(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワーク（複数可）を設計、配備、最適化または維持する方法であって、
（Ａ）通信ネットワークが設置されるかまたは設置されることになる物理的環境を表し、該物理的環境の少なくとも一部の表示を提供するコンピュータ化モデルと、
（Ｂ）前記物理的環境において使用される可能性のある複数のシステムコンポーネントの性能属性と、
１つまたは複数の
（Ｃ）前記コンピュータ化モデルと、前記複数のコンポーネントのうちの特定のコンポーネントの前記性能属性とを使用して前記通信ネットワークの性能特性を予測する１つまたは複数の予測モデルと、
（Ｄ）１つまたは複数の測定ラン中に１つまたは複数のロケーションにおいて前記物理的環境から採取される実際の性能測定値と、
を提供するステップと、
前記通信ネットワークにおいて使用するために前記複数のシステムコンポーネントから特定のコンポーネントを選択するステップと、
前記コンピュータ化モデルを使用して前記物理的環境のコンピュータ表現を表示し、該コンピュータ表現が、該物理的環境内で前記選択するステップにおいて選択された特定のコンポーネントのロケーションと、該物理的環境内の１つまたは複数のロケーションに対する性能情報とを示し、該性能情報が、
（Ａ）実際の性能測定値と予測された性能値との比較を示すものと、
（Ｂ）２つ以上の測定ラン中に採取される実際の性能測定値の比較を示すものと、
（Ｃ）少なくとも２つの異なるシミュレーションで行われる少なくとも２つの異なる推定の比較を示すものと、
のうちの任意の１つまたは複数であるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記表示するステップにおいて、前記コンピュータ表現を３次元で表示する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記表示するステップにおいて、１つまたは複数のアイコンを３次元で表示する請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記表示するステップにおける（Ａ）、（Ｂ）、または（Ｃ）で指定される比較を、該表示するステップにおいてコンピュータディスプレイ上に１つまたは複数のアイコンとして表示する請求項１ないし３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記比較を示す前記１つまたは複数のアイコンを、前記物理的環境の前記コンピュータ表現における前記１つまたは複数のロケーションに表示する請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記比較を示す前記１つまたは複数のアイコンは、１つまたは複数の注視点の機能（functionality）を有する請求項３ないし４のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記比較を示す前記１つまたは複数のアイコンは、注視点のグリッドの機能を有する請求項３ないし４のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記比較は、同じかまたは異なる、周波数、スペクトル帯域、動作モード、物理的環境、通信ネットワーク設計、ネットワークコンポーネント、データ伝送レート、パケットサイズ、変調技法、パワーレベル、疑似雑音符号順序制御、疑似雑音符号チップタイミング、光周波数帯域、ネットワークプロトコル、帯域幅、多重アクセス技法、アンテナ分配システム、アンテナシステム、配線アーキテクチャ、ケーブル布線方法、またはシステム分散方法、システムコンポーネントの物理的相互接続、ソースまたは誤り符号化方法、トラフィック負荷状況、ユーザ密度、伝播モデル、またはネットワーク構成のうちの任意のものを使用することに起因する通信ネットワークの性能に対する影響を示す請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記１つまたは複数のアイコンは、高さ、半径、明度、色相、彩度、線タイプおよび幅、透明度、および表面テクスチャからなるグループから選択される属性を有し、該属性のうちの１つまたは複数は、前記性能情報によって変化する請求項３ないし８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記１つまたは複数のアイコンを、グラフィカルな円柱で示す請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のシステムコンポーネントを、基地局、送受信機、ケーブル布線、コネクタ、スプリッタ、増幅器、アンテナ、送信機、ＲＦ配線、基地局コントローラ、交換機、光・ＲＦカプラ、無線アクセスポイント、トランスレータ、コンバータ、無線または赤外線または有線インフラストラクチャ、光またはＲＦまたはベースバンドネットワークコンポーネント、ファイアウォール、測定装置、減衰器、リピータ、カプラ、接続箱、スプライサ、ルータ、ハブ、トランスデューサ、および他のハードウェアコンポーネントからなるグループから選択する請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記性能情報を、信号対干渉比（ＳＩＲ）、信号対雑音比（ＳＮＲ）、無線信号強度（ＲＳＳＩ）、搬送波対雑音比（ＣＮＲ）、雑音、干渉、ＲＭＳ遅延スプレッド、歪み、カバレッジ領域、許容可能サービス領域、ビットまたはフレーム誤り率、ネットワークスループット、レイテンシ、パケット誤り率、サービス品質、許容可能サービス品質の領域、伝送トラフィック、無線周波数性能値、チップエネルギ対干渉比、搬送波対干渉比、減衰、電波伝搬効果、および他の無線通信または他のネットワーク性能測定基準からなるグループから選択する請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記表示するステップを、絶対値または相対値でもしくは差の絶対値または差の相対値で行う請求項１ないし１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
１つまたは複数の携帯型受信機、１つまたは複数の固定受信機、１つまたは複数の遠隔測定装置、１つまたは複数の自律型測定装置、１つまたは複数のハンドヘルド測定装置、１つまたは複数のセンサ、１つまたは複数のセンサネットワーク、１つまたは複数の組込み受信機、無線ベースバンド、ＲＦまたは光ネットワークのための測定装置、有線ベースバンド、ＲＦまたは光ネットワークのための測定装置からなる測定装置グループのうちの１つまたは複数か、もしくはマニュアルデータ入力によって取得される測定値から、前記実際の性能測定値を取得するステップをさらに含む請求項１ないし１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記実際の性能測定値を、前記測定装置グループからの１つまたは複数の受信機のうちの複数または組合せから、パラレルにまたはシリアルに取得する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記表示するステップを、クライアントまたはサーバのいずれかで実行することができる請求項１ないし１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記表示するステップは、任意の角度、向き、距離または透視法からの視覚化を可能にする請求項１ないし１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
測定値、予測値、測定値間の差、予測値間の差、または測定値と予測値との間の差を、すべて局所平均化する請求項１ないし１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
測定値、予測値、測定値間の差、予測値間の差、または測定値と予測値との間の差を、前記物理的環境の少なくとも一部とその関連ネットワークコンポーネントとをモデル化する前記コンピュータ化モデルにおいてオーバレイとして表示する請求項１ないし１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
通信ネットワーク（複数可）を設計、配備または最適化するコンピュータ化システムであって、
（Ａ）通信ネットワークが設置されるかまたは設置されることになる物理的環境を表し、該物理的環境の少なくとも一部の表示を提供するコンピュータ化モデルと、
（Ｂ）前記物理的環境において使用される可能性のある複数のシステムコンポーネントの性能属性と、
１つまたは複数の
（Ｃ）前記コンピュータ化モデルと、前記複数のコンポーネントのうちの特定のコンポーネントの前記性能属性とを使用して前記通信ネットワークの性能特性を予測する１つまたは複数の予測モデルと、
（Ｄ）１つまたは複数の測定ラン中に１つまたは複数のロケーションにおいて前記物理的環境から採取される実際の性能測定値と、
を提供する手段と、
前記通信ネットワークにおいて使用するために前記複数のシステムコンポーネントから特定のコンポーネントを選択する手段と、
前記コンピュータ化モデルを使用して前記物理的環境のコンピュータ表現を表示し、該コンピュータ表現が、該物理的環境内で前記選択する手段において選択された特定のコンポーネントのロケーションと、該物理的環境内の１つまたは複数のロケーションに対する性能情報とを示し、該性能情報が、
（Ａ）実際の性能測定値と予測された性能値との比較を示すものと、
（Ｂ）２つ以上の測定ラン中に採取される実際の性能測定値の比較を示すものと、
（Ｃ）少なくとも２つの異なるシミュレーションで行われる少なくとも２つの異なる推定の比較を示すものと、
のうちの任意の１つまたは複数であるディスプレイと
を具備するコンピュータ化システム。
【請求項２１】
前記コンピュータ表現は、前記表示するステップにおいて３次元で表示される請求項２０記載のコンピュータ化システム。
【請求項２２】
１つまたは複数のアイコンは、前記ディスプレイに３次元で表示される請求項２０または２１記載のコンピュータ化システム。
【請求項２３】
（Ａ）、（Ｂ）、または（Ｃ）で指定される、前記ディスプレイに表示される比較は、１つまたは複数のアイコンとして表示される請求項２０ないし２２のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項２４】
前記比較を示す前記１つまたは複数のアイコンは、前記物理的環境の前記コンピュータ表現における前記１つまたは複数のロケーションに表示される請求項２３記載のコンピュータ化システム。
【請求項２５】
前記比較を示す前記１つまたは複数のアイコンは、１つまたは複数の注視点の機能を有する請求項２２ないし２４のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項２６】
前記比較を示す前記１つまたは複数のアイコンは、注視点のグリッドの機能を有する請求項２２ないし２４のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項２７】
前記比較は、同じかまたは異なる、周波数、スペクトル帯域、動作モード、物理的環境、通信ネットワーク設計、ネットワークコンポーネント、データ伝送レート、パケットサイズ、変調技法、パワーレベル、疑似雑音符号順序制御、疑似雑音符号チップタイミング、光周波数帯域、ネットワークプロトコル、帯域幅、多重アクセス技法、アンテナ分配システム、アンテナシステム、配線アーキテクチャ、ケーブル布線方法、またはシステム分散方法、システムコンポーネントの物理的相互接続、ソースまたは誤り符号化方法、トラフィック負荷状況、ユーザ密度、伝播モデル、またはネットワーク構成のうちの任意のものを使用することに起因する通信ネットワークの性能に対する影響を示す請求項２０ないし２６のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項２８】
