、受信電力の等高線CTRを作成する回数は、INT[I/d](I/dを整数化したもの)となる。なお、複数の端末装置2の全てが受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pを有する場合もあり得るので、Iは、N以下である。
推定手段14Aが、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理2に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、既に抽出されたd個の端末情報TIF_1〜TIF_dと新たに抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dとの両方に含まれる端末情報と、新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dとに基づいて受信電力の等高線CTRを作成するので、受信電力の等高線CTRを作成する回数は、INT[I/d]となるが、受信電力の重心点P_Gを算出する際の端末情報(受信電力Pおよび位置情報(x,y))の個数および最大距離を求める際の端末情報(受信電力Pおよび位置情報(x,y))の個数が等高線作成処理1の場合よりも多くなり、計算量は、等高線作成処理1の場合よりも多くなる。
推定手段14Aが、抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを含む端末情報TIFのみを除外しながら新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、その抽出した新たなd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の等高線CTRを作成するので、受信電力の等高線CTRを作成する回数は、I回となる。d=2であり、かつ、I=1である場合、推定手段14Aが、抽出方式2によってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出した場合の受信電力の等高線CTRの作成回数Iは、推定手段14Aが抽出方式1によってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出した場合の受信電力の等高線CTRの作成回数INT[I/d]と等しくなる(等高線CTRの作成回数=1回)。一方、I≧2である場合、推定手段14Aが抽出方式2によってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出した場合の受信電力の等高線CTRの作成回数Iは、推定手段14Aが抽出方式1によってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出した場合の受信電力の等高線CTRの作成回数INT[I/d]よりも大きくなる。この発明の実施の形態において、推定手段14Aが受信電力の等高線CTRを作成する対象領域REGは、市町村の領域または県の領域であるので、通常、I=1である状況は、まず生じ得ないと考えられる。その結果、推定手段14Aが抽出方式2によってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出した場合の受信電力の等高線CTRの作成回数Iは、通常、最も多くなる。従って、推定手段14Aが、抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する場合、計算量が最も多くなる。
そして、推定手段14Aが、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する方式を第1の方式とし、推定手段14Aが、抽出方式1に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理2に従って受信電力の等高線CTRを作成する方式を第2の方式とし、推定手段14Aが、抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出し、かつ、等高線作成処理1に従って受信電力の等高線CTRを作成する方式を第3の方式とした場合、受信電力の等高線CTRは、計算量を最少に設定する場合、第1の方式を用いて作成され、計算量が2番目に少なくなるように設定する場合、第2の方式を用いて作成され、計算量が最大の計算量になることが許容される場合、第3の方式を用いて作成される。
図24は、受信電力の等高線CTRを作成する別の方法を説明するための図である。図24において、白四角は、電力値がPW以上である測定点を示し、黒四角は、電力値がPW未満である測定点を示し、白丸は、受信電力の重心点P_Gを示す。また、白四角および黒四角の各々は、位置情報(x,y)および受信電力Pからなる。
推定手段14Aは、上述した方法によって、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の等高線CTR3,CTR4を作成する(24の(a)参照)。
そして、推定手段14Aは、2つの受信電力の等高線CTR3,CTR4が相互に交差する場合、受信電力の等高線CTR3,CTR4を合成して受信電力の等高線CTR_SYNを作成する(図24の(b)参照)。その結果、受信電力の等高線CTR_SYNは、雪だるまの形状を有する。
このように、推定手段14Aは、波源Sが複数ある場合、受信電力の重心点(x,y)を波源群(複数の波源Sの集合)の仮想波源と見做して受信電力の等高線CTRを作成する。
従来の技術においては、波源ごとに受信電力の等高線を作成するため、波源の数が多くなると、計算量が多くなる。
一方、この発明の実施の形態においては、波源群ごとに受信電力の等高線CTRを作成するため、複数の波源があっても、波源位置推定装置1の処理量は、それほど増加しないため、従来の技術に比べて処理量を少なくできる。
図25は、端末装置2における電波の受信感度以下の領域において受信電力を推定する方法を説明するための図である。
端末装置2は、受信感度以下の受信電力を取得できないため、受信感度以下の領域における受信電力の等高線CTRは、既に作成した受信電力の等高線CTRと電波の伝搬モデルとに基づいて作成する。
電波の自由空間伝搬モデルでは、受信電力Pは、図3に示すように波源Sからの距離に反比例して減少する。
電波の自由空間伝搬モデルにおいて、波源Sからの距離が1000m以上である場合、受信電力Pは、距離の増加に対して直線状に低下する。そして、受信電力Pが10dBmだけ低下するときの距離は、3.16kmである。つまり、電波の自由空間伝搬モデルにおいては、受信電力Pが10dBmだけ低下するときの距離は、3.16km/10dBmとなる。
従って、推定手段14Aは、電波の受信感度以下の領域において、既に作成した受信電力の等高線CTR_SYN(電力値PWの等高線)から3.16kmだけ波源から遠くなる方向に離れ、かつ、受信電力の等高線CTR_SYNと相似形を有する受信電力の等高線CTR_LSをPW−10[dB]の電力値を有する等高線CTRとして作成する(図25参照)。
この場合、受信電力の等高線CTR_LSにおける電力値は、PW−10[dB]に限らず、電力値PWから所望の電力値ΔPWだけ低下した電力値であればよい。従って、推定手段14Aは、電波の自由空間伝搬モデルにおいて、電力値PWよりもΔPWだけ低下するときの距離を求め、その求めた距離だけ波源から遠くなる方向に離れ、かつ、受信電力の等高線CTR_SYNと相似形を有する受信電力の等高線CTR_LSをPW−ΔPWの電力値を有する等高線CTRとして作成する。
また、電波の伝搬モデルは、自由空間伝搬モデルに限らず、どのような伝搬モデルであってもよい。
従って、推定手段14Aは、一般的に、電波の受信感度以下の領域において、既に作成した受信電力の等高線CTR上の電力値よりも所望の電力値だけ低い受信電力になる電力低下距離(3.16km等)を電波の伝搬モデルに基づいて求め、既に作成した受信電力の等高線CTRから電力低下距離だけ離れ、かつ、既に作成した受信電力の等高線CTRと相似形を有する等高線CTRを電波の受信感度以下の領域における受信電力の等高線CTRとして作成する。
このように、推定手段14Aは、電波の受信感度以下の領域においても受信電力の等高線CTRを作成するので、受信電力Pの広い範囲において受信電力の等高線CTRを作成できる。
図26は、電力分布推定結果を作成する方法を説明するためのフローチャートである。なお、この発明の実施の形態においては、等高線CTRを作成することは、電力分布推定結果を作成することに相当する。
図26を参照して、電力分布推定結果の作成が開始されると、推定手段14Aは、記憶手段13に記録された複数の端末情報TIFに基づいて、上述した方法によって処理範囲REG_PRS内に存在するd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する(ステップS101)。
そして、推定手段14Aは、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを除外し、または既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを有する端末情報TIFを除外する(ステップS102)。
そして、推定手段14Aは、既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを除外した複数の端末情報、または既に抽出したd個の端末情報TIF_1〜TIF_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを有する端末情報TIFを除外した複数の端末情報に基づいて、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在しないか否かを判定する(ステップS103)。
ステップS103において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在すると判定されたとき、一連の動作は、ステップS101へ戻り、ステップS103において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在しないと判定されるまで、ステップS101〜ステップS103が繰り返し実行される。
そして、ステップS103において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在しないと判定されると、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出するごとに、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する(ステップS104)。これによって、電力分布推定結果の作成が終了する。
なお、推定手段14Aは、ステップS101において、処理範囲REG_PRS内に電力値が同じである複数の受信電力の最大値P_MAXが存在する場合、複数の受信電力の最大値P_MAXのうちの1つの受信電力の最大値P_MAXを選択し、それ以外の受信電力の最大値P_MAXを除外して処理範囲REG_PRS内のd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを選択する。
この発明の実施の形態においては、推定手段14Aは、抽出方式1または抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出するので、受信電力の最大値P_MAXを少なくとも除外しながらd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを繰り返し抽出する。
従って、推定手段14Aは、ステップS101において、処理範囲REG_PRS内に電力値が同じである複数の受信電力の最大値P_MAX(等高線CTRの電力値PW以上の受信電力の最大値P_MAX)が存在する場合、複数の受信電力の最大値P_MAXのうちの1つの受信電力の最大値P_MAXを選択し、それ以外の受信電力の最大値P_MAXを除外して処理範囲REG_PRS内のd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを選択することによって、複数の受信電力の最大値P_MAXの各々を含むd個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。
その結果、処理範囲REG_PRS内に電力値が同じである複数の受信電力の最大値P_MAXが存在する場合でも、受信電力の等高線CTRを正確に作成できる。
図27は、図26のステップS101の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図27を参照して、図26の”スタート”の後、または図26のステップS103において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在すると判定されたとき、推定手段14Aは、複数の端末情報TIFに基づいて受信電力の最大値PI_MAXを求める(ステップS1011)。
そして、推定手段14Aは、受信電力の最大値P_MAXが、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上であるか否かを判定する(ステップS1012)。なお、ステップS1011が、図26のステップS103において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在すると判定された後に実行される場合、受信電力の最大値P_MAXは、通常、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上になるが、この場合、ステップS1012は、より正確に受信電力の等高線CTRを作成するために実行される。
ステップS1012において、受信電力の最大値P_MAXが、作成すべき等高線CTRの電力値PW以上でないと判定されたとき、一連の動作は、図26の”終了”へ移行する。
一方、ステップS1012において、受信電力の最大値P_MAXが、作成すべき等高線CTRの電力値PW以上であると判定されたとき、推定手段14Aは、受信電力の最大値P_MAXを中心とした半径rの処理範囲REG_PRSを決定する(ステップS1013)。
そして、推定手段14Aは、処理範囲REG_PRS内に存在するd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する(ステップS1014)。
その後、一連の動作は、図26のステップS102へ移行する。
なお、図27に示すフローチャートが、図26のステップS103において作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在すると判定された後に実行される場合、推定手段14Aは、図23に示す抽出方式1または抽出方式2に従ってd個の端末情報TIF_1〜TIF_dを抽出する。
図28は、図26のステップS104の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図28を参照して、図26のステップS103において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上の受信電力Pが存在しないと判定されたとき、推定手段14Aは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWが端末装置2の受信感度以上であるか否かを判定する(ステップS1041)。
ステップS1041において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWが端末装置2の受信感度以上でないと判定されたとき、推定手段14Aは、既に作成した受信電力の等高線CTRが有るか否かを更に判定する(ステップS1042)。
