JPWO2005088868A1 - 電波伝搬特性推定システム及びその方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

推定対象となる無線システムのカバー領域が広域にわたる場合に、そのカバー領域内の一部の調査対象領域における電波伝搬特性を、高速かつ高精度に推定するための電波伝搬特性推定システム及びその方法を得る。複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、この送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、この調査対象領域での電波伝搬環境を推定する場合、電波伝搬概況取得手段１０において、調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める。そして、擬似送信源準備手段２０により、この電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備し、これら有限の擬似送信源を新たな送信源とし、調査対象領域を含む解析領域を解析対象として、電波伝搬推定手段３０により、詳細な電波伝搬推定を行う。

Description

本発明は電波伝搬特性を推定するシステムに関し、特に推定対象となる無線システムのカバー領域が広域にわたる場合に、そのカバー領域内の一部の調査対象領域における電波伝搬特性を高速かつ高精度に推定するための電波伝搬特性推定システムに関するものである。

無線通信システムにおける基地局や親機等の配置を援助するために電波伝搬特性推定システム（電波伝搬シミュレータ）が用いられる。この電波伝搬シミュレータによって、任意の受信点での受信電力や遅延拡がりを評価して、しかるべき送信局の設置場所を決定し、その結果、配置すべき基地局数の削減等の効率化が達成される。

電波伝搬シミュレーションは、大別して、統計的手法によるものと決定論的手法によるものとがある。統計的手法では、距離や周波数などを引数とする伝搬損失の推定式を与え、そのパラメータを決定する際に、伝搬損失の実測定で得られた多数のデータをもとに多変量解析等により決定する手法である。一般に、電波の伝搬は構造物や屋内オブジェクトなどでの反射や透過により区間的に変動するが、統計論的手法によれば、区間変動の中央値が与えられる。

一方、決定論的手法においては、アンテナから放射される電波を多数の電波線（レイ）の集まりと考え、各レイが幾何光学的に反射透過を繰り返して伝搬するものとして、観測点に到達するレイを合成して伝搬損失や遅延量を求める手法である。本手法はレイトレーシング法と言われている。レイトレーシング法では、実際の構造物での反射や透過、回折の影響を考慮するので、観測点での区間変動自体を知ることができる。

レイトレーシング法は、さらにレイラウンチング法とイメージング法とに大別される。レイラウンチング法は、送信アンテナから一定角度毎に離散的にレイを放射し、その軌跡を遂次追跡し、受信点付近を通過したレイを当該受信点に到達したレイとみなす手法である。

一方、イメージング法は送受信点間を結ぶレイの反射透過経路を、反射面に対する鏡映点を求めて決定する手法である。反射透過経路は、送受信点、反射透過物が規定された場合に一意に求まるため、イメージング法では厳密なレイの伝搬経路を探索することができる。レイラウンチング法やイメージング法の詳細に関しては、たとえば、特許文献１に開示されている。
特開平９−３３５８４号公報

一方、近年の携帯電話の普及拡大に伴い、セルラー系の電波伝搬状況の把握が重要となっている。特に、最近では、企業内の内線電話に、通常の公衆回線に接続する携帯電話端末と同じ端末を用いるというサービス形態が検討されている。このような状況下では、屋外の基地局からの電波が、そのカバー領域内のある建物の内部にどれ程漏れ込むかを正確に把握することが必要となる。これを電波伝搬シミュレータにより実現する場合、基地局からの電波のカバー領域内にある一部の調査対象領域のみに対して、電波伝搬環境を高速かつ高精度に推定する技術が必要となる。しかしながら、上記した従来技術はいずれも、この要求を満たすことができない。

図１〜図４を参照しつつ従来技術の問題点を説明する。図１に示した領域内には、建物や道路など多数の構造物が配置されている。また、各建物の内部には、家具や什器など多数のオブジェクトが配置されている。ここでは、図の下方の屋外基地局を無線システムの送信源１とし、図の上方の建物を伝搬推定の対象となる調査対象領域２とする。この際、調査対象領域２における電波伝搬環境を高速かつ高精度に推定するための手法について考える。

図２は統計的手法を用いた電波伝搬推定の概念図である。この手法では、送信源１から調査対象領域２までの地形の傾斜や建物の密度などに基づいて伝搬損失の推定式が与えられ、この推定式によって調査対象領域２での受信電力を推定するものである。この手法は、先にも述べたように、区間変動の中央値を知るための手法である。したがって、調査対象領域２内またはその近傍にある壁や屋内オブジェクトによって電波が被る影響を正確に反映させることはできない。そのために、調査対象領域２での電波伝搬環境を高精度に推定することができない。

