WO2016129282A1 - 電波強度分布評価装置、電波品質分布評価装置、および電波強度分布評価方法、電波品質分布評価方法 - Google Patents

電波強度分布評価装置、電波品質分布評価装置、および電波強度分布評価方法、電波品質分布評価方法 Download PDF

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WO2016129282A1
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radio
radio wave
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radio station
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PCT/JP2016/000695
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正樹 狐塚
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日本電気株式会社
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
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    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
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    • H04H60/49—Arrangements for identifying or recognising characteristics with a direct linkage to broadcast information or to broadcast space-time, e.g. for identifying broadcast stations or for identifying users for identifying locations
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
    • H04B17/26—Monitoring; Testing of receivers using historical data, averaging values or statistics

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for evaluating the spatial and temporal distribution of intensity and quality of radio waves used for communication, broadcasting, radar, and the like, and a method thereof.
  • Radio waves especially VHF (Very High Frequency) and UHF (Ultra High Frequency) radio waves used for TV broadcasting and mobile communications, function as an indispensable social infrastructure for daily life. It can be said to be a public property socially.
  • the government and related organizations and wireless operators need to disclose information about radio waves as much as possible so that radio wave users can monitor whether radio waves are being used fairly.
  • Public information currently available to users includes frequency allocation status, radio station license information (Non-Patent Document 1), terrestrial digital broadcast area map (Non-Patent Document 2), mobile phone area map (Non-Patent Document 3, Non-Patent Document) 4 and Non-Patent Document 5).
  • Patent Document 1 discloses a system and method for creating a distribution map of radio wave intensity using a positioning function and an electric field strength measurement function of a mobile phone. If the distribution of radio wave intensity is known, the availability of radio waves can be evaluated based on this distribution.
  • Patent Document 2 discloses a method of obtaining the intensity of radio waves by calculation or measurement at a plurality of discrete measurement points, and obtaining the radio wave intensity distribution using this. Furthermore, in patent document 3, the dead area building which an electromagnetic wave does not reach is extracted from radio wave environment data and the map data containing the information regarding a building. And the calculation formula which estimates the profitability of communication is calculated
  • the improvement effect of profitability obtained by applying the dead zone countermeasure to the dead zone building is estimated, and the dead zone is determined according to the magnitude of the improvement effect.
  • a method for prioritizing measures is disclosed.
  • Patent Documents 1-3 have the following problems.
  • the distribution of the radio field intensity is obtained by measuring the radio field intensity at limited measurement points in the search target area or by calculation based on the position information of the base station. Therefore, it is difficult to create a radio wave intensity distribution map that covers a wide range.
  • the various area maps disclosed in Non-Patent Documents 1-5 are area maps that binaryly indicate whether or not radio waves can be used, and do not disclose the spatial distribution of radio wave intensity that is an analog quantity. Absent. Further, the area map of the mobile phone disclosed in Non-Patent Document 3-5 discloses the maximum communication speed in that area, but does not disclose the spatial distribution of the radio wave intensity. Therefore, depending on these area maps, the user cannot know the radio wave intensity distribution covering a wide range and frequency, and cannot evaluate the availability of radio waves based on this.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to enable evaluation of radio wave intensity distribution covering a wide range of places and frequencies, thereby enabling the location of the quality of communication functions provided by radio waves. It is possible to evaluate distributions covering a wide range of frequencies.
  • the radio field intensity distribution evaluation apparatus includes a radio station position detecting unit that detects a position of the radio station based on a geographical image having position information and an image of the radio station, the position of the radio station, and the radio station.
  • the radio station information integration unit that outputs radio station information based on the radio station license information of the radio station, and the radio field intensity distribution in the specified range is estimated based on the radio station information and the topographic information around the radio station.
  • a radio field intensity distribution estimation unit that outputs the output.
  • the radio wave quality distribution evaluation apparatus of the present invention is a radio wave intensity distribution evaluation unit having the radio wave intensity distribution evaluation apparatus of the present invention, and when the radio wave is exclusively used based on the radio wave intensity distribution and radio standard information of the radio wave.
  • a maximum quality distribution estimator that estimates and outputs a distribution of maximum quality obtained;
  • a usage number distribution estimator that estimates a distribution of the number of simultaneous radio wave usages based on statistical information;
  • An effective quality distribution estimation unit that estimates and outputs an effective quality distribution provided to the radio wave user based on the distribution of the number of uses.
  • the radio field intensity distribution evaluation method of the present invention detects the position of the radio station based on a geographical image having position information and an image of the radio station, and determines the position of the radio station and the radio station license information of the radio station. Based on the radio station information and the terrain information around the radio station, a radio field intensity distribution in a specified range is estimated and output.
  • the radio wave quality distribution evaluation method of the present invention is obtained when the radio wave intensity distribution is estimated by the radio wave intensity distribution evaluation method of the present invention and the radio wave is exclusively used based on the radio wave intensity distribution and radio standard information of the radio wave.
  • Distribution of the maximum number of radio waves to be estimated, estimation of the distribution of the number of simultaneous use of the radio wave based on statistical information, and provision to the user of the radio wave based on the distribution of the maximum quality and the distribution of the number of simultaneous use Estimate the effective quality distribution.
  • the present invention it is possible to evaluate a radio wave intensity distribution that covers a wide range of places and frequencies, and thus, it is possible to evaluate a distribution that covers a wide range of places and frequencies of the quality of communication functions provided by radio waves.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the radio wave intensity distribution evaluation apparatus 1 of the present embodiment includes a radio station position detection unit 2 that detects the position of the radio station based on a geographic image having position information and an image of the radio station. Furthermore, a radio station information integration unit 3 that outputs radio station information based on the location of the radio station and the radio station license information of the radio station is provided.
  • a radio wave intensity distribution estimation unit 4 that estimates and outputs a radio field intensity distribution within a specified range based on the radio station information and topographical information around the radio station.
  • the direction of the arrow in FIG. 1 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • the present embodiment it is possible to obtain a radio wave intensity distribution that covers a wide range of places and frequencies based on information related to radio waves from the radio station and topographic information around the radio station.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the radio wave intensity distribution evaluation apparatus 10 of this embodiment includes a geographic image database 101, a learning radio station image database 102, a radio station position detection unit 103, a radio station license information database 104, and a radio station information integration unit 105.
  • the terrain information database 106 and the radio wave intensity distribution estimation unit 107 are provided.
  • the direction of the arrow in FIG. 2 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the radio station position detection unit 103.
  • the radio station position detection unit 103 includes an image acquisition unit 1031, a feature amount extraction unit 1032, a feature amount extraction unit 1033, a radio station model database 1034, an identification unit 1035, and a position acquisition unit 1036.
  • the direction of the arrow in FIG. 3 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • Radio wave intensity distribution evaluation apparatus 10 by operating a program on a CPU using a calculation resource of a central processing unit (CPU) of a server apparatus and a storage resource such as a memory or an HDD (Hard Disk Drive). The configuration can be realized.
  • CPU central processing unit
  • HDD Hard Disk Drive
  • each unit constituting the radio wave intensity distribution evaluation apparatus 10 can be realized by a calculation resource of a CPU, and each database can be realized by a storage resource such as a memory or an HDD.
  • the radio wave intensity distribution evaluation apparatus 10 can include a keyboard or mouse or touch panel that is an input unit for inputting data, a display that is a display unit for displaying evaluation results, and the like.
  • the geographic image database 101 holds geographic image data in which position information is added to a generally referable geographic image obtained by photographing a specified range from space.
  • the geographic image data is, for example, image data that has been photographed by a vehicle or artificial satellite equipped with a camera and is associated with information on the photographing position and is disclosed on the Internet. Broadcasting radio stations such as Tokyo Sky Tree and Tokyo Tower are often several tens of meters high to cover a wide area, and their positions can be specified by image data from artificial satellites. In addition, the position of a mobile phone network base station installed outdoors can be specified by an image collected by a photographing vehicle.
  • the learning radio station image database 102 holds learning radio station image information data prepared in advance. Such image information can be obtained by collecting images published as radio station images from the Internet or from the geographic image database 101 using image search.
  • keywords used for searching are “Base station”, “Radio station”, “Transmitter station”, “Broadcast station”, “Relay station”, “Radio tower”, “TV tower” , “Radio Tower”, “Antenna” and so on.
  • Keywords to narrow down by radio wave application include “mobile phone”, “cellular”, “terrestrial digital broadcasting”, “TV”, “FM” (Frequency Modulation), “AM” (Amplitude Modulation), “disaster prevention”, There are “railways”.
  • the radio station image may be retained by tagging attributes such as frequency band, output power, and usage. This makes it possible to learn in advance using the tagged radio station image and to identify and classify the attributes of the radio station with respect to the unknown radio station image.
  • the image acquisition unit 1031 comprehensively acquires an image captured within the specified range from the geographic image database 101 while dividing the image into processable amounts.
  • the feature quantity extraction unit 1032 and the feature quantity extraction unit 1033 each extract a robust feature quantity that is invariant to image rotation, scale change, and illuminance change from the given geographic image data and radio station image data.
  • the radio station model database 1034 holds various radio station feature quantity models extracted by the feature quantity extraction unit 1033 from images held in the learning radio station image database 102.
  • the identification unit 1035 collates the feature amount output by the feature amount extraction unit 1032 with the feature amount held by the radio station model database 1034, and whether the geographic image acquired by the image acquisition unit 1031 includes a radio station or not. To identify.
  • the position acquisition unit 1036 acquires position information where the image is captured, and estimates and outputs the position of the radio station.
  • the operation described above uses so-called general object recognition technology.
  • a feature amount extraction method in the feature amount extraction units 1032 and 1033 a SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) method or a SURF (Speed Up Robust Features) method can be applied.
  • SIFT Scale-Invariant Feature Transform
  • SURF Speed Up Robust Features
  • the feature amount of the image determined as the radio station image by the identification unit 1035 may be added to the radio station model database and captured. At that time, in order to increase the accuracy of learning, it may be judged by human eyes whether the image shows a desired radio station correctly. By doing so, the radio station model database is expanded, and the effect of improving the identification accuracy with the progress of learning can be obtained.
