JP3847763B2 - Radio wave reception characteristic estimation apparatus and radio wave reception characteristic estimation method - Google Patents

Radio wave reception characteristic estimation apparatus and radio wave reception characteristic estimation method Download PDF

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Description

本発明は、レイトレーシング法を用いて電波の受信特性を推定する装置および方法に関する。特に、本発明は、セルラ方式による移動通信システムにおけるサービスエリア内の受信特性を推定するための電波受信特性推定装置および電波受信特性推定方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for estimating radio wave reception characteristics using a ray tracing method. In particular, the present invention relates to a radio wave reception characteristic estimation device and a radio wave reception characteristic estimation method for estimating reception characteristics in a service area in a mobile communication system using a cellular system.

移動通信システムにおけるサービスエリア内の受信特性を推定する方法にトレーシング法がある(非特許文献1を参照)。
図7は、従来のレイトレーシング法を示す概略図である。
図7(a)に示すように、レイトレーシング法では、送信点71から放射される電波をレイとみなし、周囲の構造物による反射/回析/透過を考慮して、受信点72に到達可能なレイを探索する。受信点72における受信電力,伝搬遅延,到達角度などの受信特性は、受信点72に到達するレイの電界,伝搬遅延時間,到来角度より算出する。送信点71から受信点72までのレイをトレースするには、イメージング法(Imaging method)もしくはレイランチング法(Ray−launching method)を用いる。特に、イメージング法を用いれば、送受信間のレイを厳密にトレースすることができる。その結果、レイa〜レイdのようにトレースされたとする。
There is a tracing method as a method of estimating reception characteristics in a service area in a mobile communication system (see Non-Patent Document 1).
FIG. 7 is a schematic diagram showing a conventional ray tracing method.
As shown in FIG. 7A, in the ray tracing method, the radio wave radiated from the transmission point 71 is regarded as a ray, and the reception point 72 can be reached in consideration of reflection / diffraction / transmission by surrounding structures. Search for the best rays. Reception characteristics such as reception power, propagation delay, and arrival angle at the reception point 72 are calculated from the electric field, propagation delay time, and arrival angle of the ray that reaches the reception point 72. In order to trace a ray from the transmission point 71 to the reception point 72, an imaging method (Ray-launching method) or a ray-launching method is used. In particular, if an imaging method is used, a ray between transmission and reception can be traced strictly. As a result, it is assumed that traces are made like ray a to ray d.

図7(a)に示す受信点72におけるレイの情報として到来時間,到来方向,受信電力の3次元で図示すると、図7(b)のようになる。図7(b)は、3次元座標をX,Y,Zとすると、X軸方向に到来時間、Y軸方向に到来方向、Z軸方向に受信電力を示している。これにより、図7(c)に示すように、受信特性の推定を行なう。受信特性の推定は、受信電力(伝搬損失)、伝搬遅延(遅延スプレッド)、到来角度(角度スプレッド)などを推定する。   The ray information at the reception point 72 shown in FIG. 7A is shown in three dimensions of arrival time, arrival direction, and reception power as shown in FIG. 7B. FIG. 7B shows the arrival time in the X-axis direction, the arrival direction in the Y-axis direction, and the received power in the Z-axis direction, where the three-dimensional coordinates are X, Y, and Z. Thereby, as shown in FIG.7 (c), a receiving characteristic is estimated. The reception characteristics are estimated by estimating received power (propagation loss), propagation delay (delay spread), arrival angle (angle spread), and the like.

図8は、従来のイメージング法による反射レイのトレース方法を示す概略図である。イメージング法では、例えば、図8に示す送信点71から反射面(1)と反射面(2)を経由して受信点72に到達する2回反射のレイをトレースする場合、まず、送信点71の反射面(1)に対するイメージ(1)を求め、点81とし、次にイメージ(1)の反射面(2)に対するイメージ(2)を求め、点82とする。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a reflection ray tracing method by a conventional imaging method. In the imaging method, for example, when tracing a twice reflected ray that reaches the receiving point 72 from the transmitting point 71 shown in FIG. 8 via the reflecting surface (1) and the reflecting surface (2), first, the transmitting point 71 is traced. An image (1) with respect to the reflective surface (1) is obtained as a point 81, and then an image (2) with respect to the reflective surface (2) of the image (1) is obtained as a point 82.

反射面(2)における反射点は、「受信点72と送信点イメージ(2)の点82とを結ぶ線分と反射面(2)との交点」より求めることができ、反射面(1)における反射点は「上記求めた反射面(2)における反射点と送信点イメージ(1)の点81とを結ぶ線分と反射面(1)との交点」より求めることができる。最後に送信点から受信点までを各の反射点を経由する折れ線で結ぶことにより、送受信間のレイを厳密にトレースすることができる。したがって、求めた受信特性の推定結果にはトレースに起因する推定誤差は存在しない。
図8に示す例では、2回反射のレイとして、反射面の組み合わせが、「送信点→反射面2→反射面1→受信点」となるレイも存在する可能性がある。そこで、2回反射のレイを求めるためには、この反射面の組み合わせに対しても同様の操作を行なう必要がある。
The reflection point on the reflection surface (2) can be obtained from “the intersection of the line connecting the reception point 72 and the point 82 of the transmission point image (2) and the reflection surface (2)”. The reflection point at can be obtained from “the intersection of the line segment connecting the reflection point on the reflection surface (2) obtained above and the point 81 of the transmission point image (1) and the reflection surface (1)”. Finally, by connecting the transmission point to the reception point with a broken line passing through each reflection point, the ray between transmission and reception can be traced strictly. Therefore, there is no estimation error due to the trace in the obtained reception characteristic estimation result.
In the example shown in FIG. 8, there is a possibility that a ray having a combination of reflection surfaces “transmission point → reflection surface 2 → reflection surface 1 → reception point” exists as a twice-reflection ray. Therefore, in order to obtain a ray of twice reflection, it is necessary to perform the same operation for the combination of the reflecting surfaces.

図9は、探索すべき面/エッジの組み合わせを示す模式図である。同図に示すように、反射/回析/透過の回数を1回目、2回目、・・・N回目とし、送信点71から受信点72までトレースする。ここで、m1〜mMがトレースの対象となる面/エッジである。一般に、考慮する構造物の面数をMr、トレースの対象とするレイの反射回数をNrとすると、探索すべき反射面の組み合わせはMr Nrとなる。したがって、考慮する構造物の面数および反射回数を増やすと探索すべき反射面の組み合わせは激増する。但し、これらの組み合わせの中には、レイをトレースする過程で反射の条件を満たせず棄却される組み合わせ、およびレイがトレースできても受信電力が小さいために、所望の受信特性に与える影響が極めて小さい組み合わせが数多く存在する。 FIG. 9 is a schematic diagram showing combinations of faces / edges to be searched. As shown in the figure, the number of reflection / diffraction / transmission is set to the first time, the second time,..., The Nth time, and tracing is performed from the transmission point 71 to the reception point 72. Here, a surface / edge of m 1 ~m M is traced. In general, when the number of structures to be considered is M r and the number of reflections of the ray to be traced is N r , the combination of reflection surfaces to be searched is M r Nr . Therefore, when the number of structures to be considered and the number of reflections are increased, the combination of reflection surfaces to be searched increases drastically. However, some of these combinations are rejected without satisfying the reflection conditions during the ray tracing process, and even if the ray can be traced, the received power is small, so the effect on the desired reception characteristics is extremely high. There are many small combinations.

