JP4457222B2 - チャネル特性解析装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ミリ波帯を利用した無線通信システムにおけるチャネル特性を擬似的に生成する装置及び方法に関する。
近年、広帯域な信号を高品質に伝送するための一手法として、ミリ波帯を利用した広帯域伝送が注目されている。特にミリ波帯（例えば６０ＧＨｚ）の電波は、波長が短いことから機器の小型化が可能であるのに加え、酸素による吸収減衰が大きいため、遠くまで到達せず干渉が起こりにくいという物理的性質を有している。このため、大容量伝送かつ低コストを実現する無線システムとして多様な利用形態が期待されている。
オフィスにおけるミリ波帯を用いた無線通信システムの利用形態としては、会議室等において、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末装置を机上に対向設置し、各端末装置に設けられたアンテナを介して無線信号を送受信する、いわゆる近距離机上無線通信システムが考えられる。
ところで、このような近距離机上無線通信システムでは、一の端末装置から送信された無線信号が壁や天井等を反射して他の端末装置により受信される場合もある。特に無線信号が壁や天井を複数回に亘って反射した上で他の端末装置により受信される場合もある。即ち、一の端末装置から他の端末装置への伝搬路は、いわゆるマルチパス（多重伝搬路）となり、伝送品質が劣化し、ひいてはデータ誤り発生の原因ともなり得る。従って、これら近距離机上無線通信システムを設計する際には、適切な伝搬路のモデル化が必須となる。
従来において、特にマルチパスを考慮した伝搬経路のモデル化について各種検討がなされている。例えば非特許文献１では、無指向性アンテナの利用と見通し外通信を想定してＳＶ（Saleh-Valenzuela）モデルを提案している。他に、このＳＶモデルに関しては、例えば非特許文献２に示すような、遅延波の角度分散パラメータを追加したものや、非特許文献３に示すような、遅延波の振幅の分散状況をパラメータとして抽出したものも提案されている。
Adel A.M.Saleh, Reinaldo A.Valenzuela,IEEE Journal on selected areas in communications.Vol.SAC-5,No.2,February 1987. Quentin H.Spencer,Brian D.Jeffs,etc IEEE Journal on selected areas in communications.Vol.18,No.3,March 2000 Chia-Chin Chong, Su Khiong Yong, IEEE Transactions on Antennas and Propagation,Vol.53,No.8,August 2005
ところで、机上に対向設置した端末装置間でミリ波を利用して無線通信を行う際の伝搬路特性は、マイクロ波などの一般的な比較的低い周波数帯域の利用を前提とした従来の見通し外マルチパス伝搬路モデルよりも、むしろ端末装置間の直接波と机上での一回反射波による２波モデルが支配的になる。このため、この２波モデルを主として反映させた伝搬経路のモデル化を実現する必要性があった。
また、見通し外マルチパス伝搬路モデルでは、他の端末装置により受信される無線信号の数やその到達時間を識別することは通常困難とされており、これらのパラメータについて不確定要素が存在するため、確率統計的にこれを処理する手法が採られるのが一般的である。また、この確率統計的に処理された伝搬路モデルにより求められたチャネル応答は、実際のものとよく一致することも知られている。
これに対して、机上に対向設置した端末装置間の無線通信等に適用される見通し伝搬路モデルでは、従来において、端末装置間で送受信される無線信号はあくまで１波として取り扱えばよく、その振幅応答についても固定的に扱えば十分であるとされていた。
しかしながら、特にミリ波帯においては、波長の短さに起因して、そのチャネル応答が僅かな通信端末の位置変化に応じて大きく変化することが知られている。このため、特にアドホック的な利用が想定されるミリ波帯の無線通信システム、換言すれば、予め互いの通信端末の設置位置が不定であるミリ波帯の無線通信システムを設計する上では、見通し伝搬路モデルとして利用する２波モデル内で必要な位置パラメータについても確率統計的に処理し、かつ不確定性要素を導入することにより、得られるチャネル応答についても同様に確率統計的に取り扱う必要があった。
そこで本発明は、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮した、データ伝送特性解析を実現するために、見通し伝搬路モデルとして利用する２波モデル内で必要な位置パラメータについても確率変数として扱い、より適切なミリ波伝搬路のモデル化を可能とした伝搬路シミュレーターまたはエミュレーターを提供することを目的とする。
請求項１に係るデータ伝送特性解析装置は、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮するデータ伝送特性解析装置において、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算手段を備えること
ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
を特徴とする。
ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
Figure 0004457222
Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナの高さ
ｈ２：受信アンテナの高さ
Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
請求項２に係るデータ伝送特性解析装置は、請求項１に係る発明において、上記演算手段は、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（３）式で表されるｈ（ｔ）を演算すること
Figure 0004457222
を特徴とする。
ここで
Figure 0004457222
ｌ：ｌ番目のクラスタ
ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
Ｌ：総クラスタ数
Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
