JPH07235900A

JPH07235900A - 屋内受信レベル推定方法

Info

Publication number: JPH07235900A
Application number: JP6022914A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kobayashi; 正幸小林; Masanori Matsubara; 誠憲松原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば、屋内移動通信システムのサービスエ
リアを推定する際に使用する屋内受信レベル推定方法に
関し、技術者でないものでも容易に屋内受信レベルの計
算が可能となる様にすることを目的とし、【構成】受信レベルを推定すべき建物の間取り図を画
面上に作成して図中の壁の材質指定と廊下の領域指定を
行ってファイルに格納する第１のステップと、格納した
間取り図を表示して予め指定した大きさの計算メッシュ
に分割し、計算メッシュ上に基地局を、計算メッシュ上
に移動局をそれぞれ配置する第２のステップと、屋内受
信レベルを推定するのに必要な基地局条件などを指定す
る第３のステップと、指定した基地局条件などから移動
局の受信レベルを計算した後、移動局を別の計算メッシ
ュ上に配置して再び受信レベルの計算を行うことを繰り
返して屋内受信レベルを推定して出力する第４のステッ
プを有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屋内移動通信システム
のサービスエリアを推定する際に使用する屋内受信レベ
ル推定方法に関するものである。

【０００２】屋内移動通信システム（例えば、システム
コードレス電話）のサービスエリアや干渉エリアを推定
することにより、サービスゾーンの大きさや基地局設置
場所などを決定することができ、最適なシステム設計を
行うことかできる。

【０００３】しかし、上記の推定を行う為には受信レベ
ルの計算が必要となるが、この計算は技術者、または技
術者の援助の下で技術者でないものが行っている。つま
り、技術者でないものが受信レベルを計算してサービス
エリアなどを推定することは困難である。

【０００４】そこで、技術者でないものでも容易に屋内
受信レベルの計算（即ち、サービスエリアの推定など）
が可能となる様にすることが必要である。

【０００５】

【従来の技術】屋内移動通信システム、例えば、システ
ムコードレス電話等のサービスエリアや干渉エリアの推
定は実際に電波伝搬測定を行って推定するか、特開平4-
100417号公報( 発明の名称：移動通信における受信レベ
ル推定処理方法) に示す様に、基地局のサービスエリア
を事前にある程度, 限定し、限定したエリアを計算メッ
シュに細分化し、計算メッシュ毎に受信レベルを計算し
てサービスエリアを推定するか（この方法は屋外におけ
るもので、対象とする計算メッシュ毎のデータベースが
必要）、特開昭62-173835 号公報( 発明の名称：基地局
間干渉テール自動作成方式）に示す様な方法で屋内にお
ける干渉領域を推定する方法がある（この方法は技術者
の援助がなければ技術者でないものは実行不可能）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、サービスエリ
アや干渉エリアを推定する為の受信レベルの計算は、技
術者、または技術者の援助の下にあるものしか行えず、
技術者でないものがサービスエリアなどを推定すること
は困難であると云う課題があった。

【０００７】本発明は、技術者でないものでも容易に屋
内受信レベルの計算（即ち、サービスエリアの推定な
ど）が可能となる様にすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。上記の課題は、受信レベルを推定すべき建物
の間取り図を画面上に作成し、作成した間取り図中の壁
の材質指定と廊下の領域指定を行ってファイルに格納す
る第１のステップと、格納した間取り図を表示した後、
表示した間取り図を予め指定した大きさの計算メッシュ
に分割し、指定した計算メッシュ上に基地局を、残りの
計算メッシュのうちの１つの計算メッシュ上に移動局を
それぞれ配置する第２のステップと、屋内受信レベルを
推定するのに必要な基地局条件、移動局条件及び計算条
件を指定する第３のステップと、指定した基地局条件、
移動局条件、計算条件から移動局の受信レベルを計算し
た後、該移動局を別の計算メッシュ上に配置して再び受
信レベルの計算を行うことを繰り返して屋内受信レベル
を推定し、推計結果を出力する第４のステップ、とを有
する構成にすることにより課題が解決される。

