(57)【要約】【課題】ノード間の通信品質の劣化を低減させる。【解決手段】設置距離判定装置１０は、受信電界強度算出部１２と差分値算出部１３と判定部１４と判定結果出力部１５とを有する。受信電界強度算出部１２は、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離毎に、上記受信アンテナの受信電界強度を、パラメータを変化させて算出する。差分値算出部１３は、受信電界強度算出部１２により算出された受信電界強度の所定距離間の差分値を上記距離毎に算出する。判定部１４は、差分値算出部１３により算出された上記差分値が極小となる距離を、不安定と判定する。判定結果出力部１５は、判定部１４による判定の結果を出力する。【選択図】図２
2015100038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離判定装置が、
送信アンテナと受信アンテナとの間の距離毎に、前記受信アンテナの受信電界強度を、パラメータを変化させて算出し、
算出された前記受信電界強度の所定距離間の差分値を前記距離毎に算出し、
算出された前記差分値が極小となる距離を、不安定と判定し、
該判定の結果を出力する
ことを特徴とする距離判定方法。
【請求項２】
前記受信電界強度の算出では、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間を伝搬する複数波の伝搬パスモデルを用いて、前記受信電界強度を算出することを特徴とする請求項１記載の距離判定方法。
【請求項３】
前記差分値の算出では、前記距離が同一であり、かつ、前記パラメータが異なる複数の受信電界強度の内、最大の受信電界強度と最小の受信電界強度との差分値を更に算出し、
前記判定では、算出された前記差分値を用いて、前記受信アンテナの距離における前記受信電界強度の変化の大小を判定することを特徴とする請求項１記載の距離判定方法。
【請求項４】
前記パラメータは、前記受信アンテナのアンテナ高であることを特徴とする請求項１記載の距離判定方法。
【請求項５】
前記パラメータは、前記受信アンテナの設置面の反射係数であることを特徴とする請求項１記載の距離判定方法。
【請求項６】
送信アンテナと受信アンテナとの間の距離毎に、前記受信アンテナの受信電界強度を、パラメータを変化させて算出する第１算出部と、
前記第１算出部により算出された受信電界強度の所定距離間の差分値を前記距離毎に算出する第２算出部と、
前記第２算出部により算出された差分値が極小となる距離を、不安定と判定する判定部と、
前記判定部による判定の結果を出力する出力部と
を有することを特徴とする距離判定装置。
【請求項７】
コンピュータに、
送信アンテナと受信アンテナとの間の距離毎に、前記受信アンテナの受信電界強度を、パラメータを変化させて算出し、
算出された前記受信電界強度の所定距離間の差分値を前記距離毎に算出し、
算出された前記差分値が極小となる距離を、不安定と判定し、
該判定の結果を出力する
処理を実行させることを特徴とする距離判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離判定方法、距離判定装置、及び距離判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の無線センサノードが所定エリアに配置された無線センサネットワークが利用されている。無線センサネットワークは、例えば、広大な農地での土壌水分量の測定や雪原での生体調査を行う際に、構成される。無線センサノードは、設置場所によっては、メンテナンスが困難となることがあるため、設置後は、可能な限り安定的に動作することが望ましい。各無線センサノードは、通常、送信ノードと受信ノードとの間に遮蔽物が存在しない伝搬環境（以下、「見通し内伝搬環境」と記す。）に設置される。
【０００３】
この様な環境では、送信ノードのアンテナから発せられた電波は、ノード間の直接波及び大地からの反射波によって、受信ノードのアンテナに到達する。このため、見通し内伝搬環境では、上記直接波と上記反射波とが合成される時の位相差によっては、受信電界強度に落ち込み（ノッチ）が発生する場合がある。ノッチの発生は、例えば、上記直接波と上記反射波との位相差が３６０度となった場合等、受信信号の振幅が小さくなった場合に特に顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４３３６１号公報
【特許文献２】特開２００９−２９０３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した伝搬環境では、僅かな自然環境の変化により、反射波の振幅や位相が変動し、受信電界強度の変化が起き易くなる。自然環境の変化としては、例えば、雪原の地氷が解けることによる反射面の反射係数の変化、あるいは、樹木等の葉が落下することによる反射点や受信電界強度の位相差の変化が挙げられる。この様な自然環境の変化は、非常に長い時間間隔で発生するため、無線センサネットワークの利用者が、無線センサノードの設置時に、自然環境の変化を正確に予測して、通信品質の高い設置距離を決定することは困難である。
【０００６】