Γ：クラスタの減衰係数
γ：遅延波の減衰係数
ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
Figure 0004457222
請求項３に係るデータ伝送特性解析装置は、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮したデータ伝送特性解析装置において、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（４）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算手段を備えること
Figure 0004457222
を特徴とする。
Figure 0004457222
Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波） Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナの高さ
ｈ２：受信アンテナの高さ
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
請求項４に係るミリ波無線通信システムは、請求項１〜３のうち何れか１の発明による演算結果に基づいて、上記送信装置又は受信装置の物理的構成もしくはソフトウェア的制御方式が調整又は設計されていることを特徴とする。
請求項５に係るチャネル特性解析方法は、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮したデータ伝送特性解析方法において、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップを有すること
ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
を特徴とするデータ伝送特性解析方法。
ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
Figure 0004457222
Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナの高さ
ｈ２：受信アンテナの高さ
Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
請求項６に係るデータ伝送特性解析方法は、請求項５に係る発明において、上記演算ステップでは、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（３）式で表されるｈ（ｔ）を演算すること
Figure 0004457222
を特徴とする。
ここで
Figure 0004457222
ｌ：ｌ番目のクラスタ
ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
Ｌ：総クラスタ数
Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
Γ：クラスタの減衰係数
γ：遅延波の減衰係数
ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
Figure 0004457222
請求項７に係るデータ伝送特性解析方法は、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮したデータ伝送特性解析方法において、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（４）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップを有すること
Figure 0004457222
を特徴とする。
Figure 0004457222
Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナの高さ
ｈ２：受信アンテナの高さ
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
請求項８に係るプログラムは、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性のシミュレーションもしくはエミュレーションをコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップ
ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
をコンピュータに実行させる。
ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
Figure 0004457222
Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナの高さ
ｈ２：受信アンテナの高さ
Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
請求項９に係るプログラムは、請求項８に係る発明において、上記演算ステップでは、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（３）式で表されるｈ（ｔ）を演算すること
Figure 0004457222
を特徴とする。
ここで
Figure 0004457222
ｌ：ｌ番目のクラスタ
ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
Ｌ：総クラスタ数
Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
Γ：クラスタの減衰係数
γ：遅延波の減衰係数
ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
Figure 0004457222
請求項１０に係るプログラムは、送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信する場合の伝搬チャネル特性のシミュレーターないしはエミュレーター解析をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（４）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップ
Figure 0004457222
をコンピュータに実行させる。
Figure 0004457222
Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナの高さ
ｈ２：受信アンテナの高さ
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
請求項１１に係る記録媒体は、請求項８〜１０に記載のプログラムが記録されたことを特徴とする。
上述した構成からなる本発明では、見通し伝搬路モデルとして利用する２波モデル内で必要な位置パラメータについても確率変数として扱うことができ、より適切な伝搬路のモデル化が可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態として、ミリ波帯を利用した無線通信システムにおけるチャネル特性を考慮したデータ伝送特性解析装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明に係るデータ伝送特性解析装置は、例えば図１(a)に示すような近距離机上無線通信システム１におけるデータ伝送特性を解析するために用いられる。近距離机上無線通信システム１は、会議室等において、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末装置１１を机１２上に複数に亘り対向設置し、各端末装置１１に設けられたアンテナを介して無線信号を送受信するシステムである。
この近距離机上無線通信システム１では、最低２台の端末装置１１が存在すれば通信が可能となることから、以下、図１(b)に示すように、端末装置１１としての送信装置１１ａと、端末装置１１としての送信装置１１ｂにより無線通信を行う近距離机上無線通信システム１ａを例にとり説明をする。
この近距離机上無線通信システム１ａでは、送信装置１１ａの送信アンテナ１３ａからミリ波帯の無線信号を送信し、受信装置１１ｂは、これを受信アンテナ１３ｂを介して受信する。
このような構成からなる送信装置１１ａ並びに受信装置１１ｂ間で無線通信を行う場合には、例えば図１(b)に示すように、アンテナ１３ａからアンテナ１３ｂへ直接的に搬送される直接波と、このアンテナ１３ａから発信された無線信号が机１２上を一回反射してアンテナ１３ｂへと受信される反射波とが存在することになる。さらに、送信装置１１ａから送信された無線信号が壁や天井等を複数回に亘って反射する、いわゆるマルチパス波がアンテナ１３ｂを介して受信装置１１ｂにより受信される場合もある。
本発明を適用したデータ伝送特性解析装置では、近距離机上無線通信システム１における伝搬チャネル特性が、上述した直接波並びに反射波の見通し波の影響が主として反映されることに着目し、かかる見通し波の伝搬路モデルとして利用する２波モデル内で必要な位置パラメータについて確率変数として処理する。本発明を適用したデータ伝送特性解析装置は、以下に説明する伝搬特性シミュレーションもしくはエミュレーションを実行するためのプログラムが格納されたＰＣ等のハードウェア構成として適用される。
図２は、本発明を適用した場合の伝搬路シミュレーターのハードウェア構成５（エミュレーター）を示している。このハードウェア構成５では、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、データの蓄積や展開等に使用する作業領域としてのＲＡＭ(Random Access Memory)２３と、端末装置３全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）２４と、操作ボタンやキーボード等を介して各種制御用の指令を入力するための操作部２５と、各種情報の表示を制御するための表示制御部１６と、ハードディスク等に代表され、実行すべき検索を行うためのプログラムを格納するための記憶部２７とが内部バス２１にそれぞれ接続されている。さらに、この内部バス２１には、通信Ｉ／Ｆ２８が接続されている。この通信Ｉ/Ｆ２８にはデータを入出力するための端子が複数接続されている。また、表示制御部１６には、実際に情報を表示するモニタとしての表示部２６が接続されている。
ＲＯＭ２２は、ハードウェア資源を制御するためのプログラムが格納されている。なお、このＲＯＭ２２の代替として、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の記憶媒体を適用するようにしてもよい。
ＲＡＭ２３は、ハードウェア資源を制御するときの各種命令を一時的に記憶する。このＲＡＭ２３の代替として、上記ＥＥＰＲＯＭやＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の記憶媒体を適用するようにしてもよい。
ＣＰＵ２４は、内部バス２１を介して制御信号を送信することにより、伝搬路シミュレーター５内に実装された各構成要素を制御するためのいわゆる中央演算ユニットである。また、このＣＰＵ２４は、操作部２５を介したユーザの操作に応じて各種制御用の指令を内部バス２１を介して伝達する。
操作部２５は、マウスやキーボード等で具体化され、プログラムを実行するための実行命令がユーザから入力される。この操作部２５は、かかる実行命令がユーザにより入力された場合には、これをＣＰＵ２４に通知する。この通知を受けたＣＰＵ２４は、上記プログラムを記憶部２７から読み出して実行する。
表示制御部１６は、ＣＰＵ２４による制御に基づいて表示画像を作り出すグラフィックコントローラにより構成されている。この表示制御部１６に接続される表示部２６は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等によって実現される。
記憶部２７は、ハードディスクで構成される場合において、ＣＰＵ２４による制御に基づき、各アドレスに対して所定の情報が書き込まれるとともに、必要に応じてこれが読み出される。また、この記憶部２７には、本発明を実行するためのプログラムが格納されている。このプログラムはＣＰＵ２４により読み出されて実行されることになる。
通信Ｉ／Ｆ２８は、通常入力ポートと出力ポートを具備している。伝搬路シミュレーター５は、入力信号として入力ポートに理想的なインパルス信号δ（ｔ）が与えられた場合に、その出力として出力ポートからｈ（ｔ）が得られるように設計されたものである。このとき、入力信号として一般的な信号s（ｔ）が与えられた場合には、これにｈ（ｔ）が伝達関数として畳み込み積分処理されたs（ｔ）＊ｈ（ｔ）（＊は畳み込み積分）が出力ポートから得られることになる。
以下、本発明を適用したデータ伝送特性解析装置による解析方法について説明をする。
