(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける伝搬特性を推定する伝搬特性推定装置であって、
地形データが予め記憶された地形データベースと、
建物データが予め記憶された建物データベースと、
土地利用分布データが予め記憶された土地利用分布データベースと、
前記地形データベースに記憶された前記伝搬特性を推定する対象の送受信地点間の前記地形データと、前記建物データベースに記憶された前記送受信地点間の前記建物データと、土地利用分布データベースに記憶された前記送受信地点間の前記土地利用分布データに基づくクラッタ高データを参照して、前記送受信地点間の地形上の建物の位置に建物の高さをそれぞれ付加するとともに、建物の位置以外に所定のクラッタ高をそれぞれ付加したプロファイルを作成するプロファイル作成手段と、
前記プロファイルを参照して、前記送受信地点間の回折損失を計算する回折損失計算手段と、
前記送受信地点間の見通し内の伝搬損失を計算する見通し内伝搬損失計算手段と、
前記送受信地点間の周囲建物による付加損失を計算する周囲建物付加損失計算手段と、
前記回折損失と、前記見通し内の伝搬損失と、前記周囲建物による付加損失とに基づいて、前記伝搬特性の推定値を計算する伝搬特性推定手段と
を備えたことを特徴とする伝搬特性推定装置。
【請求項２】
無線通信システムにおける伝搬特性を推定するために、地形データが予め記憶された地形データベースと、建物データが予め記憶された建物データベースと、土地利用分布データが予め記憶された土地利用分布データベースとを備えた伝搬特性推定装置が行う伝搬特性推定方法であって、
前記地形データベースに記憶された前記伝搬特性を推定する対象の送受信地点間の前記地形データと、前記建物データベースに記憶された前記送受信地点間の前記建物データと、土地利用分布データベースに記憶された前記送受信地点間の前記土地利用分布データに基づくクラッタ高データを参照して、前記送受信地点間の地形上の建物の位置に建物の高さをそれぞれ付加するとともに、建物の位置以外に前記クラッタ高データをそれぞれ付加したプロファイルを作成するプロファイル作成ステップと、
前記プロファイルを参照して、前記送受信地点間の回折損失を計算する回折損失計算ステップと、
前記送受信地点間の見通し内の伝搬損失を計算する見通し内伝搬損失計算ステップと、
前記送受信地点間の周囲建物による付加損失を計算する周囲建物付加損失計算ステップと、
前記回折損失と、前記見通し内の伝搬損失と、前記周囲建物による付加損失とに基づいて、前記伝搬特性の推定値を計算する伝搬特性推定ステップと
を有することを特徴とする伝搬特性推定方法。
【請求項３】
コンピュータを、請求項１に記載の伝搬特性推定装置として機能させるための伝搬特性推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける伝搬特性推定装置、伝搬特性推定方法及び伝搬特性推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおける伝搬損失推定方法は大きく分類してサイトスペシフィックと、サイトジェネラルの２種類が存在する。サイトスペシフィックな推定とは特定の場所固有の伝搬損失推定が可能となる推定方法である。一方、サイトジェネラルな推定とは場所固有では無い一般的な伝搬特性の傾向を推定する推定方法である。
【０００３】
ＩＴＵ−Ｒ勧告Ｐ．１８１２（非特許文献１）ではサイトスペシフィックな推定を可能とする伝搬特性推定方法を用い、主に地形情報と国土地理院などが発行する土地利用分布を利用して周辺建物の影響をクラッタ高として考慮することにより伝搬損失の推定を行う。この推定方法は、地形情報と土地利用分布情報を利用するものである。
【０００４】
ここで、図８を参照して、従来技術による伝搬特性推定を行う伝搬特性推定装置の構成について説明する。図８は、従来技術による伝搬特性推定を行う伝搬特性推定装置の構成を示すブロック図である。図４において、符号１は、地形情報が予め記憶された地形データベース（ＤＢ）である。符号２は、土地利用分布情報が予め記憶された土地利用分布データベース（ＤＢ）である。符号３は、伝搬特性を計算した結果（推定結果）を記憶する計算結果記憶部である。符号４は、伝搬特性を推定するために必要なパラメータを設定するパラメータ入力部である。符号５は、伝搬特性を推定するための計算に用いる配列を初期化する配列初期化部である。
