JP4801183B2 - 受信電波品質推定装置及び方法、プログラム - Google Patents
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Description
1.原理構成
図1は、本発明の実施形態の原理構成を示すものである。図1において、送信点1は、地上波ディジタルテレビジョン放送の送信局のアンテナに相当する。受信点2は、地上波ディジタルテレビジョン放送を受信する家屋のアンテナに相当する。送信点1からの電波は、受信点2で受信される。ここで、送信点1と受信点2との間には、構造物3が設置されている。この構造物3には、列車(移動体)4a及び4bが通過する。
E_none = E0 + Eref …(1)
として求めることができる。
E0_rail = Ss ×E0 …(2a)
として求めることができる。
E0_train_tx = Stx ×E0 …(2b)
として求めることができる。
E0_train_rx = Srx ×E0 …(2c)
として求めることができる。
E0_train_both = Sboth ×E0 …(2d)
として求めることができる。
E_rail = E0_rail + Eref×Cref …(3a)
として求めることができる。
E_train_tx = E0_train_tx + Eref×Cref …(3b)
として求めることができる。
E_train_rx = E0_train_rx + Eref×Cref …(3c)
として求めることができる。
E_train_both = E0_train_both + Eref×Cref …(3d)
として求めることができる。
L_rail = 20log10(|E_rail|/|E_none| … (4a)
なお、影響L_railの単位はdBである。
L_train_tx = 20log10(|E_train_tx|/|E_rail| … (4b)
L_train_rx = 20log10(|E_train_rx|/|E_rail| … (4c)
L_train_both = 20log10(|E_train_both|/|E_rail| … (4d)
L_train = max(L_train_tx , L_train_rx, L_train_both) … (5)
V_train = V_rail + L_train … (6)
段階B:列車通過時のC/N比が28dB以上37dB未満のときには、障害が出る可能性は低い。
段階C:列車通過時のC/N比が28dB未満のときには、障害が出る可能性は高い。
段階D:列車が通過していないときのC/N比が28dB未満のときには、障害が出る可能性は極めて高い。
図5は、本発明の実施形態の受信電波品質推定装置の機能ブロック図を示すものである。受信電波品質推定装置は、パラメータ入力部111、オブジェクト生成部112、基準電界強度算出部113、構造物回折波114、鉄道回折波115、高架下電波推定部116、受信電界強度算出部117、変動幅算出部118、雑音電力推定計算部119、振幅特性テーブル120、判定部121、表示部122を備える。
本発明の実施形態の受信電波品質推定装置は、図5に示すような機能を実現するハードウェアで構成できる他、図6に示すような制御装置10に上述のような動作を行うプログラムを実装することによって、ソフトウェアと協働するハードウェアとして実現することができる。
次に、上述のような動作を行って受信品質を判定するプログラムについて、説明する。
4−1.入力値
受信品質の推定処理を行う際に、キーボード21やマウス22を使って、必要な情報が入力される。入力値としては、以下のものがある。
<送信点に関する入力値>
緯度:tx_n
経度:tx_e
標高:tx_hg
タワー地上高:tx_ha
出力(ERP):tx_erp
中心周波数:freq
偏波面:poler
<受信点に関する入力値>
標高:rx_hg
受信アンテナ最低高:rx_ha_min
受信アンテナ最高高:rx_ha_max
受信点名:rx_comment
アンテナ利得:rx_ant_gain
ケーブル長:rx_cable
受信機NF:rx_nf
ブースター利得:rx_boost
ブースターNF:rx_boost_nf
<構造物3に関する入力値>
緯度:rail_n
経度:rail_e
受信点〜構造物中心間最小距離:rail_d_min
受信点〜構造物中心間最大距離:rail_d_max
距離の変化ピッチ:rail_d_pitch
レールレベル:rl
高架橋桁底面〜レールレベル:btm_rl
地表面〜高架橋桁底面:gnd_btm
レールレベル〜防音壁:rl_wall
構造物の幅:width
軌道中心間隔:spacing
防音壁の材質:wallメニューから選択(金属製、非金属性、なし)
構造物の種類:structメニューから高架橋(見通し可)、 高架橋(見通し不可) 盛土)
<計算条件に関する入力>
無列車時の受信端子電圧の測定値を使う:meas_flag チェックボックスでYes/Noを設定
受信端子電圧の測定値:meas_v
図10のステップS101〜S108は、座標換算とオブジェクト生成の処理を示している。
tx.x = 0
送信点1のy座標tx.yは、送信点1の標高tx_hgと、タワーの地上高tx_haとから、tx.y = tx_hg + tx_ha
とされる。
出力tx.erpは入力値tx_erp、周波数tx.freqは入力値tx_freq、波長tx.lambdaは300/freq、偏波面tx.polは入力値polerとされる。
rx.x = d+rail_d_min
とされる。
受信点2のy座標rx.yは、受信点2の標高rx_hgと、受信点2の最低地上高rx_ha_minとから、
rx.y = rx_hg + rx_ha_min
とされる。アンテナ利得はrx_ant_gain、ケーブル長はrx_cable、受信機NFはrx_nfとされる。また、ブースター利得はrx_boost、ブースターNFはrx_boost_nfとされる。