以上説明したものが、イメージング法を用いた反射レイのトレース方法である。なお、回折および透過を伴うレイに対しても同様の手順によりトレースすることができる。
細矢良雄(監修),電波伝搬ハンドブック,(株)リアライズ社,1999
What has been described above is the reflection ray tracing method using the imaging method. It is possible to trace a ray with diffraction and transmission by the same procedure.
Yoshio Hosoya (supervised), Radio Propagation Handbook, Realize Inc., 1999

上述した従来の方法において、レイトレースにイメージング法を用いると、送受信間のレイを厳密にトレースすることが可能である。しかしながら、考慮する構造物の面とエッジの数およびトレースするレイの反射/回析/透過の回数を増やすと、レイを探索すべき面/エッジの組み合わせ数が激増し、レイトレースに要する演算処理量は膨大となる。また、これら組み合わせの中には所望の受信特性に殆ど寄与しないものも多数存在する。すなわち、イメージング法によるレイトレースは演算処理の効果が悪いといえる。
そこで、本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであって、レイトレーシング法の特にイメージング法を用いた受信特性推定において、高い推定精度を保ちつつ、演算処理の効率を向上させることが可能な電波受信特性推定装置および電波受信特性推定方法を提供することを目的としている。
In the conventional method described above, when an imaging method is used for ray tracing, it is possible to accurately trace a ray between transmission and reception. However, increasing the number of structural surfaces and edges to be considered and the number of reflection / diffraction / transmission of rays to be traced increases the number of combinations of surfaces / edges to search for rays, and the arithmetic processing required for ray tracing The amount is enormous. In addition, there are many combinations that do not substantially contribute to the desired reception characteristics. That is, it can be said that ray tracing by the imaging method has a poor effect of the arithmetic processing.
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to improve the efficiency of arithmetic processing while maintaining high estimation accuracy in the reception characteristic estimation using the ray tracing method, particularly the imaging method. It is an object of the present invention to provide a possible radio wave reception characteristic estimation device and radio wave reception characteristic estimation method.

上記課題を解決するために、請求項1記載の電波受信特性推定装置は、染色体を用いたレイトレーシング法により電波の受信特性を推定する電波受信特性推定装置であって、構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、前記構造物の面またはエッジによる種々の光学的現象を伴って受信点に到達するレイの経路を染色体とみなし、当該染色体を予め定めた個数だけ生成する初期染色体生成手段と、前記初期染色体生成手段において生成した染色体が示す経路を対象にイメージング法によってレイをトレースするレイトレーシング手段と、前記染色体が示す経路のうち、レイが受信点に到達可能と判断された経路に対しては、受信電力を計算し、レイが受信点に到達不可能と判断された経路に対しては、ダミーの受信電力値を与える受信電力計算手段と、前記受信電力を染色体における適応度とみなし、各染色体を適応度によりランク付けする適応度評価手段と、前記適応度評価手段においてランク付けされた染色体が所定の収束条件を満たしているかを判定する収束条件判定手段と、該収束条件を満たしていない場合には、適応度の高い染色体を優先的に選択した後、遺伝的操作を行なうことにより、新たな染色体を予め定めた個数だけ生成する染色体再生成手段と、該収束条件を満たしていれば各染色体のレイトレース情報より所定の受信特性を求める受信特性算出手段と、を具備することを特徴とする。この構成によれば、構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、前記構造物の面またはエッジによる種々の光学的現象を伴って受信点に到達するレイの経路を染色体とみなし、当該染色体を予め定めた個数だけ生成するので、全てのレイのトレースを行なう必要がないため、演算処理を大幅に削減することができる。   In order to solve the above-mentioned problem, the radio wave reception characteristic estimation device according to claim 1 is a radio wave reception characteristic estimation device that estimates radio wave reception characteristics by a ray tracing method using a chromosome, the surface or edge of a structure. Initial chromosome generating means for generating a predetermined number of chromosomes, regarding a ray path reaching a reception point with various optical phenomena due to the surface or edge of the structure as a chromosome, Ray tracing means for tracing a ray by an imaging method for a path indicated by a chromosome generated in the initial chromosome generating means, and a path for which a ray is determined to reach a receiving point among the paths indicated by the chromosome Received power meter that calculates the received power and gives a dummy received power value for the path that is determined that the ray cannot reach the receiving point. Means, the received power is regarded as fitness in chromosomes, fitness evaluation means for ranking each chromosome according to fitness, and whether the chromosomes ranked in the fitness evaluation means satisfy a predetermined convergence condition Convergence condition determination means for determining, and when the convergence condition is not satisfied, a predetermined number of new chromosomes are generated by performing genetic operation after preferentially selecting chromosomes with high fitness And a reception characteristic calculation means for obtaining a predetermined reception characteristic from ray-trace information of each chromosome if the convergence condition is satisfied. According to this configuration, the surface or edge of the structure is regarded as a gene, the ray path reaching the receiving point with various optical phenomena due to the surface or edge of the structure is regarded as a chromosome, and the chromosome is preliminarily determined. Since the predetermined number is generated, it is not necessary to trace all the rays, so that the arithmetic processing can be greatly reduced.

また、請求項2記載の電波受信特性推定装置は、請求項1において、前記再生成手段において、同一の遺伝子配列を持つ染色体は生成する染色体群の中で唯一となるように制御することを特徴とする。この構成によれば、同一の遺伝子配列をもつ染色体は、生成する染色体群の中で唯一となるように制御することにより、同一経路を通るレイが重複してトレースされることによる推定精度の劣化を避けることができる。   Further, the radio wave reception characteristic estimation apparatus according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the regeneration means controls so that a chromosome having the same gene sequence is unique among the generated chromosome group. And According to this configuration, the chromosomes with the same gene sequence are controlled so that they are unique among the chromosome group to be generated, thereby degrading the estimation accuracy due to the redundant ray tracing through the same route. Can be avoided.

また、請求項3記載の電波受信特性推定装置は、請求項1または2において、前記適応度評価手段は、染色体の種類の総数Nallを求める手段と、第i回の繰り返し演算までに適応度を計算した染色体の種類の数Ncal (i)をカウントし,その演算率(=Ncal (i)/Nall)を求める手段と、を具備し、前記収束条件判定手段は、前記演算率が所定の割合に達したか否かを収束条件とすることを特徴とする。この構成によれば、考慮する面とエッジを用いて生成可能な全組み合わせに対する既演算組み合わせの割合を演算率と定義し、この演算率を収束条件として用いることにより、予め設定する各種パラメータ値(例えば、突然変異確率)の適正を明確に評価することが可能となり、演算処理の効率がより高くなるパラメータ値を見つけることができる。 The radio wave reception characteristic estimation apparatus according to claim 3 is the radio wave reception characteristic estimation device according to claim 1 or 2, wherein the fitness evaluation means includes a means for obtaining a total number N all of chromosome types and a fitness until the i-th repetitive calculation. Counting the number of types of chromosomes N cal (i) for which calculation is performed, and calculating the calculation rate (= N cal (i) / N all ), and the convergence condition determining unit includes the calculation rate The convergence condition is whether or not a predetermined ratio is reached. According to this configuration, the ratio of the already-computed combinations to all combinations that can be generated using the plane to be considered and the edge is defined as a calculation rate, and by using this calculation rate as a convergence condition, various parameter values ( For example, it is possible to clearly evaluate the appropriateness of the mutation probability, and it is possible to find a parameter value that makes the calculation process more efficient.

また、請求項4記載の電波受信特性推定装置は、請求項1において、前記受信電力計算手段は、前記光学的現象の回数が1回で受信点に到達する全てのレイをトレースし、各レイの受信電力を求め、前記適応度評価手段は、前記受信電力計算手段で求めた受信電力の大きさにより前記レイをランク付けし、前記染色体再生成手段は、前記適応度評価手段における当該ランクの高いレイが光学的現象を伴う面またはエッジを優先的に選択し、染色体を生成することを特徴とする。この構成によれば、受信電力の大きさによりレイをランクつけし、ランクの高いレイを優先的に選択するので、構造物の面とエッジの全ての組み合わせに対して全てのレイのトレースを行なう必要がないため、演算処理を大幅に削減することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the radio wave reception characteristic estimation apparatus according to the first aspect, wherein the received power calculation means traces all rays that reach the reception point with one optical phenomenon and each ray is received. The fitness evaluation means ranks the rays according to the magnitude of the reception power obtained by the reception power calculation means, and the chromosome regeneration means determines the rank of the rank in the fitness evaluation means. A feature is that a high ray preferentially selects a surface or an edge with an optical phenomenon and generates a chromosome. According to this configuration, the rays are ranked according to the magnitude of the received power, and the rays with higher rank are preferentially selected. Therefore, all the rays are traced for all the combinations of the surface and the edge of the structure. Since there is no need, the arithmetic processing can be greatly reduced.

