電波伝搬路推定装置及び電波伝搬路推定方法
【課題】 地物データの複雑さを増す事無く、建物面の複雑さや道路上の障害物を考慮して現実に即した高速な伝播路推定を行い、受信信号データを演算すること。
【解決手段】 境界検出部１０４は、レイ放射部１０３によって放射されたレイの直線上に存在するポリゴン（障害物）及び受信機を探索する。一様乱数発生部１０５は、一様乱数を発生する。乱数分布選択部１０６は、障害物の属性情報から乱数分布を選択する。乱数分布ウエイト部１０７は、乱数分布選択部１０６にて選択された乱数分布に従って一様乱数に重み付けを行う。境界減衰演算部１０８は、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて、レイと障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う。その際、境界減衰演算部１０８は、演算を行うか否か等を乱数分布ウエイト部１０７から出力された乱数によって決定する。
【解決手段】 境界検出部１０４は、レイ放射部１０３によって放射されたレイの直線上に存在するポリゴン（障害物）及び受信機を探索する。一様乱数発生部１０５は、一様乱数を発生する。乱数分布選択部１０６は、障害物の属性情報から乱数分布を選択する。乱数分布ウエイト部１０７は、乱数分布選択部１０６にて選択された乱数分布に従って一様乱数に重み付けを行う。境界減衰演算部１０８は、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて、レイと障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う。その際、境界減衰演算部１０８は、演算を行うか否か等を乱数分布ウエイト部１０７から出力された乱数によって決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波の発信源とその受信装置との間の伝播経路を、地物データを用いて推定するレイトレース法を用いた電波伝搬路推定装置及び電波伝搬路推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、送受信間距離の関数である統計式を利用した伝搬予測が一般に利用されている。統計式は市街地、郊外などのケースを細分化することで高い精度を出している。奥村−秦カーブがこれに相当する。
【０００３】
これの発展形として準経験式とよばれるものがある。これは統計的な変動に送受信局の位置関係、周辺建物高などのより具体的なパラメータを考慮した推定をおこなうことで、より地域特性にあった推定をおこなうもので、坂上式や池上式がこの方式に分類されている。
【０００４】
しかしながら、これらの推定式で得られるものは受信電界強度のみで遅延プロファイル推定（パス推定）、電波到来角度推定はできない。これら、受信電界強度、遅延プロファイルなどの推定パラメータと到来角度（Angle Of Arrival）、送信角度（Angle Of Departure）の推定を建造物や地表などの地物データをもとに同時に推定してしまう方法がレイトレース法である。
【０００５】
ある送信機から送信された電波をある受信機で受信した場合、電波はいくつもの経路を通り、ある波は直接、ある波は障害物で反射、透過、回折を経て受信機に到達する。このひとつの経路(パス)を伝搬チャネルと呼ぶ。この伝搬チャネルが複数存在した時、電波はその位相成分によって、お互いに打消しあったり足しあわさったりする。また、到達した電波の経路長により光速と波長から遅延時間と位相を計算することができる。
【０００６】
この経路を探索するために送信機からΔθで光線（レイ）を離散的に放射し、障害物で反射・透過・回折を繰り返しながら受信機をトレースする方法をラウンチング法（launching-method）と呼ぶ（図１３）。ラウンチング法において、反射点、透過点、回折点では電波は減衰と偏波状態の変化を繰り返していく。
【０００７】
レイトレース法のもう一つの方法として全ての障害物に対して送信機の虚像を作って経路を探索する方法をイメージ法(Imaging-method)と呼ぶ。この方法は、厳密な探索ができる反面、障害物が増えると指数関数的に探索する経路の組み合わせが増えてしまうため、室内など比較的狭いエリアを評価するモデルとして使われる。
【０００８】
レイトレース法は、演算量が膨大であるが、近年のコンピュータパワーの進化と経路探索方法の工夫で実用化されている。特許文献１では、推定精度を犠牲にすること無く高速に経路推定を行い、電界強度を演算する方法が開示されている。市街地で基地局アンテナ高が周辺建物より低い場合、電波の主たる経路は道路に沿うことがわかっている。特許文献１では、あらかじめ推定した道路上の経路に沿う形で存在する建物データを障害物として限定し、対象障害物数を減少させる方法について開示している。
【０００９】
一方、レイトレース法による絶対推定経路にレイリー分布則を用いた統計的処理により受信信号データを加工する方法が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。多経路合成波はそれぞれの位相成分によって、その受信レベルが局所的に大きく変動（フェージング）する。レイトレース法によってこの変動を推定する場合、一般に搬送波周波数の半波長程度のポイントごとに経路探索をする必要がある。この場合、例えば５GHzで３cmとなり、広範囲なエリアで推定しようとすると現実的な時間で演算を終えることは不可能となる。フェージングによる受信レベル変動はレイリー分布することが知られており、特許文献２では、受信ポイントを増やすこと無く、フェージングによる変動を表現する方法について開示している。
【特許文献１】特開平９−３３５８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、レイトレース法を用いた電波伝搬路推定ではその推定精度は使用する地物データの精度に依存し、これにより推定精度および推定時間は拘束される。
【００１１】
特許文献１のように、あらかじめ伝播路を限定して演算に使用する障害物数を限定する等の処理を行っても、自動車、歩行者、街路樹等の道路上の障害物を考慮した高精度な推定を行おうとすると演算時間が増大する。
【００１２】
また、特許文献２のように、統計・経験的な処理による受信信号データを加工する演算量削減方法では、その削減量次第でレイトレース法の特長である地物による決定論的な推定結果が崩れ統計処理的で都市特性に依存しない一様な分布になってしまう可能性があり、やはり道路上の障害物を考慮した高精度な推定を行うことができない。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、地物データの複雑さを増す事無く、建物面の複雑さや道路上の障害物を考慮して現実に即した高速な伝播路推定を行い、受信信号データを演算することができる電波伝搬路推定装置及び電波伝搬路推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するため、本発明の電波伝搬路推定装置は、放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手段と、前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算手段と、乱数を発生させる乱数生成手段と、を具備し、前記境界減衰演算手段は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する構成を採る。