【０００５】
符号６は、見通し内伝搬の損失を計算する見通し内伝搬損失計算部である。符号７は、回折による損失を計算する回折損失計算部である。符号８は、大気による散乱の影響を計算する大気散乱計算部である。符号９は、特異な伝搬の影響を計算する特異伝搬計算部である。符号１０は、周囲建物による付加損失を計算する周囲建物による付加損失計算部である。符号１１は、場所率を計算する場所率計算部である。符号１２は、建物侵入損失を計算する建物侵入損失計算部である。
【０００６】
次に、図９を参照して、図８に示す伝搬特性推定装置の処理動作を説明する。図９は、図８に示す伝搬特性推定装置の処理動作を示すフローチャートである。まず、パラメータ入力部４は、伝搬特性推定に必要なパラメータ（周波数、送受信点位置など）を入力する（ステップＳ１１）。そして、配列初期化部５は、伝搬特性推定の計算に用いる配列を初期化し、各計算部（見通し内伝搬損失計算部６、回折損失計算部７、大気散乱計算部８、特異伝搬計算部９、周囲建物による付加損失計算部１０、場所率計算部１１、建物侵入損失計算部１２）は、地形ＤＢ１と土地利用ＤＢ２からデータを読み込み（ステップＳ１２）、地形にクラッタ高を加算したプロファイルを作成する（ステップＳ１３）。
【０００７】
次に、見通し内伝搬損失計算部６は、見通し内伝搬損失の推定値を計算する（ステップＳ１４）。次に、回折損失計算部７は、回折損失の推定値を計算する（ステップＳ１５）。続いて、大気散乱計算部８は、大気散乱の影響の推定値を計算する（ステップＳ１６）。
【０００８】
次に、特異伝搬計算部９は、ダクトなどの特異伝搬の影響の推定値を計算する（ステップＳ１７）。続いて、周囲建物による付加損失計算部１０は、周囲建物による付加損失の推定値を計算する（ステップＳ１８）。次に、場所率計算部１１は、場所率を計算する（ステップＳ１９）。最後に、建物侵入損失計算部１２は、建物侵入損失の推定値を計算する（ステップＳ２０）。そして、各計算部（見通し内伝搬損失計算部６、回折損失計算部７、大気散乱計算部８、特異伝搬計算部９、周囲建物による付加損失計算部１０、場所率計算部１１、建物侵入損失計算部１２）における推定値を加算して伝搬特性推定値を求める。
【０００９】
ここで、図１０を参照して、図９に示す回折損失推定処理（ステップＳ１５）について、具体的な計算方法について説明する。図６は、図９に示す回折損失推定処理（ステップＳ１５）について、具体的な計算方法を示す図である。回折損失推定処理では、図１０に示すように、ＩＴＵ−Ｒ勧告Ｐ．１８１２では送受信間に存在する回折点を地形の構造に基づいて最大で３点設定したモデルを用い、それぞれの点の高さに土地利用分布情報に応じてクラッタタイプとクラッタ高を関係つけた表を参照して得られる推奨のクラッタ高を加算して、それぞれの回折損失を追加する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Rec. ITU-R P.1812: " A path-specific propagation prediction method for point-to-area terrestrial services in the VHF and UHF bands," ITU-R Recommendations, Volume 2012 P Series−Part 2, ITU, Geneva.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＩＴＵ−Ｒ勧告Ｐ．１８１２はサイトスペシフィックな推定法を唱っているものの、世界全体で見たとき建物の形状、場所や高さ情報といった建物情報に関しては入手が困難である地域が多いため、建物や植生などの影響は回折損失推定においてクラッタ高としてサイトジェネラルなモデル化が行われ、そのモデル化された値に基づいて損失推定が行われている。
【００１２】
しかしながら、このクラッタ高はあくまで推奨値で有り、実際の建物状況に応じてクラッタ高の変更をする必要があり、実際の建物状況から適正なクラッタ高を設定することは困難であることから伝搬特性の推定値精度を向上させることが困難であるという問題がある。
【００１３】