また、請求項5記載の複数の受信点における電波受信特性推定装置は、請求項1の電波受信特性推定装置を用いて、複数の受信点における電波受信特性を推定する電波受信特性推定装置であって、前記複数の受信点のうちの各受信点において、自身に隣接する受信点を探索する探索手段と、前記自身に隣接する受信点の情報により、推定する受信点の順番を決定する推定順序決定手段と、を具備し、前記初期染色体生成手段において、前記自身に隣接しかつ既に推定が終了している受信点で得られた最終の染色体に基づいて染色体を生成することを特徴とする。この構成によれば、各の受信点に到達するレイの経路はお互いに似たものとなる。従って、隣接する受信点で最終的に得られた染色体群を初期値として受信特性を推定することにより、繰り返し演算回数を減らすことが可能となり、演算処理の効率化が図ることができる。   In addition, the radio wave reception characteristic estimation device at a plurality of reception points according to claim 5 is a radio wave reception characteristic estimation device that estimates the radio wave reception characteristics at a plurality of reception points using the radio wave reception characteristic estimation device according to claim 1. An estimation order for determining the order of reception points to be estimated from search means for searching for reception points adjacent to each other at the reception points of the plurality of reception points and information on reception points adjacent to the reception points. And determining means, wherein the initial chromosome generating means generates a chromosome based on a final chromosome obtained at a receiving point adjacent to itself and already estimated. According to this configuration, the ray paths that reach each receiving point are similar to each other. Therefore, by estimating the reception characteristics using the chromosome group finally obtained at the adjacent reception point as an initial value, it is possible to reduce the number of repetitive calculations and increase the efficiency of the calculation process.

また、請求項6記載の電波受信特性推定方法は、染色体を用いたレイトレーシング法により電波の受信特性を推定する電波受信特性推定方法であって、構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、前記構造物の面またはエッジによる種々の光学的現象を伴って受信点に到達するレイの経路を染色体とみなし、当該染色体を予め定めた個数だけ生成する初期染色体生成ステップと、前記初期染色体生成ステップにおいて生成した染色体が示す経路を対象にイメージング法によってレイをトレースするレイトレーシングステップと、前記染色体が示す経路のうち、レイが受信点に到達可能と判断された経路に対しては、受信電力を計算し、レイが受信点に到達不可能と判断された経路に対しては、ダミーの受信電力値を与える受信電力計算ステップと、前記受信電力を染色体における適応度とみなし、各染色体を適応度によりランク付けする適応度評価ステップと、前記適応度評価ステップにおいてランク付けされた染色体が所定の収束条件を満たしているかを判定する収束条件判定ステップと、該収束条件を満たしていない場合には、適応度の高い染色体を優先的に選択した後、遺伝的操作を行なうことにより、新たな染色体を予め定めた個数だけ生成する染色体再生成ステップと、該収束条件を満たしていれば各染色体のレイトレース情報より所定の受信特性を求める受信特性算出ステップと、を含むことを特徴とする。この構成によれば、構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、前記構造物の面またはエッジによる種々の光学的現象を伴って受信点に到達するレイの経路を染色体とみなし、当該染色体を予め定めた個数だけ生成するので、全てのレイのトレースを行なう必要がないため、演算処理を大幅に削減することができる。   The radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6 is a radio wave reception characteristic estimation method for estimating radio wave reception characteristics by a ray tracing method using a chromosome, wherein a surface or an edge of a structure is regarded as a gene, In the initial chromosome generating step, the ray path reaching the receiving point with various optical phenomena due to the surface or edge of the structure is regarded as a chromosome, and an initial chromosome generating step for generating a predetermined number of the chromosomes, The ray tracing step that traces the rays by the imaging method for the path indicated by the generated chromosome, and the received power is calculated for the path that is determined that the ray can reach the receiving point among the paths indicated by the chromosome. However, the received power calculation step that gives a dummy received power value to the path where the ray is determined not to reach the receiving point. The received power is regarded as the fitness of chromosomes, and an fitness evaluation step for ranking each chromosome according to fitness, and whether the chromosomes ranked in the fitness evaluation step satisfy a predetermined convergence condition is determined. A convergence condition determining step to perform, and if the convergence condition is not satisfied, a chromosome having a high fitness is preferentially selected and then a genetic operation is performed to generate a predetermined number of new chromosomes. The method includes a chromosome regeneration step and a reception characteristic calculation step for obtaining a predetermined reception characteristic from ray-trace information of each chromosome if the convergence condition is satisfied. According to this configuration, the surface or edge of the structure is regarded as a gene, the ray path reaching the receiving point with various optical phenomena due to the surface or edge of the structure is regarded as a chromosome, and the chromosome is preliminarily determined. Since the predetermined number is generated, it is not necessary to trace all the rays, so that the arithmetic processing can be greatly reduced.

また、請求項7記載の電波受信特性推定方法は、請求項6において、前記再生成ステップにおいて、同一の遺伝子配列を持つ染色体は生成する染色体群の中で唯一となるように制御することを特徴とする。この構成によれば、同一の遺伝子配列をもつ染色体は、生成する染色体群の中で唯一となるように制御することにより、同一経路を通るレイが重複してトレースされることによる推定精度の劣化を避けることができる。この構成によれば、考慮する面とエッジを用いて生成可能な全組み合わせに対する既演算組み合わせの割合を演算率と定義し、この演算率を収束条件として用いることにより、予め設定する各種パラメータ値(例えば、突然変異確率)の適正を明確に評価することが可能となり、演算処理の効率がより高くなるパラメータ値を見つけることができる。   The radio wave reception characteristic estimation method according to claim 7 is characterized in that, in claim 6, in the regeneration step, the chromosome having the same gene sequence is controlled to be unique among the generated chromosome group. And According to this configuration, the chromosomes with the same gene sequence are controlled so that they are unique among the chromosome group to be generated, thereby degrading the estimation accuracy due to the redundant ray tracing through the same route. Can be avoided. According to this configuration, the ratio of the already-computed combinations to all combinations that can be generated using the plane to be considered and the edge is defined as a calculation rate, and by using this calculation rate as a convergence condition, various parameter values ( For example, it is possible to clearly evaluate the appropriateness of the mutation probability, and it is possible to find a parameter value that makes the calculation process more efficient.

また、請求項8記載の電波受信特性推定方法は、請求項6または7において、前記適応度評価ステップは、染色体の種類の総数Nallを求めるステップと、第i回の繰り返し演算までに適応度を計算した染色体の種類の数Ncal (i)をカウントし,その演算率(=Ncal (i)/Nall)を求めるステップと、を含み、前記収束条件判定ステップは、前記演算率が所定の割合に達したか否かを収束条件とすることを特徴とする。この構成によれば、考慮する面とエッジを用いて生成可能な全組み合わせに対する既演算組み合わせの割合を演算率と定義し、この演算率を収束条件として用いることにより、予め設定する各種パラメータ値(例えば、突然変異確率)の適正を明確に評価することが可能となり、演算処理の効率がより高くなるパラメータ値を見つけることができる。 The radio wave reception characteristic estimation method according to claim 8 is the radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6 or 7, wherein the fitness evaluation step includes a step of obtaining a total number N all of chromosome types and a fitness until the i th iterative calculation. Counting the number of types of chromosomes N cal (i) calculated and calculating the calculation rate (= N cal (i) / N all ), wherein the convergence condition determining step The convergence condition is whether or not a predetermined ratio has been reached. According to this configuration, the ratio of the already-computed combinations to all combinations that can be generated using the plane to be considered and the edge is defined as a calculation rate, and by using this calculation rate as a convergence condition, various parameter values ( For example, it is possible to clearly evaluate the appropriateness of the mutation probability, and it is possible to find a parameter value that makes the calculation process more efficient.