【００１５】
本発明の電波伝搬路推定方法は、放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出工程と、前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算工程と、乱数を発生させる乱数生成工程と、を具備し、前記境界減衰演算工程は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成工程にて発生した乱数によって決定する方法を採る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、建物表面の構造的な凹凸や、路上の自動車による反射経路の変化、歩行者や街路樹による遮蔽等を、地物データを複雑化すること無しに、つまり演算時間を増大させること無く表現することができる。結果として各受信結果データを総括した受信レベルが送信源から見通し外に近い場所ではレイリー分布となり、送信源から見通しに近い場所ではＫファクターの異なるライス分布となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図である。図１に示す電波伝搬路推定装置は、送受信機データ記憶部１０１と、地物データ記憶部１０２と、レイ放射部１０３と、境界検出部１０４、一様乱数発生部１０５と、乱数分布選択部１０６と、乱数分布ウエイト部１０７と、境界減衰演算部１０８、追跡停止判定部１０９と、受信伝搬路保存部１１０と、受信結果演算部１１１と、受信結果表示部１１２と、受信結果記憶部１１３と、から主に構成される。
【００１９】
送受信機データ記憶部１０１は、送信機と受信機の位置、送信出力、アンテナ利得、アンテナパターン、ケーブルロス、搬送波周波数、放射離散角度等のパラメータからなる送信機及び受信機のデータを記憶する。送信機のデータはレイ放射部１０３に出力され、受信機のデータは境界検出部１０４に出力される。
【００２０】
地物データ記憶部１０２は、地表面情報、建物情報等の地物データを記憶する。地物データ記憶部１０２は、地物データを、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の直交座標系上に面を形成するポリゴンに変換し、そのポリゴンを道路、畑、山林、コンクリート住宅、木造住宅、オフィスビル、商業ビルなどの属性情報と共に保存する。属性情報には当該カテゴリーごとに伝播特性（導電率、誘電率、透磁率）が割り付けられている。
【００２１】
ポリゴン及び属性情報は、境界検出部１０４及び乱数分布選択部１０６に出力される。また、属性毎に反射、透過、回折を行うか否かを示すオプションスイッチが設定される場合があり、当該スイッチの情報は、境界減衰演算部１０８に出力される。
【００２２】
レイ放射部１０３は、追跡停止判定部１０９からの指示に基づいて送受信機データ記憶部１０１に記憶された送信機の位置からレイを離散的に１本ずつ放射する。なお、レイは線ベクトルであり、ポリゴンと同様に３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）上に存在する。また、レイは、減衰量、位相、遅延時間、送信機識別子、伝搬経路、レイ送信角度、レイ受信角度等のパラメータを持つ。放射されたレイのパラメータ情報は境界検出部１０４に出力される。
【００２３】
境界検出部１０４は、レイ放射部１０３によって放射されたレイの直線上に存在するポリゴン及び受信機を探索する。この境界検出部１０４での探索結果は以下の３つのケースのいずれかとなる。第１のケースはレイの直線上に何も存在しない場合である。第２のケースはレイの直線上に受信機が存在する場合である。第３のケースはレイの直線上にポリゴンが存在する場合である。レイの直線上に存在するポリゴンが障害物となる。
【００２４】
境界検出部１０４は、探索結果が第１のケースの場合、「追跡終了」の状態を示すフラグ情報のみを追跡停止判定部１０９に出力する。また、境界検出部１０４は、探索結果が第２のケースの場合、「追跡終了」の状態を示すフラグ情報とともにレイのパラメータ情報を追跡停止判定部１０９に出力する。また、境界検出部１０４は、探索結果が第３のケースの場合、レイのパラメータ情報、障害物及びその属性情報を境界減衰演算部１０８に出力する。
【００２５】
一様乱数発生部１０５は、同一条件に伝搬路推定が毎回同じ結果になるように設定された乱数初期値から一様乱数を発生する。乱数分布選択部１０６は、道路、山林、壁面等、その障害物の属性情報から乱数分布を選択する。乱数分布ウエイト部１０７は、乱数分布選択部１０６にて選択された乱数分布に従って一様乱数に重み付けを行う。
【００２６】
境界減衰演算部１０８は、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて、レイと障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う。その際、境界減衰演算部１０８は、演算を行うか否か等を乱数分布ウエイト部１０７から出力された乱数によって決定する。なお、境界減衰演算部１０８における乱数を用いた演算方法の詳細は後述する。
【００２７】
減衰され、経路変化したレイのパラメータ情報は、「追跡中」の状態を示すフラグ情報とともに追跡停止判定部１０９に出力される。なお、障害物面が複数の障害物面から形成されたエッジである場合、回折による減衰量算出及びレイのベクトル方位変化、レイの新たな生成が行われる。新たに生成されたレイは、新規のレイとしてレイ放射部１０３及び追跡停止判定部１０９に新規に登録される。
【００２８】
追跡停止判定部１０９は、レイの放射を指示する情報をレイ放射部１０３に出力し、境界検出部１０４あるいは境界減衰演算部１０８から入力したレイについて追跡を停止するか否かの判定を行う。具体的には、追跡停止判定部１０９は、レイのフラグ情報が「追跡中」である場合（第３のケースの場合）、当該レイについて追跡条件を満たすか否かの判定を行う。追跡条件として、レイの電力レベルが閾値未満であること、反射、透過あるいは回折の回数が閾値以内であること等が挙げられる。追跡停止判定部１０９は、追跡条件を満たす場合にはレイのパラメータ情報を境界検出部１０４に出力し、追跡条件を満たさない場合にはレイのフラグを「追跡終了」の状態にする。追跡対象のレイのフラグ情報が「追跡終了」である場合（第１のケース、第２のケース、第３のケースにおいて追跡条件を満たさない場合）、追跡停止判定部１０９は、次のレイの放射を指示する情報をレイ放射部１０３に出力する。また、追跡停止判定部１０９は、第２のケースの場合、レイのパラメータ情報を受信伝搬路保存部１１０に出力する。そして、追跡停止判定部１０９は、レイの総数を予め記憶し、フラグ情報が「追跡終了」となったレイが総数に達した場合、全てのレイの追跡が終了したことを示す情報を受信伝搬路保存部１１０に出力する。
【００２９】
受信伝搬路保存部１１０は、レイのパラメータ情報を受信機と関連付けられて保存し、全てのレイの追跡が終了した時点で、保存しているデータを受信結果演算部１１１に出力する。
【００３０】
受信結果演算部１１１は、図２に示すように、受信伝搬路保存部１１０に保存された全てのレイの瞬時受信電力を受信機ごとに結合し、受信電力、遅延スプレッド、角度スプレッド等の受信結果を演算する。
【００３１】