一方、近年の日本では、建物の形状、場所や高さ情報といった建物情報がデータベースとして利用可能な環境が整備されている。このデータベースを利用することにより平均建物高などの値は算出可能であるが、クラッタ高は平均建物高とは異なること、またクラッタ高は建物データベースから統計的にどのように算出するのかについて明確な定義がないため、適正なクラッタ高を用いての周辺建物による付加損失推定が困難であるという問題もある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無線通信システムにおける伝搬特性推定値の計算精度を向上させることできる伝搬特性推定装置、伝搬特性推定方法及び伝搬特性推定プログラム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】
【００１５】
本発明は、無線通信システムにおける伝搬特性を推定する伝搬特性推定装置であって、地形データが予め記憶された地形データベースと、建物データが予め記憶された建物データベースと、土地利用分布データが予め記憶された土地利用分布データベースと、前記地形データベースに記憶された前記地形データと、前記建物データベースに記憶された前記建物データと、土地利用分布データベースに記憶された前記土地利用分布データに基づくクラッタ高データを参照して、送受信地点間の建物の位置に建物の高さをそれぞれ付加するとともに、建物の位置以外に所定のクラッタ高をそれぞれ付加したプロファイルを作成プロファイル作成手段と、前記プロファイルを参照して、回折損失を計算する回折損失計算手段と、見通し内の伝搬損失を計算する見通し内伝搬損失計算手段と、周囲建物による付加損失を計算する周囲建物付加損失計算手段と、前記回折損失と、前記見通し内伝搬損失と、前記周囲建物による付加損失とに基づいて、前記伝搬特性の推定値を計算する伝搬特性推定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、無線通信システムにおける伝搬特性を推定するために、地形データが予め記憶された地形データベースと、建物データが予め記憶された建物データベースと、土地利用分布データが予め記憶された土地利用分布データベースとを備えた伝搬特性推定装置が行う伝搬特性推定方法であって、前記地形データベースに記憶された前記地形データと、前記建物データベースに記憶された前記建物データと、土地利用分布データベースに記憶された前記土地利用分布データに基づくクラッタ高データを参照して、送受信地点間の建物の位置に建物の高さをそれぞれ付加するとともに、建物の位置以外に前記クラッタ高データをそれぞれ付加したプロファイルを作成プロファイル作成ステップと、前記プロファイルを参照して、回折損失を計算する回折損失計算ステップと、見通し内の伝搬損失を計算する見通し内伝搬損失計算ステップと、周囲建物による付加損失を計算する周囲建物付加損失計算ステップと、前記回折損失と、前記見通し内伝搬損失と、前記周囲建物による付加損失とに基づいて、前記伝搬特性の推定値を計算する伝搬特性推定ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、コンピュータを、前記伝搬特性推定装置として機能させるための伝搬特性推定プログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、伝搬特性推定値の計算精度を向上させることが可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す伝搬特性推定装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】図２に示す回折損失推定処理（ステップＳ５）について、具体的な計算方法を示す図である。
【図４】従来技術と本発明における「回折損失推定」の算出方法を比較した図である。
【図５】図２に示す周囲建物による付加損失を算出する方法を示す図である。
【図６】建物ＤＢ１３のデータを使用した場合と使用しない場合の伝搬特性の算出方法の違いを示す図である。
【図７】測定結果と、本発明による伝搬特性推定結果と、従来技術による伝搬特性推定結果とを比較した結果を示す図である。
