JP6466147B2 - 算出装置、算出方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
なお、未使用の周波数スペクトルを検出するデバイスとして、例えば、特許文献1に記載されているものが知られている。
一般的にいえば、建物の仕切体における電波の減衰を考慮した、建物内における電波の信号強度を知りたいという要望があった。
このような構成により、建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性を含む建物情報を用いて、電波の建物内における受信信号強度を知ることができる。その結果、例えば、ある建物内において、波源からの電波と同じ周波数の電波による通信を行うことができるかどうかを判断することができる。
このような構成により、波源からの電波の減衰特性を知らなかったとしても、建物内における電波の受信信号強度を算出することができる。
このような構成により、波源からの電波の減衰特性を算出し、それを用いて建物内における電波の受信信号強度を算出するため、より正確な受信信号強度の算出を実現することができる。
このような構成により、電波情報に含まれる受信信号強度そのものを用いて建物内における電波の受信信号強度を算出するため、より簡単に建物内の受信信号強度を算出できるメリットがある。
このような構成により、例えば、建物の近傍における受信信号強度が電波情報に含まれていなかったとしても、周りの受信信号強度を用いて内挿等によって建物の位置における受信信号強度を推定することができ、建物内におけるより正確な受信信号強度の算出を実現することができる。
このような構成により、例えば、電波の到達範囲等を推定することができる。
本発明の実施の形態1による算出装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による算出装置は、建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性を用いて、建物内における電波の信号強度を算出するものである。
電波情報記憶部12での記憶は、RAM等における一時的な記憶でもよく、または、長期的な記憶でもよい。電波情報記憶部12は、所定の記録媒体(例えば、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスクなど)によって実現されうる。
Prxin,i=Prx,i−SHi
したがって、算出部14は、上式を用いて、各建物内における電波の受信信号強度を算出することができる。
この場合には、電波情報記憶部12で記憶される電波情報に、波源から送信される電波の周波数と、その波源から送信された電波の送信電力と、その波源の位置とが含まれているものとする。その送信電力は、通常、送信アンテナの利得の影響を含む空中線電力である。以下の説明においても同様であるとする。
Prx,i=Ptx−F(xi,f)
F(xi,f)=a×Log(xi)+b×Log(f)+c
ここで、自由空間モデル、大地反射の2波モデル、奥村−秦モデルのそれぞれの場合の係数a,b,cについて説明する。
自由空間モデルの場合には、係数a,b,cを次のようにしてもよい。
a=b=20
c=32.44
大地反射の2波モデルの場合には、係数a,b,cを次のようにしてもよい。
(A)1000×xi<21/2×khbhmの場合
a=b=20
c=20.4
(B)1000×xi>21/2×khbhmの場合
a=40
b=0
c=120−20×Log(hbhm)
奥村−秦モデルの場合、すなわち、市街地モデルの場合には、係数a,b,cを次のようにしてもよい。
a=44.9−6.55×Log(hb)
b=26.16−1.1×hm+1.56
c=69.55−13.82×Log(hb)+0.7×hm−0.8
30<hb<200
1<hm<10
150<f<2200
1<xi<20
この奥村−秦モデルを使用する場合における受信アンテナ高hm、送信アンテナ高hbも、大地反射の2波モデルの場合と同様であってもよい。
この場合には、電波情報記憶部12で記憶される電波情報に、波源から送信される電波の周波数と、その波源から送信された電波の受信位置と、その受信位置で受信された電波の受信信号強度と、その波源から送信された電波の送信電力と、その波源の位置とが含まれているものとする。電波情報には、受信位置及び受信信号強度の組が複数含まれていることが好適である。
受信信号強度=受信電力−受信アンテナゲイン
F(xi,f)=a×Log(xi)+b×Log(f)+c
F(xi,fs)=a×Log(xi)+c1
Prx,j=Ptx−F(xj,fs)
この場合には、電波情報記憶部12で記憶される電波情報に、波源から送信される電波の周波数と、その波源から送信された電波の受信位置、及びその受信位置で受信された電波の受信信号強度の複数の組とが含まれているものとする。その受信位置は、波源の周りにできるだけ均等に存在することが好適である。
この場合にも、上記(3)と同様に、電波情報記憶部12で記憶される電波情報に、波源から送信される電波の周波数と、その波源から送信された電波の受信位置、及びその受信位置で受信された電波の受信信号強度の複数の組とが含まれているものとする。その受信位置は、波源の周りにできるだけ均等に存在することが好適である。
(ステップS101)算出部14は、カウンタiを1に設定する。
なお、ステップS102では、ステップS201で算出された減衰特性を用いて、建物位置における受信信号強度が算出されることになる。
なお、ステップS103では、ステップS301で算出された受信信号強度を用いて、建物内における受信信号強度が算出されることになる。
なお、ステップS103では、ステップS402で算出された受信信号強度を用いて、建物内における受信信号強度が算出されることになる。