また、利用者が、受信電界強度にマージンをもたせて、各無線センサノードの設置距離を決定したとしても、設置後の環境変化により、受信電界強度が低下することがある。無線センサノードにおける受信電界強度の低下は、通信品質の劣化、ひいてはデータ欠落等の通信障害の要因となる。この場合、無線センサノードの設置距離の変更や中継器の設置のため、現地に人を派遣することとなる。このため、ノード設置後においても、受信電界強度の変動による通信品質の劣化の少ない距離に、各無線センサノードを設置することが望まれる。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ノード間の通信品質の劣化を低減させることのできる距離判定方法、距離判定装置、及び距離判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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する距離判定方法によれば、距離判定装置が、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離毎に、前記受信アンテナの受信電界強度を、パラメータを変化させて算出する。前記距離判定装置が、算出された前記受信電界強度の所定距離間の差分値を前記距離毎に算出する。前記距離判定装置が、算出された前記差分値が極小となる距離を、不安定と判定する。前記距離判定装置が、該判定の結果を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する距離判定方法の一つの態様によれば、ノード間の通信品質の劣化を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、無線ノードが設置される見通し内伝搬環境を説明するための図である。
【図２】図２は、設置距離判定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、設置距離判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、設置距離判定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、実施例における送受信間距離と受信電界強度との関係を示す図である。
【図６】図６は、実施例における送受信間距離と受信電界強度の差分値との関係を示す図である。
【図７】図７は、変形例１における送受信間距離と位相差との関係を示す図である。
【図８】図８は、変形例２における送受信間距離と受信電界強度との関係を示す図である。
【図９】図９は、変形例２における送受信間距離と受信電界強度の差分値との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、送受信間距離と受信電界強度の差分値との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、受信電界強度の差分値において、送受信間距離が隣り合う正負の領域の距離幅を示す図である。
【図１２】図１２は、送受信間距離と受信電界強度の差分値との関係を受信アンテナ高毎に示す図である。
【図１３】図１３は、設置距離判定プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、送信アンテナ高が４．５ｍの場合における送受信間距離と受信電界強度との関係を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、送信アンテナ高が５．０ｍの場合における送受信間距離と受信電界強度との関係を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、送信アンテナ高が５．５ｍの場合における送受信間距離と受信電界強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する距離判定方法、距離判定装置、及び距離判定プログラムの実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施例により、本願の開示する距離判定方法、距離判定装置、及び距離判定プログラムが限定されるものではない。
【００１２】
図１は、無線ノードＮ１、Ｎ２が設置される見通し内伝搬環境を説明するための図である。図１に示す様に、本実施例では、無線ノードＮ１の送信アンテナＡ１と無線ノードＮ２の受信アンテナＡ２との間における伝搬パスモデルが、直接波及び地面からの反射波の２波のモデルから成る場合を想定する。図１では、送信アンテナＡ１から受信アンテナＡ２に向かう方向に、ｘ軸が規定されている。また、上記地面上のｘ軸と垂直方向にｙ軸が規定され、受信アンテナＡ２の高さ方向にｚ軸が規定されている。送受信アンテナ間距離ｄによっては、直接波及び反射波の影響により、受信電界強度Ｅに落ち込み（ノッチ）が発生する等、周辺環境の変化に起因する受信電界強度Ｅの変動が激しくなる設置距離が存在する。この様な距離に無線ノードＮ２を設置することは、通信品質の安定性の観点から好ましくないため、設置を回避することが望ましい。
【００１３】
図２は、設置距離判定装置１０の機能構成を示すブロック図である。図２に示す様に、設置距離判定装置１０は、パラメータ入力部１１と、受信電界強度算出部１２と、差分値算出部１３と、判定部１４と、判定結果出力部１５とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。
【００１４】
パラメータ入力部１１は、送受信アンテナＡ１、Ａ２間の距離毎の受信電界強度Ｅを測定する際に使用されるパラメータを入力する。該パラメータは、例えば、受信アンテナＡ２のアンテナ高である。受信電界強度算出部１２は、送受信アンテナＡ１、Ａ２間の距離毎に、受信アンテナＡ２における受信電界強度Ｅを、パラメータ入力部１１に入力されたパラメータを変化させて測定する。受信電界強度算出部１２は、受信電界強度Ｅの測定に際し、図１に示した複数波の伝搬パスモデルを用いる。
【００１５】
差分値算出部１３は、上記距離が同一であり、かつ、上記パラメータが異なる複数の受信電界強度Ｅの内、最大の受信電界強度ＥＭＡＸと最小の受信電界強度ＥＭＩＮとの差分値Ｄ（受信電界強度Ｅの変動幅）を算出する。判定部１４は、差分値算出部１３により算出された差分値Ｄを用いて、受信電界強度Ｅの変化の大小を判定する。すなわち、判定部１４は、受信電界強度Ｅの変化が大きい場合にノード設置距離が「不安定」と判定し、小さい場合に「安定」と判定する。判定結果出力部１５は、判定部１４により上記変化が小さいと判定された距離を、無線ノードＮ２の設置に適した距離として出力する。
【００１６】