ステップS1042において、既に作成した受信電力の等高線CTRが無いと判定されたとき、推定手段14Aは、新たなPWを選択する(ステップS1043)。その後、一連の動作は、ステップS1041へ移行する。
一方、ステップS1042において、既に作成した受信電力の等高線CTRが有ると判定されたとき、推定手段14Aは、既に作成した受信電力の等高線CTRと電波の伝搬モデルとを用いて、上述した方法によって、電波の受信感度以下の領域において受信電力の等高線CTRを作成する(ステップS1044)。
ステップS1041において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWが端末装置2の受信感度以上であると判定されたとき、推定手段14Aは、d個の端末情報TIF_1〜TIF_dに基づいて受信電力の重心点P_Gを算出する(ステップS1045)。
そして、推定手段14Aは、電力値PW以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求める(ステップS1046)。
そうすると、推定手段14Aは、受信電力の重心点P_Gを中心とし、最大距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する(ステップS1047)。
そして、ステップS1044またはステップS1047の後、一連の動作は、図26の“終了”へ移行する。
図29は、図18に示す波源位置推定装置1Aの動作を説明するためのフローチャートである。
図29に示すフローチャートは、図11に示すフローチャートにステップS110を追加したものであり、その他は、図11に示すフローチャートと同じである。
図29を参照して、波源位置推定装置1Aの動作が開始されると、上述したステップS1〜ステップS4が順次実行される。
そして、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき、推定手段14Aは、図26に示すフローチャート(図27および図28に示すフローチャートを含む)に従って電力分布推定結果を作成する(ステップS110)。
その後、推定手段14Aは、電力分布推定結果を用いて、上述したステップS5,S6を順次実行する。そして、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyであると判定されたとき、波源位置推定装置1Aの動作が終了する。
図30は、図18に示す波源位置推定装置1Aの動作を説明するための別のフローチャートである。
図30に示すフローチャートは、図16に示すフローチャートにステップS110を追加したものであり、その他は、図16に示すフローチャートと同じである。
図30を参照して、波源位置推定装置1Aの動作が開始されると、上述したステップS1,S3A,S2,S4A,S4Bが順次実行される。
そして、ステップS4Bの後、推定手段14Aは、上述したステップS110,S5,S6を順次実行し、ステップS4Aにおいて、k=Kであると判定されると、波源位置推定装置1Aの動作が終了する。
図31は、図18に示す波源位置推定装置1Aの動作を説明するための更に別のフローチャートである。
図31に示すフローチャートは、図17に示すフローチャートにステップS110を追加したものであり、その他は、図17に示すフローチャートと同じである。
図31を参照して、波源位置推定装置1Aの動作が開始されると、上述したステップS1,S3A,S2,S91〜S93,S4Bが順次実行される。
そして、ステップS4Bの後、推定手段14Aは、上述したステップS110,S5,S6を順次実行し、ステップS93において、誤差ΔGがしきい値Gth以下であると判定されると、波源位置推定装置1Aの動作が終了する。
このように、波源位置推定装置1Aは、波源位置の推定が収束条件を満たさないと判定された場合、収束条件を満たすと判定されるまで、電力分布を推定し、その推定した電力分布を用いて仮想端末装置2vjの追加と受信電力Pの信頼度RELが低い端末装置2の削除とを行い、波源位置を推定する処理を繰り返し行う。
図32は、波源位置の推定誤差と端末装置の個数との関係を示す図である。図32において、縦軸が、波源位置の推定誤差を表し、横軸は、端末装置の個数を表す。そして、黒丸および破線は、実端末装置である端末装置2の位置情報(x,y)および受信電力Pのみを用いて波源位置を推定したとき(従来方式)の波源位置の推定誤差と端末装置の個数との関係を示す。また、白菱形および実線は、この発明の実施の形態による方法を用いて波源位置を推定したときの波源位置の推定誤差と端末装置の個数との関係を示す。
なお、図32においては、端末装置2の個数を“10”に固定して仮想端末装置2vjの個数を10〜90の範囲で変化させたときの波源位置の推定誤差と端末装置の個数との関係を示す。従って、図32の横軸は、端末装置2の個数と仮想端末装置2vjの個数との和である。
図32に示すように、従来方式およびこの発明の実施の形態における方式とも、波源位置の推定誤差は、端末装置の個数(総数)に対して同様に変化することが分かった。
なお、この発明の実施の形態においては、波源位置推定装置1の動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。
この場合、波源位置推定装置1は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。
ROMは、図11に示すフローチャートのステップS1〜S6(図12〜図14のいずれかに示すフローチャートと図15に示すフローチャートとを含む)を備えるプログラムProg_A、または図16に示すフローチャートのステップS1,S3A,S2,S4A,S4B,S5,S6(図12〜図14のいずれかに示すフローチャートと図15に示すフローチャートとを含む)を備えるプログラムProg_B、または図17に示すフローチャートのステップS1,S3A,S2,S91〜S93,S4B,S5,S6(図12〜図14のいずれかに示すフローチャートと図15に示すフローチャートとを含む)を備えるプログラムProg_Cを格納する。RAMは、各種演算の結果を一時的に格納する。
そして、CPUは、ROMからプログラムProg_A〜Prog_Cのいずれかを読み出して実行し、上述した方法によって、波源位置を推定する。
また、この発明の実施の形態においては、波源位置推定装置1Aの動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。
この場合、波源位置推定装置1Aは、CPU、ROMおよびRAMを備える。
ROMは、図29に示すフローチャートのステップS1〜S4,S110,S5,S6(図12〜図14のいずれかに示すフローチャートと図15に示すフローチャートと図26〜図28に示すフローチャートとを含む)を備えるプログラムProg_D、または図30に示すフローチャートのステップS1,S3A,S2,S4A,S4B,S110,S5,S6(図12〜図14のいずれかに示すフローチャートと図15に示すフローチャートと図26〜図28に示すフローチャートとを含む)を備えるプログラムProg_E、または図31に示すフローチャートのステップS1,S3A,S2,S91〜S93,S4B,S110,S5,S6(図12〜図14のいずれかに示すフローチャートと図15に示すフローチャートと図26〜図28に示すフローチャートとを含む)を備えるプログラムProg_Fを格納する。RAMは、各種演算の結果を一時的に格納する。
そして、CPUは、ROMからプログラムProg_D〜Prog_Fのいずれかを読み出して実行し、上述した方法によって、電力分布を推定し、その推定した電力分布を用いて波源位置を推定する。
また、プログラムProg_A〜Prog_Fは、CD,DVD等の記録媒体に記録されて流通してもよい。
プログラムProg_A〜Prog_Fのいずれかを記録した記録媒体をパーソナルコンピュータに装着すると、CPUは、記録媒体からプログラムProg_A〜Prog_Fのいずれかを読み出して実行し、上述した方法によって、波源位置を推定する。
従って、プログラムProg_A〜Prog_Fのいずれかを記録した記録媒体は、コンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。
なお、上述した波源位置の推定方法は、説明上の領域REGを簡易的に設定し、その領域REGの中心を原点とする座標系を設定し、その設定した座標系で表される位置を実際に位置情報として取得される緯度経度に変換することを前提としている。
また、この発明の実施の形態においては、信頼度RELがしきい値Rth以下である端末装置2を削除することを行わなくてもよい。仮想端末装置2vjを追加すれば、複数の端末装置2が偏っていても、式(1)を用いて推定した波源位置の誤差を低減できるからである。
[実施の形態2]
図33は、実施の形態2における無線通信システムを示す図である。図33は、無線通信システム10Aは、波源位置推定装置1Bと、複数の端末装置22と、複数の基地局31,32とを備える。
波源位置推定装置1B、複数の端末装置22および複数の基地局31,32は、無線通信空間に配置される。波源Sおよび観測エリアREGについては、実施の形態1において説明したとおりである。
複数の端末装置22の各々は、移動端末または静止端末からなり、実際に存在する端末装置である。そして、複数の端末装置22の各々は、2次利用者である。基地局31,32の各々は、実際に存在する通信装置である。そして、波源Sおよび基地局31,32の各々は、1次利用者である。
波源位置推定装置1Bは、複数の端末装置22から一定時間におけるサンプルデータDSPL_iを受信する。
サンプルデータDSPL_iは、端末装置(複数の端末装置22のいずれか)の識別情報IDと、J(Jは、2以上の整数)個の受信情報INFO_1〜INFO_Jと、J個の送信情報INFO_1〜INFO_Jとを含む。
受信情報INFO_j(jは、2≦j≦Jを満たす整数)は、送信元の識別情報IDSRC_jと、受信時刻tRi_jと、受信信号SRi_jと、受信信号SRi_jの受信電力P_jと、受信信号SRi_jの周波数fRi_jと、識別情報IDを有する端末装置(複数の端末装置22のいずれか)の位置情報[x,y]とを含む。
送信情報INFO_jは、送信先の識別情報IDDES_jと、送信時刻tTi_jと、送信信号STi_jと、送信信号STi_jの周波数fTi_jと、識別情報IDを有する端末装置(複数の端末装置22のいずれか)の位置情報[x,y]とを含む。
従って、サンプルデータDSPL_iは、DSPL_i=[ID/{IDSRCi_1/tRi_1/SRi_1/P_1/[x,y]/fRi_1},{IDSRCi_2/tRi_2/SRi_2/P_2/[x,y]/fRi_2},・・・,{IDSRCi_J/tRi_J/SRi_J/P_J/[x,y]/fRi_J}/{IDDESi_1/tTi_1/STi_1/[x,y]/fTi_1},{IDDESi_2/tTi_2/STi_2/[x,y]/fTi_2},・・・,{IDDESi_J/tTi_J/STi_J/[x,y]/fTi_J}]からなる。
波源位置推定装置1Bは、サンプルデータDSPL_iに基づいて、後述する方法によって、1次利用者(波源Sおよび基地局331,32の少なくとも1つ。以下、同じ。)と、2次利用者(複数の端末装置22の少なくとも1つ。以下、同じ。)との通信方式または変調方式を推定する。
そして、波源位置推定装置1Bは、推定した通信方式または変調方式に適合するように複数の端末装置22の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて、実施の形態1において説明した方法によって、波源位置を推定する。
図34は、周波数と電力との関係を示す図である。図34を参照して、複数の端末装置22の各々は、開始周波数fSTARTと終了周波数fENDとを有する帯域幅Wdで周波数スキャンを行い、帯域幅Wdにおける周波数fと受信電力Pとの関係を記録する。そして、複数の端末装置22の各々は、帯域幅Wdにおける周波数fと受信電力Pとの関係に基づいて、1次利用者と2次利用者との間で共用する共用周波数を決定する。そうすると、複数の端末装置22の各々は、その決定した共用周波数を周波数fRi_jとし、周波数fRi_jにおいて電波を受信して、上述した送信元の識別情報IDSRC_j、受信時刻tRi_j、受信信号SRi_jおよび受信信号SRi_jの受信電力P_jを検出し、受信情報INFO_jを生成する。
また、複数の端末装置22の各々は、共用周波数である周波数fTi_jにおいて信号を送信すると、送信先の識別情報IDDES_j、送信時刻tTi_jおよび送信信号STi_jを検出して送信情報INFO_jを生成する。
そして、複数の端末装置22の各々は、受信情報INFO_jと送信情報INFO_jとを含むサンプルデータDSPL_iを生成し、その生成したサンプルデータDSPL_iを波源位置推定装置1Bへ送信する。
基地局31,32の各々は、端末装置22と無線通信を行う。基地局31,32の各々は、端末装置22を制御および/または管理して無線通信を行うので、他の通信装置を制御および/または管理するマスター局(通信装置)に相当する。
図35は、図33に示す波源位置推定装置1Bの概略図である。図35を参照して、波源位置推定装置1Bは、図2に示す波源位置推定装置1の受信手段12、記憶手段13および推定手段14をそれぞれ受信手段12A、記憶手段13Aおよび推定手段14Bに変え、通信推定手段15を追加したものであり、その他は、波源位置推定装置1と同じである。
受信手段12Aは、端末装置22からサンプルデータDSPL_iを受信し、その受信したサンプルデータDSPL_iを記憶手段13Aに格納する。
記憶手段13Aは、受信手段12Aによって格納されたサンプルデータDSPL_iを記憶する。また、記憶手段13Aは、通信システムと、周波数帯と、通信方式と、変調方式と、システム帯域幅と、チャネル帯域幅と、許容SINR(Signal to Interference Plus Noise Ratio)とを相互に対応付けたデータベースDB1を予め記憶している。
通信推定手段15は、記憶手段13AからI(Iは、2以上の整数)個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_Iを読み出し、その読み出したI個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_Iに基づいて、後述する方法によって、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定する。そして、通信推定手段15は、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式の推定結果を推定手段14Bへ出力する。
推定手段14Bは、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式の推定結果を通信推定手段15から受ける。そして、推定手段14Bは、記憶手段13AからI個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_Iを読み出し、その読み出したI個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_Iと、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式の推定結果とに基づいて、複数の端末装置22の複数の受信電力P_1〜P_Jのうち、誤差を抑制した複数の受信電力P_ERLW_n(nは2以上の整数)を選択し、その選択した複数の受信電力P_ERLW_nを用いて、実施の形態1における方法によって波源位置を推定する。
[通信方式または変調方式の推定]
(基本方式)