【０００９】

【作用】先ず、建物を構成する様々な材質の電波減衰量
( 例えば、透過損失、反射損失) がデータベースとして
材質データ・ファイルに格納してある。

【００１０】そして、例えば、マウスを用いて、受信レ
ベルを計算すべき間取り図を画面上に作成してデータ・
ファイルに格納する。この時、間取り図中の間仕切り用
壁については壁の材質を指定し、廊下については廊下を
囲む制御点( 即ち、廊下の境界を指定する点) を設定し
て廊下の領域指定を行うと共に、幅、高さについても指
定してデータ・ファイルに格納する（第１のステッ
プ）。

【００１１】更に、データ・ファイルに格納した間取り
図を画面上に表示し、表示した間取り図を予め設定した
大きさの計算メッシュに分割し、指定した計算メッシュ
上に基地局を、残りの計算メッシュのうちの１つの計算
メッシュ上に移動局を配置する（第２のステップ）。

【００１２】また、基地局、移動局の位置、アンテナ
高、送信電力、周波数などの基地局条件、移動局条件及
び基地局から移動局までの伝搬径路中に存在する壁など
による電波の反射回数、透過回数などの計算条件を、例
えばキーボードで指定してパラメータ・ファイルに格納
する（第３のステップ）。

【００１３】次に、移動局の受信レベルを計算する。計
算式は作成した伝搬損失計算式を用い、計算方法は屋内
における電波伝搬状態から透過波( 直接、または間仕切
り壁を透過し、最短距離で伝搬する波) 、反射波( 壁や
間仕切り等で反射して伝搬する波) 、廊下伝搬波( 廊下
に沿って低損失で伝搬する波) 、建物再侵入波( 窓等か
ら建物外に出た後、回折して、再び建物内に侵入する
波) の４波にモデル化した。

【００１４】透過波と反射波の伝搬損失については、幾
何光学的に算出した伝搬距離に相当する自由空間伝搬損
失( Free Space Loss)に、途中の壁等による透過損失と
反射損失を加えて求める。

【００１５】廊下伝搬波の伝搬損失については、基地局
が廊下にある時だけに求めるものとし、直線廊下での１
m 当りの伝搬損失と、廊下の曲がりによる損失を加えて
求める。

【００１６】建物再侵入波の伝搬損失については、侵出
口と侵入口にナイフエッジがあるものとし、多重ナイフ
エッジ回折近似により求める。そして、第２のステップ
で基地局が置かれた計算メッシュ以外の全ての計算メッ
シュの受信レベルを計算するが、それぞれの計算メッシ
ュへの伝搬径路から４つの波のうちのどの波で伝搬する
かを判定し（詳細後述）、判定した波に対応する上記伝
搬損失計算式を用いて受信レベルを計算する。

【００１７】計算が終了すれば、指定した別の計算メッ
シュに基地局を置いて、再び、同様な計算をする。この
計算を全ての基地局に対して実行し、受信レベル計算結
果を用途に応じて画面上に表示する（第４のステッ
プ）。

【００１８】つまり、図１に示す処理のうち、壁の材
質、廊下の領域の指定、計算メッシュの大きさの指定及
び基地局及び移動局の条件の指定、出力の種類の指定な
どをオペレータが行えば、コンピュータが第１のステッ
プから第４のステップまでを実行してサービスエリア及
び干渉エリアの推定をシミュレーションする。

【００１９】これにより、技術者でないものでも容易に
屋内における受信レベルの計算（即ち、サービスエリア
の推定など）が可能となる。

【００２０】

【実施例】図２は本発明の実施例の構成図、図３は本発
明の実施例のフローチャート、図４は図２中の材質デー
タ・ファイルに格納するデータ説明図、図５は送受信間
の距離計算方法を説明する為の図（一例）で、(a) は廊
下に曲がりがある場合、(b) は反射がある場合である。
図６は基地局及び移動局のパラメータ説明図、図７は本
発明の受信レベル計算方法説明図（その１）、図８は本
発明の受信レベル計算方法説明図（その２）である。

