Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7569072B2 - Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7569072B2 - Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit - Google Patents

Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit Download PDF

Info

Publication number
JP7569072B2
JP7569072B2 JP2020204831A JP2020204831A JP7569072B2 JP 7569072 B2 JP7569072 B2 JP 7569072B2 JP 2020204831 A JP2020204831 A JP 2020204831A JP 2020204831 A JP2020204831 A JP 2020204831A JP 7569072 B2 JP7569072 B2 JP 7569072B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
map data
area
radio wave
short
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020204831A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022092181A (en
Inventor
克弥 須藤
信允 坂内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS
Original Assignee
THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS filed Critical THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMUNICATINS
Priority to JP2020204831A priority Critical patent/JP7569072B2/en
Publication of JP2022092181A publication Critical patent/JP2022092181A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7569072B2 publication Critical patent/JP7569072B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

特許法第30条第2項適用 坂内信允及び須藤克弥、「深層生成モデルによる電波伝搬推定手法に関する一考察」、2020年ソサイエティ大会講演論文集、B-17-20、306頁、電子情報通信学会、令和2年9月1日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. Nobumasa Sakauchi and Katsuya Sudo, "A Study on Radio Wave Propagation Estimation Method Using Deep Generative Models," Proceedings of the 2020 Society Conference, B-17-20, p. 306, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, September 1, 2020.

特許法第30条第2項適用 坂内信允及び須藤克弥、「Spatial Extrapolation with Generative Adversarial Networks for Radio Map Construction」、Proceedings of 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications、1頁、The Institute of Electronics,Information and Communication Engineers、令和2年12月2日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Nobumasa Sakauchi and Katsuya Sudo, "Spatial Extrapolation with Generative Adversarial Networks for Radio Map Construction," Proceedings of 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications, p. 1, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, December 2, 2020

特許法第30条第2項適用 坂内信允及び須藤克弥、「3次元地図を利用した深層生成モデルによる電波マップ構築手法」、電子情報通信学会技術研究報告、120巻、238号、114-119頁、電子情報通信学会、令和2年11月11日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. Nobumasa Sakauchi and Katsuya Sudo, "A method for constructing radio wave maps using deep generative models with 3D maps," Technical Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. 120, No. 238, pp. 114-119, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, November 11, 2020.

本発明は、所定の送信局から送信される無線信号を所定の地域において受信する電力の分布である電波伝搬特性を補外推定するための電波伝搬推定システム、電波伝搬推定方法および生成部の製造方法に関する。 The present invention relates to a radio wave propagation estimation system, a radio wave propagation estimation method, and a method for manufacturing a generation unit for extrapolating radio wave propagation characteristics, which are the distribution of power received in a specified area for a radio signal transmitted from a specified transmitting station.

携帯端末やセンサを電波環境観測端末として利用したクラウドセンシングによる空間的な電波伝搬推定の実現が次世代の無線システムや位置推定システムで望まれている。しかしながら、携帯端末やセンサが観測できない地域や、ノイズフロア以下の受信電力値である地域における観測情報を取得できない。観測情報が全くない地域の電波伝搬を推定することを補外推定と呼称する。他方、携帯端末やセンサが部分的に存在し、観測情報が歯抜けで取得できる場合に、歯抜けの点の電波伝搬を推定することを補間推定と呼称する。 Next-generation wireless systems and position estimation systems are expected to realize spatial radio wave propagation estimation through crowdsensing using mobile devices and sensors as radio wave environment observation terminals. However, observation information cannot be obtained from areas where mobile devices and sensors cannot observe, or from areas where the received power value is below the noise floor. Estimating radio wave propagation in areas where there is no observation information is called extrapolation estimation. On the other hand, when mobile devices and sensors are partially present and observation information can be obtained in gaps, estimating radio wave propagation at the gaps is called interpolation estimation.

上記に関連して、特許文献1(特開2019-080144号公報)には、無線環境状況予測システムが開示されている。この無線環境状況予測システムは、空間内の所定の位置である第1地点の無線環境状況を予測するためのものである。この無線環境状況予測システムは、送信部と、受信部と、チャネル利用状況観測部と、チャネル状態データ取得部と、予測部と、を備える。ここで、送信部は、データに対して送信処理を実行することで無線信号を生成する。受信部は、無線信号に対して受信処理を実行することで当該無線信号により搬送されたデータを取得する。チャネル利用状況観測部は、送信部および受信部の少なくとも一方を制御することで、無線信号の通信に使用されるチャネルの利用状況を観測する。チャネル状態データ取得部は、送信部、受信部、および、チャネル利用状況観測部の少なくとも一つにより取得された信号に基づいて、第1期間において第1地点のチャネル状態に関する第1データと、第1データと相関のある第2データとを取得する。予測部は、第1データおよび第2データに基づいて、第1地点の第1データの将来のデータを予測するとともに、第1データおよび第2データに基づいて、第1地点の前記第2データの将来のデータを予測する予測処理を行う。 In relation to the above, Patent Document 1 (JP 2019-080144 A) discloses a wireless environment status prediction system. This wireless environment status prediction system is for predicting the wireless environment status of a first point, which is a predetermined position in space. This wireless environment status prediction system includes a transmitter, a receiver, a channel usage status observation unit, a channel state data acquisition unit, and a prediction unit. Here, the transmitter generates a wireless signal by performing a transmission process on data. The receiver acquires data carried by the wireless signal by performing a reception process on the wireless signal. The channel usage status observation unit observes the usage status of a channel used for communication of the wireless signal by controlling at least one of the transmitter and the receiver. The channel state data acquisition unit acquires first data related to the channel state of the first point during a first period and second data correlated with the first data based on a signal acquired by at least one of the transmitter, the receiver, and the channel usage status observation unit. The prediction unit performs a prediction process to predict future data of the first data at the first location based on the first data and the second data, and to predict future data of the second data at the first location based on the first data and the second data.

特許文献1では、距離減衰を推定することを目的として、送信点・受信点間の距離を特徴量とした回帰分析が検討されているが、近傍の構造物に左右され電力値が変動する短区間変動を推定することはできていない。 Patent Document 1 considers regression analysis using the distance between the transmitting point and the receiving point as a feature in order to estimate distance attenuation, but it is not possible to estimate short-term fluctuations in power values that are influenced by nearby structures.

特開2019-080144号公報JP 2019-080144 A

所定の送信局から送信される無線信号を所定の地域において受信する電力の分布である電波伝搬特性の補外推定を、より高い精度で行うための電波伝搬推定システム、電波伝搬推定方法および生成部の製造方法を提供する。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The present invention provides a radio wave propagation estimation system, a radio wave propagation estimation method, and a method for manufacturing a generator that perform extrapolation estimation of radio wave propagation characteristics, which is the distribution of power received in a specified area for a radio signal transmitted from a specified transmitting station, with higher accuracy. Other objects and novel features will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

以下に、(発明を実施するための形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Below, the means for solving the problem are explained using the numbers used in (Mode for carrying out the invention). These numbers are added to clarify the correspondence between the description in (Claims) and (Mode for carrying out the invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).

一実施の形態によれば、電波伝搬推定システム(1)は、第1推定手段(311、312、313)と、単回帰分析部(314)と、加算器(315)と、出力装置(5)とを備える。第1推定手段(311、312、313)は、所定の地域に含まれる第1地域(9)に存在する構造物の平面空間情報を表す構造物マップデータ(90)に基づいて、所定の送信局から送信される無線信号を第1地域(9)に含まれる複数の第1地点(92)のそれぞれで受信した受信電力の変動のうち、構造物に由来すると推定される成分を表す短区間変動マップデータ(93)を生成する。単回帰分析部(314)は、所定の地域に含まれ第1地域(9)とは別の第2地域(8)に含まれる複数の第2地点で無線信号の受信電力を観測した第2地域電波マップデータ(84)に基づいて、複数の第1地点(92)で受信した受信電力の変動のうち、所定の送信局から複数の第1地点(92)までの距離に由来すると推定される成分を表す距離減衰マップデータ(96)を生成する。加算器(315)は、短区間変動マップデータ(93)と、距離減衰マップデータ(96)とに基づいて、無線信号を複数の第1地点(92)で受信した受信電力の変動を補外推定した第1地域電波マップデータ(97)を生成する。出力装置(5)は、第1地域電波マップデータ(97)を外部に出力する。第1推定手段(311、312、313)は、第1生成部(312)を備える。第1生成部(312)は、第2地域電波マップデータ(84)に基づく第2地域(8)の第1分割短区間変動マップデータと、第2地域(8)に存在する構造物の平面空間情報を表す第2地域構造物マップデータ(80)に基づく第2地域(8)の第2分割短区間変動マップデータとの相関性に基づく機械学習を実施され、複数の第1地点(92)のそれぞれの構造物マップデータ(90)に基づいて複数の第1地点(9)のそれぞれの短区間変動マップデータを生成する。 According to one embodiment, the radio wave propagation estimation system (1) includes a first estimation means (311, 312, 313), a simple regression analysis unit (314), an adder (315), and an output device (5). The first estimation means (311, 312, 313) generates short-term fluctuation map data (93) representing components estimated to originate from structures among fluctuations in received power of a radio signal transmitted from a predetermined transmitting station received at each of a plurality of first points (92) included in the first region (9) based on structure map data (90) representing planar spatial information of a structure present in a first region (9) included in the predetermined region. The simple regression analysis unit (314) generates distance attenuation map data (96) representing a component estimated to be derived from the distance from a predetermined transmitting station to the first points (92) among the fluctuations of the received power received at the first points (92) based on second area radio wave map data (84) obtained by observing the received power of the radio signal at a plurality of second points included in a second area (8) that is included in a predetermined area and different from the first area (9). The adder (315) generates first area radio wave map data (97) by extrapolating the fluctuations of the received power of the radio signal received at the first points (92) based on the short-term fluctuation map data (93) and the distance attenuation map data (96). The output device (5) outputs the first area radio wave map data (97) to the outside. The first estimation means (311, 312, 313) includes a first generation unit (312). The first generation unit (312) performs machine learning based on the correlation between the first divided short-interval variation map data of the second region (8) based on the second region radio wave map data (84) and the second divided short-interval variation map data of the second region (8) based on the second region structure map data (80) representing planar spatial information of structures existing in the second region (8), and generates short-interval variation map data for each of the multiple first locations (9) based on the structure map data (90) for each of the multiple first locations (92).