続いて、設置距離判定装置１０のハードウェア構成を説明する。図３は、設置距離判定装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示す様に、設置距離判定装置１０においては、物理的には、プロセッサ１０ａと、メモリ１０ｂと、と、ＲＦ（Radio  Frequency）回路１０ｃと、入力装置１０ｄと、出力装置１０ｅとが、バスＢを介して各種信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。設置距離判定装置１０のパラメータ入力部１１は、例えば、キーボード、マウス等の入力装置１０ｄにより実現される。受信電界強度算出部１２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等のプロセッサ１０ａとＲＦ回路１０ｃとにより実現される。差分値算出部１３及び判定部１４は、例えば、プロセッサ１０ａとＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）等のメモリ１０ｂとにより実現される。判定結果出力部１５は、例えば、ディスプレイ等の出力装置１０ｅにより実現される。
【００１７】
なお、入力装置１０ｄ及び出力装置１０ｅは、設置距離判定装置１０の外部にあってもよい。
【００１８】
次に、設置距離判定装置１０の動作を説明する。図４は、設置距離判定装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。
【００１９】
まずＳ１では、パラメータ入力部１１は、無線ノードＮ２の受信アンテナＡ２におけるパラメータとして、例えば、受信アンテナＡ２のアンテナ高を入力する。次に、Ｓ２では、受信電界強度算出部１２は、送信電力、送信アンテナ利得、受信アンテナ利得、及び伝搬損失から、パラメータ入力部１１により入力されたパラメータに対応する受信電界強度Ｅを、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との間の距離ｄ毎に、算出する。例えば、パラメータとして用いられるアンテナ高が４．５ｍ、５．０ｍ、５．５ｍの３種類である場合、各距離ｄ毎に、３データずつの受信電界強度Ｅが算出されることとなる。受信電界強度算出部１２は、受信電界強度Ｅの算出に際し、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との間を伝搬する複数波の伝搬パスモデル（図１参照）を用いることができる。
【００２０】
Ｓ３では、差分値算出部１３は、上記距離ｄが同一であり、かつ、上記パラメータが異なる複数の受信電界強度Ｅの内、最大の受信電界強度ＥＭＡＸと最小の受信電界強度ＥＭＩＮとの差分値Ｄを算出する。Ｓ４では、判定部１４は、差分値算出部１３により算出された差分値Ｄに応じて、受信電界強度Ｅの変化の大小を判定する。例えば、判定部１４は、差分値Ｄが所定の閾値Ｔｈ未満である場合には、受信電界強度Ｅが測定された距離の位置が「安定」であると判定する。これに対し、判定部１４は、差分値Ｄが所定の閾値Ｔｈ以上である場合には、受信電界強度Ｅが測定された距離の位置が「不安定」であると判定する。
【００２１】
Ｓ５では、判定結果出力部１５は、Ｓ４における判定の結果を表示する。すなわち、判定結果出力部１５は、判定部１４により上記変化が小さいと判定された距離を、無線ノードＮ２の設置に適した距離として、利用者に通知する。
【００２２】
次に、図５、図６を参照しながら、受信電界強度Ｅから設置距離の安定度を判定する方法について、より詳細に説明する。図５は、実施例における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅとの関係を示す図である。図５では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、受信アンテナＡ２における受信電界強度Ｅ（単位はｄＢｍ）が規定されている。図５に示す様に、２波モデルでは、受信アンテナＡ２のアンテナ高Ｈ２に応じて、受信電界強度Ｅの減衰の仕方が若干異なるが、何れのアンテナ高Ｈ２の場合も、受信電界強度Ｅ＝１６０ｍ付近または８０ｍ付近において、ノッチｎ１、ｎ２が発生している。
【００２３】
図５では、上記ノッチｎ１、ｎ２の距離は、アンテナ高Ｈ２毎に２０ｍ程度ずつずれている。このため、例えば、受信アンテナＡ２が、アンテナ高５．０ｍとして設置されたとしても、設置距離が送受信間距離ｄ＝１６０ｍ付近である場合、受信電界強度Ｅの変化は、周辺の電波環境の僅かな変化によっても、大きな変化として現れる可能性が高い。周辺の電波環境の変化としては、例えば、無線ノードＮ２の設置距離における積雪によるアンテナ高Ｈ２の変化、あるいは、路面の積雪が溶けて水になることによる反射係数の変化がある。そこで、設置距離判定装置１０は、この様な自然環境の変化に起因する設置環境の変化を、パラメータの変化によりシミュレーションすることで、受信電界強度Ｅの変動幅を推測する。
【００２４】
図６は、実施例における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅの差分値Ｄとの関係を示す図である。図６では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、受信アンテナＡ２における受信電界強度Ｅの最大値・最小値の差分値Ｄ（単位はｄＢ）が規定されている。図６に示す様に、差分値Ｄは、送受信間距離ｄ＝約９０ｍ、約１４０ｍ、約１７５ｍの３箇所において、閾値Ｔｈである１０ｄＢを超えている。従って、設置距離判定装置１０は、送受信間距離ｄ＝約９０ｍ、約１４０ｍ、約１７５ｍの３箇所を、不安定な設置距離と判定し、利用者に通知する。
【００２５】