  • the identification unit 1035 can identify not only whether it is a radio station but also what type of radio station it is.
  • an evolutionary algorithm that mimics the evolution of organisms, an algorithm that mimics the structure and function of a neural network of organisms, a method using a support vector machine, and the like can be applied.
  • the radio station license information database 104 holds the radio station license information data registered when the radio station was opened. For example, by using the information search site for radio stations, etc. of the Ministry of Internal Affairs and Communications, it is possible to refer to the licensee name, type of radio station, purpose, rough installation location, radio wave type, frequency, antenna power, etc.
  • information on radio stations related to national security and diplomacy, radio stations for disaster countermeasures equivalent to this, and radio stations related to crime prevention and control are subject to national safety, diplomacy, crime prevention, auditing and enforcement by government agencies. It has not been made public as it may cause problems. This applies to radio stations for defense, foreign administration office work, fire and disaster prevention, police, prosecution, and maritime security.
  • the radio station information integration unit 105 identifies the radio station whose position has been detected by the radio station position detection unit 103 with reference to the license information held in the radio station license information database 104. Further, the detailed position of the radio station and the license information are integrated, and the radio station information necessary for estimating the radio field intensity distribution is output. For example, when the position of the detected radio station is a station building, it is estimated that the radio station is a facility related to railway radio used by a railway operator who owns the station building. By searching the radio station license information database 104 using these things, it is possible to narrow down the frequency band and transmission power used by the radio station.
  • the display of the radio station equipment, the size and shape of the antenna, and the like may be referred to.
  • the name of the operator may be clearly indicated on the posting of the radio station equipment.
  • the type and use of radio waves can be estimated based on the size and shape of the antenna. For example, sector antennas are often used in mobile phone base stations in general.
  • Radio stations such as the following may induce radio interference, which may interfere with activities closely related to ensuring human life, safety and public safety, and coverage activities. Is published. In addition, the frequency of less than 1 GHz is published in units of 100 MHz. Radio stations include radio stations that are closely related to ensuring human life, safety or public safety, such as railway business, electricity business, and gas business, as well as coverage for newspaper communications and broadcasting business, etc. The target radio station is listed.
  • the position output by the radio station position detection unit 103 is referred to.
  • the radio station position is publicly known, it may be referred to.
  • the address of a radio station such as Tokyo Sky Tree, which can be called a landmark, is often disclosed.
  • the terrain information database 106 holds terrain information data necessary for simulating radio wave propagation in a designated space.
  • high resolution digital terrain data obtained by a mission by the American Aeronautics and Space Administration Space Shuttle (Shuttle Radar Topography Mission: SRTM) has been released and can be used for simulation.
  • SRTM data is available in the form of detailed 1 second (about 30 meters) mesh called SRTM-1 and 3 second (about 90 meters) mesh called SRTM-3.
  • the radio field intensity distribution in a narrower range When finely estimating the radio field intensity distribution in a narrower range, it is better to retain more detailed map data including the position and height of the building. Desirably, information such as terrain, geology, building structure, and material may be included. Furthermore, when evaluating the radio wave intensity distribution inside the building, it is preferable to retain information on the number of floors, floor plans, wall and floor thicknesses, and materials. Such information can be obtained by using a real estate / housing information site. In addition, the earth conductivity, relative dielectric constant, atmospheric refractive index, and the like may be included. These values are used when accurately simulating radio wave propagation.
  • the radio wave intensity distribution estimation unit 107 is based on radio station information having information on radio waves of radio stations output from the radio station information integration unit 105 and terrain information held in the terrain information database 106. Estimate and output the radio wave intensity distribution at.
  • an Okumura / Sakai model that models loss due to spatial propagation according to the surrounding environment, such as “urban area” and “suburban area”, can be used.
  • the Longley-Rice model can be used as a model that takes into account the effects of irregular topography of radio waves in the VHF band and the UHF band.
  • a ray tracing method can be used in which radio waves are regarded as light rays and the trajectory of the light rays from the transmission point to the reception point is followed in consideration of reflection, transmission, and diffraction.
  • the ray tracing method for example, it is possible to evaluate how a radio wave from an outdoor mobile phone base station propagates in a building and is distributed with a certain intensity.
  • radio wave system for communication and broadcasting has been mainly described so far, it is also possible to evaluate the intensity distribution of radio waves used by radar systems such as airport monitoring radar and weather radar.
  • radio wave intensity distribution evaluation apparatus 10 it is possible to evaluate and provide a radio wave intensity distribution covering a wide range of places and frequencies based on public information. For example, the user knows what frequency of radio waves are distributed at what intensity in the area or building where he / she lives or intends to live, and objectively determines its availability. Can be evaluated.
  • the provided radio wave intensity distribution makes it possible to evaluate the distribution of quality of communication functions provided by radio waves.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the radio wave intensity distribution evaluation apparatus 11 of this embodiment further includes a radio wave measurement information database 108 in addition to the radio wave intensity distribution evaluation apparatus 10 of the second embodiment.
  • the direction of the arrow in FIG. 4 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • the radio wave measurement information database 108 holds data obtained by actually performing radio wave intensity measurement using a spectrum analyzer or the like.
  • the measurement data includes information on the position where the measurement was performed, the frequency of the radio wave, and the radio wave intensity.
  • the information held in the radio wave measurement information database 108 is additionally used when the radio station information integration unit 105 refers to the information held in the radio station license information database 104. Specifically, by estimating the frequency and intensity of the radio wave transmitted by the radio station from the radio frequency and intensity data measured near the radio station position detected by the radio station position detection unit 103. The process of narrowing down the license information of the radio station from the radio station license information database 104 can be simplified.
  • the frequency and power of the transmitted radio waves are disclosed in detail in the base stations owned by mobile carriers such as mobile phones and PHS (Personal Handy-phone System), so the radio wave measurement information This is because the operator owned by the radio station can be determined by referring to. Further, according to the radio wave measurement information, even when only an approximate frequency is disclosed, such as for a railway business or an electric / gas business, a detailed frequency used in the business can be determined.
  • the information held in the radio wave actual measurement information database 108 may be used not only by the radio station information integration unit 105 but also by the radio wave intensity distribution estimation unit 107. By using the actually measured value of the radio field intensity at each point for radio field intensity estimation, it is possible to estimate the radio field intensity closer to the actual situation.
  • the radio field intensity may be measured by means other than the spectrum analyzer.
  • radio field intensity in a frequency band used in a mobile phone network, radio field intensity can be measured by a mobile phone (including a smartphone).
  • radio field intensity in a frequency band used for digital terrestrial television broadcasting, radio field intensity can be measured by a television tuner.
  • An inexpensive simple spectrum analyzer that can be used by connecting to a general-purpose computer can also be used.
  • the location information is obtained by receiving a GPS (Global Positioning System) signal. Further, by receiving signals from Wi-Fi (Wireless Fidelity) (registered trademark) access points and mobile phone base stations in addition to GPS signals, it is possible to improve location accuracy.
  • GPS Global Positioning System
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • the direction of arrival of a radio wave is detected in addition to the measurement of the radio wave intensity, the position of the radio station, the frequency and power of the radio wave transmitted by the radio station can be estimated more accurately.
  • a method for detecting the direction of arrival of radio waves a method using a directional antenna such as a Yagi antenna, a parabolic antenna, or an array antenna is possible.
  • a MUSIC Multiple Signal Classification
  • ESPRIT Estimatiation of Signal Parameters via Rotation Innovation Techniques
  • radio wave intensity distribution evaluation apparatus 11 of the present embodiment since actual radio wave intensity measurement data can be further referred to, a more accurate radio wave intensity distribution covering a wide range of places and frequencies can be obtained. Can be evaluated and provided.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a radio wave quality distribution evaluation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the radio wave quality distribution evaluation device 5 of the present embodiment exclusively uses the radio wave based on the radio wave intensity distribution evaluation unit 6 that estimates and outputs the radio wave intensity distribution, and the radio wave intensity distribution and radio standard information of the radio wave.
  • a maximum quality distribution estimation unit 7 is provided for estimating and outputting the maximum quality distribution obtained in this case.
  • the usage number distribution estimation unit 8 that estimates the distribution of the number of simultaneous uses of the radio wave based on statistical information, and the radio wave user is provided based on the distribution of the maximum quality and the distribution of the simultaneous usage number.
  • an effective quality distribution estimator 9 for estimating and outputting an effective quality distribution.
  • the radio wave intensity distribution evaluation unit 6 includes the radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to the first, second, or third embodiment of the present invention.
  • the direction of the arrow in FIG. 5 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a radio wave quality distribution evaluation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the radio wave quality distribution evaluation apparatus 20 of this embodiment includes a radio wave intensity distribution evaluation unit 201, a radio standard information database 202, a maximum quality distribution estimation unit 203, a statistical information database 204, a usage number distribution estimation unit 205, an effective And a quality distribution estimation unit 206.
  • the radio wave intensity distribution evaluation unit 201 includes the radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to the first, second, or third embodiment of the present invention.
  • the direction of the arrow in FIG. 6 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • the quality evaluated by the radio wave quality distribution evaluation device 20 is, for example, a bit error rate or a packet error rate.
  • the indexes easier for the user to understand are the ease of connection and transmission speed in the communication system, and the image quality and sound quality in the broadcasting system.
  • the radar system it is an index indicating the quality of radio waves such as a measurable range, resolution, and accuracy.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the maximum quality distribution estimation unit 203.
  • FIG. 7 shows the configuration of the maximum quality distribution estimation unit 203 that takes mobile communication as an example and gives the transmission rate as the quality of the radio wave and estimates the maximum transmission rate obtained when the radio wave is exclusively used.
  • the maximum quality distribution estimation unit 203 includes a noise power estimation unit 2031, an SNR (Signal to Noise Ratio) estimation unit 2032, and a maximum transmission rate estimation unit 2033.
  • the direction of the arrow in FIG. 7 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the usage number distribution estimation unit 205.
  • FIG. 8 shows a specific configuration of the usage number distribution estimation unit 205 when mobile communication is taken as an example.
