(57)【要約】【課題】通信障害などの原因となるおそれのある建築物壁面など各種材料面について、複数の反射面が存在する場合でも測定対象面を明確に特定し、広範囲の周波数の電磁波反射特性を容易に測定する。【解決手段】搬送波にスペクトラム拡散変調を施して送信し、受信点で同期捕捉を行い、測定対象面の位置情報から該測定対象面の反射波を特定する。同期捕捉をシリアルサーチ捕捉により行うことができる。送信器および受信測定器からなり、送信器は搬送波発振機構とスペクトラム拡散変調機構と送信アンテナで構成され、受信測定器は受信アンテナと同期捕捉機構と反射波特定機構と反射特性算出機構で構成されている。同期捕捉機構をシリアルサーチ捕捉を行う機構とすることができる。【効果】既存の送受信器を使用して容易に測定できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波にスペクトラム拡散変調を施して送信し、受信点で同期捕捉を行い、測定対象面の位置情報から該測定対象面の反射波を特定することを特徴とする電磁波反射特性測定方法。
【請求項２】
前記同期捕捉をシリアルサーチ捕捉により行うことを特徴とする請求項１記載の電磁波反射特性測定方法。
【請求項３】
送信器および受信測定器からなり、送信器は搬送波発振機構とスペクトラム拡散変調機構と送信アンテナで構成され、受信測定器は受信アンテナと同期捕捉機構と反射波特定機構と反射特性算出機構で構成されていることを特徴とする電磁波反射特性測定装置。
【請求項４】
前記同期捕捉機構をシリアルサーチ捕捉を行う機構としたことを特徴する請求項３記載の電磁波反射特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信において通信障害などの原因となるおそれのある建築物壁面など各種材料面について、電磁波反射特性を測定するための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信においては、送受信間に障害物がないのが理想的な通信路である。しかし、実際には、屋外の無線通信ではビルなどの建築物や樹木などが存在し、屋内では壁および各種の什器や機器などが存在するので、それらからの反射波が混信を起こし通信障害が発生することがある。
【０００３】
そこで、反射体の電磁波反射特性を把握しておくことによって、通信の状態を予測することができる。また通信障害が生じた場合、現場で建築物壁面や什器面などの電磁波反射特性を測定することによって、原因となる反射体を特定し、対策を講じることができる。
【０００４】
電磁波反射特性の従来の測定法として、下記非特許文献１には、２６ＧＨｚ帯、帯域幅１．７５ＧＨｚにおいて、各種壁面の電磁波反射係数を測定した例が示されている。また、下記非特許文献２には電波吸収特性の測定法が示され、位相合成法では、ＵＨＦ〜ＶＨＦの比較的長波長域において、波長に比べて試料寸法や測定場所が大きくとれず、入射波にマルチパス波が混在するようなときにも有利な方法であることが紹介されている。
【０００５】
【非特許文献１】
佐藤明雄，小川英一，「建物壁面反射係数の評価法」，電子情報通信学会論文誌，電子情報通信学会，１９８９年５月，Ｖｏｌ．Ｊ７２−Ｂ−ＩＩ，Ｎｏ．５，ｐ．２０９−２１７
【非特許文献２】
清水康敬編，「電磁波の吸収と遮蔽」，日経技術図書，１９８９年，ｐ．５３２−５４０
【０００６】
一方、スペクトラム拡散通信が、近年、注目されている。この方式は、変調された後の信号のスペクトラム成分を非常に広範な周波数帯域に広げたものである。スペクトラム密度が薄くなるので同一帯域上で多くの通信が同時並行的に行える、妨害波や干渉波の排除能力が高い、信号内容の追跡・検出が困難なので秘匿性が高い、などの特徴を有している。
そして、この方式は、下記非特許文献３に記載されているように、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）など、移動体の現在位置を知る測位システムにも応用されている。
【０００７】
【非特許文献３】
山内雪路，「スペクトラム拡散通信」，第２版，東京電機大学出版局，２００１年，ｐ．１６２〜１６６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
各種反射体の電磁波反射特性を実際に測定する際、通常は複数の反射体が存在するので、測定対象の反射体の面（以下、測定対象面という）からの反射波を他の面からの反射波と区別して測定する必要がある。
複数の反射面が存在する中で測定対象面の電磁波反射特性を測定する場合、測定器を他の反射面が視野に入らない位置まで測定対象面に近づける方法や、細いビームを有するアンテナを使用する方法などが採用されている。
【０００９】
一般的に、低い周波数の電磁波は、視野を絞り難いので、測定対象面を他の面と区別して測定するのが困難である。従来の測定法では、上記非特許文献１に記載されている例のように、高周波で狭帯域の電磁波による反射特性が測定されており、測定器を測定対象面に近づけるなど、煩雑な位置設定操作が必要である。
【００１０】
そこで本発明が解決しようとする課題は、無線通信において通信障害などの原因となるおそれのある建築物壁面など各種材料面について、複数の反射面が存在する場合でも測定対象面を明確に特定し、広範囲の周波数の電磁波反射特性を容易に測定するための方法および装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明法は、搬送波にスペクトラム拡散変調を施して送信し、受信点で同期捕捉を行い、測定対象面の位置情報から該測定対象面の反射波を特定することを特徴とする電磁波反射特性測定方法である。
そして、前記同期捕捉をシリアルサーチ捕捉により行うことができる。
【００１２】
また上記課題を解決するための本発明装置は、送信器および受信測定器からなり、送信器は搬送波発振機構とスペクトラム拡散変調機構と送信アンテナで構成され、受信測定器は受信アンテナと同期捕捉機構と反射波特定機構と反射特性算出機構で構成されていることを特徴とする電磁波反射特性測定装置である。
そして、前記同期捕捉機構をシリアルサーチ捕捉を行う機構とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明法は、図１に例示するような本発明装置により行うことができる。図１において、送信器１から発し測定対象面で反射した電磁波を受信測定器５で受信し、反射特性を測定する。