この場合には、電波情報記憶部12では、3以上の受信位置について、波源から受信した受信信号と、その受信信号の受信時点(受信時刻)と、その受信信号の受信位置とが記憶されているものとする。したがって、この場合には、受付部11は、受信位置等と共に、その受信位置において波源から受信した受信信号、及びその受信時点をも受け付け、電波情報記憶部12に蓄積してもよい。波源算出部18は、電波情報記憶部12で記憶されている、複数の受信位置に対応する受信信号及び受信信号の受信時点と、複数の受信位置とを用いて、波源の位置を算出する。波源算出部18は、具体的には、3以上の受信位置で受信された受信信号の相互相関を用いて、波源から送信された同じ電波が受信位置にそれぞれ到達した時間差を算出する。波源算出部18は、その時間差を、受信時点を用いて算出できる。また、波源算出部18は、その時間差に電波の速度(光速)を掛けることによって、波源から複数の受信位置までの伝搬距離差を算出する。なお、ある位置からの距離の差が一定である曲線は、双曲線となる。したがって、波源から受信位置R301までの距離と、波源から受信位置R302までの距離の差がLabである場合には、その波源は、受信位置R301と、受信位置R302とを2個の焦点とする双曲線上に位置することになる。なお、その双曲線上の点から2個の焦点までの各距離の差がLabである。3個の受信位置から送信された観測データを用いる場合には、波源算出部18は、同様にして、他の2組の受信位置の組み合わせについても双曲線を特定することができ、その3個の双曲線の交点を算出することによって、波源2の位置を算出してもよい。なお、このTDoAによる位置の算出方法の詳細については、例えば、次の文献を参照されたい。
文献:K. Ho,Y. Chan,「Solution and performance analysis of geolocation by tdoa」,IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,vol. 29,no. 4,p. 1311-1322,1993年10月
この場合には、電波情報記憶部12では、2以上の受信位置について、波源の方向と、受信位置とが記憶されているものとする。したがって、この場合には、受付部11は、受信位置等と共に、その受信位置における波源の方向をも受け付け、電波情報記憶部12に蓄積してもよい。なお、波源の方向を取得するため、受信装置3は、電波の受信の指向性を変更できるものであることが好適である。指向性の変更は、例えば、指向性アンテナを回転させることなどのように物理的になされてもよく、またはフェーズドアレイアンテナにおいて指向性を変更することなどのように電子的になされてもよい。波源算出部18は、電波情報記憶部12で記憶されている、複数の受信位置で取得された波源の方向と、複数の受信位置とを用いて、波源の位置を算出する。なお、ある受信位置と、そこからの波源の方向とが分かっている場合には、波源は、その位置を通り、その方向に延びる直線上に存在することになる。したがって、波源算出部18は、2個の受信位置と、各受信位置からの波源の方向とを知ることによって、2個の直線を特定することができ、その直線の交点である波源2の位置を算出することができる。なお、この場合には、2個の受信位置と波源の位置とが同一直線上に存在しないことが好適である。なお、このDoAによる位置の算出方法の詳細については、例えば、次の文献を参照されたい。
文献:S. U. Pillai,「Array Signal Processing」,Springer-Verlag,1989年
Prx,j=Ptx−F(xj,f)
波源算出部18は、算出した複数の送信電力Ptx,jのうち、最大値を最終的な送信電力Ptxとしてもよい。通常、理想的な見通しである伝搬経路を介して受信された受信電力を用いて算出された送信電力が最大値になると考えられる。したがって、そのような送信電力の最大値を推定結果の送信電力Ptxとすることにより、送信電力をより正確な値に設定できると考えられる。なお、その最大値に、正の値のマージンMを加算した結果を送信電力Ptxとしてもよい。この場合には、推定結果の送信電力Ptxは、例えば、次のようになる。
Ptx=max{Ptx,j}+M
波源算出部18は、統計的な処理を行うことによって、複数の送信電力の最大値を算出し、その算出した最大値を最終的な送信電力Ptxとしてもよい。具体的には、波源算出部18は、算出した複数の送信電力Ptx,jを用いて、送信電力{Ptx,j}の平均Eと、標準偏差σとを算出する。そして、波源算出部18は、E+3σを送信電力Ptxとしてもよい。そのようにすることで、統計的なばらつきも考慮した送信電力の最大値を送信電力の推定結果Ptxとすることができる。
2 波源
3 受信装置
11 受付部
12 電波情報記憶部
13 建物情報記憶部
14 算出部
15 範囲推定部
16 出力部
18 波源算出部
Claims (9)
- 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と、当該受信位置で受信された電波の受信信号強度と、前記波源から送信された電波の送信電力と、前記波源の位置とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部と、
建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部と、
前記電波情報及び前記建物位置情報を用いて、前記波源から送信された電波の減衰特性を算出して前記建物の位置における受信信号強度を算出し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出部と、
前記電波情報と、前記算出部による算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定部と、
前記範囲推定部が推定した範囲に関する出力を行う出力部と、を備えた算出装置。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と当該受信位置で受信された電波の受信信号強度との複数の組とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部と、
建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部と、
前記電波情報及び前記建物位置情報を用いて、前記建物の位置の近傍の受信位置を特定し、当該特定した受信位置の受信信号強度を、前記建物の位置における受信信号強度として特定し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出部と、