前記１つまたは複数のアイコンは、高さ、半径、明度、色相、彩度、線タイプおよび幅、透明度、および表面テクスチャからなるグループから選択される属性を有し、該属性のうちの１つまたは複数は、前記性能情報によって変化する請求項２２ないし２７のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項２９】
前記１つまたは複数のアイコンは、グラフィカルな円柱で示される請求項２８記載のコンピュータ化システム。
【請求項３０】
前記複数のシステムコンポーネントは、基地局、送受信機、ケーブル布線、コネクタ、スプリッタ、増幅器、アンテナ、送信機、ＲＦ配線、基地局コントローラ、交換機、光・ＲＦカプラ、無線アクセスポイント、トランスレータ、コンバータ、無線または赤外線または有線インフラストラクチャ、光またはＲＦまたはベースバンドネットワークコンポーネント、ファイアウォール、測定装置、減衰器、リピータ、カプラ、接続箱、スプライサ、ルータ、ハブ、トランスデューサ、および他のハードウェアコンポーネントからなるグループから選択される請求項２０ないし２９のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３１】
前記性能情報は、信号対干渉比（ＳＩＲ）、信号対雑音比（ＳＮＲ）、無線信号強度（ＲＳＳＩ）、搬送波対雑音比（ＣＮＲ）、雑音、干渉、ＲＭＳ遅延スプレッド、歪み、カバレッジ領域、許容可能サービス領域、ビットまたはフレーム誤り率、ネットワークスループット、レイテンシ、パケット誤り率、サービス品質、許容可能サービス品質の領域、伝送トラフィック、無線周波数性能値、チップエネルギ対干渉比、搬送波対干渉比、減衰、電波伝搬効果、および他の無線通信または他のネットワーク性能測定基準からなるグループから選択される請求項２０ないし３０のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３２】
前記ディスプレイは、絶対値または相対値もしくは差の絶対値または差の相対値を提供する請求項２０ないし３１のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３３】
前記実際の性能測定値を取得する手段をさらに具備する請求項２０ないし３２のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３４】
前記実際の性能測定値を取得する前記手段は、１つまたは複数の携帯型受信機、１つまたは複数の固定受信機、１つまたは複数の遠隔測定装置、１つまたは複数の自律型測定装置、１つまたは複数のハンドヘルド測定装置、１つまたは複数のセンサ、１つまたは複数のセンサネットワーク、１つまたは複数の組込み受信機、無線ベースバンド、ＲＦまたは光ネットワークのための測定装置、有線ベースバンド、ＲＦまたは光ネットワークのための測定装置からなる測定装置のグループのうちの１つまたは複数か、もしくはマニュアルデータ入力によって提供される請求項３３記載のコンピュータ化システム。
【請求項３５】
前記実際の性能測定値は、前記測定装置グループからの１つまたは複数の受信機のうちの複数または組合せから、パラレルにまたはシリアルに取得される請求項３４記載のコンピュータ化システム。
【請求項３６】
前記ディスプレイは、クライアントとサーバのいずれかあるいは両方に配置される請求項２０ないし３５のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３７】
前記ディスプレイは、任意の角度、向き、距離、または透視法からの視覚化に対して調整されることが可能である請求項２０ないし３６のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３８】
前記測定値、予測値、測定値間の差、予測値間の差、または測定値と予測値との間の差は、すべて局所平均化される請求項２０ないし３７のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【請求項３９】
測定値、予測値、測定値間の差、予測値間の差、または測定値と予測値との間の差が、前記物理的環境の少なくとも一部とその関連ネットワークコンポーネントとをモデル化する前記コンピュータ化モデルにおいてオーバレイとして表示される請求項２０ないし３８のいずれか１項記載のコンピュータ化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は包括的に、無線および有線通信システムの設計のためのエンジニアリングおよび管理システムに関し、特に、３次元（３−Ｄ）視覚化方法を使用して任意の環境（たとえば、建物、建物内のフロア、構内、市内、戸外等）において無線および有線システムの性能を比較する方法に関する。
【０００２】
［従来の説明］
通信システムの急増にしたがい、建物内およびその周囲における無線周波数（ＲＦ）カバレッジと、無線信号の建物内外への透過は、携帯電話システム、ページングシステム、またはパーソナル通信システム（personal communication system（ＰＣＳ））、無線ローカルエリアネットワーク（wireless local area network（ＷＬＡＮ））およびローカルマルチポイント配信（ディストリビューション）システム（local multi-point distribution system（ＬＭＤＳ））等の新たな無線テクノロジを設計し配備しなければならない通信エンジニアにとって、重大な設計問題となってきた。新生のハンドヘルド装置が、ますます無線アクセス方法を使用することになると考えられ、それには、技術者およびエンジニアが迅速にかかる無線インフラストラクチャを導入することができるツールおよび方法に対する必要性が、必然的に伴う。また、インターネットトラフィックを伝送するために必要な光ファイバおよびベースバンドネットワークも同様に、将来急速に増加すると考えられる。さらに、通信装置およびセンサの急速な小型化と、構内およびその周辺における光ファイバの急速な増加により、微細機械（micromachinery）、ＲＦ識別タグおよび光通信リンクを含むＲＦネットワークがますます関心をよせている。しばしば、設計者に対し、無線送受信機のロケーションまたは基地局セルサイトが、部屋、建物、都市全体、構内、商店街または他の任意の環境を通して適当で確実なサービスを提供することができるか否かを判断するように要求される。室内（インビルディング（in-building））およびマイクロセルラ無線通信装置のコストが低減している一方で、無線システム設計エンジニアおよび技術者のかかるシステムを配備する作業負荷が急速に増大している。これらの要因により、包括的なシステム性能の視覚化および分析方法によって達成される迅速なエンジニアリング設計および配備方法は、無線通信システム設計者にとって極めて重大である。
【０００３】
さらに、AT&T Laboratories、Brooklyn PolytechnicおよびVirginia Techによる最近の研究努力が、S. Kim、B. J. Guarino, Jr.、T. M. Willis III、V. Erceg、S. J. Fortune、R. A. Valenzuela、L. W. Thomas、J. LingおよびJ. D. Mooreの著「Radio Propagation Measurements and Predictions Using Three-dimensional Ray Tracing in Urban Environments at 908 MHZ and 1.9 GHz」、IEEE Transactions on Vehicular Technology、vol. 48、no.3、May 1999（以下、「Radio Propagation」）と、L. Piazzi、H. L. Bertoniの著「Achievable Accuracy of Site-Specific Path-Loss Predictions in Residential Environments」、IEEE Transactions on Vehicular Technology、Vol. 48、no.3、May 1999（以下、「Site-Specific」）と、G. Durgin、T. S. Rappaport、H. Xuの著「Measurements and Models for Radio Path Loss and Penetration Loss In and Around Homes and Trees at 5.85 GHz」、IEEE Transactions on Communications、Vol. 46、no. 11、November 1998と、T. S. Rappaport、M. P. Koushik、J. C. Liberti、C. PendyalaおよびT. P. Subramanianの著「Radio Propagation Prediction Techniques and Computer-Aided Channel Modeling for Embedded Wireless Microsystems」、ARPA Annual Report、MPRG Technical Report MPRG-TR-94-12、Virginia Tech、July 1994と、T. S. Rappaport、M. P. Koushik、C. CarterおよびM. Ahmedの著「Radio Propagation Prediction Techniques and Computer-Aided Channel Modeling for Embedded Wireless Microsystems」、MPRG Technical Report MPRG-TR-95-08、Virginia Tech、July 1994と、T. S. Rappaport、M. P. Koushik、M. Ahmed、C. Carter、B. NewhallおよびN. Zhangの著「Use of Topographic Maps with Building Information to Determine Antenna Placements and GPS Satellite Coverage for Radio Detection and Tracking in Urban Environments」、MPRG Technical Report MPRG-TR-95-14、Virginia Tech、September 1995と、T.S. Rappaport、M. P. Koushik、M. Ahmed、C. Carter、B. Newhall、R. SkidmoreおよびN. Zhangの著「Use of Topographic Maps with Building Information to Determine Antenna Placement for Radio Detection and Tracking in Urban Environments」、MPRG Technical Report MPRG-TR-95-19、Virginia Tech、November 1995と、S. Sandhu、M. P. KoushikおよびT. S. Rappaportの著「Predicted Path Loss for Rosslyn, VA, Second set of predictions for ORD Project on Site Specific Propagation Prediction」、MPRG Technical Report MPRG-TR-95-03、Virginia Tech、March 1995と題された論文および技術報告において記載されている。
【０００４】
論文および技術報告は、場所特定（site-specific）電波伝搬モデリングにおける最新技術を例示するものである。上記論文の大半が、測定ＲＦ信号カバレッジ対予測ＲＦ信号カバレッジの比較を記載し、予測データを表現し表示する表または２次元（２−Ｄ）方法を提示するが、無線システム性能を視覚化し分析する包括的方法を報告していない。「Radio Propagation」および「Site-Specific」の論文は、３−Ｄモデリングに言及しているが、ユーザが信号カバレッジまたは干渉を３−Ｄで視覚化することができる新規な表示方法またはグラフィカル技術を提供していない。さらに、無線通信技術者または設計者が予測性能値を迅速に表示するか、または視覚化を通して、特定の指定された環境内の代替ネットワーク設計概念の間の予測性能の差を比較することができる、有効な方法は存在していない。