【図８】従来技術による伝搬特性推定を行う伝搬特性推定装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す伝搬特性推定装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】図８に示す回折損失推定処理（ステップＳ１５）について、具体的な計算方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による伝搬特性推定装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、図８に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、建物データが予め記憶された建物データベース（ＤＢ）１３を新たに設けた点である。
【００２１】
次に、図２を参照して、図１に示す伝搬特性推定装置の処理動作を説明する。図２は、図１に示す伝搬特性推定装置の処理動作を示すフローチャートである。まず、パラメータ入力部４は、伝搬特性推定に必要なパラメータ（周波数、送受信点位置など）を入力する（ステップＳ１）。そして、配列初期化部５は、伝搬特性推定の計算に用いる配列を初期化する。続いて、各計算部（見通し内伝搬損失計算部６、回折損失計算部７、大気散乱計算部８、特異伝搬計算部９、周囲建物による付加損失計算部１０、場所率計算部１１、建物侵入損失計算部１２）は、地形ＤＢ１と、土地利用ＤＢ２と、建物ＤＢ１３からデータを読み込み（ステップＳ２）、建物、地形及びクラッタ高に基づくプロファイルを作成する（ステップＳ３）。
【００２２】
次に、見通し内伝搬損失計算部６は、見通し内伝搬損失の推定値を計算する（ステップＳ４）。次に、回折損失計算部７は、回折損失の推定値を計算する（ステップＳ５）。続いて、大気散乱計算部８は、大気散乱の影響の推定値を計算する（ステップＳ６）。
【００２３】
次に、特異伝搬計算部９は、ダクトなどの特異伝搬の影響の推定値を計算する（ステップＳ７）。続いて、周囲建物による付加損失計算部１０は、周囲建物による付加損失の推定値を計算する（ステップＳ８）。次に、場所率計算部１１は、場所率を計算する（ステップＳ９）。最後に、建物侵入損失計算部１２は、建物侵入損失の推定値を計算する（ステップＳ１０）。そして、各計算部（見通し内伝搬損失計算部６、回折損失計算部７、大気散乱計算部８、特異伝搬計算部９、周囲建物による付加損失計算部１０、場所率計算部１１、建物侵入損失計算部１２）における推定値を加算して伝搬特性推定値を求め、計算結果記憶部３に記憶する。
【００２４】
なお、前述した説明においては、見通し内伝搬損失、回折損失、大気散乱の影響、特異伝搬、場所率及び建物侵入損失を推定する構成を説明したが、伝搬特性の推定値として、見通し内伝搬損失と、回折損失と、周囲建物による付加損失のみを計算することによって伝搬特性の推定値としてもよい。
【００２５】
ここで、図３を参照して、図２に示す回折損失推定処理（ステップＳ５）について、具体的な計算方法について説明する。図３は、図２に示す回折損失推定処理（ステップＳ５）について、具体的な計算方法を示す図である。回折損失推定処理は、地形ＤＢ１、建物ＤＢ１３及び推奨されているクラッタ高から求められるプロファイルを利用して行う。すなわち、回折損失推定処理では、図３に示すように、建物ＤＢ１３、地形ＤＢ１及びクラッタ高が反映されたプロファイルを用いて最大３点の回折点を設定し、それぞれの回折損失を追加する。
【００２６】
図４は、従来技術と本発明における「回折損失推定」の算出方法を比較した図である。図４に示すように、従来法では、クラッタタイプとクラッタ高の代表値を関係つけた表を参照して作成したプロファイルを伝搬特性の計算に用いるが、クラッタ高が代表値であるため、推定精度を向上させるためにはその場所に適したクラッタ高の値に変更する必要がある。
【００２７】
これに対して、本発明による方法では、建物ＤＢ１３に記憶されているデータを参照することにより、図４に示すように、建物ＤＢ１３、地形ＤＢ１及びクラッタ高が反映されたプロファイルを用いて最大３点の回折点を設定し、それぞれの回折損失を追加するようにしたため、推定精度を向上することができる。特に、本発明による方法は、回折損失の算出式は従来法と同一であるが、その算出の為に必要となるプロファイルを建物、地形、クラッタ高を考慮して作成するようにしたため、伝搬特性の推定値の精度を向上させることができる。
【００２８】
次に、図５を参照して、図２に示す周囲建物による付加損失を算出する方法について説明する。図５は、図２に示す周囲建物による付加損失を算出する方法を示す図である。付加損失Ａｈは、（１）式によって算出する。（１）式は、公知の算出式であるので、詳細な説明を省略する。
【数１】