基本方式を用いた通信方式または変調方式の推定方法について説明する。推定の対象となる通信方式は、時分割複信(TDD:Time Division Duplex)、周波数分割複信(FDD:Frequency Division Duplex)、セルラー方式およびテレビジョン放送である。テレビジョン放送は、FPU(Field Pickup Unit、無線中継伝送装置)によって伝送される。従って、この明細書においては、テレビジョン放送を「FPU」と表記することもある。また、推定の対象となる変調方式は、AM(Amplitude Modulation)変調、ASK(Amplitude shift Keying)変調、FM(Frequency Modulation)変調、FSK(Frequency shift Keying)変調、PSK(Phase shift Keying)変調、CDMA(Code Division Multiple Access)変調およびOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調である。
図36は、通信方式および変調方式の推定方法を説明するための図である。図36を参照して、端末装置の識別情報(ID)と、J個の受信情報INFO_1〜INFO_JおよびJ個の送信情報INFO_1〜INFO_Jとは、相互に対応付けられている。
通信推定手段15は、I個のサンプルデータDSPL_1〜サンプルデータDSPL_Iを記憶手段13Aから読み出し、その読み出したI個のサンプルデータDSPL_1〜サンプルデータDSPL_Iに基づいて、図36に示すように、J個の受信情報INFO_1〜INFO_JおよびJ個の送信情報INFO_1〜INFO_JをそれぞれI個の端末装置の識別情報(ID)に対応付ける。
(i)TDDの推定
そして、通信推定手段15は、識別情報IDを有する端末装置について、次の項目を実行する。
(1−1)J個の送信元の識別情報IDSRC1_1〜IDSRC1_Jのうち、相互に異なり、かつ、1次利用者を表す送信元の識別情報が2個以上有るか否かを判定する。
(1−2)J個の送信先の識別情報IDDES1_1〜IDDES1_Jのうち、相互に異なり、かつ、1次利用者を表す送信先の識別情報が2個以上有るか否かを判定する。
(1−3)項目(1−1)の判定結果が肯定的であるときの2個以上の送信元の識別情報が、項目(1−2)の判定結果が肯定的であるときの2個以上の送信先の識別情報とそれぞれ一致するか否かを判定する。
(1−4)項目(1−3)の判定結果が肯定的であるときの相互に一致する送信元および送信先が使用する2つの周波数fRj_1,fTj_1が一致するか否かを判定する。
通信推定手段15は、項目(1−1)〜項目(1−4)の全ての判定が肯定的であるとき、端末装置IDおよび2以上の1次利用者の通信方式がTDDであると推定する。
TDDにおいては、同一チャネルで2以上の利用者が居ることが前提であり、波源も2個以上観測されることになる。一方、項目(1−1)〜項目(1−4)の全ての判定が肯定的であるとき、同一周波数で端末装置IDと無線通信を行っている1次利用者が2以上存在すると判定されることになるので、項目(1−1)〜項目(1−4)の全ての判定が肯定的であるとき、通信方式がTDDであると推定することにしたものである。
そして、通信推定手段15は、項目(1−1)〜項目(1−4)の少なくとも1つの判定が否定的であるとき、端末装置ID、および端末装置IDと無線通信を行っている相手方の通信方式は、TDDでないと推定する。
(ii)OFDM,AM変調,ASK変調の推定
通信推定手段15は、J個の受信電力RSSI_1〜RSSI_Jに基づいて、受信電力の変動幅ΔRSSIを求める。そして、通信推定手段15は、変動幅ΔRSSIが、端末装置IDが予め保持している自信号の電力の2倍以上であるとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をOFDM変調、AM変調およびASK変調のいずれかであると推定する。
一方、通信推定手段15は、変動幅ΔRSSIが、端末装置IDが予め保持している自信号の電力の2倍以上でないとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をOFDM変調、AM変調およびASK変調のいずれでもないと推定する。
通信推定手段15は、変動幅ΔRSSIが、端末装置IDが予め保持している自信号の電力の2倍以上であると判定したとき、受信信号SR1_1〜SR1_Jの時間応答SR1_1(t)〜SR1_J(t)を生成し、その生成した時間応答SR1_1(t)〜SR1_J(t)に基づいて自己相関を演算する。そして、通信推定手段15は、自己相関が周期的に表れる2つのピークからなるとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をOFDM変調であると推定し、自己相関が周期的に表れる2つのピークからならないとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をAM変調またはASK変調であると推定する。
図37は、自己相関の概念図である。図37を参照して、変調方式がOFDM変調であるとき、自己相関は、2つのピークが周期T1で現れる。これは、OFDMの場合、サイクリックエクステンション(ガード期間)が含まれるので、相関値に周期性が現れるからである。従って、図37に示すように、自己相関が周期的に表れる2つのピークからなるとき、変調方式をOFDM変調であると推定することにしたものである。
(iii)CDMA,FM変調,FSK変調の推定
通信推定手段15は、サンプルデータの先頭の受信電力RSSI1_1の周波数fR1_1が周波数偏移するとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をCDMA変調、FM変調およびFSK変調のいずれかであると推定する。
一方、通信推定手段15は、先頭の受信電力RSSI1_1の周波数fR1_1が周波数偏移しないとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をCDMA変調、FM変調およびFSK変調のいずれでもないと推定する。
通信推定手段15は、先頭の受信電力RSSI1_1の周波数fR1_1が周波数偏移すると推定したとき、上述した方法によって受信信号SR1_1〜SR1_Jの自己相関を演算する。そして、通信推定手段15は、自己相関が周期的に表れる1つのピークからなるとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をCDMA変調であると推定し、自己相関が周期的に表れる1つのピークからならないとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をFM変調またはFSK変調であると判定する。
図38は、自己相関の別の概念図である。図38を参照して、変調方式がCDMA変調であるとき、自己相関は、1つのピークが周期T2で現れる。これは、CDMA変調の場合、同一の拡散コードが使用されている間、そのコードによる相関が現れるからである。従って、図38に示すように、自己相関が周期的に表れる1つのピークからなるとき、変調方式をCDMA変調であると推定することにしたものである。
(iv)CDMA,PSK変調の推定
通信推定手段15は、変動幅ΔRSSIが閾値ΔRSSI_th以下であるとき、即ち、受信電力RSSI_1〜RSSI_Jの変動が殆ど無いとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をCDMA変調またはPSK変調であると推定する。
一方、通信推定手段15は、変動幅ΔRSSIが閾値ΔRSSI_thよりも大きいとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をCDMA変調およびPSK変調のいずれでもないと推定する。
通信推定手段15は、変動幅ΔRSSIが閾値ΔRSSI_th以下であると判定したとき、自己相関が、周期的に表れる1つのピークからなるか否かを更に判定する。そして、通信推定手段15は、自己相関が、周期的に表れる1つのピークからなるとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をCDMA変調であると推定し、自己相関が、周期的に表れる1つのピークからならないとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の変調方式をPSK変調であると推定する。
(v)セルラー方式またはテレビジョン放送の推定
通信推定手段15は、上述した(i)〜(iv)における推定結果がTDD、AM変調、ASK変調、FM変調、FSK変調、PSK変調、CDMA変調およびOFDM変調のいずれでもないとき、端末装置IDおよび端末装置IDと無線通信を行っている相手方の通信方式をセルラー方式またはテレビジョン放送であると推定する。
なお、通信推定手段15は、上述した(i)〜(v)における方法によって、端末装置ID〜ID、および端末装置ID〜IDと無線通信を行っている相手方の通信方式または変調方式を推定する。
通信推定手段15は、通信方式の推定結果がTDDであるとき、通信方式または変調方式の推定結果がTDDであることを示す信号STDDを生成して推定手段14Bへ出力し、通信方式または変調方式の推定結果がAM変調またはASK変調であるとき、通信方式または変調方式の推定結果がAM変調またはASK変調であることを示す信号Sを生成して推定手段14Bへ出力し、通信方式または変調方式の推定結果がFM変調またはFSK変調であるとき、通信方式または変調方式の推定結果がFM変調またはFSK変調であることを示す信号Sを生成して推定手段14Bへ出力する。
また、通信推定手段15は、通信方式または変調方式の推定結果がOFDM変調であるとき、通信方式または変調方式の推定結果がOFDM変調であることを示す信号SOFを生成して推定手段14Bへ出力し、通信方式または変調方式の推定結果がCDMA変調であるとき、通信方式または変調方式の推定結果がCDMA変調であることを示す信号SCDを生成して推定手段14Bへ出力し、通信方式または変調方式の推定結果がPSK変調であるとき、通信方式または変調方式の推定結果がPSK変調であることを示す信号Sを生成して推定手段14Bへ出力し、通信方式または変調方式の推定結果がセルラシステムまたはテレビジョン方法であるとき、通信方式または変調方式の推定結果がセルラシステムまたはテレビジョン方法であることを示す信号STCを生成して推定手段14Bへ出力する。
(テーブル方式)
テーブルを用いた通信方式または変調方式の推定方法について説明する。通信推定手段15は、テーブル方式においては、データベースDB1を参照して通信方式または変調方式を推定する。
図39は、データベースDB1の概略図である。図39を参照して、データベースDB1は、通信システムと、周波数帯と、通信方式と、変調方式と、システム帯域幅と、チャネル帯域幅と、許容SINRとを含む。通信システム、周波数帯、通信方式、変調方式、システム帯域幅、チャネル帯域幅および許容SINRは、相互に対応付けられる。
通信システムは、例えば、無線システムA、無線システムB、無線システムC、無線システムD、無線システムE、無線システムFおよび無線システムGからなる。無線システムA〜無線システムGは、例えば、FPU、アマチュア無線および防災無線等である。
700MHzの周波数帯、FDDの通信方式(複信方式)、CDMAの変調方式、10MHzのシステム帯域幅、20kHzのチャネル帯域幅および10dBの許容SINRは、無線システムAに対応付けられる。
1.2GHzの周波数帯、TDDの通信方式(複信方式)、OFDMの変調方式、20MHzのシステム帯域幅、50kHzのチャネル帯域幅および12dBの許容SINRは、無線システムBに対応付けられる。
200MHzの周波数帯、TDDの通信方式(複信方式)、ASKの変調方式、5MHzのシステム帯域幅、100kHzのチャネル帯域幅および9dBの許容SINRは、無線システムCに対応付けられる。
1.7GHzの周波数帯、FDDの通信方式(複信方式)、AMの変調方式、1MHzのシステム帯域幅、10kHzのチャネル帯域幅および0dBの許容SINRは、無線システムDに対応付けられる。
2.3GHzの周波数帯、FDDの通信方式(複信方式)、FMの変調方式、500kHzのシステム帯域幅、15kHzのチャネル帯域幅および15dBの許容SINRは、無線システムEに対応付けられる。
3.3GHzの周波数帯、TDDの通信方式(複信方式)、FSKの変調方式、2MHzのシステム帯域幅、5kHzのチャネル帯域幅および40dBの許容SINRは、無線システムFに対応付けられる。
800MHzの周波数帯、TDDの通信方式(複信方式)、PSKの変調方式、10MHzのシステム帯域幅、10kHzのチャネル帯域幅および20dBの許容SINRは、無線システムGに対応付けられる。
通信推定手段15は、サンプルデータDSPL_iに基づいて周波数帯およびシステム帯域幅を検出する。各サンプルデータDSPL_iは、J個の受信情報INFO_1〜INFO_Jからなるので、J個の受信情報INFO_1〜INFO_JのJ個の周波数fRi_1〜fRi_Jに基づいて周波数帯およびシステム帯域幅を検出することができる。
通信推定手段15は、周波数帯およびシステム帯域幅を検出すると、その検出した周波数帯およびシステム帯域幅に対応する通信方式または変調方式を検出することによって通信方式または変調方式を推定する。例えば、通信推定手段15は、サンプルデータDSPL_iに基づいて、1.2GHzの周波数帯および20MHzのシステム帯域幅を検出した場合、1.2GHzの周波数帯および20MHzのシステム帯域幅に対応するTDDおよびOFDMを検出することによって、通信方式がTDDであり、変調方式がOFDMであると推定する。通信推定手段15は、他の周波数帯およびシステム帯域幅が検出された場合、同様にして通信方式または変調方式を推定する。
なお、通信推定手段15は、データベースDB1を用いて通信方式または変調方式を推定する場合、通信方式および変調方式の両方を推定してもよく、通信方式および変調方式のいずれか一方だけを推定してもよい。即ち、通信推定手段18は、通信方式および変調方式の少なくとも1つを推定すればよい。
実施の形態2においては、上述した基本方式による通信方式または変調方式の推定方法とテーブル方式による通信方式または変調方式の推定方法とを組み合わせてもよい。この場合、テーブル方式による通信方式または変調方式の推定方法を実行した後に基本方式による通信方式または変調方式の推定方法を実行してもよく、基本方式による通信方式または変調方式の推定方法を実行した後にテーブル方式による通信方式または変調方式の推定方法を実行してもよい。
[波源位置の推定]
(TDD)
推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果がTDDであるとき、信号STDDを通信推定手段15から受け、その受けた信号STDDに応じて、送信元が基地局であることを示す識別情報IDSRC_jに対応付けられた受信電力P_jおよび位置情報[x,y]をサンプルデータDSPL_iから検出する。この場合、TDDにおいては、複数の波源(=複数の基地局)が存在するため、推定手段14Bは、複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]をサンプルデータDSPL_iから検出する。
そして、推定手段14Bは、その検出した複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]を式(1)に代入して重心[x,y]を算出し、その算出した重心[x,y]を波源位置として推定する。
その後、推定手段14Bは、その推定した波源位置に誤差がある場合、実施の形態1において説明した方法によって複数の仮想端末装置2vjを追加し、複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]と、複数の仮想端末装置2vjの複数の受信電力Pjvおよび複数の位置情報[xjv,yjv]とを式(1)に代入して重心[x,y]を算出し、その算出した重心[x,y]を波源位置として推定する。