図３はレイラウンチング法を用いた電波伝搬推定の概念図である。この手法では、送信源から一定角度毎に離散的に放射されたレイが、構造物において幾何光学的に反射・透過を繰り返しながら伝搬するものとして、その経路を追跡するものである。この手法では、各構造物や屋内オブジェクトなどの影響が正確に反映されるため、高精度な電波伝搬推定が可能である。しかしながら、解析する領域が広い場合や、解析する領域内に多くの内容物がある場合には、計算時間が増大してしまう。また、調査対象領域２の位置に関わり無くレイを放射するため、調査対象領域２を通過しないレイまで計算してしまう。これにより、計算に大きな無駄が生じるという問題点もある。

図４はイメージング法を用いた電波伝搬推定の概念図である。この手法では、あらかじめ受信点を設定した上でレイの探索を行うため、レイラウンチング法で挙げられていた無駄なレイの計算という問題はない。しかしながら、イメージング法そのものが、全ての内容物の反射面および回折点における、全ての組み合わせの中から受信点に到達するレイを捜索する手法であるため、内容物の反射面および回折点が増大した場合には計算量が指数関数的に増大するという欠点がある。また、受信点ごとにレイの探索を行う必要があるため、調査対象領域２がある程度広域の場合には、さらに多くの計算時間を要してしまう。このため、計算時間は膨大になり、やはり高速な伝搬推定は実現できない。

本発明の目的は、推定対象となる無線システムのカバー領域が広域にわたる場合に、そのカバー領域内の一部の調査対象領域における電波伝搬特性を、高速かつ高精度に推定するための電波伝搬特性推定システム及びその方法並びにプログラムを提供することである。

本発明による電波伝搬特性推定システムは、複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、前記送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、前記調査対象領域での電波伝搬環境を推定する電波伝搬特性推定システムであって、前記調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める第１の手段と、前記電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する第２の手段と、前記有限の擬似送信源を新たな送信源とし、前記調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う第３の手段とを含むことを特徴とする。

本発明による電波伝搬特性推定方法は、複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、前記送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、前記調査対象領域での電波伝搬環境を推定する電波伝搬特性推定方法であって、前記調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める第１のステップと、前記電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する第２のステップと、前記有限の擬似送信源を新たな送信源とし、前記調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う第３のステップとを含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、前記送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、前記調査対象領域での電波伝搬環境を推定する方法をコンピュータにより実行させるためプログラムであって、前記調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める処理と、前記電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する処理と、前記有限の擬似送信源を新たな送信源とし、前記調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う処理とを含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、この送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、この調査対象領域での電波伝搬環境を推定する場合、調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求め、この電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備し、これら有限の擬似送信源を新たな送信源とし、調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行うよう構成する。

電波伝搬概況としては、調査対象領域内または近傍に配置された観測点における受信電力を求める場合、電波の到来方向とそれに対応する受信電力とを求める場合、各マルチパス成分の受信電力と電波到来方向と電波到来時間とを求める場合が挙げられる。本発明によれば、上記のそれぞれの場合に対して、擬似送信源に対して適切なパラメータが与えられる。

詳細な電波伝搬推定を行う場合、レイトレーシング法を用いて前記解析領域の電波伝搬推定を行うことが好ましい。レイトレーシング法を用いることによって、調査対象領域や調査対象領域近傍の内容物が適切に考慮され、高精度な電波伝搬推定を行うことができる。また、電波伝搬概況を求める手法としては、統計論的手法、レイトレーシング法、実測定などさまざまな手法を適用することができる。例えば、送信源からの電波到達範囲が広く、その範囲内に多数の内容物がある場合には、計算時間が少ない統計論的手法を用いることが好ましい。

一方、調査対象領域における電波伝搬環境を高精度に推定したい場合には、レイトレーシングを用いることが好ましい。また、調査対象領域内または近傍における実測定を容易に行える場合には、実測定によって電波伝搬概況を求めても良い。

本発明によれば、無線システムのカバー領域が広い領域内で、その一部の調査対象領域のみに関して、電波伝搬環境の区間変動を高速かつ高精度に推定することができるという効果がある。

