JP7399387B2 - 無線分布マップ作成方法及び無線分布マップ作成システム - Google Patents

Description

本発明は、無線分布マップ作成方法及び無線分布マップ作成システムに関する。

従来から、電波発信源付近のエリアにおいて当該電波発信源が発信した電波に関する電波強度分布を可視化するために、無線分布マップが作成されている。無線分布マップとして、例えば無線ヒートマップを挙げることができる。特許文献１は、この種の無線分布マップに相当する電界強度地図を開示する。

特許文献１の電界強度地図は、アクセスポイントが送出する電波の電界強度の地理的分布を表す地図である。電界強度地図は、電界強度地図提供システムにより提供される。電界強度地図提供システムは、例えば、電界強度地図を更新する電界強度地図メンテナンス処理を行う。このとき、電界強度地図提供システムは、電界強度地図を更新するために、複数のモバイル装置から電界強度データを取得する。

特開２０１８－１９５８９７号公報

上記特許文献１の構成において、電界強度地図提供システムは、アクセスポイントが送出する電波の電界強度に関し、複数のモバイル装置から電界強度データを取得する。そのため、何らかの理由で電界強度地図を更新するときには、その度に、複数の測定地点における電界強度を複数のモバイル装置を用いて測定する必要がある。よって、電界強度地図の更新に手間が掛かるという問題がある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、無線の電波強度を示す分布マップを、少ない測定地点の電波強度を測定するだけで作成可能とすることにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下のような無線分布マップ作成方法が提供される。即ち、この無線分布マップ作成方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、を含む。前記第１工程では、エリア内での無線通信のために設置された電波発信源から発信される電波に関して、前記エリア内における複数の測定地点のそれぞれについて電波強度を測定する。前記第２工程では、前記第１工程において測定された前記複数の測定地点のそれぞれにおける電波強度に基づいて、前記エリアを対象とした空間伝搬係数の分布を示す空間伝搬係数マップを作成する。前記第３工程では、前記第２工程の後に前記電波発信源から発信される電波に関して、前記第１工程よりも少ない数の測定地点について電波強度を測定する。前記第４工程では、前記第２工程において作成された前記空間伝搬係数マップ、及び前記第３工程において測定された電波強度に基づいて、前記第２工程の後に前記電波発信源から発信される電波に関して、前記エリア内における電波強度の分布マップを作成する。前記電波発信源が複数の周波数帯で無線通信を行うことが可能な場合に、それぞれの前記周波数帯について、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を行う。

これにより、対象となるエリア内の複数の測定地点で電波強度を１回測定し、空間伝搬係数マップを作成しておけば、それ以降は、より少ない測定地点で電波強度を測定するだけで、空間伝搬係数マップを用いて、エリア内における電波強度の分布マップを計算により得ることができる。従って、電波強度の分布マップを得るための手間を大幅に削減することができる。周波数帯に応じた無線分布マップを適切に得ることができる。

前記の無線分布マップ作成方法においては、前記第３工程における前記測定地点は、前記第１工程における前記複数の測定地点の何れかと位置が同じ測定地点を含むことが好ましい。

これにより、同一地点での電波強度の変化に基づいて、ヒートマップを得ることができる。従って、ヒートマップの精度を高めることができる。

前記の無線分布マップ作成方法においては、前記第２工程において、前記空間伝搬係数マップの中で、前記複数の測定地点のうち少なくとも何れかと、前記電波発信源の位置と、の間の領域に対し、当該測定地点に対応する前記空間伝搬係数の値を割り当てることが好ましい。

これにより、傾向を概ね良好に反映した空間伝搬係数マップを容易に作成することができる。

前記の無線分布マップ作成方法においては、前記第２工程において、前記空間伝搬係数マップの中で、前記複数の測定地点のそれぞれを中心とする所定の領域に対し、当該測定地点に対応する前記空間伝搬係数の値を割り当てることが好ましい。

これにより、空間伝搬係数マップを容易に作成することができる。

前記の無線分布マップ作成方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記第４工程では、前記第３工程において電波強度が測定された測定地点での前記空間伝搬係数を、前記空間伝搬係数マップに基づいて求める。前記第４工程では、前記第３工程における前記電波強度の測定値と、前記第３工程における前記測定地点での前記空間伝搬係数と、に基づいて、前記エリア内の全体が自由空間であると仮定した場合の電波強度分布である理想電波強度分布を求める。前記第４工程では、前記理想電波強度分布に対し、前記空間伝搬係数マップが示す前記空間伝搬係数の分布に基づいて伝搬損失を適用することにより、前記エリア内における電波強度の分布マップを作成する。

これにより、電波強度の分布マップを適切に作成することができる。

前記の無線分布マップ作成方法においては、前記電波発信源が複数備えられている場合に、それぞれの前記電波発信源について、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を行うことが好ましい。