受信結果表示部１１２は、受信結果演算部１１１にて演算された受信結果を表示する。受信結果記憶部１１３は、受信結果演算部１１１にて演算された受信結果を保存する。
【００３２】
次に、境界減衰演算部１０８における乱数を用いた演算方法の詳細について説明する。
【００３３】
道路上に存在する歩行者、街路樹等によって電波は減衰する。また、街路樹、歩行者等の障害物に衝突するレイは、地表面とレイとの成す角度θが小さい場合に限られる。例えば、図３の場合、地表面との成す角度θが大きいレイＥ３(φ)は地表面で反射して受信機に届くが、地表面との成す角度θが小さいレイＥ２(φ)は地表面で反射する際に樹木や歩行者等に衝突するために減衰量が大きく受信機に届かない。
【００３４】
従って、ある成す角度を閾値として、それ以下のレイに対して追加減衰を加算したり破棄したりすることによってそれらの障害物を考慮することができる。また、ある閾値を境界に一律の減衰を掛けるのでは無く、以下の式（１）の様な地表面とレイの成す角度に依存した減衰を追加することにより、歩行者・樹木等の障害物を表現することもできる。
Lcomp = 1 - exp{min(-θin + θreg, 0) / K} ・・・（１）
【００３５】
なお、式（１）において、Lcompは減衰量、θinは地表面とレイの成す角度、θregは規制角度(閾値)、Kは傾き補正値を示す。
【００３６】
ここで、歩行者や街路樹の存在はランダムであるため、境界減衰演算部１０８は、これらの閾値または式（１）の適応の有無を、乱数分布ウエイト部１０７からの乱数によって決定する。
【００３７】
閾値や使用する乱数の分布は乱数分布選択部１０６にて選ばれる。なお、分布状態はガウス分布、レイリー分布、ポアソン分布など、実験的統計的な値を用いる。
【００３８】
また、歩行者や街路樹は道路(通路)上にのみ存在するため、乱数分布選択部１０６において、地表面の属性によって境界減衰演算部１０８における演算の有無を決定したり統計分布の種類、係数を切り替えたりすることができる。
【００３９】
このように、反射、透過、回折の演算を行うか否か、入射角度に応じて減衰量を変化させるか否かを乱数によって制御することにより、ランダムに存在する歩行者、街路樹等の障害物を地物データとして作成しなくても、実態に即したシミュレーション結果を得ることができる。
【００４０】
なお、境界減衰演算部１０８に出力される乱数は、一様乱数発生部１０５によって生成された一様乱数に乱数分布ウエイト部１０７にて重み付けられた有限な値であり、ある一定周期で繰り返されてしまうため、乱数初期値にて乱数の開始場所をずらすことで、重複を減少させることができる。なお、ここで一様乱数の発生方法として、ＰＮ系列による乱数発生方法が挙げられる。
【００４１】
また、建物の壁面には窓が存在し、図４に示すように通常の壁面部分と窓部分とでは反射率、透過率等が異なるのに対し、通常３Ｄの地物データを作成する場合、建物の壁面は壁のみで、窓のひとつひとつを作成することは無い。
【００４２】
これに対し、本実施の形態では、壁面属性の場合、その透過の有無（壁面の種類）を任意の分布に沿った乱数で切り替えることができる。
【００４３】
これにより、建物の壁面データに窓を作成しなくても、実態に即したシミュレーション結果を得ることができる。また、乱数分布選択部１０６は、窓の有無の切り替えだけで無く、伝搬パラメータ（導電率、誘電率、透磁率）を切り替えることもできる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、障害物の有無、障害物の属性等を乱数制御することにより、地物データの複雑さを増す事無く、建物面の複雑さや道路上の障害物を考慮して現実に即した高速な伝播路推定を行い、受信信号データを演算することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、反射の方向を決定するために乱数を使用する。図５は、本実施の形態に係る電波伝搬路推定装置の構成を示す図である。なお、図５の電波伝搬路推定装置において、図１と共通する構成部分については、図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図５の電波伝搬路推定装置は、図１に対して、境界減衰演算部１０８の代わりに、レイ再放射部２０１、減衰量演算部２０２、アクティブ識別子変更部２０３及び周期トリガ発生部２０４を追加した構成を採る。
【００４７】
境界検出部１０４は、第３のケースの場合に、レイのパラメータ情報、障害物及びその属性情報をレイ再放射部２０１に出力する。
【００４８】
レイ再放射部２０１は、乱数分布ウエイト部１０７にて発生した乱数に従い、障害物に当たったレイの進行方位並びに散乱分割数、分割後レイの方位を決定する。
【００４９】
減衰量演算部２０２は、レイ再放射部２０１にて方位が決定されたレイに対して入射角度と最終方位角度の絶対値差分量に応じた減衰を行う。減衰量演算部２０２にて減衰されたレイは、新規のレイとして追跡停止判定部１０９に新規に登録される。
【００５０】
ここで、レイ再放射部２０１にてランダムに方位が決められ、減衰量演算部２０２にて減衰させる物理的な意味として、例えば以下の２つの例があげられる。１つ目の例として、図６に示すように、道路上には自動車、看板等の反射物により、ある受信機ではあるレイが遮蔽され、ある受信機ではそのレイが受信される。図６ではＥ２(φ)のレイがこれに相当する。また、２つ目の例として、図７に示すように、建物の表面は鏡面状では無く、建物の出入口、張り出し屋根などが存在し、その部分で乱反射する。
【００５１】
レイ再放射部２０１で放出される乱反射の方向は一度にひとつとは限らない。ひとつの反射点で複数の方位に反射する場合について図８を用いて説明する。図８では反射体としてトラックが描かれている。しかしながら、トラックの形状は単純な直方体ではなく、複雑な形状を取っている。当然ながら、トラックは時間と共に移動する。このことは、反射の方向は一意ではないことを意味する。図８の場合、単純化のため元となるレイは（Ｏ１）ひとつであり、トラックにより再放射されるレイは３通り（Ｒ１〜Ｒ３）である。
【００５２】
この場合、再放射されたレイは同時に複数存在することができない。このため、レイ再放射部２０１にて再放射されたレイにはレイ再放射部２０１にて大元となるレイの識別番号と乱数により決定された唯一のアクティブ識別子が付与され受信伝搬路保存部１１０で管理される。受信結果演算部１１１ではアクティブ識別子が正であるレイのみを演算の対象とする。
【００５３】
この大元となるレイの識別番号を持つことで識別される再放射されたレイは、アクティブ識別子変更部２０３にてアクティブ識別子が正であるレイを乱数に則って変化させることで、レイの探索が終了した後に違う結果を得ることができる。
【００５４】
これは、時間のかかる冗長な処理であるレイの探索処理を行う事無く、瞬時に自動車等による移動反射体による伝搬路の変化を表すことができることを意味する。
【００５５】
つまり、周期トリガ発生部２０４により発生したトリガごとにアクティブ識別子変更部２０３にて再放射されたレイを乱数に則って変化させることにより、受信機が静止している状態でも自動車、歩行者等の周辺環境の動きによる動的な伝搬状態の推定値を取得することができる。
【００５６】