一実施の形態によれば、電波伝搬推定方法は、所定の地域に含まれる第1地域(9)に存在する構造物の平面空間情報を表す構造物マップデータ(90)に基づいて、所定の送信局から送信される無線信号を第1地域(9)に含まれる複数の第1地点(92)のそれぞれで受信した受信電力の変動のうち、構造物に由来すると推定される成分を表す短区間変動マップデータ(93)を生成すること(S11、S12、S13)と、所定の地域に含まれ第1地域(9)とは別の第2地域(8)に含まれる複数の第2地点で無線信号の受信電力を観測した第2地域電波マップデータ(84)に基づいて、複数の第1地点(92)で受信した受信電力の変動のうち、所定の送信局から複数の第1地点(92)までの距離に由来すると推定される成分を表す距離減衰マップデータ(96)を生成すること(S14)とを含む。電波伝搬推定方法は、さらに、短区間変動マップデータ(93)と、距離減衰マップデータ(96)とに基づいて、無線信号を複数の第1地点(92)で受信した受信電力の変動を補外推定した第1地域電波マップデータ(97)を生成すること(S15)と、第1地域電波マップデータ(97)を外部に出力すること(S16)とを含む。短区間変動マップデータを生成すること(S11、S12、S13)は、第2地域電波マップデータ(84)に基づく第2地域(8)の第1分割短区間変動マップデータと、第2地域(8)に存在する構造物の平面空間情報を表す第2地域構造物マップデータ(80)に基づく第2地域(8)の第2分割短区間変動マップデータとの相関性に基づく機械学習を実施された生成部(312)が、第1地域(9)の構造物マップデータ(90)に基づいて第1地域(9)の短区間変動マップデータを生成すること(S12)を含む。 According to one embodiment, the radio wave propagation estimation method includes generating (S11, S12, S13) short-term fluctuation map data (93) representing components estimated to originate from structures among fluctuations in received power of a radio signal transmitted from a predetermined transmitting station received at each of a plurality of first points (92) included in the first region (9) based on structure map data (90) representing planar spatial information of structures present in a first region (9) included in the predetermined region, and generating (S14) distance attenuation map data (96) representing components estimated to originate from distances from the predetermined transmitting station to the plurality of first points (92) among fluctuations in received power received at the plurality of first points (92) based on second region radio wave map data (84) in which the received power of the radio signal is observed at a plurality of second points included in a second region (8) included in the predetermined region and different from the first region (9). The radio wave propagation estimation method further includes generating (S15) first area radio wave map data (97) by extrapolating the fluctuation of the received power of the radio signal received at a plurality of first points (92) based on the short-range fluctuation map data (93) and the distance attenuation map data (96), and outputting (S16) the first area radio wave map data (97) to the outside. Generating the short-range fluctuation map data (S11, S12, S13) includes generating (S12) short-range fluctuation map data of the first area (9) based on the structure map data (90) of the first area (9) by a generating unit (312) that has performed machine learning based on the correlation between the first divided short-range fluctuation map data of the second area (8) based on the second area radio wave map data (84) and the second divided short-range fluctuation map data of the second area (8) based on the second area structure map data (80) representing the planar space information of the structure existing in the second area (8).

一実施の形態によれば、生成部の製造方法は、所定の送信局から送信される無線信号を所定の観測地域(8)に含まれる複数の地点のそれぞれで受信した受信電力の分布を観測した電波マップデータ(84)に基づいて、所定の送信局から所定の観測地域(8)に含まれる複数の部分領域のそれぞれまでの距離に由来する受信電力の減衰以外の受信電力の変動をそれぞれ表す複数の第1観測地域分割短区間変動マップデータを生成すること(S21)と、第1パラメータを有する生成部(324)によって、所定の観測地域(8)に存在する構造物の平面空間情報を表す観測地域構造物マップデータ(80)に基づいて、複数の部分領域に存在する構造物に由来する受信電力の変動をそれぞれ表す複数の第2観測地域分割短区間変動マップデータを生成すること(S22)を含む。生成部の製造方法は、さらに、第2パラメータを有する判別部(325)によって、複数の第1観測地域分割短区間変動マップデータと複数の第2観測地域分割短区間変動マップデータの判別を行うこと(S23)を含む。生成部の製造方法は、さらに、判別の結果を表す数値が所定の閾値に達するまで、数値が閾値に達するように第1パラメータを更新し(S25)、更新された前記第1パラメータを用いて第2観測地域分割短区間変動マップデータを生成し(S22)、数値が閾値に達しないように第2パラメータを更新し(S25)、更新された第2パラメータを用いて判別を行うこと(S23)を含む。生成部の製造方法は、さらに、判別結果が閾値に達したとき、第1パラメータを、機械学習を実施した生成部(S12)のパラメータとして外部の推定手段(31)で使用可能に保存すること(S26)を含む。 According to one embodiment, the manufacturing method of the generating unit includes generating (S21) a plurality of first observation area division short-interval fluctuation map data each representing a fluctuation in received power other than attenuation of received power resulting from the distance from a predetermined transmitting station to each of a plurality of partial areas included in the predetermined observation area (8) based on radio wave map data (84) observing the distribution of received power of a radio signal transmitted from a predetermined transmitting station received at each of a plurality of points included in the predetermined observation area (8), and generating (S22) a plurality of second observation area division short-interval fluctuation map data each representing a fluctuation in received power resulting from structures existing in the plurality of partial areas based on observation area structure map data (80) representing planar spatial information of structures existing in the predetermined observation area (8) by a generating unit (324) having a first parameter. The manufacturing method of the generating unit further includes discriminating (S23) between the plurality of first observation area division short-interval fluctuation map data and the plurality of second observation area division short-interval fluctuation map data by a discriminating unit (325) having a second parameter. The manufacturing method of the generating unit further includes updating the first parameter so that the numerical value representing the discrimination result reaches a predetermined threshold value (S25), generating second observation area division short-interval variation map data using the updated first parameter (S22), updating the second parameter so that the numerical value does not reach the threshold value (S25), and making a discrimination using the updated second parameter (S23). The manufacturing method of the generating unit further includes storing the first parameter as a parameter of the generating unit (S12) that performed machine learning so that it can be used by an external estimation means (31) when the discrimination result reaches the threshold value (S26).

前記一実施の形態によれば、所定の地域における電波伝搬特性の補外推定を、より高い精度で行うことが出来る。 According to the embodiment described above, it is possible to perform extrapolation estimation of radio wave propagation characteristics in a specified area with higher accuracy.

図1は、一実施の形態による電波伝搬推定システムの一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram showing an example of the configuration of a radio wave propagation estimating system according to an embodiment. 図2は、一実施の形態による推定手段の一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 2 is a block circuit diagram showing an example of the configuration of the estimation means according to an embodiment. 図3は、一実施の形態による電波伝搬推定方法の一構成例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a configuration of a radio wave propagation estimation method according to an embodiment. 図4は、一実施の形態における観測地域と未観測地域の位置関係と、観測地域の電波伝搬特性との一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the positional relationship between observed and unobserved areas and radio wave propagation characteristics of the observed areas in one embodiment. 図5は、一実施の形態による、未観測地域構造物マップデータと、観測地域構造物マップデータとの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of unobserved area structure map data and observed area structure map data according to one embodiment. 図6Aは、一実施の形態による、未観測地域構造物マップデータとメッシュの関係を説明するための図である。FIG. 6A is a diagram for explaining the relationship between unobserved area structure map data and meshes according to one embodiment. 図6Bは、一実施の形態による、未観測地域構造物マップデータと、メッシュと、第1の分割構造物マップデータとの関係を説明するための図である。FIG. 6B is a diagram for explaining the relationship between the unobserved area structure map data, the meshes, and the first divided structure map data according to one embodiment. 図6Cは、一実施の形態による、未観測地域構造物マップデータと、メッシュと、第2の分割構造物マップデータとの関係を説明するための図である。FIG. 6C is a diagram for explaining the relationship between the unobserved area structure map data, the meshes, and the second divided structure map data according to one embodiment. 図6Dは、一実施の形態による、未観測地域構造物マップデータと、メッシュと、第3の分割構造物マップデータとの関係を説明するための図である。FIG. 6D is a diagram for explaining the relationship between the unobserved area structure map data, the meshes, and the third divided structure map data according to one embodiment. 図7は、一実施の形態による生成部の一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 7 is a block circuit diagram showing an example of a configuration of a generating unit according to an embodiment. 図8は、一実施の形態による未観測地域短区間変動マップデータの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of unobserved area short-range variation map data according to one embodiment. 図9は、一実施の形態による観測地域電波マップデータの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of observation area radio wave map data according to one embodiment. 図10は、一実施の形態による観測地域距離マップデータと未観測地域距離マップデータの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of observed area distance map data and unobserved area distance map data according to one embodiment. 図11は、一実施形態による未観測地域距離減衰マップデータの一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of unobserved area distance attenuation map data according to one embodiment. 図12は、一実施の形態による未観測地域電波マップデータの一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of unobserved area radio wave map data according to an embodiment. 図13は、一実施形態による学習手段の一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 13 is a block circuit diagram showing an example of the configuration of a learning means according to an embodiment. 図14は、一実施の形態による生成部の製造方法の一構成例を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing an example of a configuration of a manufacturing method for a generating unit according to an embodiment. 図15は、一実施の形態による観測地域距離減衰マップデータと未観測地域距離減衰マップデータの一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of observed area distance attenuation map data and unobserved area distance attenuation map data according to one embodiment. 図16は、一実施の形態による観測地域短区間変動マップデータの一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of short-range observation area variation map data according to one embodiment. 図17は、一実施の形態による判別部の一構成例を示すブロック回路図である。FIG. 17 is a block circuit diagram showing an example of the configuration of a determination unit according to an embodiment.