これにより、それぞれの電波発信源に着目した無線分布マップを得ることができる。

前記の無線分布マップ作成方法においては、前記電波発信源は、無線通信におけるアクセスポイントであることが好ましい。

これにより、アクセスポイントに対する無線分布マップを得ることができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の無線分布マップ作成システムが提供される。即ち、この無線分布マップ作成システムは、マップ作成装置を備える。前記マップ作成装置は、エリア内での無線通信のために設置された電波発信源から発信される電波に関して、電波強度の分布マップを作成する。前記マップ作成装置は、空間伝搬係数マップ作成部と、分布マップ作成部と、を備える。前記空間伝搬係数マップ作成部は、前記電波発信源から発信される電波に関して、前記エリア内における複数の測定地点のそれぞれについて測定された電波強度に基づいて、前記エリアを対象とした空間伝搬件数の分布を示す空間伝搬係数マップを作成する。前記分布マップ作成部は、前記空間伝搬係数マップが作成された後に前記電波発信源から発信される電波に関して、当該空間伝搬係数マップが作成されたときの前記測定地点の数よりも少ない数の測定地点について測定された電波強度に基づいて、前記エリア内における電波強度の分布マップを、前記空間伝搬係数マップを用いて作成する。前記電波発信源が複数の周波数帯で無線通信を行うことが可能な場合に、それぞれの前記周波数帯について前記空間伝搬係数マップ作成部が前記空間伝搬係数マップを作成し、それぞれの前記周波数帯について前記分布マップ作成部が前記電波強度の分布マップを作成する。

これにより、対象となるエリア内の複数の測定地点で電波強度を１回測定し、空間伝搬係数マップを作成しておけば、それ以降は、より少ない測定地点で電波強度を測定するだけで、空間伝搬係数マップを用いて、エリア内における電波強度の分布マップを計算により得ることができる。従って、電波強度の分布マップを得るための手間を大幅に削減することができる。周波数帯に応じた無線分布マップを適切に得ることができる。

本発明の一実施形態に係る無線ヒートマップ作成システムを模式的に示す平面図。 マップ作成システムとアクセスポイントとの関係を示すブロック図。 マップ作成装置の制御部が行う処理を説明するフローチャート。 第１工程で、複数の測定地点で測定装置が電波強度を測定する様子を示す図。 第２工程で作成される空間伝搬係数マップを示す図。 マップ作成装置において当初に作成されるヒートマップを示す図。 第３工程で、測定地点で測定装置が電波強度を測定する様子を示す図。 第４工程で作成されるヒートマップを示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１に示す無線ヒートマップ作成システム（無線分布マップ作成システム）１は、後述のマップ作成方法により、電波強度のヒートマップ（無線分布マップ）を作成することができる。以下では、電波強度のヒートマップを、単にヒートマップと呼ぶことがある。

ヒートマップは、アクセスポイント（電波発信源）３が設置されるエリア２を対象として作成される。ヒートマップは、温度分布を可視化したものであるヒートマップに準え、エリア２における、アクセスポイント３が送信する電波の強度分布を可視化したものである。

エリア２としては、例えば、無線機器が使用される工場の内部空間が想定される。本実施形態において、アクセスポイント３は、エリア２内の地点Ｐ０に設置される。エリア２には、図１に示す壁又はパーティション等の様々な構造物５が配置されている。従って、アクセスポイント３が送信する電波に関し、エリア２内での電波強度は場所に応じて複雑に変化する。エリア２の用途、形状、アクセスポイント３の位置等は特に限定されない。

アクセスポイント３は、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定するインフラストラクチャモードでのアクセスポイントとして機能する。アクセスポイント３は、図２に示すように、ＡＰ通信部３１を備える。ここで、ＡＰは、アクセスポイントの略称である。

アクセスポイント３には、公知のコンピュータが内蔵されている。このコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。ＲＯＭ及びＲＡＭには、無線通信を実現するためのプログラム等が記憶されている。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、当該コンピュータを、ＡＰ通信部３１等として動作させることができる。

ＡＰ通信部３１は、各種の通信機器（例えば、測定装置４）と無線により通信することができる。この無線通信は、公知の規格に準拠して行われる。

アクセスポイント３の状態は、使用に応じて変化し得る。この変化としては、例えば、アクセスポイント３が電波を送信するのに用いるアンテナが、事故等の何らかの理由で変形することを挙げることができる。また、アクセスポイント３において例えば電気信号を増幅する部品の性能が、時間の経過又は環境により変化することも、アクセスポイント３の状態の変化と捉えることができる。本発明では、アクセスポイント３が物理的に完全に置き換えられる場合（例えば、故障により別のアクセスポイントに交換される場合）も、アクセスポイント３の状態の変化に含まれる。

無線ヒートマップ作成システム１は、測定装置４と、マップ作成装置１０と、を備える。

測定装置４は、無線通信部４１と、測定部４２と、有線通信部４３と、を備える。

測定装置４は、公知のコンピュータとして構成されている。このコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を備える。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、当該コンピュータを、無線通信部４１、測定部４２及び有線通信部４３として動作させることができる。

無線通信部４１は、アクセスポイント３が備えるＡＰ通信部３１との間で、無線通信を行うことができる。無線通信部４１は、電波強度を測定するために、アクセスポイント３から送信される電波を取得する。（この工程では、アクセスポイント３との間で実質的なデータの送受信を行わない。）例えば、所謂モニターモードとされた状態において、アクセスポイント３から送信される無線ＬＡＮ上のパケットを監視する。測定装置４は、かかる監視により取得されたパケットを解析することにより、電波強度を測定することができる。