  • the usage number distribution estimation unit 205 includes an all-carriers simultaneous connection number estimation unit 2051, a time distribution estimation unit 2052, a carrier-specific simultaneous connection number estimation unit 2053, and a base station-specific simultaneous connection number estimation unit 2054. Yes.
  • the direction of the arrow in FIG. 8 shows an example, and does not limit the direction of the signal between blocks.
  • the radio wave quality distribution evaluation device 20 can be an information processing device such as a server device. Radio wave quality distribution evaluation apparatus 20 by operating a program on a CPU using a calculation resource of a central processing unit (CPU) of a server apparatus and a storage resource such as a memory or HDD (Hard Disk Drive). The configuration can be realized.
  • CPU central processing unit
  • HDD Hard Disk Drive
  • each unit constituting the radio wave quality distribution evaluation apparatus 20 can be realized by a calculation resource of a CPU, and each database can be realized by a storage resource such as a memory or an HDD.
  • the radio wave quality distribution evaluation device 20 can include a keyboard, a mouse, a touch panel, which is an input unit for inputting data, a display, which is a display unit for displaying evaluation results, and the like.
  • the radio wave intensity distribution evaluation unit 201 includes the radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to the first, second, or third embodiment of the present invention.
  • the radio wave intensity distribution evaluation unit 201 calculates the radio wave intensity of a space within a specified range and a frequency within a specified range. Output the spatial distribution.
  • the wireless standard information database 202 holds public standard information related to wireless communication.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.11a / b / g / n in wireless LAN (Local Area Network).
  • a wireless MAN Micropolitan Area Network
  • a wireless WAN Wide Area Network
  • W-CDMA Code Division Multiple Access
  • CDMA2000 Code Division Multiple Access 2000
  • 3.9 generation mobile There are IEEE 802.16 WiMAX and LTE (Long Term Evolution) which are communication systems.
  • Broadcast standards include DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) and ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial).
  • ARIB STD-T85 which is a communication standard for 800 MHz band digital MCA (Multi-Channel Access Radio) system widely used in commercial wireless systems
  • ARIB STD- which is a communication standard for prefectural and municipal digital mobile communication systems. T79, etc. (ARIB: Association of Radio Industries and Business, General Electric Industries Association).
  • the wireless standard information database 202 holds a carrier frequency, a bandwidth, a transmission rate, a modulation method, a coding rate, and the like.
  • the maximum quality distribution estimation unit 203 refers to the wireless standard information database 202 from the output of the radio wave intensity distribution evaluation unit 201, and obtains the spatial distribution of the maximum quality obtained when the radio wave of the specified frequency is exclusively used. Estimate and output.
  • the noise power estimation unit 2031 estimates and outputs noise power included in the frequency band of the radio wave to be evaluated.
  • information on the frequency bandwidth occupied by the signal radio wave is referred to from the wireless standard information database 202, and the thermal noise power (about -174 dBm per 1 Hz at room temperature of 300K) is included in the band.
  • the thermal noise power (about -174 dBm per 1 Hz at room temperature of 300K) is included in the band.
  • the thermal noise power about -174 dBm per 1 Hz at room temperature of 300K
  • the SNR estimation unit 2032 calculates a ratio between the signal power evaluated by the radio wave intensity distribution evaluation unit 201 and the noise power estimated by the noise power estimation unit 2031 and estimates the spatial distribution of the signal-to-noise ratio (SNR). .
  • the maximum transmission rate estimation unit 2033 estimates the maximum transmission rate as the quality of the radio wave obtained when the radio wave is exclusively used from the standard information held in the radio standard information database 202 and the output of the SNR estimation unit 2032. And output.
  • B represents the bandwidth
  • log 2 (x) represents the logarithm of x with 2 as the base.
  • the noise power estimation unit 2031 refers to the radio standard information database 202 in addition to the bandwidth, the modulation method, the minimum reception sensitivity, and the reference bit error rate. From these values, the noise power of the receiver required by the wireless standard can be estimated, and a realistic SNR can be estimated by the SNR estimation unit 2032.
  • the data transmission rate itself can be referred to from the wireless standard information.
  • the number of modulation multilevels and the coding rate are estimated from the estimated SNR, and the transmission rate is set. It is better to predict.
  • the carrier-to-noise power ratio (Carrier to Noise Ratio: CNR) generally used in radio
  • CNR Carrier to Noise Ratio
  • CIR Carrier to Interference Ratio
  • the interference wave power can be evaluated by the radio wave intensity distribution evaluation unit 201 as signal power in another frequency channel.
  • the statistical information database 204 holds statistical information such as the daytime population and nighttime population of the designated area, the time transition of mobile communication traffic, the number of communications, and the communication time. Such information is publicly disclosed, for example, on the website of the Statistics Bureau of the Ministry of Internal Affairs and Communications or an information communication statistics database, and anyone can view and acquire statistical data.
  • the usage number distribution estimation unit 205 estimates and outputs the distribution of the number of people or the number of devices that simultaneously use radio waves of a specified frequency in a specified region or time zone. .
  • the operation of the usage number distribution estimation unit 205 will be described using specific numerical values by taking mobile communication as an example.
  • the time distribution estimation unit 2052 further estimates the number of simultaneous connections close to the actual situation in consideration of traffic time fluctuations. For example, the time distribution of the number of simultaneous connections is estimated with reference to mobile communication traffic for each day of the week, which is also disclosed in the information communication statistics database.
  • the base station simultaneous connection number estimation unit 2054 refers to the radio wave intensity distribution output by the radio wave intensity distribution evaluation unit 201 to estimate and output the number of simultaneous connections to each base station installed inside and outside the designated area. To do. Simply, assuming that the population is evenly distributed in the space and the coverage area per base station is the same, the number of simultaneous connections per base station is calculated by dividing the above value by the number of base stations. Presumed. More preferably, with reference to the radio wave intensity distribution output by the radio wave intensity distribution evaluation unit 201, the coverage area of the base station distributed on the radio wave intensity distribution is estimated, and the number of simultaneously connected persons is determined according to the area ratio and the population distribution. It is good to estimate. The coverage area of the base station can be estimated, for example, by considering a valley line as a boundary line of the cover area in a contour map obtained when the intensity value is high in the radio wave intensity distribution.
  • statistical information such as the distribution of the population in the designated area by age and gender, communication volume by age and gender, communication time, and communication purpose may be used. As a result, it is possible to carry out spatially and temporally detailed estimation and more accurate estimation. Further, not only the population but also statistical data on the number of wireless sensor devices and the like that are expected to be spread in the future, communication volume, and communication frequency may be referred to. Further, the configuration of the usage number distribution estimation unit described here is an example, and the usage number distribution may be estimated by other configurations. For example, even if the order of all the operators simultaneous connection number estimation unit 2051, the time distribution estimation unit 2052, and the operator-specific simultaneous connection number estimation unit 2053 is changed, the same usage number distribution can be estimated as a result.
  • the usage number distribution estimation unit 205 is necessary for estimating the radio wave quality of a communication system that performs communication by dividing a communication band on the frequency axis or the time axis for a plurality of users connected simultaneously. Therefore, for example, for the purpose of evaluating the radio wave quality distribution of the terrestrial digital television broadcasting system, the usage number distribution estimation unit 205 can receive a certain terrestrial digital TV broadcast radio wave quality at the same point, not limited to the number of receivers. It is unnecessary. Or, the distribution of the number of simultaneous uses may be always output as 1. Further, in the case of communication, if the number of simultaneously connected users is estimated to be 1 or less, it means that the radio wave can be exclusively used. Therefore, it is appropriate to set the number of simultaneously connected people to 1.
  • the effective quality distribution estimation unit 206 is effective when a radio wave having a specified frequency is used in a specified region and time zone from the output of the maximum quality distribution estimation unit 203 and the output of the usage number distribution estimation unit 205. Estimate and output the distribution of radio wave quality obtained. Simply, the effective quality can be obtained by dividing the estimated maximum quality by the number of concurrent uses. In the following, it is assumed that the specified area is covered by one macrocell base station of the carrier A company, and the operation of the effective quality estimation unit 206 will be described using the numerical example described above.
  • the maximum quality distribution estimation unit 203 estimates that at a certain point in the designated area, the maximum communication speed when the band is exclusively used is 75 Mbps downlink (typical value of the maximum communication speed of 4G LTE downlink). .
  • the maximum communication speed when the band is exclusively used is 50 Mbps in downlink.
  • the operation for estimating the distribution of the radio wave quality based on the public information has been described.
  • the actual radio wave intensity measurement is performed, and the data You may refer to.
  • the data should also be collected and stored as a database. This makes it possible to estimate the radio wave quality closer to the actual situation.
  • radio systems such as fire fighting radios and disaster prevention radios that play an important role in disasters and emergencies are insensitive areas where people live. It is also possible to evaluate whether it is covered. It is also possible to evaluate the quality distribution of radio waves used by radar systems such as airport monitoring radar and weather radar, as well as communication / broadcasting.
  • radio wave quality distribution covering a wide range of places and frequencies based on public information. For example, in the area or building where you live or are going to live, you know what frequency of radio waves of which communication carrier is distributed with what quality, such as communication speed. , Its convenience can be objectively evaluated. In addition, it is possible to objectively evaluate what kind of radio waves can be used and in what quality in urban areas, suburbs, rural areas, etc. Can be enjoyed fairly.
  • a radio station position detector that detects a position of the radio station based on a geographic image having position information and an image of the radio station
  • a radio station information integration unit that outputs radio station information based on the location of the radio station and the radio station license information of the radio station
  • a radio field intensity distribution evaluation apparatus comprising: a radio field intensity distribution estimation unit that estimates and outputs a radio field intensity distribution in a specified range based on the radio station information and topographic information around the radio station.
  • the radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to appendix 1, comprising at least one terrain information database that holds and provides the terrain information.
  • the radio station position detection unit is configured to collate each of the feature quantities with a feature quantity extraction unit that extracts a feature quantity of the geographic image, a feature quantity extraction unit that extracts a feature quantity of the radio station image, and The radio wave intensity distribution evaluation apparatus according to appendix 1 or 2, further comprising: an identification unit that identifies the radio station in a geographic image.