このように、推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果がTDDであるとき、マスター局(基地局)から送信された電波の受信電力P_jに基づいて波源位置を推定する。
TDDの場合、複数の波源が存在する。また、スペクトルアナライザーによる電力測定においては、電波の送信と受信のフェーズが電力のデューティ比として現れるため、電力測定に誤差が発生する。
しかし、通信方式または変調方式の推定結果がTDDであるとき、マスター局(基地局)からの受信電力P_jを用いて波源位置を推定するので、誤差を抑制した受信電力P_ERLWを用いて波源位置を推定できる。従って、波源位置を正確に推定できる。
(CDMA)
推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果がCDMA変調であるとき、信号SCDを通信推定手段15から受け、その受けた信号SCDに応じて、送信元の識別情報IDSRC_jを参照してフォワードリンク(=ダウンリンク)の送信元の識別情報IDSRC_jに対応付けられた複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]をサンプルデータDSPL_iから検出する。
そして、推定手段14Bは、その検出した複数の受信電力RSSI_jおよび複数の位置情報[x,y]を式(1)に代入して重心[x,y]を算出し、その算出した重心[x,y]を波源位置(フォワードリンクの送信元の位置)として推定する。なお、推定手段14Bは、波源位置の推定においては、リバースリンク(=アップリンク)の受信電力P_jを用いない。
その後、推定手段14Bは、その推定した波源位置に誤差がある場合、実施の形態1において説明した方法によって複数の仮想端末装置2vjを追加し、複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]と、複数の仮想端末装置2vjの複数の受信電力Pjvおよび複数の位置情報[xjv,yjv]とを式(1)に代入して重心[x,y]を算出し、その算出した重心[x,y]を波源位置として推定する。
このように、推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果がCDMA変調であるとき、リバースリンク(=アップリンク)の受信電力RSSI_jを用いずに、フォワードリンクの送信元からの受信電力P_jに基づいて波源を推定する。
CDMA変調の場合、フォワードリンクの送信電力が定電力であるので、フォワードリンクにおける受信電力P_jを用いることによって波源を正確に推定できる。
(FM変調)
推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果がFM変調であるとき、信号Sを通信推定手段15から受け、その受けた信号Sに応じて、周波数偏移している複数の受信信号SRi_jに対応する複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]をサンプルデータDSPL_iから検出する。なお、周波数偏移している受信信号SRi_jに対応する受信電力P_jは、変調信号による周波数偏移の範囲を含む帯域幅を有するフィルタを用いて検出された受信電力である。
そして、推定手段14Bは、その検出した複数の受信電力RSSI_jおよび複数の位置情報[x,y]を式(1)に代入して重心[x,y]を算出し、その算出した重心[x,y]を波源位置として推定する。
その後、推定手段14Bは、その推定した波源位置に誤差がある場合、実施の形態1において説明した方法によって複数の仮想端末装置2vjを追加し、複数の受信電力P_jおよび複数の位置情報[x,y]と、複数の仮想端末装置2vjの複数の受信電力Pjvおよび複数の位置情報[xjv,yjv]とを式(1)に代入して重心[x,y]を算出し、その算出した重心[x,y]を波源位置として推定する。
このように、推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果がFM変調であるとき、変調信号による周波数偏移の範囲を含む帯域幅を有するフィルタを用いて検出された受信電力P_jを用いて波源位置を推定するので、波源位置を正確に推定できる。
受信電力を検出するときのフィルタが周波数偏移に対して狭い帯域幅を有するとき、受信電力は、変調信号に応じて変化する。
しかし、変調信号による周波数偏移の範囲を含む帯域幅を有するフィルタを用いて受信電力P_jを検出した場合、受信信力P_jは、変調信号に応じて変化しない。従って、波源位置を正確に推定できる。
なお、通信方式または変調方式の推定結果がTDD、CDMAおよびFM変調以外であるとき、推定手段14Bは、実施の形態1における推定方法を用いて波源位置を推定する。
図40は、図33に示す波源位置推定装置1Bの動作を説明するためのフローチャートである。図40に示すフローチャートは、図11に示すフローチャートのステップS1をステップS121〜ステップS125に変えたものであり、その他は、図11に示すフローチャートと同じである。
図40を参照して、波源位置推定装置1Bの動作が開始されると、受信手段12Aは、複数の端末装置22から一定時間におけるサンプルデータDSPL_iを受信し、その受信したサンプルデータDSPL_iを記憶手段13Aに格納する。即ち、波源位置推定装置1Bは、一定時間におけるサンプルデータDSPL_iを取得する(ステップS121)。
そして、通信推定手段15は、記憶手段13AからサンプルデータDSPL_iを読み出し、その読み出したサンプルデータDSPL_iに基づいて、共用周波数を用いる1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定し(ステップS122)、通信方式または変調方式の推定結果ESTを推定手段14Bへ出力する。
その後、推定手段14Bは、通信方式または変調方式の推定結果ESTを通信推定手段15から受け、その受けた通信方式または変調方式の推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであるか否かを判定する(ステップS123)。
ステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであると判定されたとき、推定手段14Bは、推定結果ESTに基づいて、サンプルデータDSPL_iから複数の実端末装置の複数の受信電力のうちの誤差を抑制した複数の受信電力を検出するとともに、その検出した複数の受信電力に対応する複数の位置情報を検出する(ステップS124)。
一方、ステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれでもないと判定されたとき、推定手段14Bは、受信電力を峻別することなく、サンプルデータDSPL_iから複数の実端末装置の複数の受信電力および複数の位置情報を検出する(ステップS125)。
そして、ステップS124またはステップS125の後、上述したステップS2〜ステップS6が順次実行され、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyであると判定されたとき、波源位置推定装置1Bにおける波源位置を推定する動作が終了する。
図40に示すフローチャートにおいては、ステップS124からステップS2へ移行した場合、ステップS2において、推定手段14Bは、誤差を抑制した複数の受信電力を用いて波源位置[x,y]を推定する。従って、正確に波源位置[x,y]を推定できる。
誤差を抑制した複数の受信電力を用いて波源位置を推定した場合でも、実端末装置の分布に偏りがあれば、その推定した波源位置[x,y]に誤差があることになる。
従って、ステップS2,S3が実行された後、ステップS4において、その推定した波源位置[x,y]に誤差があると判定されたとき(x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき)、上述したステップS5,S6が順次実行された後、ステップS2へ移行する。
そして、ステップS2において、推定手段14Bは、複数の実端末装置の複数の位置情報および誤差を抑制した複数の受信電力と、仮想端末装置の複数の位置情報および複数の受信電力とを用いて波源位置を推定する。従って、波源位置を精度良く推定できる。
なお、ステップS125からステップS2へ移行した場合、推定手段14Bは、受信電力を峻別することなくサンプルデータDSPL_iから検出した複数の受信電力および複数の位置情報を用いて波源位置を推定する(ステップS2参照)。
図41は、図40に示すステップS122の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図41を参照して、図40のステップS121の後、通信推定手段15は、サンプルデータDSPL_iに基づいて受信電力の電力変動および先頭電力の周波数偏移を検出する(ステップS1221)。
そして、通信推定手段15は、電力変動の変動幅を検出し(ステップS1222)、受信信号の自己相関を演算する(ステップS1223)。
その後、通信推定手段15は、波源が複数であるか否かを判定する(ステップS1224)。
ステップS1224において、波源が複数であると判定されたとき、通信推定手段15は、通信方式がTDDであると推定する(ステップS1225)。
一方、ステップS1224において、波源が複数でないと判定されたとき、またはステップS1225の後、通信推定手段15は、電力変動の変動幅が、端末装置IDにおける自信号の電力の2倍以上であるか否かを判定する(ステップS1226)。
ステップS1226において、電力変動の変動幅が、端末装置IDにおける自信号の電力の2倍以上であると判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がOFDM変調またはAM変調またはASK変調であると推定する(ステップS1227)。
一方、ステップS1226において、電力変動の変動幅が、端末装置IDにおける自信号の電力の2倍以上でないと判定されたとき、またはステップS1227の後、通信推定手段15は、先頭電力が周波数偏移するか否かを判定する(ステップS1228)。
ステップS1228において、先頭電力が周波数偏移すると判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がCDMA変調またはFM変調またはFSK変調であると推定する(ステップS1229)。
一方、ステップS1228において、先頭電力が周波数偏移しないと判定されたとき、またはステップS1229の後、通信推定手段15は、電力変動の変動幅が閾値以下であるか否かを判定する(ステップS1230)。
ステップS1230において、電力変動の変動幅が閾値以下であると判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がCDMA変調またはPSK変調であると推定する(ステップS1231)。
一方、ステップS1230において、電力変動の変動幅が閾値以下でないと判定されたとき、通信推定手段15は、通信方式がセルラー方式またはテレビジョン放送であると推定する(ステップS1232)。
そして、ステップS1231またはステップS1232の後、一連の動作は、図40のステップS123へ移行する。
図42は、図41のステップS1227の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図42を参照して、図41のステップS1226において、電力変動の変動幅が、端末装置IDにおける自信号の電力の2倍以上であると判定されたとき、通信推定手段15は、自己相関が周期的に現れる2つのピークからなるか否かを判定する(ステップS1227A)。
ステップS1227Aにおいて、自己相関が周期的に現れる2つのピークからなると判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がOFDM変調であると推定する(ステップS1227B)。
一方、ステップS1227Aにおいて、自己相関が周期的に現れる2つのピークからならないと判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がAM変調またはASK変調であると推定する(ステップS1227C)。そして、ステップS1227BまたはステップS1227Cの後、一連の動作は、図41のステップS1228へ移行する。
図43は、図41のステップS1229の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図43を参照して、図41のステップS1228において、先頭電力が周波数偏移すると判定されたとき、通信推定手段15は、自己相関が周期的に現れる1つのピークからなるか否かを判定する(ステップS1229A)。
ステップS1229Aにおいて、自己相関が周期的に現れる1つのピークからなると判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がCDMA変調であると推定する(ステップS1229B)。
一方、ステップS1229Aにおいて、自己相関が周期的に現れる1つのピークからならないと判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がFM変調またはFSK変調であると推定する(ステップS1229C)。そして、ステップS1229BまたはステップS1229Cの後、一連の動作は、図41のステップS1230へ移行する。
図44は、図41のステップS1231の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図44を参照して、図41のステップS1230において、電力変動の変動幅が閾値以下であると判定されたとき、通信推定手段15は、自己相関が周期的に現れる1つのピークからなるか否かを判定する(ステップS1231A)。
ステップS1231Aにおいて、自己相関が周期的に現れる1つのピークからなると判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がCDMA変調であると推定する(ステップS1231B)。
一方、ステップS1231Aにおいて、自己相関が周期的に現れる1つのピークからならないと判定されたとき、通信推定手段15は、変調方式がPSK変調であると推定する(ステップS1231C)。そして、ステップS1231BまたはステップS1231Cの後、一連の動作は、図40のステップS123へ移行する。
図45は、図40のステップS122の別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。なお、図45においては、通信方式または変調方式の推定結果を「EST1」または「EST2」と表す。
図45を参照して、図40のステップS121の後、通信推定手段15は、上述した図41のステップS1231〜ステップS1232を順次実行する(ステップS1233)。そして、通信推定手段15は、推定した通信方式または変調方式を推定結果EST1として保持する(ステップS1234)。
その後、通信推定手段15は、サンプルデータDSPL_iを記憶手段13Aから読み出し、その読み出したサンプルデータDSPL_iに基づいて周波数帯およびシステム帯域幅を検出する(ステップS1235)。
引き続いて、通信推定手段15は、データベースDB1を記憶手段13Aから読み出し、その読み出したデータベースDB1を参照して、検出した周波数帯およびシステム帯域幅に対応する通信方式または変調方式を検出し、その検出した通信方式または変調方式を推定結果EST2とする(ステップS1236)。
そうすると、通信推定手段15は、推定結果EST1が推定結果EST2に一致するか否かを判定する(ステップS1237)。