アクティブ識別子変更部２０３では、ひとつの大元のレイから派生したレイに対して、ひとつのレイを選択するだけでなく、レイごとに重み付けを行うことにより、拡散反射と呼ばれる現象を表すことができる。拡散反射とは、図９に示すように反射面のざらつきにより反射したレイが正規反射波を中心に拡散する状態を言う。減衰量は入射した角度と反射した方向に乗じた重み付けが全反射波合計で元のレイのポテンシャルを越えることはないように行われる。
【００５７】
このように、本実施の形態によれば、境界における電波の反射方向をその境界に存在する障害物が属する属性に沿った乱数分布から理論値にばらつきを加えることができ、乱反射または拡散反射したレイを全て保存して動的な受信結果データ作成に使うことができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３による発明の構成を示す図である。なお、図１０の電波伝搬路推定装置において、図５と共通する構成部分については、図５と同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図１０の電波伝搬路推定装置は、図５に対して、受信移動経路記憶部３０１及び受信移動経路選択部３０２を追加した構成を採る。
【００６０】
実施の形態３では、任意の位置における伝搬状態を任意のグリッド間隔で上記実施の形態１あるいは実施の形態２によりあらかじめ演算し、受信伝搬路保存部１１０に保存しておく。グリッドのサイズは例えば、送受信にデータのひとつのパラメータとして設定する。
【００６１】
受信移動経路記憶部３０１は、グリッドの位置を記憶し、入力した受信機の移動経路に対応するグリットの番号を示す情報を受信移動経路選択部３０２に出力する。
【００６２】
周期トリガ発生部２０４は、受信機の移動速度とグリッド間隔から計算できる受信結果データの更新間隔に相当するトリガを発生させる。
【００６３】
受信移動経路選択部３０２は、図１１に示すように、トリガごとに当該グリッドの受信結果データに更新していく。
【００６４】
ここで、歩行者、自動車等の携帯電話通話者の移動経路は一意とは限らない。そこで、受信移動経路選択部３０２に乱数分布ウエイト部１０７からの乱数に乗じたゆらぎを与えることにより、移動によるゆらぎを与えることができる。また、シミュレーション範囲内で一様に発生したグリッドの位置を連続的に変化させることにより、移動経路入力による絶対的な移動経路を持たせずに、当該地域特性における統計的な移動特性を取得することができる。
【００６５】
なお、実施の形態１、２にて作り出される伝搬データの変動は受信機が静止している状態でも発生する外部環境による変動であり、本実施の形態３にて作り出される伝搬データの変動は受信機が移動していくことにより発生する変動である。
【００６６】
（他の実施の形態）
なお、上記実施の形態の説明ではレイ放射部１０３より離散的に発生したレイが障害物探索するレイラウンチング法に基づき説明してきたが、本発明は、全ての障害物の組合せを探索するイメージング法についても適用することができる。
【００６７】
この場合、図１２に示すように、図１に対してレイ放射部１０３の代わりに、全組合せ抽出部４０１及び虚像発生部４０２を追加する構成となる。
【００６８】
全組合せ抽出部４０１は、送信機、受信機、障害物、回折エッジの全ての組合せを抽出して記憶する。
【００６９】
虚像発生部４０２は、全組合せ抽出部４０１にて抽出された組合せごとに送信点の虚像を発生していく。
【００７０】
境界検出部１０４は、反射点または回折点を検出する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、都市に依存した空間再現能力により無線システムの空間配置設計に用いるに好適である。また、本発明は、地域特性の再現、自車の任意の走行速度、周辺環境の動きによる動的な伝播環境の再現が可能であり、複数のアンテナ素子を使用する装置を用いて環境に適応させる無線通信方式の開発に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図
【図２】受信点に到達するレイとその結合について説明する図
【図３】路上に存在する障害物による減衰影響について説明する図
【図４】壁面の属性の違いによる減衰影響について説明する図
【図５】本発明の実施の形態２に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図
【図６】路上に存在する障害物による乱反射について説明する図
【図７】障害物表面の構造に起因する乱反射について説明する図
【図８】路上に存在する障害物による動的な乱反射について説明する図
【図９】拡散反射について説明する図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図
【図１１】受信機の移動による変動原理について説明する図
【図１２】本発明の他の実施の形態における電波伝搬路推定装置の構成を示す図
【図１３】レイラウンチング法について説明する図
【符号の説明】
【００７３】
１０１ 送受信機データ記憶部
１０２ 地物データ記憶部
１０３ レイ放射部
１０４ 境界検出部
１０５ 一様乱数発生部
１０６ 乱数分布選択部
１０７ 乱数分布ウエイト部
１０８ 境界減衰演算部
１０９ 追跡停止判定部
１１０ 受信伝搬路保存部
１１１ 受信結果演算部
１１２ 受信結果表示部
１１３ 受信結果記憶部
２０１ レイ再放射部
２０２ 減衰量演算部
２０３ アクティブ識別子変更部
２０４ 周期トリガ発生部
３０１ 受信移動経路記憶部
３０２ 受信移動経路選択部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波の発信源とその受信装置との間の伝播経路を、地物データを用いて推定するレイトレース法を用いた電波伝搬路推定装置及び電波伝搬路推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、送受信間距離の関数である統計式を利用した伝搬予測が一般に利用されている。統計式は市街地、郊外などのケースを細分化することで高い精度を出している。奥村−秦カーブがこれに相当する。
【０００３】
これの発展形として準経験式とよばれるものがある。これは統計的な変動に送受信局の位置関係、周辺建物高などのより具体的なパラメータを考慮した推定をおこなうことで、より地域特性にあった推定をおこなうもので、坂上式や池上式がこの方式に分類されている。
【０００４】
しかしながら、これらの推定式で得られるものは受信電界強度のみで遅延プロファイル推定（パス推定）、電波到来角度推定はできない。これら、受信電界強度、遅延プロファイルなどの推定パラメータと到来角度（Angle Of Arrival）、送信角度（Angle Of Departure）の推定を建造物や地表などの地物データをもとに同時に推定してしまう方法がレイトレース法である。
【０００５】
ある送信機から送信された電波をある受信機で受信した場合、電波はいくつもの経路を通り、ある波は直接、ある波は障害物で反射、透過、回折を経て受信機に到達する。このひとつの経路(パス)を伝搬チャネルと呼ぶ。この伝搬チャネルが複数存在した時、電波はその位相成分によって、お互いに打消しあったり足しあわさったりする。また、到達した電波の経路長により光速と波長から遅延時間と位相を計算することができる。
【０００６】
この経路を探索するために送信機からΔθで光線（レイ）を離散的に放射し、障害物で反射・透過・回折を繰り返しながら受信機をトレースする方法をラウンチング法（launching-method）と呼ぶ（図１３）。ラウンチング法において、反射点、透過点、回折点では電波は減衰と偏波状態の変化を繰り返していく。