以上説明した様に、設置距離判定装置１０は、受信電界強度算出部１２と判定部１４と判定結果出力部１５とを有する。受信電界強度算出部１２は、送信アンテナと受信アンテナとの間の距離毎に、上記受信アンテナの受信電界強度を、パラメータを変化させて算出する。このとき、受信電界強度算出部１２は、送信アンテナと受信アンテナとの間を伝搬する複数波の伝搬パスモデルを用いて、上記受信電界強度を算出するものとしてもよい。判定部１４は、受信電界強度算出部１２により算出された上記受信電界強度において、所定値（例えば、５ｄＢｍ）以上の低下（ノッチ）の発生する距離の範囲（例えば、ｄ＝１４３〜１７８ｍ）を、不安定と判定する。判定結果出力部１５は、判定部１４による判定の結果を出力する。
【００２６】
設置距離判定装置１０において、差分値算出部１３は、距離ｄが同一であり、かつ、上記パラメータが異なる複数の受信電界強度Ｅの内、最大の受信電界強度ＥＭＡＸと最小の受信電界強度ＥＭＩＮとの差分値Ｄ（受信電界強度Ｅの変動幅）を算出するものとしてもよい。この場合、判定部１４は、差分値算出部１３により算出された上記差分値を用いて、受信アンテナＡ２の距離における受信電界強度Ｅの変化の大小を判定する。判定結果出力部１５は、該判定の結果を出力する。すなわち、判定結果出力部１５は、上記変化が小さいと判定された距離ｄを、無線ノードＮ２の設置に適した距離として出力する。
【００２７】
また、設置距離判定装置１０において、上記パラメータは、例えば、受信アンテナＡ２のアンテナ高、あるいは、受信アンテナＡ２の設置面の反射係数である。
【００２８】
利用者は、設置距離判定装置１０からの出力情報を参照して、受信電界強度Ｅの変化の少ない安定した距離に無線ノードを設置することができる。これにより、各無線ノードが最適な距離に配置される確度が向上する。従って、設置距離判定装置１０は、ノード設置後における受信電界強度Ｅの変動の影響を抑制することができる。その結果、自然環境の変化に起因する通信品質劣化の低減が可能となる。
【００２９】
次に、利用者による出力情報の利用の仕方について説明する。利用者は、無線ノードの設置場所を事前に検討する段階と、実際に無線ノードを設置する段階とにおいて、判定結果出力部１５からの出力情報を利用する。まず、事前検討段階では、利用者は、送信ノードＮ１の位置を地図上に設定した後、該位置を始点とする見通し内直線上の距離を、受信ノードＮ２の設置距離の候補として検討する。利用者は、ＰＣ（Personal  Computer）等に格納されたアプリケーションプログラムにパラメータ（例えば、受信アンテナ高）を入力し、該パラメータを変化させて、上記見通し内直線上の距離の安定または不安定を判別する。そして、利用者は、送信ノードＮ１からの電波を安定して受信可能な領域の中から、ノード設置距離の候補を選択する。
【００３０】
次に、実際の設置段階では、利用者はまず、上記地図上の設置予定距離に送信ノードＮ１を設置し、送信ノードＮ１から電波を送信させる。続いて、利用者は、事前検討段階にて選択された上記候補の距離に受信ノードＮ２を設置し、送信ノードＮ１からの電波を受信させる。このとき、利用者は、受信ノードＮ２の設置候補距離に近い複数箇所において、受信電界強度Ｅの測定を行う。例えば、利用者は、受信候補地点の前後２０ｍ以内を対象とし、２ｍ間隔で、２０点における受信電界強度Ｅの測定を行う。次いで、利用者は、該測定の結果を、送受信間距離ｄ対受信電界強度Ｅのグラフ（例えば、図５）にプロットすることにより、受信電界強度Ｅを測定した距離（設置予定距離）が安定領域に入っているか否かを確認する。併せて、利用者は、各設置予定距離において、実際に受信アンテナ高Ｈ２を変化させることで、受信電界強度Ｅが不安定にならないかの確認も行う。不安定にならない場合には、利用者は、その設置予定距離を、受信ノードＮ２の設置距離に確定する。
【００３１】
以上、本発明の一実施例について説明したが、以下、上記実施例の変形例を説明する。
【００３２】
（変形例１）
上記実施例に係る設置距離判定装置１０は、以下に説明する変形態様を採ることもできる。すなわち、上記実施例では、設置距離判定装置１０は、受信電界強度Ｅの差分値Ｄに基づき、無線ノードＮ２の設置距離の安定または不安定を判定するものとした。これに対し、変形例１では、設置距離判定装置１０は、直接波と地面からの反射波との位相差に基づき、無線ノードＮ２の設置距離の安定または不安定を判定する。具体的には、判定部１４は、直接波と反射波との位相差が所定値である場合に、設置距離が不安定であると判定し、上記所定値以外の場合には安定であると判定する。該所定値は、例えば、３６０ｄｅｇ、７２０ｄｅｇであるが、３６０ｄｅｇ±５ｄｅｇ、７２０ｄｅｇ±１０ｄｅｇという様に、所定の幅をもたせてもよい。
【００３３】
図７は、変形例１における送受信間距離ｄと位相差Ｐとの関係を示す図である。図７では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、直接波と反射波との位相差Ｐ（単位はｄｅｇ）が規定されている。上記実施例で想定した伝搬パスモデルでは、直接波と反射波との位相差Ｐが３６０ｄｅｇまたは７２０ｄｅｇの時に、受信信号の振幅が極小化してノッチが発生する。このため、図７では、３６０ｄｅｇを示す直線Ｄ１と距離毎の位相差を示す曲線Ｌ１〜Ｌ３との交点から、不安定な距離の範囲が特定可能となる。図７では、直線Ｄ１と曲線Ｌ１との交点は、送受信間距離ｄ＝約１４０ｍに対応し、直線Ｄ１と曲線Ｌ３との交点は、送受信間距離ｄ＝約１８０ｍに対応する。従って、設置距離判定装置１０の判定部１４は、送受信間距離ｄ＝１４０〜１８０ｍの範囲が不安定領域であると判定する。同様に、７２０ｄｅｇを示す直線Ｄ２と曲線Ｌ１との交点は、送受信間距離ｄ＝約７０ｍに対応し、直線Ｄ２と曲線Ｌ３との交点は、送受信間距離ｄ＝約９０ｍに対応する。従って、設置距離判定装置１０の判定部１４は、送受信間距離ｄ＝７０〜９０ｍの範囲も不安定領域であると判定する。
【００３４】
上述した様に、設置距離判定装置１０は、直接波と地上反射波との位相差Ｐを基に、受信アンテナＡ２の設置に適した、送信アンテナＡ１からの距離を推測することができる。該推測の結果は、設置距離判定装置１０の利用者に通知されるため、利用者は、受信アンテナＡ２を何処に設置したらよいかを、容易かつ正確に判断することができる。
