JP4019860B2 - 電波環境評価方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信局から送信された電波の伝搬特性を解析する方法に係り、特に送信局と受信局とを有する移動体通信システムの設計において、電波伝搬環境の改善設計を効率的に行うために使用する電波伝搬解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、道路交通量の増大に伴う渋滞や交通事故の増加，排気ガスによる環境汚染等が大きな社会問題となっている。こうした問題を解決し、道路交通における安全性，円滑性を実現する高度道路交通システム（Intelligent Transport System：以下ＩＴＳ）の研究開発が積極的に進められている。
【０００３】
このＩＴＳの先駆けとなるシステムのひとつとして自動料金収受システム
（Electronic Toll Collection System：以下ＥＴＣと略す）がある。
【０００４】
このＥＴＣは料金所に設置された路側アンテナと車両に搭載した車載器との間で車両情報や料金所情報，通行料金情報などの課金処理に必要な情報を無線で送受信することで通行料金の自動支払いを可能にするシステムである。
【０００５】
ＥＴＣでは専用狭域通信(Dedicated Short Range Communication：以下DSRC）と呼ばれる通信方式を用いて路車間通信を行っている。
【０００６】
ＥＴＣにおけるＤＳＲＣでは車両の通行するレーン上に車両一台が収まる程度の通信領域を設定し、そのエリアに車両が進入した際に路車間通信を行い必要な情報の授受を行うものである。
【０００７】
そして、ＤＳＲＣは将来的に都市流入課金(Electronic Road Pricing：以下
ＥＲＰ）や駐車場システム，ファーストフード店におけるドライブスルーなどにおける課金手段，情報提供手段への適用が考えられている。
【０００８】
ＤＳＲＣでは路車間通信の開始を車載器の受信レベルにより固定的に定めており、路側アンテナからの放射電波に対して車載器があるレベル以上の電波を受信した際に路車間通信を開始する。
【０００９】
そのため路側アンテナは所定の大きさの通信領域内にのみ車載器が応答可能な強い電波を照射し、規定された通信領域外には車載器が応答しない微弱な電波を照射するように設計される。
【００１０】
しかしながら、路側アンテナの設置される実環境下には様々な反射構造物が存在することが予想され、構造物によって引き起こされる多重反射波の影響により所定の通信領域外に車載器が応答可能なレベル以上の電波が漏洩してしまうことが懸念される。
【００１１】
例えばＥＴＣの場合では料金所に存在する屋根や路側機器が考えられ、駐車場システムやＥＲＰ等の場合には周辺に建造物や高架などが存在する可能性が考えられる。
【００１２】
そして、これらの構造物による多重反射の影響で電波漏洩が発生した場合、規定の通信領域外に存在する車両の車載器が誤通信を起こしてしまうことが考えられ、システムの信頼性低下に繋がってしまう。
【００１３】
このような事態を防ぐためには路側アンテナの適切な設置位置を事前に決定したり、構造物による反射波の影響を事前評価し電波漏洩が発生する可能性が生じた際は何らかの対策を講ずることが必要不可欠である。
【００１４】
こうした電波環境の事前評価を行うひとつの手段として、シミュレーションによる方法がある。
【００１５】
シミュレーションによる電磁界解析手法は古くからモーメント法，レイトレーシング法，ＦＤＴＤ法などが知られており、様々な電磁界問題に適用されている。
【００１６】
モーメント法やＦＤＴＤ法は解析構造物，解析空間をセグメント分割し、各セグメントにおいてマクスウェル方程式等の電磁界方程式を解き進めることで電界強度分布を算出する方法である。
【００１７】
それに対してレイトレーシング法は送受信点間の電波パスを構造物を形成する面およびエッジによる反射，透過，回折を考慮して幾何光学的に計算し、受信点における電界強度分布を算出する手法である。
【００１８】
レイトレーシング法は解析空間全体の電界強度を求める前者の手法に対して受信点における電界強度をスポット的に算出することができる。そのためＤＳＲＣを適用したシステムにおける車載器受信電界強度の算出を目的とした電波伝搬解析には計算時間や作業効率の面で適しているといえる。
【００１９】
次にレイトレーシング法を用いた電界強度算出方法の概略について説明する。
【００２０】
まず、前述のように送信点から放射された電波の素波の受信点に到達するまでの軌跡を構造物による反射，透過，回折を考慮して算出し、受信点に到来するすべての素波に対して伝搬損失を求め、送受信点に位置する送受信アンテナの放射角度損失，受信角度損失，構造物における反射，透過，回折時における損失を積算し受信電界強度を求める。
【００２１】
そして、受信点に到達した全ての素波の受信電界強度を加算することで受信点におけるトータルでの受信電界強度を算出する。
【００２２】
この手法を適用した例としては、電子通信学会１９７６年発行の（アンテナ・伝搬）ＡＤＰ ７９−６２「屋内伝搬特性の幾何光学的解析」に、建物内の電波伝搬現象を解析する電界強度分布解析装置として報告されたものがある。
【００２３】
また、屋外での携帯電話やＰＨＳのサービスエリア，室内のオフィス環境における無線ＬＡＮのサービスエリアなどの推定を目的とした解析装置も開発されている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電磁界解析装置を路車間通信システム設計に適用した場合、まず路側アンテナを設置する周辺の構造物データや反射係数，アンテナの指向特性を電磁界解析装置に入力して受信アンテナにおける受信電界強度分布を算出する。
【００２５】
そして得られた受信電界強度分布より電波環境の良否を判定し、電波環境に問題がある場合それを改善する手法を検討し、実配備に適用するといった流れになる。
【００２６】
このなかで電波環境を改善する対策として、構造物に電波吸収体を設置することで反射波の影響を除去する方法や不要波を遮蔽するための壁面の設置などが考えられる。
【００２７】
この電波吸収体および遮蔽壁面の設置による効果の検証を従来の電磁界解析方法を用いて行う場合、まず得られた受信電界強度の値をもとに設置範囲を設計者の経験に基づき決定する。そしてそのデータを入力して再計算を行い効果があるか否かを判定することになる。
【００２８】
しかしながら、設置範囲は設計者の経験に基づき決定されるために、十分ではあるが必ずしも必要でない範囲に設置してしまう可能性があり、設置コストがかさむことが考えられる。
【００２９】
また設置範囲が十分でない場合には、吸収体効果を持つ面や壁面を新たにモデルに追加して試行錯誤的に計算を繰り返すことになり効率が悪いという課題がある。
【００３０】
以上のことを鑑み、本発明は受信電界強度の計算結果より電波環境を評価し、不要波が存在する場合は電波環境を改善するための必要かつ十分な対策手法を提示することができる電波環境評価方法を提供するものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通信領域の大きさを表す情報および電波が通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力し、算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と閾値と比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定し、漏洩する電波が反射波の場合構造物を形成する面における電波伝搬パスの反射点の存在する範囲を電波吸収体設置範囲として算出することが可能な電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３２】
また本発明は、構造物を形成する各面が電波吸収体の設置が可能な面であるか否かを設定し設置可能な面に対してのみ電波吸収体設置範囲を算出する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３３】
また本発明は、電波吸収体の特性を表す情報である電波の入射角度に対する減衰量データを入力し、電波吸収体を設置する面を金属体に置き換えて面に到達した伝搬パスの受信局における受信電力を再計算し、再計算結果に面への入射角度に応じた減衰量を乗算することによって電波吸収体設置後の受信局における受信電力を算出する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３４】
また本発明は、所望の通信領域の領域外に漏洩する電波が直接波あるいは電波吸収体の設置が不可能な面に反射して到達する反射波の場合、通信領域外への漏洩を防止するための遮蔽壁面を表す平面データを入力し、入力された平面と前記直接波のパスとの交点を求めることによって不要波の通信領域外への漏洩を防止するための遮蔽壁面の設置範囲を算出する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３５】
また本発明は、対策前の構造物モデルおよび各電波伝搬パス毎の受信電力，各受信点におけるすべての電波伝搬パスの合成受信電力，電波漏洩防止対策処理範囲を示したデータ，電波漏洩防止対策処理後の各電波伝搬パス毎の受信電力および合成受信電力を表示装置に表示する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００３７】
図１は本発明の機能構成を示す一例であり、入力部１００と中央処理部１０２，記憶部１１２，表示部１１４から構成され、これらの機能はパソコンシステム上で実現される。
【００３８】
入力部１００はオペレータによって操作され、構造物データや送受信アンテナに関する情報，各種命令を入力する。
【００３９】
中央処理部１０２は入力部１００から入力された情報を処理し、記憶部１１２への書き込みおよび読み込み等の制御，電波伝搬の解析処理を実行する。
【００４０】
中央処理部１０２はさらにパス探索部１０４，受信電力算出部１０６，判定部１０８，対策範囲算出処理部１１０から構成される。
【００４１】
表示部１１４は入力データの内容、ディスプレイに電波伝搬の状況，受信電力計算結果などの解析結果および対策内容等を出力表示する。
【００４２】
記憶部１１２は入力部１００によりオペレータが入力したデータ，中央処理部１０２における処理結果等を記憶する。
【００４３】
次に図２に示すフローチャートを用いて中央処理部１０２の計算処理の手順を説明する。
【００４４】
図２において、ｉは後述する受信点のＩＤ番号、Ｎは総受信点数であり、計算処理は主に電波環境モデルデータ入力処理２００，パス探索処理２０４，受信電力算出処理２０６，受信電力と閾値電力の比較処理２１０，対策範囲算出処理
２１４，受信電界強度再計算処理２１６，表示装置への表示処理２１８の手順から構成される。
【００４５】
電波環境モデルデータ入力処理２００は図１において入力部１００において行われ、パス探索処理２０４はパス探索部１０４で行われ、受信電力算出処理206および受信電界強度再計算処理２１６は受信電力算出部１０６で行われ、受信電力と閾値電力の比較処理２１０は判定部１０８で行われ、対策範囲算出処理214は対策範囲算出処理部１１０で行われ、表示装置への表示処理２１８は表示部
１１４において行われる。
【００４６】
ステップ２０４のパス探索処理とステップ２０６の受信電力算出処理は入力したモデルにおける受信電界強度を算出するための処理である。
【００４７】
ステップ２０８とステップ２１０は受信電界強度の計算結果に基づいて入力モデルに対する電波環境を評価する処理である。