0005592927.tif 000002
【００２９】
（１）式を計算するために、必要なパラメータの定義は、図５に示す通りである。また、クラッタ高Ｒは、建物ＤＢ１３に記憶された建物の実際の高さではなく、図５に示すクラッタタイプとクラッタ高Ｒの代表値とを関係つけたテーブル中の代表値を用いる。建物と送受信点との距離についても建物ＤＢ１３に記憶された実際の距離ではなく、固定の代表値（２７ｍ）を用いる。
【００３０】
図６は、山間部、平野部において、建物ＤＢ１３のデータを使用した場合と使用しない場合の伝搬特性の算出方法の違いを示す図である。図６に示すように、実際の建物ＤＢ１３に記憶されているデータに基づくプロファイルを用いることにより、適正なクラッタ高を算出することなく伝搬損失が推定可能になる。大都市においては、勧告で推奨されるクラッタ高も２０ｍと低いことから、前述した方法のように建物ＤＢ１３に記憶されているデータを利用することで適正なクラッタ高を算出することなく、より精度の高い推定が可能になる。
【００３１】
このように、地形ＤＢ１と建物ＤＢ１３に記憶されているデータを用い、実際の状態に近いプロファイルに基づいた伝搬損失推定を行うことにより、適正なクラッタ高を算出することなく伝搬損失推定精度が従来法より向上させることが可能になる。
【００３２】
次に、図７を参照して、伝搬特性の測定結果と、本発明による伝搬特性推定結果と、従来技術による伝搬特性推定結果とを比較した結果について説明する。図７は、伝搬特性の測定結果と、本発明による伝搬特性推定結果と、従来技術による伝搬特性推定結果とを比較した結果を示す図である。図７に示すように、本発明による伝搬特性推定結果は、従来法による伝搬特性推定結果より、測定値に近いことが分かる。
【００３３】
以上説明したように、見通し内伝搬損失と回折損失と周囲建物による付加損失とをそれぞれ算出し、これらの損失を加算することによって伝搬特性を推定する伝搬特性推定方法において、回折損失を算出する際に利用するプロファイルとして、地形プロファイルにおける送受信地点間の（送受信地点の周囲を除く）建物の位置に建物の高さをそれぞれ加算し、さらに建物の位置以外に所定のクラッタ高をそれぞれ加算したプロファイルを作成して用いるようにした。これは、従来技術と比較してプロファイルを作成する際に建物を考慮する点で異なる。
【００３４】
この構成により、従来技術に比較して、伝搬損失の推定精度が向上することができる。大都市では、周囲建物の影響が非常に大きいため、周囲建物の影響を加味することでより推定精度が向上するのに対し、中小都市では、周囲建物の影響がそれほど大きくないため、周辺建物の影響を加味すると損失が過剰評価され、推定精度が却って劣化する傾向がある。前述した伝搬特性推定方法は主に大都市向けの伝搬特性推定方法に向いている。
【００３５】
なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより伝搬特性推定処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００３６】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００３７】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
無線通信システムにおける伝搬特性推定値の計算精度を向上させることが不可欠な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・地形ＤＢ、３・・・計算結果記憶部、４・・・パラメータ入力部、５・・・配列初期化部、６・・・見通し内伝搬損失計算部、７・・・回折損失計算部、８・・・大気散乱計算部、９・・・特異伝搬計算部、１０・・・場所率計算部、１２・・・建物侵入損失計算部、１３・・・建物ＤＢ
【図１】
0005592927.tif 000003
【図２】
0005592927.tif 000004
【図３】
0005592927.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005592927.tif 000008
【図７】
0005592927.tif 000009
【図８】
0005592927.tif 000010
【図９】
0005592927.tif 000011
【図１０】
0005592927.tif 000012