【００３５】
なお、変形例１において不安定と判定する位相差は、３６０ｄｅｇ、７２０ｄｅｇに限らず、３６０ｄｅｇのｎ倍（ｎは自然数）であればよい。但し、ノッチの深さは、直接波と反射波との位相差Ｐ＝３６０ｄｅｇにおいて最大となり、位相差が増加するに連れて浅くなる。このため、設置距離判定装置１０の判定部１４は、ｎの値に上限値を設けて、例えばｎ≦３の場合のみを、不安定領域と判定するものとしてもよい。
【００３６】
（変形例２）
更に、上記実施例に係る設置距離判定装置１０は、以下に説明する変形態様を採ることもできる。すなわち、上記実施例では、無線ノードＮ１の送信アンテナＡ１と無線ノードＮ２の受信アンテナＡ２との間における伝搬パスモデルとして、２波モデルを想定した。これに対し、変形例２では、見通し内伝搬環境における３波モデルを想定する。具体的には、壁面反射を考慮し、直接波と地面からの反射波とに、壁面からの反射波を加えた３波モデルを想定する。なお、送信アンテナＡ１及び受信アンテナＡ２から壁面までの直線距離は、例えば８ｍである。
【００３７】
図８は、変形例２における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅとの関係を示す図である。図８では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、受信アンテナＡ２での受信電界強度Ｅ（単位はｄＢｍ）が規定されている。図８に示す様に、３波モデルでは、受信アンテナＡ２のアンテナ高Ｈ２に応じた受信電界強度Ｅの減衰の仕方に、大きな差はないが、アンテナ高Ｈ２＝５．０ｍの場合のノッチｎ３、ｎ４は、他のアンテナ高の場合と比較して顕著である。特に、受信電界強度Ｅ＝１９０ｍ付近で発生するノッチｎ３では、受信電界強度Ｅ＝１４０ｍ付近で発生するノッチｎ４と比較して、アンテナ高Ｈ２＝５．０ｍの場合の受信電界強度Ｅと他のアンテナ高の場合の受信電界強度Ｅとの差が大きい。従って、設置距離判定装置１０は、設置環境の変化に基づく受信電界強度Ｅの変動幅が、ノッチｎ３において極大化するとの推測が可能である。
【００３８】
図９は、変形例２における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅの差分値Ｄとの関係を示す図である。図９では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、受信アンテナＡ２における受信電界強度Ｅの最大値・最小値の差分値Ｄ（単位はｄＢ）が規定されている。図９に示す様に、差分値Ｄは、送受信間距離ｄ＝約１９０ｍ、約１４０ｍの他、約１００ｍ以下の複数箇所において、閾値Ｔｈである１０ｄＢを超えている。このため、受信電界強度Ｅが不安定となる無線ノードＮ２の設置距離は多数存在することとなるが、その間隔は非常に短いため、設置距離判定装置１０が、各距離間隔毎に個別に安定度を判定し、判定結果を利用者に通知することは困難である。
【００３９】
そこで、変形例２に係る設置距離判定装置１０は、上記実施例とは異なる方法によって、不安定な設置距離の判定、及び利用者への通知を行うものとしてもよい。すなわち、設置距離判定装置１０の判定結果出力部１５は、送受信間距離ｄ＝約１９０ｍ、約１４０ｍといったピンポイントの距離を、不安定な設置距離として出力するのではなく、例えば、「約１９０ｍ以下は不安定のため、２００〜３００ｍの間に設置して下さい。」といった出力方法を採るものとしてもよい。あるいは、利用者が、入力装置１０ｄにより特定の距離を指定し、これに応じて、設置距離判定装置１０が、指定された距離が“ＯＫ”であるか“ＮＧ”であるかの判定及び出力を行うものとしてもよい。かかる態様では、利用者が、無線ノードＮ２の設置距離として、例えば“ｄ＝８０ｍ”を入力すると、“設置ＮＧ”が応答され、“ｄ＝２５０ｍ”を入力すると、“設置ＯＫ”が応答されることとなる。
【００４０】
なお、変形例２では、設置距離判定装置１０の判定部１４は、不安定と判定する差分値Ｄの閾値Ｔｈ（図９参照）を、実施例（図６参照）と同様に“１０ｄＢ”としたが、２波モデルとは異なる閾値（例えば、８ｄＢ）を用いてもよい。また、送受信アンテナ間の伝搬パスモデルは、４波以上のパスモデルであってもよい。
【００４１】
上述した様に、設置距離判定装置１０は、見通し内伝搬環境における３波モデルにおいて、送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅとを基に、受信アンテナＡ２の設置に適した、送信アンテナＡ１からの距離を推測することができる。該推測の結果は、設置距離判定装置１０の利用者に通知されるため、利用者は、壁面反射の考慮された、受信アンテナＡ２の正確な設置距離を、容易に知ることができる。
【００４２】
（ノッチ距離の算出方法）
続いて、図１０〜図１２を参照し、受信電界強度の落ち込み（ノッチ）の距離を算出する方法について説明する。まず、設置距離判定装置１０は、受信電界強度算出部１２により、受信電界強度Ｅを、送受信間距離ｄ＝１ｍ毎に算出する。その結果、図５の破線（受信アンテナ高Ｈ２＝５．０ｍ）に示した様な曲線が得られる。次に、設置距離判定装置１０は、差分値算出部１３により、１ｍ間隔で、受信電界強度Ｅの差分値を算出する。すなわち、差分値算出部１３は、送受信間距離ｄ＝２ｍ地点における受信電界強度Ｅとｄ＝１ｍ地点における受信電界強度Ｅとの差分値を算出した後、送受信間距離ｄ＝３ｍ地点における受信電界強度Ｅとｄ＝２ｍ地点における受信電界強度Ｅとの差分値を算出する。以降、差分値算出部１３は、送受信間距離ｄ＝３００ｍの地点まで、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３を１ｍ毎に算出する。
【００４３】