また、請求項9記載の電波受信特性推定方法は、請求項6において、前記受信電力計算ステップは、前記光学的現象の回数が1回で受信点に到達する全てのレイをトレースし、各レイの受信電力を求め、前記適応度評価ステップは、前記受信電力計算ステップで求めた受信電力の大きさにより前記レイをランク付けし、前記染色体再生成ステップは、前記適応度評価ステップにおける当該ランクの高いレイが光学的現象を伴う面またはエッジを優先的に選択し、染色体を生成することを特徴とする。この構成によれば、受信電力の大きさによりレイをランクつけし、ランクの高いレイを優先的に選択するので、構造物の面とエッジの全ての組み合わせに対して全てのレイのトレースを行なう必要がないため、演算処理を大幅に削減することができる。   The radio wave reception characteristic estimation method according to claim 9 is the radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6, wherein the reception power calculation step traces all the rays that reach the reception point with one optical phenomenon, and each ray The fitness evaluation step ranks the rays according to the magnitude of the reception power obtained in the reception power calculation step, and the chromosome regeneration step includes the rank of the rank in the fitness evaluation step. A feature is that a high ray preferentially selects a surface or an edge with an optical phenomenon and generates a chromosome. According to this configuration, the rays are ranked according to the magnitude of the received power, and the rays with higher rank are preferentially selected. Therefore, all the rays are traced for all the combinations of the surface and the edge of the structure. Since there is no need, the arithmetic processing can be greatly reduced.

また、請求項10記載の複数の受信点における電波受信特性を推定する電波受信特性推定方法は、請求項6に記載された受信特性推定方法を用いて、前記複数の受信点のうちの各受信点において、自身に隣接する受信点を探索する探索ステップと、前記自身に隣接する受信点の情報により、推定する受信点の順番を決定する推定順序決定ステップと、を含み、前記初期染色体生成ステップにおいて、前記自身に隣接しかつ既に推定が終了している受信点で得られた最終の染色体に基づいて染色体を生成することを特徴とする。この構成によれば、各の受信点に到達するレイの経路はお互いに似たものとなる。従って、隣接する受信点で最終的に得られた染色体群を初期値として受信特性を推定することにより、繰り返し演算回数を減らすことが可能となり、演算処理の効率化が図ることができる。   A radio wave reception characteristic estimation method for estimating radio wave reception characteristics at a plurality of reception points according to claim 10 uses the reception characteristic estimation method according to claim 6 to receive each reception of the plurality of reception points. A search step for searching for a reception point adjacent to the point, and an estimation order determination step for determining an order of reception points to be estimated based on information on the reception point adjacent to the point, the initial chromosome generation step And generating a chromosome based on a final chromosome obtained at a reception point that is adjacent to itself and has already been estimated. According to this configuration, the ray paths that reach each receiving point are similar to each other. Therefore, by estimating the reception characteristics using the chromosome group finally obtained at the adjacent reception point as an initial value, it is possible to reduce the number of repetitive calculations and increase the efficiency of the calculation process.

以上説明したように、本発明の特徴に従った受信特性推定方法及び受信特性推定装置においては、レイを探索する面エッジの組み合わせを遺伝的操作により決定しており、この組合わせを基にトレースしたレイは受信電力が大きく所望の受信特性への寄与率が高い。従って、従来法のように、面とエッジの全ての組み合わせに対して全てのレイのトレースを行なう必要がないため、演算処理を大幅に削減できるという効果が得られる。   As described above, in the reception characteristic estimation method and the reception characteristic estimation apparatus according to the features of the present invention, the combination of surface edges for searching for rays is determined by genetic operation, and tracing is performed based on this combination. The received ray has a large reception power and a high contribution rate to the desired reception characteristics. Therefore, unlike the conventional method, it is not necessary to trace all rays for all combinations of faces and edges, so that it is possible to greatly reduce the arithmetic processing.

また、染色体を生成する段階において、同一の遺伝子配列をもつ染色体は、生成する染色体群の中で唯一となるように制御することにより、同一経路を通るレイが重複してトレースされることによる推定精度の劣化を避けることができるという効果が得られる。
また、考慮する面とエッジを用いて生成可能な全組み合わせに対する既演算組み合わせの割合を演算率と定義し、この演算率を収束条件として用いることにより、予め設定する各種パラメータ値(例えば、突然変異確率)の適正を明確に評価することが可能となり、演算処理の効率がより高くなるパラメータ値を見つけることが容易となるという効果が得られる。
In addition, at the stage of generating chromosomes, chromosomes with the same gene sequence are controlled so that they are unique among the generated chromosome group, so that the ray passing through the same path is traced and duplicated. The effect that accuracy deterioration can be avoided is obtained.
In addition, by defining the ratio of the already-computed combinations to all combinations that can be generated using the plane to be considered and the edge as the calculation rate, and using this calculation rate as the convergence condition, various parameter values that are set in advance (for example, mutation It is possible to clearly evaluate the appropriateness of the probability), and it is easy to find a parameter value with higher efficiency of the arithmetic processing.

また、受信点どうしの距離が近いほど、各の受信点に到達するレイの経路はお互いに似たものとなる。従って、隣接する受信点で最終的に得られた染色体群を初期値として受信特性を推定することにより、繰り返し演算回数を減らすことが可能となり、演算処理の効率化を図ることができるという効果が得られる。   Further, the closer the distance between the reception points, the more similar the ray paths that reach each reception point are. Therefore, by estimating the reception characteristics using the chromosome group finally obtained at the adjacent reception point as an initial value, it is possible to reduce the number of repetitive calculations and to improve the efficiency of the calculation process. can get.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の受信特性推定システムの機能構成を示すブロック図である。
同図に示すように、このシステムは、初期染色体生成部11と、染色体再生成部12と、レイトレーシング部13と、受信電力計算部14と、染色体適応度評価部15と、収束条件判定部16と、受信特性算出部17とから構成される。初期染色体生成部11と染色体再生成部12とは、染色体生成部1内に配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a reception characteristic estimation system of the present invention.
As shown in the figure, this system includes an initial chromosome generation unit 11, a chromosome regeneration unit 12, a ray tracing unit 13, a received power calculation unit 14, a chromosome fitness evaluation unit 15, and a convergence condition determination unit. 16 and a reception characteristic calculation unit 17. The initial chromosome generator 11 and the chromosome regenerator 12 are arranged in the chromosome generator 1.

初期染色体生成部11は、構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、面またはエッジで反射/回折/透過を伴って受信点に到達するレイの経路を遺伝子が並ぶ染色体で表現し、当該染色体を予め定めた個数だけ生成する。
レイトレーシング部13は、初期染色体生成部11において生成した染色体が示す経路を対象に、イメージング法によるレイトレースを行なう。
受信電力計算部14は、染色体が示す経路のうち、受信点にレイが到達可能と判断された経路に対しては受信電力を計算し、到達不可能と判断された経路に対しては、ダミーの受信電力値を与える。
The initial chromosome generating unit 11 regards the surface or edge of the structure as a gene, expresses the ray path reaching the reception point with reflection / diffraction / transmission at the surface or edge, and represents the chromosome as a chromosome. A predetermined number is generated.
The ray tracing unit 13 performs ray tracing by an imaging method for the path indicated by the chromosome generated by the initial chromosome generating unit 11.
The received power calculation unit 14 calculates received power for a route that is determined to be reachable at the receiving point among routes indicated by the chromosome, and a dummy for a route that is determined to be unreachable. Gives the received power value.