ステップS1237において、推定結果EST1が推定結果EST2に一致しないと判定されたとき、一連の動作は、ステップS1233へ移行する。その後、ステップS1237において、推定結果EST1が推定結果EST2に一致すると判定されるまで、ステップS1233〜ステップS1237が繰り返し実行される。
そして、ステップS1237において、推定結果EST1が推定結果EST2に一致すると判定されたとき、通信推定手段15は、一致した推定結果を最終的な推定結果とする(ステップS1238)。その後、一連の動作は、図40のステップS123へ移行する。
なお、図45に示すフローチャートにおいては、ステップS1233に代えて、ステップS1235〜ステップS1236を実行し、ステップS1235〜ステップS1236に代えて、ステップS1233を実行してもよい。この場合、ステップS1236における推定結果が推定結果EST1となり、ステップS1233における推定結果が推定結果EST2になる。
図46は、図40のステップS124の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
図46を参照して、図40のステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであると判定されたとき、推定手段14Bは、通信推定手段15から信号STDDを受けたか否かを判定することによって推定結果ESTがTDDであるか否かを判定する(ステップS1241)。この場合、推定手段14Bは、通信推定手段15から信号STDDを受けているとき、推定結果ESTがTDDであると判定し、通信推定手段15から信号STDDを受けていないとき、推定結果ESTがTDDではないと判定する。
ステップS1241において、推定結果ESTがTDDであると判定されたとき、推定手段14Bは、他の通信装置を制御および/または管理する通信装置から送信された複数の電波の複数の受信電力と、その複数の受信電力に対応する複数の位置情報とをサンプルデータDSPL_iから検出する(ステップS1242)。
一方、ステップS1241において、推定結果ESTがTDDでないと判定されたとき、推定手段14Bは、通信推定手段15から信号SCDを受けたか否かを判定することによって推定結果ESTがCDMA変調であるか否かを判定する(ステップS1243)。この場合、推定手段14Bは、通信推定手段15から信号SCDを受けているとき、推定結果ESTがCDMA変調であると判定し、通信推定手段15から信号SCDを受けていないとき、推定結果ESTがCDMAではないと判定する。
ステップS1243において、推定結果ESTがCDMA変調であると判定されたとき、推定手段14Bは、フォワードリンクにおける複数の電波の複数の受信電力と、その複数の受信電力に対応する複数の位置情報とをサンプルデータDSPL_iから検出する(ステップS1244)。
一方、ステップS1243において、推定結果ESTがCDMA変調でないと判定されたとき、推定手段14Bは、変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタで検出された複数の電波の複数の受信電力と、その複数の受信電力に対応する複数の位置情報とをサンプルデータDSPL_iから検出する(ステップS1245)。
そして、ステップS1242、ステップS1244およびステップS1245のいずれかの後、図40のステップS2へ移行する。
なお、ステップS1243において、推定結果ESTがCDMA変調でないと判定されたとき、推定結果ESTがFM変調であるか否かを判定しないのは、図41のフローチャートは、図40のステップS123において推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであると判定されたことを前提としており、ステップS1241において推定結果ESTがTDDでないと判定されており、かつ、ステップS1243において推定結果ESTがCDMAでないと判定されているので、推定結果ESTがFM変調であることが明らかであるからである。
図47は、図33に示す波源位置推定装置1Bの別の動作を説明するためのフローチャートである。図47に示すフローチャートは、図16に示すフローチャートのステップS1をステップS121〜ステップS125に変えたものであり、その他は、図16に示すフローチャートと同じである。
図47を参照して、波源位置推定装置1Bの動作が開始されると、上述したステップS121〜ステップS125が順次実行される。そして、ステップS124またはステップS125の後、上述したステップS3A,S2,S4A,S4B,S5,S6が順次実行され、ステップS4Aにおいて、k=Kであると判定されると、波源位置推定装置1Bの動作が終了する。
図48は、図33に示す波源位置推定装置1Bの更に別の動作を説明するためのフローチャートである。図48に示すフローチャートは、図17に示すフローチャートのステップS1をステップS121〜ステップS125に変えたものであり、その他は、図17に示すフローチャートと同じである。
図48を参照して、波源位置推定装置1Bの動作が開始されると、上述したステップS121〜ステップS125が順次実行される。そして、ステップS124またはステップS125の後、上述したステップS3A,S2,S91〜S93,S4B,S5,S6が順次実行され、ステップS93において、誤差ΔGがしきい値Gth以下であると判定されると、波源位置推定装置1Bの動作が終了する。
図49は、実施の形態2による別の波源位置推定装置の概略図である。実施の形態2による波源位置推定装置は、図49に示す波源位置推定装置1Cであってもよい。
図49を参照して、波源位置推定装置1Cは、図33に示す波源位置推定装置1Bの推定手段14Bを推定手段14Cに変えたものであり、その他は、波源位置推定装置1Bと同じである。
推定手段14Cは、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかである場合、記憶手段13Aに記憶されたサンプルデータDSPL_iに含まれる複数の受信電力P〜Pのうち誤差を抑制した複数の受信電力を検出し、その検出した複数の受信電力に対応する複数の位置情報を検出する。そして、推定手段14Cは、その検出した複数の受信電力および複数の位置情報に基づいて、実施の形態1において説明した方法によって、電力分布を推定し、その推定結果である電力分布推定結果を生成する。そして、推定手段14Cは、その生成した電力分布推定結果を用いて実施の形態1において説明した方法によって波源位置を推定する。推定手段14Cは、その他、推定手段14Bと同じ機能を果たす。
図50は、実施の形態2における受信電力の等高線CTRを作成する方法を説明するための図である。図50において、白三角は、電力値がPW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力の測定点を示し、黒三角は、電力値がPW未満であり、マスター局からの電波の受信電力の測定点を示し、菱形は、マスター局以外の通信装置からの電波の受信電力の測定点を示し、白丸は、受信電力の重心点P_Gを示す。そして、白三角、黒三角および菱形の各々は、位置情報(x,y)および受信電力Pからなる。
図50の(a)を参照して、推定手段14Cは、記憶手段13Aに記録された複数のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_Nに基づいて、複数のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_Nに含まれる複数の位置情報[x,y]〜[x,y]および複数の受信電力P〜Pの分布状態(図50の(a)に示す分布状態)を取得する。
そして、推定手段14Cは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWを決定する。また、推定手段14Cは、推定手段14Aと同じように、電力値PWと処理範囲の半径rとの関係を予め保持している。
推定手段14Cは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PWを決定すると、推定結果ESTがTDDであるとき、複数の受信電力P〜Pのうち、電力値PW以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力において受信電力の最大値P_MAXを抽出する。即ち、推定手段14Cは、白三角で示される測定点に含まれる受信電力Pのうち、最大値P_MAXを抽出する。ここで、受信電力の最大値P_MAXを抽出するのは、受信電力の最大値P_MAXを有する端末装置22が最も波源Sに近いと考えられるからである。
そして、推定手段14Cは、−60dBmの電力値PWを有する受信電力の等高線CTRを作成する場合、受信電力の最大値P_MAXを抽出すると、その抽出した受信電力の最大値P_MAXを有する測定点を中心として半径r=500mの範囲を処理範囲REG_PRS_Mとして決定する。このように、推定手段14Cは、電力値がPW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力に基づいて処理範囲REG_PRS_Mを決定する。
推定手段14Cは、処理範囲REG_PRS_Mとして決定すると、その決定した処理範囲REG_PRS_M内のd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する。
図50の(b)を参照して、推定手段14Cは、抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、マスター局からの電波の受信電力を含むs(sは、1≦s≦dを満たす整数)個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sを抽出する。そして、推定手段14Cは、s個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに含まれるs個の受信電力P〜Pおよびs個の位置情報[x,y]〜[x,y]基づいて、式(1)を用いて受信電力の重心点P_G(x,y)を算出する。
即ち、推定手段14Cは、s個の受信電力P〜Pによって重み付けされたs個の端末装置22の位置の平均を演算することによって受信電力の重心点P_G(x,y)を算出する。
そうすると、推定手段14Cは、マスター局からの電波の受信電力のうち電力値PW以上の受信電力Pを有し、かつ、受信電力の重心点P_G(x,y)から最も遠い位置に存在する端末装置22−1と受信電力の重心点P_G(x,y)との間の距離を最大半径Rとして求める。そして、推定手段14Cは、受信電力の重心点P_G(x,y)を中心とし、かつ、最大半径Rを半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する。
このように、推定手段14Cは、マスター局以外の通信装置からの電波の受信電力、および電力値PW未満の受信電力(黒三角)を除外し、電力値PW以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力(白三角)のみに基づいて最大半径Rを決定する。
従って、推定手段14Cによる受信電力の等高線CTRの作成方法によれば、誤差を抑制した受信電力を用いて受信電力の等高線CTRを作成できる。
なお、推定手段14Cは、推定結果ESTがCDMA変調またはFM変調であるときも、図50において説明した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する。そして、推定結果ESTがCDMA変調であるとき、上記の「マスター局からの電波の受信電力」を「フォワードリンクにおける電波の受信電力」と読み替えればよく、推定結果ESTがFM変調であるとき、上記の「マスター局からの電波の受信電力」を「変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタで検出した受信電力」と読み替えればよい。
また、推定手段14Cは、通信方式または変調方式の推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調以外の場合、実施の形態1において説明した説明した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する。
図51は、実施の形態2におけるd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの抽出方法を説明するための図である。図46において、白三角は、電力値P以上、かつ、マスター局からの電波の受信電力を含む測定点を示し、黒三角は、電力値P未満、かつ、マスター局からの電波の受信電力を含む測定点を示し、菱形は、マスター局からの電波の受信電力を含む測定点を示す。なお、菱形の測定点は、電力値P以上の受信電力を含むか否かを識別していない。
図51の(a)を参照して、推定手段14Cは、上述した方法によって、電力値がPW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力に基づいて処理範囲REG_PRS_M1を決定し、処理範囲REG_PRS_M1内に存在するd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する。そして、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち電力値PW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力である受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて、上述した方法によって、受信電力の等高線CTR1を作成する。
図51の(b)を参照して、推定手段14Cは、その後、処理範囲REG_PRS_M1内に存在するd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを除外して、上述した方法によって、電力値がPW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力である受信電力に基づいて処理範囲REG_PRS_M2を決定し、処理範囲REG_PRS_M2内に存在する新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する。そして、推定手段14Cは、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち電力値PW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力である受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて、上述した方法によって、受信電力の等高線CTR2を作成する。
そして、推定手段14Cは、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを除外しながら、上述した方法によって処理範囲REG_PRS_Mを決定し、その決定した処理範囲REG_PRS_M内に存在する新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出することを繰り返し実行する。
そして、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出するごとに、上述した方法によって、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち電力値PW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力である受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて、上述した方法によって、受信電力の等高線CTRを作成する。