一実施の形態において、電波伝搬推定システムは、電波伝搬方法によって、所定の送信局から送信される無線信号を所定の地域において受信する電力の分布である電波伝搬特性を補外推定する。一実施の形態においては、その前に、電波伝搬推定システムが備える生成部を、機械学習を用いるなどして製造する。添付図面を参照して、一実施の形態による電波伝搬推定システム、電波伝搬推定方法および生成部の製造方法を実施するための形態を以下に説明する。 In one embodiment, the radio wave propagation estimation system extrapolates radio wave propagation characteristics, which are the distribution of power received in a specified area for a wireless signal transmitted from a specified transmitting station, using a radio wave propagation method. In one embodiment, before that, a generating unit included in the radio wave propagation estimation system is manufactured using machine learning or the like. With reference to the attached drawings, the following describes an embodiment of the radio wave propagation estimation system, the radio wave propagation estimation method, and the manufacturing method of the generating unit.

(実施の形態)
図1に示すように、一実施の形態による電波伝搬推定システム1は、バス2と、演算装置3と、記憶装置4と、出力装置5とを備えている。演算装置3、記憶装置4および出力装置5は、バス2を介して互いに通信可能に接続されている。電波伝搬推定システム1は、いわゆるコンピュータとして構成されていてもよい。すなわち、演算装置3は、記憶装置4に格納されているプログラムを実行することによって、電波伝搬推定システム1の機能を実現する。言い換えれば、演算装置3とプログラムとが協働することによって、電波伝搬推定システム1の機能は実現される。このプログラムは、記録媒体401から読み出されて記憶装置4に格納されたものであってもよい。出力装置5は、電波伝搬特性を補正した結果を外部に出力する。一例として、出力装置5は表示装置を備えていてもよい。
(Embodiment)
As shown in FIG. 1, the radio wave propagation estimation system 1 according to the embodiment includes a bus 2, a calculation device 3, a storage device 4, and an output device 5. The calculation device 3, the storage device 4, and the output device 5 are communicably connected to each other via the bus 2. The radio wave propagation estimation system 1 may be configured as a so-called computer. That is, the calculation device 3 realizes the function of the radio wave propagation estimation system 1 by executing a program stored in the storage device 4. In other words, the calculation device 3 and the program work together to realize the function of the radio wave propagation estimation system 1. The program may be read from the recording medium 401 and stored in the storage device 4. The output device 5 outputs the result of correcting the radio wave propagation characteristics to the outside. As an example, the output device 5 may include a display device.

演算装置3は、推定手段31と、学習手段32とを備えている。記憶装置4は、推定プログラム41と、学習プログラム42とを格納している。推定手段31は、演算装置3が推定プログラム41を実行することで実現される、電波伝搬推定システム1の機能である。また、学習手段32は、演算装置3が学習プログラム42を実行することで実現される、電波伝搬推定システム1の別の機能である。すなわち、推定手段31と、学習手段32とは、便宜上、演算装置3の構成要素として図1に示されているが、実際には、電波伝搬推定システム1の機能を実現する手段であってもよい。 The calculation device 3 includes an estimation means 31 and a learning means 32. The storage device 4 stores an estimation program 41 and a learning program 42. The estimation means 31 is a function of the radio wave propagation estimation system 1 that is realized by the calculation device 3 executing the estimation program 41. The learning means 32 is another function of the radio wave propagation estimation system 1 that is realized by the calculation device 3 executing the learning program 42. That is, for convenience, the estimation means 31 and the learning means 32 are shown in FIG. 1 as components of the calculation device 3, but in reality, they may be means for realizing the functions of the radio wave propagation estimation system 1.

推定手段31は、所定の送信局から送信される無線信号を所定の地域において受信する電力の分布である電波伝搬特性を補外推定する。補外推定とは、観測情報が全くない地域の電波伝搬特性を推定することであり、観測情報が部分的に歯抜けで取得できている地域において、歯抜けの部分の伝播電波特性を推定する補間推定から区別される。学習手段32は、推定手段31が備える生成部に機械学習を実施する。 The estimation means 31 extrapolates radio wave propagation characteristics, which are the distribution of power received in a specified area for a radio signal transmitted from a specified transmitting station. Extrapolation estimation is estimation of radio wave propagation characteristics in an area where there is no observational information, and is distinguished from interpolation estimation, which estimates propagation radio wave characteristics in gaps in an area where observational information is partially obtained. The learning means 32 implements machine learning in the generation unit provided in the estimation means 31.

図2に示すように、一実施の形態による推定手段31は、データ拡張部311と、生成部312と、マップデータ統合部313と、単回帰分析部314と、加算器315とを備えている。データ拡張部311、生成部312、マップデータ統合部313、単回帰分析部314および加算器315は、演算装置3が推定プログラム41を実行することによって実現される推定手段31の機能である。 As shown in FIG. 2, the estimation means 31 according to one embodiment includes a data expansion unit 311, a generation unit 312, a map data integration unit 313, a simple regression analysis unit 314, and an adder 315. The data expansion unit 311, the generation unit 312, the map data integration unit 313, the simple regression analysis unit 314, and the adder 315 are functions of the estimation means 31 that are realized by the calculation device 3 executing the estimation program 41.

図3のフローチャートを参照して、一実施の形態による推定手段31の動作について、つまり一実施の形態による電波伝搬推定方法について説明する。 The operation of the estimation means 31 according to one embodiment, that is, the radio wave propagation estimation method according to one embodiment, will be described with reference to the flowchart in FIG. 3.

ステップS11において、データ拡張部311は、記憶装置4から未観測地域構造物マップデータを読み出し、未観測地域構造物マップデータに基づいて未観測地域の分割構造物マップデータを生成する。 In step S11, the data expansion unit 311 reads the unobserved area structure map data from the storage device 4, and generates divided structure map data for the unobserved area based on the unobserved area structure map data.

未観測地域構造物マップデータは、未観測地域に存在する構造物の平面空間情報を表し、予め記憶装置4から読み出し可能に用意されている。未観測地域とは、電波伝搬特性を知りたい所望の地域のうち、電波伝搬特性の観測を部分的にも行っていない地域である。反対に、所望の地域のうち、電波伝搬特性の観測を行った地域を観測地域と記す。言い換えれば、所望の地域のうち、観測地域以外の部分を未観測地域と記す。図4に、観測地域8と未観測地域9の位置関係と、観測地域8の電波伝搬特性との一例を示す。 The unobserved area structure map data represents planar spatial information of structures existing in unobserved areas, and is prepared in advance so that it can be read from the storage device 4. An unobserved area is a desired area for which radio wave propagation characteristics are desired to be known, where observation of radio wave propagation characteristics has not been performed even partially. Conversely, a desired area where observation of radio wave propagation characteristics has been performed is referred to as an observed area. In other words, the part of the desired area other than the observed area is referred to as an unobserved area. Figure 4 shows an example of the positional relationship between observed area 8 and unobserved area 9, and the radio wave propagation characteristics of observed area 8.

電波伝搬特性とは、前述のとおり、所定の送信局から送信される無線信号を所定の地域において受信する電力の分布である。一実施の形態では、所望の地域のうち、建造物が存在しない道路などの領域における電波伝搬特性の観測と推定を主に行う。 As mentioned above, radio wave propagation characteristics are the distribution of power received in a specified area when a radio signal transmitted from a specified transmitting station is received. In one embodiment, the radio wave propagation characteristics are mainly observed and estimated in areas of the desired area, such as roads where no buildings exist.