［図１］電波伝搬推定法を説明するための図である。
［図２］従来の技術である統計論的手法を用いた電波伝搬推定の概念図である。
［図３］従来の技術であるレイラウンチング法を用いた電波伝搬推定の概念図である。
［図４］従来の技術であるイメージング法を用いた電波伝搬推定の概念図である。
［図５］本発明の実施の形態の概略機能ブロック図である。
［図６］本発明の実施の形態の動作の概略を示すフローチャートである。
［図７］本発明の実施の形態の動作を説明するための図である。
［図８］本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。
［図９］第１の実施例における解析領域と、抽出された観測点の抽出を示す図である。
［図１０］第１の実施例における擬似送信源の配置を示す図である。
［図１１］第１の実施例におけるレイラウンチング法による電波伝搬推定を示す図である。
［図１２］本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。
［図１３］第２の実施例における解析領域と、抽出された観測点の抽出を示す図である。
［図１４］第２の実施例における擬似送信源の配置を示す図である。
［図１５］第２の実施例における擬似送信源の送信電力の決定を解説するための図である。
［図１６］第２の実施例におけるレイラウンチング法による電波伝搬推定を示す図である。
［図１７］本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。
［図１８］第３の実施例における解析領域と、複数のブロックに分割された調査対象領域の外壁を示す図である。
［図１９］第３の実施例における観測点の抽出を示す図である。
［図２０］第３の実施例における擬似送信源の配置を示す図である。
［図２１］第３の実施例におけるレイラウンチング法による電波伝搬推定を示す図である。
［図２２］本発明の第４の実施例の動作を示すフローチャートである。
［図２３］第４の実施例における観測点の抽出を示す図である。
［図２４］第４の実施例における擬似送信源の配置を示す図である。
［図２５］第４の実施例におけるレイラウンチング法による電波伝搬推定を示す図である。
［図２６］本発明の第５の実施例の動作を示すフローチャートである。
［図２７］第５の実施例における観測点の抽出を示す図である。
［図２８］第５の実施例における擬似送信源の配置を示す図である。
［図２９］第５の実施例におけるレイラウンチング法による電波伝搬推定を示す図である。

符号の説明

１０ 電波伝搬概況取得手段
２０ 擬似送信源準備手段
３０ 電波伝搬推定手段
４０ 制御部（ＣＰＵ）
５０ メモリ

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図５は本発明の実施の形態の概略を示す機能ブロック図である。本実施の形態のシステムは、複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、この送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、当該調査対象領域での電波伝搬環境を推定する電波伝搬特性推定システムであり、本システムは、図５に示すように、電波伝搬概況取得手段１０と、擬似送信源準備手段２０と、電波伝搬推定手段３０と、制御部４０と、メモリ５０とを含んで構成される。

電波伝搬概況取得手段１０は、調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める機能を有する。擬似送信源準備手段２０は、電波伝搬概況取得手段１０により求められた電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する機能を有する。電波伝搬推定手段３０は、擬似送信源準備手段２０により準備された有限の擬似送信源を新たな送信源とし、調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う機能を有する。制御部４０は、これら各手段１０〜３０を制御するＣＰＵであり、メモリ５０は、このＣＰＵの作業用メモリとして機能する共に、ＣＰＵの動作手順をあらかじめプログラムとして格納したものである。

図６は図５の動作の概略を示すフローチャートであり、図７はその概要を説明するための図である。図１に示したような、建物や道路など多数の構造物が配置された領域において、屋外基地局を無線システムの送信源１とし、ある建物を調査対象領域２とする。先ず、電波伝搬概況取得手段１０において、調査対象領域２内またはその近傍における大まかな電波伝搬環境を把握する（ステップＳ１）。この大まかな電波伝搬環境の把握には、周知の統計論的手法やレイトレーシング法などの他に、実測定などの手法を用いることができる。

次に、擬似送信源準備手段２０において、ステップＳ１で得られた電波伝搬環境を模擬するための模擬送信源を準備する（ステップＳ２）。この模擬送信源として、調査対象領域の外側に、一つまたは複数の模擬送信源１００（図７参照）が配置される。しかる後に、電波伝搬推定手段３０において、模擬送信源１００を新たな送信源として、調査対象領域２を含む解析領域３（図７参照）を解析対象として、詳細な電波伝搬を推定することになる（ステップＳ３）。このときの電波伝搬推定には、周知のレイトレーシング法を用いる。

上述した実施の形態をより良く理解するために、以下に具体的例を参照しつつ実施例を説明する。

本発明の第１の実施例を説明する。本実施例において想定する領域、無線システムの送信源、調査対象領域は図１に示したものと同じものとする。図８は本実施例の動作を示すフローチャートであり、図９は本実施例における解析領域３を表しており、解析領域３の内部には、調査対象領域２も含まれている。解析領域３の抽出方法に関しては後述する。

本実施例では、まず、調査対象領域２内に観測点２０を配置する（ステップＳ１１）。観測点２０は、調査対象領域内または近傍であれば、どの位置に配置されても構わない。次に、統計論的手法を用いて、送信源１から放射される電波の観測点２０における受信電力を求める（ステップＳ１２）。ここで求まった受信電力をＰｒ＿２０とする。