【０００５】
有線ネットワーク設計とともにすべての無線通信システム設計に共通するのは、配備コストを最小限にしながらシステムの性能および信頼性を最大限にする欲求である。コストを最低限にする方法には、設計プロセスの多くの態様を管理するコンピュータ支援設計ツールの使用が含まれる。かかるツールはまた、エンジニアまたは技術者が迅速に作業することができるようにする方法をもたらす助けとなる。たとえば、無線システムを考慮する。無線信号カバレッジおよび干渉を分析することは、多くの理由で非常に重要である。設計エンジニアは、無線システムの候補である環境が非常に多くの雑音または干渉を含むか否か、あるいは既存の無線システムが所望のサービスエリアを通して十分な信号パワーを提供するか否かを判断しなければならない。代替的に、無線エンジニアは、局所領域カバレッジが、既存の大規模な屋外無線システムすなわちマクロセルによって適当に補完されるか否か、または屋内無線送受信機すなわちピコセルを追加しなければならないか否かを、判断しなければならない。これらのセルの配置は、コストと性能との両方の観点から重要である。設計エンジニアは、他の無線システムからどれくらいの干渉を予想することができるかと、それが環境内でどこに現れるかと、を予測しなければならない。本発明者に既知であり本文献において利用可能な予測方法は、多くの場合に対してカバレッジまたは干渉値を計算する、広く受入れられた方法を提供する。しかしながら、かかるモデルの実現は、概して非常に未熟であり、厄介な表計算か、またはほとんどサポートも視覚化能力もない研究所における非効率的な動作プラットフォームに頼る。必然的に、適当な予測モデルを生成するために、または少なくとも、許容可能な精度または信頼性のために選択された予測モデルを検証するために、所定の環境において性能測定を行わなければならない。
【０００６】
設計目標次第で、無線通信システムの性能は、１つまたは複数の要素の組合わせを含む場合がある。たとえば、適当な受信信号強度（ＲＳＳＩ）でカバーされる総領域と、適当なデータスループットレベルでカバーされる領域と、システムがサービスすることができる顧客の数とが、設計エンジニアが無線システムを構成する通信設備の配置を計画する際に使用する判断要素の中にある。このため、無線システムの性能を最大限にすることには、複数の潜在的に関連しない要素の複雑な分析が必要である場合がある。かかる分析の結果を設計エンジニアが容易に解釈可能な方法で表示する能力は、無線システム配備において非常に貴重である。無線システム動作パラメータの３次元（３−Ｄ）視覚化は、ユーザに対し、大規模のデータセットとそれらの物理的環境に対する関係との迅速な同化を提供する。無線システムが急増するにしたがい、これらの問題は、体系的かつ繰返し可能な方法で、迅速に、容易におよび安価に解決されなければならない。
【０００７】
市場には、環境のコンピュータ化モデルを設計するために使用することができる多くのコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）製品がある。Lucent Technology, Inc.のＷｉＳＥ（商標）と、ＥＤＸのＳｉｇｎａｌＰｒｏ（商標）と、Mobile Systems International, Inc.（後に、Metapath Software Internationalとして知られ、現在Marconi, P. L. C.の一部）によるＰＬＡｎｅｔ（商標）と、EricssonのＴＥＭＳと、Safco Technologies, Inc.（現在Agilent Technologies, Inc.の一部）によるＷｉｚａｒｄと、は、無線通信システムの設計を支援するために開発されたＣＡＤ製品の例である。
【０００８】
Lucent Technology, Inc.は、無線通信システムのための設計ツールとしてＷｉＳＥ（商標）を提供する。ＷｉＳＥシステムは、レイトレーシングとして既知の決定論的無線カバレッジ予測技術を使用して、所与の環境のコンピュータモデルに基づいて無線通信システムの性能を予測する。
【０００９】
ＥＤＸは、無線通信システムのための設計ツールとしてＳｉｇｎａｌＰｒｏ（商標）を提供する。ＳｉｇｎａｌＰｒｏシステムは、レイトレーシングとして既知の決定論的ＲＦパワー予測技術を使用して所与の環境のコンピュータモデルに基づいて無線通信システムの性能を予測する。
【００１０】
Mobile Systems International, Inc.（現在、Marconi, P. L. C.の一部）は、無線通信システムのための設計ツールとしてＰＬＡｎｅｔ（商標）を提供する。ＰＬＡｎｅｔシステムは、統計的および経験的予測技術を使用して、所与の環境のコンピュータモデルに基づいてマクロセルラ無線通信システムの性能を予測する。Ericsson Radio Quality Information Systemsは、無線通信屋内カバレッジのための設計および検証ツールとしてＴＥＭＳ（商標）を提供する。ＴＥＭＳシステムは、入力ベース送受信機ロケーションを含む建物地図に基づき、経験的無線カバレッジモデルを使用して、屋内無線通信システムの性能を予測する。
【００１１】
上述した設計ツールは、無線通信システムの性能を予測し、色の平坦な２次元グリッドかまたは平坦な２次元輪郭領域の形態で結果を表示する機能を提供することにより、無線システム設計者を支援してきた。かかる表示は、有用ではあるが、無線システム性能のすべてのニュアンスを伝える際にそれらの２次元という特質によって制限される。たとえば、色の２次元グリッドに存在する色のわずかな変動は、考慮する必要のある無線システム性能の変化を表現する場合があり、容易に目を通す可能性がある。さらに、無線システムが急増するにしたがい、カバレッジおよび干渉に対し視覚的に予測し設計する能力は、ますます重要になってきている。
【００１２】
テクノロジ、サイズまたはスケールに関らず、すべての通信システム設計に共通するのは、設計プロセスにおけるある時点での測定データに対する必要性である。無線通信システムの候補である環境に対し、まずスペクトル占有率、雑音レベル、干渉レベルまたは利用可能チャネルを確定するために測定活動を行うことが重要である。
【００１３】
最初の設計段階であるか最終検証段階であるか、もしくは通信システムのライフサイクル中の進行中のメンテナンス中かに関らず、測定データの入力および使用なしにはいかなる通信システムも実現されない。しかしながら、室内環境内での測定値収集は、測定値が取得されているロケーションを確定するために全地球測位システム（ＧＰＳ）データを使用して測定値収集が実行されるマクロセルラ環境より、ずっと単調であり時間がかかる。屋外測定値収集のために非常に多くのＲＦエンジニアが依存してきた全地球測位システム（ＧＰＳ）データは、大抵の場合マイクロセル環境のオプションではなく、都市エリア内および人工構造内におけるクラッタおよび結果として生じるＧＰＳ衛星信号レベルの減衰により、建物内で信頼性高く使用することは極めて困難である。Qualcomm SnapTrack屋内ＧＰＳシステム等の新たな方法は、室内ロケーションに対し長期の保証を提供する可能性があるが、今日容易に利用可能なＧＰＳソリューションは、高価であり、室内またはマイクロセルネットワークの配備、測定または最適化を仕事とするエンジニアまたは技術者にほとんど利用可能ではない。したがって、建物内でリアルタイム測定データを記録することは、多くの面で費用がかかりかつ効果のない走書きしたメモおよび青写真ならびに手作業でのデータ入力を含む、面倒で時間のかかるタスクとなる。
【００１４】
放出されるベース送受信機からのＲＦ信号特性を測定することに加えて、コンピュータデータネットワークにおけるデータスループット時間を測定することも必要である。スループット時間は、コンピュータからコンピュータへ既知のサイズのレコードまたはファイルを転送するために必要な時間である。比較または検証目的のためにデータスループット時間の測定を標準化するために、セットサイズ（たとえば、１００Ｋ）のファイルが使用され、５１２バイト等のパケットサイズで転送される。ＲＦ信号減衰、データスループット時間と同様に、パケットレイテンシ、ビット誤り率、パケット誤り率およびビットレートスループット等の他の多数の重要なネットワーク測定パラメータの各々もまた、マルチパス伝播および特定の無線モデム設計と共に、伝送距離および信号障害物（たとえば、壁、ドア、仕切り）の関数である。
【００１５】
目下、エンジニアまたは無線技術者が、測定結果を表示するか、または視覚化を通して、時間、周波数または空間にわたって特定の指定された環境内で特定の通信ネットワークまたはネットワークの集まりのあらゆる性能測定のあらゆる測定結果を迅速に比較することができる、有効な視覚化技術は知られていない。無線通信システムの設計を支援するために、ＰｅｎＣａｔ（商標）、ＷａｌｋａｂｏｕｔＰＣＳ（商標）およびＴＥＭＳ  Ｌｉｇｈｔ等、あらゆる信号特性測定収集ツールおよびシステムが開発されてきた。
【００１６】
LCC International Inc.は、小型ハンドヘルドタブレットコンピュータで実行する無線通信設計のためのペンベース収集および分析ツールとして、ＰｅｎＣａｔ（商標）を提供する。ＰｅｎＣａｔ（商標）システムにより、ユーザは、建物内を歩き回り、タブレットコンピュータに連結された受信機を使用して建物内のあるロケーションで信号特性測定データを取得し、コンピュータ画面上の地図の適当な部分をスタイラスペンでタップすることにより、建物を表すコンピュータ地図上のその建物のロケーションに測定データをリンクさせることができる。建物地図は、青写真をスキャンするか、アプリケーション内で建物をスケッチするか、または別のソースからインポートすることにより、ＰｅｎＣａｔ（商標）システムに入力することができる。ＰｅｎＣＡＴは、建物環境をモデル化するために２次元ビットマップを使用する。Safco Technologies, Inc.（現在、Agilent Technologies, Inc.の一部）は、屋内または屋外無線通信システム設計において使用するための携帯型サーベイカバレッジ（survey coverage）システムとしてＷａｌｋａｂｏｕｔＰＣＳ（商標）システムを提供する。ＰｅｎＣａｔ（商標）と同様に、ＷａｌｋａｂｏｕｔＰＣＳ（商標）システムは、所与のロケーションで信号特性を測定し、測定した特性データを記憶されたコンピュータ地図上に表されるそのロケーションにリンクするために、受信機に連結されたハンドヘルドコンピュータを利用する。また同様にSafcoのＷａｌｋａｂｏｕｔと類似するのは、Ａｇｉｌｅｎｔ  ７４ＸＸ屋内測定システムであり、それもまたビットマップ見取図を使用する。Ericsson Radio Quality Information Systemsは、無線通信屋内カバレッジのための検証ツールとしてＴＥＭＳ  Ｌｉｇｈｔシステムを提供する。ＴＥＭＳ  Ｌｉｇｈｔシステムは、受信機に連結されたモバイルコンピュータ上の２次元ビットマップ図面とのＷｉｎｄｏｗｓベースのグラフィカルインタフェースを利用することにより、ユーザが、格納された建物地図を見て、ロケーション特定データ測定値を作成し、測定データを記憶されたコンピュータ地図上に表されるロケーションにリンクすることができるようにする。他の室内通信測定システムと異なり、Wireless Valley Communications, Inc.によるＩｎＦｉｅｌｄｅｒ（商標）は、測定データを物理的環境の３次元モデル上の位置ロケーションの周期的更新に併合する。ＩｎＦｉｅｌｄｅｒ（商標）製品の概念は、１９９８年１２月２９日に出願された米国特許出願第０９／２２１，９８５号に開示されており、この出願の内容は参照により本明細書中に援用される。しかしながら、上述した特許出願に元来開示されているように、ＩｎＦｉｅｌｄｅｒは、測定値と測定値の比較とをユーザが迅速に確定し推論することができるように、測定データを３−Ｄ環境で迅速に表示し比較する、効率的な方法は提供していない。