構造物の平面空間情報は、一例として、構造物の高度、構造物が存在する地点の高度、送信局から構造物が存在する受信地点までの平面的な距離、送信局から受信地点までの平均高度、送信局と受信地点の間に存在する他の構造物の最高高度、受信地点から最も近い他の構造物の高度、受信地点から最も近い他の構造物までの平面的な距離、受信地点の周囲に存在する他の構造物の平均高度、などのうち、少なくとも1つを含む。構造物の平面空間情報は、上記の情報の組み合わせをテンソルとしてまとめたものであってもよい。なお、上記の組み合わせは構造物の空間的情報の一例にすぎず、別の情報の組み合わせに変更可能である。図5は、一実施の形態による、未観測地域構造物マップデータ90と、観測地域構造物マップデータ80との一例を示す図である。観測地域構造物マップデータ80は、観測地域8に存在する構造物の平面空間情報を表す。 The planar spatial information of the structure includes, for example, at least one of the following: the altitude of the structure, the altitude of the point where the structure is located, the planar distance from the transmitting station to the receiving point where the structure is located, the average altitude from the transmitting station to the receiving point, the maximum altitude of other structures existing between the transmitting station and the receiving point, the altitude of the other structure closest to the receiving point, the planar distance from the receiving point to the other structure closest to the receiving point, and the average altitude of other structures existing around the receiving point. The planar spatial information of the structure may be a combination of the above information summarized as a tensor. Note that the above combination is merely an example of the spatial information of the structure, and can be changed to a different combination of information. FIG. 5 is a diagram showing an example of unobserved area structure map data 90 and observed area structure map data 80 according to one embodiment. The observed area structure map data 80 represents planar spatial information of structures existing in the observed area 8.

図6A、図6B、図6Cおよび図6Dを参照して、未観測地域構造物マップデータ90と分割構造物マップデータの関係について説明する。 The relationship between the unobserved area structure map data 90 and the divided structure map data will be explained with reference to Figures 6A, 6B, 6C, and 6D.

図6Aに示すように、データ拡張部311は、まず、未観測地域構造物マップデータ90を複数のメッシュ91および91A~91Pに分割する。複数のメッシュ91および91A~91Pを区別しないとき、これらをメッシュ91と総称する。一例として、メッシュ91は直交するX方向およびY方向による格子状に分割されていてもよい。また、一例として、それぞれのメッシュ91のX方向およびY方向の長さは、同じメッシュ単位長さであってもよい。一例として、メッシュ単位長さは10m(メートル)である。 As shown in FIG. 6A, the data expansion unit 311 first divides the unobserved area structure map data 90 into a number of meshes 91 and 91A to 91P. When the multiple meshes 91 and 91A to 91P are not distinguished from one another, they are collectively referred to as meshes 91. As an example, the meshes 91 may be divided into a grid in orthogonal X and Y directions. Also, as an example, the lengths of each mesh 91 in the X and Y directions may be the same mesh unit length. As an example, the mesh unit length is 10 m (meters).

次に、データ拡張部311は、複数のメッシュ91を分割構造物マップデータ92として定義する。一例として、図6Bに示すように、第1の分割構造物マップデータ92Aは、X方向およびY方向の長さがメッシュ単位長さの3倍であり、メッシュ91A、91B、91C、91E、91F、91G、91I、91Jおよび91Kからなる合計9個のメッシュ91で構成されている。 Next, the data expansion unit 311 defines the multiple meshes 91 as divided structure map data 92. As an example, as shown in FIG. 6B, the first divided structure map data 92A has lengths in the X and Y directions that are three times the mesh unit length, and is composed of a total of nine meshes 91 consisting of meshes 91A, 91B, 91C, 91E, 91F, 91G, 91I, 91J, and 91K.

また、一例として、図6Cに示すように、第2の分割構造物マップデータ92Bは、X方向およびY方向の長さがメッシュ単位長さの3倍であり、メッシュ91B、91C、91D、91F、91G、91H、91J、91Kおよび91Lからなる合計9個のメッシュ91で構成されている。 As another example, as shown in FIG. 6C, the second divided structure map data 92B has a length in the X and Y directions that is three times the mesh unit length, and is composed of a total of nine meshes 91 consisting of meshes 91B, 91C, 91D, 91F, 91G, 91H, 91J, 91K, and 91L.

また、一例として、図6Dに示すように、第3の分割構造物マップデータ92Cは、X方向およびY方向の長さがメッシュ単位長さの3倍であり、メッシュ91E、91F、91G、91I、91J、91K、91M、91Nおよび91Oからなる合計9個のメッシュ91で構成されている。 As another example, as shown in FIG. 6D, the third divided structure map data 92C has a length in the X and Y directions that is three times the mesh unit length, and is composed of a total of nine meshes 91 consisting of meshes 91E, 91F, 91G, 91I, 91J, 91K, 91M, 91N, and 91O.

分割構造物マップデータ92A、92B、92Cを区別しないとき、これらを分割構造物マップデータ92と総称する。 When there is no distinction between divided structure map data 92A, 92B, and 92C, they are collectively referred to as divided structure map data 92.

このように、データ拡張部311は、未観測地域構造物マップデータ90に基づいて、同じ形状および同じ面積を有する複数の分割構造物マップデータ92を生成する。このとき、それぞれの分割構造物マップデータ92は複数のメッシュ91で構成されており、それぞれのメッシュ91は複数の分割構造物マップデータ92に含まれる。一例として、メッシュ91B、91C、91F、91G、91Jおよび91Kは、X方向に配置されている第1の分割構造物マップデータ92Aと第2の分割構造物マップデータ92Bに共有されている。また、メッシュ91E、91F、91G、91I、91Jおよび91Kは、Y方向に配置されている第1の分割構造物マップデータ92Aと第3の分割構造物マップデータ92Cに共有されている。データ拡張部311は、複数の分割構造物マップデータ92を記憶装置4に格納してもよい。 In this way, the data expansion unit 311 generates multiple divided structure map data 92 having the same shape and the same area based on the unobserved area structure map data 90. At this time, each divided structure map data 92 is composed of multiple meshes 91, and each mesh 91 is included in the multiple divided structure map data 92. As an example, meshes 91B, 91C, 91F, 91G, 91J, and 91K are shared by the first divided structure map data 92A and the second divided structure map data 92B arranged in the X direction. In addition, meshes 91E, 91F, 91G, 91I, 91J, and 91K are shared by the first divided structure map data 92A and the third divided structure map data 92C arranged in the Y direction. The data expansion unit 311 may store the multiple divided structure map data 92 in the storage device 4.

ステップS12において、生成部312は、未観測地域9の分割構造物マップデータ92に基づいて、分割短区間変動マップデータを生成する。生成部312は、生成した分割短区間変動マップデータを記憶装置4に格納してもよい。生成部312は、後述するように、生成部312の製造方法を学習手段32が実行することによって、予め用意されている。 In step S12, the generating unit 312 generates divided short-interval change map data based on the divided structure map data 92 of the unobserved area 9. The generating unit 312 may store the generated divided short-interval change map data in the storage device 4. The generating unit 312 is prepared in advance by the learning means 32 executing a manufacturing method for the generating unit 312, as described below.

短区間変動マップデータは、対応する分割構造物マップデータ92における短区間変動を表す。短区間変動は、1つの分割構造物マップデータ92に含まれる、未観測地域9の寸法と比較して十分に短い区間における、電波伝搬特性の空間的な変動である。言い換えれば、短区間変動は、所定の送信局から送信される無線信号を分割構造物マップデータ92の地点で受信した受信電力の変動のうち、この分割構造物マップの領域に存在する構造物に由来すると推定される成分である。生成部312は、所定の送信局から送信された無線信号を所定の地域で受信した受信電力と、所定の地域に存在する構造物の平面空間情報との間にある相関性に基づく機械学習を実施されている。生成部312は、未観測地域9の分割構造物マップデータ92のそれぞれについて、その分割構造物マップデータ92に含まれる構造物に由来する電波伝搬特性の短区間変動を推定した分割短区間変動マップデータを生成する。 The short-term variation map data represents the short-term variation in the corresponding divided structure map data 92. The short-term variation is a spatial variation of radio wave propagation characteristics in a section included in one divided structure map data 92 that is sufficiently short compared to the dimensions of the unobserved area 9. In other words, the short-term variation is a component of the variation in the received power of a radio signal transmitted from a specified transmitting station received at a point in the divided structure map data 92 that is estimated to be derived from a structure existing in the area of this divided structure map. The generation unit 312 performs machine learning based on the correlation between the received power of a radio signal transmitted from a specified transmitting station received in a specified area and the planar spatial information of a structure existing in the specified area. The generation unit 312 generates divided short-term variation map data for each divided structure map data 92 of the unobserved area 9, estimating the short-term variation of radio wave propagation characteristics derived from a structure included in the divided structure map data 92.

図7に示すように、一実施の形態による生成部312は、入力された分割構造物マップデータ92に対して複数の処理を順次行ってもよい。図7の例では、生成部312は、畳み込み演算部61A、61B、61C、61D、61E、61Fと、スペクトル正規化演算部62A、62B、62C、62D、62Eと、バッチ正規化演算部63A、63B、63C、63D、63Eと、ReLU(Rectified Linear Unit:正規化線形ユニット)64A、64B、64C、64D、64Eと、Tanh(ハイパボリックタンジェント)演算部65とを備えている。 As shown in FIG. 7, the generation unit 312 according to one embodiment may sequentially perform a plurality of processes on the input divided structure map data 92. In the example of FIG. 7, the generation unit 312 includes convolution calculation units 61A, 61B, 61C, 61D, 61E, 61F, spectrum normalization calculation units 62A, 62B, 62C, 62D, 62E, batch normalization calculation units 63A, 63B, 63C, 63D, 63E, ReLU (Rectified Linear Unit) 64A, 64B, 64C, 64D, 64E, and Tanh (hyperbolic tangent) calculation unit 65.