  • a radio wave measurement information database that holds and provides radio wave measurement information obtained by measuring radio waves in the vicinity of the radio station, and at least one of the radio station information integration unit and the radio wave intensity distribution estimation unit uses the radio wave measurement information. 4.
  • the radio station license information includes license information data registered when the radio station is opened.
  • the radio field intensity distribution evaluation apparatus according to one of appendices 1 to 6, wherein the topographic information includes topography, geology, building position, height, structure, and material in a designated space.
  • Appendix 8 8.
  • the radio field intensity distribution evaluation apparatus according to one of appendices 1 to 7, wherein the geographic image, the radio station image, the radio station license information, and the topographic information include publicly available information.
  • (Appendix 10) A wireless standard information database that holds and provides the wireless standard information; The radio wave quality distribution evaluation apparatus according to appendix 9, further comprising a statistical information database that holds and provides the statistical information.
  • (Appendix 11) The radio wave quality distribution evaluation apparatus according to appendix 9 or 10, wherein the usage number distribution estimation unit estimates a distribution of the number of simultaneous radio wave usages based on the statistical information and base station information included in the radio wave intensity distribution.
  • Appendix 12 12.
  • the radio wave quality distribution evaluation apparatus according to one of appendices 9 to 12, wherein the effective quality distribution is a spatial or temporal distribution.
  • Appendix 14 Detecting the location of the radio station based on a geographical image having location information and an image of the radio station, Output radio station information based on the location of the radio station and the radio station license information of the radio station, A radio field intensity distribution evaluation method that estimates and outputs a radio field intensity distribution in a specified range based on the radio station information and topographic information around the radio station.
  • the position information of the radio station is detected by extracting feature amounts of the geographic image and the radio station image, and comparing the feature amounts with each other to identify the radio station in the geographic image.
  • the radio wave intensity distribution evaluation method according to attachment 14.
  • (Appendix 16) 16 16. The radio wave intensity distribution evaluation method according to appendix 14 or 15, wherein the radio station information is integrated or the radio wave intensity distribution is estimated using radio wave measurement information obtained by actually measuring radio waves in the vicinity of the radio station.
  • (Appendix 17) The radio wave intensity distribution evaluation method according to any one of appendices 14 to 16, wherein the image of the radio station is associated with attributes including a frequency band, output power, and usage.
  • (Appendix 18) 18.
  • the radio wave intensity distribution evaluation method according to any one of appendices 14 to 18, wherein the topographic information includes map data including topography, geology, building position, height, structure, and material in a designated space. (Appendix 20) 20.
  • the radio wave intensity distribution evaluation method according to any one of appendices 14 to 19, wherein the geographic image, the radio station image, the radio station license information, and the topographic information include publicly disclosed information.
  • the radio field intensity distribution is estimated by the radio field intensity distribution evaluation method according to one of the supplementary notes 14 to 20, Based on the radio wave intensity distribution and radio standard information of radio waves, estimate the maximum quality distribution obtained when the radio waves are exclusively used, Based on statistical information, estimate the distribution of the number of simultaneous use of the radio waves, A radio wave quality distribution evaluation method for estimating an effective quality distribution provided to the radio wave user based on the maximum quality distribution and the simultaneous use number distribution.
  • Appendix 23 23.
  • the radio wave quality distribution evaluation method according to appendix 22, wherein the base station information includes a base station distribution, the number of base stations, or a base station cover area in the radio wave intensity distribution. (Appendix 24) 24.
  • the radio wave quality distribution evaluation method according to one of appendices 21 to 23, wherein the effective quality distribution is a spatial or temporal distribution.
  • the present invention can be used in fields such as television broadcasting using radio waves, mobile communication, and radar.
  • Radio wave intensity distribution evaluation apparatus 1 Radio wave intensity distribution evaluation apparatus 2 Radio wave station position detection part 3 Radio wave station information integration part 4 Radio wave intensity distribution estimation part 5 Radio wave quality distribution evaluation apparatus 6 Radio wave intensity distribution evaluation part 7 Maximum quality distribution estimation part 8 Usage number distribution estimation part 9 Effective Quality distribution estimation unit 10, 11 Radio wave intensity distribution evaluation apparatus 101 Geographic image database 102 Radio station image database for learning 103 Radio station position detection unit 104 Radio station license information database 105 Radio station information integration unit 106 Terrain information database 107 Radio wave intensity distribution estimation Unit 108 radio wave measurement information database 1031 image acquisition unit 1032, 1033 feature amount extraction unit 1034 radio station model database 1035 identification unit 1036 position acquisition unit 20 radio wave quality distribution evaluation apparatus 201 radio wave intensity distribution evaluation unit 202 wireless standard information database 03 Maximum quality distribution estimator 204 Statistical information database 205 Usage number distribution estimator 206 Effective quality distribution estimator 2031 Noise power estimator 2032 SNR estimator 2033 Maximum transmission rate estimator 2051 All-carrier simultaneous connection estimator 2052 Time distribution estimator Part 2053 Number of simultaneous connections by carrier Estimat