【００４８】
そして、ステップ２１４において電波環境を改善するための対策範囲を算出し、ステップ２１６において対策後の受信電解強度を再計算し、ステップ２１８において表示装置に表示する。
【００４９】
ステップ２２０において評価結果が良好であるか否かの判定を行い、必要であればステップ２００に戻り上記までの処理を繰り返す。
【００５０】
以下、各ステップにおける処理について詳細に述べる。
【００５１】
データ入力処理２００は入力部１００を用いて行われ、入力されたデータは記憶部１１２に記憶される。
【００５２】
図３にデータ入力処理２００によって入力されるデータ内容３００を示す。入力データは通信領域，閾値電力，周波数，最大反射回数，構造物データ，電波吸収体特性データ，基地局アンテナデータ，移動局アンテナデータから構成される。
【００５３】
通信領域および閾値電力は入力した構造物や基地局アンテナの特性により構築される電波環境を評価する際に使用する評価指標である。
【００５４】
通信領域は例えば４辺形状であり、４点の３次元座標値により表現され、この領域外ではある受信電力以下にしなければならない領域と定義される。
【００５５】
また閾値電力は通信領域外への電波漏洩の有無を調べるために受信電力レベルと比較するための電力値である。
【００５６】
基地局から放射される電波の伝搬パスの受信電力がこの値以上であれば電波が漏洩していると判定される。
【００５７】
周波数は電波伝搬解析で扱う電波の搬送波周波数である。
【００５８】
最大反射回数は電波伝搬の解析において考慮する構造物反射回数の上限値である。
【００５９】
構造物データはさらに面番号と構造物属性番号，誘電率，透磁率，導電率，面形状データ，電波吸収体対策可否フラグから構成される。
【００６０】
面番号はすべての反射面を一意に特定するためのＩＤである。
【００６１】
構造物属性番号は入力した面が屋根や柱等、どの構造物に属するかを同定するためのものである。
【００６２】
誘電率，透磁率，導電率は面の電気的特性を決定するパラメータである。
【００６３】
面形状データは４点の３次元座標を与えることで４辺形状の一面を表現する。そして同じ構造物属性番号の集合により構造物を構成することができる。
【００６４】
電波吸収体対策可否フラグはその面が電波吸収体による反射波の防止対策が可能であるか否かを決定するフラグであり、可能であれば１、不可能であれば０を設定する。
【００６５】
対策可能な面の例としては屋根や壁面，柱等が挙げられ、また対策不可能な面の例として、路面や車両等が挙げられる。
【００６６】
電波吸収体特性データは反射波対策として構造物に設置する電波吸収体の特性を表すデータである。電波吸収体の特性は電波が吸収体に入射する角度と、それに対する反射減衰量で表される。減衰量は電波吸収体と金属体等完全反射物との反射量の差で定義される。
【００６７】
基地局アンテナデータはアンテナが複数の素子アンテナで形成されるアレイアンテナの場合、設置位置座標と送信電力値，給電係数および素子数，素子間隔のデータから構成される。アンテナの指向特性は予め記憶されている単一素子アンテナの放射式および給電係数から放射角度に対する送信電力の相対値として計算される。
【００６８】
移動局アンテナデータは移動範囲および計算点数から構成され、移動局アンテナの移動範囲はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向における始点と終点の座標値で表される。計算点数は移動範囲内においてＸＹＺ各軸に対して何点計算するかを表すものである。これらの値により受信点座標が計算される。
【００６９】
指向特性は例えば１個の素子アンテナの放射式によって表され、また移動局アンテナは本実施例では単一素子アンテナであり、指向特性は予め記憶されている単一素子アンテナの放射式から計算されるものとする。
【００７０】
以下本実施例では基地局を送信局とし、移動局を受信局として扱うことにする。
【００７１】
図４は入力されるデータ内容３００の入力方法の一例を示す図であり、各入力データは例えば表示部１１４にダイアログボックス１４０２,１４０６,１４０８，１４１０を表示することにより直接数値を入力する。面形状データ１４１２はＣＡＤツールを使用して入力可能である。
【００７２】
図２のステップ２０２において、すべての受信点に受信点ＩＤ番号ｉを割り当て、ｉ＝０の受信点を最初の計算点としてセットする。
【００７３】
ステップ２０４において送受信点間に存在するすべての電波伝搬パスを探索する。このステップ２０４におけるパス探索処理を図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００７４】
図５において、ｒは電波の反射回数、ＭおよびＲｍａｘはデータ入力処理200において入力した面の総数および最大反射回数である。
【００７５】
パス探索処理は主に面総数Ｍの中からｒ個の面を選択し、MＰr通りの反射面をリストアップする処理５０４，このリストアップした面における反射パスを探索する処理５０６，探索された反射パスが他の面でパスカットされていないか等の有効判定する処理５０８，探索したパスが有効であれば送信点と受信点間に存在する一つのパスとして登録する処理５１０等から構成される。
【００７６】
パス探索部１０４はステップ５０２において反射回数ｒを０にセットし、０回反射波、すなわち直接波についてステップ５０４からステップ５１４までの処理を実行し、有効なパスをすべて検索し登録し終わったら、反射回数ｒをインクリメントしながらＲｍａｘになるまでこの処理を繰り返し、送信点から受信点までのすべての電波パスを探索する。
【００７７】
パス探索処理の一連の処理について図６に示すモデルを例にとって説明する。
【００７８】
ここでは最大反射回数Ｒｍａｘ＝２として説明する。図６のモデルは（ｘ，ｙ，ｚ）＝（−２０，−２０，０）,（２０，−２０，０）,（２０，２０，０），（−２０，２０，０）を頂点ＡＢＣＤとする面Ｆ０と（ｘ，ｙ，ｚ）＝（−２０，−２０，６），（２０，−２０，６），（２０，２０，６），（−２０，２０，６）を頂点ＥＦＧＨとする面Ｆ１の反射面で構成する面総数Ｍ＝２のモデルである。
【００７９】
送信点Ｓの座標は（０，０，５）、受信点Ｒすなわち計算点座標は（１０，０，１）である。最大反射回数Ｒｍａｘ＝２として設定しているため、反射回数ｒ＝０，１，２のパスを探索する。
【００８０】
ステップ５０２においてｒ＝０にセットし、０回反射パスを探索する。反射回数が０回のパスは送信点から受信点へ直接到来する直接波であり、ステップ504の面のリストアップは無視することができる。
【００８１】
ステップ５０６において送信点から受信点までのベクトルを算出することにより、図６の６０２のパスが探索される。
【００８２】
ステップ５０８において５０２のパスがすべての面によりパスカットされていないか等のパスの有効判定を行う。図６のモデルにおいてはパスカットされていないため有効と判定される。
【００８３】
そしてステップ５１０において送信点から受信点に到来する一つのパスとして登録する。０回反射のパスは直接波以外にはあり得ないため、ステップ５１２において反射回数ｒ＝０のパス探索を終了したと判定する。
【００８４】
ステップ５１４においてｒ＝１とし、さらにｒ＜Ｒｍａｘと判定されるため、ステップ５０４に戻り１回反射のパスを探索する。
【００８５】
ステップ５０４においてＭ＝２枚の面からｒ＝１個の面をピックアップする。ピックアップの組み合わせはMＰr通り存在する。
【００８６】
図６において最初にピックアップした面を構造物面Ｆ０とする。ステップ506においてパス探索を行う。
【００８７】
まず構造物面Ｆ０に対して送信点を鏡像変換し、送信点の鏡像位置Ｓ′を算出する。そして送信点の鏡像位置Ｓ′から受信点Ｒまでのベクトルを算出し、構造物面Ｆ０を無限平面と仮定した場合の交点、すなわち反射点座標Ｐを算出する。この場合反射点座標Ｐは（８.３３，０，０）である。
【００８８】
ステップ５０８においてこの求まった交点が実際の面Ｆ０内に存在しているか否かを判定し、パスの有効性を判定する。反射点がある面内に存在しているか否かの判定方法について図７を用いて説明する。
【００８９】
図７において点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが面Ｆ０を形成する４頂点である。点Ｒが受信点を示している。
【００９０】
面Ｆ０の４頂点において、各２頂点間の辺を時計回りのベクトルとして見なしＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＡを算出する。
【００９１】
また各頂点から受信点ＲまでのベクトルＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲを求め、それぞれの外積ＡＢ×ＡＲ，ＢＣ×ＢＲ，ＣＤ×ＣＲ，ＤＡ×ＤＲのｚ成分を求める。
【００９２】
その結果がすべて同符号であった場合は面Ｆ０内に受信点Ｒが存在し、異符号が含まれている場合は面Ｆ０外に存在すると判定することができる。
【００９３】
この場合、計算結果に０が含まれている場合、０を除くその他の計算結果に基づいて前記の判定を行う。
【００９４】
図６のモデルにおいては反射点座標(８.３３，０，０）は頂点ＡＢＣＤ内に存在し有効であると判定でき、面Ｆ０に対する一回反射波のパス６０４としてパス登録する。
【００９５】
次に面Ｆ１に対しても面Ｆ０と同様の処理を行い反射パス６０６を求める。そしてステップ５１２において反射回数ｒ＝１のパス探索を終了したと判定する。
【００９６】
ステップ５１４においてｒ++＜Ｒｍａｘと判定されるため、ステップ５０４に戻り同様の処理をｒ＝２に関しても行う。
【００９７】
ステップ５０４において面総数Ｍ＝２からｒ＝２個の面をピックアップする。図６のモデルに対しては（Ｆ０，Ｆ１）と（Ｆ１，Ｆ０）の２通りが存在する。
【００９８】
これらの面に対して１回反射の場合同様にステップ５０４からステップ５１２の処理を行うことにより(Ｆ０，Ｆ１）に対して反射パス６０８が求まり、(Ｆ１，Ｆ０）に対して反射パス６１０が求まる。
【００９９】
ステップ５１４においてｒ++＞Ｒｍａｘと判定されるため、パス探索処理を終了する。以上のパス探索処理の結果、図６のモデルに対しては０回反射波６０２と１回反射波６０４，６０６と２回反射波６０８，６１０が求められる。
【０１００】
こうして求められた探索パス情報はステップ５１６において記憶部１１２に記憶される。記憶される探索パス情報の内容は、送信点座標および受信点座標，反射点座標、さらにはパスから計算される放射角度，受信角度，面に対する入射角度である。
【０１０１】
次に図２におけるステップ２０６の受信電力算出処理について説明する。
【０１０２】
ステップ２０６において受信電力算出部１０６はステップ２０４で求められた受信点ＩＤｉにおけるすべての電波伝搬パスにおける受信電界強度を算出する。
【０１０３】
受信電力算出処理２０６のフローチャートを図８に示す。図８においてｊは送信点から受信点に到来するすべてのパスを一意に特定するＩＤ番号である。
【０１０４】
例えば前記パス探索処理において求めたように受信点ｉに５本の伝搬パスが到達する場合、ステップ２０４のパス探索処理で探索された順に０，１，２，３，４と番号が割り当てられる。Npath は送受信点間のパスの総数である。ＰｊはパスＩＤｊの伝搬パスの受信電力であり、Ｐは受信点ｉにおける合成受信電力である。
【０１０５】
ステップ８０２で伝搬パスＩＤｊを０にセットする。
【０１０６】
ステップ８０４の伝搬損失算出ではパス探索処理２０４において求まった伝搬パスより電波の伝搬距離Ｄを求め、伝搬損失ＥLossjを求める。伝搬損失ＥLossjは次式により求められる。