そして、解析領域３を抽出する（ステップＳ１３）。本実施例においては、解析領域３として、調査対象領域２と、調査対象領域２の近傍の建物や道路とを合わせて抽出する。解析領域は、後のステップにおいて、詳細な電波伝搬推定を行う際の解析対象となる。解析対象として、調査対象領域以外の構造物をどれ程含めるかは、推定精度の向上と計算時間の増大に係る。解析領域に含める構造物の数が多い場合、多くの計算時間を要すが、建物による電波の反射の影響はより正確に反映される。図９の例では、調査対象領域の近傍の建物を含む１ブロック分を、解析領域３として採用している。

次に、ステップＳ１２で求めた電波伝搬環境を模擬するための擬似送信源を配置する（ステップＳ１４）。図１０に、本実施例における擬似送信源１０１〜１０３の配置を示す。本実施例のように、擬似送信源は、自由空間を仮定した場合の電波の到来方向を考慮して、送信源１と観測点２０とを結ぶ線上付近に配置することが好ましい。また擬似送信源は、解析領域３の外側に配置することが好ましい。一方、配置する擬似送信源の数は、単一であっても、複数であっても構わない。複数の擬似送信源を配置する場合には、各擬似送信源から観測点２０までの距離がすべて同じ距離となるように配置することが好ましい。本実施例では、図１０に示すように３個の擬似送信源１０１〜１０３を、観測点２０から距離ｄの位置に配置している。

次に、配置した擬似送信源の送信電力を決定する（ステップＳ１５）。擬似送信源１０１〜１０３の送信電力（Ｐｔ＿ｎ；ｎ＝１０１、１０２、１０３）は、以下の式で与えられる。
Ｐｔ＿ｎ＝Ｐｒ＿２０／｛Ｎ＊Ｌｏｓｓ（ｄ）｝……（１）
ここで、Ｎは、配置する擬似送信源の総数で、本実施例ではＮ＝３である。また、Ｌｏｓｓ（ｄ）は、観測点２０から擬似送信源１０１〜１０３までの間の伝搬環境における伝搬損失であり、統計論的手法により求まる。

次に、ステップＳ１４で配置した擬似送信源１０１〜１０３を新たな送信源とし、解析領域３を対象として電波伝搬推定を行う（ステップＳ１６）。図１１に、本ステップＳ１６での電波伝搬推定の概念図を示す。本実施例では、調査対象領域２の伝搬環境を高精度に推定するため、レイトレーシング法の一つであるレイラウンチング法を用いる。また、擬似送信源１０１〜１０３から放射されるレイの放射方向を、解析領域３内のみに限定する。

さらに、調査対象領域２以外は、建物の内部に配置されたオブジェクトは無視し、建物の外壁による反射のみを考慮する。調査対象領域２以外の建物内部にあるオブジェクトは、調査対象領域２内の電波伝搬特性にほとんど影響を与えないので、推定精度を犠牲にすることなく、計算時間の高速化が実現できる。一方、調査対象領域２内に関しては、建物内部のレイアウト情報も考慮して電波伝搬推定を行う。これにより、調査対象領域２の壁や屋内オブジェクトまで考慮された高精度な電波伝搬推定を高速に実現することができる。

本発明の第２の実施例を説明する。本実施例において想定する領域、無線システムの送信源、調査対象領域は図１に示したものと同じものとする。図１２は本実施例の動作を示すフローチャートである。図１３は、本実施例における解析領域３を表している。本実施例においては、解析領域３は、調査対象領域２と同一である。解析領域３の抽出方法に関しては後述する。

本実施例でステップＳ２１，Ｓ２２は、第１の実施例におけるステップＳ１１，Ｓ１２と同様であり、調査対象領域２内に観測点２０を配置し、その位置での受信電力を統計論的手法により推定する。ここで求まった受信電力をＰｒ＿２０とする。

次に、解析領域３を抽出する（ステップＳ２３）。本実施例においては、解析領域３として、調査対象領域２と同一の領域を抽出する。本実施例のように、解析領域３を調査対象領域２と同一とすることにより、以降のステップでの電波伝搬推定における解析対象が必要最小限にとどめられるため、計算時間は少なくてすむ。一方で、調査対象領域２の近傍の建物や道路による反射や回折の効果を正しく反映させるためには、擬似送信源の配置や、それらの送信電力決定を工夫する必要がある。