【００２１】ここで、図１中の第１のステップは図３の
ステップS1, S2、第２のステップはステップS3, S4、第
３のステップはステップS5、第４のステップはステップ
S6,S7, S8にそれぞれ対応する。

【００２２】以下、図２〜図８を用いて本発明の実施例
を説明する。先ず、図４(a),(b) に示す様な、使用周波
数帯を変化した時の建物構成材質の透過損失(dB)と反射
損失(dB)のテーブルが、予め、図２の材質データ・ファ
イル13にデータベースとして保存されている。

【００２３】また、図２の間取り図入力処理部分11( 例
えば、マウス) を用いて、作成した建物の間取り図を間
取り図データ処理部分12の CRT画面上に作成していく
（図３-S1 参照) 。

【００２４】この時、間取り図中の壁や間仕切りの材質
を指定する( 例えば、壁や間仕切りを示す線分の色を材
質に対応して変えることにより、図２の材質データ・フ
ァイルに保存した建物構成材質との対応が付く) 。

【００２５】また、図５(a) に示す様に、建物内の廊下
の部分は廊下として図２の受信レベル計算処理部分14に
認識させる為、廊下を囲む点( 例えば、A₁点〜A₈点で、
これらの点を制御点と云う) を指定することにより廊下
の領域内を指定する。この時、廊下の幅、高さについて
も指定する( 図３-S2 参照) 。

【００２６】そして、壁や間仕切りの材質及び廊下の領
域が指定された間取り図は、図２の間取り図データ処理
部分12の中の図示しない間取り図データ・ファイルに保
存する。

【００２７】次に、図２の受信レベル計算処理部分14
は、上記の間取り図データ・ファイルに保存した間取り
図を読み出して表示し、表示した間取り図を任意の大き
さ( 例えば、１，２，３ｍの内から選択する）のメッシ
ュ( 以下、計算メッシュと云う) に分割し、間取り図上
の分割したメッシュに直接、基地局を指定するが、複数
の基地局を指定することも可能である（図３-S3, S4 参
照) 。

【００２８】なお、移動局は移動するので、基地局に指
定されない計算メッシュの全てを移動局とする。一方、
図２のコマンド処理部分17の内のパラメータ・ファイル
( 図示せず) に、図６に示す様な基地局及び移動局のパ
ラメータ、例えば、基地局アンテナ高、移動局アンテナ
高、周波数、送信出力等についての変化範囲や代表値
（ディフオルト値）が予め、保存してある。

【００２９】そこで、上記パラメータの変化範囲や代表
値を参照しながら、図２のキーボード（マウス）18を用
いて、指定した基地局（１局毎）及び移動局のデータの
設定を行う行うと共に、間取り図から電波の放射角度、
什器の有無、電波伝搬径路中に発生する電波の反射回数
や透過回数等の計算条件を指定し（これらをパラメータ
と云う）、図２のコマンド処理部分17を介して受信レベ
ル計算処理部分14に送出する( 図３-S5 参照) 。

【００３０】そこで、図２の受信レベル計算処理部分14
は、入力したパラメータを用いて計算メッシュ毎に受信
レベルを計算するが、計算方法は屋内における電波伝搬
状態からモデル化を行い、作成した伝搬損失計算式によ
り受信レベルを計算する( 図３-S6 参照) 。

【００３１】モデル化については、廊下伝搬波、透過
波、反射波、建物再侵入波の４波についてモデル化を行
った（各波の定義は上記で説明してある）。即ち、廊下
伝搬波の伝搬損失は、基地局が廊下にある時だけに求め
るものとし、直線廊下で１m 当りの損失と廊下と廊下の
曲がりによる損失を加えて求める。

【００３２】透過波、反射波の伝搬損失は、幾何光学的
伝搬径路を算出し伝搬距離に相当する自由空間伝搬損失
（Free Space Loss)に、途中の壁等による透過損失と反
射損失を加えて求める。

【００３３】建物再侵入波については、侵出口と侵入口
にナイフエッジがあるものとし、多重ナイフエッジ回折
近似により計算する。そして、最終的な伝搬損失は各計
算メッシュに到来した４波の損失の合計として計算す
る。