染色体適応度評価部15は、受信電力値を染色体における適応度とみなし、各染色体を適応度によりランク付けする。
収束条件判定部16は、染色体適応度評価部15においてランク付けされた染色体群が所定の収束条件を満たしているか否かを判定し、該収束条件を満たしていれば当該染色体群を受信特性算出部17に渡し、該収束条件を満たしていない場合には、当該染色体群を染色体再生成部に渡す。
染色体再生成部12は、収束条件判定部16において所定の収束条件を満たしていない染色体群において適応度の高い染色体を優先的に選択し、遺伝的操作を行なうことにより、新たな染色体を予め定めた個数だけ生成する。
The chromosome fitness evaluation unit 15 regards the received power value as the fitness in the chromosome, and ranks each chromosome according to the fitness.
The convergence condition determination unit 16 determines whether or not the chromosome group ranked in the chromosome fitness evaluation unit 15 satisfies a predetermined convergence condition, and if the convergence condition is satisfied, calculates the reception characteristic of the chromosome group. If the convergence condition is not satisfied, the chromosome group is passed to the chromosome regeneration unit.
The chromosome regeneration unit 12 predetermines a new chromosome by preferentially selecting a chromosome having high fitness in the chromosome group that does not satisfy the predetermined convergence condition in the convergence condition determination unit 16 and performing a genetic operation. Generate as many as

受信特性算出部17は、収束条件判定部16において所定の収束条件を満たしている染色体群の各染色体のレイトレース情報より所定の受信特性を求めて演算を行なう。
これにより、レイトレースを実行する経路を遺伝的操作により決定し、かつ、受信特性への寄与率が高いレイが重点的にトレースされるので、全ての経路に対するレイトレースを必要としない。従って、演算処理の大幅な削減を図ることができる。
The reception characteristic calculation unit 17 obtains a predetermined reception characteristic from the ray trace information of each chromosome of the chromosome group satisfying the predetermined convergence condition in the convergence condition determination unit 16 and performs an operation.
As a result, the ray execution trace is determined by genetic operation, and rays having a high contribution rate to the reception characteristics are intensively traced, so that ray tracing is not required for all routes. Accordingly, it is possible to greatly reduce the arithmetic processing.

図2は、本発明の実施形態に係る電波の受信特性推定方法を示す処理フローである。同図を参照しながら、本発明の実施形態に係る受信特性の推定方法について説明する。
まず、ステップS21において、演算を開始する。次に、ステップS22において、染色体を予め定めた数Nc個だけ生成する(初期染色体の生成)。次に、ステップS23において、1染色体の選択を行い、生成したNc個の染色体に対してレイのトレースおよび受信電力計算を行なう(1染色体の選択)。但し、ステップS24において、選択した染色体が過去(演算開始以降)にレイのトレースおよび受信電力計算を行なっているか否かを判断し(受信電力の計算済み?)、受信電力計算を行なっている場合は、ステップS25において、染色体データベース(DB)20を検索して既に計算してある受信電力値を抽出する(レイの受信電力抽出)。ステップS24において、受信電力の計算を行なっていない場合は、ステップS26において、レイのトレースを行い、ステップS27において、レイの受信電力を計算する。続いて、ステップS28において、受信電力を染色体の適応度とみなし(選択した染色体数=Nc個?)、ステップS30において、各の染色体を適応度によりランク付けし、その結果を染色体のDB20に保存する(染色体の適応度評価)。ステップS28において、受信電力を染色体の適応度と見なさない場合は、ステップS29において、ステップS23に戻りステップS28まで繰り返す。次に、ステップS31において、適応度の評価を行なった染色体群をもって所定の収束条件を満たすか否かを判定する(収束条件の判定)。収束条件を満たさない場合には、ステップS32において、遺伝的操作を行なうことにより新たにNc個の染色体を再生成し(染色体の再生成(Nc個))、ステップS23に戻りステップS31において、所定の収束条件を満たすまで繰り返す。なお、収束条件を満たした場合には、ステップS33において、所望の受信特性を算出し(受信特性の算出)、ステップS34において、演算を終了する。
FIG. 2 is a processing flow showing the radio wave reception characteristic estimation method according to the embodiment of the present invention. A reception characteristic estimation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
First, in step S21, calculation is started. Next, in step S22, a predetermined number Nc of chromosomes are generated (generation of initial chromosomes). Next, in step S23, one chromosome is selected, and ray tracing and reception power calculation are performed on the generated N c chromosomes (selection of one chromosome). However, in step S24, it is determined whether or not the selected chromosome has been subjected to ray tracing and reception power calculation in the past (after the start of calculation) (reception power has already been calculated?), And reception power is being calculated. In step S25, the chromosomal database (DB) 20 is searched to extract the received power value that has already been calculated (extracted received power of the ray). In step S24, if reception power is not calculated, ray tracing is performed in step S26, and ray reception power is calculated in step S27. Subsequently, in step S28, the received power is regarded as the fitness of the chromosome (the number of selected chromosomes = Nc ?), And in step S30, each chromosome is ranked according to the fitness, and the result is stored in the chromosome DB20. Preserve (chromosome fitness assessment). If the received power is not regarded as chromosome fitness in step S28, the process returns to step S23 and repeats until step S28 in step S29. Next, in step S31, it is determined whether or not a predetermined convergence condition is satisfied with the chromosome group whose fitness has been evaluated (determination of convergence condition). If the convergence condition is not satisfied, in step S32, N c chromosomes are newly regenerated by performing a genetic operation (regeneration of chromosomes (N c )), and the process returns to step S23 and returns to step S31. Repeat until a predetermined convergence condition is satisfied. If the convergence condition is satisfied, a desired reception characteristic is calculated in step S33 (reception characteristic calculation), and the calculation ends in step S34.

図3は、図2の染色体DBにおいて保存する染色体の情報を示す図である。
染色体DB20において保存される情報は、組み合わせの集合として染色体群別に保存される。また、各の染色体に対してラベル31,遺伝子配列32,適応度33の情報が保存される。
ラベル31は、、レイの受信電力の高い順に、例えば1〜Ncと付与される番号である。遺伝子は配列32は、面/エッジの組み合わせによる配列である。なお、遺伝子配列の両矢印の部分Nは、トレースの対象とする反射/回析/透過の回数であり、□はm1〜mMの「いずれかの面/エッジ(遺伝子)」を示す。適応度33は、レイの受信能力を示し、Xi〜XNcは、各の染色体におけるレイの受信電力値である。
FIG. 3 is a diagram showing chromosome information stored in the chromosome DB of FIG.
Information stored in the chromosome DB 20 is stored for each chromosome group as a set of combinations. In addition, information on the label 31, the gene sequence 32, and the fitness 33 is stored for each chromosome.
The labels 31 are numbers assigned as 1 to Nc , for example, in descending order of the received power of the rays. The gene sequence 32 is a sequence by a combination of face / edge. The portion N of the double arrow gene sequence is the number of reflections / diffraction / transmission to be traced, □ indicates "any surface / edge (gene)" of m 1 ~m M. The fitness 33 indicates the ray reception capability, and X i to X Nc are the ray reception power values in the respective chromosomes.

図4は、遺伝子操作による染色体の再生成を説明する図である。この図は、特に2つの親(親(1)は再生成前の染色体、親(2)は前世代の染色体)から2つの子(子(1)は再生成後の染色体、子(2)は次世代の染色体)が、選択→交叉→突然変異のプロセスを経て生成されるまでを示している。
まず、図4(a)は、図3に示したDBに保存する染色体の情報であり、この情報から、親となる染色体を親候補(前世代の染色体群の中で適応度の高いもの)から2つ選択し、これを親1,親2とする。
FIG. 4 is a diagram for explaining chromosome regeneration by gene manipulation. This figure shows in particular two parents (parent (1) is the chromosome before regeneration, parent (2) is the chromosome of the previous generation) and two children (child (1) is the chromosome after regeneration, child (2) Shows the generation of the next-generation chromosome) through the selection → crossover → mutation process.
First, FIG. 4 (a) is information on chromosomes stored in the DB shown in FIG. 3. From this information, parent chromosomes are parent candidates (highly adaptable chromosome group in the previous generation). Are selected as parent 1 and parent 2.