【００１７】
［発明の概要］
したがって、本発明の目的は、無線または有線通信システムに対し、予測性能結果の表示と予測性能結果の間での比較の表示とを容易にすることである。
【００１８】
本発明の他の目的は、無線または有線通信システムに対し、予測性能結果を表示し予測性能結果の間での比較を表示するメカニズムを提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、任意のタイプの無線または有線通信システムに対し、予測性能結果と予測性能結果の間での比較との３次元、多色表示を容易にすることである。
【００２０】
本発明の他の目的は、任意の角度、方向、距離または透視法からの、予測性能結果と予測性能結果の間での比較との３次元表示を表示するメカニズムを提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、予測性能結果と予測性能結果の間での比較との３次元表示を表示し、現視点および透視法を変更するためにリアルタイムで表示と対話するメカニズムを提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、複数の建物構造と周囲の地形、植物、気候条件ならびに追加の静的および動的障害物（たとえば、自動車、人間、ファイルキャビネット等）を含んでよい３次元データベース上にオーバレイされた、予測性能結果と予測性能結果の間での比較との上記表示を提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、複数の色および透明効果を利用して、上記３次元表示の立体表現を着色し、シェーディングし、他の方法でレンダリングするメカニズムを提供することである。
【００２４】
上述したことに加えて、本発明のさらに他の目的は、無線または有線通信システムに対し、測定値の表示と測定性能結果の間での比較の表示とを容易にすることである。
【００２５】
本発明の他の目的は、無線または有線通信システムに対し、測定値を表示し測定性能結果の間での比較を表示するメカニズムを提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、任意のタイプの無線または有線通信システムに対し、測定値と測定性能結果の間での比較との３次元、多色表示を容易にすることである。
【００２７】
本発明の他の目的は、任意の角度、方向、距離または透視法からの、測定値と測定性能結果の間での比較との３次元表示を表示するメカニズムを提供することである。
【００２８】
本発明の他の目的は、測定値と測定性能結果の比較との３次元表示を表示し、現視点および透視法を変更するためにリアルタイムで表示と対話するメカニズムを提供することである。
【００２９】
本発明の他の目的は、複数の建物構造と周囲の地形、植物、気候条件ならびに追加の静的および動的障害物（たとえば、自動車、人間、ファイルキャビネット等）を含んでよい３次元データベース上にオーバレイされた、測定性能結果と測定性能結果の間での比較との上記表示を提供することである。
【００３０】
本発明の他の目的は、複数の色および透明効果を利用して、上記３次元表示の立体表現を着色し、シェーディングし、他の方法でレンダリングするメカニズムを提供することである。
【００３１】
上述したことに加えて、本発明のさらに他の目的は、無線または有線通信システムに対し、予測性能結果と測定性能結果との比較の表示とを容易にすることである。
【００３２】
本発明の他の目的は、無線または有線通信システムに対し、予測性能結果と測定性能結果との比較を表示するメカニズムを提供することである。
【００３３】
本発明の他の目的は、任意のタイプの無線または有線通信システムに対し、予測性能結果と測定性能結果との比較との３次元の多色表示を容易にすることである。
【００３４】
本発明の他の目的は、任意の角度、方向、距離または透視法からの、予測性能結果と測定性能結果との比較との３次元表示を表示するメカニズムを提供することである。
【００３５】
本発明の他の目的は、予測性能結果と測定性能結果の比較との３次元表示を表示し、現視点および透視法を変更するためにリアルタイムで表示と対話するメカニズムを提供することである。
【００３６】
本発明の他の目的は、複数の建物構造と周囲の地形、植物、気候条件ならびに追加の静的および動的障害物（たとえば、自動車、人間、ファイルキャビネット等）を含んでよい３次元データベース上にオーバレイされた、予測性能結果と測定性能結果との比較の上記表示を提供することである。
【００３７】
本発明の他の目的は、複数の色および透明効果を利用して、上記３次元表示の立体表現を着色し、シェーディングし、他の方法でレンダリングするメカニズムを提供することである。
【００３８】
本発明によれば、ＲＦシステム設計者または通信ネットワーク設計者が、任意の環境で電子的に有線または無線システムを動的にモデル化することができるようにするシステムが提供される。本方法は、アンテナ（ポイント、全方向、指向性、漏れフィーダ（leaky feeder）、分散型等）、基地局、基地局コントローラ、送受信機、増幅器、ケーブル、スプリッタ、減衰器、リピータ、無線アクセスポイント、カプラ、コネクタ、接続ボックス、スプライサ、交換機、ルータ、ハブ、トランスデューサ、トランスレータ（ＲＦ周波数と光周波数との間で変換を行うか、またはＲＦ周波数とベースバンド周波数との間で変換を行うか、またはベースバンド周波数と光周波数との間で変換を行う装置、電磁スペクトルの一部から他の部分へのエネルギの変換を行う装置等）、電源ケーブル、撚り対ケーブル、光ファイバケーブル等、あらゆる無線または光またはベースバンド通信システムハードウェアコンポーネントのモデルの選択および配置を含み、ユーザが、モデル化環境を通してシステム性能全体に対しそれらの配置および移動の影響を３次元で視覚化することができるようにする。このため、システムまたはネットワークの実際の実現の前にコンポーネントの配置を精細化および微調整することができ、その際、設計および配備のために性能予測モデリングまたは測定を使用することができる。すなわち、所望のサービスエリアの必要な領域すべてに対し、適当な接続性、ＲＦカバレージ、データスループットが行渡り、もしくはそれらが、許容可能なレベルのサービス品質（ＱｏＳ）、パケット誤り率、パケットスループット、パケットレイテンシ、ビット誤り率、信号対雑音比（ＳＮＲ）、搬送波対雑音比（ＣＮＲ）、信号強度すなわちＲＳＳＩ、ｒｍｓ遅延スプレッド、歪み、および、測定または予測することができ有線または無線通信ネットワークの適当な導入、設計または維持においてエンジニアを支援するために有用となり得る、現在既知であるか将来既知となる他の一般に使用される通信ネットワーク性能測定基準等、他の必要なネットワークシステム性能値を所有することが保証される。たとえば、光またはベースバンド有線ネットワークの場合、本発明内においてコンポーネントの配置および性能を視覚化することにより、環境の適当な部分にサービスを提供することを確実にすることができ、それによってその環境内のユーザが、直接（ハードワイヤード接続により）かまたは、トランスレータ、コンバータ、無線アクセスポイント、および有線ネットワークからの周波数変換および無線アクセスを容易にする他の通信コンポーネントを使用することにより、有線ネットワークを通して提供することができる無線または赤外線接続を介して接続することが可能になる。システム性能の３次元視覚化により、ＲＦおよびネットワークシステム設計者は、モデル化された無線または有線通信システムの機能を非常に深く洞察することが可能になり、それは、以前の視覚化技術に比較して著しい改善を表す。
【００３９】
上述したことを達成するために、物理的環境の３−Ｄモデルが、電子データベースにＣＡＤモデルとして格納される。壁、床、葉群、建物、丘、および電波に影響するかまたは配線経路および他の有線コンポーネントの経路指定を妨げるかまたはそれに影響する他の障害物等、環境のあらゆる部分に帰する物理的、電気的および審美的パラメータもまた、データベースに格納される。コンピュータ画面には、設計者が見るために、３−Ｄ環境の表現が表示される。設計者は、シミュレートされた３−Ｄで環境全体を見るか、所定の特定エリアを拡大するか、または「フライスルー（fly-through）」効果をもたらすために表示ロケーションおよび透視法を動的に変更してよい。設計者は、マウスまたは他の入力位置決め装置を使用して、一連のプルダウンメニューから実際の通信システムコンポーネントを表すあらゆる通信ハードウェア装置モデルを選択し表示してよい。任意の有線または無線通信システムまたはネットワークを構成する上述したあらゆる増幅器、ケーブル、コネクタおよび他のハードウェア装置を、完全な無線または有線通信システムの表現を形成するために設計者により同様に選択し、配置し、相互接続してよい。
【００４０】
本発明では、設計者は、性能予測計算を実行し、環境内の実際の性能特性を測定し、もしくは現在既知であるか将来既知となる何らかの他の方法を使用して性能データを収集してよい。現方法および装置の新規性のポイントは、物理的環境の３−Ｄモデル内で使用するために非常に適した３−Ｄ視覚化方法を使用して、測定の結果、測定値の比較、予測された性能結果の比較を表示し、それによって、エンジニアまたは技術者が、各測定値または測定値の比較または性能結果の比較が収集されまたは計算された、およそのまたは正確なロケーションを示す、環境の電子的モデル内の表示を見ながら、測定値の意味または重要性あるいは測定値の比較あるいは性能結果の比較を迅速に確定することができることに対する。
【００４１】
追加的に提供される方法は、予測性能値の３−Ｄの図像的（iconic）表示を視覚化する手段を提供する。本発明は、高さおよび色が変化する円柱状または他の形状のオブジェクトを使用することにより、「注視点（watch point)」と呼ばれる環境内の選択された数の点において複雑な性能データを迅速に視覚化することを可能にする。本発明は、設計者が環境モデルに性能データの３−Ｄ表示を迅速にオーバレイすることができるようにすることにより、この範囲において従来技術を拡張する。
【００４２】
本発明はさらに、意味の迅速な推論のために個々の測定注視点を都合よく視覚化する方法を提供するとともに、同じかまたは異なる通信ネットワーク設計を使用して同じ３−Ｄ環境内で収集された測定ラン（measurement run）間の差の意味を都合よく視覚化し迅速に推論する、新たな方法およびシステムをもたらす。測定ランは、通常、環境（都市、街、構内、建物群または所定の建物等）内で技術者またはエンジニアによって実行される一連の測定であるが、かかる測定は、非専門の人によって実行されてよく、リモートにまたは自律的に実行されてもよい（たとえば、各々に対してランダムに測定を行う測定装置が供給される、物理的環境内を歩行している複数の技術者によって使用され、これらの測定値がすべて共有される、測定装置によって行われる。
【００４３】
本発明は、多数のソースから収集された性能データを比較するための迅速な視覚化および表示をサポートする。比較は、上述したように同じ所定の３−Ｄ環境内で収集された測定値の２つ以上の異なるセットの間であってよい。しかしながら、比較はまた、計算され、表示されまたは後に表示するために格納されてよいネットワークシステム性能予測結果の２つ以上のセット間であってもよい。本発明は、共通の環境モデル内の同様のまたは異なる通信ネットワーク設計を使用して、同じ３−Ｄ環境内で収集された異なるネットワークシステム性能予測結果の間での差を迅速に視覚化する方法を提供する、新たな方法およびシステムをもたらす。
【００４４】