畳み込み演算部61A、61B、61C、61D、61E、61Fを区別しないとき、これらを畳み込み演算部61と総称する。スペクトル正規化演算部62A、62B、62C、62D、62Eを区別しないとき、これらをスペクトル正規化演算部62と総称する。バッチ正規化演算部63A、63B、63C、63D、63Eを区別しないとき、これらをバッチ正規化演算部63と総称する。ReLU 64A、64B、64C、64D、64Eを区別しないとき、これらをReLU 64と総称する。 When the convolution calculation units 61A, 61B, 61C, 61D, 61E, and 61F are not distinguished from one another, they are collectively referred to as the convolution calculation unit 61. When the spectral normalization calculation units 62A, 62B, 62C, 62D, and 62E are not distinguished from one another, they are collectively referred to as the spectral normalization calculation unit 62. When the batch normalization calculation units 63A, 63B, 63C, 63D, and 63E are not distinguished from one another, they are collectively referred to as the batch normalization calculation unit 63. When the ReLUs 64A, 64B, 64C, 64D, and 64E are not distinguished from one another, they are collectively referred to as the ReLU 64.

畳み込み演算部61は、3×3のマトリックス構造を有する入力データに対して、所定のカーネルを用いた畳み込み演算を行う。ただし、上記の3×3は一例にすぎず、一実施の形態を限定しない。スペクトル正規化演算部62は、入力データのスペクトル正規化処理を行う。バッチ正規化演算部63は、入力データのバッチ正規化処理を行う。ReLU 64は、入力データの正規化線形処理を行う。Tanh演算部65は、入力データのハイパボリックタンジェント演算処理を行う。 The convolution calculation unit 61 performs a convolution calculation using a predetermined kernel on input data having a 3x3 matrix structure. However, the above 3x3 is merely an example and does not limit the embodiment. The spectrum normalization calculation unit 62 performs spectrum normalization processing on the input data. The batch normalization calculation unit 63 performs batch normalization processing on the input data. The ReLU 64 performs normalization linear processing on the input data. The Tanh calculation unit 65 performs hyperbolic tangent calculation processing on the input data.

図7の例では、一実施の形態による生成部312は、入力された分割構造物マップデータ92に対して、畳み込み演算部61による畳み込み演算と、スペクトル正規化演算部62によるスペクトル正規化処理と、バッチ正規化演算部63によるバッチ正規化処理と、ReLU 64による正規化線形処理を順次行う処理セットを5回繰り返した後、さらに畳み込み演算部61Eによる畳み込み演算と、Tanh演算部65によるハイパボリックタンジェント演算処理とを行い、演算の結果を出力する。 In the example of FIG. 7, the generation unit 312 according to one embodiment repeats five times a process set in which the input divided structure map data 92 is subjected to a convolution operation by the convolution operation unit 61, a spectral normalization process by the spectral normalization operation unit 62, a batch normalization process by the batch normalization operation unit 63, and a normalized linear process by the ReLU 64, and then further performs a convolution operation by the convolution operation unit 61E and a hyperbolic tangent operation process by the Tanh operation unit 65, and outputs the results of the calculation.

ステップS13において、マップデータ統合部313が、複数の分割短区間変動マップデータに基づいて未観測地域短区間変動マップデータを生成する。図8は、一実施の形態による未観測地域短区間変動マップデータ93の一例を示す図である。未観測地域短区間変動マップデータ93は、未観測地域9の全域における短区間変動を表し、未観測地域9に含まれる全てのメッシュ91のそれぞれにおける短区間変動を表す。 In step S13, the map data integration unit 313 generates unobserved area short-range variation map data based on the multiple divided short-range variation map data. FIG. 8 is a diagram showing an example of unobserved area short-range variation map data 93 according to one embodiment. The unobserved area short-range variation map data 93 represents short-range variation in the entire unobserved area 9, and represents short-range variation in each of all meshes 91 included in the unobserved area 9.

マップデータ統合部313は、ステップS11でデータ拡張部311が行った処理とは逆に、ステップS12で得られた複数の分割短区間変動マップデータを結合して未観測地域短区間変動マップデータ93を生成する。このとき、未観測地域9に含まれる複数のメッシュ91のそれぞれについて、そのメッシュ91を含むすべての分割構造物マップデータ92に対応する分割短区間変動マップデータの平均値を、そのメッシュ91における短区間変動として算出する。マップデータ統合部313は、このように短区間変動を算出した全てのメッシュ91を結合することによって、未観測地域短区間変動マップデータ93を生成する。マップデータ統合部313は、生成した未観測地域短区間変動マップデータ93を記憶装置4に格納してもよい。 The map data integration unit 313 generates unobserved area short-range variation map data 93 by combining the multiple divided short-range variation map data obtained in step S12, in the opposite manner to the process performed by the data expansion unit 311 in step S11. At this time, for each of the multiple meshes 91 included in the unobserved area 9, the average value of the divided short-range variation map data corresponding to all the divided structure map data 92 including that mesh 91 is calculated as the short-range variation in that mesh 91. The map data integration unit 313 generates unobserved area short-range variation map data 93 by combining all the meshes 91 for which short-range variations have been calculated in this manner. The map data integration unit 313 may store the generated unobserved area short-range variation map data 93 in the storage device 4.

ステップS14において、単回帰分析部314が、観測地域電波マップデータに基づいて、未観測地域距離減衰マップデータを生成する。図9は、一実施の形態による観測地域電波マップデータ84の一例を示す図である。観測地域電波マップデータ84は、観測地域8において観測した電波伝搬特性を表す。未観測地域距離減衰マップデータは、無線信号を送信する所定の送信局から未観測地域9における所定の地点までの距離に応じた、この地点で受信される無線信号の電力の減衰の推定値を表す。言い換えれば、未観測地域距離減衰マップデータは、無線信号を所定の地点で受信した受信電力の変動のうち、所定の送信局から所定の地点までの距離に由来すると推定される成分を表す。 In step S14, the simple regression analysis unit 314 generates unobserved area distance attenuation map data based on the observed area radio wave map data. FIG. 9 is a diagram showing an example of observed area radio wave map data 84 according to one embodiment. The observed area radio wave map data 84 represents radio wave propagation characteristics observed in the observed area 8. The unobserved area distance attenuation map data represents an estimated value of attenuation of the power of a radio signal received at a specified point in the unobserved area 9 according to the distance from a specified transmitting station that transmits a radio signal to this point. In other words, the unobserved area distance attenuation map data represents a component of the fluctuation in the received power of a radio signal received at a specified point that is estimated to be derived from the distance from the specified transmitting station to the specified point.

送信点・受信点間の距離を変数とする単回帰分析部314は、観測地域電波マップデータ84を観測地域距離マップデータに単回帰することによって得られる関係を、未観測地域距離マップデータに当てはめることによって、未観測地域距離減衰マップデータを生成する。観測地域距離マップデータは、所定の送信局から観測地域8における所定の地点までの距離を表す。未観測地域距離マップデータは、所定の送信局から未観測地域9における所定の地点までの距離を表す。図10は、一実施形態による観測地域距離マップデータ85と未観測地域距離マップデータ95の一例を示す図である。図11は、一実施形態による未観測地域距離減衰マップデータ96の一例を示す図である。単回帰分析部314は、生成した未観測地域距離減衰マップデータ96を記憶装置4に格納してもよい。 The simple regression analysis unit 314, which uses the distance between the transmitting point and the receiving point as a variable, generates unobserved area distance attenuation map data by applying the relationship obtained by performing simple regression of the observation area radio wave map data 84 on the observation area distance map data to the unobserved area distance map data. The observation area distance map data represents the distance from a specific transmitting station to a specific point in the observation area 8. The unobserved area distance map data represents the distance from a specific transmitting station to a specific point in the unobserved area 9. FIG. 10 is a diagram showing an example of the observation area distance map data 85 and the unobserved area distance map data 95 according to one embodiment. FIG. 11 is a diagram showing an example of the unobserved area distance attenuation map data 96 according to one embodiment. The simple regression analysis unit 314 may store the generated unobserved area distance attenuation map data 96 in the storage device 4.

ステップS15において、加算器315が、ステップS13で得られた未観測地域短区間変動マップデータ93と、ステップS14で得られた未観測地域距離減衰マップデータ96とに基づいて、未観測地域電波マップデータを生成する。未観測地域電波マップデータは、未観測地域9における電波伝搬特性の推定値を表す。図12は、一実施の形態による未観測地域電波マップデータ97の一例を示す図である。具体的には、加算器315は、未観測地域短区間変動マップデータ93と未観測地域距離減衰マップデータ96を加算することによって、未観測地域電波マップデータ97を生成する。加算器315は、生成した未観測地域電波マップデータ97を記憶装置4に格納してもよい。 In step S15, the adder 315 generates unobserved area radio wave map data based on the unobserved area short-range variation map data 93 obtained in step S13 and the unobserved area distance attenuation map data 96 obtained in step S14. The unobserved area radio wave map data represents an estimate of radio wave propagation characteristics in the unobserved area 9. FIG. 12 is a diagram showing an example of unobserved area radio wave map data 97 according to one embodiment. Specifically, the adder 315 generates the unobserved area radio wave map data 97 by adding the unobserved area short-range variation map data 93 and the unobserved area distance attenuation map data 96. The adder 315 may store the generated unobserved area radio wave map data 97 in the storage device 4.