測定部４２は、例えば、公知の電界強度測定装置として構成される。測定部４２は、測定装置４とアクセスポイント３とが無線通信を行った場合に、アクセスポイント３から受信する電波について、実際の電波強度を測定することができる。

有線通信部４３は、マップ作成装置１０と、適宜の通信方式による有線通信を行う。この有線通信により、測定装置４は、測定部４２が測定した電波強度を、マップ作成装置１０に送信することができる。なお、測定部４２が測定した電波強度等の情報を測定装置４に記憶しておき、事後的に、当該情報を位置情報等とともにマップ作成装置１０に（例えば作業者のマニュアル操作により）入力することもできる。

マップ作成装置１０は、前述のヒートマップを作成するために用いられるコンピュータである。マップ作成装置１０は、測定装置４とともに、可搬型のキャリッジに取り付けられている。

図２に示すように、マップ作成装置１０は、有線通信部１１と、記憶部１２と、制御部１３と、表示部１４と、入力部１５と、を備える。

マップ作成装置１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を有する公知のコンピュータとして構成される。ＨＤＤ等には、本発明の無線分布マップ作成方法を実現するための各種のプログラムが記憶されている。このハードウェアとソフトウェアの協働により、コンピュータを有線通信部１１、記憶部１２、制御部１３、表示部１４及び入力部１５として動作させることができる。

有線通信部１１は、測定装置４が備える有線通信部４３と接続される。この有線通信部１１により、マップ作成装置１０は測定装置４と有線通信を行うことができる。マップ作成装置１０は、この有線通信により、測定装置４が測定した電波強度を取得する。

記憶部１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＨＤＤ等から構成されている。記憶部１２は、上述のプログラム、及び、ヒートマップを作成するための各種パラメータ等を記憶する。

具体的には、記憶部１２は、アクセスポイント３が設置されている位置（エリア２内における相対位置）を記憶する。加えて、記憶部１２は、適宜の地点にある測定装置４が電波強度を測定した場合に、得られた電波強度を、測定地点の位置と関連付けて記憶する。アクセスポイント３及び測定地点の位置は、例えば、エリア２における適宜の位置を原点として定められた平面直交座標系で表現することができる。エリア２の形状が概ね矩形であるとき、この直交座標系は、各座標軸が矩形の辺に沿うように定められることが好ましい。アクセスポイント３及び測定地点の位置は、例えば、作業者が入力部１５を操作することによりマップ作成装置１０に入力することができる。

制御部１３は、第１マップ作成部（空間伝搬係数マップ作成部）１７と、第２マップ作成部（分布マップ作成部）１８と、を有する。

第１マップ作成部１７は、エリア２に関する空間伝搬係数の分布を示す空間伝搬係数マップを作成する。第１マップ作成部１７が行う処理の詳細及び空間伝搬係数マップの詳細については後述する。

第２マップ作成部１８は、エリア２に関する電波強度のヒートマップを作成する。第２マップ作成部１８が行う処理の詳細及びヒートマップについては後述する。

第１マップ作成部１７が作成した空間伝搬係数マップ、及び、第２マップ作成部１８が作成したヒートマップは、記憶部１２に記憶される。

表示部１４は、公知のドットマトリクス型のディスプレイとして構成される。制御部１３は、作成されたヒートマップを、入力部１５の適宜の操作に応じて表示部１４に表示させることができる。作業者の指示により、制御部１３は、空間伝搬係数マップを表示部１４に表示させることもできる。

入力部１５は、マップ作成装置１０に対して作業者が何らかの指示を行うために操作される。入力部１５は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等により構成される。

このような構成において、アクセスポイント３が適宜の地点Ｐ０に設置された状態で、エリア２のヒートマップが、本発明の無線ヒートマップ作成方法（無線分布マップ作成方法）により作成される。

無線ヒートマップ作成方法は、少なくとも第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を含む。図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１が第１工程に対応し、ステップＳ１０２が第２工程に対応し、ステップＳ１０４が第３工程に対応し、ステップＳ１０５が第４工程に対応する。以下では、図３から図８までを参照しつつ、これらの４つの工程について詳細に説明する。

まず、地点Ｐ０に設置されたアクセスポイント３から発信される電波に関して、エリア２内で適宜に定められた複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のそれぞれにおける実際の電波強度が、測定装置４によって測定される（図３のステップＳ１０１：第１工程）。測定地点Ｐ１～Ｐ７の位置は、図４に示されている。なお、測定地点の数及び位置は任意に選択可能である。

具体的に説明すると、測定装置４及びマップ作成装置１０が、作業者によって、最初の地点Ｐ１に運ばれる。地点Ｐ１で測定装置４が電波強度を測定すると、その測定結果が、マップ作成装置１０によって記憶部１２に記憶される。このとき、測定結果である電波強度は、地点Ｐ１の位置を示す情報と関連付けられて、記憶部１２に記憶される。地点Ｐ１の位置（座標）は、適宜の方法で予め測定され、マップ作成装置１０に入力される。

次に、測定装置４及びマップ作成装置１０が、作業者によって次の地点Ｐ２に運ばれ、上述の作業が同様に行われる。残りの地点Ｐ３～Ｐ７についても、電波強度が順次測定される。

次に、前述の第１工程において測定された複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のそれぞれにおける実際の電波強度に基づいて、空間伝搬係数マップがマップ作成装置１０により作成される（図３のステップＳ１０２：第２工程）。空間伝搬係数マップは、エリア２における空間伝搬係数の分布を示すものであり、本実施形態では２次元マップとして構成される。