【０１０７】
【数１】
【０１０８】
ただしλは電波の波長である。
【０１０９】
ステップ８０６の送信アンテナ放射損失算出処理では送信アンテナからの放射角度θt と送信アンテナの指向特性を表す給電係数Ｖtmより送信アンテナの放射損失Ｅtjを求める。放射損失Ｅtiは次式により求められる。
【０１１０】
【数２】
【０１１１】
ただしｊは複素単位、ｋ0 は電波の波数、Ｍt はアンテナの素子数、ｄt は素子間隔である。給電係数Ｖtm，アンテナの素子数Ｍt ，素子間隔ｄt は入力データである。
【０１１２】
ステップ８０８の反射損失算出処理では反射面への入射角度と反射面ｌにおける反射係数Ｒjlを求める。反射係数Ｒjlは入射する電波がＴＥ波、反射面ｌの誘電率をεl 、導電率をσl 、入射角をθl とすると次式で与えられる。
【０１１３】
【数３】
【０１１４】
【数４】
【０１１５】
ステップ８１０の受信アンテナ受信損失算出処理では受信アンテナの受信角度θr より受信損失Ｅriを求める。受信損失Ｅrjは以下の式から求められる。
【０１１６】
【数５】
【０１１７】
ステップ８１２のパス受信電力算出処理では入力した送信電力よりステップ
８０４からステップ８１０で求まった損失を積算することでパスｊの受信電力
Ｅj を求める。
【０１１８】
【数６】
【０１１９】
ただしＮはパスｊにおける反射面の総数である。
【０１２０】
ステップ８１４においてｊの値をインクリメントし、受信点ｉにおけるすべての到達電波パスの受信電力を計算したか否かを判定する。もしすべて計算し終わっていなければステップ８０４へ戻りステップ８０４からステップ８１２までの処理を繰り返す。
【０１２１】
ステップ８１６においてすべてのパスの受信電力を加算することで受信点ｉにおける合成受信電力Ｅi を求める。合成受信電力Ｅi はデシベル表記で次式で表される。
【０１２２】
【数７】
【０１２３】
ただしＰeirpは送信ｅ．ｉ．ｒ．ｐである。
【０１２４】
受信電力算出部１０６はステップ２０４のパス探索処理により求められた探索パス情報と受信電力算出処理により求められた受信電力強度情報を合わせて記憶部１１２に記憶する。記憶部１１２に記憶されるデータの一例を図９に示す。
【０１２５】
この解析結果記憶内容データ９００は図６に示したモデルの解析結果の一例である。受信点ＩＤおよび受信点座標，合成受信電力，送信点から受信点に到来する５本すべてのパスの受信電力，送信点からの放射角度，反射面番号，面への入射角度，反射点座標，受信点における受信角度が記憶される。
【０１２６】
図２において、ステップ２０８とステップ２１０の処理は受信点ＩＤｉにおける受信電力強度の計算結果とステップ２００において入力した通信領域と閾値電力の情報とを比較することにより、通信領域外において電波漏洩が発生していないか判定し電波環境の評価を行う処理である。
【０１２７】
ステップ２０８の処理について説明する。
【０１２８】
ステップ２０８では受信点が通信領域内に存在するか否かを判定する。通信領域の情報はステップ２００のデータ入力処理において入力した通信領域情報を用いる。
【０１２９】
通信領域情報は入力データとして図３に示したように４点の頂点座標で形成される４辺形状とする。
【０１３０】
受信点が通信領域内に存在するか否かを判定する方法は、パス探索処理２０４においてパスの有効性を判定するために反射点が面内に存在するか否かを判定した方法と同様である。
【０１３１】
判定の結果、計算点が通信領域外に存在すると判定された場合にはステップ
２１０において受信電力と閾値電力の比較を行い通信領域外への電波漏洩判定を行う。
【０１３２】
ステップ２１０の受信電力と閾値電力の比較処理について説明する。
【０１３３】
閾値電力は図２のステップ２００において入力した閾値パス電力Ｐｔｈを用いる。また、比較する受信電力はステップ２０６において計算された各パスの受信電力を用いる。
【０１３４】
これらの閾値電力と各パスの受信電力を比較し、閾値電力を超えているパスデータがある場合、そのパスを要対策パスとして、記憶部１１２に登録する。
【０１３５】
記憶するデータの例を図１０に示す。記憶される対策面に対する記憶データ
１０００の内容は要対策パスを一意に特定するＩＤ，パスデータを構成する各点を位置に特定する点ＩＤ，送信点座標，要対策パスの受信電力，各要対策パス毎に反射面を一意に特定する反射面ＩＤ，面番号，反射点座標，面への入射角度，受信点座標である。
【０１３６】
閾値電力を超えるパスが存在しない場合はステップ２１０における処理を終了する。
【０１３７】
ステップ２１２においてすべての受信点についてステップ２０４から２１０までの処理を行ったか否かを判定し、もし行っていなければステップ２０４へ戻りステップ２０４からステップ２１０までの処理を繰り返す。
【０１３８】
以上までに説明してきた処理を実行することで、評価する電波伝搬環境モデル３００および解析結果記憶内容９００，通信領域外への電波漏れに関与している対策が必要な電波パスに関する情報１０００が記憶部１１２に記憶される。
【０１３９】
対策が必要な電波伝搬パスに関する情報１０００に基づき、ステップ２１４において電波漏洩防止対策処理を行う。
【０１４０】
ここでの処理は、構造物に電波吸収体を設置することによる構造物による反射波の漏洩防止対策を提示するための処理である。直接波の漏洩防止対策処理は別処理として、後で説明する。
【０１４１】
以下ステップ２１４の処理の内容について図１１を用いて説明する。
【０１４２】
図１１において、ｊは対策パスＩＤ、Npath は要対策パス総数、ｋは対策パスｊにおける反射面ＩＤである。図１１のフローにおいて、ステップ１１００においてｊを０にセットする。
【０１４３】
ステップ１１０２においてパスｊが直接波であるか否かを判定する。もし直接波であればそのパスは構造物に電波吸収体を設置することによる対策はできないため、ステップ１１１２の処理に進む。
【０１４４】
もし直接波でない、すなわち反射波であれば吸収体設置範囲の設定処理を行うステップ１１０４以降の処理に進む。
【０１４５】
ステップ１１０４において、パスｊの反射面ＩＤを参照する変数ｋを０にセットする。ステップ１１０６において反射面ＩＤｋが参照する面が対策可能な面であるか否かを判定する。
【０１４６】
この判定は記憶部１１２に記憶されているデータ３００中の各面の電波吸収体対策可否フラグを参照することによって行われる。
【０１４７】
もしフラグが１、すなわち対策可能な面であればステップ１１１０において反射面ＩＤｋが参照する面および反射点の座標を対策が必要な面および対策座標として記憶部１１２に記憶する。
【０１４８】
一方もしフラグが０、すなわち対策可能な面でなければステップ１１０８においてパスｊの反射面ＩＤｋをインクリメントしてステップ１１０６の判定処理を繰り返す。
【０１４９】
ステップ１１１２において要対策パスＩＤインデックスｊをインクリメントし、すべての対策パスについてステップ１１０２から１１１０までの処理を繰り返し、すべての対策パスについて上記までの処理を行ったならば、ステップ1114の処理に進む。
【０１５０】
ステップ１１１０の処理を繰り返すことによって記憶されるデータは例えば図１２に示すデータ１２００のようになる。データは対策が必要な面番号および反射点座標の集合から構成される。
【０１５１】
ステップ１１１４において、データ１２００に基づいて対策面における電波吸収体対策設置範囲を算出する。
【０１５２】
具体的には例えば各対策面における反射点の集合を包含する最小の長方形を電波吸収体対策設置範囲とする。この処理をすべての対策面において行う。
【０１５３】
必要対策範囲を算出する処理を行ったならば次のステップ２１６に進む。ステップ２１６において、ステップ２１４において求められた必要対策範囲に電波吸収体を設置した場合における受信電界強度を再計算し要対策パスを算出する処理を行う。
【０１５４】
この処理は図２に示した受信電力算出処理２０６中の図８に示した受信電力算出処理における反射損失算出８０８を図１３に示した処理に置き換え、さらに図２におけるステップ２０８と２１０の処理を行うことによって実現される。
【０１５５】
以下この置き換えた反射係数算出処理について述べる。
【０１５６】
図１３中のステップ１３０２においてパスｉは要対策パスであるか否かを判定する。もし要対策パスでなければステップ１３０４において図２に示した電界強度算出処理２０６における反射係数の算出と同様の処理を行う。
【０１５７】
一方要対策パスである場合はステップ１３０６の処理に進む。ステップ1306において、対策面ｌabsを金属体として反射係数Ｒ′jlabsを計算する。具体的には対策面ｌabs の誘電率および導電率を金属体のそれに置き換えて（３）式を計算することによってＲ′jlabsを求める。
【０１５８】
ステップ１３０８において記憶部１１２に記憶されている電波吸収体特性データを参照する。
【０１５９】
特性データは図３に例示したデータ３００中にあり、特性データから対策面
ｌabs への入射角θlabs における減衰量Ｇ（θlabs）を参照する。
【０１６０】
ステップ１３１０において対策面ｌabs における反射量Ｒjlabsを計算する。具体的には次式で計算される。
【０１６１】
【数８】
【０１６２】
以上のようにして受信電界強度を再計算する処理を行い、ステップ２０８と
２１０の処理を繰り返すことによって要対策パスの再計算処理を行う。
【０１６３】
受信電界強度再計算処理２１６を行ったならば次のステップ２１８へ進む。ステップ２１８では上記までに計算した結果を表示部１１４に提示する処理を行う。以下この処理２１８について述べる。
【０１６４】
表示する内容の例を図１４に示す。表示部１１４にはまず対策前の電波伝搬環境１４０２が表示される。
【０１６５】
電波伝搬環境１４０２には入力されたデータ３００のうち構造物に関するデータおよびパス探索処理２０４において計算された電波伝搬パスが視覚的に表示される。
【０１６６】
電波伝搬環境１４０２における表示内容は、表示内容変更ボタン１４０４をクリックすることによってモデルのビュー方向や移動局の移動に伴う電波伝搬パスの時間変化を見ることができる機能を備えたメニューに移ることができる。
【０１６７】
この表示された電波伝搬環境１４０２における移動局の計算結果は、電界強度分布および各伝搬パス毎のプロファイルとしてそれぞれ１４０６，１４０８のように表示される。
【０１６８】
計算結果は表示内容変更ボタン１４１０をクリックすることによって表示する走行車線の変更等プロファイル表示するデータの変更を行うことができる機能を備えたメニューに移ることができる。
【０１６９】
また処理２１４において電波吸収体の対策範囲を計算し、その結果を電波伝搬環境１４０２に反映させた対策後の電波伝搬環境１４１２も表示される。
【０１７０】
対策後の計算結果を示す電界強度分布および電界プロファイルは対策前と同様にしてそれぞれ１４１４，１４１６のように表示される。表示内容変更ボタン
１４１８，１４２０はそれぞれ１４０４，１４１０と同じ機能を持つ。
【０１７１】
図２におけるステップ２２０において、上記までの処理による対策結果が妥当であるか否かを判定する。判定は要対策パスが存在するか否かを判定することによって行われる。
【０１７２】
評価結果は表示装置に例えば１４２２のように表示される。もし評価結果が
ＯＫであれば本電波伝搬環境における処理を終了する。
【０１７３】
一方評価結果がＯＫでなければ処理２００へ戻る。評価結果がＯＫでない場合として、例えば直接波が漏洩している場合や、電波吸収体対策可否フラグがオンに設定されている面に一度も反射しない、すなわちすべてオフに設定されている面に反射して到達する反射波が存在することが考えられる。