ステップS16において、出力装置5が、未観測地域電波マップデータ97を外部に出力する。一例として、出力装置5は図示しない表示装置を備えており、出力装置5は未観測地域電波マップデータ97を表示装置で表示する。別の一例として、出力装置5は図示しない通信装置を備えており、出力装置5は未観測地域電波マップデータ97を通信装置で外部のコンピュータに送信してもよい。 In step S16, the output device 5 outputs the unobserved area radio wave map data 97 to the outside. As an example, the output device 5 is provided with a display device (not shown), and the output device 5 displays the unobserved area radio wave map data 97 on the display device. As another example, the output device 5 is provided with a communication device (not shown), and the output device 5 may transmit the unobserved area radio wave map data 97 to an external computer via the communication device.

ステップ16が完了すると、図3のフローチャートは終了する。 When step 16 is completed, the flowchart in Figure 3 ends.

このようにすることで、一実施形態による電波伝搬推定システム1の推定手段31は、未観測地域9における電波伝搬特性を補外推定することができる。 By doing this, the estimation means 31 of the radio wave propagation estimation system 1 in one embodiment can extrapolate and estimate the radio wave propagation characteristics in the unobserved area 9.

前述のとおり、ステップS12で分割短区間変動マップデータを生成する生成部312は、事前に、そのための機械学習を実施されている。この機械学習について、すなわち一実施の形態による生成部312の製造方法について説明する。 As described above, the generator 312 that generates the divided short-interval variation map data in step S12 has undergone machine learning for this purpose in advance. This machine learning, that is, a method for manufacturing the generator 312 according to one embodiment, will be described below.

図13に示すように、一実施形態による学習手段32は、単回帰分析部321と、減算器322と、データ拡張部323と、生成部324と、判別部325と、判定部326とを備える。単回帰分析部321、減算器322、データ拡張部323、生成部324、判別部325および判定部326は、演算装置3が学習プログラム42を実行することによって実現される学習手段32の機能である。 As shown in FIG. 13, the learning means 32 according to one embodiment includes a simple regression analysis unit 321, a subtractor 322, a data expansion unit 323, a generation unit 324, a discrimination unit 325, and a judgment unit 326. The simple regression analysis unit 321, the subtractor 322, the data expansion unit 323, the generation unit 324, the discrimination unit 325, and the judgment unit 326 are functions of the learning means 32 that are realized by the calculation device 3 executing the learning program 42.

図14のフローチャートを参照して、一実施の形態による学習手段32の動作について、つまり一実施の形態による生成部312の製造方法について説明する。 The operation of the learning means 32 according to one embodiment, that is, the manufacturing method of the generation unit 312 according to one embodiment, will be described with reference to the flowchart in FIG. 14.

ステップS21において、単回帰分析部321、減算器322およびデータ拡張部323が、観測地域電波マップデータ84に基づいて、観測地域8の分割短区間変動マップデータを生成する。ここで、まず、単回帰分析部321が、観測地域電波マップデータ84に基づいて、観測地域距離減衰マップデータを生成する。図15は、一実施の形態による観測地域距離減衰マップデータ86と未観測地域距離減衰マップデータ96の一例を示す図である。次に、減算器322が、観測地域電波マップデータ84と、観測地域距離減衰マップデータ86とに基づいて、観測地域短区間変動マップデータを生成する。次に、データ拡張部323が、観測地域短区間変動マップデータに基づいて、観測地域8における複数の分割短区間変動マップデータを生成する。 In step S21, the simple regression analysis unit 321, the subtractor 322, and the data expansion unit 323 generate divided short-interval fluctuation map data for the observation area 8 based on the observation area radio wave map data 84. Here, first, the simple regression analysis unit 321 generates the observation area distance attenuation map data based on the observation area radio wave map data 84. FIG. 15 is a diagram showing an example of the observation area distance attenuation map data 86 and the unobserved area distance attenuation map data 96 according to one embodiment. Next, the subtractor 322 generates the observation area short-interval fluctuation map data based on the observation area radio wave map data 84 and the observation area distance attenuation map data 86. Next, the data expansion unit 323 generates multiple divided short-interval fluctuation map data for the observation area 8 based on the observation area short-interval fluctuation map data.

ステップS21における単回帰分析部321の動作について説明する。単回帰分析部321は、観測地域電波マップデータ84を観測地域距離マップデータ85に単回帰することによって観測地域距離減衰マップデータ86を生成する。 The operation of the simple regression analysis unit 321 in step S21 will be described. The simple regression analysis unit 321 generates the observation area distance attenuation map data 86 by performing a simple regression of the observation area radio wave map data 84 on the observation area distance map data 85.

ステップS21における減算器322の動作について説明する。減算器322は、観測地域距離減衰マップデータ86から観測地域電波マップデータ84を引き算して観測地域短区間変動マップデータを生成する。図16は、一実施の形態による観測地域短区間変動マップデータ83の一例を示す図である。 The operation of the subtractor 322 in step S21 will be described. The subtractor 322 subtracts the observation area radio wave map data 84 from the observation area distance attenuation map data 86 to generate observation area short-range fluctuation map data. Figure 16 is a diagram showing an example of the observation area short-range fluctuation map data 83 according to one embodiment.

ステップS21におけるデータ拡張部323の動作について説明する。データ拡張部323は、推定手段31のデータ拡張部311と同様に、観測地域短区間変動マップデータ83を複数のメッシュに分割した上で、それぞれが複数のメッシュで構成された複数の領域における分割短区間変動マップデータを生成する。 The operation of the data expansion unit 323 in step S21 will be described. Like the data expansion unit 311 of the estimation means 31, the data expansion unit 323 divides the observation area short-interval variation map data 83 into multiple meshes, and generates divided short-interval variation map data for multiple areas, each of which is composed of multiple meshes.

ステップS22において、データ拡張部323および生成部324が、観測地域構造物マップデータ80に基づいて、観測地域8における複数の分割短区間変動マップデータを生成する。 In step S22, the data expansion unit 323 and the generation unit 324 generate multiple divided short-section variation map data for the observation area 8 based on the observation area structure map data 80.

ステップS22におけるデータ拡張部323の動作について説明する。データ拡張部323は、推定手段31のデータ拡張部311と同様に、観測地域構造物マップデータ80を複数のメッシュに分割した上で、それぞれが複数のメッシュで構成された、観測地域8における複数の分割構造物マップデータを生成する。 The operation of the data expansion unit 323 in step S22 will be described. Similar to the data expansion unit 311 of the estimation means 31, the data expansion unit 323 divides the observation area structure map data 80 into multiple meshes, and generates multiple divided structure map data for the observation area 8, each of which is composed of multiple meshes.

ステップS22における生成部324の動作について説明する。生成部324は、推定手段31の生成部312と同様に、図7に示す構成を有しており、入力された分割構造物マップデータに対して、畳み込み演算部61による畳み込み演算と、スペクトル正規化演算部62によるスペクトル正規化処理と、バッチ正規化演算部63によるバッチ正規化処理と、ReLU 64による正規化線形処理を順次行う処理セットを5回繰り返した後、さらに畳み込み演算部61Eによる畳み込み演算と、Tanh演算部65によるハイパボリックタンジェント演算処理とを行い、演算の結果を出力する。 The operation of the generation unit 324 in step S22 will be described. The generation unit 324 has the configuration shown in FIG. 7, similar to the generation unit 312 of the estimation means 31, and performs a process set of sequentially performing convolution calculation by the convolution calculation unit 61, spectrum normalization processing by the spectrum normalization calculation unit 62, batch normalization processing by the batch normalization calculation unit 63, and normalized linear processing by ReLU 64 five times on the input divided structure map data, and then performs convolution calculation by the convolution calculation unit 61E and hyperbolic tangent calculation processing by the Tanh calculation unit 65, and outputs the calculation results.

ここで、ステップS21で生成される、観測地域8における複数の分割短区間変動マップデータと、ステップS22で生成される、観測地域8における複数の分割短区間変動マップデータとは、異なる入力データに基づいて、かつ、異なる演算によって生成され、したがって異なるデータであることに注目されたい。便宜上、ステップS21で生成される観測地域8における分割短区間変動マップデータを第1の分割短区間変動マップデータと記し、ステップS22で生成される観測地域8における分割短区間変動マップデータを第2の分割短区間変動マップデータと記す。後述するように、一実施の形態では、生成部324が生成する第2の分割短区間変動マップデータを、電波伝搬特性の観測値に基づく第1の分割短区間変動マップデータに近づけるように、生成部324を調整する。 Note that the multiple divided short-interval variation map data in the observation area 8 generated in step S21 and the multiple divided short-interval variation map data in the observation area 8 generated in step S22 are generated based on different input data and by different calculations, and are therefore different data. For convenience, the divided short-interval variation map data in the observation area 8 generated in step S21 is referred to as the first divided short-interval variation map data, and the divided short-interval variation map data in the observation area 8 generated in step S22 is referred to as the second divided short-interval variation map data. As described below, in one embodiment, the generation unit 324 is adjusted so that the second divided short-interval variation map data generated by the generation unit 324 approaches the first divided short-interval variation map data based on the observed values of the radio wave propagation characteristics.