この工程では、記憶部１２に記憶された各測定地点Ｐ１～Ｐ７における電波強度に基づいて、空間伝搬係数が計算により求められる。この計算においては、公知のフリスの伝達公式が用いられる。

以下、詳細に説明する。フリスの伝達公式によれば、下記の数式（１）が成り立つ。

ここで、Ｐ_Tは、アクセスポイント３における送信電力である。Ｇ_Tは、アクセスポイント３における送信利得である。Ｇ_Rは、測定装置４における受信利得である。λは波長である。Ｄは距離である。Ｐ_Rは、受信電力であり、電波強度に相当する。

数式（１）において、（λ／４πＤ）²は、自由空間伝搬損失の逆数である。自由空間伝搬損失とは、障害物がない理想的な空間を仮定した場合に、当該空間を電波が伝搬するときに発生する損失をいう。自由空間伝搬損失をＬ_Bで表すと、数式（２）を導くことができる。

また、対数関数を用いてＬ_B＝１／（λ／４πＤ）²の式を表現すると、数式（３）が得られる。数式（３）以降において、Ｌ_Bの単位はデシベルである。

以上に示した数式は、電波が障害物のない真空中を球状に拡散しながら広がっていく理想的な状況を前提としている。しかし、現実の通信環境では、障害物及び／又は反射物等が存在する。この状況に対応するため、簡易な近似式として、係数ｎを導入した数式（４）が数式（３）の代わりに用いられる。

ここで、係数ｎは無次元数であり、空間伝搬係数と呼ばれる。ｎ＝２．０の場合、障害物等がない理想空間となる通信環境が想定される。ｎ＜２．０の場合、電波が反射しながら伝達していく通信環境が想定され、Ｎ＞２．０の場合、電波が障害物に吸収されて減衰しながら伝搬していく通信環境が想定される。

数式（４）を変形することにより、数式（５）が得られる。

数式（２）において、アクセスポイント３の送信電力Ｐ_T及び送信利得Ｇ_Tは既知であり、測定装置４の受信利得Ｇ_Rも既知である。従って、数式（２）をＬ_B＝・・・となるように変形して、送信電力Ｐ_T、送信利得Ｇ_T、及び受信利得Ｇ_Rを代入し、電波強度Ｐ_Rとして前述の測定値を代入することで、伝搬損失Ｌ_Bの値を求めることができる。

数式（５）において、波長λは既知である。また、距離Ｄは、電波強度の測定地点及びアクセスポイント３の位置から求めることができる。従って、数式（５）に対し、波長λ及び距離Ｄを代入し、上述の伝搬損失Ｌ_Bの値を代入することで、空間伝搬係数ｎを求めることができる。

第１マップ作成部１７は、測定地点Ｐ１～Ｐ７のそれぞれの空間伝搬係数を算出する。これにより、エリア２において離散的に定められた複数の地点Ｐ１～Ｐ７における空間伝搬係数を得ることができる。そして、第１マップ作成部１７は、エリア２の代表地点における空間伝搬係数に基づいて、エリア２全体の空間伝搬係数マップ６１を作成する。

本実施形態において、空間伝搬係数マップ６１は、以下のアルゴリズムによって作成される。先ず、第１マップ作成部１７は、複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のうち、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）からの距離が最大である測定地点を求める。図４の例では、条件を満たす地点は測定地点Ｐ７である。第１マップ作成部１７は、初期化処理として、空間伝搬係数マップの全領域に対し、当該測定地点Ｐ７における空間伝搬係数の値を割り当てる。これにより、測定地点Ｐ７は割当て済となる。

次に、第１マップ作成部１７は、アクセスポイント３の位置を基準とした４つの象限のうち、前述の測定地点Ｐ７以外の測定地点（測定地点Ｐ１～Ｐ６）が含まれる象限があるか否かを調べる。４つの象限とは、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）を原点とする平面直交座標系を考えたときに、２つの座標軸で区切られる４つの領域を意味する。従って、４つの象限は、アクセスポイント３を中心として十字に区切った各領域に相当する。

図４の例において、測定地点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７は、アクセスポイント３から見て左上の象限に含まれている。一方、測定地点Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６は、アクセスポイント３から見て左下の象限に含まれている。アクセスポイントから見て右上の象限及び右下の象限には、測定地点が含まれていない。

測定地点Ｐ７が含まれる象限とは別の象限に他の測定地点が含まれている場合、第１マップ作成部１７は、当該象限のそれぞれにおいて、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）からの距離が最大である測定地点を求める。図４の例では、アクセスポイント３から見て左下の象限において、条件を満たす地点は測定地点Ｐ６である。従って、第１マップ作成部１７は、空間伝搬係数マップの当該象限に相当する領域の全部に対し、測定地点Ｐ６における空間伝搬係数の値を、過去の値に上書きするように割り当てる。これにより、測定地点Ｐ６は割当て済となる。