【０１７４】
表示装置に表示される評価結果は要対策パスの内容に応じて変化する。例えば要対策パスが直接波の場合は“直接波が漏洩しています”というメッセージが表示される。
【０１７５】
また電波吸収体対策可否フラグがオフに設定されている面に反射して到達する反射波である場合は“対策不可能な面からの反射波が到達しています”というメッセージが表示される。
【０１７６】
以下直接波が漏洩している場合を例にとり、評価結果がＯＫでない場合の処理について説明する。
【０１７７】
図１４に示した電力分布の例１４０６および１４１４の場合、直接波が通信領域の外側に到達している。そのため評価結果として“直接波が漏洩しています”というメッセージが表示される。
【０１７８】
直接波の漏洩対策処理は前述した図２における対策範囲算出処理２１４では対策できない。そのため直接波が漏洩している場合、評価結果メッセージとともに対策内容が提示される。
【０１７９】
対策内容として、“壁面設置”１４２４という対策が提示される。この対策内容はクリック可能なメニューとして画面に表示される。
【０１８０】
壁面設置による対策処理方法について図１５および図１６を用いて説明する。
【０１８１】
図１５は図１４における“壁面設置”１４２４メニューをクリックすることによって表示される画面の例である。
【０１８２】
図１５において、電波伝搬環境１４０２の上方図が表示される。上方図には基地局１５０２や屋根等の構造物１５０４，本線１５０６や隣接車線１５０８，本線と隣接車線を区切る分離帯１５１０，対策済の電波吸収体の設置範囲１５１２，受信点位置１５１４，基地局から受信点までの電波伝搬パス１５１６が表示される。
【０１８３】
また壁面の電気特性をあらわすデータおよび電波吸収体対策可否が入力可能なメニュー画面１５２０も表示される。
【０１８４】
壁面設置範囲の算出処理の内容について図１６を用いて説明する。
【０１８５】
図１６において、ｊは対策パスＩＤ、Npath は要対策パス総数、ｋは対策パスｊにおける点ＩＤである。
【０１８６】
ステップ１６００においてｊを０にセットする。ステップ１６０２において壁面を無限平面と仮定して、平面の存在位置を図１５中の１５１８のように入力する。
【０１８７】
これは例えばＣＡＤツールのようなＧＵＩ画面を用いて入力される。あるいは直接面の方程式、すなわちａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０を入力可能な画面を表示させてもよい。
【０１８８】
ステップ１６０４においてｋを０にセットする。ステップ１６０６において点ＩＤｋ，ｋ＋１で構成される線分がこの平面と交差するか否かを判定する。
【０１８９】
具体的には点ＩＤｋ，ｋ＋１の座標値をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄに代入し、この値の結果が異符号であれば平面と交差すると判定される。
【０１９０】
もし交差すると判定されればこの対策パスｊにおける処理を終了し、ステップ１６０８において平面とこのパスとの交点を計算する。
【０１９１】
そしてステップ１６１０においてｊの値をインクリメントして次の対策パスにおける平面との交点を探索する処理に進む。
【０１９２】
一方もし結果が同符号であればステップ１６１２においてｋの値をインクリメントしてステップ１６０６の処理を繰り返す。そしてすべての要対策パスについて平面との交点を計算したならば、ステップ１６１４において壁面の設置範囲を算出する。具体的には交点の各成分の最大値と最小値を求め、この交点の集合を包含する最小の長方形を壁面設置範囲とする。
【０１９３】
上記に説明した処理は決定ボタン１５２２を押下した後に実行される。このボタンを押した後、図１４に示す画面に戻ることができる。
【０１９４】
上記のように入力データを再入力した後、再計算ボタン１４２６をクリックすることによって再計算処理が行われる。
【０１９５】
再計算処理は図２におけるステップ２０２からステップ２１６までの処理を行うことにより実行される。壁面設置処理により電波伝搬環境が改善された場合の画面表示例を図１７に示す。この場合評価結果１７０２には良好である旨のメッセージが表示される。
【０１９６】
表示部１１４にはさらに各種条件を変更できるメニューが例えば１７０４のようにクリック可能なボタンとして画面上に表示される。アンテナ指向特性変更メニューを選択した場合は、アンテナ指向特性を決定するパラメータ、すなわち素子数，素子間隔，各素子の給電係数を変更可能な画面が表示される。
【０１９７】
壁面設置位置メニューを選択した場合は、壁面構造物を形成する面の４点を座標を直接入力できる画面が表示される。あるいはＣＡＤツールのようなＧＵＩ画面によって入力できる画面が表示されてもよい。
【０１９８】
吸収体特性変更メニューを選択した場合は、入力データにおける吸収体特性データ、すなわち入射角度に対する減衰量のデータを変更する画面が表示される。
【０１９９】
構造物追加／変更メニューを選択した場合は、入力した構造物データの面の座標を変更できる画面が表示される。変更の仕方は構造物を構成する面の座標を直接入力できるメニューが表示される。あるいはＣＡＤツールのようなＧＵＩ画面によって入力できる画面が表示されてもよい。
【０２００】
路側アンテナ設置位置変更メニューを選択した場合は、路側アンテナの設置位置座標を変更できるメニューが表示される。
【０２０１】
これらの処理は図２のフローにおいてステップ２００に相当し、データ入力後は上記までに説明した計算処理が繰り返される。
【０２０２】
本実施例における以上までの説明では、自動料金収受システムにおける適用を想定したが、都市流入課金や駐車場システム，ファーストフォード店におけるドライブスルーなどにおける課金および情報提供手段等、ＩＴＳにおける無線通信システムへの適用も可能である。さらには室内無線ＬＡＮにおける電波環境の評価にも適用可能である。
【０２０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば基地局から送信される電波の伝搬特性を解析し、必要かつ十分な所望の通信領域外への電波漏洩を抑制するための対策、具体的には電波吸収体の設置範囲や壁面の設置範囲を提示することができ、電波伝搬環境の改善設計を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハードウェア構成を示す図である。
【図２】本発明の全体計算処理を示すフローチャートである。
【図３】電波伝搬環境モデルの入力データ構造を示す図である。
【図４】入力方法の一例を示す図である。
【図５】パス探索処理を示すフローチャートである。
【図６】パス探索処理の一例を示す図である。
【図７】判定処理の一例を示す図である。
【図８】受信電力算出処理を示すフローチャートである。
【図９】解析結果に関する記憶内容の一例を示す図である。
【図１０】対策パスデータに関する記憶内容の一例を示す図である。
【図１１】対策範囲算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】対策面に関する記憶内容の一例を示す図である。
【図１３】電波吸収体を設置した場合の反射損失算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】電波環境に対策が必要な場合における、表示装置に表示される内容の一例を示す図である。
【図１５】電波漏洩防止のための壁面を設置するための処理の内容を示す図である。
【図１６】壁面設置範囲算出処理を示すフローチャートである。
【図１７】電波環境に問題がない場合における、表示装置に表示される内容の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００…入力部、１０２…中央処理部、１０４…パス探索部、１０６…受信電力算出部、１０８…判定部、１１０…対策範囲算出処理部、１１２…記憶部、
１１４…表示部、２００…電波環境モデルデータ入力処理、２０４…パス探索処理、２０６…電力算出処理、２１０…受信電力と閾値電力との比較処理、２１４…必要対策範囲算出処理、２１６…受信電界強度算出処理、２１８…表示装置への結果出力処理、２２０…評価結果の判定処理、３００…電波環境モデルデータ入力、９００…解析結果記憶内容、１０００…対策パスデータ記憶内容。
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信局から送信された電波の伝搬特性を解析する方法に係り、特に送信局と受信局とを有する移動体通信システムの設計において、電波伝搬環境の改善設計を効率的に行うために使用する電波伝搬解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、道路交通量の増大に伴う渋滞や交通事故の増加，排気ガスによる環境汚染等が大きな社会問題となっている。こうした問題を解決し、道路交通における安全性，円滑性を実現する高度道路交通システム（Intelligent Transport System：以下ＩＴＳ）の研究開発が積極的に進められている。
【０００３】
このＩＴＳの先駆けとなるシステムのひとつとして自動料金収受システム
（Electronic Toll Collection System：以下ＥＴＣと略す）がある。
【０００４】
このＥＴＣは料金所に設置された路側アンテナと車両に搭載した車載器との間で車両情報や料金所情報，通行料金情報などの課金処理に必要な情報を無線で送受信することで通行料金の自動支払いを可能にするシステムである。
【０００５】
ＥＴＣでは専用狭域通信(Dedicated Short Range Communication：以下DSRC）と呼ばれる通信方式を用いて路車間通信を行っている。
【０００６】
ＥＴＣにおけるＤＳＲＣでは車両の通行するレーン上に車両一台が収まる程度の通信領域を設定し、そのエリアに車両が進入した際に路車間通信を行い必要な情報の授受を行うものである。
【０００７】
そして、ＤＳＲＣは将来的に都市流入課金(Electronic Road Pricing：以下
ＥＲＰ）や駐車場システム，ファーストフード店におけるドライブスルーなどにおける課金手段，情報提供手段への適用が考えられている。
【０００８】
ＤＳＲＣでは路車間通信の開始を車載器の受信レベルにより固定的に定めており、路側アンテナからの放射電波に対して車載器があるレベル以上の電波を受信した際に路車間通信を開始する。
【０００９】
そのため路側アンテナは所定の大きさの通信領域内にのみ車載器が応答可能な強い電波を照射し、規定された通信領域外には車載器が応答しない微弱な電波を照射するように設計される。
【００１０】
しかしながら、路側アンテナの設置される実環境下には様々な反射構造物が存在することが予想され、構造物によって引き起こされる多重反射波の影響により所定の通信領域外に車載器が応答可能なレベル以上の電波が漏洩してしまうことが懸念される。
【００１１】
例えばＥＴＣの場合では料金所に存在する屋根や路側機器が考えられ、駐車場システムやＥＲＰ等の場合には周辺に建造物や高架などが存在する可能性が考えられる。
【００１２】
そして、これらの構造物による多重反射の影響で電波漏洩が発生した場合、規定の通信領域外に存在する車両の車載器が誤通信を起こしてしまうことが考えられ、システムの信頼性低下に繋がってしまう。
【００１３】
このような事態を防ぐためには路側アンテナの適切な設置位置を事前に決定したり、構造物による反射波の影響を事前評価し電波漏洩が発生する可能性が生じた際は何らかの対策を講ずることが必要不可欠である。
【００１４】