この場合、推定手段14Cは、次の2つの方法のいずれかを用いて受信電力の等高線CTRを作成する。
(3)作成方法3
推定手段14Cは、既に受信電力の等高線CTRの作成に用いたd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを用いずに、抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。
(4)作成方法4
推定手段14Cは、既に受信電力の等高線CTRの作成に用いたd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dと新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dとの両方に含まれる端末情報と、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dとに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。
図52は、受信電力の等高線CTRの作成方法3を説明するための図である。図52を参照して、サンプルデータDSPL_1は、受信電力の最大値P_MAX1を含み、サンプルデータDSPL_2は、サンプルデータDSPL_1を除いた場合における受信電力の最大値P_MAX2を含む。また、サンプルデータDSPL_3,DSPL_4は、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、電力値PW以上である受信電力を含む。更に、白丸は、受信電力の重心点P_Gを示す。
推定手段14Cは、処理範囲REG_PRS_M3を決定し、処理範囲REG_PRS_M3内に存在するd個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M3を抽出する。
そして、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M3のうち電力値PW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力である受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTR5を作成する。
その後、推定手段14Cは、処理範囲REG_PRS_M3内に存在するd個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M3を除いて、処理範囲REG_PRS_M4を決定し、処理範囲REG_PRS_M4内に存在するd個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M4を抽出する。
この場合、サンプルデータDSPL_3,DSPL_4は、d個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M3およびd個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M4の両方に含まれる。
そして、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_REG_PRS_M4およびサンプルデータDSPL_3,DSPL_M4のうちマスター局からの電波の受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sを抽出し、その抽出したs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて受信電力の重心点P_G3を算出し、受信電力の重心点P_G3とサンプルデータDSPL_4との距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTR6を作成する。
サンプルデータDSPL_3,DSPL_4を含めずに受信電力の等高線CTRを作成する場合、受信電力の重心点P_Gは、受信電力の重心点P_G4になり、受信電力の最大値P_MAX2を含むサンプルデータDSPL_2の位置からのずれが大きくなり、受信電力の等高線CTR6よりも半径が小さい円形状を有する受信電力の等高線CTRになる。その結果、精度良く受信電力の等高線CTRを作成することが困難になる。
しかし、サンプルデータDSPL_3,DSPL_4を含めて受信電力の等高線CTRを作成することにより、受信電力の重心点P_G3は、受信電力の最大値P_MAX2を含むサンプルデータDSPL_2の位置の近傍に存在し、より大きい半径を有する受信電力の等高線CTR6が作成される。その結果、精度良く受信電力の等高線CTRを作成することができる。
図53は、実施の形態2におけるd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの別の抽出方法を説明するための図である。図53を参照して、受信電力の最大値P_MAX6は、受信電力の最大値P_MAX5よりも小さい。
推定手段14Cは、上述した方法によって、処理範囲REG_PRS_M5を決定し、処理範囲RG_PRS_M5内に存在するd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する(図53の(a)参照)。
その後、推定手段14Cは、既に抽出した処理範囲REG_PRS_M5内のd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、受信電力の最大値P_MAXからなる受信電力を含むサンプルデータDSPLのみを除外して処理範囲REG_PRS_M6を決定し、処理範囲REG_PRS_M6内に存在するd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する(図53の(b)参照)。
このように、推定手段14Cは、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、受信電力の最大値P_MAXからなる受信電力を含むサンプルデータDSPLのみを除外しながら新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを繰り返し抽出する。
そして、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出するごとに、その抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、電力値PW(=受信電力の等高線CTRが有する電力値)以上であり、かつ、マスター局からの電波の受信電力である受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する。
上述したように、推定手段14Cは、既に抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、受信電力の最大値P_MAXからなる受信電力を含むサンプルデータDSPLを少なくとも除きながらd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出することを、マスター局からの電波の受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力がなくなるまで繰り返し行う。
なお、推定手段14Cは、通信方式または変調方式の推定結果ESTがCDMA変調またはFM変調である場合、図46〜図48において説明した方法によってd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出するとともに、その抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dに含まれるs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて受信電力の等高線CTRを作成する。そして、推定結果ESTがCDMA変調であるとき、上記の「マスター局からの電波の受信電力」を「フォワードリンクにおける電波の受信電力」と読み替えればよく、推定結果ESTがFM変調であるとき、上記の「マスター局からの電波の受信電力」を「変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタで検出した受信電力」と読み替えればよい。
図54は、実施の形態2におけるd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの抽出方式と受信電力の等高線CTRの作成処理との関係を示す図である。
図54を参照して、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dの抽出方式は、誤差を抑制した受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを除外しながら新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する抽出方式3と、誤差を抑制した受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力がなくなるまで、既に抽出したd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、受信電力の最大値P_MAXを含むサンプルデータDSPLのみを除外しながら新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する抽出方式4とを含む。
また、受信電力の等高線CTRの作成処理は、抽出されたd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち誤差を抑制した受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて受信電力の重心点P_Gを算出し、誤差を抑制した受信電力のうち電力値PW以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求め、受信電力の重心点P_Gを中心とし、かつ、最大距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する等高線作成処理3と、既に抽出されたd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dと新たに抽出されたd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dとの両方に含まれるサンプルデータDSPLと、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dとのうち誤差を抑制した受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて受信電力の重心点P_Gを算出し、誤差を抑制した受信電力のうち電力値PW以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求め、受信電力の重心点P_Gを中心とし、かつ、最大距離を半径とする円形状を有する受信電力の等高線CTRを作成する等高線作成処理4とを含む。
そして、推定手段14Cは、抽出方式3に従ってd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する場合、等高線作成処理3に従って受信電力の等高線CTRを作成し、または等高線作成処理4に従って受信電力の等高線CTRを作成する。
また、推定手段14Cは、抽出方式4に従ってd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する場合、等高線作成処理3に従って受信電力の等高線CTRを作成する。
なお、抽出方式3,4と等高線作成処理3,4との組み合わせによって等高線を作成するときの計算量についての説明は、図23における説明と同じである。
また、推定手段14Cは、通信方式または変調方式がTDD、CDMA変調およびFM変調以外である場合、上述した図23に示す抽出方式1,2と等高線作成処理1,2との組み合わせを用いて等高線を作成する。
更に、推定手段14Cは、上述した方法によって作成した2つの等高線CTRを図24において説明した方法によって合成し、合成した等高線CTR_SYNを作成する。
更に、推定手段14Cは、電波の受信感度以下の領域においては、上述した方法によって作成した等高線CTRに基づいて、図25において説明した方法によって等高線CTRを作成する。
図55は、実施の形態2における電力分布推定結果を作成する方法を説明するためのフローチャートである。
図55を参照して、電力分布を推定する動作が開始されると、受信手段12Aは、一定時間におけるサンプルデータDSPL_iを複数の端末装置22から受信し、その受信したサンプルデータDSPL_iを記憶手段13Aに格納する。即ち、波源位置推定装置1Cは、一定時間におけるサンプルデータDSPL_iを取得する(ステップS121)。
そして、通信推定手段15は、記憶手段13Aに記憶されたサンプルデータDSPL_iに基づいて、上述した方法によって、共用周波数を用いる1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定し(ステップS122)、その推定した推定結果ESTを推定手段14Cへ出力する。
推定手段14Cは、推定結果ESTを通信推定手段15から受け、その受けた推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであるか否かを判定する(ステップS123)。
ステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであると判定されたとき、推定手段14Cは、抽出方式3または抽出方式4によって少なくとも1組のd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを処理範囲内から抽出する(ステップS126)。
その後、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出するごとに、サンプルデータDSPL_1〜DSPL_dのうち、誤差を抑制した受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する(ステップS127)。
一方、ステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれでもないと判定されたとき、推定手段14Cは、抽出方式1または抽出方式2によって少なくとも1組のd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを処理範囲内から抽出する(ステップS128)。
その後、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出するごとに、サンプルデータDSPL_1〜DSPL_dに基づいて、上述した方法によって受信電力の等高線CTRを作成する(ステップS129)。
そして、ステップS127またはステップS129の後、電力分布を推定する動作が終了する。
図56は、図55に示すステップS126の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図56を参照して、図55のステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれかであると判定されたとき、推定手段14Cは、複数のサンプルデータDSPL_iに基づいて、誤差を抑制した受信電力の最大値を検出する(ステップS1261)。