上記考慮点に加えて、本発明は、測定データと予測データとの差を、任意の通信ネットワークの実際の性能対予測された性能に対する優れた洞察をもたらす都合のよい方法で表示する手段を提供する。上記教示に基づき、測定データと予測データとを３−Ｄ環境で表示することができ、測定値と予測値との位置を合わせるために、空間上で互いの上にオーバレイすることができることが明らかなはずである。このように、予測エンジンの出力に対し所望のロケーションとして指定される点において測定値が収集される限り、測定ランを予測ラン（prediction run）と比較することが可能である。当業者は、データ処理および誤り解析において熟練した者であり、ａ）測定データと、ｂ）測定データの比較と、ｃ）予測データの比較とに適用する新規な視覚化技術を、測定データの予測データに対する比較にもいかに適用することができるかを理解することができる。測定値を予測値に対して比較するために、後述する新規な視覚化方法を使用することにより、特定の物理的環境で最も正確に実行する予測モデルを開発し最適化し使用するよう努めるエンジニアに対し、多大な能力が提供される。
【００４５】
予測ラン間、測定ラン間のデータ点の比較、または予測ランと測定ランとの比較は、いくつかの方法で行うことができる。単純な差異ベースでデータセットを比較することができ、その場合、第１のランにおけるデータ点（環境データベースの特定のロケーションに位置する）の数値が、第２のランからの同じ対応するロケーションにおけるデータ点から減算される。当然ながら、好ましい場合、減算順序を逆にしてよい。データを比較する他の方法には、同じロケーション点における２つの数値の対数比に対応するデシベル（ｄＢ）差を計算することが含まれる。代替的に、極大値（たとえば、１００または１）を有する最大または最良値とそれより小さい値とを考慮する相対値が、極大値より小さい値を有するものとして表示される。極大値より下のレベルを、極大値と比較する正規化値としてまたはパーセンテージとして計算し表示してよい。
【００４６】
測定データを予測データと比較するか、または異なるグリッドスケールまたはデータベース分解能で実行された測定値または予測値を比較する際の問題点は、たとえば現場測定値の位置情報を予測値のモデル化環境におけるロケーションと位置合わせすることが不正確であるために、２つのデータセット間の同じ対応するロケーションが扱い易いものでない可能性があることである。この場合、各ランとの間で比較するための適当な点を確定するために、点選択のための最近傍手法かまたは最も近傍の点のクラスタからのランダム選択技術を行ってよい。あるいは、平均化方法を使用してよく、それにより比較されるデータセットの各々の局所点が、非常に小さい局所領域内で平均化され、各セットからの結果としての数値が、各データセットの平均化に使用される点によって占有される小さい領域に共通する物理的ロケーション点において比較される。これは、「局所平均化（local averaging）」として知られ、特定のランにおけるデータの局所平均の中間および変動から統計量を導出することができる。これら統計量を比較し、比較中の２つのランの各々の統計量間の差を表示することができる。２つのセットからの数値を比較するために使用してよい他の比較方法は多数あり、現在既知であるか将来既知となるか否かに関らず、かかる比較方法が考慮される。
【００４７】
データセットによっては比較のために提供される他のデータセットと比較してまばらである場合がある。この場合、表示メカニズムは、セットの一方または両方からデータがないことにより、特定の３−Ｄロケーション点における比較が行われない可能性があることを示す必要がある。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態により、種々の方法を使用してかかる比較の視覚化が可能になる。「Method and System for Automated Optimization of Antenna Positioning in 3-D」と題された同時係属中の出願第０９／３１８，８４０号に開示されている概念に基づき、本発明により、空間における１つまたは複数のロケーションが、比較結果が３−Ｄコンピュータデータベースの一部として格納され表示画面において視覚化される「注視点」としての役割を果たすことができる。上記注視点の表示を、比較データを示すために色、形状および／またはテキストを利用する２−Ｄ方法としても、比較データを示すために高さ、色、形状および／またはテキストを使用する３−Ｄ方法としてもよい。
【００４９】
１つまたは複数の注視点における視覚化に加えて、本発明により、任意のサイズまたは形状の選択された領域の上にオーバレイされる比較データを示す頂点のメッシュが可能になる。
【００５０】
コンピュータは、画面上のメッシュの各頂点に、ＲＦ性能値、たとえば、設計したばかりの通信システムによって提供される、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、ネットワークスループット、パケットレイテンシ、パケット誤り率、サービス品質（ＱｏＳ）、ビット誤り率、フレーム誤り率、信号対干渉比（ＳＩＲ）および信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化を示す比較データを表示する。表示は、コンピュータが、ＲＦ性能値の計算された比較結果に対応するために、周囲の頂点に対する各頂点の彩度、色相、明度、線タイプおよび幅、透明度、表面テクスチャ等の特性を含む、高度および／または着色を調整する、というものである。着色および高度は、同じ計算された比較値かまたは計算された比較値の異なる変化に対応してよい。たとえば、高度は、受信信号強度（ＲＳＳＩ）間の比較に対応してよく、色は信号対雑音比（ＳＮＲ）間の比較かまたは計算されたＲＦパラメータ間の種々の比較のうちの他の任意のものに対応してよい。ユーザは、メッシュの頂点が割当てられる根拠となる高度、色または他の審美的特性の範囲を選択するという意味で、この表示に対し境界を指定することができる。代替的に、システムが、高さ、色および他の審美的特性に対し自動的に制限および範囲を選択することができる。結果は、モデル化された３−Ｄ環境の種々の部分にわたる、無線システム性能間の変化する比較結果を表して色および高度が変動する領域である。その領域を、３−Ｄ環境内のオーバレイとして表示することができる。
【００５１】
図面に関連して本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、上述したおよび他の目的、態様および利点がより理解されよう。
【００５２】
［発明の好適な実施形態の詳細な説明］
本方法を使用して、通信システムの性能を、以前可能であったレベルよりはるかに高いレベルの精度まで評価することが可能である。本方法は、通信システムの予測された性能の表示において従来技術に比較して大幅に進歩する。通信システムの設計は、しばしば非常に複雑かつ困難なタスクであり、システム性能の結果を単純に分析するためにかなりの努力が必要である。
【００５３】
従来技術では、一度に１つの性能予測結果しか分析できなかった。すなわち、通信システムを設計すると、通信ネットワークレイアウトによってハードウェアコンポーネントを有する利点を迅速に視覚化し比較する直接の方法はなかった。本発明では、２つ以上の予測を比較することにより、設計、モデルまたは他の要素間の利点または不利を分析することができるシステムを記載する。
【００５４】
また、本発明により、測定結果（campaign）を、分析の目的のために予測性能データと比較することも可能となる。従来技術において、測定データセットと予測データセットとを比較するために利用可能ないくつかの実現がある。しかしながら、大抵が視覚的比較ではなく、さらに測定値と予測値との視覚的比較を表示するために利用可能なパッケージは２−Ｄのみである。すなわち、本発明までは、３−Ｄで通信ネットワークに対するかかる比較を完全に視覚化する方法は無かった。
【００５５】
本発明は、予測されるかまたや測定される通信システム性能値間の比較の視覚化のためのいくつかの方法を記載する。すべての場合において、説明する視覚化を、測定、予測、予測モデル間の比較、異なる通信システムの予測間の比較、予測データと測定データとの比較、異なる測定データセット間の比較、または現在既知であるか将来既知となる他のデータ間の比較に適用することができる。
【００５６】
ここで図１を参照すると、建物見取図のレイアウトの２次元（２−Ｄ）の簡略化した実施例が示されている。本方法は、建物または建物の集まりおよび／または周囲の地形および葉群の３−Ｄコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）表現を使用する。しかしながら、簡単に説明するために、２−Ｄ図を使用する。外壁、内壁および床等、環境内のあらゆる物理的物体に、適当な物理的、電気的および審美的値が割当てられる。たとえば、外壁には、１０ｄＢ減衰損失を与えてよく、内壁を通過する信号には３ｄＢ減衰損失を与えてよく、窓は２ｄＢ  ＲＦ透過損失を示してよい。減衰だけではなく、障害物に対して、反射率および表面粗さを含む他の特性を割当てる。
【００５７】
図２は、建物見取図の３次元透視図を示す。図２を参照すると、外部コンクリート壁および内部シートロック壁を含む建物構造内のいくつかの仕切りがある。
【００５８】
推定された仕切りの電気的特性損失値を、実地経験から導出されるすでに発表された広範囲の伝播測定値から抽出することができ、あるいは特定の物体の仕切り損失を、直接測定し、T. S. RappaportおよびR. R. Skidmoreによって出願された「System for Creating a Computer Model and Measurement Database of a Wireless Communication Network」と題された、同時係属中の米国特許出願第０９／２２１，９８５号に記載されている方法と組合わせて本発明を使用して、即時に最適化することができる。適当な物理的および電気的パラメータが指定されると、ＲＦ源のいかなる所望の数のハードウェアコンポーネントも３−Ｄ建物データベースに配置することができ、受信信号強度（ＲＳＳＩ）、ネットワークスループット、パケットレイテンシ、パケット誤り率、サービス品質（ＱｏＳ）、ビットまたはフレーム誤り率、チップエネルギ対干渉比（chip energy to interference ratio（Ｅｃ／Ｉｏ）または搬送波対干渉（Ｃ／Ｉ）比等の予測ＲＦ性能値を取得することができる。当然ながら、適当な予測値に対し、現在既知であるか将来既知となる、有線または無線通信システムのための他の既知の通信パラメータを使用してよい。３−Ｄ環境データベースを生成するための好ましい方法は、１９９９年５月２６日に出願された、同時係属中の米国特許出願第０９／３１８，８４１号に開示されている。結果としての定義は、環境内の物理的物体を表す線および多角形を含む特別にフォーマットされたベクトルデータベースを利用する。データベースにおける線および多角形の配置は、環境における物理的物体に対応する。たとえば、データベースにおける線または他の形状は、モデル化された環境における壁、ドア、木、建物壁または他の何らかの物理的物体を表すことができる。
【００５９】
電波伝搬の観点から、環境における各障害物／仕切り（すなわち、図面における各線または多角形）は、電波に影響する電磁特性を有する。電波信号は、物理的表面と交差する時、その表面の電磁特性と相互作用する。電波の何パーセントかは表面から反射し変更された軌道に沿って進み、電波の何パーセントかは表面を透過して進路に沿って進み、電波の何パーセントかは表面に突当ると散乱する等である。障害物／仕切りに与えられる電磁特性は、この相互作用を画定し、したがって相互作用時に所与の方法で反応する電波のパーセンテージの割合を画定する。環境データベースに関し、各障害物／仕切りは、その電磁特性を画定するために使用されるいくつかのパラメータを有する。たとえば、仕切りの減衰係数は、それを透過する無線信号によって喪失される電力の量を確定し、仕切りの反射率は、そこから反射する無線信号の部分を確定し、仕切りの表面粗さは、交差時に散乱する無線信号の部分を確定する。
【００６０】