先ず、送信アンテナ１３aと受信アンテナ１３ｂ間のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する。この演算処理機能は、例えば図２でいうＣＰＵ２４が担うことになる。
ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
Figure 0004457222
Ｇti：送信装置１１ａにおける送信アンテナ１３ａの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｇri：受信装置１１ｂにおける受信アンテナ１３ｂの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
Ｄ：チャネル応答生成時の送信装置１１ａと受信装置１１ｂとの距離
μＤ：Ｄの平均値
ｈ１：送信アンテナ１３ａの高さ
ｈ２：受信アンテナ１３ｂの高さ
Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
Γ０：複素反射係数
λｆ：無線信号の波長
Ｄはチャネル応答を生成する都度、取得されるものである。Ｄは、送信装置１１ａ並びに受信装置１１ｂを使用するユーザがこれを設置しなおす毎に変動し得るパラメータである。すなわち、Ｄは、通信を実行する毎に異なる場合もあり得ることを想定している。従って、チャネル応答生成する都度、異なるＤを用いることを想定している。またｈ１およびｈ２についても、同様に通信を実行する毎に異なる場合があり得ることを想定している。
これに対して、μＤは、変動することを想定しているＤの平均値である。仮にＤが一様分布である場合に、このμＤは、Ｄの変動範囲の中央値になる。
即ち、送信装置１１ａに対する受信装置１１ｂの位置が、一定の不確定性範囲にあるものと想定して、上記のようにアンテナの位置パラメータ、Ｄ、ｈ１およびｈ２が確率的に変動すると想定すると同時に、これを（２）式に適用することで、直接波並びに机上反射波からなる２波モデルのチャネル応答の振幅値が確率的な統計分布に従うように設定できる。この原理に基づいて、例えばその出力振幅値がある一定の閾値以下に落ち込む確率、即ち通信不能となる確率を見積もることで通信品質を評価できるものである。
例えば、図３に示すように、送信アンテナ１３ａの高さをｈ１とし、受信アンテナ１３ｂの高さをｈ２とし、更に送信装置１１ａと受信装置１１ｂとの距離をＤとしたとき、ｈ１は、ｈ１±Δｈの範囲において一様分布と仮定可能であり、ｈ２は、ｈ２±Δｈの範囲において一様分布と仮定可能であり、さらにＤは、Ｄ±ΔＤの範囲において一様分布と仮定可能であるものとする。これは、送信アンテナ１３ａに対する受信アンテナ１３ｂの相対的な位置関係が、±ΔＤ、±Δｈの範囲内において変化することを想定するものである。
このとき、直接波と反射波の２波モデルによるチャネル応答βの確率統計的な分布は、上記式（２）により表される。
即ち、本発明を適用したデータ伝送特性解析装置では、端末の相対的な位置関係の分布を想定することで、式（２）を用いて、例えばチャネル応答の分布を得ることを可能とし、これを解析結果をとして得ることができる。この解析結果は、見通し伝搬路モデルとして利用する２波モデル内で必要な位置パラメータについて確率統計的に処理されたものであるため、特にアドホック的な利用が想定される近距離机上無線通信システム１、換言すれば、予め互いの通信端末の設置位置が不定であるミリ波帯の近距離机上無線通信システム１を設計する上で非常に有用な情報となり得る。例えば、送信アンテナ１３ａの位置に対して、受信アンテナ１３ｂを受信装置１１ｂのどこに設置し、どの程度の通信距離Ｄで利用すれば、どの程度の確率で通信不能に陥るかといった数値を見積もること可能となる。
特にミリ波帯においては、波長が非常に短いため、受信装置１１ｂにおける机１２上の位置を僅かに変化させるだけで、そのチャネル応答が大きく変化してしまう。このようなミリ波帯の無線通信システムにおいても、各アンテナ１３ａ、１３ｂの位置変数について、図３に示すような一様分布になる確率変数を導入することにより、振幅係数βもこれが反映された確率変数として表すことが可能となり、ミリ波帯特有の僅かに変化するチャネル応答を反映させた有用情報を出力することが可能となる。
なお、Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な正規分布に従うものであってもよい。
ちなみに、これらＤ、ｈ１、ｈ２が従うべき一様分布、正規分布の分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする近距離机上無線システム１の利用形態に即して決定されるものとする。
Ｄ、ｈ１、ｈ２の分布の与え方としては一様分布また正規分布にて与えることが自然である。例えば以下のようなシステム利用形態の想定と与え方が考えられる。
この近距離机上無線システム１の利用形態として、机１２上におよそ距離１ｍ離れて置かれた送信装置１１ａ、受信装置１１ｂ間で通信を行うのであれば、これらを使用するユーザの机１２上ｂにおける設置範囲の不確定性を考慮して、伝送距離の分布範囲としては１ｍを中心に±１５ｃｍ程度とする。また、送信アンテナ１３ａ、受信アンテナ１３ｂについてはディスプレイ背面に設置されることを仮定すると同時に、その高さの変動幅を考慮して、机上から高さ１５ｃｍを中心として±５ｃｍ程度の範囲でその分布範囲が想定されるとする。このように対象とする近距離机上無線システム１の利用形態や送信アンテナ１３ａ、受信アンテナ１３ｂの実装位置を考慮することで用いるアンテナの位置パラメータの分布範囲、中央値、平均値、分散などのパラメータを仮定することができる。
上記の例において、各分布で位置パラメータを与えた場合の具体的な方法として以下のようものが考えられる。
先ず１) 一様分布を適用した場合の与え方の例
Figure 0004457222
２）正規分布を適用した場合の与え方の例
Figure 0004457222
なお本発明を適用したデータ伝送特性解析装置では、２波モデルに加えて、マルチパス波の影響も考慮してｈ（ｔ）を演算するようにしてもよい。式（３）は、この２波モデルと、マルチパス波による影響を想定したＳＶ（Saleh-Valenzuela）モデルとを合成した伝搬モデルの式である。この式（３）では、前段のβδ（ｔ）からなる２波モデルの項と、後段のＳＶモデルの項とからなる。
Figure 0004457222
ここで
Figure 0004457222
ｌ：ｌ番目のクラスタ
ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