【０００７】
レイトレース法のもう一つの方法として全ての障害物に対して送信機の虚像を作って経路を探索する方法をイメージ法(Imaging-method)と呼ぶ。この方法は、厳密な探索ができる反面、障害物が増えると指数関数的に探索する経路の組み合わせが増えてしまうため、室内など比較的狭いエリアを評価するモデルとして使われる。
【０００８】
レイトレース法は、演算量が膨大であるが、近年のコンピュータパワーの進化と経路探索方法の工夫で実用化されている。特許文献１では、推定精度を犠牲にすること無く高速に経路推定を行い、電界強度を演算する方法が開示されている。市街地で基地局アンテナ高が周辺建物より低い場合、電波の主たる経路は道路に沿うことがわかっている。特許文献１では、あらかじめ推定した道路上の経路に沿う形で存在する建物データを障害物として限定し、対象障害物数を減少させる方法について開示している。
【０００９】
一方、レイトレース法による絶対推定経路にレイリー分布則を用いた統計的処理により受信信号データを加工する方法が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。多経路合成波はそれぞれの位相成分によって、その受信レベルが局所的に大きく変動（フェージング）する。レイトレース法によってこの変動を推定する場合、一般に搬送波周波数の半波長程度のポイントごとに経路探索をする必要がある。この場合、例えば５GHzで３cmとなり、広範囲なエリアで推定しようとすると現実的な時間で演算を終えることは不可能となる。フェージングによる受信レベル変動はレイリー分布することが知られており、特許文献２では、受信ポイントを増やすこと無く、フェージングによる変動を表現する方法について開示している。
【特許文献１】特開平９−３３５８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２８５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、レイトレース法を用いた電波伝搬路推定ではその推定精度は使用する地物データの精度に依存し、これにより推定精度および推定時間は拘束される。
【００１１】
特許文献１のように、あらかじめ伝播路を限定して演算に使用する障害物数を限定する等の処理を行っても、自動車、歩行者、街路樹等の道路上の障害物を考慮した高精度な推定を行おうとすると演算時間が増大する。
【００１２】
また、特許文献２のように、統計・経験的な処理による受信信号データを加工する演算量削減方法では、その削減量次第でレイトレース法の特長である地物による決定論的な推定結果が崩れ統計処理的で都市特性に依存しない一様な分布になってしまう可能性があり、やはり道路上の障害物を考慮した高精度な推定を行うことができない。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、地物データの複雑さを増す事無く、建物面の複雑さや道路上の障害物を考慮して現実に即した高速な伝播路推定を行い、受信信号データを演算することができる電波伝搬路推定装置及び電波伝搬路推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するため、本発明の電波伝搬路推定装置は、放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手段と、前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算手段と、乱数を発生させる乱数生成手段と、を具備し、前記境界減衰演算手段は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する構成を採る。
【００１５】
本発明の電波伝搬路推定方法は、放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出工程と、前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算工程と、乱数を発生させる乱数生成工程と、を具備し、前記境界減衰演算工程は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成工程にて発生した乱数によって決定する方法を採る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、建物表面の構造的な凹凸や、路上の自動車による反射経路の変化、歩行者や街路樹による遮蔽等を、地物データを複雑化すること無しに、つまり演算時間を増大させること無く表現することができる。結果として各受信結果データを総括した受信レベルが送信源から見通し外に近い場所ではレイリー分布となり、送信源から見通しに近い場所ではＫファクターの異なるライス分布となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図である。図１に示す電波伝搬路推定装置は、送受信機データ記憶部１０１と、地物データ記憶部１０２と、レイ放射部１０３と、境界検出部１０４、一様乱数発生部１０５と、乱数分布選択部１０６と、乱数分布ウエイト部１０７と、境界減衰演算部１０８、追跡停止判定部１０９と、受信伝搬路保存部１１０と、受信結果演算部１１１と、受信結果表示部１１２と、受信結果記憶部１１３と、から主に構成される。
【００１９】
送受信機データ記憶部１０１は、送信機と受信機の位置、送信出力、アンテナ利得、アンテナパターン、ケーブルロス、搬送波周波数、放射離散角度等のパラメータからなる送信機及び受信機のデータを記憶する。送信機のデータはレイ放射部１０３に出力され、受信機のデータは境界検出部１０４に出力される。
【００２０】
地物データ記憶部１０２は、地表面情報、建物情報等の地物データを記憶する。地物データ記憶部１０２は、地物データを、３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の直交座標系上に面を形成するポリゴンに変換し、そのポリゴンを道路、畑、山林、コンクリート住宅、木造住宅、オフィスビル、商業ビルなどの属性情報と共に保存する。属性情報には当該カテゴリーごとに伝播特性（導電率、誘電率、透磁率）が割り付けられている。
【００２１】
ポリゴン及び属性情報は、境界検出部１０４及び乱数分布選択部１０６に出力される。また、属性毎に反射、透過、回折を行うか否かを示すオプションスイッチが設定される場合があり、当該スイッチの情報は、境界減衰演算部１０８に出力される。
【００２２】
レイ放射部１０３は、追跡停止判定部１０９からの指示に基づいて送受信機データ記憶部１０１に記憶された送信機の位置からレイを離散的に１本ずつ放射する。なお、レイは線ベクトルであり、ポリゴンと同様に３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）上に存在する。また、レイは、減衰量、位相、遅延時間、送信機識別子、伝搬経路、レイ送信角度、レイ受信角度等のパラメータを持つ。放射されたレイのパラメータ情報は境界検出部１０４に出力される。
【００２３】