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Abstract

本発明は、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価を可能にすることで、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価を可能にすることを目的としている。本発明の電波強度分布評価装置は、位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて、前記電波局の位置を検出する電波局位置検出部と、前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力する電波局情報統合部と、前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する電波強度分布推定部と、を備えている。

Description

電波強度分布評価装置、電波品質分布評価装置、および電波強度分布評価方法、電波品質分布評価方法
　本発明は、通信、放送、レーダー等に利用される電波の強度や品質の空間的・時間的な分布を評価する装置、および、その方法に関する。
　電波、特にテレビ放送や移動体通信に利用されるＶＨＦ（Ｖｅｒｙ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）やＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の３０ＭＨｚ～３ＧＨｚの電波は、日々の生活に欠かせない社会基盤として機能しており、社会的には公共の財産といえる。政府とその関連機関や無線事業者は、できる限り電波に関わる情報を公開し、電波の利用者が、電波が公平に利用されているか監視できるようにする必要がある。現在、利用者が入手できる公開情報としては、周波数割り当て状況や無線局免許情報（非特許文献１）、地上デジタル放送エリアマップ（非特許文献２）、携帯電話エリアマップ（非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５）などがある。
　特許文献１には、携帯電話の測位機能および電界強度測定機能を利用して、電波強度の分布図を作成するシステムおよび方法が開示されている。電波強度の分布が分かれば、これを基にして電波の利用可能性を評価することができる。また、特許文献２には、離散的な複数の測定点で、計算または測定によって電波の強度を求め、これを用いて電波強度分布を求める方法が開示されている。さらに、特許文献３では、電波環境データと建物に関する情報を含む地図データとから電波の届かない不感地建物を抽出する。そして、対象とする無線通信システムの利用状況データと地図データとから通信の収益性を推定する計算式を求める。さらに、抽出された不感地建物の情報と求めた計算式とに基づいて、不感地建物に不感地帯対策を施すことによって得られる収益性の改善効果を推定し、改善効果の大きさに従って不感地帯対策の優先順位付けを行う方法が開示されている。
特開２００８－２４１６６３号公報 特開２００９－１１５４５７号公報 特開２００６－３０３７８８号公報
総務省、"総務省　電波利用ホームページ"、［online］、［２０１４年１２月１２日検索］、インターネット＜URL： http://www.tele.soumu.go.jp/index.htm＞ 一般社団法人デジタル放送推進協会、"［Ｄｐａ］放送エリアのめやす"、［online］、［２０１４年１２月１２日検索］、インターネット＜URL： http://dpa-tv-area.jp/＞ ＮＴＴドコモ、"サービスエリア｜エリア｜ＮＴＴドコモ"、［online］、［２０１４年１２月１２日検索］、インターネット＜https://www.nttdocomo.co.jp/support/area/＞ ＫＤＤＩ、"エリア｜携帯電話・スマートフォン｜ａｕ"、［online］、［２０１４年１２月１２日検索］、インターネット＜http://www.au.kddi.com/mobile/area/＞ ソフトバンク、"通信・エリア｜モバイル｜ソフトバンク"、［online］、［２０１４年１２月１２日検索］、インターネット＜http://www.softbank.jp/mobile/network/＞
　しかしながら、特許文献１－３の方法には、以下に述べるような課題がある。
　特許文献１の携帯電話の測位機能と電界強度測定機能を利用する方法では、そのような機能を有するアプリケーションを利用する利用者は限定的であるため、十分な測定点の確保が実際には困難である。そのため、広い範囲を網羅する電波強度分布図の作成の実現性は乏しい。さらに、仮にそのような機能を有するアプリケーションが広く普及したとしても、携帯電話以外の周波数帯域の電波強度分布図を作成することはできない。
　また、特許文献２や特許文献３の方法においても、探索対象領域内での限られた測定点での電波強度の測定や、基地局の位置情報に基づいた計算によって電波強度の分布を求めているため、広い範囲を網羅する電波強度分布図の作成は困難である。
　一方、非特許文献１－５に開示されている各種エリアマップは、電波を利用できるか否かを二値的に示したエリアマップであり、アナログ量である電波強度の空間的な分布は開示されていない。また、非特許文献３－５に開示された携帯電話のエリアマップは、そのエリアでの最大の通信速度が開示されてはいるが、電波強度の空間的な分布は開示されていない。よって、これらのエリアマップによっては、利用者は広い範囲と周波数を網羅した電波強度分布を知ることはできず、これを基にした電波の利用可能性を評価することはできない。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価を可能にすることで、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価を可能にすることである。
　本発明の電波強度分布評価装置は、位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて、前記電波局の位置を検出する電波局位置検出部と、前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力する電波局情報統合部と、前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する電波強度分布推定部と、を備えている。
　本発明の電波品質分布評価装置は、本発明の電波強度分布評価装置を有する電波強度分布評価部と、前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定して出力する最大品質分布推定部と、統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定する利用数分布推定部と、前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布とに基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定して出力する実効品質分布推定部と、を備えている。
　本発明の電波強度分布評価方法は、位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて前記電波局の位置を検出し、前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力し、前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する。
　本発明の電波品質分布評価方法は、本発明の電波強度分布評価方法により電波強度分布を推定し、前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定し、統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定し、前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布とに基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定する。
　本発明によれば、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価が可能となり、これにより、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価が可能となる。
本発明の第１の実施形態の電波強度分布評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の電波強度分布評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の電波局位置検出部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の電波強度分布評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態の電波品質分布評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態の電波品質分布評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態の最大品質分布推定部の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態の利用数分布推定部の構成例を示すブロック図である。
　以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態の電波強度分布評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電波強度分布評価装置１は、位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて、前記電波局の位置を検出する電波局位置検出部２を備えている。さらに、前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力する電波局情報統合部３を備えている。さらに、前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する電波強度分布推定部４を備えている。なお、図１中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　本実施形態によれば、電波局の電波に関する情報と、電波局の周囲の地形情報とに基づいて、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布を得ることが可能となる。
　よって、本実施形態によれば、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価が可能となり、これにより、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価が可能となる。
（第２の実施形態）
　図２は、本発明の第２の実施形態の電波強度分布評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電波強度分布評価装置１０は、地理画像データベース１０１と、学習用電波局画像データベース１０２と、電波局位置検出部１０３と、電波局免許情報データベース１０４と、電波局情報統合部１０５と、地形情報データベース１０６と、電波強度分布推定部１０７とを備えている。なお、図２中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　図３は、電波局位置検出部１０３の構成を示すブロック図である。電波局位置検出部１０３は、画像取得部１０３１と、特徴量抽出部１０３２、特徴量抽出部１０３３と、電波局モデルデータベース１０３４と、識別部１０３５と、位置取得部１０３６とを備えている。なお、図３中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　電波強度分布評価装置１０には、サーバ装置などの情報処理装置を用いることができる。サーバ装置の中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）の計算資源と、メモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）などの記憶資源を用いて、ＣＰＵでプログラムを動作させることにより、電波強度分布評価装置１０の構成を実現することができる。
　例えば、電波強度分布評価装置１０を構成する各部は、ＣＰＵの計算資源によって、また、各データベースはメモリやＨＤＤなどの記憶資源によって、実現することができる。さらに、電波強度分布評価装置１０は、データを入力する入力部であるキーボードやマウスやタッチパネル、評価結果などを表示する表示部であるディスプレイなどを備えることができる。
　図２と図３を参照して本実施形態の詳細について説明する。
　地理画像データベース１０１は、指定された範囲を空間から撮影した一般に参照可能な地理画像に、さらに、位置の情報を付与した地理画像データを保持する。地理画像データは、例えば、カメラを搭載した車両や人工衛星によって撮影され、撮影位置の情報が紐付けられた、インターネット上などで公開されている画像データである。東京スカイツリーや東京タワーに代表される放送用の電波局は、広範囲をカバーするために高さ数１０メートル以上であることが多く、人工衛星による画像データでもその位置を特定できる。また、屋外に設置される携帯電話網基地局は、撮影車両により収集される画像によって位置を特定することができる。
　学習用電波局画像データベース１０２は、予め用意された学習用の電波局画像情報データを保持する。このような画像情報は、インターネット上、または地理画像データベース１０１から、画像検索を利用して、電波局の画像として公開されている画像を収集することで得られる。検索の際に用いるキーワードとしては、「電波局」のほかに、「基地局」、「無線局」、「送信局」、「放送局」、「中継局」、「電波塔」、「テレビ塔」、「ラジオ塔」、「アンテナ」などがある。
　また、電波局画像情報を電波の種類で絞り込むためのキーワードとしては、周波数を表す「ＵＨＦ」、「ＶＨＦ」、「８００ＭＨｚ帯」、「２ＧＨｚ帯」、「プラチナバンド」、「２７チャネル」や、送信出力電力を表す「高出力」、「中出力」、「１０ｋＷ」、「１０Ｗ」などがある。電波の用途で絞り込むためのキーワードとしては、「携帯電話」、「セルラ」、「地上デジタル放送」、「テレビ」、「ＦＭ」（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、「ＡＭ」（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、「防災」、「鉄道」などがある。