図4(b)に示すように、親の遺伝子配列として、親(1)は□・・・、親(2)は■・・・で示され、全く同一の遺伝子配列を子となる2つの染色体にコピーして子の遺伝子配列が示される。これを子(1),子(2)とする。子(1)は親(1)に対応して□・・・、子(2)は親(2)に対応して■・・・で示される。
次に、図4(c)に示すように、遺伝子配列を交叉させる位置をランダムに選択し、2つの子の間で交叉位置以降の遺伝子を交換する。交叉させる位置は、図の太線で示している。その結果、図の左側の遺伝子配列は□,■の位置が不変であるが、図の右側の遺伝子配列は□,■の位置が逆になっている。
As shown in FIG. 4 (b), the parent gene sequence is indicated by □... And the parent (2) is indicated by..., And two identical gene sequences are used as children. Copied to the chromosome to show the gene sequence of the child. This is called child (1) and child (2). The child (1) is indicated by .quadrature. Corresponding to the parent (1), and the child (2) is indicated by... Corresponding to the parent (2).
Next, as shown in FIG. 4C, the position where the gene sequence is crossed is randomly selected, and the genes after the crossover position are exchanged between the two children. The crossing position is indicated by a bold line in the figure. As a result, the positions of □ and ■ in the left side of the figure are unchanged, but the positions of □ and ■ are reversed in the right side of the figure.

続いて、図4(d)に示すように、各の遺伝子に対して予め設定した突然変異確率で突然変異を起こさせる。具体的には各の遺伝子に対して一様乱数(0〜1の値)を逐次発生させ、その値が設定した突然変異確率を下回る場合には、突然変異の対象とし、mi〜mM(遺伝子が取り得る面/エッジ)の中からランダムに選択した面/エッジを新たな遺伝子として配置する。例えば図の○で囲った部分は突然変異の対象遺伝子を表している。すなわち、図の○で囲った部分が、突然変異の結果、△、▽、◇、◆などと変位している。図2の染色体の再生成では、以上の操作を繰り返すことにより、Nc個の子の染色体を生成する。 Subsequently, as shown in FIG. 4 (d), each gene is mutated with a preset mutation probability. Specifically, sequentially generates uniform random numbers (values from 0 to 1) for each of the genes, if below the mutation probability that the value is set, the subject of mutations, m i ~m M A surface / edge randomly selected from (surfaces / edges that a gene can take) is arranged as a new gene. For example, the circled part in the figure represents the gene to be mutated. That is, the portion surrounded by ○ in the figure is displaced as a result of mutation, such as Δ, ▽, ◇, ◆. In the regeneration of the chromosome in FIG. 2, N c child chromosomes are generated by repeating the above operation.

図5は、染色体の再生成部における処理フローである。
図4に述べた基本プロセスのみでは、レイが同一の面/エッジで反射/回析/透過を繰り返す経路、すなわち、明らかにレイのトレースが不可能な遺伝子配列を持つ染色体が生成される可能性があり、効率的ではない。また、遺伝子配列が同一である染色体が重複して生成される可能性もあり、この場合は推定精度が劣化する。そこで、図5では、処理の効率化を図り、かつ、推定精度の劣化を避けるために、突然変異後の染色体に対して、以下の2つのルールを設ける。
FIG. 5 is a processing flow in the chromosome regeneration unit.
Only the basic process described in FIG. 4 may generate a path in which a ray repeats reflection / diffraction / transmission on the same face / edge, that is, a chromosome having a gene sequence that is clearly impossible to trace the ray. Is not efficient. Moreover, there is a possibility that chromosomes having the same gene sequence are generated in duplicate, and in this case, the estimation accuracy deteriorates. Therefore, in FIG. 5, the following two rules are provided for the chromosome after mutation in order to improve processing efficiency and avoid deterioration in estimation accuracy.

ルール1:同一の遺伝子は2個以上連続させない。
ルール2:各の染色体の遺伝子配列は染色体群の中で唯一とする。
そして、最終的にはこれらのルールを満たす染色体のみが設定されるようにしてある。具体的には、ルール1を満たさないと判定された場合には、連続している区間のみ遺伝子の再設定(mi〜mMの中からランダムに選択して設定)を行なう。一方、ルール2を満たさないと判定された場合には、染色体を構成する全ての遺伝子を再設定(mi〜mMの中からランダムに選択して設定)する。
Rule 1: Two or more identical genes should not be contiguous.
Rule 2: The gene sequence of each chromosome is unique in the chromosome group.
Finally, only chromosomes satisfying these rules are set. Specifically, if it is determined not to satisfy the rule 1 performs resetting of genes only sections are continuous (m i ~m M set by selecting at random from). On the other hand, if it is determined not to satisfy the rule 2, (set by selecting at random from among m i ~m M) all the genes resetting constituting the chromosomes.

以下、フローチャートに従って、染色体の再生成部における処理について説明する。
まず、ステップS51において、染色体の再生成を開始する。次に、ステップS52において親の候補を決定する。次に、ステップS53において、親を2固体抽出する。次に、ステップS54において遺伝子の交叉を行って、ステップS55において遺伝子を突然変異させる。次に、ステップS56において、上記ルール1を満たすか否かを判定し、ルール1を満たしていない場合は、ステップS57において遺伝子連続区間の再設定を行ない、ステップS56において再度ルール1を満たすか否かを判定する。これをルール1を満たすまで繰り返す。ルール1を満たした場合は、ステップS58においてルール2を満たすか否かを判定し、ルール2を満たしていない場合は、ステップS59において、遺伝子配列(全構成遺伝子)の再設定を行い、ステップS60において再度ルール2を満たすか否かを判定する。ルール2を満たしていない場合は、ステップS53まで戻り、ルール2を満たすまで繰り返す。ルール2を満たしたならばステップS61において子として登録する。そして、ステップS62において、子の個数と設定値Ncとを比較し、子の個数<設定値Ncの場合は、ステップS53まで戻り、子の個数≧設定値NcになるまでステップS53〜ステップS62を繰り返す。子の個数≧設定値Ncになった場合は、ステップS64において染色体の再生成が終了する。
The processing in the chromosome regeneration unit will be described below according to the flowchart.
First, in step S51, chromosome regeneration is started. Next, parent candidates are determined in step S52. Next, in step S53, two solids are extracted from the parent. Next, gene crossover is performed in step S54, and the gene is mutated in step S55. Next, in step S56, it is determined whether or not the above rule 1 is satisfied. If rule 1 is not satisfied, the gene continuous section is reset in step S57, and whether or not rule 1 is satisfied again in step S56. Determine whether. This is repeated until rule 1 is satisfied. If rule 1 is satisfied, it is determined whether or not rule 2 is satisfied in step S58. If rule 2 is not satisfied, the gene sequence (all constituent genes) is reset in step S59, and step S60 is determined. It is determined again whether or not rule 2 is satisfied. If rule 2 is not satisfied, the process returns to step S53 and is repeated until rule 2 is satisfied. If rule 2 is satisfied, it is registered as a child in step S61. Then, in step S62, it is compared with the set value N c and the number of children, in case of the number <setting value N c of the child, returns to step S53, step S53~ until the number ≧ the set value N c child Step S62 is repeated. If the number of children is equal to or greater than the set value Nc , chromosome regeneration is completed in step S64.

図6は、本発明の実施形態に係る受信特性推定システムによる効果を示す図である。
同図において、横軸は収束条件とした演算率ρであり、縦軸は従来のイメージング法で得られる値を真とする受信電力(各のレイの受信電力を加算して得られるトータル受信電力)の推定誤差dBである。本実施形態によって得られた値を■で示し、従来の方法(ランダム)で得られた値を○で示している。なお、設定した面/エッジの数はM=150、トレースの対象としたレイの反射/回析の回数はN=2、突然変異確率はPm=0.01、染色体の生成数はNc=2MN=600としている。従来のイメージング法では、Nall=MN=22500個の面/エッジの組み合わせに対してレイのトレース処理および受信電力計算が必要であった。しかし、本発明を用いれば、例えば許容誤差を−4dBとすれば、ρNall=20/100*22500=4500個の面/エッジの組み合わせに対するレイのトレース処理および受信電力計算をするだけで良い。
FIG. 6 is a diagram illustrating an effect of the reception characteristic estimation system according to the embodiment of the present invention.
In this figure, the horizontal axis is the calculation rate ρ as a convergence condition, and the vertical axis is the received power that is true to the value obtained by the conventional imaging method (the total received power obtained by adding the received power of each ray). ) Estimation error dB. The value obtained by this embodiment is indicated by ■, and the value obtained by the conventional method (random) is indicated by ○. The number of set faces / edges is M = 150, the number of reflections / diffractions of rays targeted for tracing is N = 2, the mutation probability is P m = 0.01, and the number of chromosomes generated is N c. = 2MN = 600. In the conventional imaging method, ray tracing processing and reception power calculation are necessary for N all = M N = 22,500 face / edge combinations. However, if the present invention is used, for example, if the allowable error is −4 dB, it is only necessary to perform ray tracing processing and reception power calculation for ρN all = 20/100 * 22500 = 4500 face / edge combinations.