３−Ｄ環境データベースが構成されると、設計者は、３−Ｄ環境内のすべての無線通信システム設備のロケーションおよびタイプを識別し指定する。このポイント・アンド・クリックプロセスには、ユーザがコンピュータパーツデータベースから所望のハードウェアコンポーネントを選択し、その後、３−Ｄ環境データベース内であらゆるハードウェアコンポーネントを視覚的に配置し、配向し、相互接続することにより、完全な無線通信システムを形成することが含まれる。以下、パーツリストライブラリと呼ぶコンピュータパーツデータベースの好ましい実施形態は、１９９９年５月２６日に出願された同時係属中の米国特許出願第０９／３１８，８４２号においてより完全に記載されている。基地局送受信機、ケーブル布線、コネクタ／スプリッタ、増幅器、アンテナおよび他のＲＦハードウェアコンポーネント（無線分配またはアンテナシステムとして一般に知られている）の結果としての相互接続ネットワークが、好ましくは、ドラッグ・アンド・ドロップまたはピック・アンド・プレース技術のいずれかを使用して組立てられ、３−Ｄ環境データベースとオーバレイされてグラフィカルに表示される。各コンポーネントは、コンポーネントをその物理的動作特性（たとえば、雑音指数、周波数、放射特性等）に関して完全に記述するパーツリストライブラリから入手可能な電気機械情報を利用する。この情報は、無線システム性能測定基準の予測中に直接利用される。
【００６１】
完全な３−Ｄ環境モデルとその環境内に配置された無線通信システムとを有することにより、設計者は、通信システム上で予測モデルを実行し、環境モデルが表現する実際の現場からＲＦ測定データを収集することにより、あるいは現在既知であるか将来既知となる他の何らかの方法により、性能データを収集する。
【００６２】
本発明では、設計者は、性能予測計算を実行し、環境内の実際の性能特性を測定し、または現在既知であるか将来既知となる何らかの他の方法を使用して性能データを収集してよい。現方法および装置の新規性は、測定の結果、性能予測結果、測定値の性能予測結果に対する比較、２つ以上の予測された性能結果の比較および２つ以上の測定値の比較を表示することに対する。３−Ｄ視覚化方法により、エンジニアまたは技術者は、表示された情報の意味または重要性を迅速に確定することができる。
【００６３】
性能または性能比較を視覚化するために、本発明ではいくつかの方法が採用される。性能データの２つのセットが利用可能である場合、直接の視覚化が行われてよい。すなわち、差または絶対差、パーセンテージ、デシベル（ｄＢ）等の比または現在既知であるかまたは将来既知となる何らかの他の統計量等の統計量を採用することができる。サイズの等しい性能データの２つのセットが与えられると、それらセットの各要素に対し、所望の統計的計算が実行される。データセットの一方が他方より大きいかまたは２つのデータセットが同じ空間的要素を含んでいない場合、両データセットの同じ空間的ロケーションに存在する各要素に対し、比較計算が実行される。２つのセット間にずれがある場合、空間における位置合わせを取得するために平均化、最も近傍のまたはランダムな方法を使用することも可能である。
【００６４】
結果としての比較計算結果を、３−Ｄ環境データベースにおいて直接視覚化してよい。物体形状、色および／または高さの変化を使用して、計算結果を、性能比較を示すために、３−Ｄ環境データベースにおいて円柱、直方柱、球、立方体、または他の物体などの形状として直接視覚化してよい。図３は、性能の比較の値を示し、そこでは、予測データと測定データとの差を示すために高さおよび色の異なる円柱が３−Ｄで示されている。
【００６５】
十分に多くのデータ点が利用可能である場合、異なる高さおよび／または色を示す多くの頂点のグリッドを、３−Ｄ環境データベース上にオーバレイすることにより、性能比較の空間的変動を示してよい。図４は、頂点のグリッドにセグメント化された環境データベースを示す。各頂点は、比較データロケーションに対応する。図５は、３−Ｄ透視法からの同じ環境データベースとオーバレイされたグリッドとを示す。
【００６６】
性能比較が完了すると、設計者は自由に結果の表示を構成することができる。表示された結果を、表示画面上に提示し、プリントし、または他の方法で３−Ｄレンダリングしてよい。表示する値の範囲と、各値と関連する色ならびに彩度、色相、明度、線タイプおよび幅、透明度、表面テクスチャ等の他の審美的特性は、選択可能であり、あるいはシステムによって自動的に調整されてよい。たとえば、受信信号強度（ＲＳＳＩ）間の比較を表示する場合、ユーザは、−２０ｄＢｍ〜２０ｄＢｍの範囲内の相対ＲＳＳＩ差を有する領域の部分のみを表示するように選択してよく、その範囲内の比較されたＲＳＳＩ値に対応するように特定の色を割当ててよい。たとえば、ユーザは、−２０ｄＢｍと−１０ｄＢｍとの間の相対ＲＳＳＩ差を表すために赤の色、−９ｄＢｍと０ｄＢｍとの間の相対ＲＳＳＩ差を表すために緑等を割当ててよい。したがって、領域は、グリッド内の各頂点に割当てられる色が比較された性能測定基準の一定の値に対応する、変動する色のパターンとして表示される。図６は、通信システム性能間の差を示すために高さおよび色の変化を使用して、３−Ｄ比較をグラフィカルに示す。
【００６７】
同様に、グリッドの各頂点または性能比較データ点を表す空間内の他の点は、３−Ｄ空間において垂直に再配置される。各比較データ点の高度は、比較された性能の一定の値に直接対応する。本発明の好ましい実施形態では、ユーザは、頂点に割当てるために最大および最小高度を指定し、コンピュータは、その比較された性能値にしたがって各比較データ点の高度を自動的にスケーリングする。たとえば、ユーザが０．０ｍの最小高さおよび２０．０ｍの最大高さと、ＲＳＳＩ差比較のために−２０ｄＢｍ〜２０ｄＢｍの全グリッド範囲に対する比較性能値とを選択した場合、所与の比較データ点が０ｄＢｍの値を有すると、それには１０．０ｍの高度が割当てられることになる。すべての高度が、３−Ｄ環境データベースに対して指定される。図７は、より優れた表示および分析のために再配置された３−Ｄ比較を示す。
【００６８】
比較性能結果の表示をカスタマイズするために、高度、色および他の審美的特性のいかなる組合わせを使用してもよい。たとえば、受信信号強度（ＲＳＳＩ）差を、色を変動させることによって表示する一方で、信号対干渉比（ＳＩＲ）差を、領域内の変動する高度として表示することができる。ビット誤り率（ＢＥＲ）差を異なる線タイプを使用して表示する一方で、データスループットパーセンテージを異なる色で表示することができる。３−Ｄ表示を生成するために、高度、色および他の審美的特性の任意の組合わせを、比較性能結果測定基準の任意の組合わせと関連することができる。
【００６９】
性能比較の結果は、３−Ｄ環境データベース上にオーバレイまたはスーパインポーズされ、それによりユーザは現無線通信システム設計の性能を解析することができる。ユーザ対話を通して表示をさらにカスタマイズすることができる。設計者は、比較結果の様々な透視図をもたらすために表示の視線方向および倍率を再設定してよい。それらの結果を、隠れ線が除去された３−Ｄワイヤフレーム、３−Ｄ半透明、３−Ｄシェーディングまたはパターニング、３−Ｄレンダリングあるいは３−Ｄフォトリアリスティックレンダリングを含むあらゆる形式で再表示してよい。設計者は、「フライ・スルー（fly-through）」効果をもたらすためのリアルタイムパニングおよびズーミングを含むあらゆる方法で、表示結果と自由に対話することができる。図８は、システム性能の比較を示し、表示および分析の目的のために、３−Ｄ表示が適当にシェーディングされている。同様に、図９は、異なる視点からの同じ比較を示す。比較性能結果は、後の再生および再表示のために保存してよい。
【００７０】
比較のために３つ以上のデータセットが利用可能である場合、任意の２つのセット間のグラフィカルな３−Ｄ比較を示す連続アニメーションを示すことができる。設計者は、常にいずれの２つのセットが比較されるかを制御することができ、多数の比較を通して容易に入れ替えることができる。
【００７１】
本発明は、同じかまたは異なる通信ネットワーク設計を使用して、同じ３−Ｄ環境内で収集された測定ランの間の差を都合よく視覚化しその意味を迅速に推論するとともに、意味の迅速な推論のために個々の測定点を都合よく視覚化する方法を提供する新たな方法およびシステムをもたらす。測定ランは、通常ある環境（都市、街、構内、建物群または所定の建物等）内で技術者またはエンジニアによって実行される一連の測定であるが、かかる測定は、非専門的な人によって実行されることができ、リモートにまたは自律的に実行されてもよい（たとえば、各々に対してランダムに測定を行う測定装置を--各々が携帯して物理的環境内を歩行している複数の技術者によって使用され、これらの測定値がすべて共有される測定装置によって行われることができる。
【００７２】
１９９８年１２月２９日に出願された同時係属中の出願第０９／２２１，９８５号で教示されている自動または手動のいずれかの手段を使用して、測定値の位置ロケーションに各測定値がタグ付けされたものと考える。後述するように、本発明は、比較を実行し、異なる測定ランに対する新規な表示を提供し、それは、同じかまたは異なる周波数を使用し、同じかまたは異なる動作モードを使用し（異なる動作モードには、限定されないが、以下のうちの１つまたは複数が含まれてよく、すなわち、異なるデータ伝送レート、異なるパケットサイズ、異なる変調技術、異なるパワーレベル、異なる疑似雑音符号順序制御、異なる疑似雑音符号チップタイミング、異なる光周波数帯域、異なるネットワークプロトコル、異なる帯域幅、異なる多重アクセス技術、異なるアンテナ分配システム、異なるアンテナシステム、異なる配線アーキテクチャ、異なるケーブル布線方法またはシステム分配方法、通信システムを構成するためのシステムコンポーネントの異なる物理的相互接続、あるいは異なるソースまたは誤り訂正符号化方法が含まれてよい）、もしくは異なるトラフィック負荷状況下で（帯域幅変動、ユーザ密度、あるいはトラフィックフローまたは容量を経時的に変化させる他の何らかの手段により）、恐らくは異なる日に異なる時刻において単一の通信ネットワークから収集される測定点の集まりであってよい。代替的に、測定ランを、環境内にネットワーク接続性を提供するために２つ以上の異なる通信システムが設置される特定の環境において行ってよい。これは、都市または構内環境内で２つ以上の競合する無線サービスプロバイダを測定しようと試みる場合、または特定の環境内で２つ以上の異なるネットワークアーキテクチャの性能を比較したい場合に、一般的である。
【００７３】
例として、無線室内（wireless inbuilding）システムのための測定ランは、技術者が、携帯型受信機を使用して、設置された室内無線オフィスシステムからの受信信号を測定するために建物の各フロアを詳細に調べることを含んでよい。技術者は、ＷａｖｅＳｐｙ（商標）スキャン受信機に接続されたＩｎＦｉｅｌｄｅｒ（商標）３−Ｄ測定システムを使用して、所定の３−Ｄ環境内でたとえばＲＳＳＩ値を測定してよく、それにより、３−Ｄ環境のモデルがＩｎＦｉｅｌｄｅｒ内に存在する。そして、同じかまたは異なる技術者が、同じ建物を、同時に、後日または異なる動作条件下で再び測定してよい。後に示すように、本発明は、比較のための２つ以上の測定ランの差を表示し、３−Ｄ環境のモデル内に結果としての差を視覚化することによって迅速な比較が行われるようにかかる差を表示する、新規な方法を提供する。
【００７４】
上記実施例は、室内無線システムの場合であるが、いかなるタイプの通信ネットワークに対する測定ランの比較および表示に対しても同様の方法を適用してよく、かかる測定ランを、特定の環境における単一ネットワークかまたは同じ物理的環境内の２つ以上の異なって構成された通信ネットワークに対して行うことができるということと、この方法を、光ネットワーク、ベースバンドネットワーク、および共通のまたは異なる有線または無線バックボーン（複数可）を共有し得る無線および有線ネットワーク装置の集まりに対して適用してよいということと、が、いかなる通信ネットワークの設計、設置および維持の技術分野における当業者にも明らかとなろう。たとえば、建物内の光ネットワークの場合、測定ランは、建物内の各壁端子またはケーブル接続箱において測定を行うことからなる。固定ネットワークの測定ランは、移動して回るのではなく、固定ロケーションでサンプルを収集することからなる。本発明は、２つ以上のかかる測定ランを比較するための都合のよい表示とともに、３−Ｄ環境内のかかる測定値の表示を提供する。さらに、測定ランは、先に教示したあらゆるネットワークシステム性能値の任意のものまたはすべての、時間または空間にわたって収集された、測定値またはサンプル値の集まりを含んでよく、これらの測定を、その環境内で２人以上の測定者または２つ以上の測定装置によって同時に行うことができるか、もしくは１人または複数の測定者または１つまたは複数の測定装置によって異なる時刻に行うことができる。代替的に、複数のセンサ／受信機または複数の送信機が同時に測定データを記録することができるようにする測定方法を企図することができ、かかるデータおよびデータ間の比較を、この発明において後述に教示する方法を使用して表示してよい。