図１０は、送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３との関係を示す図である。図１０では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、受信アンテナＡ２における受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３（単位はｄＢ）が規定されている。受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３は、単位距離（１ｍ）における受信電界強度Ｅの変化量である。図１０に示す様に、送受信間距離ｄが比較的短い場合（例えば、ｄ＝８０ｍ未満の領域）には、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３は、短い間隔（例えば、約２０ｍ以下）で、負の値から正の値に変化する。これに対し、送受信間距離ｄが長い場合（例えば、ｄ＝８０ｍ以上の領域）には、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３は、長い間隔（例えば、約６０ｍ以上）で、負の値から正の値に変化する。すなわち、受信アンテナＡ２が送信アンテナＡ１から遠くなるに連れて、単位距離における受信電界強度Ｅの変化量が負から正に移るまでの距離幅が大きくなる。
【００４４】
図１１は、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３において、送受信間距離ｄが隣り合う正負の領域の距離幅Ｗ１〜Ｗ３を示す図である。図１１に示す様に、送受信間距離ｄが短い場合には、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３は、短距離で正の値に復帰するため、受信電界強度Ｅの大きな落ち込み（ノッチ）は現れない。一方、送受信間距離ｄが長くなるのに伴い、負の領域及び正の領域の距離も長くなるため、正の値に復帰するまでの距離が長くなり、その結果として、受信電界強度Ｅの大きな落ち込みが現れる。そこで、設置距離判定装置１０は、差分値算出部１３により、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３、すなわち単位距離における受信電界強度Ｅの変化量について、距離が隣り合う正と負の領域の組の距離幅Ｗ１〜Ｗ３をそれぞれ算出する。例えば、図１１では、距離幅Ｗ１＝約１８ｍ、距離幅Ｗ２＝約３８ｍ、距離幅Ｗ３＝約２００ｍと算出される。
【００４５】
上述した様に、深いノッチは、距離幅の大きい領域に発生することから、設置距離判定装置１０は、判定部１４により、距離幅の閾値ＷＴ（例えば、約３０ｍ）を設定し、該閾値ＷＴ未満の距離幅（例えば、図１１の距離幅Ｗ１）を除外する。これにより、深いノッチが発生している正と負の領域の組（例えば、図１１の距離幅Ｗ２、Ｗ３）が、取得される。該領域の組の中で、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３が負の値から正の値に転じる距離（極小点）がノッチの距離である。すなわち、図１１では、送受信間距離ｄ＝８０ｍ付近の極小点Ｐ１と、送受信間距離ｄ＝１６０ｍ付近の極小点Ｐ２とが、ノッチ距離として算出される。
【００４６】
（受信電界強度の不安定性の判定方法）
図１２は、送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３との関係を受信アンテナ高Ｈ２毎に示す図である。図１２では、ｘ軸に、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との距離ｄ（単位はｍ）が規定され、ｙ軸に、受信アンテナＡ２における受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３（単位はｄＢ）が規定されている。設置距離判定装置１０は、図１２に示す様に、差分値算出部１３により、設置パラメータ（例えば、受信アンテナ高Ｈ２）を変化させて、受信電界強度Ｅの差分値Ｄ３を算出する。そして、判定部１４は、上述した方法により算出されたノッチ距離を不安定と判定する。
【００４７】
上述した様に、設置距離判定装置１０は、受信電界強度Ｅに生じる正確なノッチ距離を用いて、ノード設置距離が不安定であるか否かを判定することができる。
【００４８】
（設置距離判定プログラム）
また、上記実施例及び変形例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１３を用いて、図２に示した設置距離判定装置１０と同様の機能を有する設置距離判定プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。
【００４９】
図１３は、設置距離判定プログラム１６１を実行するコンピュータ１００を示す図である。図１３に示す様に、コンピュータ１００は、ＣＰＵ１１０と、入力装置１２０と、モニタ１３０と、無線通信装置１４０とを有する。更に、コンピュータ１００は、ＲＡＭ１５０と、ハードディスク装置１６０等のデータ記憶装置とを有し、これらをバス１７０で接続して構成される。ＣＰＵ１１０は、各種演算処理を実行する。入力装置１２０は、ユーザからのデータの入力を受け付ける。モニタ１３０は、各種情報を表示する。無線通信装置１４０は、無線通信を介して他のコンピュータとの間でデータの授受を行う。ＲＡＭ１５０は、各種情報を一時的に記憶する。
【００５０】
そして、ハードディスク装置１６０には、図３に示したプロセッサ１０ａと同様の機能を有する設置距離判定プログラム１６１が記憶される。また、ハードディスク装置１６０には、図３に示したメモリ１０ｂに記憶される各種データ（パラメータ、安定度判定用の閾値、受信電界強度Ｅの測定結果）に対応する設置距離判定処理関連データ１６２及び判定履歴ファイル１６３が記憶される。
【００５１】