次に、第１マップ作成部１７は、象限を問わず、割当て済になっていない測定地点のうち、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）からの距離が最も大きい測定地点を求める。図４の例では、そのような地点は測定地点Ｐ５である。第１マップ作成部１７は、空間伝搬係数マップのうち、アクセスポイント３の位置と、測定地点Ｐ５と、を対角線とする矩形の領域に対し、当該測定地点Ｐ５における空間伝搬係数の値を、過去の値に上書きするように割り当てる。アクセスポイント３の位置と、測定地点Ｐ５と、を対角線とする矩形の領域は、アクセスポイント３の位置と、測定地点Ｐ５と、の間の領域と考えることもできる。これにより、測定地点Ｐ５は割当て済となる。

同様に、第１マップ作成部１７は、未割当ての測定地点のうち、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）からの距離が最も大きい測定地点を求める。図４の例では、そのような地点は測定地点Ｐ４である。第１マップ作成部１７は、空間伝搬係数マップのうち、アクセスポイント３の位置と、測定地点Ｐ４と、を対角線とする矩形の領域に対し、当該測定地点Ｐ４における空間伝搬係数の値を、過去の値に上書きするように割り当てる。これにより、測定地点Ｐ４は割当て済となる。

このように、第１マップ作成部１７は、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）からの距離が最も大きい、未割当ての測定地点と、アクセスポイント３と、を対角線とする矩形の領域に、当該測定地点の空間伝搬係数の値を上書き的に割り当てた後、当該測定地点を割当て済とする処理を行う。この処理は、全ての測定地点Ｐ１～Ｐ７が割当て済となるまで反復される。これにより、図５に示すような空間伝搬係数マップ６１を得ることができる。図５では、空間伝搬係数マップ６１における空間伝搬係数ｎの値の大小が、ハッチングの広狭で表現されている。

第２工程で得られた空間伝搬係数マップ６１は、記憶部１２に記憶される。この空間伝搬係数マップ６１を参照することで、エリア２の任意の地点における空間伝搬係数ｎの値を得ることができる。

次に、第２マップ作成部１８は、ヒートマップ６２を作成する（図３のステップＳ１０３）。具体的に説明すると、第２マップ作成部１８は、エリア２の任意の地点に着目して、当該地点の空間伝搬係数ｎを、空間伝搬係数マップ６１に基づいて求める。第２マップ作成部１８は、得られた空間伝搬係数ｎを前述の数式（４）に代入することで、当該地点での伝搬損失Ｌ_Bを求める。第２マップ作成部１８は、この伝搬損失Ｌ_Bを数式（２）に適用することで、当該地点での電波強度Ｐ_Rを得る。着目する地点をエリア２内で少しずつ移動させながら上記の計算を反復することで、電波強度Ｐ_Rのヒートマップ６２を図６に示すように得ることができる。

図面による表現の都合上、図６のヒートマップ６２では、電波強度Ｐ_Rが強い領域は黒に近い色で、弱い領域は白に近い色で表現されている。しかし、ヒートマップ６２の表現手法は様々であり、例えば、サーモグラフィのように、電波強度Ｐ_Rが強い順に、赤色、黄色、緑色、水色、青色、黒色と滑らかに変化するように表現することができる。

アクセスポイント３の状態に変化がない限りは、電波強度の分布は、第２マップ作成部１８が作成した図６のヒートマップ６２に従うはずである。しかしながら、上述のとおり、アクセスポイント３に故障が発生して交換する等、アクセスポイント３の状態に変化が生じる可能性がある。この場合、電波強度の分布が当初のヒートマップ６２と異なってしまう。

これを考慮して、本実施形態では、以下の作業によってヒートマップを更新することができる。

まず、アクセスポイント３から発信される電波に関して、エリア２内で適宜に定められた測定地点Ｐ８における実際の電波強度が、測定装置４によって測定される（図３のステップＳ１０４：第３工程）。測定地点Ｐ８の位置は、図７に示されている。最初にヒートマップ６２を作成する場合とは異なり、ヒートマップを更新する場合は、１つの地点Ｐ８だけで電波強度を測定すれば足りる。

図７と図４とを比較すれば分かるように、この測定地点Ｐ８は、当初の測定地点Ｐ１～Ｐ７のうち１つ（測定地点Ｐ２）と一致している。これにより、測定地点の変更の影響を受けなくなるので、更新後のヒートマップの精度を高めることができる。ただし、ヒートマップの更新のための測定地点Ｐ８は、当初の測定地点Ｐ１～Ｐ７の何れとも異なっていても良い。

アクセスポイント３が送信する電波に関し、測定地点Ｐ８における電波強度の測定は、測定装置４を用いて、測定地点Ｐ１～Ｐ７における測定と全く同様に行われる。測定装置４により得られた電波強度は、測定地点Ｐ８の位置と関連付けた形で、マップ作成装置１０の記憶部１２に記憶される。

次に、前述の工程で作成された空間伝搬係数マップと、測定地点Ｐ８で測定された電波強度と、に基づいて、エリア２内における電波強度のヒートマップ６２ｘが作成される（ステップＳ１０５：第４工程）。

具体的に説明すると、第２マップ作成部１８は、測定地点Ｐ８の位置に対応する空間伝搬係数ｎを、作成済の空間伝搬係数マップ６１を参照して得る。次に、第２マップ作成部１８は、仮に、エリア２の全体にわたって空間伝搬係数ｎが２．０であったならば、状態変化後のアクセスポイント３による電波強度分布がどのようになるかを計算する。以下、この仮定的な分布を理想電波強度分布と呼ぶことがある。