こうした電波環境の事前評価を行うひとつの手段として、シミュレーションによる方法がある。
【００１５】
シミュレーションによる電磁界解析手法は古くからモーメント法，レイトレーシング法，ＦＤＴＤ法などが知られており、様々な電磁界問題に適用されている。
【００１６】
モーメント法やＦＤＴＤ法は解析構造物，解析空間をセグメント分割し、各セグメントにおいてマクスウェル方程式等の電磁界方程式を解き進めることで電界強度分布を算出する方法である。
【００１７】
それに対してレイトレーシング法は送受信点間の電波パスを構造物を形成する面およびエッジによる反射，透過，回折を考慮して幾何光学的に計算し、受信点における電界強度分布を算出する手法である。
【００１８】
レイトレーシング法は解析空間全体の電界強度を求める前者の手法に対して受信点における電界強度をスポット的に算出することができる。そのためＤＳＲＣを適用したシステムにおける車載器受信電界強度の算出を目的とした電波伝搬解析には計算時間や作業効率の面で適しているといえる。
【００１９】
次にレイトレーシング法を用いた電界強度算出方法の概略について説明する。
【００２０】
まず、前述のように送信点から放射された電波の素波の受信点に到達するまでの軌跡を構造物による反射，透過，回折を考慮して算出し、受信点に到来するすべての素波に対して伝搬損失を求め、送受信点に位置する送受信アンテナの放射角度損失，受信角度損失，構造物における反射，透過，回折時における損失を積算し受信電界強度を求める。
【００２１】
そして、受信点に到達した全ての素波の受信電界強度を加算することで受信点におけるトータルでの受信電界強度を算出する。
【００２２】
この手法を適用した例としては、電子通信学会１９７６年発行の（アンテナ・伝搬）ＡＤＰ ７９−６２「屋内伝搬特性の幾何光学的解析」に、建物内の電波伝搬現象を解析する電界強度分布解析装置として報告されたものがある。
【００２３】
また、屋外での携帯電話やＰＨＳのサービスエリア，室内のオフィス環境における無線ＬＡＮのサービスエリアなどの推定を目的とした解析装置も開発されている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電磁界解析装置を路車間通信システム設計に適用した場合、まず路側アンテナを設置する周辺の構造物データや反射係数，アンテナの指向特性を電磁界解析装置に入力して受信アンテナにおける受信電界強度分布を算出する。
【００２５】
そして得られた受信電界強度分布より電波環境の良否を判定し、電波環境に問題がある場合それを改善する手法を検討し、実配備に適用するといった流れになる。
【００２６】
このなかで電波環境を改善する対策として、構造物に電波吸収体を設置することで反射波の影響を除去する方法や不要波を遮蔽するための壁面の設置などが考えられる。
【００２７】
この電波吸収体および遮蔽壁面の設置による効果の検証を従来の電磁界解析方法を用いて行う場合、まず得られた受信電界強度の値をもとに設置範囲を設計者の経験に基づき決定する。そしてそのデータを入力して再計算を行い効果があるか否かを判定することになる。
【００２８】
しかしながら、設置範囲は設計者の経験に基づき決定されるために、十分ではあるが必ずしも必要でない範囲に設置してしまう可能性があり、設置コストがかさむことが考えられる。
【００２９】
また設置範囲が十分でない場合には、吸収体効果を持つ面や壁面を新たにモデルに追加して試行錯誤的に計算を繰り返すことになり効率が悪いという課題がある。
【００３０】
以上のことを鑑み、本発明は受信電界強度の計算結果より電波環境を評価し、不要波が存在する場合は電波環境を改善するための必要かつ十分な対策手法を提示することができる電波環境評価方法を提供するものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通信領域の大きさを表す情報および電波が通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力し、算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と閾値と比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定し、漏洩する電波が反射波の場合構造物を形成する面における電波伝搬パスの反射点の存在する範囲を電波吸収体設置範囲として算出することが可能な電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３２】
また本発明は、構造物を形成する各面が電波吸収体の設置が可能な面であるか否かを設定し設置可能な面に対してのみ電波吸収体設置範囲を算出する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３３】
また本発明は、電波吸収体の特性を表す情報である電波の入射角度に対する減衰量データを入力し、電波吸収体を設置する面を金属体に置き換えて面に到達した伝搬パスの受信局における受信電力を再計算し、再計算結果に面への入射角度に応じた減衰量を乗算することによって電波吸収体設置後の受信局における受信電力を算出する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３４】
また本発明は、所望の通信領域の領域外に漏洩する電波が直接波あるいは電波吸収体の設置が不可能な面に反射して到達する反射波の場合、通信領域外への漏洩を防止するための遮蔽壁面を表す平面データを入力し、入力された平面と前記直接波のパスとの交点を求めることによって不要波の通信領域外への漏洩を防止するための遮蔽壁面の設置範囲を算出する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３５】
また本発明は、対策前の構造物モデルおよび各電波伝搬パス毎の受信電力，各受信点におけるすべての電波伝搬パスの合成受信電力，電波漏洩防止対策処理範囲を示したデータ，電波漏洩防止対策処理後の各電波伝搬パス毎の受信電力および合成受信電力を表示装置に表示する電波環境評価方法を特徴とするものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００３７】
図１は本発明の機能構成を示す一例であり、入力部１００と中央処理部１０２，記憶部１１２，表示部１１４から構成され、これらの機能はパソコンシステム上で実現される。
【００３８】
入力部１００はオペレータによって操作され、構造物データや送受信アンテナに関する情報，各種命令を入力する。
【００３９】
中央処理部１０２は入力部１００から入力された情報を処理し、記憶部１１２への書き込みおよび読み込み等の制御，電波伝搬の解析処理を実行する。
【００４０】
中央処理部１０２はさらにパス探索部１０４，受信電力算出部１０６，判定部１０８，対策範囲算出処理部１１０から構成される。
【００４１】
表示部１１４は入力データの内容、ディスプレイに電波伝搬の状況，受信電力計算結果などの解析結果および対策内容等を出力表示する。
【００４２】
記憶部１１２は入力部１００によりオペレータが入力したデータ，中央処理部１０２における処理結果等を記憶する。
【００４３】
次に図２に示すフローチャートを用いて中央処理部１０２の計算処理の手順を説明する。
【００４４】
図２において、ｉは後述する受信点のＩＤ番号、Ｎは総受信点数であり、計算処理は主に電波環境モデルデータ入力処理２００，パス探索処理２０４，受信電力算出処理２０６，受信電力と閾値電力の比較処理２１０，対策範囲算出処理
２１４，受信電界強度再計算処理２１６，表示装置への表示処理２１８の手順から構成される。
【００４５】
電波環境モデルデータ入力処理２００は図１において入力部１００において行われ、パス探索処理２０４はパス探索部１０４で行われ、受信電力算出処理206および受信電界強度再計算処理２１６は受信電力算出部１０６で行われ、受信電力と閾値電力の比較処理２１０は判定部１０８で行われ、対策範囲算出処理214は対策範囲算出処理部１１０で行われ、表示装置への表示処理２１８は表示部
１１４において行われる。
【００４６】
ステップ２０４のパス探索処理とステップ２０６の受信電力算出処理は入力したモデルにおける受信電界強度を算出するための処理である。
【００４７】
ステップ２０８とステップ２１０は受信電界強度の計算結果に基づいて入力モデルに対する電波環境を評価する処理である。
【００４８】
そして、ステップ２１４において電波環境を改善するための対策範囲を算出し、ステップ２１６において対策後の受信電解強度を再計算し、ステップ２１８において表示装置に表示する。
【００４９】
ステップ２２０において評価結果が良好であるか否かの判定を行い、必要であればステップ２００に戻り上記までの処理を繰り返す。
【００５０】
以下、各ステップにおける処理について詳細に述べる。
【００５１】
データ入力処理２００は入力部１００を用いて行われ、入力されたデータは記憶部１１２に記憶される。
【００５２】
図３にデータ入力処理２００によって入力されるデータ内容３００を示す。入力データは通信領域，閾値電力，周波数，最大反射回数，構造物データ，電波吸収体特性データ，基地局アンテナデータ，移動局アンテナデータから構成される。
【００５３】
通信領域および閾値電力は入力した構造物や基地局アンテナの特性により構築される電波環境を評価する際に使用する評価指標である。
【００５４】
通信領域は例えば４辺形状であり、４点の３次元座標値により表現され、この領域外ではある受信電力以下にしなければならない領域と定義される。
【００５５】
また閾値電力は通信領域外への電波漏洩の有無を調べるために受信電力レベルと比較するための電力値である。
【００５６】
基地局から放射される電波の伝搬パスの受信電力がこの値以上であれば電波が漏洩していると判定される。
【００５７】
周波数は電波伝搬解析で扱う電波の搬送波周波数である。
【００５８】
最大反射回数は電波伝搬の解析において考慮する構造物反射回数の上限値である。
【００５９】
構造物データはさらに面番号と構造物属性番号，誘電率，透磁率，導電率，面形状データ，電波吸収体対策可否フラグから構成される。
【００６０】
面番号はすべての反射面を一意に特定するためのＩＤである。
【００６１】
構造物属性番号は入力した面が屋根や柱等、どの構造物に属するかを同定するためのものである。
【００６２】
誘電率，透磁率，導電率は面の電気的特性を決定するパラメータである。
【００６３】
面形状データは４点の３次元座標を与えることで４辺形状の一面を表現する。そして同じ構造物属性番号の集合により構造物を構成することができる。
【００６４】
電波吸収体対策可否フラグはその面が電波吸収体による反射波の防止対策が可能であるか否かを決定するフラグであり、可能であれば１、不可能であれば０を設定する。
【００６５】
対策可能な面の例としては屋根や壁面，柱等が挙げられ、また対策不可能な面の例として、路面や車両等が挙げられる。
【００６６】
電波吸収体特性データは反射波対策として構造物に設置する電波吸収体の特性を表すデータである。電波吸収体の特性は電波が吸収体に入射する角度と、それに対する反射減衰量で表される。減衰量は電波吸収体と金属体等完全反射物との反射量の差で定義される。
【００６７】
基地局アンテナデータはアンテナが複数の素子アンテナで形成されるアレイアンテナの場合、設置位置座標と送信電力値，給電係数および素子数，素子間隔のデータから構成される。アンテナの指向特性は予め記憶されている単一素子アンテナの放射式および給電係数から放射角度に対する送信電力の相対値として計算される。
【００６８】