次に、ステップＳ２２で求めた電波伝搬環境を模擬するための擬似送信源を配置する（ステップＳ２４）。この際、調査対象領域の外壁から一定の距離だけ離した位置に擬似送信源を配置することが好ましい。図１４に、本実施例における擬似送信源１０１〜１２４の配置を示す。

続いて、調査対象領域２の周辺の構造物の配置状況に応じて、それぞれの擬似送信源の送信電力を決定する（ステップＳ２５）。擬似送信源１０１〜１２４の送信電力（Ｐｔ＿ｎ；ｎ＝１０１〜１２４）は、以下の式で与えられる。
Ｐｔ＿ｎ＝ａ＿ｎ＊Ｐｒ＿２０／｛Ｎ＊Ｌｏｓｓ（ｄ）｝……（２）
ここで、（２）式の右辺の後半部分は、第１の実施例における（１）式の右辺と同様である。これに対し、本実施例では、送信源１の方向や、周辺の構造物の配置状況によって重み付けを与えるパラメータａ＿ｎが導入される。ａ＿ｎは、実測定で得られた多数のデータをもとに、状況に応じて適当な数値が与えられる。

図１５を用いて、パラメータａ＿ｎの決定法の一例を述べる。一般に、伝搬推定の統計論的手法では、送信源と観測点とを結ぶ方向に平行な道路と、送信源と観測点とを結ぶ方向に直角な道路に対し、それぞれ縦コース補正値Ｋ＿ａｌ［ｄＢ］と横コース補正値Ｋ＿ａｃ［ｄＢ］とが与えられている。これらの差分をＫとする。一方、調査対象領域の重心４１から擬似送信源ｎへの方向と、送信源と観測点とを結ぶ方向との間の角度をθ＿ｎとすると、ａ＿ｎは以下の式で近似できる。
ａ＿ｎ＝Ｋｃｏｓ（θ＿ｎ）……（３）

また、電波伝搬の性質を考えると、調査対象領域２の周辺に構造物が近接している場合、その構造物方向からの電波は、構造物にブロックされて調査対象領域２に到達しにくくなる。このことを考慮するため、調査対象領域２の外壁に近接している構造物がある場合、その近接構造物の方向にある擬似送信源（本実施例では、擬似送信源１０８〜１１７）に対しては、近接する建物を貫通する分の損失を統計的手法により算出し、その分の損失をａ＿ｎに付加する。

ａ＿ｎの決定方法としては、上記以外にもいくつかの手法が考えられる。例えば、送信源から調査対象領域が離れており、調査対象領域の周辺に伝搬特性に大きな影響を与える建物が存在しない場合などは、調査対象領域に向かう電波の到来方向がどの方向からも一定とみなすことができる。このような場合には、簡単にａ＿ｎ＝１としても差し支えない。

次に、ステップＳ２４で配置した擬似送信源１０１〜１２４を新たな送信源とし、解析領域３を対象として電波伝搬推定を行う（ステップＳ２６）。図１６に、本ステップでの電波伝搬推定の概念図を示す。第１の実施例と同様に、本実施例でも、調査対象領域２の伝搬環境を高精度に推定するため、レイトレーシング法の一つであるレイラウンチング法を用いる。また、擬似送信源１０１〜１２４から放射されるレイの放射方向を、解析領域３内のみに限定する。

一方、調査対象領域２内部のレイアウト情報も考慮して電波伝搬推定を行うことにより、調査対象領域２の壁や屋内オブジェクトまで考慮された高精度な電波伝搬推定を高速に実現することができる。

なお、上述した第１の実施例ならびに第２の実施例では、ステップＳ１２およびステップＳ２２で、観測点２０の受信電力Ｐｒ＿２０を推定する際に統計論的電波推定法を用いたが、これ以外にも、実測定によって観測点２０の受信電力を求めても構わない。

本発明の第３の実施例を説明する。本実施例において想定する領域、無線システムの送信源、調査対象領域は図１に示したものと同じものとする。図１７は本実施例の動作を示すフローチャートである。本実施例においては、解析領域３は、調査対象領域２と同一である。解析領域３の抽出方法に関しては後述する。

まず、調査対象領域２内に複数の観測点を抽出する（ステップＳ３１）。複数の観測点の抽出方法は以下に示すとおりである。はじめに、図１８に示すように、調査対象領域２の外壁を複数のブロック（外壁３１〜３８）に分割する。次に、分割されたそれぞれの外壁に対し観測点１点を配置する。この際、各外壁の中でも、窓ガラス部など、電波の透過率が大きい位置に配置することが望ましい。図１９に、本実施例における観測点２１〜２８の配置を示す。