　望ましくは、検索の結果得られた画像群から、所望の電波局が写っている画像を人間が確認する過程を踏むのがよい。これによって、学習の精度を高めることができる。また、望ましくは、電波局画像は、周波数帯、出力電力、用途などの属性をタグ付けして保持しておくとよい。これによって、タグ付けされた電波局画像を用いて前もって学習しておき、未知の電波局画像に対して、その電波局の属性を識別分類できるようになる。
　次に、電波局位置検出部１０３の動作を、図３を参照しながら説明する。画像取得部１０３１は、地理画像データベース１０１から、指定された範囲内を撮影した画像を、処理可能な量に分割しながら網羅的に取得する。特徴量抽出部１０３２と特徴量抽出部１０３３とは、各々、与えられた地理画像データと電波局画像データとから、画像の回転やスケール変化や照度変化に不変で頑健な特徴量を抽出する。電波局モデルデータベース１０３４は、学習用電波局画像データベース１０２が保持する画像から、特徴量抽出部１０３３が抽出した様々な電波局の特徴量モデルを保持する。
　識別部１０３５は、特徴量抽出部１０３２が出力する特徴量と、電波局モデルデータベース１０３４が保持する特徴量とを照合し、画像取得部１０３１が取得した地理画像に電波局が含まれているか否かを識別する。位置取得部１０３６は、識別部１０３５によって当該地理画像に電波局が含まれていると識別された場合、その画像が撮影された位置情報を取得し、電波局の位置を推定して出力する。
　以上で説明した動作は、いわゆる一般物体認識技術を利用している。特徴量抽出部１０３２、１０３３における特徴量の抽出手法としては、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ－Ｉｎｖａｒｉａｎｔ　Ｆｅａｔｕｒｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）法や、ＳＵＲＦ（Ｓｐｅｅｄ　Ｕｐ　Ｒｏｂｕｓｔ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ）法が適用できる。
　なお、識別部１０３５によって電波局画像と判断された画像の特徴量を、電波局モデルデータベースに追加して取り込んでも良い。その際、学習の精度を高めるために、所望の電波局が正しく写っている画像であるかを、人の目で判断することがあってもよい。このようにすることで、電波局モデルデータベースが拡充され、学習の進展と共に識別精度が向上するという効果が得られる。
　また、以上では、電波局設置位置を推測して出力する動作を説明した。ここで、学習用電波局画像データベース１０２が保持する画像を、周波数帯や送信出力、用途などの属性でタグ付けしておけば、属性ごとの電波局モデルデータベースを構築することもできる。これにより、識別部１０３５において電波局であるか否かだけでなく、電波局であった場合にはどのような属性の電波局であるかまで識別することができるようになる。このような識別を行う代表的な方法として、生物の進化を模倣した進化的アルゴリズム、生物の神経ネットワークの構造と機能を模倣するアルゴリズム、サポートベクターマシンを用いる手法などを適用できる。
　電波局免許情報データベース１０４は、電波局開局の際に登録された電波局の免許情報データを保持する。例えば、総務省の無線局等情報検索サイトを利用すれば、免許人名称、電波局の種別、目的、大まかな設備設置場所、電波の形式、周波数、空中線電力などを参照できる。但し、国の安全や外交に関わる無線局、これに準ずる災害対策用の無線局、犯罪の予防や取締りに関わる無線局の情報は、国の安全、外交、犯罪予防、行政機関による監査や取締りに支障を及ぼす恐れがあるため、公表されていない。これには、防衛用、外務行政事務用、消防防災用、警察用、検察用、海上保安用などの電波局が当たる。
　なお、「周波数帳」（株式会社三才ブックス）のような資料を参照してもよい。このような資料には、総務省のサイトでは非公開の使用周波数帯の情報も収録されている。その他、インターネット検索を利用すれば、総務省サイトでは入手できない用途の周波数帯や変調方式の情報を得ることも可能である。
　電波局情報統合部１０５は、電波局位置検出部１０３によって位置を検出された電波局を、電波局免許情報データベース１０４が保持する免許情報を参照して同定する。さらに、電波局の詳細位置と免許情報を統合し、電波強度分布を推定するために必要となる電波局の情報を出力する。例えば、検出された電波局の位置が駅舎である場合、その電波局は、当該駅舎を保有する鉄道事業者が利用する鉄道無線に関わる設備であることが推定される。これらのことを用いて電波局免許情報データベース１０４を検索することにより、当該電波局が利用する周波数帯や送信電力を絞り込むことができる。
　また、電波局の同定には、電波局位置検出部１０３で検出された位置のほか、電波局設備の掲示物、アンテナの大きさや形状等を参考にしてもよい。例えば、電波局設備の掲示物には、事業者名が明示されていることがある。また、アンテナの大きさや形状によって、電波の種類や用途を推測することができる。例えば、セクタアンテナは、一般に携帯電話基地局に用いられることが多い。
　なお、以下のような電波局では、電波妨害等を誘発し、人の生命や安全、公共の安全の確保に密接に関わる活動及び取材活動に支障を及ぼすおそれがあるため、およその周波数帯のみが公開されている。また、周波数が１ＧＨｚ未満のものについては１００ＭＨｚ単位で公表されている。電波局としては、鉄道事業用、電気事業用、ガス事業用などの、人の生命や安全又は公共の安全の確保に密接に関わる無線局や、新聞通信用、放送事業用などの取材等を目的とした無線局が挙げられる。
　また、ここでは電波局位置検出部１０３が出力する位置を参照していたが、電波局位置が公開されており既知である場合には、それを参照しても良い。例えば、東京スカイツリーのような、ランドマークとも言える電波局の住所は公開されている場合が多い。
　地形情報データベース１０６は、指定された空間内の電波伝播をシミュレーションするために必要となる地形情報データを保持する。例えば、アメリカ航空宇宙局のスペースシャトルによるミッション（Ｓｈｕｔｔｌｅ　Ｒａｄａｒ　Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｍｉｓｓｉｏｎ：ＳＲＴＭ）によって得られた高分解能デジタル地形データが公開されており、シミュレーションに利用できる。ＳＲＴＭデータは、ＳＲＴＭ－１と呼ばれる１秒（約３０メートル）メッシュの詳細なものと、ＳＲＴＭ－３と呼ばれる３秒（約９０メートル）メッシュのものが公開されている。
　より狭い範囲の電波強度分布を細かく推定する場合には、建造物の位置、高さを含むより高精細な地図データを保持するのがよい。望ましくは、地形、地質、建造物の構造、材質などの情報を含むと良い。さらに、建造物内部における電波強度分布を評価する場合には、階数、間取り、壁や床の厚さや材質の情報も保持するのが良い。このような情報は、不動産・住宅情報サイトを利用することによって入手することができる。その他、大地の導電率、比誘電率、大気の屈折率などを含んでいてもよい。これらの値は、電波伝搬のシミュレーションを精度よく行う際に利用される。
　電波強度分布推定部１０７は、前記電波局情報統合部１０５が出力する電波局の電波に関する情報を有する電波局情報と、前記地形情報データベース１０６が保持する地形情報を元に、指定された空間内における電波の強度分布を推定して出力する。電波強度分布を推定する方法としては、「都市部」、「郊外部」など、周囲の環境に応じて空間伝播による損失をモデル化した奥村・秦モデルを用いることができる。その他として、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の電波の、不規則な地形の影響を考慮したモデルとして、Ｌｏｎｇｌｅｙ－Ｒｉｃｅモデルを用いることができる。
　より精度の高い方法としては、電波を光線と捉え、送信点から受信点までの光線の軌跡を反射・透過・回折を考慮して追うレイトレーシング法を用いることができる。レイトレーシング法によれば、例えば、屋外の携帯電話基地局からの電波が、建物内においてどのように伝播し、どのような強度で分布しているかを評価することができる。
　なお、ここまで通信や放送に向けた電波システムについて主に説明したが、空港監視レーダーや気象レーダーのようなレーダーシステムが利用する電波の強度分布を評価することも可能である。
　以上に述べた電波強度分布評価装置１０によれば、公開情報に基づき、場所や周波数を幅広く網羅した電波強度分布を評価して提供することができる。例えば、利用者が、自身の居住する、または居住しようとしている地域や建造物において、どのような周波数の電波が、どのくらいの強度で分布しているのかを知り、その利用可能性を客観的に評価することができる。また、提供された電波強度分布により、電波が提供する通信機能の品質の分布の評価が可能となる。
　以上のように、本実施形態によれば、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価が可能となり、これにより、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価が可能となる。
（第３の実施形態）
　図４は、本発明の第３の実施形態の電波強度分布評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電波強度分布評価装置１１は、第２の実施形態の電波強度分布評価装置１０に加えて、電波実測情報データベース１０８をさらに有している。なお、図４中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　電波実測情報データベース１０８は、スペクトルアナライザ等を用いて実際に電波強度測定を実施して得られたデータを保持する。測定データには、測定を実施した位置と、電波の周波数と、電波強度の情報が含まれる。電波実測情報データベース１０８が保持する情報は、電波局情報統合部１０５が、電波局免許情報データベース１０４の保持する情報を参照する際に付加的に利用される。具体的には、電波局位置検出部１０３で検出された電波局位置のそばで測定した電波の周波数と強度のデータから、当該電波局が送信している電波の周波数や強度を推定することで、電波局免許情報データベース１０４から当該電波局の免許情報を絞り込む過程を簡単化できる。
　これは、例えば、携帯電話やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙ－ｐｈｏｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）といった移動体通信事業者の保有する基地局は、送信されている電波の周波数や電力が詳細に公開されているため、電波実測情報を参照することにより、当該電波局の保有事業者を割り出すことができるからである。また、電波実測情報によれば、鉄道事業用や電気・ガス事業用など、およその周波数しか公開されていない場合も、当該事業にて利用されている詳細な周波数を割り出すことができる。
　なお、電波実測情報データベース１０８が保持する情報は、電波局情報統合部１０５だけでなく、電波強度分布推定部１０７にて利用しても良い。各地点での電波強度の実測値を電波強度推定に利用することによって、より実際に近い電波強度の推定を行うことができる。
　また、スペクトルアナライザ以外の手段によって電波強度測定を実施しても良い。例えば、携帯電話網で利用されている周波数帯であれば、携帯電話（スマートフォンを含む）によって電波強度測定を行うことができる。また、地上デジタルテレビ放送に利用されている周波数帯であれば、テレビチューナーによって電波強度測定を行うことができる。また、汎用コンピュータに接続して利用できる安価な簡易スペクトルアナライザも利用できる。
　位置情報は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）信号を受信することによって得られる。また、ＧＰＳ信号に加えてＷｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）（登録商標）アクセスポイントや携帯電話基地局からの信号を受信することによって、位置精度を向上させることができる。
　さらにまた、電波強度測定に加えて、電波到来方向検知を行うと、電波局の位置や、当該電波局の送信する電波の周波数、電力をより精度よく推定することができる。電波到来方向検知を行う方法としては、八木アンテナやパラボラアンテナ、アレイアンテナなどの指向性アンテナを用いる方法が可能である。アレイアンテナによる高角度分解能アルゴリズムとしては、ＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法やＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｖｉａ　Ｒｏｔａｔｉｏｎ　Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）法を適用できる。
　以上のように、本実施形態の電波強度分布評価装置１１によれば、実際の電波強度測定データをさらに参照することができるため、場所や周波数を幅広く網羅した、より精度の高い電波強度分布を評価し提供できる。
　以上のように、本実施形態によれば、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価が可能となり、これにより、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価が可能となる。
（第４の実施形態）
　図５は、本発明の第４の実施形態の電波品質分布評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電波品質分布評価装置５は、電波強度分布を推定して出力する電波強度分布評価部６と、前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定して出力する最大品質分布推定部７を備えている。さらに、統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定する利用数分布推定部８と、前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布に基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定して出力する実効品質分布推定部９とを備えている。さらに、前記電波強度分布評価部６は、本発明の第１もしくは第２もしくは第３の実施形態の電波強度分布評価装置を備えている。なお、図５中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　本実施形態によれば、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価が可能となり、これにより、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価が可能となる。