【００３４】ここで、図７及び図８により、受信レベル
計算方法について説明する。 (1) 廊下伝搬波の場合( 図７参照）上記の様に、図２の受信レベル計算処理部分14は、間取
り図データを表示して任意の大きさの計算メッシュに分
割して送信点位置( 基地局位置)Tx と受信点位置( 移動
局位置)Rx を指定するが、対応する送信点座標と受信点
座標を認識して、これらの座標が同一廊下にあるか否か
を判定する。同一廊下の場合、更に、廊下に曲がりがあ
るか否かを判定する( 図７-S1 〜S7参照) 。同一廊下で曲がりがある場合曲がりの回数を図２の受信レベル計算処理部分14に認識
させて送信点位置Txと受信点位置Rx間の距離d を計算す
る。送信点位置Txと受信点位置Rxが図５(a) の場合は d
=(d₁＋d₂) となる。

【００３５】なお、廊下伝搬損失は、送信点位置Txから
送信された波が伝搬路である廊下に結合する際の結合損
失と、廊下の曲がりによる損失と、伝搬距離による損失
( 減衰定数×距離) の和として求める( 図７-S8 〜S11
参照) 。同一廊下で曲がりがない場合この場合の廊下伝搬損失は、送信点位置Txから送信され
た波が伝搬路である廊下に結合する際の結合損失と、伝
搬距離による損失( 減衰定数×距離) の和になる( 図７
-S10〜S12 参照) 。

【００３６】そして、(1)-, の伝搬損失結果を廊下
伝搬波損失メモリに保存する( 図７-S 13 参照) 。 (2) 透過波の場合( 図８の左側の部分参照）上記の図７-S6 の判定で送信点位置と受信点位置が同一
廊下にない場合、受信レベル計算処理部分14は、更に、
送信点位置Txと受信点位置Rxとの間に間仕切りがあるか
否かの判定をする( 図８-S1 参照) 。間仕切りがある場合図２の受信レベル計算処理部分14は、間仕切りの通過回
数及び透過する間仕切りの透過損失( 図４(a) 参照) を
認識して、送信点位置Txと受信点位置Rx間の距離d を計
算し、伝搬損失を求める( 図８-S2 〜S4参照) 。間仕切りがない場合送信点位置Txと受信点位置Rx間の距離d を計算し、伝搬
損失を求める( 図８-S5, S6 参照) 。

【００３７】そして、(2)-, の伝搬損失結果を透過
波伝搬損失メモリに保存する( 図８-S7 参照) 。 (3) 反射波の場合( 図８の右側の部分参照）上記の様に、図２のコマンド処理部分17は放射角度、反
射回数、透過回数を指定して受信レベル計算処理部分14
に送出したので、受信レベル計算処理部分14は送信点位
置Txより指定回数までの伝搬径路を認識した後、この径
路で反射が発生すれば、反射回数と材質の認識をする。
更に、伝搬径路に透過部分があるか否かを判定する( 図
８-S8 〜S11 参照) 。間仕切りがある場合間仕切りの透過回数及び材質を認識して送信点位置Txと
受信点位置Rx間の距離d を計算して伝搬損失を求める(
図８-S12〜S14 及び図４(a) 参照) 。なお、反射がある
時の距離d は、図５(b) の場合は(d₁＋d₂＋d₃) とな
り、反射点r₁, r₂で図４(b) に示す反射損失が生ずる。間仕切りがない場合送信点位置Txと受信点位置Rxとの間の距離d を計算し、
伝搬損失を求める( 図８-S15, S16 参照) 。そして、
(3)-, の伝搬損失結果を反射波伝搬損失メモリに保
存する( 図８-S17参照) 。

【００３８】なお、多重ナイフエッジ回折による伝搬損
失計算方法は周知の為に説明を省略する。さて、上記の
様に計算した、廊下伝搬波の損失、透過波伝搬損失、反
射波伝搬損失及び多重ナイフエッジ回折による伝搬損失
を求め、これらの損失を総合した総合伝搬損失を求め、
この損失と送信出力、送受信アンテナ利得から屋内受信
レベルを計算するが、計算した屋内受信レベルの表示は
下記の５種類のうち、図２のキーボード18で指定したも
のが表示される( 図３-S6, S7 参照) 。