次に、観測点２１〜２８のそれぞれにおいて、送信源１から放射される電波の観測点２１〜２８における受信電力を実測定により求める（ステップＳ３２）。観測点２１〜２８で求まった受信電力を、それぞれＰｒ＿２１〜Ｐｒ＿２８とする。

解析領域の抽出に関しては、第２の実施例と同様であり、解析領域３として、調査対象領域２と同一の領域を抽出する（ステップＳ３３）。次に、ステップＳ３２で求めた電波伝搬環境を模擬するための擬似送信源を配置する（ステップＳ３４）。この際、第１のステップで設定した観測点に対して１対１に対応するように、擬似送信源を配置することが好ましい。また、調査対象領域の外壁から一定の距離だけ離した位置に擬似送信源を配置することが好ましい。図２０に、本実施例における擬似送信源１０１〜１０８の配置を示す。本実施例では、調査対象領域の外壁上にある観測点２１〜２８から一定の距離ｄだけ離した位置に、擬似送信源１０１〜１０８を配置した。

次に、配置した擬似送信源の送信電力を決定する（ステップＳ３５）。擬似送信源１０１〜１０８の送信電力（Ｐｔ＿ｎ；ｎ＝１０１〜１０８）は、以下の式で与えられる。
Ｐｔ＿ｎ＝Ｐｒ＿２０／Ｌｏｓｓ（ｄ）……（４）
ここで、Ｌｏｓｓ（ｄ）は、観測点２１〜２８から、それぞれ対応する擬似送信源１０１〜１０８までの距離ｄにおける伝搬損失であり、自由空間の伝搬損失理論式により求まる。

ステップＳ３４で配置した擬似送信源１０１〜１０８を新たな送信源とし、解析領域３を対象として電波伝搬推定を行う（ステップＳ３６）。図２１に、本ステップでの電波伝搬推定の概念図を示す。第１の実施例または第２の実施例における当該部分と同様に、本実施例でも、調査対象領域２の伝搬環境を高精度に推定するため、レイトレーシング法の一つであるレイラウンチング法を用いる。この際、レイの放射方向としては、それぞれの擬似送信源に対応する観測点が代表している外壁のみに限定する。例えば、擬似送信源１０１のレイ放射方向は、外壁３１のみに限定する。

本発明の第４の実施例を説明する。本実施例において想定する領域、無線システムの送信源、調査対象領域は図１に示したものと同じものとする。図２２は本実施例の動作を示すフローチャートである。本実施例においては、解析領域３は、調査対象領域２と同一である。解析領域３の抽出方法に関しては後述する。

本実施例の観測点の抽出に関しては、第３の実施例における当該部分と同様であり、複数に分割された外壁３１〜３８のそれぞれに対し観測点２１〜２８を配置する（ステップＳ４１）。次に、観測点２１〜２８のそれぞれにおいて、送信源１から放射される電波の観測点２１〜２８における電波到来方向と、前記電波到来方向に対応する受信電力を実測定により求める（ステップＳ４２）。電波の到来方向までを測定するためには、アレイアンテナなど指向性の強いアンテナを用いればよい。図２３に、観測点２１〜２８で求まった電波到来方向を矢印で示し、対応する受信電力（Ｐｒ＿２１＿１〜Ｐｒ＿２８＿２）を示す。

解析領域の抽出に関しては、第２、第３の実施例と同様であり、解析領域３として、調査対象領域２と同一の領域を抽出する（ステップＳ４３）。次に、ステップＳ４２で求めた電波伝搬環境を模擬するための擬似送信源１０１−１〜１０８−２を配置する（ステップＳ４４）。この際、ステップＳ４２で求めた電波到来方向に対して１対１に対応させ、各観測点から電波到来方向の線上付近に、擬似送信源を配置する。また、調査対象領域の外壁から一定の距離だけ離した位置に擬似送信源を配置することが好ましい。図２４に、本実施例における擬似送信源１０１−１〜１０８−２の配置を示す。このように擬似送信源を配置することにより、調査対象領域への電波の到達方向を高精度に模擬することができる。

次に、配置した擬似送信源の送信電力を決定する（ステップＳ４５）。擬似送信源１０１−１〜１０８−２の送信電力（Ｐｔ＿ｎ＿ｍ；ｎ＝１０１〜１０８、ｍ＝１、２）は、以下の式で与えられる。
Ｐｔ＿ｎ＿ｍ＝Ｐｒ＿ｎ＿ｍ／Ｌｏｓｓ（ｄ）……（５）
ここで、Ｌｏｓｓ（ｄ）は、観測点２１〜２８から、それぞれ対応する擬似送信源１０１−１〜１０８−２までの距離ｄにおける伝搬損失であり、自由空間の伝搬損失理論式により求まる。