（第５の実施形態）
　図６は、本発明の第５の実施形態の電波品質分布評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電波品質分布評価装置２０は、電波強度分布評価部２０１と、無線規格情報データベース２０２と、最大品質分布推定部２０３と、統計情報データベース２０４と、利用数分布推定部２０５と、実効品質分布推定部２０６とを備えている。電波強度分布評価部２０１は、本発明の第１もしくは第２もしくは第３の実施形態の電波強度分布評価装置を備えている。なお、図６中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　ここで、電波品質分布評価装置２０が評価する品質とは、例えば、ビット誤り率やパケット誤り率である。さらに、より利用者に分かりやすい指標としては、通信システムにおける接続しやすさや伝送速度、放送システムにおける画質や音質である。また、レーダーシステムにおいては、測定可能範囲、分解能、精度などの電波の品質を示す指標である。
　図７は、最大品質分布推定部２０３の構成例を示す図である。図７では、移動体通信を例とし、その電波の品質として伝送速度を挙げ、その電波を独占利用した場合に得られる最大の伝送速度を推定する最大品質分布推定部２０３の構成を示す。最大品質分布推定部２０３は、雑音電力推定部２０３１と、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）推定部２０３２と、最大伝送速度推定部２０３３とを備えている。なお、図７中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　図８は、利用数分布推定部２０５の構成例を示す図である。図８では、移動体通信を例としたときの、利用数分布推定部２０５の具体的な構成を示す。利用数分布推定部２０５は、全事業者同時接続数推定部２０５１と、時間分布推定部２０５２と、事業者別同時接続数推定部２０５３と、基地局別同時接続数推定部２０５４とを備えている。なお、図８中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
　電波品質分布評価装置２０には、サーバ装置などの情報処理装置を用いることができる。サーバ装置の中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）の計算資源と、メモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）などの記憶資源を用いて、ＣＰＵでプログラムを動作させることにより、電波品質分布評価装置２０の構成を実現することができる。
　例えば、電波品質分布評価装置２０を構成する各部は、ＣＰＵの計算資源によって、また、各データベースはメモリやＨＤＤなどの記憶資源によって、実現することができる。さらに、電波品質分布評価装置２０は、データを入力する入力部であるキーボードやマウスやタッチパネル、評価結果などを表示する表示部であるディスプレイなどを備えることができる。
　図６、図７、図８を参照して本実施形態の詳細について説明する。
　電波強度分布評価部２０１は、本発明の第１もしくは第２もしくは第３の実施形態の電波強度分布評価装置を備え、指定された範囲内の空間、指定された範囲内の周波数の電波強度の空間分布を出力する。
　無線規格情報データベース２０２は、無線に関わる公開された規格情報を保持する。代表的な無線通信規格としては、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）　８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎがある。無線ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）や無線ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる広域無線ネットワークでは、第３世代移動体通信システムであるＷ－ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）やＣＤＭＡ２０００、第３．９世代移動体通信システムであるＩＥＥＥ　８０２．１６　ＷｉＭＡＸやＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などがある。
　また、放送規格としては、ＤＶＢ－Ｔ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｉｄｅｏ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ－Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）やＩＳＤＢ－Ｔ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ－Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）などがある。その他、業務用無線システムで広く使われている８００ＭＨｚ帯デジタルＭＣＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｒａｄｉｏ）システムの通信規格であるＡＲＩＢ　ＳＴＤ－Ｔ８５、都道府県・市町村デジタル移動通信システムの通信規格であるＡＲＩＢ　ＳＴＤ－Ｔ７９などがある（ＡＲＩＢ：Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒａｄｉｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　ａｎｄ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ、一般社団法人電波産業会）。
　これらの無線規格に対し、無線規格情報データベース２０２は、搬送波周波数、帯域幅、伝送速度、変調方式、符号化率などを保持する。
　最大品質分布推定部２０３は、電波強度分布評価部２０１の出力から、無線規格情報データベース２０２を参照し、指定された周波数の電波を独占利用した場合に得られる最大の品質の空間的な分布を推定して出力する。
　以下では、図７を参照して、最大品質分布推定部２０３の動作を説明する。まず、雑音電力推定部２０３１は、評価対象である電波の周波数帯域内に含まれる雑音電力を推定して出力する。最も単純には、無線規格情報データベース２０２から、信号電波が占有する周波数帯域幅の情報を参照し、その帯域内に含まれる熱雑音電力（室温３００Ｋでは１Ｈｚあたり約－１７４ｄＢｍ）をもって、雑音電力の下限値とする。これは、雑音のない理想的な受信機を用いた場合に対応している。
　ＳＮＲ推定部２０３２は、電波強度分布評価部２０１で評価された信号電力と、雑音電力推定部２０３１で推定された雑音電力の比を算出し、信号対雑音比（ＳＮＲ）の空間分布を推定する。最大伝送速度推定部２０３３は、無線規格情報データベース２０２が保持する規格情報と、ＳＮＲ推定部２０３２の出力とから、当該電波を独占利用した場合に得られる電波の品質として、最大の伝送速度を推定して出力する。単純には、伝送速度の理論限界値Ｃは、シャノンの通信容量定理によりＣ＝Ｂ×ｌｏｇ２（１＋ＳＮＲ）によって与えられる。ここで、Ｂは帯域幅、ｌｏｇ２（ｘ）は２を底とするｘの対数を表す。
　より現実的な値の推定を行うには、雑音電力推定部２０３１では、無線規格情報データベース２０２から、帯域幅に加えて、変調方式、最小受信感度、基準となるビット誤り率を参照する。これらの値から、無線規格が要求する受信機の雑音電力を見積もることができ、ＳＮＲ推定部２０３２にて現実的なＳＮＲを推定できる。また、通常は、無線規格情報からデータ伝送速度そのものを参照できる。望ましくは、現在の携帯電話システムのように、電波伝搬チャネルの状態に応じて適応変調を行う規格である場合は、推定されたＳＮＲから変調多値数や符号化率を推定し、伝送速度を予測するのがよい。
　なお、ここではＳＮＲという量を用いて説明したが、一般的に無線通信において用いられる搬送波対雑音電力比（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ：ＣＮＲ）であってもよい。また、雑音電力だけではなく、搬送波と干渉波の電力比であるＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒａｔｉｏ）を用いてもよい。これらの量は、電波強度分布評価部２０１が出力する信号強度の分布と、無線規格が要求する最小受信感度や干渉耐性から推定、換算可能である。干渉波電力は、別の周波数チャネルにおける信号電力として電波強度分布評価部２０１によって評価することができる。
　統計情報データベース２０４は、指定された地域の昼間人口や夜間人口、移動体通信トラフィックの時間推移、通信回数、通信時間といった統計情報を保持する。これらの情報は、例えば、総務省統計局のサイトや情報通信統計データベースにて一般に公開されており、誰もが閲覧し、統計データを取得することが可能である。
　利用数分布推定部２０５は、統計情報データベース２０４の情報を元に、指定された地域や時間帯において、指定された周波数の電波を同時に利用する人数、またはデバイス数の分布を推定して出力する。以下では、図８を参照して、利用数分布推定部２０５の動作を、移動体通信を例として具体的な数値を用いて説明する。
　全事業者同時接続数推定部２０５１は、指定された地域の人口と、移動体通信の１契約者あたりの通信時間の統計データから、移動体通信の全事業者に対する同時接続数を推定して出力する。例えば、総務省の情報通信統計データベースにて公開されている２０１４年度版の情報通信白書によると、携帯電話・ＰＨＳの１契約者あたりの１日の通信時間は２分４６秒＝１６６秒となっている（２０１２年度の値）。いま、指定された地域に、５０００人が分布していると仮定する（この人数は、１マクロセル基地局が収容するおよその人数である）。このとき、携帯電話やＰＨＳを利用して同時に通信を行っている人数は、単純には５０００人×１６６秒／（２４時間×６０分×６０秒）＝約１０人であると推定できる。
　時間分布推定部２０５２は、さらにトラフィックの時間変動を考慮して、実際の状況に近い同時接続数を推定する。例えば、同じく情報通信統計データベースにて公開されている、曜日ごと時間ごとの移動通信トラフィック等を参照し、同時接続数の時間分布を推定する。具体的な数値を用いて説明すると、２０１４年９月分の移動通信トラフィック（下り）集計値は、１日平均では６８９Ｇｂｐｓ、１日のうちで最も大きくなる２２時から２４時でおよそ１０００Ｇｂｐｓである。つまり、この２時間における同時利用人数は、前述の推定値の１０００Ｇｂｐｓ／６８９Ｇｂｐｓ＝１．４５倍となり、およそ１４人と推定される。一方、１日のうちで最もトラフィックの少なくなる午前４時から６時の間は、トラフィックはおよそ３００Ｇｂｐｓであるから、同時利用人数の推定値はおよそ１０人×（３００Ｇｂｐｓ／６８９Ｇｂｐｓ）＝４．２人となる。
　事業者別同時接続数推定部２０５３は、契約者数に対する移動体通信事業者別シェアの統計データを参照し、時間分布推定部２０５２にて推定された同時接続数のうち、何人がどの通信事業者の基地局に接続しているかを推定する。一般社団法人電気通信事業者協会が公開している移動体通信事業者の契約者数シェアを参照し、仮に、ある通信事業者Ａ社の契約者数シェアを３０％とすれば、Ａ社の基地局に同時に接続している人数は、２２時から２４時の間は１４×０．３＝４．２人、４時から６時の間は４．２人×０．３＝１．３人と見積もれる。
　基地局別同時接続数推定部２０５４は、電波強度分布評価部２０１が出力する電波強度分布を参照して、指定された地域内外に設置された各々の基地局に対する同時接続数を推定して出力する。単純には、人口が空間内に均一に分布し、また、基地局あたりのカバーエリアが等しいと仮定した場合、基地局あたりの同時接続数は、上述の値を基地局数で除算した値として推定される。より望ましくは、電波強度分布評価部２０１の出力する電波強度分布を参照して、電波強度分布上に分布する基地局のカバーエリアを推定し、その面積比と人口分布に応じて同時接続人数を見積もると良い。基地局のカバーエリアは、例えば、電波強度分布において強度値を高度としたときに得られる等高線図で、谷となる線をカバーエリアの境界線と見なすことによって推定できる。
　なお、ここで説明した統計データ以外にも、指定地域の人口の年代や性別ごとの分布や、年代・性別ごとの通信量、通信時間、通信目的などの統計情報を用いることがあってよい。それによって、空間的、時間的にきめ細やかな推定、より精度の高い推定を行うことできる。また、人口だけでなく、今後普及が予想される無線センサデバイス等の数、通信量、通信頻度の統計データを参照することがあってもよい。また、ここで説明した利用数分布推定部の構成は、一例であって、その他の構成によって利用数分布を推定しても良い。例えば、全事業者同時接続数推定部２０５１と、時間分布推定部２０５２と、事業者別同時接続数推定部２０５３の順番を変えても、結果としては同一の利用数分布を推定できる。
　なお、利用数分布推定部２０５は、同時に接続する複数利用者に対し、周波数軸あるいは時間軸で通信帯域を分割して通信を行う通信システムの電波品質を推定する場合に必要となる。したがって、例えば、地上デジタルテレビ放送システムの電波品質分布を評価する目的では、同一地点であれば受信者数に限らず一定の地上デジタルテレビ放送電波品質を享受できるため、利用数分布推定部２０５は不要である。あるいは、同時利用数の分布は常に１として出力すればよい。また、通信の場合では、同時接続者数が１以下と推定された場合には、当該電波を独占利用できることを意味しているので、同時接続人数を１とするのが適当である。
　実効品質分布推定部２０６は、最大品質分布推定部２０３の出力と、利用数分布推定部２０５の出力から、指定された地域、時間帯において、指定された周波数の電波を利用した場合に実効的に得られる電波品質の分布を推定して出力する。単純には、推定された最大品質を同時利用数で除算することによって実効品質が得られる。以下では、指定した地域が、通信事業者Ａ社の１マクロセル基地局でカバーされていると仮定し、前述した数値例を用いて実効品質推定部２０６の動作を説明する。
　最大品質分布推定部２０３によって、指定された地域のある地点では、帯域を独占利用した場合の最大の通信速度が下り７５Ｍｂｐｓ（４Ｇ　ＬＴＥ下りの最大通信速度の典型値）であると推定されたとする。このとき、２２時から２４時の時間帯における実効的な通信速度は７５Ｍｂｐｓ／４．２人＝１８Ｍｂｐｓ、４時から６時の時間帯における実効的な通信速度は、７５Ｍｂｐｓ／１．２人＝６３Ｍｂｐｓであると推定される。また、別の地点では、帯域を独占利用した場合の最大の通信速度が下り５０Ｍｂｐｓであったとする。このとき、この地点での２２時から２４時の時間帯、および、４時から６時の時間帯における実効的な通信速度は、それぞれ、５０Ｍｂｐｓ／４．２人＝１２Ｍｂｐｓ、５０Ｍｂｐｓ／１．２人＝４２Ｍｂｐｓと推定される。このようにして、指定された範囲内の空間的、時間的な電波の品質の分布を推定することができる。