図12のステップS201〜S204は、送信点1と受信点2との間に何もない条件での受信強度を計算するものである。前述したように、UHFの電波では、地表波の減衰は大きく、また、電離層を突き抜けるため、送信点1と受信点2との間に何もない条件での受信電界強度は、直接波の電界強度と反射波の電界強度から算出できる。
E_none = E0 + Eref
として求める。
図13のステップS304〜S305は、送信点1及び受信点2間に構造物3のみある条件での回折波を計算するものである。この回折波は、送信点1及び受信点2の座標と構造物3の頂点とからクリアランスを求め、フレネル積分により、回折損を求めて算出できる。
図14のステップS401〜S413は、送信点1及び受信点2間に構造物3と列車4a、4bがある条件での回折波を計算するものである。この回折波は、送信点1及び受信点2の座標と、列車4a、4bの頂点とからクリアランスを求め、フレネル積分により、回折損を求めて算出できる。
図15のステップS501〜S509は、構造物3の高架橋の下側を通過する電波が受信点2に到達するか否かを判定する処理である。これは、図4に示したように、反射波A3が反射点6から受信点2に向かう経路の直線Lが高架橋の下側を通過するかどうかを幾何学的に求めることで判定できる。
図16のステップS601〜S609は、構造物3の下側を通過する電波を合成して、構造物3がある場合、及び構造物3に列車4a、4bが通過する場合の受信電界を求め、構造物3に列車4a、4bが通過することによる変動幅を求めるものである。
E_rail = E0_rail + Eref×Cref
として求められる。
E_train_tx = E0_train_tx + Eref×Cref
として求められる。
E_train_rx = E0_train_rx + Eref×Cref
として求められる。
E_train_both = E0_train_both + Eref×Cref
として求められる。
20log10(|E_rail|/|E_none|)
として求められる。
20log10(|E_train_tx|/|E_rail|)
として求められる。
20log10(|E_train_rx|/|E_rail|)
として求められる。
20log10(|E_train_both|/|E_rail|)
として求められる。
L_train = max(L_train_tx, L_train_rx, L_train_both)
図17のステップS701〜S704は、雑音電力の推定計算を行うものである。
N_train = N_none + dN
として算出できる。N_trainの単位はdBmである。
図18及び図19のステップS801〜S812は、列車通過による影響受けた場合のC/N比と、判断結果の出力処理を示すものである。
V_train = V_rail + L_train
として求められる。
V_train = C/N + N_train + L_train + 108.8
図20のステップS901〜S905は、計算の反復、終了判定処理を示すものである。
Claims (6)
- 送信点からの電波を受信点で受信し、該受信した電波の品質を推定する受信電波品質推定装置であって、
前記送信点に関するパラメータと、前記受信点に関するパラメータと、前記送信点と前記受信点との間の構造物に関するパラメータとを入力するパラメータ入力手段と、
前記送信点の座標を含む送信点オブジェクトと、前記受信点の座標を含む受信点オブジェクトと、前記構造物の座標を含む鉄道オブジェクトを生成するオブジェクト生成手段と、
前記送信点と前記受信点との間に何もない条件での受信電界強度を求める基準電界強度計算手段と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物のみにより生じる回折波の受信電界強度を求める構造物回折波計算手段と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物に移動体が通過したときに生じる回折波の受信電界強度を求める鉄道回折波計算手段と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物の高架下を電波が通過するかどうかを判定する高架下電波推定手段と、
前記構造物回折波計算手段で求められた構造物のみにより生じる回折波の受信電界強度と、前記鉄道回折波計算手段により求められた前記構造物に移動体が通過したときに生じる回折波の受信電界強度と、前記高架下電波推定手段での判定結果を用いて、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物と移動体がある場合の受信電界強度を算出する受信電界強度算出手段と、
前記送信点と前記前記受信点との間に何もない条件での受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度とを比較して前記構造物の影響値を算出し、また、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物と移動体がある場合の受信電界強度とを比較して、移動体通過時の変動幅を算出する変動幅算出手段と、
前記構造物と前記受信点との距離に応じて、移動体通過時の雑音電力の上昇分を算出する雑音値推定計算手段と、
前記移動体がないときの前記受信点での受信端子電圧と、前記変動幅算出手段で求められた前記移動体通過時の変動幅とから、前記移動体の通過時の前記受信点での受信端子電圧を算出し、該算出された受信端子電圧値と、前記雑音値推定計算手段で求められた雑音電力の推定値とからC/N比を算出し、該算出されたC/N比から受信時に障害が生じるかどうかを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする受信電波品質推定装置。 - 前記高架下電波推定手段は、前記送信点と前記受信点と前記構造物の位置関係から、前記構造物の高架下を通過して受信点に到達する経路の有無を幾何学的に求めることを特徴とする請求項1に記載の受信電波品質推定装置。