そして、推定手段14Cは、受信電力の最大値が、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上であるか否かを判定する(ステップS1262)。
ステップS1262において、受信電力の最大値が電力値PW以上であると判定されたとき、推定手段14Cは、受信電力の最大値を中心した半径rの処理範囲を決定する(ステップS1263)。その後、推定手段14Cは、処理範囲内に存在するd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する(ステップS1264)。
そして、ステップS1262において、受信電力の最大値が電力値PW以上でないと判定されたとき、またはステップS1264の後、推定手段14Cは、誤差を抑制した受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力が無いか否かを判定する(ステップS1265)。
ステップS1265において、誤差を抑制した受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力があると判定されたとき、一連の動作は、ステップS1261へ戻り、ステップS1265において、誤差を抑制した受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力が無いと判定されるまで、ステップS1261〜ステップS1265が繰り返し実行される。
そして、ステップS1265において、誤差を抑制した受信電力であり、かつ、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力が無いと判定されると、一連の動作は、図55のステップS127へ移行する。
図57は、図55に示すステップS128の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図57を参照して、図55のステップS123において、推定結果ESTがTDD、CDMA変調およびFM変調のいずれでもないと判定されたとき、推定手段14Cは、複数のサンプルデータDSPL_iに基づいて受信電力の最大値を検出する(ステップS1281)。
そして、推定手段14Cは、受信電力の最大値が、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上であるか否かを判定する(ステップS1282)。
ステップS1282において、受信電力の最大値が電力値PW以上であると判定されたとき、推定手段14Cは、受信電力の最大値を中心した半径rの処理範囲を決定する(ステップS1283)。その後、推定手段14Cは、処理範囲内に存在するd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出する(ステップS1284)。
そして、ステップS1282において、受信電力の最大値が電力値PW以上でないと判定されたとき、またはステップS1284の後、推定手段14Cは、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力が無いか否かを判定する(ステップS1285)。
ステップS1285において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力があると判定されたとき、一連の動作は、ステップS1281へ戻り、ステップS1285において、作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値PW以上である受信電力が無いと判定されるまで、ステップS1281〜ステップS1285が繰り返し実行される。
図58は、図55に示すステップS127の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図58を参照して、図55のステップS126の後、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dに基づいて、誤差を抑制した受信電力を含むs個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sを抽出する(ステップS1271)。
そして、推定手段14Cは、s個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_sに含まれるs個の受信電力およびs個の位置情報に基づいて受信電力の重心点P_Gを演算する(ステップS1272)。
その後、推定手段14Cは、誤差を抑制した受信電力のうち電力値PW(作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値)以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求める(ステップS1273)。
引き続いて、推定手段14Cは、重心点P_Gを中心とし、最大距離を半径とする円形状を有する等高線CTRを作成する(ステップS1274)。
そうすると、推定手段14Cは、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出したか否かを判定する(ステップS1275)。
ステップS1275において、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出したと判定されたとき、一連の動作は、ステップS1271へ移行する。その後、ステップS1275において、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出しなかったと判定されるまで、ステップS1271〜ステップS1275が繰り返し実行される。そして、ステップS1275において、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出しなかったと判定されると、一連の動作は、図55の“終了”へ移行する。
図59は、図55に示すステップS129の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図59を参照して、図55のステップS128の後、推定手段14Cは、d個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dに含まれるd個の受信電力およびd個の位置情報に基づいて受信電力の重心点P_Gを演算する(ステップS1291)。
そして、推定手段14Cは、電力値PW(作成すべき受信電力の等高線CTRの電力値)以上の受信電力を有し、かつ、受信電力の重心点P_Gから最も遠い位置に存在する端末装置と受信電力の重心点P_Gとの距離を最大距離として求める(ステップS1292)。
その後、推定手段14Cは、重心点P_Gを中心とし、最大距離を半径とする円形状を有する等高線CTRを作成する(ステップS1293)。
そうすると、推定手段14Cは、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出したか否かを判定する(ステップS1294)。
ステップS1294において、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出したと判定されたとき、一連の動作は、ステップS1291へ移行する。その後、ステップS1294において、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出しなかったと判定されるまで、ステップS1291〜ステップS1294が繰り返し実行される。そして、ステップS1294において、新たなd個のサンプルデータDSPL_1〜DSPL_dを抽出しなかったと判定されると、一連の動作は、図55の“終了”へ移行する。
図60は、図49に示す波源位置推定装置1Cの動作を説明するためのフローチャートである。
図60に示すフローチャートは、図29に示すフローチャートのステップS110をステップS110Aに変えたものであり、その他は、図29に示すフローチャートと同じである。
図60を参照して、波源位置推定装置1Cの動作が開始されると、上述したステップS1〜ステップS4が順次実行される。
そして、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyでないと判定されたとき、推定手段14Cは、図55に示すフローチャート(図56〜図59に示すフローチャートを含む)に従って電力分布推定結果を作成する(ステップS110A)。
その後、推定手段14Cは、電力分布推定結果を用いて、上述したステップS5,S6を順次実行する。そして、ステップS4において、x<Δx、かつ、y<Δyであると判定されたとき、波源位置推定装置1Cの動作が終了する。
図61は、図49に示す波源位置推定装置1Cの動作を説明するための別のフローチャートである。
図61に示すフローチャートは、図30に示すフローチャートのステップS110をステップS110Aに変えたものであり、その他は、図30に示すフローチャートと同じである。
図61を参照して、波源位置推定装置1Cの動作が開始されると、上述したステップS1,S3A,S2,S4A,S4Bが順次実行される。
そして、ステップS4Bの後、推定手段14Cは、上述したステップS110A,S5,S6を順次実行し、ステップS4Aにおいて、k=Kであると判定されると、波源位置推定装置1Cの動作が終了する。
図62は、図49に示す波源位置推定装置1Cの動作を説明するための更に別のフローチャートである。
図62に示すフローチャートは、図31に示すフローチャートのステップS110をステップS110Aに変えたものであり、その他は、図31に示すフローチャートと同じである。
図62を参照して、波源位置推定装置1Cの動作が開始されると、上述したステップS1,S3A,S2,S91〜S93,S4Bが順次実行される。
そして、ステップS4Bの後、推定手段14Cは、上述したステップS110A,S5,S6を順次実行し、ステップS93において、誤差ΔGがしきい値Gth以下であると判定されると、波源位置推定装置1Cの動作が終了する。
このように、波源位置推定装置1Cは、波源位置の推定が収束条件を満たさないと判定された場合、収束条件を満たすと判定されるまで、電力分布を推定し、その推定した電力分布を用いて仮想端末装置2vjの追加と受信電力Pの信頼度RELが低い端末装置22の削除とを行い、波源位置を推定する処理を繰り返し行う。
なお、実施の形態2においては、波源位置推定装置1Bの動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、波源位置推定装置1Bは、CPU、ROMおよびRAMを備える。
ROMは、図40に示すフローチャートのステップS121〜S125,S1〜S6(図41に示すフローチャート、図42に示すフローチャート、図43に示すフローチャート、図44に示すフローチャートおよび図46に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_G、または図40に示すフローチャートのステップS121〜S125,S1〜S6(図45に示すフローチャートおよび図46に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_H、または図47に示すフローチャート(図41に示すフローチャート、図42に示すフローチャート、図43に示すフローチャート、図44に示すフローチャートおよび図46に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_I、または図47に示すフローチャート(図45に示すフローチャートおよび図46に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_J、または図48に示すフローチャート(図41に示すフローチャート、図42に示すフローチャート、図43に示すフローチャート、図44に示すフローチャートおよび図46に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_K、または図48に示すフローチャート(図45に示すフローチャートおよび図46に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_Lを格納する。RAMは、各種演算の結果を一時的に格納する。
そして、CPUは、ROMからプログラムProg_G〜Prog_Lのいずれかを読み出して実行し、上述した方法によって、波源位置を推定する。
また、実施の形態2においては、波源位置推定装置1Cの動作は、ソフトウェアによって実行されてもよい。この場合、波源位置推定装置1Cは、CPU、ROMおよびRAMを備える。
ROMは、図55に示すフローチャートのステップS121〜S123,S126〜S129(図56〜図59に示すフローチャートを含む)を備えるプログラムProg_M、または図60に示すフローチャートのステップS1〜S4,S110A,S5,S6(図50に示すフローチャート(図56〜図59に示すフローチャートを含む)を含む)を備えるプログラムProg_N、または図61に示すフローチャートのステップS1,S3A,S2,S4A,S4B,S110A,S5,S6(図50に示すフローチャート(図56〜図59に示すフローチャートを含む)を含む)を備えるプログラムProg_O、または図62に示すフローチャートのステップS1,S3A,S2,S91〜S93,S4B,S110A,S5,S6(図50に示すフローチャート(図56〜図59に示すフローチャートを含む)を含む)を備えるプログラムProg_Pを格納する。RAMは、各種演算の結果を一時的に格納する。
そして、CPUは、ROMからプログラムProg_Mを読み出して実行し、上述した方法によって、電力分布を推定する。また、CPUは、ROMからプログラムProg_N〜Prog_Pのいずれかを読み出して実行し、上述した方法によって、電力分布を推定し、その推定した電力分布を用いて波源位置を推定する。
また、プログラムProg_G〜Prog_Pは、CD,DVD等の記録媒体に記録されて流通してもよい。
プログラムProg_G〜Prog_Pのいずれかを記録した記録媒体をパーソナルコンピュータに装着すると、CPUは、記録媒体からプログラムProg_G〜Prog_Pのいずれかを読み出して実行し、上述した方法によって、波源位置を推定する。
従って、プログラムProg_G〜Prog_Pのいずれかを記録した記録媒体は、コンピュータ(CPU)読み取り可能な記録媒体である。
実施の形態2におけるその他の説明は、実施の形態1における説明と同じである。
上述した実施の形態によれば、この発明の実施の形態による波源位置推定装置は、移動端末または静止端末からなる実端末装置の位置情報と実端末装置における受信電力とを含む実端末情報を複数の実端末装置から受信する受信手段と、複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する推定手段とを備えていればよい。
また、この発明の実施の形態によるプログラムは、受信手段が、移動端末または静止端末からなる実端末装置の位置情報と実端末装置における受信電力とを含む実端末情報を複数の実端末装置から受信する第1のステップと、推定手段が、複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて受信電力によって重み付けされた複数の実端末装置および少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する第2のステップとをコンピュータに実行させるものであればよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、波源位置推定装置、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。