移動局アンテナデータは移動範囲および計算点数から構成され、移動局アンテナの移動範囲はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向における始点と終点の座標値で表される。計算点数は移動範囲内においてＸＹＺ各軸に対して何点計算するかを表すものである。これらの値により受信点座標が計算される。
【００６９】
指向特性は例えば１個の素子アンテナの放射式によって表され、また移動局アンテナは本実施例では単一素子アンテナであり、指向特性は予め記憶されている単一素子アンテナの放射式から計算されるものとする。
【００７０】
以下本実施例では基地局を送信局とし、移動局を受信局として扱うことにする。
【００７１】
図４は入力されるデータ内容３００の入力方法の一例を示す図であり、各入力データは例えば表示部１１４にダイアログボックス１４０２,１４０６,１４０８，１４１０を表示することにより直接数値を入力する。面形状データ１４１２はＣＡＤツールを使用して入力可能である。
【００７２】
図２のステップ２０２において、すべての受信点に受信点ＩＤ番号ｉを割り当て、ｉ＝０の受信点を最初の計算点としてセットする。
【００７３】
ステップ２０４において送受信点間に存在するすべての電波伝搬パスを探索する。このステップ２０４におけるパス探索処理を図５のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００７４】
図５において、ｒは電波の反射回数、ＭおよびＲｍａｘはデータ入力処理200において入力した面の総数および最大反射回数である。
【００７５】
パス探索処理は主に面総数Ｍの中からｒ個の面を選択し、MＰr通りの反射面をリストアップする処理５０４，このリストアップした面における反射パスを探索する処理５０６，探索された反射パスが他の面でパスカットされていないか等の有効判定する処理５０８，探索したパスが有効であれば送信点と受信点間に存在する一つのパスとして登録する処理５１０等から構成される。
【００７６】
パス探索部１０４はステップ５０２において反射回数ｒを０にセットし、０回反射波、すなわち直接波についてステップ５０４からステップ５１４までの処理を実行し、有効なパスをすべて検索し登録し終わったら、反射回数ｒをインクリメントしながらＲｍａｘになるまでこの処理を繰り返し、送信点から受信点までのすべての電波パスを探索する。
【００７７】
パス探索処理の一連の処理について図６に示すモデルを例にとって説明する。
【００７８】
ここでは最大反射回数Ｒｍａｘ＝２として説明する。図６のモデルは（ｘ，ｙ，ｚ）＝（−２０，−２０，０）,（２０，−２０，０）,（２０，２０，０），（−２０，２０，０）を頂点ＡＢＣＤとする面Ｆ０と（ｘ，ｙ，ｚ）＝（−２０，−２０，６），（２０，−２０，６），（２０，２０，６），（−２０，２０，６）を頂点ＥＦＧＨとする面Ｆ１の反射面で構成する面総数Ｍ＝２のモデルである。
【００７９】
送信点Ｓの座標は（０，０，５）、受信点Ｒすなわち計算点座標は（１０，０，１）である。最大反射回数Ｒｍａｘ＝２として設定しているため、反射回数ｒ＝０，１，２のパスを探索する。
【００８０】
ステップ５０２においてｒ＝０にセットし、０回反射パスを探索する。反射回数が０回のパスは送信点から受信点へ直接到来する直接波であり、ステップ504の面のリストアップは無視することができる。
【００８１】
ステップ５０６において送信点から受信点までのベクトルを算出することにより、図６の６０２のパスが探索される。
【００８２】
ステップ５０８において５０２のパスがすべての面によりパスカットされていないか等のパスの有効判定を行う。図６のモデルにおいてはパスカットされていないため有効と判定される。
【００８３】
そしてステップ５１０において送信点から受信点に到来する一つのパスとして登録する。０回反射のパスは直接波以外にはあり得ないため、ステップ５１２において反射回数ｒ＝０のパス探索を終了したと判定する。
【００８４】
ステップ５１４においてｒ＝１とし、さらにｒ＜Ｒｍａｘと判定されるため、ステップ５０４に戻り１回反射のパスを探索する。
【００８５】
ステップ５０４においてＭ＝２枚の面からｒ＝１個の面をピックアップする。ピックアップの組み合わせはMＰr通り存在する。
【００８６】
図６において最初にピックアップした面を構造物面Ｆ０とする。ステップ506においてパス探索を行う。
【００８７】
まず構造物面Ｆ０に対して送信点を鏡像変換し、送信点の鏡像位置Ｓ′を算出する。そして送信点の鏡像位置Ｓ′から受信点Ｒまでのベクトルを算出し、構造物面Ｆ０を無限平面と仮定した場合の交点、すなわち反射点座標Ｐを算出する。この場合反射点座標Ｐは（８.３３，０，０）である。
【００８８】
ステップ５０８においてこの求まった交点が実際の面Ｆ０内に存在しているか否かを判定し、パスの有効性を判定する。反射点がある面内に存在しているか否かの判定方法について図７を用いて説明する。
【００８９】
図７において点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが面Ｆ０を形成する４頂点である。点Ｒが受信点を示している。
【００９０】
面Ｆ０の４頂点において、各２頂点間の辺を時計回りのベクトルとして見なしＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＡを算出する。
【００９１】
また各頂点から受信点ＲまでのベクトルＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲを求め、それぞれの外積ＡＢ×ＡＲ，ＢＣ×ＢＲ，ＣＤ×ＣＲ，ＤＡ×ＤＲのｚ成分を求める。
【００９２】
その結果がすべて同符号であった場合は面Ｆ０内に受信点Ｒが存在し、異符号が含まれている場合は面Ｆ０外に存在すると判定することができる。
【００９３】
この場合、計算結果に０が含まれている場合、０を除くその他の計算結果に基づいて前記の判定を行う。
【００９４】
図６のモデルにおいては反射点座標(８.３３，０，０）は頂点ＡＢＣＤ内に存在し有効であると判定でき、面Ｆ０に対する一回反射波のパス６０４としてパス登録する。
【００９５】
次に面Ｆ１に対しても面Ｆ０と同様の処理を行い反射パス６０６を求める。そしてステップ５１２において反射回数ｒ＝１のパス探索を終了したと判定する。
【００９６】
ステップ５１４においてｒ++＜Ｒｍａｘと判定されるため、ステップ５０４に戻り同様の処理をｒ＝２に関しても行う。
【００９７】
ステップ５０４において面総数Ｍ＝２からｒ＝２個の面をピックアップする。図６のモデルに対しては（Ｆ０，Ｆ１）と（Ｆ１，Ｆ０）の２通りが存在する。
【００９８】
これらの面に対して１回反射の場合同様にステップ５０４からステップ５１２の処理を行うことにより(Ｆ０，Ｆ１）に対して反射パス６０８が求まり、(Ｆ１，Ｆ０）に対して反射パス６１０が求まる。
【００９９】
ステップ５１４においてｒ++＞Ｒｍａｘと判定されるため、パス探索処理を終了する。以上のパス探索処理の結果、図６のモデルに対しては０回反射波６０２と１回反射波６０４，６０６と２回反射波６０８，６１０が求められる。
【０１００】
こうして求められた探索パス情報はステップ５１６において記憶部１１２に記憶される。記憶される探索パス情報の内容は、送信点座標および受信点座標，反射点座標、さらにはパスから計算される放射角度，受信角度，面に対する入射角度である。
【０１０１】
次に図２におけるステップ２０６の受信電力算出処理について説明する。
【０１０２】
ステップ２０６において受信電力算出部１０６はステップ２０４で求められた受信点ＩＤｉにおけるすべての電波伝搬パスにおける受信電界強度を算出する。
【０１０３】
受信電力算出処理２０６のフローチャートを図８に示す。図８においてｊは送信点から受信点に到来するすべてのパスを一意に特定するＩＤ番号である。
【０１０４】
例えば前記パス探索処理において求めたように受信点ｉに５本の伝搬パスが到達する場合、ステップ２０４のパス探索処理で探索された順に０，１，２，３，４と番号が割り当てられる。Npath は送受信点間のパスの総数である。ＰｊはパスＩＤｊの伝搬パスの受信電力であり、Ｐは受信点ｉにおける合成受信電力である。
【０１０５】
ステップ８０２で伝搬パスＩＤｊを０にセットする。
【０１０６】
ステップ８０４の伝搬損失算出ではパス探索処理２０４において求まった伝搬パスより電波の伝搬距離Ｄを求め、伝搬損失ＥLossjを求める。伝搬損失ＥLossjは次式により求められる。
【０１０７】
【数１】
ただしλは電波の波長である。
【０１０９】
ステップ８０６の送信アンテナ放射損失算出処理では送信アンテナからの放射角度θt と送信アンテナの指向特性を表す給電係数Ｖtmより送信アンテナの放射損失Ｅtjを求める。放射損失Ｅtiは次式により求められる。
【０１１０】
【数２】
ただしｊは複素単位、ｋ0 は電波の波数、Ｍt はアンテナの素子数、ｄt は素子間隔である。給電係数Ｖtm，アンテナの素子数Ｍt ，素子間隔ｄt は入力データである。
【０１１２】
ステップ８０８の反射損失算出処理では反射面への入射角度と反射面ｌにおける反射係数Ｒjlを求める。反射係数Ｒjlは入射する電波がＴＥ波、反射面ｌの誘電率をεl 、導電率をσl 、入射角をθl とすると次式で与えられる。
【０１１３】
【数３】
【数４】
ステップ８１０の受信アンテナ受信損失算出処理では受信アンテナの受信角度θr より受信損失Ｅriを求める。受信損失Ｅrjは以下の式から求められる。
【０１１６】
【数５】
ステップ８１２のパス受信電力算出処理では入力した送信電力よりステップ
８０４からステップ８１０で求まった損失を積算することでパスｊの受信電力
Ｅj を求める。
【０１１８】
【数６】
ただしＮはパスｊにおける反射面の総数である。
【０１２０】
ステップ８１４においてｊの値をインクリメントし、受信点ｉにおけるすべての到達電波パスの受信電力を計算したか否かを判定する。もしすべて計算し終わっていなければステップ８０４へ戻りステップ８０４からステップ８１２までの処理を繰り返す。
【０１２１】
ステップ８１６においてすべてのパスの受信電力を加算することで受信点ｉにおける合成受信電力Ｅi を求める。合成受信電力Ｅi はデシベル表記で次式で表される。
【０１２２】
【数７】
ただしＰeirpは送信ｅ．ｉ．ｒ．ｐである。
【０１２４】
受信電力算出部１０６はステップ２０４のパス探索処理により求められた探索パス情報と受信電力算出処理により求められた受信電力強度情報を合わせて記憶部１１２に記憶する。記憶部１１２に記憶されるデータの一例を図９に示す。
【０１２５】
この解析結果記憶内容データ９００は図６に示したモデルの解析結果の一例である。受信点ＩＤおよび受信点座標，合成受信電力，送信点から受信点に到来する５本すべてのパスの受信電力，送信点からの放射角度，反射面番号，面への入射角度，反射点座標，受信点における受信角度が記憶される。
【０１２６】
図２において、ステップ２０８とステップ２１０の処理は受信点ＩＤｉにおける受信電力強度の計算結果とステップ２００において入力した通信領域と閾値電力の情報とを比較することにより、通信領域外において電波漏洩が発生していないか判定し電波環境の評価を行う処理である。
【０１２７】
ステップ２０８の処理について説明する。
【０１２８】
ステップ２０８では受信点が通信領域内に存在するか否かを判定する。通信領域の情報はステップ２００のデータ入力処理において入力した通信領域情報を用いる。
【０１２９】
通信領域情報は入力データとして図３に示したように４点の頂点座標で形成される４辺形状とする。
【０１３０】
受信点が通信領域内に存在するか否かを判定する方法は、パス探索処理２０４においてパスの有効性を判定するために反射点が面内に存在するか否かを判定した方法と同様である。