前記電波情報と、前記算出部による算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定部と、
前記範囲推定部が推定した範囲に関する出力を行う出力部と、を備えた算出装置。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と当該受信位置で受信された電波の受信信号強度との複数の組とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部と、
建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部と、
前記電波情報及び前記建物位置情報を用いて、前記建物の位置の近傍の複数の受信位置を特定し、当該特定した複数の受信位置における複数の受信信号強度を用いた内挿または外挿によって、前記建物の位置における受信信号強度を推定し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出部と、
前記電波情報と、前記算出部による算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定部と、
前記範囲推定部が推定した範囲に関する出力を行う出力部と、を備えた算出装置。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と、当該受信位置で受信された電波の受信信号強度と、前記波源から送信された電波の送信電力と、前記波源の位置とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部で記憶されている電波情報と、建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部で記憶されている建物位置情報とを用いて、前記波源から送信された電波の減衰特性を算出して前記建物の位置における受信信号強度を算出し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出ステップと、
前記電波情報と、前記算出ステップにおける算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定ステップと、
前記範囲推定ステップにおいて推定された範囲に関する出力を行う出力ステップと、を備えた算出方法。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と当該受信位置で受信された電波の受信信号強度との複数の組とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部で記憶されている電波情報と、建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部で記憶されている建物位置情報とを用いて、前記建物の位置の近傍の受信位置を特定し、当該特定した受信位置の受信信号強度を、前記建物の位置における受信信号強度として特定し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出ステップと、
前記電波情報と、前記算出ステップにおける算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定ステップと、
前記範囲推定ステップにおいて推定された範囲に関する出力を行う出力ステップと、を備えた算出方法。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と当該受信位置で受信された電波の受信信号強度との複数の組とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部で記憶されている電波情報と、建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部で記憶されている建物位置情報とを用いて、前記建物の位置の近傍の複数の受信位置を特定し、当該特定した複数の受信位置における複数の受信信号強度を用いた内挿または外挿によって、前記建物の位置における受信信号強度を推定し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出ステップと、
前記電波情報と、前記算出ステップにおける算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定ステップと、
前記範囲推定ステップにおいて推定された範囲に関する出力を行う出力ステップと、を備えた算出方法。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と、当該受信位置で受信された電波の受信信号強度と、前記波源から送信された電波の送信電力と、前記波源の位置とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部と、建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部とにアクセス可能なコンピュータを、
前記電波情報及び前記建物位置情報を用いて、前記波源から送信された電波の減衰特性を算出して前記建物の位置における受信信号強度を算出し、当該受信信号強度、前記周波数特性、及び前記電波の周波数を用いて、前記波源から送信された電波の前記建物内における受信信号強度を算出する算出部、
前記電波情報と、前記算出部による算出結果とを用いて、前記波源からの電波が到達する範囲を推定する範囲推定部、
前記範囲推定部が推定した範囲に関する出力を行う出力部として機能させるためのプログラム。 - 波源から送信される電波の周波数と、前記波源から送信された電波の受信位置と当該受信位置で受信された電波の受信信号強度との複数の組とを有する電波情報が記憶される電波情報記憶部と、建物の位置を示す建物位置情報と、当該建物の仕切体によってシールドされる電波の周波数特性とを含む建物情報が記憶される建物情報記憶部とにアクセス可能なコンピュータを、
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