そして、次のステップＳ４６は第３の実施例におけるステップＳ３６と同様であり、擬似送信源１０１−１〜１０８−２を新たな送信源とし、解析領域３を対象としてレイラウンチング法により電波伝搬推定を行う。図２５に、本ステップでの電波伝搬推定の概念図を示す。この際、レイの放射方向としては、それぞれの擬似送信源に対応する観測点が代表している外壁のみに限定する。例えば、擬似送信源１０１−１のレイ放射方向は、外壁３１のみに限定する。

なお、第３の実施例ならびに第４の実施例では、ステップＳ３２、Ｓ４２で観測点２１〜２８の受信電力Ｐｒ＿２１〜Ｐｒ＿２８を推定する際に実測定を用いたが、これ以外にも、レイトレーシング法によって観測点２０の受信電力を求めても構わない。

本発明の第５の実施例を説明する。本実施例において想定する領域、無線システムの送信源、調査対象領域は図１に示したものと同じものとする。図２６は本実施例の動作を示すフローチャートである。本実施例においては、解析領域３は、調査対象領域２と同一である。解析領域３の抽出方法に関しては後述する。

本実施例のステップＳ５１における観測点の抽出に関しては、第３、第４の実施例におけるステップＳ３１、Ｓ４１と同様であり、複数に分割された外壁３１〜３８のそれぞれに対し観測点２１〜２８を配置する。次に、観測点２１〜２８のそれぞれにおいて、送信源１から観測点２１〜２８に到来する電波のマルチパス成分ごとに、受信電力と、電波到来方向と、電波到来時間をレイトレーシング法の一種であるイメージング法により求める（ステップＳ５２）。

図２７に、観測点２１〜２８で求まった電波到来方向を矢印で示し、対応する受信電力（Ｐｒ＿２１＿１〜Ｐｒ＿２８＿２）と電波到来時間（Ｔｒ＿１０１＿１〜Ｔｒ＿１０８＿２）を示す。

次のステップＳ５３、Ｓ５４は第４の実施例におけるステップＳ４３、Ｓ４４と同様であり、解析領域３の抽出と、擬似送信源１０１−１〜１０８−２の配置を行う。図２８に、本実施例における擬似送信源１０１−１〜１０８−２の配置を示す。さらに、各擬似送信源の送信電力を（５）式により決定する（ステップＳ５５）。

次のステップＳ５６では、ステップＳ５４で配置した擬似送信源１０１−１〜１０８−２を新たな送信源とし、解析領域３を対象として電波伝搬推定を行う。この際、各擬似送信源から放射されるレイは、ステップＳ５２で得られた到来遅延時間に対応する遅延が与えられる。図２９に、本ステップでの電波伝搬推定の概念図を示す。第１〜第４の実施例における当該部分と同様に、本実施例でも、調査対象領域２の伝搬環境を高精度に推定するため、レイトレーシング法の一つであるレイラウンチング法を用いる。

また、第３、第４の実施例におけるステップＳ３６、Ｓ４６と同様に、レイの放射方向としては、それぞれの擬似送信源に対応する観測点が代表している外壁のみに限定する。例えば、擬似送信源１０１−１のレイ放射方向は、外壁３１のみに限定する。

上述した各実施例における動作フローは、プログラムとして、予めＲＯＭなどの記録媒体（図５のメモリ５０）に記憶しておき、これをコンピュータであるＣＰＵに読み取らせて実行させるようにすることができることは勿論である。

Claims (25)