- 前記判定手段は、前記移動体がないときの受信端子電圧として、実測値を用いることを特徴とする請求項1に記載の受信電波品質推定装置。
- 前記判定手段は、前記移動体がないときの受信端子電圧として、推定値を用いることを特徴とする請求項1に記載の受信電波品質推定装置。
- 情報処理装置を、送信点からの電波を受信点で受信し、該受信した電波の品質を推定する受信電波品質推定装置として機能させるためのコンピュータープログラムであって、
前記送信点に関するパラメータと、前記受信点に関するパラメータと、前記送信点と前記受信点との間の構造物に関するパラメータとを入力する工程と、
前記送信点の座標を含む送信点オブジェクトと、前記受信点の座標を含む受信点オブジェクトと、前記構造物の座標を含む鉄道オブジェクトを生成する工程と、
前記送信点と前記受信点との間に何もない条件での受信電界強度を求める工程と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物のみにより生じる回折波の受信電界強度を求める工程と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物に移動体が通過したときに生じる回折波の受信電界強度を求める工程と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物の高架下を電波が通過するかどうかを判定する工程と、
前記構造物のみにより生じる回折波の受信電界強度と、前記前記構造物に移動体が通過したときに生じる回折波の受信電界強度と、前記高架下を電波が通過するかどうかの判定結果を用いて、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物と移動体がある場合の受信電界強度を算出する工程と、
前記送信点と前記前記受信点との間に何もない条件での受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度とを比較して前記構造物の影響値を算出し、また、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物と移動体がある場合の受信電界強度とを比較して、移動体通過時の変動幅を算出する工程と、
前記構造物と前記受信点との距離に応じて、移動体通過時の雑音電力の上昇分を算出する工程と、
前記移動体がないときの前記受信点での受信端子電圧と、前記移動体通過時の変動幅とから、前記移動体が通過したときの前記受信点での受信端子電圧を算出し、該算出された受信端子電圧値と、前記雑音電力の推定値とからC/N比を算出し、該算出されたC/N比から受信時に障害が生じるかどうかを判定する工程と
を前記情報処理装置に実行させるためのコンピュータープログラム。 - 送信点からの電波を受信点で受信し、該受信した電波の品質を推定する受信電波品質推定方法であって、
前記送信点に関するパラメータと、前記受信点に関するパラメータと、前記送信点と前記受信点との間の構造物に関するパラメータとを入力する工程と、
前記送信点の座標を含む送信点オブジェクトと、前記受信点の座標を含む受信点オブジェクトと、前記構造物の座標を含む鉄道オブジェクトを生成する工程と、
前記送信点と前記受信点との間に何もない条件での受信電界強度を求める工程と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物のみにより生じる回折波の受信電界強度を求める工程と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物に移動体が通過したときに生じる回折波の受信電界強度を求める工程と、
前記送信点からの電波が前記受信点に到達する際に、前記構造物の高架下を電波が通過するかどうかを判定する工程と、
前記構造物のみにより生じる回折波の受信電界強度と、前記前記構造物に移動体が通過したときに生じる回折波の受信電界強度と、前記高架下を電波が通過するかどうかの判定結果を用いて、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物と移動体がある場合の受信電界強度を算出する工程と、
前記送信点と前記前記受信点との間に何もない条件での受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度とを比較して前記構造物の影響値を算出し、また、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物のみがある場合の受信電界強度と、前記送信点と前記受信点との間に前記構造物と移動体がある場合の受信電界強度とを比較して、移動体通過時の変動幅を算出する工程と、
前記構造物と前記受信点との距離に応じて、移動体通過時の雑音電力の上昇分を算出する工程と、
前記移動体がないときの前記受信点での受信端子電圧と、前記移動体通過時の変動幅とから、前記移動体が通過したときの前記受信点での受信端子電圧を算出し、該算出された受信端子電圧値と、前記雑音電力の推定値とからC/N比を算出し、該算出されたC/N比から受信時に障害が生じるかどうかを判定する工程と
を含むことを特徴とする受信電波品質推定方法。
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JP2009081770A JP4801183B2 (ja) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | 受信電波品質推定装置及び方法、プログラム |
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