理想電波強度分布の計算は、以下のようにして行うことができる。即ち、測定地点Ｐ８における空間伝搬係数ｎの値を数式（４）に代入することで、伝搬損失Ｌ_Bを求める。数式（４）において、波長λは既知であり、距離Ｄには、アクセスポイント３と測定地点Ｐ８との間の距離が代入される。

次に、数式（２）をＧ_T＝・・・となるように変形した式において、電波強度Ｐ_Rとして、測定地点Ｐ８での電波強度の測定値を代入し、伝搬損失Ｌ_Bとして、数式（４）で求めた伝搬損失Ｌ_Bを代入する。受信利得Ｇ_R、及び送信電力Ｐ_Tは既知である。以上により、送信利得Ｇ_Tの値を求めることができる。求められた送信利得Ｇ_Tの値は、アクセスポイント３の状態の変化により送信利得Ｇ_Tの値が変動したと仮定した場合に、変動後の当該送信利得Ｇ_Tの値を意味している。

理想電波強度分布は、新しい送信利得Ｇ_Tの値を数式（１）に適用することで、距離Ｄの関数として得られる。数式（１）において、波長λ、受信利得Ｇ_R、及び送信電力Ｐ_Tは既知である。従って、新しい送信利得Ｇ_Tの値を求めることは、理想電波強度分布を求めることと実質的に同じである。

続いて、第２マップ作成部１８は、ヒートマップを更新する。具体的に説明すると、第２マップ作成部１８は、エリア２の任意の地点に着目して、当該地点の空間伝搬係数ｎを、空間伝搬係数マップ６１に基づいて求める。第２マップ作成部１８は、得られた空間伝搬係数ｎと、アクセスポイント３と当該地点との間の距離Ｄと、を前述の数式（４）に代入することで、当該地点での伝搬損失Ｌ_Bを求める。第２マップ作成部１８は、この伝搬損失Ｌ_Bを数式（２）に適用することで、当該地点での電波強度Ｐ_Rを得る。着目する地点をエリア２内で少しずつ移動させながら上記の計算を反復することで、図８に示すような電波強度Ｐ_Rの分布（言い換えれば、更新後のヒートマップ６２ｘ）を得ることができる。

得られたヒートマップ６２ｘは、前述の理想電波強度分布に対して、空間伝搬係数マップ６１が示す空間伝搬係数の分布に基づいて伝搬損失を適用した結果に相当する。

このように、エリア２に関して空間伝搬係数マップ６１を１度準備すれば、アクセスポイント３の状態の変化があった場合、エリア２内での実際の電波強度を複数の地点で測定しなくても、１つの地点での測定のみで、新たなヒートマップ６２ｘを作成することができる。

図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理は、必要に応じて何回でも繰り返すことができる。ヒートマップ６２ｘの更新（再作成）は、アクセスポイント３の状態の変化が疑われるときに行っても良いし、単純に定期的に行っても良い。

電波強度を測定する作業は、アクセスポイント３から送信された電波の取得を伴う。従って、工場の設備がアクセスポイント３の無線通信を利用している場合は、ヒートマップ６２，６２ｘを作成するために、エリア２における工場の設備の稼動が妨げられる可能性が高い。この点、本実施形態によれば、２回目以降のヒートマップ６２ｘの作成（ヒートマップの更新）にあたっては、電波強度の測定作業を短時間で完了させることができる。従って、工場の設備の稼動を長期間停止させることなく、電波強度のヒートマップ６２ｘの可視化による監視を継続的に行うことができる。

以上に説明したように、本実施形態の無線ヒートマップ作成方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、を含む。第１工程では、エリア２内での無線通信のために設置されたアクセスポイント３から発信される電波に関して、エリア２内における複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のそれぞれについて電波強度Ｐ_Rを測定する。第２工程では、第１工程において測定された複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のそれぞれにおける電波強度Ｐ_Rに基づいて、エリア２を対象とした空間伝搬係数ｎの分布を示す空間伝搬係数マップ６１を作成する。第３工程では、第２工程の後にアクセスポイント３から発信される電波に関して、第１工程よりも少ない数の測定地点Ｐ８について電波強度Ｐ_Rを測定する。第４工程では、第２工程において作成された空間伝搬係数マップ６１、及び第３工程において測定された電波強度Ｐ_Rに基づいて、第２工程の後にアクセスポイント３から発信される電波に関して、エリア２内における電波強度Ｐ_Rのヒートマップ６２ｘを作成する。

これにより、対象となるエリア２内の複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７で電波強度を１回測定しておけば、それ以降は、より少ない地点（本実施形態では、１つの地点Ｐ８）における電波強度を測定するだけで、空間伝搬係数マップ６１を用いて、エリア２内における電波強度のヒートマップ６２ｘを計算により得ることができる。従って、ヒートマップ６２ｘを得るための手間を大幅に削減することができる。

本実施形態の無線ヒートマップ作成方法において、第３工程における１つの地点Ｐ８は、第１工程における複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７の何れか（地点Ｐ２）と位置が同じである。