境界検出部１０４は、レイ放射部１０３によって放射されたレイの直線上に存在するポリゴン及び受信機を探索する。この境界検出部１０４での探索結果は以下の３つのケースのいずれかとなる。第１のケースはレイの直線上に何も存在しない場合である。第２のケースはレイの直線上に受信機が存在する場合である。第３のケースはレイの直線上にポリゴンが存在する場合である。レイの直線上に存在するポリゴンが障害物となる。
【００２４】
境界検出部１０４は、探索結果が第１のケースの場合、「追跡終了」の状態を示すフラグ情報のみを追跡停止判定部１０９に出力する。また、境界検出部１０４は、探索結果が第２のケースの場合、「追跡終了」の状態を示すフラグ情報とともにレイのパラメータ情報を追跡停止判定部１０９に出力する。また、境界検出部１０４は、探索結果が第３のケースの場合、レイのパラメータ情報、障害物及びその属性情報を境界減衰演算部１０８に出力する。
【００２５】
一様乱数発生部１０５は、同一条件に伝搬路推定が毎回同じ結果になるように設定された乱数初期値から一様乱数を発生する。乱数分布選択部１０６は、道路、山林、壁面等、その障害物の属性情報から乱数分布を選択する。乱数分布ウエイト部１０７は、乱数分布選択部１０６にて選択された乱数分布に従って一様乱数に重み付けを行う。
【００２６】
境界減衰演算部１０８は、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて、レイと障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う。その際、境界減衰演算部１０８は、演算を行うか否か等を乱数分布ウエイト部１０７から出力された乱数によって決定する。なお、境界減衰演算部１０８における乱数を用いた演算方法の詳細は後述する。
【００２７】
減衰され、経路変化したレイのパラメータ情報は、「追跡中」の状態を示すフラグ情報とともに追跡停止判定部１０９に出力される。なお、障害物面が複数の障害物面から形成されたエッジである場合、回折による減衰量算出及びレイのベクトル方位変化、レイの新たな生成が行われる。新たに生成されたレイは、新規のレイとしてレイ放射部１０３及び追跡停止判定部１０９に新規に登録される。
【００２８】
追跡停止判定部１０９は、レイの放射を指示する情報をレイ放射部１０３に出力し、境界検出部１０４あるいは境界減衰演算部１０８から入力したレイについて追跡を停止するか否かの判定を行う。具体的には、追跡停止判定部１０９は、レイのフラグ情報が「追跡中」である場合（第３のケースの場合）、当該レイについて追跡条件を満たすか否かの判定を行う。追跡条件として、レイの電力レベルが閾値未満であること、反射、透過あるいは回折の回数が閾値以内であること等が挙げられる。追跡停止判定部１０９は、追跡条件を満たす場合にはレイのパラメータ情報を境界検出部１０４に出力し、追跡条件を満たさない場合にはレイのフラグを「追跡終了」の状態にする。追跡対象のレイのフラグ情報が「追跡終了」である場合（第１のケース、第２のケース、第３のケースにおいて追跡条件を満たさない場合）、追跡停止判定部１０９は、次のレイの放射を指示する情報をレイ放射部１０３に出力する。また、追跡停止判定部１０９は、第２のケースの場合、レイのパラメータ情報を受信伝搬路保存部１１０に出力する。そして、追跡停止判定部１０９は、レイの総数を予め記憶し、フラグ情報が「追跡終了」となったレイが総数に達した場合、全てのレイの追跡が終了したことを示す情報を受信伝搬路保存部１１０に出力する。
【００２９】
受信伝搬路保存部１１０は、レイのパラメータ情報を受信機と関連付けられて保存し、全てのレイの追跡が終了した時点で、保存しているデータを受信結果演算部１１１に出力する。
【００３０】
受信結果演算部１１１は、図２に示すように、受信伝搬路保存部１１０に保存された全てのレイの瞬時受信電力を受信機ごとに結合し、受信電力、遅延スプレッド、角度スプレッド等の受信結果を演算する。
【００３１】
受信結果表示部１１２は、受信結果演算部１１１にて演算された受信結果を表示する。受信結果記憶部１１３は、受信結果演算部１１１にて演算された受信結果を保存する。
【００３２】
次に、境界減衰演算部１０８における乱数を用いた演算方法の詳細について説明する。
【００３３】
道路上に存在する歩行者、街路樹等によって電波は減衰する。また、街路樹、歩行者等の障害物に衝突するレイは、地表面とレイとの成す角度θが小さい場合に限られる。例えば、図３の場合、地表面との成す角度θが大きいレイＥ３(φ)は地表面で反射して受信機に届くが、地表面との成す角度θが小さいレイＥ２(φ)は地表面で反射する際に樹木や歩行者等に衝突するために減衰量が大きく受信機に届かない。
【００３４】
従って、ある成す角度を閾値として、それ以下のレイに対して追加減衰を加算したり破棄したりすることによってそれらの障害物を考慮することができる。また、ある閾値を境界に一律の減衰を掛けるのでは無く、以下の式（１）の様な地表面とレイの成す角度に依存した減衰を追加することにより、歩行者・樹木等の障害物を表現することもできる。
Lcomp = 1 - exp{min(-θin + θreg, 0) / K} ・・・（１）
【００３５】
なお、式（１）において、Lcompは減衰量、θinは地表面とレイの成す角度、θregは規制角度(閾値)、Kは傾き補正値を示す。
【００３６】
ここで、歩行者や街路樹の存在はランダムであるため、境界減衰演算部１０８は、これらの閾値または式（１）の適応の有無を、乱数分布ウエイト部１０７からの乱数によって決定する。
【００３７】
閾値や使用する乱数の分布は乱数分布選択部１０６にて選ばれる。なお、分布状態はガウス分布、レイリー分布、ポアソン分布など、実験的統計的な値を用いる。
【００３８】
また、歩行者や街路樹は道路(通路)上にのみ存在するため、乱数分布選択部１０６において、地表面の属性によって境界減衰演算部１０８における演算の有無を決定したり統計分布の種類、係数を切り替えたりすることができる。
【００３９】
このように、反射、透過、回折の演算を行うか否か、入射角度に応じて減衰量を変化させるか否かを乱数によって制御することにより、ランダムに存在する歩行者、街路樹等の障害物を地物データとして作成しなくても、実態に即したシミュレーション結果を得ることができる。
【００４０】
なお、境界減衰演算部１０８に出力される乱数は、一様乱数発生部１０５によって生成された一様乱数に乱数分布ウエイト部１０７にて重み付けられた有限な値であり、ある一定周期で繰り返されてしまうため、乱数初期値にて乱数の開始場所をずらすことで、重複を減少させることができる。なお、ここで一様乱数の発生方法として、ＰＮ系列による乱数発生方法が挙げられる。
【００４１】
また、建物の壁面には窓が存在し、図４に示すように通常の壁面部分と窓部分とでは反射率、透過率等が異なるのに対し、通常３Ｄの地物データを作成する場合、建物の壁面は壁のみで、窓のひとつひとつを作成することは無い。
【００４２】
これに対し、本実施の形態では、壁面属性の場合、その透過の有無（壁面の種類）を任意の分布に沿った乱数で切り替えることができる。
【００４３】