Ｌ：総クラスタ数
Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
Γ：クラスタの減衰係数
γ：遅延波の減衰係数
ｋ：Rician factor ちなみに、このRician factorは、各クラスタ内の１番目の遅延波と２番目の遅延波の振幅の差を表したものである。この係数を導入することにより、生成すべきチャネル応答をより実測値に近づけることが可能となる。
Figure 0004457222
この（３）式では、特に見通し波以外に、マルチパスの影響を少なからず考慮しなければならない場合において特に有用な解を得ることが可能となる。また、この式（３）において、Ψｌ並びにΨl,mのパラメータを導入したのは、受信アンテナ１３ｂへの到達角度が問題となる指向性アンテナを利用する場合を想定するものであり、受信される無線信号の受信アンテナ１３ｂへの入射角度を３次元的に捉えてこれを解析結果に反映させるためである。受信アンテナ１３ｂに対する遅延波の到来角度(AoA:Angle of Arrival)は、０〜２πの範囲において一様分布であるものと仮定している。
即ち、この（３）式を用いて解析を行うことにより、特に受信アンテナ１３ｂとして指向性アンテナを適用する際において、有効な解を得ることが可能となる。
図４は、この（３）式で表されるチャネル応答特性の概念図である。この図４では、横軸を到達時間とし、見通し波の受信時を基準としている（ｔ＝０としている）。また、縦軸を受信レベルとしている。ｔ＝０において、２波モデルの項βδ（ｔ）における確率変数が反映された受信レベルのピークが表れ、その後ＳＶモデルの項における確率変数が反映された受信レベルのピークが段階的に表れている。このＳＶモデルの段階的なピークは、図４に示すように、パルス応答群を形成しているクラスタが複数に亘って連なっており、さらに各クラスタは、複数のパルス応答としての遅延波から構成されている。
この図４はチャネル応答の一例の概念図であるが、２波モデルのピークは、ＳＶモデルの段階的なピークと比較して非常に高いものとなっているのが示されている。このため、チャネル応答特性を支配しているのは、２波モデルであることが分かる。
また、この（３）式で表されるチャネル応答特性の式を用いることにより、直接波成分の電力がある閾値を下回る確率や、見通し波とその他のマルチパス波成分の電力比（Ｋファクタ）がある閾値を下回る値等を検討することも可能となる。
式（４）は、２波モデルのピークをより厳密に反映させた式である。
Figure 0004457222
Figure 0004457222
この式（４）により、送信アンテナ１３ａの位置に対して、受信アンテナ１３ｂを受信装置１１ｂのどこに設置し、どの程度の通信距離Ｄで利用すれば、どの程度の確率で通信不能に陥るかといった数値を厳密かつ高精度に見積もることも可能となる。
ちなみに、この（４）式において、Δｔ≒０、Ｄ＞＞ｈ１、ｈ２、ｈ１≒ｈ２、Ｇt１≒Ｇr１、Ｇt２≒Ｇr２としたとき、以下の（５）式まで簡略化させることが可能となる。
Figure 0004457222
更にレスポンスのみ考慮してＧt１、Ｇr１≒１と仮定すれば、
Figure 0004457222
と表すことも可能となる。
なお、上述した実施の形態においては、上述した解析方法を実行するプログラムが格納された端末装置として具体化される場合のみならず、例えば、そのプログラム自体、又はプログラムが記録された記録媒体として具体化されるものであってもよいことは勿論である。
さらに本発明を適用したデータ伝送特性解析装置では、伝搬特性として２波モデル成分が支配的になる移動通信のアプリケーションにおいてもより有効な解析を行うことができる。解析の対象となる移動通信のアプリケーションとして代表的なものは、例えば車車間通信が挙げられる。車車間通信では、前後を走る２台の車間で通信を行うことになり、その際、前車の後部に設置されたアンテナと後車の前部に設置されたアンテナ間で無線通信が行われることになる。
このような無線通信系では、互いのアンテナ間を伝搬する直接波と、地面を反射する反射波の２波が存在することになり、これらは比較的低い位置での無線通信になるため、とりわけ見通しかつ高周波を使った通信では2波モデルが支配的になる。かかる２波モデルのチャネル応答も、上記（１）〜（４）で表される式に基づくものである。即ち、通信を行う車両の振動や相対的距離の変動によって、送受信をおこなうアンテナの相対的位置関係が時々刻々と車両の移動に伴って変化する。これを適切にモデル化する手法としては、アンテナの位置パラメータを一様分布また正規分布などに従うとして、通信を試みる毎のチャネル応答を上記（１）〜（４）にて解析し、そのデータ伝送特性を解析検討することが可能となる。さらに車車間移動通信のような適用領域では、広範囲にわたり通信端末が移動することが想定されるため、（１）〜（４）を支配する反射係数Γについても時々刻々と変化することによりチャネル応答が細かいピッチで変動することになる。この現象が、干渉する2波の位相反転に起因していろることから、利用する無線周波数帯がミリ波帯のような高周波数、すなわち波長の短い周波数であればあるほどより敏感に発生することは自明である。このため、例えば、車両の移動や振動によって変動する各アンテナの位置や、それにより時々刻々と変化する反射係数Γを実測などにより何らかの時間関数、または確率密度関数などで表現することができれば、本発明を適用したデータ伝送特性解析装置によって同様に解析を行うことが可能になるものと考えられる。
即ち、移動通信を実現する上で、相対的位置パラメータが時間によって統計的に変化することを主眼点としてシステムを設計しなければならないケースにおいて、本発明に係るデータ伝送特性解析装置を適用することは特に有効となる。
机上に設置したＰＣ間の通信は、いわば半固定通信でロングタームでのチャネル変動を取り扱うものであるのに対し、車車間通信は、ショートタームのチャネル変動を取り扱うという点で異なる。しかし、この車車間通信のチャネル応答特性を解析する際も同様に、位置パラメータの分布も一様分布又は正規分布で表せばよく、Γの時間的変動を時間に対する関数で表示することにより、上記（１）〜（４）を利用して同様に解析を行うことが可能となる。
また上述した用途に加え、さらに広帯域な通信を考える場合においても、通常パケット伝送期間、もしくはシンボル伝送期間でのチャネルの状態は一定と考えて問題はないため、本発明を適用したデータ伝送特性解析装置を利用してより有用な解析結果を得ることが可能となる。