ステップS23において、判別部325が、観測地域8における、第1の分割短区間変動マップデータと、第2の分割短区間変動マップデータとを判別する。判別部325は、第2の分割短区間変動マップデータのそれぞれが、対応する領域の第1の分割短区間変動マップデータに十分近づいているかどうかを判別し、その結果を表す数値を出力する。一例として、判別部325は、それぞれの第2の分割短区間変動マップデータについて、対応する領域の第1の分割短区間変動マップデータとの判別ができない場合には、つまり両者が十分に近い場合には、判別結果として「1」を出力する。反対に、それぞれの第2の分割短区間変動マップデータについて、対応する領域の第1の分割短区間変動マップデータとの判別ができる場合には、つまり両者が十分に近くない場合には、判別部325は判別結果として「-1」を出力する。 In step S23, the discrimination unit 325 discriminates between the first divided short-interval variation map data and the second divided short-interval variation map data in the observation area 8. The discrimination unit 325 discriminates whether each of the second divided short-interval variation map data is sufficiently close to the first divided short-interval variation map data of the corresponding area, and outputs a numerical value representing the result. As an example, when the discrimination unit 325 cannot discriminate between each of the second divided short-interval variation map data and the first divided short-interval variation map data of the corresponding area, that is, when the two are sufficiently close, it outputs "1" as the discrimination result. Conversely, when the discrimination unit 325 can discriminate between each of the second divided short-interval variation map data and the first divided short-interval variation map data of the corresponding area, that is, when the two are not sufficiently close, it outputs "-1" as the discrimination result.

図17に示すように、一実施の形態による判別部325は、入力された第2の分割短区間変動マップデータに対して複数の処理を順次行ってもよい。図17の例では、判別部325は、畳み込み演算部71A、71B、71C、71D、71Eと、スペクトル正規化演算部72A、72B、72C、72Dと、バッチ正規化演算部73B、73C、73Dと、Leaky LeRU 74A、74B、74C、74Dとを備えている。 As shown in FIG. 17, the discrimination unit 325 according to one embodiment may sequentially perform a plurality of processes on the input second divided short interval variation map data. In the example of FIG. 17, the discrimination unit 325 includes convolution calculation units 71A, 71B, 71C, 71D, and 71E, spectrum normalization calculation units 72A, 72B, 72C, and 72D, batch normalization calculation units 73B, 73C, and 73D, and Leaky LeRUs 74A, 74B, 74C, and 74D.

畳み込み演算部71A、71B、71C、71D、71Eを区別しないとき、これらを畳み込み演算部71と総称する。スペクトル正規化演算部72A、72B、72C、72Dを区別しないとき、これらをスペクトル正規化演算部72と総称する。バッチ正規化演算部73B、73C、73Dを区別しないとき、これらをバッチ正規化演算部73と総称する。Leaky LeRU 74A、74B、74C、74Dを区別しないとき、これらをLeaky LeRU 74と総称する。 When the convolution calculation units 71A, 71B, 71C, 71D, and 71E are not differentiated from one another, they are collectively referred to as the convolution calculation unit 71. When the spectral normalization calculation units 72A, 72B, 72C, and 72D are not differentiated from one another, they are collectively referred to as the spectral normalization calculation unit 72. When the batch normalization calculation units 73B, 73C, and 73D are not differentiated from one another, they are collectively referred to as the batch normalization calculation unit 73. When the Leaky LeRUs 74A, 74B, 74C, and 74D are not differentiated from one another, they are collectively referred to as the Leaky LeRU 74.

畳み込み演算部71は、図7の畳み込み演算部61と同様に、3×3のマトリックス構造を有する入力データに対して、所定のカーネルを用いた畳み込み演算を行う。ただし、上記の3×3は一例にすぎず、一実施の形態を限定しない。スペクトル正規化演算部72は、図7のスペクトル正規化演算部62と同様に、入力データのスペクトル正規化処理を行う。バッチ正規化演算部73は、図7のバッチ正規化演算部63と同様に、入力データのバッチ正規化処理を行う。Leaky ReLU 74は、入力データの正規化線形処理を行う。 The convolution calculation unit 71 performs a convolution calculation using a predetermined kernel on input data having a 3x3 matrix structure, similar to the convolution calculation unit 61 in FIG. 7. However, the above 3x3 is merely an example and does not limit the embodiment. The spectrum normalization calculation unit 72 performs a spectrum normalization process on the input data, similar to the spectrum normalization calculation unit 62 in FIG. 7. The batch normalization calculation unit 73 performs a batch normalization process on the input data, similar to the batch normalization calculation unit 63 in FIG. 7. The Leaky ReLU 74 performs normalized linear processing on the input data.

図17の例では、一実施形態による判別部325は、入力された第2の分割短区間変動マップデータに対して、まず、畳み込み演算と、スペクトル正規化処理と、正規化線形処理とを行う。次に、判別部325は、Leaky LeRU 74Aの出力に対して、畳み込み演算と、スペクトル正規化処理と、バッチ正規化処理と、正規化線形処理とを行う順次行う処理セットを3回繰り返した後、さらに畳み込み演算を行い、演算の結果を出力する。 In the example of FIG. 17, the discrimination unit 325 according to one embodiment first performs a convolution operation, a spectrum normalization process, and a normalized linear process on the input second divided short interval variation map data. Next, the discrimination unit 325 repeats a sequential process set of a convolution operation, a spectrum normalization process, a batch normalization process, and a normalized linear process on the output of the Leaky LeRU 74A three times, and then performs a further convolution operation and outputs the result of the operation.

ステップS24において、判定部326が、判別結果が所定の閾値に達したかどうかを判定する。一例として、判別部325が第2の分割短区間変動マップデータの全てについて判別を行った結果を表す値の総和を、判定部326が算出する。判定部326が、この総和が所定の閾値に達していないと判定した場合(No)には、つまり生成部324が生成した複数の第2の分割短区間変動マップデータがその全体として複数の第1の分割短区間変動マップデータに十分近づいていないと判定部326が判定した場合には、処理はステップS25に進む。反対に、判定部326が、この総和が所定の閾値に達したと判定した場合(Yes)には、つまり生成部324が生成した複数の第2の分割短区間変動マップデータがその全体として複数の第1の分割短区間変動マップデータに十分近づいていると判定部326が判定した場合には、処理はステップS26に進む。 In step S24, the determination unit 326 determines whether the discrimination result reaches a predetermined threshold value. As an example, the determination unit 326 calculates the sum of values representing the result of discrimination performed by the determination unit 325 on all of the second divided short-interval variation map data. If the determination unit 326 determines that this sum does not reach the predetermined threshold value (No), that is, if the determination unit 326 determines that the multiple second divided short-interval variation map data generated by the generation unit 324 are not sufficiently close to the multiple first divided short-interval variation map data as a whole, the process proceeds to step S25. On the other hand, if the determination unit 326 determines that this sum has reached the predetermined threshold value (Yes), that is, if the determination unit 326 determines that the multiple second divided short-interval variation map data generated by the generation unit 324 are sufficiently close to the multiple first divided short-interval variation map data as a whole, the process proceeds to step S26.

ステップS25において、判定部326が、生成部324および判別部325のパラメータを更新する。ここで、判定部326は、次にステップS23とステップS24とが実行されるとき、判別結果が所定の閾値に達するように、生成部324のパラメータの更新を行う。ここで更新される生成部324のパラメータは、例えば、図6に示した畳み込み演算部61の畳み込み演算に用いられるカーネルである。また、判定部326は、次にステップS23とステップS24とが実行されるとき、判別結果が所定の閾値に達しないように、判別部325のパラメータの更新を行う。ここで更新される判別部325のパラメータは、例えば、図17に示した畳み込み演算部71の畳み込み演算に用いられるカーネルである。ステップS25の次に、処理はステップS22へ進み、ステップS22、ステップS23およびステップS24が再度実行される。 In step S25, the determination unit 326 updates the parameters of the generation unit 324 and the discrimination unit 325. Here, the determination unit 326 updates the parameters of the generation unit 324 so that the discrimination result reaches a predetermined threshold when steps S23 and S24 are next executed. The parameters of the generation unit 324 updated here are, for example, the kernel used in the convolution operation of the convolution operation unit 61 shown in FIG. 6. In addition, the determination unit 326 updates the parameters of the discrimination unit 325 so that the discrimination result does not reach a predetermined threshold when steps S23 and S24 are next executed. The parameters of the discrimination unit 325 updated here are, for example, the kernel used in the convolution operation of the convolution operation unit 71 shown in FIG. 17. After step S25, the process proceeds to step S22, and steps S22, S23, and S24 are executed again.

ステップS26において、判定部326は生成部324を記憶装置4に保存する。より詳細には、判定部326は、生成部324に実施された機械学習の結果であるパラメータのセットを記憶装置4に保存する。こうすることによって、一実施の形態による推定手段31は、このパラメータのセットを記憶装置4から読み出して生成部312に設定することができ、生成部312は機械学習を実施した状態でステップS12の処理を行うことができる。ステップS26が完了すると、図14のフローチャートは終了する。 In step S26, the determination unit 326 stores the generation unit 324 in the storage device 4. More specifically, the determination unit 326 stores a set of parameters that are the result of the machine learning performed by the generation unit 324 in the storage device 4. By doing so, the estimation means 31 according to one embodiment can read out this set of parameters from the storage device 4 and set it in the generation unit 312, and the generation unit 312 can perform the processing of step S12 in a state in which machine learning has been performed. When step S26 is completed, the flowchart in FIG. 14 ends.