言い換えれば、処理時間を最大で5倍に高速化することが可能である。なお、図に示す従来法(ランダム)とは、Nallの中からランダムにρ・Nall個の組み合わせを選択して受信電力を推定した結果である。従来法(ランダム)では、考慮する面/エッジの組み合わせを20%削減すると推定誤差が−11dBとなることから、同じ演算率で推定誤差が−4dBである本発明は、効率良く演算処理を削減できるといえる。 In other words, the processing time can be increased up to 5 times. Note that the conventional method (random) shown in FIG., The result of estimating the received power to select the [rho · N all pieces of combinations at random from N all. In the conventional method (random), if the surface / edge combination to be considered is reduced by 20%, the estimation error becomes -11 dB. Therefore, the present invention in which the estimation error is -4 dB at the same calculation rate efficiently reduces the calculation processing. I can say that.

以上、本発明を実施形態によって詳細に説明してきたが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、反射/回析/透過という光学的現象を用いて受信点に到達する例を挙げて説明したが、これに限定されず、他の光学的現象、例えば偏光、干渉、屈折、吸収なども含ませることができる。   As described above, the present invention has been described in detail according to the embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the example of reaching the reception point using the optical phenomenon of reflection / diffraction / transmission has been described. However, the present invention is not limited to this, and other optical phenomena such as polarization, Interference, refraction, absorption, etc. can also be included.

本発明の受信特性推定システムの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the receiving characteristic estimation system of this invention. 本発明の実施形態に従った電波の受信特性推定における処理フローである。It is a processing flow in the radio wave reception characteristic estimation according to the embodiment of the present invention. 本発明において、データベースに保存する染色体の情報を説明するための図である。In this invention, it is a figure for demonstrating the information of the chromosome preserve | saved in a database. 本発明における遺伝的操作による染色体の再生成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating regeneration of the chromosome by the genetic operation in this invention. 本発明の染色体の再生成部における処理フローである。It is a processing flow in the chromosome reproduction | regeneration part of this invention. 本発明の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of this invention. 一般的なレイトレーシング法による推定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating estimation by the general ray tracing method. イメージング法による例のトレースを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example trace by an imaging method. イメージング法において探索すべき面/エッジの組み合わせを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the combination of the surface / edge which should be searched in an imaging method.

符号の説明Explanation of symbols

1…染色体生成部、11…初期染色体生成部、12…染色体再生成部、13…レイトレーシング部、14…受信電力計算部、15…染色体適応度評価部、16…収束条件判定部、17…受信特性算出部、20…染色体DB、71…送信点、72…受信点、81…送信点のイメージ(1)、82…送信点のイメージ(2) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chromosome production | generation part, 11 ... Initial chromosome production | generation part, 12 ... Chromosome regeneration part, 13 ... Ray tracing part, 14 ... Received power calculation part, 15 ... Chromosome fitness evaluation part, 16 ... Convergence condition determination part, 17 ... Receiving characteristic calculator, 20 ... chromosome DB, 71 ... transmission point, 72 ... reception point, 81 ... transmission point image (1), 82 ... transmission point image (2)

Claims (10)