次に、本発明を適用したデータ伝送特性解析装置により演算された解に基づいて、送信装置１１ａと受信装置１１ｂの最適化を図る例について説明をする。
図５、６は、全く反射波のない見通し通信状態での受信レベルを０ｄＢとし、通信に有効な直接波成分の受信レベルのＣＤＦ（累積確率密度関数）をグラフ化したものである。ちなみに、このＣＤＦは、式（２）に基づいて算出したものである。
この図５、６では、１素子の受信アンテナ１３ｂを実装している場合（ダイバーシチ無し）と、２素子目の受信アンテナ１３ｂを実装し、常に受信レベルの高いものを使用する場合（選択ダイバーシチ２箇所）と、３素子目の受信アンテナ１３ｂを実装し、常に受信レベルの高いものを使用する場合（選択ダイバーシチ３箇所）について、ＣＤＦ値をグラフ化している。
選択ダイバーシチ２箇所の場合では、互いに２ｃｍ離間させて２本の受信アンテナ１３ｂを実装し、選択ダイバーシチ３箇所の場合では、互いに１ｃｍ、２．２ｃｍ離間させて２本の受信アンテナ１３ｂを実装している場合を想定している。
図５の結果では、机１２上で無線通信を行う通信距離Ｄを１ｍ、不確定性の範囲としてΔＤ＝±１５ｃｍの一様分布としている。ちなみに、ΔＤ＝±１５ｃｍは、ノートＰＣを使用するユーザがその位置をシフトさせる範囲を想定するものである。またｈ１、ｈ２をそれぞれ１０ｃｍ〜１５ｃｍの一様分布としている。
図５のグラフにおいて、受信レベルが０ｄＢを下回る場合に通信不能に陥ると仮定した場合に、ダイバーシチ無しの場合には、３０〜４０％近くの確率で通信不能に陥る。これに対して、上述のアンテナ設置間隔による２ブランチ選択ダイバーシチの場合には、受信レベルが０ｄＢを下回る確率は０．５％未満まで改善することが可能となる。更に上述のアンテナ設置間隔による３ブランチ選択ダイバーシチの場合に、受信レベルが０ｄＢを下回る確率は０．０１％未満まで改善することが可能となる。
図６の結果では、机１２上で無線通信を行う通信距離Ｄを２ｍ、不確定性の範囲としてΔＤ＝±１５ｃｍの一様分布としている。またｈ１、ｈ２をそれぞれ１０ｃｍ〜１５ｃｍの一様分布としている。
図６のグラフにおいて、受信レベルが０ｄＢを下回る場合に通信不能に陥ると仮定した場合に、ダイバーシチ無しの場合には、３０〜４０％近くの確率で通信不能に陥る。これに対して、上述のアンテナ設置間隔による２ブランチ選択ダイバーシチの場合には、受信レベルが０ｄＢを下回る確率は、図５の例における０．５％未満までは及ばないものの、８％程度までは改善することが可能となる。更に上述のアンテナ設置間隔による３ブランチ選択ダイバーシチの場合に、受信レベルが０ｄＢを下回る確率は０．０１％未満まで改善することが可能となる。
以上の解析結果から、机上通信を行う通信距離Ｄの不確定性範囲として１ｍ±１５ｃｍ乃至２ｍ±１５ｃｍの一様分布を想定することができて、更に送信装置１１ａのアンテナ１３ａの高さｈ１として１０〜１５ｃｍでの一様分布とし、更に受信装置１３ｂにおける選択ダイバーシチとして３箇所にアンテナを１ｃｍと、２．２ｃｍの間隔で設けることにより、非常に高い確率で高品質な通信を行うことができることが示される。これらの解を実際の送信装置１１ａ並びに受信装置１１ｂの回路設計に反映させることにより、近距離机上無線通信システム１ａの通信品質そのものを改善することが可能となる。
式（２）から明らかなように、２波モデルによるチャネル応答のダイナミックレンジの大きさを決定付ける要素として、√Ｇt１Ｇr１と√Ｇt２Ｇr２の関係がある。√Ｇt１Ｇr１＝√Ｇt２Ｇr２であり、かつ式（２）の位相項がπとなる場合に、第１項と第２項とが完全に打ち消され、チャネル応答振幅βは、０に近づく。即ち、直接波成分は大きく減衰することを意味している。
従って、このような最悪条件を避けるためには、直接波成分の減衰を検知した上でＧt１、Ｇt２、Ｇr１、Ｇr２の何れかのパラメータを能動的に変更し、意図的に√Ｇt１Ｇr１≠√Ｇt２Ｇr２の関係を作り出す方法が考えられる。
以下、図７に示す例を挙げて説明をする。図７では、垂直方向へ２素子に亘って並べた受信アンテナ１３ｂ＿１、１３ｂ＿２を形成するとともに、受信アンテナ１３ｂ＿１に接続された位相調整器４１と、位相調整器４１並びに受信アンテナ１３ｂ＿２に接続された復調回路４２と、この復調回路４２に接続された検波回路４３とを備えた受信ユニット４を構成する。
この受信ユニット４では、受信レベルが一定値以下となった場合には、位相調整器４１を用いて合成前の位相を調整する。位相調整器４１による位相の調整量は、復調回路４２からの出力信号、もしくは図に示さないアンテナからの合成信号を検波した検波回路４３により制御されることになる。これにより、Ｇt１、Ｇt２、Ｇr１、Ｇr２の何れかのパラメータを能動的に変更することが可能となる。
即ち、式（２）を係数（μＤ／Ｄ）で規格化しておき、これを規格化振幅レスポンスβ´とすると、√Ｇt１Ｇr１＝√Ｇt２Ｇr２の状態においては、送信装置１１ａ又は受信装置１１ｂの位置変更に応じてβ´は０〜２の値を取り得る。即ち、ダイナミックレンジは、理論上無限大となる。この状態から直接波の受信アンテナ利得に対する机上反射波の受信アンテナ利得を相対的に１／２に低下させることができるものと仮定した場合、取り得る２波モデルのレスポンスβ´の値は、０．７〜１．３程度となり、ダイナミックレンジとしては５〜６ｄＢ程度に収まることが判る。これを回線マージンとして考慮すればよいことになる。
本発明によるデータ伝送特性解析装置の原理と上記の制御を入れることに基づいて、得られるチャネル特性を検討することで、先の検討結果のような通信不能になる確率を見積もることが可能となる。
本発明に係るデータ伝送特性解析装置により伝搬チャネル特性の解析対象としての近距離机上無線通信システムについて説明するための図である。 本発明を適用した擬似伝搬路のハードウェア（エミュレーター）構成例を示す図である。 本発明を適用した伝搬チャネル特性の解析方法について説明するための図である。 （３）式で表されるチャネル応答特性の概念図である。 直接波成分の受信レベルのＣＤＦをグラフ化した図である。 直接波成分の受信レベルのＣＤＦをグラフ化した他の図である。 Ｇt１、Ｇt２、Ｇr１、Ｇr２の何れかのパラメータを能動的に変更するための構成例を示す図である。
符号の説明
１ 近距離机上無線通信システム
５ 伝搬路シミュレーター
１１ 端末装置
１１ａ 送信装置
１１ｂ 受信装置
１２ 机
１３ａ 送信アンテナ
１３ｂ 受信アンテナ
１６ 表示制御部
２１ 内部バス
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ＣＰＵ
２５ 操作部
２６ 表示部