【０１３１】
判定の結果、計算点が通信領域外に存在すると判定された場合にはステップ
２１０において受信電力と閾値電力の比較を行い通信領域外への電波漏洩判定を行う。
【０１３２】
ステップ２１０の受信電力と閾値電力の比較処理について説明する。
【０１３３】
閾値電力は図２のステップ２００において入力した閾値パス電力Ｐｔｈを用いる。また、比較する受信電力はステップ２０６において計算された各パスの受信電力を用いる。
【０１３４】
これらの閾値電力と各パスの受信電力を比較し、閾値電力を超えているパスデータがある場合、そのパスを要対策パスとして、記憶部１１２に登録する。
【０１３５】
記憶するデータの例を図１０に示す。記憶される対策面に対する記憶データ
１０００の内容は要対策パスを一意に特定するＩＤ，パスデータを構成する各点を位置に特定する点ＩＤ，送信点座標，要対策パスの受信電力，各要対策パス毎に反射面を一意に特定する反射面ＩＤ，面番号，反射点座標，面への入射角度，受信点座標である。
【０１３６】
閾値電力を超えるパスが存在しない場合はステップ２１０における処理を終了する。
【０１３７】
ステップ２１２においてすべての受信点についてステップ２０４から２１０までの処理を行ったか否かを判定し、もし行っていなければステップ２０４へ戻りステップ２０４からステップ２１０までの処理を繰り返す。
【０１３８】
以上までに説明してきた処理を実行することで、評価する電波伝搬環境モデル３００および解析結果記憶内容９００，通信領域外への電波漏れに関与している対策が必要な電波パスに関する情報１０００が記憶部１１２に記憶される。
【０１３９】
対策が必要な電波伝搬パスに関する情報１０００に基づき、ステップ２１４において電波漏洩防止対策処理を行う。
【０１４０】
ここでの処理は、構造物に電波吸収体を設置することによる構造物による反射波の漏洩防止対策を提示するための処理である。直接波の漏洩防止対策処理は別処理として、後で説明する。
【０１４１】
以下ステップ２１４の処理の内容について図１１を用いて説明する。
【０１４２】
図１１において、ｊは対策パスＩＤ、Npath は要対策パス総数、ｋは対策パスｊにおける反射面ＩＤである。図１１のフローにおいて、ステップ１１００においてｊを０にセットする。
【０１４３】
ステップ１１０２においてパスｊが直接波であるか否かを判定する。もし直接波であればそのパスは構造物に電波吸収体を設置することによる対策はできないため、ステップ１１１２の処理に進む。
【０１４４】
もし直接波でない、すなわち反射波であれば吸収体設置範囲の設定処理を行うステップ１１０４以降の処理に進む。
【０１４５】
ステップ１１０４において、パスｊの反射面ＩＤを参照する変数ｋを０にセットする。ステップ１１０６において反射面ＩＤｋが参照する面が対策可能な面であるか否かを判定する。
【０１４６】
この判定は記憶部１１２に記憶されているデータ３００中の各面の電波吸収体対策可否フラグを参照することによって行われる。
【０１４７】
もしフラグが１、すなわち対策可能な面であればステップ１１１０において反射面ＩＤｋが参照する面および反射点の座標を対策が必要な面および対策座標として記憶部１１２に記憶する。
【０１４８】
一方もしフラグが０、すなわち対策可能な面でなければステップ１１０８においてパスｊの反射面ＩＤｋをインクリメントしてステップ１１０６の判定処理を繰り返す。
【０１４９】
ステップ１１１２において要対策パスＩＤインデックスｊをインクリメントし、すべての対策パスについてステップ１１０２から１１１０までの処理を繰り返し、すべての対策パスについて上記までの処理を行ったならば、ステップ1114の処理に進む。
【０１５０】
ステップ１１１０の処理を繰り返すことによって記憶されるデータは例えば図１２に示すデータ１２００のようになる。データは対策が必要な面番号および反射点座標の集合から構成される。
【０１５１】
ステップ１１１４において、データ１２００に基づいて対策面における電波吸収体対策設置範囲を算出する。
【０１５２】
具体的には例えば各対策面における反射点の集合を包含する最小の長方形を電波吸収体対策設置範囲とする。この処理をすべての対策面において行う。
【０１５３】
必要対策範囲を算出する処理を行ったならば次のステップ２１６に進む。ステップ２１６において、ステップ２１４において求められた必要対策範囲に電波吸収体を設置した場合における受信電界強度を再計算し要対策パスを算出する処理を行う。
【０１５４】
この処理は図２に示した受信電力算出処理２０６中の図８に示した受信電力算出処理における反射損失算出８０８を図１３に示した処理に置き換え、さらに図２におけるステップ２０８と２１０の処理を行うことによって実現される。
【０１５５】
以下この置き換えた反射係数算出処理について述べる。
【０１５６】
図１３中のステップ１３０２においてパスｉは要対策パスであるか否かを判定する。もし要対策パスでなければステップ１３０４において図２に示した電界強度算出処理２０６における反射係数の算出と同様の処理を行う。
【０１５７】
一方要対策パスである場合はステップ１３０６の処理に進む。ステップ1306において、対策面ｌabsを金属体として反射係数Ｒ′jlabsを計算する。具体的には対策面ｌabs の誘電率および導電率を金属体のそれに置き換えて（３）式を計算することによってＲ′jlabsを求める。
【０１５８】
ステップ１３０８において記憶部１１２に記憶されている電波吸収体特性データを参照する。
【０１５９】
特性データは図３に例示したデータ３００中にあり、特性データから対策面
ｌabs への入射角θlabs における減衰量Ｇ（θlabs）を参照する。
【０１６０】
ステップ１３１０において対策面ｌabs における反射量Ｒjlabsを計算する。具体的には次式で計算される。
【０１６１】
【数８】
以上のようにして受信電界強度を再計算する処理を行い、ステップ２０８と
２１０の処理を繰り返すことによって要対策パスの再計算処理を行う。
【０１６３】
受信電界強度再計算処理２１６を行ったならば次のステップ２１８へ進む。ステップ２１８では上記までに計算した結果を表示部１１４に提示する処理を行う。以下この処理２１８について述べる。
【０１６４】
表示する内容の例を図１４に示す。表示部１１４にはまず対策前の電波伝搬環境１４０２が表示される。
【０１６５】
電波伝搬環境１４０２には入力されたデータ３００のうち構造物に関するデータおよびパス探索処理２０４において計算された電波伝搬パスが視覚的に表示される。
【０１６６】
電波伝搬環境１４０２における表示内容は、表示内容変更ボタン１４０４をクリックすることによってモデルのビュー方向や移動局の移動に伴う電波伝搬パスの時間変化を見ることができる機能を備えたメニューに移ることができる。
【０１６７】
この表示された電波伝搬環境１４０２における移動局の計算結果は、電界強度分布および各伝搬パス毎のプロファイルとしてそれぞれ１４０６，１４０８のように表示される。
【０１６８】
計算結果は表示内容変更ボタン１４１０をクリックすることによって表示する走行車線の変更等プロファイル表示するデータの変更を行うことができる機能を備えたメニューに移ることができる。
【０１６９】
また処理２１４において電波吸収体の対策範囲を計算し、その結果を電波伝搬環境１４０２に反映させた対策後の電波伝搬環境１４１２も表示される。
【０１７０】
対策後の計算結果を示す電界強度分布および電界プロファイルは対策前と同様にしてそれぞれ１４１４，１４１６のように表示される。表示内容変更ボタン
１４１８，１４２０はそれぞれ１４０４，１４１０と同じ機能を持つ。
【０１７１】
図２におけるステップ２２０において、上記までの処理による対策結果が妥当であるか否かを判定する。判定は要対策パスが存在するか否かを判定することによって行われる。
【０１７２】
評価結果は表示装置に例えば１４２２のように表示される。もし評価結果が
ＯＫであれば本電波伝搬環境における処理を終了する。
【０１７３】
一方評価結果がＯＫでなければ処理２００へ戻る。評価結果がＯＫでない場合として、例えば直接波が漏洩している場合や、電波吸収体対策可否フラグがオンに設定されている面に一度も反射しない、すなわちすべてオフに設定されている面に反射して到達する反射波が存在することが考えられる。
【０１７４】
表示装置に表示される評価結果は要対策パスの内容に応じて変化する。例えば要対策パスが直接波の場合は“直接波が漏洩しています”というメッセージが表示される。
【０１７５】
また電波吸収体対策可否フラグがオフに設定されている面に反射して到達する反射波である場合は“対策不可能な面からの反射波が到達しています”というメッセージが表示される。
【０１７６】
以下直接波が漏洩している場合を例にとり、評価結果がＯＫでない場合の処理について説明する。
【０１７７】
図１４に示した電力分布の例１４０６および１４１４の場合、直接波が通信領域の外側に到達している。そのため評価結果として“直接波が漏洩しています”というメッセージが表示される。
【０１７８】
直接波の漏洩対策処理は前述した図２における対策範囲算出処理２１４では対策できない。そのため直接波が漏洩している場合、評価結果メッセージとともに対策内容が提示される。
【０１７９】
対策内容として、“壁面設置”１４２４という対策が提示される。この対策内容はクリック可能なメニューとして画面に表示される。
【０１８０】
壁面設置による対策処理方法について図１５および図１６を用いて説明する。
【０１８１】
図１５は図１４における“壁面設置”１４２４メニューをクリックすることによって表示される画面の例である。
【０１８２】
図１５において、電波伝搬環境１４０２の上方図が表示される。上方図には基地局１５０２や屋根等の構造物１５０４，本線１５０６や隣接車線１５０８，本線と隣接車線を区切る分離帯１５１０，対策済の電波吸収体の設置範囲１５１２，受信点位置１５１４，基地局から受信点までの電波伝搬パス１５１６が表示される。
【０１８３】
また壁面の電気特性をあらわすデータおよび電波吸収体対策可否が入力可能なメニュー画面１５２０も表示される。
【０１８４】
壁面設置範囲の算出処理の内容について図１６を用いて説明する。
【０１８５】
図１６において、ｊは対策パスＩＤ、Npath は要対策パス総数、ｋは対策パスｊにおける点ＩＤである。
【０１８６】
ステップ１６００においてｊを０にセットする。ステップ１６０２において壁面を無限平面と仮定して、平面の存在位置を図１５中の１５１８のように入力する。
【０１８７】
これは例えばＣＡＤツールのようなＧＵＩ画面を用いて入力される。あるいは直接面の方程式、すなわちａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０を入力可能な画面を表示させてもよい。
【０１８８】
ステップ１６０４においてｋを０にセットする。ステップ１６０６において点ＩＤｋ，ｋ＋１で構成される線分がこの平面と交差するか否かを判定する。
【０１８９】
具体的には点ＩＤｋ，ｋ＋１の座標値をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄに代入し、この値の結果が異符号であれば平面と交差すると判定される。
【０１９０】
もし交差すると判定されればこの対策パスｊにおける処理を終了し、ステップ１６０８において平面とこのパスとの交点を計算する。
【０１９１】
そしてステップ１６１０においてｊの値をインクリメントして次の対策パスにおける平面との交点を探索する処理に進む。
【０１９２】