そして、ＣＰＵ１１０が設置距離判定プログラム１６１をハードディスク装置１６０から読み出してＲＡＭ１５０に展開することにより、設置距離判定プログラム１６１は、設置距離判定プロセス１５１として機能する様になる。そして、設置距離判定プロセス１５１は、設置距離判定処理関連データ１６２から読み出した情報等を、適宜ＲＡＭ１５０上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開したデータ等に基づいて各種データ処理を実行する。そして、設置距離判定プロセス１５１は、所定の情報を判定履歴ファイル１６３に出力する。
【００５２】
なお、設置距離判定プログラム１６１は、必ずしもハードディスク装置１６０に格納されている必要はなく、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc−Read  Only  Memory）等の記憶媒体に記憶されたこのプログラムを、コンピュータ１００が読み出して実行する様にしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ（Local  Area  Network）、ＷＡＮ（Wide  Area  Network）等を介してコンピュータ１００に接続される他のコンピュータ（またはサーバ）等に、このプログラムを記憶させておいてもよい。この場合には、コンピュータ１００が、これらからプログラムを読み出して実行する。
【００５３】
ここで、上記実施例及び変形例では、設置距離判定装置１０は、送信アンテナ高Ｈ１を一定（５．０ｍ）とし、受信アンテナ高Ｈ２を変化させながら、受信電界強度Ｅの測定を行うものとしたが、これとは反対に、送信アンテナ高Ｈ１を変化させるものとしてもよい。図１４Ａは、送信アンテナ高Ｈ１が４．５ｍの場合における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅとの関係を示す図である。図１４Ｂは、送信アンテナ高Ｈ１が５．０ｍの場合における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅとの関係を示す図である。図１４Ｃは、送信アンテナ高Ｈ１が５．５ｍの場合における送受信間距離ｄと受信電界強度Ｅとの関係を示す図である。図１４Ａ〜図１４Ｃに示す様に、送信アンテナ高Ｈ１の増加に伴い、ノッチの距離は、徐々に遠距離側に移動するが、この場合でも、受信アンテナ高Ｈ２が低い程、ノッチは近距離側に発生するという関係は維持される。また、送信アンテナ高Ｈ１＝４．５ｍかつ受信アンテナ高Ｈ２＝５．０ｍの場合（図１４Ａ参照）と、送信アンテナ高Ｈ１＝５．０ｍかつ受信アンテナ高Ｈ２＝４．５ｍの場合（図１４Ｂ参照）とは、曲線が重なり、送受信間距離ｄに対する受信電界強度Ｅの値は同一となる。同様に、送信アンテナ高Ｈ１＝４．５ｍかつ受信アンテナ高Ｈ２＝５．５ｍの場合（図１４Ａ参照）と、送信アンテナ高Ｈ１＝５．０ｍかつ受信アンテナ高Ｈ２＝５．０ｍの場合（図１４Ｂ参照）とは、曲線が重なり、送受信間距離ｄに対する受信電界強度Ｅの値は同一となる。
【００５４】
なお、上記実施例及び変形例では、設置距離判定装置１０は、受信電界強度Ｅの算出を、伝搬パスモデル（図１参照）から行うものとしたが、設置現場において複数箇所での実測（フィッティング）を行うものとしてもよい。かかる態様では、設置距離判定装置１０は、受信電界強度Ｅの現地での実測値を基に、ノッチ距離の確認や安定度の判定を行ってもよいし、伝搬パスモデルから一旦算出された受信電界強度Ｅの計算値を補正するために、実測値を用いてもよい。更に、補正対象となる受信電界強度Ｅ及びその差分値Ｄに関し、作業効率を向上する観点から、設置距離判定装置１０は、必ずしも全ての送受信間距離ｄにおける実測を行わなくてもよい。例えば、設置距離判定装置１０は、伝搬パスモデルによりノッチの存在が確認された距離（例えば、ｄ＝１６０ｍ、８０ｍ付近）、あるいは、伝搬パスモデルにより不安定と判定された距離（ｄ＝９０ｍ、１４０ｍ、１７５ｍ付近）においてのみ、実測を行うものとしてもよい。これにより、送受信間距離ｄを問わず実測する場合と比較して、現地での実測箇所が減少する。その結果、安定度の判定精度を維持しつつ、判定処理の効率を向上することが可能となる。
【００５５】
あるいは、設置距離判定装置１０の判定部１４は、無線ノードＮ２の設置距離の安定または不安定の判定に際し、パラメータの変化に伴って受信電界強度Ｅに発生するノッチの大きさに応じて、優先順位を設定するものとしてもよい。すなわち、判定部１４は、発生したノッチの大きい順に順位を付した場合に、例えば上位２番目以内の大きさのノッチが生じた距離の範囲を、不安定と判定する。再び図５を参照すると、最大のノッチはノッチｎ１であり、送受信間距離ｄ１＝１４３〜１７８ｍ付近に発生している。また、２番目に大きいノッチはノッチｎ２であり、送受信間距離ｄ２＝７０〜９０ｍ付近に発生している。従って、かかる態様では、判定部１４は、これら２つの距離ｄ１、ｄ２の範囲を不安定エリアと判定する。なお、ノッチの大きさは、グラフ（例えば、図５）から目視によって確認することもできるが、所定の算定式から算出するものとしてもよい。
【００５６】
また、上記実施例及び変形例では、設置距離判定装置１０は、同一距離において変化させるパラメータを、受信側の無線ノードＮ２のアンテナ高としたが、これに限らず、パラメータは、例えば、反射面の反射係数であってもよい。この場合、反射係数は、例えば、地面の誘電率及び導電率から算出される、無線ノードＮ２の設置面の反射係数であるが、送信側の無線ノードＮ１の設置面の反射係数、あるいは、周辺の壁面や天井面の反射係数であってもよい。また、上記パラメータは、無線ノードＮ１の送信電力、あるいは、送信側のアンテナＡ１のアンテナ利得、受信側のアンテナＡ２のアンテナ利得、受信感度値等であってもよい。これらのパラメータは、必ずしも各々独立に用いられなくてもよく、組み合わせて使用してもよい。
【００５７】