これにより、同一地点での電波強度の変化に基づいて、ヒートマップを更新することができる。従って、新しいヒートマップ６２ｘの精度を高めることができる。

本実施形態の無線ヒートマップ作成方法において、第２工程では、空間伝搬係数マップの中で、複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のうち少なくとも何れか（図４の例では、測定地点Ｐ１～Ｐ５）と、アクセスポイント３の位置（地点Ｐ０）との間の領域に対し、当該測定地点Ｐ１～Ｐ５に対応する空間伝搬係数の値が割り当てられる。

これにより、傾向を概ね良好に反映した空間伝搬係数マップ６１を容易に作成することができる。

本実施形態の無線ヒートマップ作成方法において、第４工程では、第３工程で電波強度Ｐ_Rが測定された測定地点Ｐ８での空間伝搬係数ｎを、空間伝搬係数マップ６１に基づいて求める。第４工程では、第３工程における電波強度Ｐ_Rの測定値と、第３工程における測定地点Ｐ８での空間伝搬係数ｎと、に基づいて、エリア２内の全体が自由空間であると仮定した場合の電波強度分布である理想電波強度分布を求める。第４工程では、理想電波強度分布に対し、空間伝搬係数マップ６１が示す空間伝搬係数ｎの分布に基づいて伝搬損失Ｌ_Bを適用することにより、エリア２内における電波強度Ｐ_Rのヒートマップ６２ｘを作成する。

これにより、電波強度のヒートマップ６２ｘを適切に作成することができる。

また、本実施形態の無線ヒートマップ作成システム１は、マップ作成装置１０を備える。マップ作成装置１０は、エリア２内での無線通信のために設置されたアクセスポイント３から発信される電波に関して、電波強度のヒートマップ６２ｘを作成する。マップ作成装置１０は、第１マップ作成部１７と、第２マップ作成部１８と、を備える。第１マップ作成部１７は、アクセスポイント３から発信される電波に関して、エリア２内における複数の測定地点Ｐ１～Ｐ７のそれぞれについて測定された電波強度Ｐ_Rに基づいて、エリア２を対象とした空間伝搬件数の分布を示す空間伝搬係数マップ６１を作成する。第２マップ作成部１８は、空間伝搬係数マップ６１が作成された後にアクセスポイント３から発信される電波に関して、空間伝搬係数マップ６１が作成されたときの測定地点Ｐ１～Ｐ７の数よりも少ない数の測定地点Ｐ２について測定された電波強度Ｐ_Rに基づいて、エリア２内における電波強度Ｐ_Rのヒートマップ６２ｘを、空間伝搬係数マップ６１を用いて作成する。

これにより、電波強度を測定する手間を軽減しながら、新しいヒートマップ６２ｘを容易に得ることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態では、１つのエリア２に対して１つのアクセスポイント３が使用されるが、１つのエリア２に対して複数のアクセスポイント３が使用されても良い。この場合、それぞれのアクセスポイント３毎に、前述の第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程が行われる。なお、複数の電波発信源、無線チャンネル、周波数帯について、前述の第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を一度の測定で行うものであっても良い。

アクセスポイント３が無線通信で使用する周波数帯は、単一であっても複数であっても良い。ただし、前述の数式（１）で示すように、電波強度は、波長が大きくなるに従って減衰しにくくなるので、電波強度の分布の傾向は周波数帯に応じて大きく異なる。従って、アクセスポイント３が複数の周波数帯を使用する場合、周波数帯毎に前述の４つの工程を行い、別々の空間伝搬係数マップ６１及びヒートマップ６２，６２ｘを作成するのが適切である。例えば、アクセスポイントが２．４ＧＨｚ帯の周波数、及び５ＧＨｚ帯の周波数の何れかを選択的に無線通信で使用できるものである場合、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯それぞれについて前述の４つの工程を行い、別々の空間伝搬係数マップ６１及びヒートマップ６２，６２ｘを作成する。この場合、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯それぞれに対応する空間伝搬係数マップ６１及びヒートマップ６２，６２ｘを作成すれば良く、必ずしもそれぞれの周波数帯に含まれる各チャンネルについて個別の空間伝搬係数マップ６１及びヒートマップ６２，６２ｘを作成しなくとも良い。

空間伝搬係数マップを作成する場合に、空間伝搬係数の値をマップのどの領域に割り当てるかは、上述の例に限定されない。例えば、多数の地点で電波強度を測定できる場合は、各測定地点を中心とする所定の範囲内の領域（例えば、半径数メートル程度の円の領域）に対して、当該測定地点に対応する空間伝搬係数を割り当てることができる。この場合、空間伝搬係数マップを簡単な処理で作成することができる。

マップ作成装置１０を固定的に設置し、測定装置４だけが複数の測定地点の間を移動するように変更しても良い。測定装置４とマップ作成装置１０との間の情報の通信を、有線の代わりに無線で行っても良い。

マップ作成装置１０は、測定装置４と同一のハードウェアから構成されても良い。

マップ作成装置１０は、アクセスポイント３と有線通信可能に構成されても良い。この場合、測定装置４が測定した電波強度及び測定位置は、測定装置４からアクセスポイント３に送信され、アクセスポイント３はマップ作成装置１０に情報を転送する。

図３のステップＳ１０４において、電波強度の測定地点の数を２つ以上としても良い。この場合、それぞれの測定地点での電波強度から、アクセスポイント３の状態の変化を加味した新しい送信利得Ｇ_Tの値が得られる。複数の新しい送信利得Ｇ_Tから平均値を計算し、この平均値を数式（２）に代入することで、精度の高いヒートマップ６２ｘを得ることができる。