【００３９】受信レベル分布図（各計算メッシュ毎
の色別塗り潰し）。指定した受信レベル以上を塗り潰す（サービスエリ
ア図となる）。サービスエリア図と干渉エリア図（基地局が２局以
上の場合に有効で、基地局各々のサービスエリアと、ど
の基地局とどの基地局の干渉であるかの表示）。なお、
干渉の有無は受信レベル差が設定値以内であれば干渉あ
りとする。

【００４０】鳥瞰図指定点における受信レベル及び基地局−移動局間の
距離を表示する。ここで、受信レベルを計算した後、基
地局位置の変更、基地局データ変更、移動局データ変
更、計算条件変更、計算結果の表示変更が必要になった
時は対応するモードを選択することにより、必要な個所
の変更を個別に行うことができる(図３-S8 参照) 。

【００４１】また、図２中の出力処理部分15は、受信レ
ベル計算処理部分の出力を指定した形に表示できる様に
処理する部分で、出力表示部分は出力処理したデータを
表示する部分である。

【００４２】即ち、移動通信システムのサービスエリア
及び干渉エリアの推定を、コンピータでシミュレーショ
ンすることにより、技術者でないものでも、容易にシミ
ュレートすることが可能となり、シミュレート結果が画
面表示される為にサービスエリア、干渉エリアの認識が
可能である。

【００４３】また、ゾーンあるいは置局設計が可能とな
り最適なシステム設計の確立が図れる。また、サービス
エリアの拡大や収容移動局数の増加を図る為の基地局位
置変更、基地局の新設、基地局諸元の変更を行ってゾー
ンの置局設計をモード変更で容易となり、より柔軟な設
計を行うことができる。

【００４４】

【発明の効果】上記で詳細に説明した様に本発明によれ
ば、技術者でないものでも容易に屋内受信レベルの計算
（即ち、サービスエリアの推定など）が可能となるい云
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理フローチャートである。

【図２】本発明の実施例の構成図である。

【図３】本発明の実施例のフローチャトである。

【図４】図２中の材質データ・ファイルに格納するデー
タ説明図で、(a) は透過損失データ説明図、(b) は反射
損失データ説明図である。

【図５】送受信間の距離計算方法を説明する図( 一例)
で、(a) は廊下に曲がりがある場合、(b) は反射波の場
合である。

【図６】基地局及び移動局のパラメータ説明図である。

【図７】本発明の受信レベル計算方法説明図( その１）
である。

【図８】本発明の受信レベル計算方法説明図（その２）
である。

【符号の説明】

11 間取り図入力処理部分 12 間取り図デ
ータ処理部分 13 材質データ・ファイル 14 受信レベル
計算部分 15 出力処理部分 16 出力表示部
分 17 コマンド処理部分 18 キーボード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物内に設けた複数の基地局からの電波
の受信レベルを推定する屋内受信レベル推定方法におい
て、受信レベルを推定すべき建物の間取り図を画面上に作成
し、作成した間取り図中の壁の材質指定と廊下の領域指
定を行ってファイルに格納する第１のステップと、格納
した間取り図を表示した後、表示した間取り図を予め指
定した大きさの計算メッシュに分割し、指定した計算メ
ッシュ上に基地局を、残りの計算メッシュのうちの１つ
の計算メッシュ上に移動局をそれぞれ配置する第２のス
テップと、屋内受信レベルを推定するのに必要な基地局
条件、移動局条件及び計算条件を指定する第３のステッ
プと、指定した基地局条件、移動局条件、計算条件から
移動局の受信レベルを計算した後、該移動局を別の計算
メッシュ上に配置して再び受信レベルの計算を行うこと
を繰り返して屋内受信レベルを推定し、推計結果を出力
する第４のステップ、とを有することを特徴とする屋内
受信レベル推定方法。