２７ 記憶部
２８ 通信Ｉ／Ｆ

Claims (11)

  1. 送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮した、ミリ波データ伝送特性解析装置において 、
    上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算手段を備えること
    ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
    を特徴とするデータ伝送特性解析装置。
    ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
    Figure 0004457222
    Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
    μＤ：Ｄの平均値
    ｈ１：送信アンテナの高さ
    ｈ２：受信アンテナの高さ
    Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
    Γ０：複素反射係数
    λｆ：無線信号の波長
    Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
  2. 上記演算手段は、伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（３）式で表されるｈ（ｔ）を演算すること
    Figure 0004457222
    を特徴とする請求項１記載のデータ伝送特性解析装置。
    ここで
    Figure 0004457222
    ｌ：ｌ番目のクラスタ
    ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
    Ｌ：総クラスタ数
    Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
    Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
    τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
    Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
    Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
    Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
    Γ：クラスタの減衰係数
    γ：遅延波の減衰係数
    ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
    Figure 0004457222
  3. 送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮した、ミリ波データ伝送特性解析装置において、
    上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（４）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算手段を備えること
    Figure 0004457222
    を特徴とするデータ伝送特性解析装置。
    Figure 0004457222
    Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
    μＤ：Ｄの平均値
    ｈ１：送信アンテナの高さ
    ｈ２：受信アンテナの高さ
    Γ0：複素反射係数
    λｆ：無線信号の波長
    ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
    Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
  4. 請求項１〜３のうち何れか１項記載のミリ波データ伝送特性解析装置による演算結果に基づいて、上記送信装置又は受信装置の物理的構成もしくはソフトウェア的制御機構が調整または設計されていることを特徴とするミリ波無線通信システム。
  5. 送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮した、データ伝送特性解析方法において、
    上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップを有すること
    ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
    を特徴とするデータ伝送特性解析方法。
    ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
    Figure 0004457222
    Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
    μＤ：Ｄの平均値
    ｈ１：送信アンテナの高さ
    ｈ２：受信アンテナの高さ
    Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
    Γ０：複素反射係数
    λｆ：無線信号の波長
    Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
  6. 上記演算ステップでは、上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（３）式で表されるｈ（ｔ）を演算すること
    Figure 0004457222
    を特徴とする請求項５記載のデータ伝送特性解析方法。
    ここで
    Figure 0004457222
    ｌ：ｌ番目のクラスタ
    ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
    Ｌ：総クラスタ数
    Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
    Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
    τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
    Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
    Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
    Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
    Γ：クラスタの減衰係数
    γ：遅延波の減衰係数
    ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
    Figure 0004457222
  7. 送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性を考慮した、データ伝送特性解析方法において、
    上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（４）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップを有すること
    Figure 0004457222
    を特徴とするデータ伝送特性解析方法。
    Figure 0004457222
    Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
    μＤ：Ｄの平均値
    ｈ１：送信アンテナの高さ
    ｈ２：受信アンテナの高さ
    Γ０：複素反射係数
    λｆ：無線信号の波長
    Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
  8. 送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性のシミュレーションもしくはエミュレーションをコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
    上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（１）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップ
    ｈ（ｔ）＝βδ（ｔ）・・・・・・・・・・・（１）
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
    ちなみにβは、以下の式（２）で表される複素振幅であり、δ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。
    Figure 0004457222
    Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
    μＤ：Ｄの平均値
    ｈ１：送信アンテナの高さ
    ｈ２：受信アンテナの高さ
    Ｐｌｏｓｓ：自由空間におけるパスロス
    Γ０：複素反射係数
    λｆ：無線信号の波長
    Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
  9. 上記演算ステップでは、伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（３）式で表されるｈ（ｔ）を演算すること
    Figure 0004457222
    を特徴とする請求項８記載のプログラム。
    ここで
    Figure 0004457222
    ｌ：ｌ番目のクラスタ
    ｍ：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波
    Ｌ：総クラスタ数
    Ｍｌ：ｌ番目のクラスタにおける遅延波の総数
    Ｔｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の送信装置から受信装置までの到着時間
    τl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波のＴｌに対する相対的な遅れ時間
    Ω０：１番目のクラスタにおける１番目の遅延波の信号強度の平均値
    Ψｌ：ｌ番目のクラスタにおける１番目の遅延波の受信アンテナへの到達角度（０〜２πの範囲において一様分布の確率で何れかの値をとる）
    Ψl,m：ｌ番目のクラスタにおけるｍ番目の遅延波の受信アンテナへのΨｌに対する相対的な到達角度
    Γ：クラスタの減衰係数
    γ：遅延波の減衰係数
    ｋ：各クラスタにおけるRician factorを表現する係数
    Figure 0004457222
  10. 送信装置の送信アンテナから送信されたミリ波帯の無線信号を受信装置が受信アンテナを介して受信した場合の伝搬チャネル特性のシミュレーションもしくはエミュレーションをコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
    上記伝搬チャネル特性のチャネル応答として、以下の（４）式で表されるｈ（ｔ）を演算する演算ステップ
    Figure 0004457222
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
    Figure 0004457222
    Ｇti：上記送信装置における送信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｇri：上記受信装置における受信アンテナの利得（i＝１；直接波、i＝２；反射波）
    Ｄ：チャネル応答生成時の送信アンテナと受信アンテナとの距離
    μＤ：Ｄの平均値
    ｈ１：送信アンテナの高さ
    ｈ２：受信アンテナの高さ
    Γ０：複素反射係数
    λｆ：無線信号の波長
    Ｄ、ｈ１、ｈ２は、それぞれ互いに独立な一様分布または正規分布に従う確率変数として取り扱われるものとし、その分布範囲、中央値、平均、分散などのパラメータは対象とする無線システムの利用形態に即して決定されるものとする。
  11. 請求項８〜１０に記載のプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
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