　ここまで、公開情報に基づいた電波品質の分布を推定するための動作を説明したが、第３の実施形態の電波強度分布評価装置１１のように、実際の電波強度測定を実施し、そのデータを参照しても良い。特に、携帯電話やテレビチューナーによって、指定された地域における実際の電波品質を測定できる場合には、そのデータも収集し、データベースとして保持しておくのがよい。これによって、より実際の状況に近い電波品質を推定することが可能になる。
　また、現在の統計データを用いて電波の品質の分布を評価する動作を、移動体通信を例にとって説明したが、過去の統計データを用いることによって、過去の電波の品質の分布を評価することもできる。さらに、人口、通信トラフィックなどの統計データにおいて、近年の傾向が将来も続くと仮定することで、将来における電波の品質を予測することもできる。
　なお、特に利用者が利用する機会の多い携帯電話システムについて特に詳しく述べたが、消防無線、防災無線など、災害時、緊急時に重要な役割を担う電波システムが、国民の居住する地域を不感地帯なくカバーしているかを評価することも可能である。また、通信・放送に限らず、空港監視レーダーや気象レーダーのようなレーダーシステムが利用する電波の品質分布を評価することも可能である。
　以上のように、本実施形態によれば、公開情報に基づき、場所や周波数を幅広く網羅した電波品質分布を提供できる。例えば、利用者が、自身の居住する、または居住しようとしている地域や建造物において、どの通信事業者のどのような周波数の電波が、どれくらいの通信速度等の品質で分布しているのかを知り、その利便性を客観的に評価することができる。また、都市部、郊外部、農村部等において、どのような用途の電波がどのような品質で利用可能なのかを客観的に評価できるので、公共の財産である電波が提供する価値を、国民が公平に享受できているかを判断することができる。
　本実施形態によれば、場所や周波数を広く網羅した電波強度分布の評価が可能となり、これにより、電波が提供する通信機能の品質の、場所や周波数を広く網羅した分布の評価が可能となる。
　本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
　また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
　位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて、前記電波局の位置を検出する電波局位置検出部と、
　前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力する電波局情報統合部と、
　前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する電波強度分布推定部と、を備えている電波強度分布評価装置。
（付記２）
　前記地理画像を保持し提供する地理画像データベースと、
　前記電波局の画像を保持し提供する電波局画像データベースと、
　前記電波局免許情報を保持し提供する電波局免許情報データベースと、
　前記地形情報を保持し提供する地形情報データベースと、を少なくともひとつ備えている、付記１記載の電波強度分布評価装置。
（付記３）
　前記電波局位置検出部は、前記地理画像の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記電波局画像の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、各々の前記特徴量同士を照合して前記地理画像における前記電波局を識別する識別部と、を備えている、付記１または２記載の電波強度分布評価装置。
（付記４）
　前記電波局の周辺で電波を実測した電波実測情報を保持し提供する電波実測情報データベースを備え、前記電波局情報統合部と前記電波強度分布推定部の少なくともひとつは、前記電波実測情報を用いて各々の処理を行う、付記１から３の内の１項記載の電波強度分布評価装置。
（付記５）
　前記電波局画像は、周波数帯、出力電力、用途を含む属性を紐付けている、付記１から４の内の１項記載の電波強度分布評価装置。
（付記６）
　前記電波局免許情報は、前記電波局の開局時に登録された免許情報データを含む、付記１から５の内の１項記載の電波強度分布評価装置。
（付記７）
　前記地形情報は、指定された空間内の地形、地質、建物の位置や高さや構造や材質、を含む、付記１から６の内の１項記載の電波強度分布評価装置。
（付記８）
　前記地理画像、前記電波局の画像、前記電波局免許情報、前記地形情報は、公開された情報を含む、付記１から７の内の１項記載の電波強度分布評価装置。
（付記９）
　付記１から８の内の１項記載の電波強度分布評価装置を有する電波強度分布評価部と、
　前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定して出力する最大品質分布推定部と、
　統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定する利用数分布推定部と、
　前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布とに基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定して出力する実効品質分布推定部と、を備えている、電波品質分布評価装置。
（付記１０）
　前記無線規格情報を保持して提供する無線規格情報データベースと、
　前記統計情報を保持して提供する統計情報データベースと、を備えている、付記９記載の電波品質分布評価装置。
（付記１１）
　前記利用数分布推定部は、前記統計情報と前記電波強度分布の有する基地局情報とに基づいて、前記電波の同時利用数の分布を推定する、付記９または１０記載の電波品質分布評価装置。
（付記１２）
　前記基地局情報は、前記電波強度分布における基地局の分布または基地局数または基地局カバーエリアを含む、付記１１記載の電波品質分布評価装置。
（付記１３）
　前記実効的な品質の分布は、空間的もしくは時間的な分布である、付記９から１２の内の１項記載の電波品質分布評価装置。
（付記１４）
　位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて前記電波局の位置を検出し、
　前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力し、
　前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する、電波強度分布評価方法。
（付記１５）
　前記電波局の前記位置情報の検出は、前記地理画像と前記電波局の画像の各々の特徴量を抽出し、各々の前記特徴量同士を照合して前記地理画像における前記電波局を識別する、付記１４記載の電波強度分布評価方法。
（付記１６）
　前記電波局の周辺で電波を実測した電波実測情報を用いて、前記電波局情報の統合、もしくは、前記電波強度分布の推定を行う、付記１４または１５記載の電波強度分布評価方法。
（付記１７）
　前記電波局の画像は、周波数帯、出力電力、用途を含む属性を紐付けている、付記１４から１６の内の１項記載の電波強度分布評価方法。
（付記１８）
　前記電波局免許情報は、前記電波局の開局時に登録された免許情報データを含む、付記１４から１７の内の１項記載の電波強度分布評価方法。
（付記１９）
　前記地形情報は、指定された空間内の地形、地質、建物の位置や高さや構造や材質を含む地図データを含む、付記１４から１８の内の１項記載の電波強度分布評価方法。
（付記２０）
　前記地理画像、前記電波局の画像、前記電波局免許情報、前記地形情報は、公開された情報を含む、付記１４から１９の内の１項記載の電波強度分布評価方法。
（付記２１）
　付記１４から２０の内の１項記載の電波強度分布評価方法により電波強度分布を推定し、
　前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定し、
　統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定し、
　前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布とに基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定する、電波品質分布評価方法。
（付記２２）
　前記統計情報と前記電波強度分布の有する基地局情報とに基づいて、前記電波の同時利用数の分布を推定する、付記２１記載の電波品質分布評価方法。
（付記２３）
　前記基地局情報は、前記電波強度分布における基地局の分布または基地局数または基地局カバーエリアを含む、付記２２記載の電波品質分布評価方法。
（付記２４）
　前記実効的な品質の分布は、空間的もしくは時間的な分布である、付記２１から２３の内の１項記載の電波品質分布評価方法。
　この出願は、２０１５年２月１３日に出願された日本出願特願２０１５－０２６１２７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、電波を利用するテレビ放送や移動体通信、レーダーなどの分野での利用が可能である。
　１　　電波強度分布評価装置
　２　　電波局位置検出部
　３　　電波局情報統合部
　４　　電波強度分布推定部
　５　　電波品質分布評価装置
　６　　電波強度分布評価部
　７　　最大品質分布推定部
　８　　利用数分布推定部
　９　　実効品質分布推定部
　１０、１１　　電波強度分布評価装置
　１０１　　地理画像データベース
　１０２　　学習用電波局画像データベース
　１０３　　電波局位置検出部
　１０４　　電波局免許情報データベース
　１０５　　電波局情報統合部
　１０６　　地形情報データベース
　１０７　　電波強度分布推定部
　１０８　　電波実測情報データベース
　１０３１　　画像取得部
　１０３２、１０３３　　特徴量抽出部
　１０３４　　電波局モデルデータベース
　１０３５　　識別部
　１０３６　　位置取得部
　２０　　電波品質分布評価装置
　２０１　　電波強度分布評価部
　２０２　　無線規格情報データベース
　２０３　　最大品質分布推定部
　２０４　　統計情報データベース
　２０５　　利用数分布推定部
　２０６　　実効品質分布推定部
　２０３１　　雑音電力推定部
　２０３２　　ＳＮＲ推定部
　２０３３　　最大伝送速度推定部
　２０５１　　全事業者同時接続数推定部
　２０５２　　時間分布推定部
　２０５３　　事業者別同時接続数推定部
　２０５４　　基地局別同時接続数推定部

Claims (10)

  1. 　位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて、前記電波局の位置を検出する電波局位置検出手段と、
    　前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力する電波局情報統合手段と、
    　前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する電波強度分布推定手段と、を備えている電波強度分布評価装置。
  2. 　前記地理画像を保持し提供する地理画像データベースと、
    　前記電波局の画像を保持し提供する電波局画像データベースと、
    　前記電波局免許情報を保持し提供する電波局免許情報データベースと、
    　前記地形情報を保持し提供する地形情報データベースと、を少なくともひとつ備えている、請求項１記載の電波強度分布評価装置。
  3. 　前記電波局位置検出手段は、前記地理画像の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、前記電波局画像の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、各々の前記特徴量同士を照合して前記地理画像における前記電波局を識別する識別手段と、を備えている、請求項１または２記載の電波強度分布評価装置。
  4. 　前記電波局の周辺で電波を実測した電波実測情報を保持し提供する電波実測情報データベースを備え、前記電波局情報統合手段と前記電波強度分布推定手段の少なくともひとつは、前記電波実測情報を用いて各々の処理を行う、請求項１から３の内の１項記載の電波強度分布評価装置。
  5. 　請求項１から４の内の１項記載の電波強度分布評価装置を有する電波強度分布評価手段と、
    　前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定して出力する最大品質分布推定手段と、
    　統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定する利用数分布推定手段と、
    　前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布とに基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定して出力する実効品質分布推定手段と、を備えている、電波品質分布評価装置。
  6. 　前記無線規格情報を保持して提供する無線規格情報データベースと、
    　前記統計情報を保持して提供する統計情報データベースと、を備えている、請求項５記載の電波品質分布評価装置。
  7. 　前記利用数分布推定手段は、前記統計情報と前記電波強度分布の有する基地局情報とに基づいて、前記電波の同時利用数の分布を推定する、請求項５または６記載の電波品質分布評価装置。
  8. 　位置情報を有する地理画像と電波局の画像とに基づいて前記電波局の位置を検出し、
    　前記電波局の位置と前記電波局の電波局免許情報とに基づく電波局情報を出力し、
    　前記電波局情報と前記電波局の周囲の地形情報とに基づいて、指定された範囲の電波強度分布を推定して出力する、電波強度分布評価方法。
  9. 　前記電波局の前記位置情報の検出は、前記地理画像と前記電波局の画像の各々の特徴量を抽出し、各々の前記特徴量同士を照合して前記地理画像における前記電波局を識別する、請求項８記載の電波強度分布評価方法。
  10. 　請求項８または９記載の電波強度分布評価方法により電波強度分布を推定し、
    　前記電波強度分布と電波の無線規格情報とに基づいて、前記電波を独占利用した場合に得られる最大品質の分布を推定し、
    　統計情報に基づいて前記電波の同時利用数の分布を推定し、
    　前記最大品質の分布と前記同時利用数の分布とに基づいて、前記電波の利用者に提供される実効的な品質の分布を推定する、電波品質分布評価方法。
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