送信器１は、搬送波発振機構２で発振した正弦波の搬送波をスペクトラム拡散変調機構３で拡散させ、送信アンテナ４から発信する。既存の送信器を使用することができ、スペクトラム拡散通信では情報を表すベースバンド波形で搬送波を変調するが、本発明では情報は送信しないのでベースバンド波形による変調は行わない。
【００１４】
受信測定器５は、受信アンテナ６で受けた電磁波を同期捕捉機構７で同期捕捉し、反射波特定機構９により測定対象面からの反射波を他の電磁波と区別して特定し、反射特性算出機構１０により測定値を算出する。反射波特定機構９では、測定対象面の位置情報８を入力し、受信測定器５と測定対象面の間の距離に応じた反射波の遅延時間により、測定対象面からの反射波を特定する。
【００１５】
同期捕捉機構７としては、シリアルサーチ捕捉やマッチドフィルタリング法を採用することができる。
位置情報８としては、受信測定器５と測定対象面の間の距離をあらかじめ測定し入力してもよく、複数存在する各反射面と受信測定器５の間の距離の順を入力してもよい。
【００１６】
反射特性算出機構１０では、送信器１からの直接波と測定対象面からの反射波から、反射係数、吸収係数など所要の測定値を算出する。
なお、受信測定器５は、既存の受信器に上記位置情報８、反射波特定機構９および反射特性算出機構１０を付加して構成することもできるが、通信と異なりベースバンド波形の再生は必要ない。
【００１７】
【実施例】
搬送波発振機構２で発した周波数１４４ＭＨｚの搬送波に、スペクトラム拡散変調機構３でＰＳＫ（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）による拡散をおこなった。その波形を図２に示す。乗積したＰＮ（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ  ｎｏｉｓｅ）系列は、１周期６３ビット、チップ間隔６２．５ｎｓである。したがって、１チップ区間あたり搬送波が９周期入る。
【００１８】
受信測定器５の同期捕捉機構７では、受信波形に（１）式の自己相関処理を施し、シリアルサーチ捕捉を行った。（１）式において被積分関数の後者のａ（ｔ＋τ）は受信側で生成する波形であり、自己相関値Ｒ（τ）が生じるようにτをサーチすれば、その見出されたτをもとに送信側と受信側で同期がとれる。ＴはＰＮ系列１周期を示す。
図２の波形に対して相関処理した結果を図３に示す。図３では、ＰＮ系列の１周期である約４μｓ毎に自己相関値が生じていることがわかる。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
上記の処理を、伝搬経路が異なった複数の波が受信点に到来する場合について行うと、その伝搬時間のずれと等しいずれをもって自己相関値が生じる。またその値も波の振幅に比例する。したがって、この方法により周囲に他の建築物などによる反射面が存在し、複数の反射波が混在する場合でも測定対象面からの反射波を特定し、測定対象面への入射波との振幅比により電磁波反射特性を測定することができる。
伝搬経路の差が小さい２つの波をどこまで分離し得るかは、図３の自己相関波形の幅に依存する。この幅はＰＮ系列のチップ区間によって決定し、その２倍となる。本例の場合には十数ｍの伝播距離差がある波を分離することができた。
【００２１】
測定対象面と受信測定器５の間の距離から、直接波に対する反射波の遅延時間が０．４μｓとなる場合についての実際の測定例を図４に示す。上段がＰＮ系列、下段が自己相関値を示す。４μｓ毎に現れる直接波の自己相関値から０．４μｓ遅れて反射波の自己相関値が観察される。図４の結果から、測定対象面からの反射波は０．３８μｓ遅延し、１２．７３ｄＢレベルが低下している。この結果から、測定対象面の反射係数は−１２．７３ｄＢであることがわかる。
【００２２】
つぎに、測定対象面と受信測定器の間の距離を変化させたときの直接波に対する反射波の遅延時間を測定した。結果を図５に示す。図５には自己相関値による測定結果とオシロスコープによる測定結果を示し、両者はよく一致していることより、遅延時間測定の妥当性が確認された。
【００２３】
また、測定対象面と受信測定器の間に送受信アンテナを挿入した結果を図６に示す。アンテナは１４４ＭＨｚ用の半波長ダイポールであり、送受信間距離は５ｍである。アンテナは一種のバンドパスフィルタと考えられるため、自己相関処理に影響を及ぼすと考えられたが、図４と同様の結果が得られ、影響はみられなかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、通信障害などの原因となるおそれのある屋外の建築物壁面など、また屋内の壁や什器および機器など、各種材料面について、複数の反射面が存在する場合でも測定対象面を明確に特定し、広範囲の周波数の電磁波反射特性を容易に測定することができる。装置としては、スペクトラム拡散通信における既存の送受信器に反射特性算出用の演算装置を付加すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成例を示す説明図である。
【図２】本発明におけるスペクトラム拡散変調後の出力波形を示す波形図である。
【図３】本発明において受信波形にシリアルサーチ捕捉を行った結果の例を示す自己相関値のグラフである。
【図４】本発明による電磁波反射特性の測定例を示すグラフである。
【図５】本発明における距離と遅延時間の関係例を示すグラフである。
【図６】本発明による電磁波反射特性の別の測定例を示すグラフである。
【符号の説明】
１：送信器                      ２：搬送波発振機構
３：スペクトラム拡散変調機構    ４：送信アンテナ
５：受信測定器                  ６：受信アンテナ
７：同期捕捉機構                ８：位置情報
９：反射波特定機構            １０：反射特性算出機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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