【００７５】
ネットワークシステム性能予測結果は、性能予測のために使用される指定された構成および環境で動作している実際の通信システムにより生成され（たとえば、測定されるかまたは見られ）る、測定された数値または数値列に対する推定値としての役割を果たす、通信システムモデラまたはシミュレータによって生成される数値または数値列である。数値または数値列は、概して、環境内の特定の通信装置の適合性または性能を予測するために使用することができるネットワークシステム通信装置または装置のシステムによって測定することができる、いくつかの通信パラメータ、品質測定基準または動作環境の物理表現を表す。適当な一般に使用される測定値およびパラメータおよび物理表現を先に教示したが、それらは、通信システム設計、ネットワーク設計および通信システムの測定の技術分野における当業者には既知である。ネットワークシステム性能予測結果は、１つまたは複数の分析的計算、経験的に適用されたモデル、または計算時に測定値を使用してもしなくてもよい予測エンジン内で計算されるシミュレーション出力によって生成される。ネットワークシステム性能予測結果により、エンジニアまたは技術者は、通信装置を適当に設置または設計し、動作環境の影響を含むように試みることができ、そのため、提案されたシステムがいかに実行することができるかに関して実際的な判断および予測を行うためにネットワークシステム設計者がそれらを使用することができる。マルチユーザローカルまたはワイドエリアネットワークは非常に複雑であり、特定のネットワークに対して特定の時刻および空間的ロケーションにおいて特定の方法を実行させる変数のすべてをモデル化することは不可能である。しかしながら、研究者は、ネットワーク性能を決定づける最も重要な要素を隔離するのに役立つ重要な発見もたらし、これら最も重要な要素は、概して、ネットワークシステム性能予測結果をもたらす計算において使用される。たとえば、Rappaportの著書（T. S. Rappaport、「Wireless Communications、Principles and Practice」、Prentice Hall、1996、NJ）において示されるように、無線通信システムでは、送信機と受信機との間の物理的距離が既知であり、物理的環境が既知であり、かつあらゆる仕切り損失に対してモデル化される場合、ＢＰＳＫ変調を使用する無線装置に対する不等化ビット誤り率をもたらす分析的場所特定通信モデルを生成することができる。このモデルから、３−Ｄ環境においてビット誤り率に基づいてネットワーク設計を遂行することが可能になる。光、無線およびベースバンドネットワークに対し、分析的、経験的およびシミュレーションベースの種類の同様のモデルが存在する。
【００７６】
いかなる環境（都市、街、構内、建物群または所定の建物等）内でも、ネットワークシステム性能予測結果を計算することができる。後述するように、本発明は、比較を実行し、異なるネットワークシステム性能予測結果の結果を比較する新規な表示を提供し、それにより、モデル化環境の一部を通して実行されるネットワークシステム性能予測結果の各集まりが予測ランとよばれ、予測ランは、予測エンジンにおいてシミュレートされる１つまたは複数のモデル化された通信ネットワークからもたらされるが、同じかまたは異なる周波数を使用するか、同じかまたは異なる動作モード（異なる動作モードには、限定されないが、以下のうちの１つまたは複数が含まれてよく、すなわち、異なるデータ伝送レート、異なるパケットサイズ、異なる変調技術、異なるパワーレベル、異なる疑似雑音符号順序制御、異なる疑似雑音符号チップタイミング、異なる光周波数帯域、異なるネットワークプロトコル、異なる帯域幅、異なる多重アクセス技術、異なるアンテナ分配システム、異なるアンテナシステム、異なる配線アーキテクチャ、異なるケーブル布線方法またはシステム分配方法、通信システムを構成するためのシステムコンポーネントの異なる物理的相互接続、あるいは異なるソースまたは誤り訂正符号化方法が含まれてよい）を使用するか、または異なるトラフィック負荷状況下で（帯域幅変動、ユーザ密度、またはトラフィックフローまたは容量を経時的に変化させる他の何らかの手段により）比較されてよい異なる結果としての予測ランをもたらすために、複数回シミュレートされてよい、空間にわたる点またはグリッドまたはボリュームにおける１つまたは複数の予測値の集まりである。代替的に、ネットワークシステム性能予測結果を、２つ以上の異なる通信システムが、環境内でネットワーク接続性を提供するようにモデル化される特定の環境で計算してよい。これは、特定の環境内で代替通信ネットワークアーキテクチャがいかに実行することができるかを理解または予測しようと試みる場合に一般的である。
【００７７】
例として、ネットワークシステム性能結果を、建物中に無線室内システムのための予測された信号対雑音比（ＳＮＲ）に対する予測ランをもたらすように計算してよい。予測エンジンで使用されるモデルが十分正確である場合、かかるプロセスにより、適当に機能しているシステムを設置するための測定ランが不要になる。上に列挙した相互参照された同時係属出願のすべてに部分的に開示されている、ＳｉｔｅＰｌａｎｎｅｒ（商標）によって企図される予測エンジンでは、モデル化された通信システムの電気的、機械的、数値的または物理的記述を提供するあらゆる性能パラメータを提供しなければならない。これらの性能パラメータには、予測エンジンの正確なシミュレーション性能に必要な効果のうちの１つまたは複数を記述する１つまたは複数の属性の追加、除去、置換、再接続、再設定または何らかの他の変更が含まれてよい。かかる入力のいくつかの例には、送信機、アンテナ、ＲＦ配電線、コネクタ、スプリッタ、基地局コントローラ、交換機、光・ＲＦカプラの物理的ロケーションと、ケーブル損失、スプリッタ損失と、アンテナパターンと、送信機のパワーレベルと、増幅器の利得と、シミュレートされる周波数と、が含まれてよく、それらを予測エンジンの入力に与えなければならない。先の文のリストは、網羅的であることを意味しておらず、現実の建物に実際に設置される際に、物理的にかつ電気的に、伝送システムを適当にモデル化すると考えられる詳細および相互接続性の依存のレベルを説明するものである。これは、ネットワークをそれが現実において実際に現れるように描くことに焦点を当てる、本発明の視覚化能力のためである。予測エンジンが必要とする他の入力には、指定されたフロアロケーション、天井高さおよび他の３−Ｄ情報と共に、実際の動作環境の２−Ｄまたは３−Ｄ計算化モデルか、もしくは２−Ｄまたは３−Ｄのいずれかの地図が含まれる。３−Ｄ環境モデルにおいてネットワークシステム性能結果を計算、格納、および表示するためには、ネットワークシステム性能結果（この場合、ＳＮＲ）が計算され表示される場所の正確な３−Ｄロケーションを確定するために、ユーザが特定の点、グリッドまたはゾーンを指定もしくは要求しなければならない。環境を通して一連のシミュレーションが完了すると、予測ランが生成され表示される。
【００７８】
予測エンジンによってもたらされる予測ランは、現在または将来、無線ネットワーク設計者にとって適当でありかつ関心を引く他の明らかな不安要因とともに、代替モデル、通信ネットワークアーキテクチャ、または同じ物理的環境内の異なる動作モードを考慮してよい。後に示すように、本発明は、比較のために２つ以上の予測ランの差を表示し、３−Ｄ環境のモデル内で結果としての差を視覚化することによって迅速な比較を行うことができるようにかかる差を表示する、新規な方法を提供する。
【００７９】
上記実施例は、室内無線システムに対するものであるが、いかなる通信ネットワークの設計、シミュレーションまたは分析の技術分野における当業者にも、いかなるタイプの通信ネットワークに対しても予測性能結果と予測ランとの比較および表示に対し、同様の方法を適用してよく、かかる予測を特定の環境でモデル化された単一ネットワークに対しまたは同じ物理的環境内でモデル化された２つ以上の異なって構成された通信ネットワークに対し行うことができるということと、この方法を、光ネットワークと、ベースバンドネットワークと、共通かまたは異なる有線または無線バックボーン（複数可）を共有し得る無線および有線ネットワーク装置の集まりと、に適用してよいということも明らかとなろう。たとえば、建物内の有線光ネットワークの予測の場合、ネットワークシステム予測結果をもたらすように設計されたシミュレーションは、予測エンジンに適当な入力および環境モデルを提供することと、その後モデル化された建物内の各壁端子、ポートまたはケーブル接続箱の正確なロケーションにおいて、モデル化された環境に提供される出力値を指定することとからなる。本発明は、３−Ｄ環境内の２つ以上の予測ラン間の差の表示と、２つ以上のかかる予測ランを比較する都合のよい表示とを提供する。さらに、予測ランは、先に教示したあらゆるネットワークシステム性能値のうちの任意のものかまたはすべてに対し、時間および空間にわたって収集された予測値の集まりを含んでよく、これらの予測値を、環境のモデル内で、並行処理マシンとして接続されてよい２つ以上のコンピュータかまたは独立したコンピューティング装置で予測エンジンを実行することにより同時に収集することができるか、あるいは、各々が１つまたは複数の予測エンジンを実行する１つまたは複数のコンピュータにより異なる時刻に予測してよい。代替的に、環境モデル内の複数のロケーションを同時に計算または表示することを可能にする予測方法が企図され、かかる予測データとデータ間の比較とを、この発明において後に教示する方法を使用して表示することができる。
【００８０】
上記考慮点に加えて、本発明は、任意の通信ネットワークの実際の性能対予測された性能に対し多大な洞察をもたらす都合のよい方法で、測定データと予測データとの差を表示する手段を提供する。上記教示に基づき、測定値と予測値との位置合せを提供するために、測定データと予測データとを３−Ｄ環境で表示してよく、空間において互いにオーバレイしてよいということが明らかなはずである。このように、予測エンジンによってモデル化される同じ環境に含まれる点において測定値が収集される限り、測定ランを予測ランと比較することが可能である。測定点は、予測点と同じロケーションであってよいか、あるいは上に指定したように予測点に近接する測定点間で比較を行ってよい。また、迅速な比較のために、同一場所に配置されない測定点と予測点とを単にプロットすることによっても、差の容易な３Ｄ視覚化が可能になる。データ処理および誤り分析の当業者には、ａ）測定データと、ｂ）測定データの比較と、ｃ）予測データと、予測データの比較とに適用する新規な視覚化技術を、いかに測定データの予測データとの比較にも適用することができるかが明らかである。測定値対予測値を比較するために後述する新規な視覚化方法を使用することにより、特定の物理的環境において最も正確に実行する予測モデルの開発および最適化および使用を試みるエンジニアに対し、多大な能力が提供される。
【００８１】