1. 複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、前記送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、前記調査対象領域での電波伝搬環境を推定する電波伝搬特性推定システムであって、
   前記調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める第１の手段と、前記電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する第２の手段と、前記有限の擬似送信源を新たな送信源とし、前記調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う第３の手段とを含むことを特徴とする無線通信システムにおける電波伝搬特性推定システム。
2. 前記第１の手段は、前記電波伝搬概況として、前記調査対象領域内または近傍に配置された観測点における受信電力を求めることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
3. 前記解析領域は、前記調査対象領域のほか、前記調査対象領域の周りの複数の内容物が含まれるように設定され、前記擬似送信源は、前記解析領域の外側で、前記送信源と前記調査対象領域とを結ぶ線上付近に準備されることを特徴とする請求項２に記載の電波伝搬推定システム。
4. 前記解析領域は、前記調査対象領域と同一に設定され、前記擬似送信源は、前記調査対象領域の周囲に準備され、前記調査対象領域周辺の内容物の配置状況によって、前記擬似送信源の送信電力を決定することを特徴とする請求項２に記載の電波伝搬推定システム。
5. 前記第１の手段は、前記電波伝搬概況として、前記調査対象領域内または近傍に配置された観測点において、電波到来方向と、前記電波到来方向に対応する受信電力とを求めることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
6. 前記解析領域は、前記調査対象領域と同一に設定され、前記擬似送信源は、前記観測点から前記電波到来方向へと延びる線上付近に準備されることを特徴とする請求項５に記載の電波伝搬特性推定システム。
7. 前記第１の手段は、前記電波伝搬概況として、前記調査対象領域内または近傍に配置された観測点において、各マルチパス成分の受信電力と電波到来方向と電波到来時間とを求めることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
8. 前記解析領域は、前記調査対象領域と同一に設定され、前記擬似送信源は、前記観測点から前記電波到来方向へと延びる線上付近に準備し、前記第３の手段において電波伝搬推定を行う際に、前記電波到来時間に相当する遅延を考慮することを特徴とする請求項７に記載の電波伝搬特性推定システム。
9. 前記第３の手段における電波伝搬推定に、レイトレーシング法を用いることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
10. 前記第１の手段において電波伝搬概況を求めるために、統計論的手法を用いることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
11. 前記第１の手段において電波伝搬概況を求めるために、レイトレーシング法を用いることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
12. 前記第１の手段において電波伝搬概況を求めるために、実測定を用いることを特徴とする請求項１に記載の電波伝搬特性推定システム。
13. 複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、前記送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、前記調査対象領域での電波伝搬環境を推定する電波伝搬特性推定方法であって、
    前記調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める第１のステップと、前記電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する第２のステップと、前記有限の擬似送信源を新たな送信源とし、前記調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う第３のステップとを含むことを特徴とする無線通信システムにおける電波伝搬特性推定方法。
14. 前記第１のステップにおいて、前記電波伝搬概況として、前記調査対象領域内または近傍に配置された観測点における受信電力を求めることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
15. 前記解析領域は、前記調査対象領域のほか、前記調査対象領域の周りの複数の内容物が含まれるように設定され、前記擬似送信源は、前記解析領域の外側で、前記送信源と前記調査対象領域とを結ぶ線上付近に準備されることを特徴とする請求項１４に記載の電波伝搬推定方法。
16. 前記解析領域は、前記調査対象領域と同一に設定され、前記擬似送信源は、前記調査対象領域の周囲に準備され、前記調査対象領域周辺の内容物の配置状況によって、前記擬似送信源の送信電力を決定することを特徴とする請求項１４に記載の電波伝搬推定方法。
17. 前記第１のステップにおいて、前記電波伝搬概況として、前記調査対象領域内または近傍に配置された観測点において、電波到来方向と、前記電波到来方向に対応する受信電力とを求めることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
18. 前記解析領域は、前記調査対象領域と同一に設定され、前記擬似送信源は、前記観測点から前記電波到来方向へと延びる線上付近に準備されることを特徴とする請求項１７に記載の電波伝搬特性推定方法。
19. 前記第１のステップにおいて、前記電波伝搬概況として、前記調査対象領域内または近傍に配置された観測点において、各マルチパス成分の受信電力と電波到来方向と電波到来時間とを求めることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
20. 前記解析領域は、前記調査対象領域と同一に設定され、前記擬似送信源は、前記観測点から前記電波到来方向へと延びる線上付近に準備し、前記第３の手段において電波伝搬推定を行う際に、前記電波到来時間に相当する遅延を考慮することを特徴とする請求項１９に記載の電波伝搬特性推定方法。
21. 前記第３のステップにおける電波伝搬推定に、レイトレーシング法を用いることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
22. 前記第１のステップにおいて電波伝搬概況を求めるために、統計論的手法を用いることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
23. 前記第１のステップにおいて電波伝搬概況を求めるために、レイトレーシング法を用いることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
24. 前記第１のステップにおいて電波伝搬概況を求めるために、実測定を用いることを特徴とする請求項１３に記載の電波伝搬特性推定方法。
25. 複数の内容物が存在する３次元の領域内において、送信源と、前記送信源から放射される電波の伝搬環境を調べる対象となる調査対象領域とが与えられ、前記調査対象領域での電波伝搬環境を推定する方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、
    前記調査対象領域内または近傍における電波伝搬概況を求める処理と、前記電波伝搬概況を模擬するための有限の擬似送信源を準備する処理と、前記有限の擬似送信源を新たな送信源とし、前記調査対象領域を含む解析領域を解析対象として詳細な電波伝搬推定を行う処理とを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能なプログラム。

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