更に、上記実施例及び変形例では、設置距離判定装置１０としてＰＣを想定して説明したが、タブレット端末やスマートフォンであってもよい。また、無線ノードとして、土壌水分量の測定装置や生態調査のための観測装置を想定したが、本発明は、スマートフォン、携帯電話、Personal  Digital  Assistant（ＰＤＡ）等、無線通信を行う様々な通信機器に対して適用可能である。無線通信の安定性の判断に用いられる指標についても、受信電界強度に限らず、例えば、Signal  to  Interference  Ratio（ＳＩＲ）、Received  Signal  Strength  Indication（ＲＳＳＩ）、Signal  to  Interference  and  Noise  Ratio（ＳＩＮＲ）、Reference  Signal  Received  Power（ＲＳＲＰ）、Reference  Signal  Received  Quality（ＲＳＲＱ）であってもよい。あるいは、Channel  Quality  Indicator（ＣＱＩ）、Precoding  Matrix  Indicator（ＰＭＩ）、Rank  Indicator（ＲＩ）、Layer  Indicator（ＬＩ）等のChannel  State  Information（ＣＳＩ)であってもよい。
【００５８】
また、上記実施例及び変形例では、送信アンテナＡ１と受信アンテナＡ２との間の距離ｄは、大地に沿った水平方向の距離としたが、垂直方向（例えば、高さ方向、深さ方向）の距離、あるいは、斜め方向の距離であってもよい。
【００５９】
更に、無線ノードＮ２の設置距離の判定結果の出力先に関しても、設置距離判定装置１０の出力装置１０ｅに限らず、設置距離判定装置１０以外の外部装置（例えば、無線ノードＮ１、Ｎ２、コンピュータ１００等）であってもよい。
【００６０】
また、上記実施例及び変形例において、設置距離判定装置１０の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は、図示のものに限らず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、図２に示した差分値算出部１３と判定部１４とを、１つの構成要素として統合してもよい。あるいは、受信電界強度算出部１２が、差分値算出部１３の機能を包含するものとしてもよい。また、これとは反対に、受信電界強度算出部１２に関し、例えば、アンテナ高を変化させて測定する部分と、設置面の反射係数を変化させて測定する部分とに分散してもよい。また、メモリ１０ｂを、設置距離判定装置１０の外部装置として、ネットワークやケーブル経由で接続する様にしてもよい。
【００６１】
また、上記説明では、変形例毎に個別の説明を行ったが、変形例１と変形例２とを組み合わせることもできる。例えば、設置距離判定装置１０は、直接波と地面からの反射波との位相差に基づき、無線ノードＮ２の設置距離の安定度を判定する技術に対し、見通し内伝搬環境における３波モデルを適用するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０  設置距離判定装置
１０ａ  プロセッサ
１０ｂ  メモリ
１０ｃ  ＲＦ（Radio  Frequency）回路
１０ｄ  入力装置
１０ｅ  出力装置
１１  パラメータ入力部
１２  受信電界強度算出部
１３  差分値算出部
１４  判定部
１５  判定結果出力部
１００  コンピュータ
１１０  ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）
１２０  入力装置
１３０  モニタ
１４０  無線通信装置
１５０  ＲＡＭ（Random  Access  Memory）
１５１  設置距離判定プロセス
１６０  ハードディスク装置
１６１  設置距離判定プログラム
１６２  設置距離判定処理関連データ
１６３  判定履歴ファイル
１７０  バス
Ａ  装置アンテナ
Ａ１  送信アンテナ
Ａ２  受信アンテナ
Ｂ  バス
ｄ  送信アンテナと受信アンテナ間の距離
Ｄ  受信電界強度の最大値と最小値との差分値
ｄ１  ノッチｎ１の生じる距離の範囲
Ｄ１  位相差３６０ｄｅｇを示す直線
ｄ２  ノッチｎ２の生じる距離の範囲
Ｄ２  位相差７２０ｄｅｇを示す直線
Ｄ３  受信電界強度の差分値
Ｅ  受信電界強度
Ｈ１  送信アンテナ高
Ｈ２  受信アンテナ高
Ｌ１  受信アンテナ高４．５ｍの場合の位相差を示す曲線
Ｌ２  受信アンテナ高５．０ｍの場合の位相差を示す曲線
Ｌ３  受信アンテナ高５．５ｍの場合の位相差を示す曲線
ｎ１  ノッチ（ｄ＝１６０ｍ付近）
Ｎ１、Ｎ２  無線ノード
ｎ２  ノッチ（ｄ＝８０ｍ付近）
ｎ３  ノッチ（ｄ＝１９０ｍ付近）
ｎ４  ノッチ（ｄ＝１４０ｍ付近）
Ｐ  直接波と反射波との位相差
Ｐ１、Ｐ２  極小点（ノッチ）
Ｔｈ  安定・不安定判別閾値
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  距離幅
ＷＴ  距離幅の閾値
【図１】
2015100038.tif 000003
【図２】
2015100038.tif 000004
【図３】
2015100038.tif 000005
【図４】
2015100038.tif 000006
【図５】
2015100038.tif 000007
【図６】
2015100038.tif 000008
【図７】
2015100038.tif 000009
【図８】
2015100038.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015100038.tif 000012
【図１１】
2015100038.tif 000013
【図１２】
2015100038.tif 000014
【図１３】
2015100038.tif 000015
【図１４Ａ】
2015100038.tif 000016
【図１４Ｂ】
2015100038.tif 000017
【図１４Ｃ】
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