これにより、建物の壁面データに窓を作成しなくても、実態に即したシミュレーション結果を得ることができる。また、乱数分布選択部１０６は、窓の有無の切り替えだけで無く、伝搬パラメータ（導電率、誘電率、透磁率）を切り替えることもできる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、障害物の有無、障害物の属性等を乱数制御することにより、地物データの複雑さを増す事無く、建物面の複雑さや道路上の障害物を考慮して現実に即した高速な伝播路推定を行い、受信信号データを演算することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、反射の方向を決定するために乱数を使用する。図５は、本実施の形態に係る電波伝搬路推定装置の構成を示す図である。なお、図５の電波伝搬路推定装置において、図１と共通する構成部分については、図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図５の電波伝搬路推定装置は、図１に対して、境界減衰演算部１０８の代わりに、レイ再放射部２０１、減衰量演算部２０２、アクティブ識別子変更部２０３及び周期トリガ発生部２０４を追加した構成を採る。
【００４７】
境界検出部１０４は、第３のケースの場合に、レイのパラメータ情報、障害物及びその属性情報をレイ再放射部２０１に出力する。
【００４８】
レイ再放射部２０１は、乱数分布ウエイト部１０７にて発生した乱数に従い、障害物に当たったレイの進行方位並びに散乱分割数、分割後レイの方位を決定する。
【００４９】
減衰量演算部２０２は、レイ再放射部２０１にて方位が決定されたレイに対して入射角度と最終方位角度の絶対値差分量に応じた減衰を行う。減衰量演算部２０２にて減衰されたレイは、新規のレイとして追跡停止判定部１０９に新規に登録される。
【００５０】
ここで、レイ再放射部２０１にてランダムに方位が決められ、減衰量演算部２０２にて減衰させる物理的な意味として、例えば以下の２つの例があげられる。１つ目の例として、図６に示すように、道路上には自動車、看板等の反射物により、ある受信機ではあるレイが遮蔽され、ある受信機ではそのレイが受信される。図６ではＥ２(φ)のレイがこれに相当する。また、２つ目の例として、図７に示すように、建物の表面は鏡面状では無く、建物の出入口、張り出し屋根などが存在し、その部分で乱反射する。
【００５１】
レイ再放射部２０１で放出される乱反射の方向は一度にひとつとは限らない。ひとつの反射点で複数の方位に反射する場合について図８を用いて説明する。図８では反射体としてトラックが描かれている。しかしながら、トラックの形状は単純な直方体ではなく、複雑な形状を取っている。当然ながら、トラックは時間と共に移動する。このことは、反射の方向は一意ではないことを意味する。図８の場合、単純化のため元となるレイは（Ｏ１）ひとつであり、トラックにより再放射されるレイは３通り（Ｒ１〜Ｒ３）である。
【００５２】
この場合、再放射されたレイは同時に複数存在することができない。このため、レイ再放射部２０１にて再放射されたレイにはレイ再放射部２０１にて大元となるレイの識別番号と乱数により決定された唯一のアクティブ識別子が付与され受信伝搬路保存部１１０で管理される。受信結果演算部１１１ではアクティブ識別子が正であるレイのみを演算の対象とする。
【００５３】
この大元となるレイの識別番号を持つことで識別される再放射されたレイは、アクティブ識別子変更部２０３にてアクティブ識別子が正であるレイを乱数に則って変化させることで、レイの探索が終了した後に違う結果を得ることができる。
【００５４】
これは、時間のかかる冗長な処理であるレイの探索処理を行う事無く、瞬時に自動車等による移動反射体による伝搬路の変化を表すことができることを意味する。
【００５５】
つまり、周期トリガ発生部２０４により発生したトリガごとにアクティブ識別子変更部２０３にて再放射されたレイを乱数に則って変化させることにより、受信機が静止している状態でも自動車、歩行者等の周辺環境の動きによる動的な伝搬状態の推定値を取得することができる。
【００５６】
アクティブ識別子変更部２０３では、ひとつの大元のレイから派生したレイに対して、ひとつのレイを選択するだけでなく、レイごとに重み付けを行うことにより、拡散反射と呼ばれる現象を表すことができる。拡散反射とは、図９に示すように反射面のざらつきにより反射したレイが正規反射波を中心に拡散する状態を言う。減衰量は入射した角度と反射した方向に乗じた重み付けが全反射波合計で元のレイのポテンシャルを越えることはないように行われる。
【００５７】
このように、本実施の形態によれば、境界における電波の反射方向をその境界に存在する障害物が属する属性に沿った乱数分布から理論値にばらつきを加えることができ、乱反射または拡散反射したレイを全て保存して動的な受信結果データ作成に使うことができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３による発明の構成を示す図である。なお、図１０の電波伝搬路推定装置において、図５と共通する構成部分については、図５と同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図１０の電波伝搬路推定装置は、図５に対して、受信移動経路記憶部３０１及び受信移動経路選択部３０２を追加した構成を採る。
【００６０】
実施の形態３では、任意の位置における伝搬状態を任意のグリッド間隔で上記実施の形態１あるいは実施の形態２によりあらかじめ演算し、受信伝搬路保存部１１０に保存しておく。グリッドのサイズは例えば、送受信にデータのひとつのパラメータとして設定する。
【００６１】
受信移動経路記憶部３０１は、グリッドの位置を記憶し、入力した受信機の移動経路に対応するグリットの番号を示す情報を受信移動経路選択部３０２に出力する。
【００６２】
周期トリガ発生部２０４は、受信機の移動速度とグリッド間隔から計算できる受信結果データの更新間隔に相当するトリガを発生させる。
【００６３】
受信移動経路選択部３０２は、図１１に示すように、トリガごとに当該グリッドの受信結果データに更新していく。
【００６４】
ここで、歩行者、自動車等の携帯電話通話者の移動経路は一意とは限らない。そこで、受信移動経路選択部３０２に乱数分布ウエイト部１０７からの乱数に乗じたゆらぎを与えることにより、移動によるゆらぎを与えることができる。また、シミュレーション範囲内で一様に発生したグリッドの位置を連続的に変化させることにより、移動経路入力による絶対的な移動経路を持たせずに、当該地域特性における統計的な移動特性を取得することができる。
【００６５】
なお、実施の形態１、２にて作り出される伝搬データの変動は受信機が静止している状態でも発生する外部環境による変動であり、本実施の形態３にて作り出される伝搬データの変動は受信機が移動していくことにより発生する変動である。
【００６６】
（他の実施の形態）
なお、上記実施の形態の説明ではレイ放射部１０３より離散的に発生したレイが障害物探索するレイラウンチング法に基づき説明してきたが、本発明は、全ての障害物の組合せを探索するイメージング法についても適用することができる。
【００６７】
この場合、図１２に示すように、図１に対してレイ放射部１０３の代わりに、全組合せ抽出部４０１及び虚像発生部４０２を追加する構成となる。
【００６８】
全組合せ抽出部４０１は、送信機、受信機、障害物、回折エッジの全ての組合せを抽出して記憶する。
【００６９】
虚像発生部４０２は、全組合せ抽出部４０１にて抽出された組合せごとに送信点の虚像を発生していく。
【００７０】
境界検出部１０４は、反射点または回折点を検出する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、都市に依存した空間再現能力により無線システムの空間配置設計に用いるに好適である。また、本発明は、地域特性の再現、自車の任意の走行速度、周辺環境の動きによる動的な伝播環境の再現が可能であり、複数のアンテナ素子を使用する装置を用いて環境に適応させる無線通信方式の開発に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図