染色体を用いたレイトレーシング法により電波の受信特性を推定する電波受信特性推定装置であって、
構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、前記構造物の面またはエッジによる種々の光学的現象を伴って受信点に到達するレイの経路を染色体とみなし、当該染色体を予め定めた個数だけ生成する初期染色体生成手段と、
前記初期染色体生成手段において生成した染色体が示す経路を対象にイメージング法によってレイをトレースするレイトレーシング手段と、
前記染色体が示す経路のうち、レイが受信点に到達可能と判断された経路に対しては、受信電力を計算し、レイが受信点に到達不可能と判断された経路に対しては、ダミーの受信電力値を与える受信電力計算手段と、
前記受信電力を染色体における適応度とみなし、各染色体を適応度によりランク付けする適応度評価手段と、
前記適応度評価手段においてランク付けされた染色体が所定の収束条件を満たしているかを判定する収束条件判定手段と、
該収束条件を満たしていない場合には、適応度の高い染色体を優先的に選択した後、遺伝的操作を行なうことにより、新たな染色体を予め定めた個数だけ生成する染色体再生成手段と、
該収束条件を満たしていれば各染色体のレイトレース情報より所定の受信特性を求める受信特性算出手段と、
を具備することを特徴とする電波受信特性推定装置。
A radio wave reception characteristic estimation device that estimates radio wave reception characteristics by a ray tracing method using a chromosome,
The surface or edge of the structure is regarded as a gene, the ray path reaching the receiving point with various optical phenomena due to the surface or edge of the structure is regarded as a chromosome, and a predetermined number of chromosomes are generated. Initial chromosome generating means;
Ray tracing means for tracing rays by an imaging method for the path indicated by the chromosome generated in the initial chromosome generating means;
Among the paths indicated by the chromosomes, the received power is calculated for the path that is determined that the ray can reach the reception point, and the dummy is determined for the path that is determined that the ray cannot reach the reception point. Received power calculation means for giving a received power value of
Considering the received power as fitness in chromosomes, fitness evaluation means for ranking each chromosome by fitness,
Convergence condition determination means for determining whether the chromosomes ranked in the fitness evaluation means satisfy a predetermined convergence condition;
If the convergence condition is not satisfied, a chromosome regenerating means for generating a predetermined number of new chromosomes by performing genetic operations after preferentially selecting highly adaptive chromosomes;
Receiving characteristic calculation means for obtaining a predetermined receiving characteristic from ray tracing information of each chromosome if the convergence condition is satisfied,
A radio wave reception characteristic estimation apparatus comprising:
請求項1の電波受信特性推定装置において、
前記再生成手段において、同一の遺伝子配列を持つ染色体は生成する染色体群の中で唯一となるように制御することを特徴とする電波受信特性推定装置。
In the radio wave reception characteristic estimation device according to claim 1,
The radio wave reception characteristic estimation apparatus according to claim 1, wherein the regenerating means controls so that a chromosome having the same gene sequence is unique among the generated chromosome group.
請求項1または2の電波受信特性推定装置において、
前記適応度評価手段は、染色体の種類の総数Nallを求める手段と、第i回の繰り返し演算までに適応度を計算した染色体の種類の数Ncal (i)をカウントし,その演算率(=Ncal (i)/Nall)を求める手段と、を具備し、前記収束条件判定手段は、前記演算率が所定の割合に達したか否かを収束条件とすることを特徴とする電波受信特性推定装置。
In the radio wave reception characteristic estimation device according to claim 1 or 2,
The fitness evaluating means includes means for determining the total number N all types of chromosome, the i times the fitness to repeatedly calculating a count N cal (i) of the type of calculation chromosomes, its operation rate ( = N cal (i) / N all ), and the convergence condition determination means uses the convergence condition as to whether or not the calculation rate has reached a predetermined ratio. Reception characteristic estimation device.
請求項1の電波受信特性推定装置であって、
前記受信電力計算手段は、前記光学的現象の回数が1回で受信点に到達する全てのレイをトレースし、各レイの受信電力を求め、前記適応度評価手段は、前記受信電力計算手段で求めた受信電力の大きさにより前記レイをランク付けし、前記染色体再生成手段は、前記適応度評価手段における当該ランクの高いレイが光学的現象を伴う面またはエッジを優先的に選択し、染色体を生成することを特徴とする電波受信特性推定装置。
The radio wave reception characteristic estimation device according to claim 1,
The received power calculation means traces all rays that reach the reception point with one optical phenomenon, and obtains the received power of each ray. The fitness evaluation means is the received power calculation means. The rays are ranked according to the magnitude of the obtained received power, and the chromosome regeneration means preferentially selects a face or edge with an optical phenomenon that has a higher rank in the fitness evaluation means, A radio wave reception characteristic estimating device characterized by generating
請求項1の電波受信特性推定装置を用いて、複数の受信点における電波受信特性を推定する電波受信特性推定装置であって、
前記複数の受信点のうちの各受信点において、自身に隣接する受信点を探索する探索手段と、
前記自身に隣接する受信点の情報により、推定する受信点の順番を決定する推定順序決定手段と、
を具備し、前記初期染色体生成手段において、前記自身に隣接しかつ既に推定が終了している受信点で得られた最終の染色体に基づいて染色体を生成することを特徴とする複数の受信点における電波受信特性推定装置。
A radio wave reception characteristic estimation apparatus that estimates radio wave reception characteristics at a plurality of reception points using the radio wave reception characteristic estimation apparatus according to claim 1,
Search means for searching for a reception point adjacent to itself at each reception point of the plurality of reception points;
Estimation order determining means for determining the order of reception points to be estimated based on information of reception points adjacent to the self;
In the initial chromosome generating means, a chromosome is generated based on a final chromosome obtained at a receiving point that is adjacent to the initial chromosome and has already been estimated. Radio wave reception characteristic estimation device.
染色体を用いたレイトレーシング法により電波の受信特性を推定する電波受信特性推定方法であって、
構造物の面またはエッジを遺伝子とみなし、前記構造物の面またはエッジによる種々の光学的現象を伴って受信点に到達するレイの経路を染色体とみなし、当該染色体を予め定めた個数だけ生成する初期染色体生成ステップと、
前記初期染色体生成ステップにおいて生成した染色体が示す経路を対象にイメージング法によってレイをトレースするレイトレーシングステップと、
前記染色体が示す経路のうち、レイが受信点に到達可能と判断された経路に対しては、受信電力を計算し、レイが受信点に到達不可能と判断された経路に対しては、ダミーの受信電力値を与える受信電力計算ステップと、
前記受信電力を染色体における適応度とみなし、各染色体を適応度によりランク付けする適応度評価ステップと、
前記適応度評価ステップにおいてランク付けされた染色体が所定の収束条件を満たしているかを判定する収束条件判定ステップと、
該収束条件を満たしていない場合には、適応度の高い染色体を優先的に選択した後、遺伝的操作を行なうことにより、新たな染色体を予め定めた個数だけ生成する染色体再生成ステップと、
該収束条件を満たしていれば各染色体のレイトレース情報より所定の受信特性を求める受信特性算出ステップと、
を含むことを特徴とする電波受信特性推定方法。
A radio wave reception characteristic estimation method for estimating a radio wave reception characteristic by a ray tracing method using a chromosome,
The surface or edge of the structure is regarded as a gene, the ray path reaching the receiving point with various optical phenomena due to the surface or edge of the structure is regarded as a chromosome, and a predetermined number of chromosomes are generated. An initial chromosome generation step;
A ray tracing step of tracing a ray by an imaging method for the path indicated by the chromosome generated in the initial chromosome generation step;
Among the paths indicated by the chromosomes, the received power is calculated for the path that is determined that the ray can reach the reception point, and the dummy is determined for the path that is determined that the ray cannot reach the reception point. A received power calculation step for giving a received power value of
Considering the received power as fitness in chromosomes, fitness evaluation step of ranking each chromosome by fitness,
A convergence condition determining step for determining whether the chromosomes ranked in the fitness evaluation step satisfy a predetermined convergence condition;
If the convergence condition is not satisfied, a chromosome regeneration step for generating a predetermined number of new chromosomes by performing genetic operations after preferentially selecting highly adaptive chromosomes;
A reception characteristic calculation step for obtaining a predetermined reception characteristic from the ray trace information of each chromosome if the convergence condition is satisfied,
A radio wave reception characteristic estimation method characterized by comprising:
請求項6の電波受信特性推定方法において、
前記再生成ステップにおいて、同一の遺伝子配列を持つ染色体は生成する染色体群の中で唯一となるように制御することを特徴とする電波受信特性推定方法。
The radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6,
In the regeneration step, the radio wave reception characteristic estimation method is characterized in that the chromosome having the same gene sequence is controlled to be unique among the generated chromosome group.
請求項6または7の電波受信特性推定方法において、
前記適応度評価ステップは、染色体の種類の総数Nallを求めるステップと、第i回の繰り返し演算までに適応度を計算した染色体の種類の数Ncal (i)をカウントし,その演算率(=Ncal (i)/Nall)を求めるステップと、を含み、前記収束条件判定ステップは、前記演算率が所定の割合に達したか否かを収束条件とすることを特徴とする電波受信特性推定方法。
In the radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6 or 7,
In the fitness evaluation step, a total number N all of chromosome types is calculated, and the number N cal (i) of chromosome types for which the fitness has been calculated until the i-th iteration is counted, and the calculation rate ( = N cal (i) / N all ), and the convergence condition determining step uses the radio wave reception as a convergence condition whether or not the calculation rate has reached a predetermined ratio Characteristic estimation method.
請求項6の電波受信特性推定方法であって、
前記受信電力計算ステップは、前記光学的現象の回数が1回で受信点に到達する全てのレイをトレースし、各レイの受信電力を求め、前記適応度評価ステップは、前記受信電力計算ステップで求めた受信電力の大きさにより前記レイをランク付けし、前記染色体再生成ステップは、前記適応度評価ステップにおける当該ランクの高いレイが光学的現象を伴う面またはエッジを優先的に選択し、染色体を生成することを特徴とする電波受信特性推定方法。
The radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6,
The received power calculation step traces all rays that reach the reception point with one optical phenomenon, and obtains the received power of each ray, and the fitness evaluation step includes the received power calculation step. The rays are ranked according to the magnitude of the received power obtained, and the chromosome regeneration step preferentially selects a surface or an edge accompanied by an optical phenomenon in the ray with the higher rank in the fitness evaluation step. A radio wave reception characteristic estimation method characterized by generating
請求項6に記載された電波受信特性推定方法を用いて、複数の受信点における電波受信特性を推定する電波受信特性推定方法であって、
前記複数の受信点のうちの各受信点において、自身に隣接する受信点を探索する探索ステップと、
前記自身に隣接する受信点の情報により、推定する受信点の順番を決定する推定順序決定ステップと、
を含み、前記初期染色体生成ステップにおいて、前記自身に隣接しかつ既に推定が終了している受信点で得られた最終の染色体に基づいて染色体を生成することを特徴とする複数の受信点における電波受信特性推定方法。
A radio wave reception characteristic estimation method for estimating radio wave reception characteristics at a plurality of reception points using the radio wave reception characteristic estimation method according to claim 6,
A search step of searching for a reception point adjacent to itself at each reception point of the plurality of reception points;
An estimation order determination step for determining the order of reception points to be estimated based on information of reception points adjacent to the self;
Radio waves at a plurality of receiving points, wherein in the initial chromosome generating step, a chromosome is generated based on a final chromosome obtained at a receiving point that is adjacent to itself and has already been estimated. Reception characteristic estimation method.
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JP5249589B2 (en) * 2008-01-11 2013-07-31 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Propagation characteristic estimation method and program
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JPH1062468A (en) * 1996-08-21 1998-03-06 Toshiba Corp Method and apparatus for estimating radio wave propagatgion route
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JP2003318811A (en) * 2002-04-26 2003-11-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Device, method, program for estimating and calculating reception electric field intensity and recording medium

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