ここで、無線設計システムの実際のユーザを考慮する。設計者は、比較の基礎として予測された性能データを使用したい場合、利用する無線通信システム性能予測モデルを選択する。好ましい実施形態は、無線通信ネットワークにおいて性能を予測し最適化するために複数の方法を使用する。これらには、先に引用し、かつ以下の技術報告および論文、すなわち、すべてが参照により開示内容がすべて本明細書内に援用されたものとする、R. Skidmore、T. RappaportおよびA. L. Abbottによる「Interactive Coverage Region and System Design Simulation for Wireless Communication Systems in Multi-floored Indoor Environments: SMT Plus」、IEEE ICUPC '96 Proceedingsと、「SitePlanner 3.16 for Windows 95/98/NT User's Manual」、Wireless Valley Communications, Inc. 1999とに記載されているもの等の性能予測技術を組込み、かつそれらに基づく方法を含む。当業者には、この方法に他の通信システム性能モデルをいかに適用するかが明らかとなろう。
【００８２】
予測データを使用して比較を行う場合、結果を視覚化するためにいくつかの方法を採用することができる。"System for the Three-Dimensional Display of Wireless Communications System Performance"と題された同時係属出願第０９／３５２，６７８号に記載されているように、本方法は、予測エリアをカバーするためにいかなる形状またはサイズの領域にわたって配置された頂点のグリッドを採用してもよい。グリッドの各頂点において、通信ネットワーク性能が予測され、すべての性能予測のセットが、特許出願第０９／３５２，６７８号に記載されているように格納、ログ記録、または表示されてよい。
【００８３】
予測比較データのセットを生成するための他の方法もまた採用することができる。"Method and System for Automated Optimization of Antenna Positioning in 3-D"と題された同時係属出願第０９／３１８，８４０号に記載されているように、本発明は、予測を行うために、「注視点（watch point）」と呼ばれる、３−Ｄ環境における１つまたは複数のロケーションを使用することができる。上述した予測モデルを使用することにより、各注視点における性能値が計算され、その後米国特許出願第０９／３１８，８４０号に記載されているように格納、ログ記録、または表示される。
【００８４】
予測比較データセットを生成するために、他の方法を採用することが可能である。当業者には、本発明の新規性が、予測データセットがいかに生成されるかに関らずあり続けることが明らかなはずである。データセットを生成する上述した方法は、現実施形態からの実施例として単に提供するものである。
【００８５】
ここで図１０を参照すると、予測データを比較するための本発明によるフローチャートが示されている。予測を行うために利用可能な環境モデルがあると（１００）、ＲＦハードウェア装置のシステムが、その環境モデル内に配置される（１１０）。選択された予測モデルを使用して、予測データの初期セットが作成される（１２０）。ブロック１３０において、ハードウェアＲＦコンポーネントを追加、除去、または置換することにより、あるいは既存のハードウェアＲＦコンポーネントのレイアウト、配向もしくは他の電気的または機械的パラメータを変更することにより、通信システムを再設計することができる。そして、初期予測データとの比較の目的のために、第２の予測データセットが取得される（１４０）。各予測データセットはコンピュータに格納されるため、ブロック１５０において任意の２つ以上の予測値が他の予測値と予測されてもよく、ブロック１６０においてそれら比較結果が格納される。設計者は、必要に応じて自由に通信システムを再帰的に変更し、それら変更が予測された性能にいかに影響を与えるかを比較することができる。
【００８６】
当業者には、２つの通信システムを別々に比較するのではなく、物理的環境において単一時刻に存在する２つ以上の通信システム間で比較を行うことができることが明らかなはずである。Wireless Valley Communications, Inc.からのＳｉｔｅＰｌａｎｎｅｒ（商標）等の既存の従来技術はすでにかかる計算を実行することができ、故に本発明によって包含されない。本発明の新規性のうちの１つは、通信システムに対して行われる変更を比較することと、直接比較の形態で変更を視覚化することとにある。
【００８７】
既存の従来技術のいずれも、３−Ｄ環境モデルの上に測定データと予測データとの比較を表示することはできない。本発明を使用して、収集された測定データを、比較するための性能データセットとして使用することができる。"System for Creating a Computer Model and Measurement Database of a Wireless Communication Network"と題された同時係属出願第０９／２２１，９８５号において記載されているように、測定データを、ＳｉｔｅＰｌａｎｎｅｒ（商標）に取付けられた種々の無線受信機から収集してよい。
【００８８】
ここで図１１を参照すると、測定データを予測データと比較するフローチャートが示されている。予測を行うために利用可能な環境モデルがあると（２００）、ＲＦハードウェア装置のシステムがその環境モデルに配置される（２１０）。選択された予測モデルを使用して、予測データのセットが作成される（２２０）。機能ブロック２３０において、設計された通信システムが現実の物理的環境に組込まれ、２４０において、取付けられた無線受信機を使用して測定データが収集される。機能ブロック２５０において、利用可能な測定データを用いて、予測された性能データセットと測定データセットとの比較が行われる。ブロック２６０において、上述したように比較データが表示および／または格納される。
【００８９】
図１２は、複数の測定データセットを互いに比較するフローチャートを示す。予測を行うために利用可能な環境モデルがあると（３００）、ＲＦハードウェア装置のシステムがその環境モデルに配置される（３１０）。機能ブロック３２０において、設計された通信システムが現実の物理的環境に組込まれ、３３０において、取付けられた無線受信機を使用して測定データが収集される。全設計、構築および測定値収集手続きを多数回繰返してよく、ブロック３４０および３５０において測定データセットを繰返し比較し格納し表示してよい。
【００９０】
ここで図１３を参照すると、各注視点における予測された性能測定基準の表示が、３−Ｄ環境モデルとオーバレイされるシェーディングおよび着色された円柱状マーカの形態をとることができる。この形態の表示において、円柱状グラフィカルエンティティの高さと色とはともに、３−Ｄ環境モデルにおけるそのロケーションの予測された性能測定基準に対応する。設計者は、円柱状のグラフィカルエンティティが採用することができる色の範囲と高さの範囲とを共に完全に制御することができる。この形態の表示により、設計者は、予測結果のはるかに劇的な表示を提供することにより無線通信システムの性能に迅速に評価することができる。図１３において、設計者がマウスまたは他のコンピュータポインティングデバイスカーソルを移動させるにしたがい、アンテナコンポーネント６０１が３−Ｄ環境モデル内で有効に再配置および／または再設定される。リアルタイムで、アンテナコンポーネントの新たな位置および／または配向が与えられた新たな予測性能測定基準は、３次元のシェーディングされ着色された円柱として注視点６０２の各々において表現される。当業者は、注視点グラフィカルエンティティが、同様の結果を有して、同様に３次元の円錐、角錐、立方体または他の任意の３次元グラフィカルエンティティの形態をいかに容易にとることができるかが分かる。
【００９１】
ここで図１４を参照すると、各注視点における測定された性能測定基準の表示が、３−Ｄ環境モデルにオーバレイされるシェーディングされ着色された円柱状マーカの形態をとることができる。図１３と同様に、円柱状のグラフィカルエンティティの高さと色とは、３−Ｄ環境モデルのそのロケーションにおける測定された性能測定基準に対応する。設計者は、円柱状のグラフィカルエンティティが採用することができる色の範囲と高さの範囲とをともに完全に制御することができる。この形態の表示により、設計者は、測定結果のはるかに劇的な表示を提供することにより、無線通信システムの性能に迅速に評価することができる。たとえば、比較される個々のデータ点のいくつかまたはすべてが同一場所に配置されておらず、およそ同一場所に配置されるように補間されていない場合であっても、本発明により、測定ランおよび／または予測ランの間の差を、３−Ｄ環境において容易に視覚化することができる。データセット間で高さ、幅、色、形状、厚さが容易に識別可能である３−Ｄ視覚化を有することにより、ユーザは結果を迅速かつ視覚的に比較することができる。さらに、３−Ｄ注視点または注視点のグリッドを形成する注視点の集まりの垂直表示特質は、表示された物理的環境より上に上昇するように見える。当業者は、注視点グラフィカルエンティティが、同様の結果を有して、同様に３次元の円錐、角錐、立方体または他の任意の３次元グラフィカルエンティティの形態をいかに容易にとることができるかが分かる。
【００９２】
本発明を、単一の好ましい実施形態に関して説明したが、当業者は、本発明を併記の特許請求の範囲の精神および範囲内で変更を伴って実施することができることを理解するであろう。たとえば、この発明は、無線通信システムのみに限定されてはならず、いかなるシミュレートされた３次元環境にもスーパインポーズされるいかなるタイプの電磁特性を提示するためにも使用されてもよい。たとえば、本発明は、マイクロマシン（micromachine）およびナノマシン（nanomachine）または微小電気機械マシン（micro-electrical-mechanical machines（ＭＥＭＳ））の次世代の分野に適用される。これらマシンは、極めて小型であるが非常に精巧な機能要素であり、人間の体内、配管、ジェットエンジン等、アクセスが困難な場所等において、複雑なタスクを実行することを可能にする。これらのマシンと無線で通信することと、ＲＦパルス、赤外線（ＩＲ）光または他の任意の電磁媒体の形態等でこれらマシンに対する電力を無線で提供することとはともに必要となろう。したがって、本発明は、このまたは他の任意の無線電磁システムのモデリングおよび表示を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  建物の見取図の簡略化したレイアウトの実施例を示す。
【図２】  建物見取図の３次元透視図を示す。
【図３】  一組の性能値の比較結果の３次元透視図を示す。
【図４】  無線システム性能を表示するためにＲＦ設計者によって選択された、グリッドにセグメント化された一例としての領域を示す。
【図５】  無線システム性能の比較に先立つ３次元透視法からの図４に示すものと同様の領域を示す。
【図６】  無線システム性能の比較計算の後の領域を示し、本発明からのシステム性能の３次元表示を例示するものである。
【図７】  ユーザが頂点の相対高度を低減し、それにより表示を変更した後の、図６と同じ領域を示す。
【図８】  ユーザが表示に陰影を施すことにより性能結果の透視図を変化させた後の、図７と同じ領域を示す。
【図９】  ユーザが視線方向を変更することにより性能結果の透視図を変化させた後の、図６と同じ領域を示す。
【図１０】  性能予測結果を比較するプロセスを説明するフローチャートを示す。
【図１１】  性能予測を測定結果と比較するプロセスを説明するフローチャートを示す。
【図１２】  複数の測定性能ランを比較するプロセスを説明するフローチャートを示す。
【図１３】  ３−Ｄ物理的環境にオーバレイされる予測された性能データの図像的表現の３−Ｄ表示を示す。
【図１４】  ３−Ｄ物理的環境にオーバレイされる測定データの図像的表現の３−Ｄ表示を示す。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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