一方もし結果が同符号であればステップ１６１２においてｋの値をインクリメントしてステップ１６０６の処理を繰り返す。そしてすべての要対策パスについて平面との交点を計算したならば、ステップ１６１４において壁面の設置範囲を算出する。具体的には交点の各成分の最大値と最小値を求め、この交点の集合を包含する最小の長方形を壁面設置範囲とする。
【０１９３】
上記に説明した処理は決定ボタン１５２２を押下した後に実行される。このボタンを押した後、図１４に示す画面に戻ることができる。
【０１９４】
上記のように入力データを再入力した後、再計算ボタン１４２６をクリックすることによって再計算処理が行われる。
【０１９５】
再計算処理は図２におけるステップ２０２からステップ２１６までの処理を行うことにより実行される。壁面設置処理により電波伝搬環境が改善された場合の画面表示例を図１７に示す。この場合評価結果１７０２には良好である旨のメッセージが表示される。
【０１９６】
表示部１１４にはさらに各種条件を変更できるメニューが例えば１７０４のようにクリック可能なボタンとして画面上に表示される。アンテナ指向特性変更メニューを選択した場合は、アンテナ指向特性を決定するパラメータ、すなわち素子数，素子間隔，各素子の給電係数を変更可能な画面が表示される。
【０１９７】
壁面設置位置メニューを選択した場合は、壁面構造物を形成する面の４点を座標を直接入力できる画面が表示される。あるいはＣＡＤツールのようなＧＵＩ画面によって入力できる画面が表示されてもよい。
【０１９８】
吸収体特性変更メニューを選択した場合は、入力データにおける吸収体特性データ、すなわち入射角度に対する減衰量のデータを変更する画面が表示される。
【０１９９】
構造物追加／変更メニューを選択した場合は、入力した構造物データの面の座標を変更できる画面が表示される。変更の仕方は構造物を構成する面の座標を直接入力できるメニューが表示される。あるいはＣＡＤツールのようなＧＵＩ画面によって入力できる画面が表示されてもよい。
【０２００】
路側アンテナ設置位置変更メニューを選択した場合は、路側アンテナの設置位置座標を変更できるメニューが表示される。
【０２０１】
これらの処理は図２のフローにおいてステップ２００に相当し、データ入力後は上記までに説明した計算処理が繰り返される。
【０２０２】
本実施例における以上までの説明では、自動料金収受システムにおける適用を想定したが、都市流入課金や駐車場システム，ファーストフォード店におけるドライブスルーなどにおける課金および情報提供手段等、ＩＴＳにおける無線通信システムへの適用も可能である。さらには室内無線ＬＡＮにおける電波環境の評価にも適用可能である。
【０２０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば基地局から送信される電波の伝搬特性を解析し、必要かつ十分な所望の通信領域外への電波漏洩を抑制するための対策、具体的には電波吸収体の設置範囲や壁面の設置範囲を提示することができ、電波伝搬環境の改善設計を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハードウェア構成を示す図である。
【図２】本発明の全体計算処理を示すフローチャートである。
【図３】電波伝搬環境モデルの入力データ構造を示す図である。
【図４】入力方法の一例を示す図である。
【図５】パス探索処理を示すフローチャートである。
【図６】パス探索処理の一例を示す図である。
【図７】判定処理の一例を示す図である。
【図８】受信電力算出処理を示すフローチャートである。
【図９】解析結果に関する記憶内容の一例を示す図である。
【図１０】対策パスデータに関する記憶内容の一例を示す図である。
【図１１】対策範囲算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】対策面に関する記憶内容の一例を示す図である。
【図１３】電波吸収体を設置した場合の反射損失算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】電波環境に対策が必要な場合における、表示装置に表示される内容の一例を示す図である。
【図１５】電波漏洩防止のための壁面を設置するための処理の内容を示す図である。
【図１６】壁面設置範囲算出処理を示すフローチャートである。
【図１７】電波環境に問題がない場合における、表示装置に表示される内容の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００…入力部、１０２…中央処理部、１０４…パス探索部、１０６…受信電力算出部、１０８…判定部、１１０…対策範囲算出処理部、１１２…記憶部、
１１４…表示部、２００…電波環境モデルデータ入力処理、２０４…パス探索処理、２０６…電力算出処理、２１０…受信電力と閾値電力との比較処理、２１４…必要対策範囲算出処理、２１６…受信電界強度算出処理、２１８…表示装置への結果出力処理、２２０…評価結果の判定処理、３００…電波環境モデルデータ入力、９００…解析結果記憶内容、１０００…対策パスデータ記憶内容。
Claims (8)
- コンピュータ上で送信局から送信される電波の受信局での伝搬特性を解析するものにおいて、通信領域の大きさを表す情報を入力し、電波が入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力し、算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と入力された閾値と比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定し、
所望の通信領域の領域外に漏洩する電波が反射波の場合、構造物を形成する面における当該電波伝搬パスの反射点の存在する範囲を電波吸収体設置範囲として算出することを特徴とする電波環境評価方法。 - コンピュータ上で送信局から送信される電波の受信局での伝搬特性を解析するものにおいて、通信領域の大きさを表す情報を入力し、電波が入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力し、算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と入力された閾値と比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定し、
構造物を形成する各面の情報として電波吸収体の設置が可能な面であるか否かを設定する情報を入力し、
入力される情報がフラグであり、このフラグが１に設定されている面に対してのみ電波吸収体を設置可能とし、当該面における電波吸収体設置範囲を算出することを特徴とする電波環境評価方法。 - コンピュータ上で送信局から送信される電波の受信局での伝搬特性を解析するものにおいて、通信領域の大きさを表す情報を入力し、電波が入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力し、算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と入力された閾値と比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定し、
電波吸収体の特性を表す情報である電波の入射角度に対する減衰量データを入力し、電波吸収体を設置する面を金属体に置き換えて面に到達した伝搬パスの受信局における受信電力を再計算し、前記再計算結果に前記面への入射角度に応じた減衰量を乗算することによって電波吸収体設置後の受信局における受信電力を算出することを特徴とする電波環境評価方法。 - 請求項１において、対策前の構造物モデルおよび各電波伝搬パス毎の受信電力，各受信点におけるすべての電波伝搬パスの合成受信電力，電波漏洩防止対策処理範囲を示したデータ，電波漏洩防止対策処理後の各電波伝搬パス毎の受信電力および合成受信電力を表示装置に表示することを特徴とする電波環境評価方法。
- 通信領域の大きさを表す情報を入力する機能と、
電波が前記機能により入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力する機能と、
算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と、前記受信電力閾値を表す情報を入力する機能により入力された閾値と、を比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定する機能と、
漏洩した電波伝搬パスに関する情報を記憶する機能と、を実行し、
さらに所望の通信領域の領域外に漏洩する電波が反射波の場合、構造物を形成する面における当該電波伝搬パスの反射点の存在する範囲を電波吸収体設置範囲として算出する機能を実行するためのプログラム。 - 通信領域の大きさを表す情報を入力する機能と、
電波が前記機能により入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力する機能と、
算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と、前記受信電力閾値を表す情報を入力する機能により入力された閾値と、を比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定する機能と、
漏洩した電波伝搬パスに関する情報を記憶する機能と、を実行し、
さらに構造物を形成する各面の情報として電波吸収体の設置が可能な面であるか否かを設定するフラグを入力する機能を実行し、
当該機能により入力されたフラグが１に設定されている面に対してのみ電波吸収体を設置可能とし、当該面における電波吸収体設置範囲を算出する機能を実行するためのプログラム。 - 通信領域の大きさを表す情報を入力する機能と、
電波が前記機能により入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力する機能と、
算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と、前記受信電力閾値を表す情報を入力する機能により入力された閾値と、を比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定する機能と、
漏洩した電波伝搬パスに関する情報を記憶する機能と、を実行し、
さらに電波吸収体の特性を表す情報である電波の入射角度に対する減衰量データを入力する機能と、電波吸収体を設置する面を金属体に置き換えて面に到達した伝搬パスの受信局における受信電力を再計算する機能と、前記再計算結果に前記面への入射角度に応じた減衰量を乗算することによって電波吸収体設置後の受信局における受信電力を算出する機能を実行するためのプログラム。 - 通信領域の大きさを表す情報を入力する機能と、
電波が前記機能により入力された通信領域の領域外に漏洩しているか否かを判定するための指標となる伝搬パスの受信電力閾値を表す情報を入力する機能と、
算出した各電波伝搬パスの受信局における受信電力と、前記受信電力閾値を表す情報を入力する機能により入力された閾値と、を比較することによって所望の通信領域の領域外に電波が漏洩しているか否かを判定する機能と、
漏洩した電波伝搬パスに関する情報を記憶する機能と、を実行し、
さらに対策前の構造物モデルおよび各電波伝搬パス毎の受信電力，各受信点におけるすべての電波伝搬パスの合成受信電力，電波漏洩防止対策処理範囲を示したデータ，電波漏洩防止対策処理後の各電波伝搬パス毎の受信電力および合成受信電力を表示装置に表示する機能を実行するためのプログラム。
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