【図２】受信点に到達するレイとその結合について説明する図
【図３】路上に存在する障害物による減衰影響について説明する図
【図４】壁面の属性の違いによる減衰影響について説明する図
【図５】本発明の実施の形態２に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図
【図６】路上に存在する障害物による乱反射について説明する図
【図７】障害物表面の構造に起因する乱反射について説明する図
【図８】路上に存在する障害物による動的な乱反射について説明する図
【図９】拡散反射について説明する図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る電波伝搬路推定装置の構成を示すブロック図
【図１１】受信機の移動による変動原理について説明する図
【図１２】本発明の他の実施の形態における電波伝搬路推定装置の構成を示す図
【図１３】レイラウンチング法について説明する図
【符号の説明】
【００７３】
１０１ 送受信機データ記憶部
１０２ 地物データ記憶部
１０３ レイ放射部
１０４ 境界検出部
１０５ 一様乱数発生部
１０６ 乱数分布選択部
１０７ 乱数分布ウエイト部
１０８ 境界減衰演算部
１０９ 追跡停止判定部
１１０ 受信伝搬路保存部
１１１ 受信結果演算部
１１２ 受信結果表示部
１１３ 受信結果記憶部
２０１ レイ再放射部
２０２ 減衰量演算部
２０３ アクティブ識別子変更部
２０４ 周期トリガ発生部
３０１ 受信移動経路記憶部
３０２ 受信移動経路選択部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手段と、
前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算手段と、
乱数を発生させる乱数生成手段と、を具備し、
前記境界減衰演算手段は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する電波伝搬路推定装置。
【請求項２】
前記境界減衰演算手段は、角度に依存した減衰を行うか否かを前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する請求項１記載の電波伝搬路推定装置。
【請求項３】
前記境界減衰演算手段は、障害物の属性を前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する請求項１又は請求項２記載の電波伝搬路推定装置。
【請求項４】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手段と、
乱数を発生させる乱数生成手段と、
前記乱数生成手段にて発生した乱数に従い、障害物に当たったレイの進行方位並びに散乱分割数、分割後レイの方位を決定するレイ再放射手段と、
前記レイ再放射手段にて方位が決定されたレイに対して入射角度と最終方位角度の絶対値差分量に応じた減衰を行う減衰量演算手段と、を具備する電波伝搬路推定装置。
【請求項５】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出工程と、
前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算工程と、
乱数を発生させる乱数生成工程と、を具備し、
前記境界減衰演算工程は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成工程にて発生した乱数によって決定する電波伝搬路推定方法。
【請求項６】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手順と、
前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算手順と、
乱数を発生させる乱数生成手順と、を具備し、
前記境界減衰演算手順は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成手順にて発生した乱数によって決定するシミュレーションプログラム。
【請求項１】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手段と、
前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算手段と、
乱数を発生させる乱数生成手段と、を具備し、
前記境界減衰演算手段は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する電波伝搬路推定装置。
【請求項２】
前記境界減衰演算手段は、角度に依存した減衰を行うか否かを前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する請求項１記載の電波伝搬路推定装置。
【請求項３】
前記境界減衰演算手段は、障害物の属性を前記乱数生成手段にて発生した乱数によって決定する請求項１又は請求項２記載の電波伝搬路推定装置。
【請求項４】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手段と、
乱数を発生させる乱数生成手段と、
前記乱数生成手段にて発生した乱数に従い、障害物に当たったレイの進行方位並びに散乱分割数、分割後レイの方位を決定するレイ再放射手段と、
前記レイ再放射手段にて方位が決定されたレイに対して入射角度と最終方位角度の絶対値差分量に応じた減衰を行う減衰量演算手段と、を具備する電波伝搬路推定装置。
【請求項５】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出工程と、
前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算工程と、
乱数を発生させる乱数生成工程と、を具備し、
前記境界減衰演算工程は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成工程にて発生した乱数によって決定する電波伝搬路推定方法。
【請求項６】
放射されたレイの直線上に存在する障害物及び受信機を探索する境界検出手順と、
前記レイの直線上に前記障害物が存在する場合、障害物面の傾き、障害物の属性に基づいて前記レイと前記障害物面との空間上の成す角を求め、反射、透過、回折による減衰量の演算及びレイのベクトル方位の変化量の演算を行う境界減衰演算手順と、
乱数を発生させる乱数生成手順と、を具備し、
前記境界減衰演算手順は、前記演算を行うか否かを前記乱数生成手順にて発生した乱数によって決定するシミュレーションプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−８７０３８（Ｐ２００６−８７０３８Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７２３７４（Ｐ２００４−２７２３７４）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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