1,1A,1B,1C 波源位置推定装置、2,22 端末装置、10,10A 無線通信システム、11 アンテナ、12,12A 受信手段、13,13A 記憶手段、14,14A,14B,14C 推定手段、15 通信推定手段、31,32 基地局。

Claims (27)

  1. 移動端末または静止端末からなる実端末装置の位置情報と前記実端末装置における受信電力とを含む実端末情報を複数の実端末装置から受信する受信手段と、
    前記複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて前記受信電力によって重み付けされた前記複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して前記複数の実端末装置および前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて前記受信電力によって重み付けされた前記複数の実端末装置および前記少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する推定手段とを備える波源位置推定装置。
  2. 前記推定手段は、電力分布の推定結果を示す電力分布推定結果に基づいて前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力とを追加し、その追加した前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力と、前記複数の実端末装置の複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項1に記載の波源位置推定装置。
  3. 前記推定手段は、前記少なくとも1つの仮想端末装置をランダムに配置し、その配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、前記電力分布推定結果に基づいて、前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする、請求項2に記載の波源位置推定装置。
  4. 前記推定手段は、前記電力分布推定結果によって示される等電力線上に前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、前記等電力線上の電力値を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とし、前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とする、請求項2に記載の波源位置推定装置。
  5. 前記推定手段は、複数の実端末装置のうち、隣接する実端末装置間の距離を求め、その求めた距離が第1のしきい値以下である実端末装置が配置されている領域以外の領域に前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、その配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、前記電力分布推定結果に基づいて、前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする、請求項2に記載の波源位置推定装置。
  6. 前記推定手段は、前記電力分布推定結果によって示される等電力線上の電力値と前記実端末装置における受信電力との電力差が第2のしきい値よりも大きいか否かを前記複数の実端末装置の全てについて判定し、前記電力差が前記第2のしきい値よりも大きい実端末装置を除外して前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の波源位置推定装置。
  7. 前記推定手段は、前記複数の実端末装置および前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置の平均が第3のしきい値以下であるとき、前記収束条件を満たすと判定し、前記推定処理を完了する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の波源位置推定装置。
  8. 前記推定手段は、前記推定処理の実行回数が所定回数に達したとき、前記収束条件を満たすと判定し、前記推定処理を完了する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の波源位置推定装置。
  9. 前記推定手段は、前記推定処理を2回以上実行したとき、前記推定処理をk−1(kは2以上の整数)回実行したときに推定された波源位置と、前記推定処理をk回実行したときに推定された波源位置との誤差が第4のしきい値以下であるとき、前記収束条件を満たすと判定し、前記推定処理を完了する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の波源位置推定装置。
  10. 1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定する通信推定手段を更に備え、
    前記推定手段は、前記通信推定手段による推定結果に基づいて、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち誤差を抑制した複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の波源位置推定装置。
  11. 前記推定手段は、前記通信推定手段によって推定された通信方式が時分割複信であるとき、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、他の通信装置を制御および/または管理する通信装置から送信された電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項10に記載の波源位置推定装置。
  12. 前記推定手段は、前記通信推定手段によって推定された通信方式が周波数分割複信であるとき、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、上りリンクにおける電波の複数の受信電力を用いず、下りリンクにおける電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項10に記載の波源位置推定装置。
  13. 前記推定手段は、前記通信推定手段によって推定された変調方式がFM変調であるとき、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタを用いて検出された複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項10に記載の波源位置推定装置。
  14. 受信手段が、移動端末または静止端末からなる実端末装置の位置情報と前記実端末装置における受信電力とを含む実端末情報を複数の実端末装置から受信する第1のステップと、
    推定手段が、前記複数の実端末装置の複数の実端末情報に含まれる複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて前記受信電力によって重み付けされた前記複数の実端末装置の重心を波源位置として推定し、その推定した波源位置に誤差があると判定したとき、少なくとも1つの仮想端末装置の位置を示す位置情報と受信電力とを追加して前記複数の実端末装置および前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報および受信電力に基づいて前記受信電力によって重み付けされた前記複数の実端末装置および前記少なくとも1つの仮想端末装置の重心を波源位置として推定する推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する第2のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
  15. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、電力分布の推定結果を示す電力分布推定結果に基づいて前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力とを追加し、その追加した前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報と受信電力と、前記複数の実端末装置の複数の位置情報と複数の受信電力とに基づいて前記推定処理を収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項14に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  16. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記少なくとも1つの仮想端末装置をランダムに配置し、その配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、前記電力分布推定結果に基づいて、前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする、請求項15に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  17. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記電力分布推定結果によって示される等電力線上に前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、前記等電力線上の電力値を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とし、前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とする、請求項15に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  18. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、複数の実端末装置のうち、隣接する実端末装置間の距離を求め、その求めた距離が第1のしきい値以下である実端末装置が配置されている領域以外の領域に前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置し、その配置した位置を示す位置情報を前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置情報とし、前記電力分布推定結果に基づいて、前記少なくとも1つの仮想端末装置を配置した位置における受信電力を求め、その求めた受信電力を前記少なくとも1つの仮想端末装置の受信電力とする、請求項15に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  19. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記電力分布推定結果によって示される等電力線上の電力値と前記実端末装置における受信電力との電力差が第2のしきい値よりも大きいか否かを前記複数の実端末装置の全てについて判定し、前記電力差が前記第2のしきい値よりも大きい実端末装置を除外して前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項15から請求項18のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  20. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記複数の実端末装置および前記少なくとも1つの仮想端末装置の位置の平均が第3のしきい値以下であるとき、前記収束条件を満たすと判定し、前記推定処理を完了する、請求項14から請求項19のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  21. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記推定処理の実行回数が所定回数に達したとき、前記収束条件を満たすと判定し、前記推定処理を完了する、請求項14から請求項19のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  22. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記推定処理を2回以上実行したとき、前記推定処理をj(jは2以上の整数)回実行したときに推定された波源位置と、前記推定処理をj+1回実行したときに推定された波源位置との誤差が第4のしきい値以下であるとき、前記収束条件を満たすと判定し、前記推定処理を完了する、請求項14から請求項19のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  23. 通信推定手段が、1次利用者および2次利用者の通信方式または変調方式を推定する第3のステップを更にコンピュータに実行させ、
    前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記通信推定手段による推定結果に基づいて、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち誤差を抑制した複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項14から請求項22のいずれか1項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  24. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記通信推定手段によって推定された通信方式が時分割複信であるとき、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、他の通信装置を制御および/または管理する通信装置から送信された電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項23に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  25. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記通信推定手段によって推定された通信方式が周波数分割複信であるとき、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、上りリンクにおける電波の複数の受信電力を用いず、下りリンクにおける電波の複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項23に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  26. 前記推定手段は、前記第2のステップにおいて、前記通信推定手段によって推定された変調方式がFM変調であるとき、前記複数の実端末装置の複数の受信電力のうち、変調信号による周波数偏移を含む帯域幅を有するフィルタを用いて検出された複数の受信電力を選択し、その選択した複数の受信電力を用いて前記推定処理を前記収束条件が満たされるまで繰り返し実行する、請求項23に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
  27. 請求項14から請求項26のいずれか1項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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