図３のステップＳ１０３で示すヒートマップ６２の作成処理は、省略されても良い。

ヒートマップ６２ｘ等の無線分布マップは、表示部１４に出力することに代えて、マップ作成装置１０から他の装置へ通信により出力しても良い。

ヒートマップ６２，６２ｘは、２次元における色分け表示で出力されるのに限定されず、例えば等高線による表示としたり、３次元グラフによる表示としたりすることができる。

上述の教示を考慮すれば、本発明が多くの変更形態及び変形形態をとり得ることは明らかである。従って、本発明が、添付の特許請求の範囲内において、本明細書に記載された以外の方法で実施され得ることを理解されたい。

１ 無線ヒートマップ作成システム
２ エリア
３ アクセスポイント
４ 測定装置
１０ マップ作成装置
６１ 空間伝搬係数マップ
６２ｘ ヒートマップ（無線分布マップ）
ｎ 空間伝搬係数
Ｐ１～Ｐ８ 測定地点

Claims (8)

1. エリア内での無線通信のために設置された電波発信源から発信される電波に関して、前記エリア内における複数の測定地点のそれぞれについて電波強度を測定する第１工程と、
   前記第１工程において測定された前記複数の測定地点のそれぞれにおける電波強度に基づいて、前記エリアを対象とした空間伝搬係数の分布を示す空間伝搬係数マップを作成する第２工程と、
   前記第２工程の後に前記電波発信源から発信される電波に関して、前記第１工程よりも少ない数の測定地点について電波強度を測定する第３工程と、
   前記第２工程において作成された前記空間伝搬係数マップ、及び前記第３工程において測定された電波強度に基づいて、前記第２工程の後に前記電波発信源から発信される電波に関して、前記エリア内における電波強度の分布マップを作成する第４工程と、
   を含み、
   前記電波発信源が複数の周波数帯で無線通信を行うことが可能な場合に、それぞれの前記周波数帯について、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を行うことを特徴とする無線分布マップ作成方法。
2. 請求項１に記載の無線分布マップ作成方法であって、
   前記第３工程における前記測定地点は、前記第１工程における前記複数の測定地点の何れかと位置が同じ測定地点を含むことを特徴とする無線分布マップ作成方法。
3. 請求項１又は２に記載の無線分布マップ作成方法であって、
   前記第２工程において、前記空間伝搬係数マップの中で、前記複数の測定地点のうち少なくとも何れかと、前記電波発信源の位置と、の間の領域に対し、当該測定地点に対応する前記空間伝搬係数の値を割り当てることを特徴とする無線分布マップ作成方法。
4. 請求項１又は２に記載の無線分布マップ作成方法であって、
   前記第２工程において、前記空間伝搬係数マップの中で、前記複数の測定地点のそれぞれを中心とする所定の領域に対し、当該測定地点に対応する前記空間伝搬係数の値を割り当てることを特徴とする無線分布マップ作成方法。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の無線分布マップ作成方法であって、
   前記第４工程では、
   前記第３工程において電波強度が測定された測定地点での前記空間伝搬係数を、前記空間伝搬係数マップに基づいて求め、
   前記第３工程における前記電波強度の測定値と、前記第３工程における前記測定地点での前記空間伝搬係数と、に基づいて、前記エリア内の全体が自由空間であると仮定した場合の電波強度分布である理想電波強度分布を求め、
   前記理想電波強度分布に対し、前記空間伝搬係数マップが示す前記空間伝搬係数の分布に基づいて伝搬損失を適用することにより、前記エリア内における電波強度の分布マップを作成することを特徴とする無線分布マップ作成方法。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の無線分布マップ作成方法であって、
   前記電波発信源が複数備えられている場合に、それぞれの前記電波発信源について、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程を行うことを特徴とする無線分布マップ作成方法。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の無線分布マップ作成方法であって、
   前記電波発信源は、無線通信におけるアクセスポイントであることを特徴とする無線分布マップ作成方法。
8. エリア内での無線通信のために設置された電波発信源から発信される電波に関して、電波強度の分布マップを作成するためのマップ作成装置を備え、
   前記マップ作成装置は、
   前記電波発信源から発信される電波に関して、前記エリア内における複数の測定地点のそれぞれについて測定された電波強度に基づいて、前記エリアを対象とした空間伝搬件数の分布を示す空間伝搬係数マップを作成する空間伝搬係数マップ作成部と、
   前記空間伝搬係数マップが作成された後に前記電波発信源から発信される電波に関して、当該空間伝搬係数マップが作成されたときの前記測定地点の数よりも少ない数の測定地点について測定された電波強度に基づいて、前記エリア内における電波強度の分布マップを、前記空間伝搬係数マップを用いて作成する分布マップ作成部と、
   を備え、
   前記電波発信源が複数の周波数帯で無線通信を行うことが可能な場合に、それぞれの前記周波数帯について前記空間伝搬係数マップ作成部が前記空間伝搬係数マップを作成し、それぞれの前記周波数帯について前記分布マップ作成部が前記電波強度の分布マップを作成することを特徴とする無線分布マップ作成システム。

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