以上に説明したように、一実施の形態による電波伝搬推定システム1において、学習手段32が生成部324の製造方法において生成部324に機械学習を実施し、この機械学習の結果を設定された生成部312を含む推定手段31が電波伝搬推定方法を実行することによって、未観測地域9において電波伝搬特性の補外推定を、より高い精度で行うことができる。 As described above, in one embodiment of the radio wave propagation estimation system 1, the learning means 32 performs machine learning on the generation unit 324 in the manufacturing method of the generation unit 324, and the estimation means 31 including the generation unit 312 set with the results of this machine learning executes the radio wave propagation estimation method, thereby making it possible to perform extrapolation estimation of the radio wave propagation characteristics in the unobserved area 9 with higher accuracy.

一例として、一実施の形態による電波伝搬推定の結果と、関連技術による電波伝搬推定の結果とを比較した。ここで、関連技術では、未観測地域短区間変動マップデータ93を算出せず、未観測地域距離減衰マップデータ96を未観測地域電波マップデータ97とする。推定値と真値の二乗平均平方根誤差が、一実施の形態では5.77dB(デシベル)であったのに対し、関連技術では10.82dBであった。なお、この比較は、以下の諸元を用いた観測実験によるものである。
観測エリア:九段下駅周辺
メッシュサイズ:10m×10m
観測周波数帯域:3,500MHz(メガヘルツ)
送信電力:28.7dBm
アンテナ指向性:オムニ
偏波:H偏波
送信局の高さ:17.5m
受信局の高さ:1.5m
As an example, the results of radio wave propagation estimation according to one embodiment were compared with the results of radio wave propagation estimation according to the related technology. Here, in the related technology, the unobserved area short-range variation map data 93 is not calculated, and the unobserved area distance attenuation map data 96 is used as the unobserved area radio wave map data 97. The root mean square error between the estimated value and the true value was 5.77 dB (decibels) in the one embodiment, whereas it was 10.82 dB in the related technology. This comparison was based on an observation experiment using the following specifications.
Observation area: Around Kudanshita Station Mesh size: 10m x 10m
Observation frequency band: 3,500MHz (megahertz)
Transmit power: 28.7 dBm
Antenna directivity: Omni Polarization: H polarization Transmitting station height: 17.5m
Height of receiving station: 1.5m

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。 The invention made by the inventor has been specifically described above based on the embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways without departing from the gist of the invention. Furthermore, the features described in the above embodiment can be freely combined as long as they are not technically inconsistent.

一実施の形態の一変形例として、記録媒体401は、非一時的で有形な媒体(non-transitory and tangible medium)であってもよい。 As a variation of one embodiment, the recording medium 401 may be a non-transitory and tangible medium.

一実施の形態の一変形例として、電波伝搬推定システム1は、図示しない通信装置をさらに備えていてもよく、記憶装置4に格納されているプログラムはこの通信装置を介して外部から供給されて記憶装置4に格納されたものであってもよい。 As a variation of the embodiment, the radio wave propagation estimation system 1 may further include a communication device (not shown), and the program stored in the storage device 4 may be supplied from the outside via this communication device and stored in the storage device 4.

一実施の形態の一変形例として、図2に示したデータ拡張部311、生成部312およびマップデータ統合部313の集合を第1推定手段と呼称してもよい。また、図3のフローチャートに示したステップS11、S12およびS13の集合をステップS10と呼称してもよい。このとき、ステップS10では、第1推定手段が、未観測地域構造物マップデータ90に基づいて、未観測地域短区間変動マップデータ93を生成する。 As a modified example of an embodiment, the set of the data expansion unit 311, the generation unit 312, and the map data integration unit 313 shown in FIG. 2 may be referred to as a first estimation means. Also, the set of steps S11, S12, and S13 shown in the flowchart of FIG. 3 may be referred to as step S10. In this case, in step S10, the first estimation means generates unobserved area short-section variation map data 93 based on unobserved area structure map data 90.

一実施の形態の一変形例として、図3のフローチャートのステップS14は、ステップS15より前でさえあれば、ステップS13の後に実行される必要は無い。一例として、ステップS14は、ステップS11~S13のいずれかより前に実行されてもよいし、ステップS11~S13の一部または全てと並行して実行されてもよい。 As a variation of one embodiment, step S14 in the flowchart of FIG. 3 does not need to be executed after step S13, so long as it is executed before step S15. As an example, step S14 may be executed before any of steps S11 to S13, or may be executed in parallel with some or all of steps S11 to S13.

一実施の形態の一変形例として、学習手段32は2つのデータ拡張部323を有していてもよい。つまり、図13では、ステップS22で動作するデータ拡張部323と、ステップS21で動作するデータ拡張部323とが、同一のデータ拡張部323である構成を示しているが、これらは2つの異なるデータ拡張部323であってもよい。この場合、図13に示した単回帰分析部321、減算器322およびステップS21で動作するデータ拡張部323の集合を第1学習手段と呼称してもよい。このとき、図14のフローチャートに示したステップS21では、第1学習手段が観測地域電波マップデータ84に基づいて観測地域8における第1の分割短区間変動マップデータを生成する。また、この場合、図13に示したステップS22で動作するデータ拡張部323と、生成部324との集合を第2学習手段と呼称してもよい。この時、図14のフローチャートに示したステップS22では、第2学習手段が観測地域構造物マップデータ80に基づいて観測地域8における第2の分割短区間変動マップデータを生成する。 As a modified example of the embodiment, the learning means 32 may have two data extension units 323. That is, in FIG. 13, the data extension unit 323 operating in step S22 and the data extension unit 323 operating in step S21 are shown as the same data extension unit 323, but these may be two different data extension units 323. In this case, the set of the simple regression analysis unit 321, the subtractor 322, and the data extension unit 323 operating in step S21 shown in FIG. 13 may be referred to as the first learning means. At this time, in step S21 shown in the flowchart of FIG. 14, the first learning means generates the first divided short-interval fluctuation map data in the observation area 8 based on the observation area radio wave map data 84. Also, in this case, the set of the data extension unit 323 operating in step S22 shown in FIG. 13 and the generation unit 324 may be referred to as the second learning means. At this time, in step S22 shown in the flowchart of FIG. 14, the second learning means generates second divided short-interval variation map data for the observation area 8 based on the observation area structure map data 80.

1 電波伝搬推定システム
2 バス
3 演算装置
31 推定手段
311 データ拡張部
312 生成部
313 マップデータ統合部
314 単回帰分析部
315 加算器
32 学習手段
321 単回帰分析部
322 減算器
323 データ拡張部
324 生成部
325 判別部
326 判定部
4 記憶装置
401 記録媒体
41 推定プログラム
42 学習プログラム
5 出力装置
61A~61F 畳み込み演算部
62A~62E スペクトル正規化演算部
63A~63E バッチ正規化演算部
64A~64E ReLU
65 Tanh演算部
71A~71E 畳み込み演算部
72A~72D スペクトル正規化演算部
73B~73D バッチ正規化演算部
74A~74D Leaky LeRU
8 観測地域
80 観測地域構造物マップデータ
83 観測地域短区間変動マップデータ
84 観測地域電波マップデータ
85 観測地域距離マップデータ
86 観測地域距離減衰マップデータ
9 未観測地域
90 未観測地域構造物マップデータ
91、91A~91P メッシュ
92、92A~92C 分割構造物マップデータ
93 未観測地域短区間変動マップデータ
95 未観測地域距離マップデータ
96 未観測地域距離減衰マップデータ
97 未観測地域電波マップデータ
REFERENCE SIGNS LIST 1 Radio wave propagation estimation system 2 Bus 3 Calculation device 31 Estimation means 311 Data expansion section 312 Generation section 313 Map data integration section 314 Simple regression analysis section 315 Adder 32 Learning means 321 Simple regression analysis section 322 Subtractor 323 Data expansion section 324 Generation section 325 Discrimination section 326 Judgment section 4 Storage device 401 Recording medium 41 Estimation program 42 Learning program 5 Output device 61A to 61F Convolution calculation section 62A to 62E Spectral normalization calculation section 63A to 63E Batch normalization calculation section 64A to 64E ReLU
65 Tanh calculation unit 71A to 71E Convolution calculation unit 72A to 72D Spectral normalization calculation unit 73B to 73D Batch normalization calculation unit 74A to 74D Leaky LeRU
8 Observation area 80 Observation area structure map data 83 Observation area short-range fluctuation map data 84 Observation area radio wave map data 85 Observation area distance map data 86 Observation area distance attenuation map data 9 Unobserved area 90 Unobserved area structure map data 91, 91A-91P Mesh 92, 92A-92C Divided structure map data 93 Unobserved area short-range fluctuation map data 95 Unobserved area distance map data 96 Unobserved area distance attenuation map data 97 Unobserved area radio wave map data

Claims (6)

所定の地域に含まれる第1地域に存在する構造物の平面空間情報を表す構造物マップデータに基づいて、所定の送信局から送信される無線信号を前記第1地域に含まれる複数の第1地点のそれぞれで受信した受信電力の変動のうち、前記構造物に由来すると推定される成分を表す短区間変動マップデータを生成する第1推定手段と、
前記所定の地域に含まれ前記第1地域とは別の第2地域に含まれる複数の第2地点で前記無線信号の受信電力を観測した第2地域電波マップデータに基づいて、前記複数の第1地点で受信した前記受信電力の変動のうち、前記所定の送信局から前記複数の第1地点までの距離に由来すると推定される成分を表す距離減衰マップデータを生成する単回帰分析部と、
前記短区間変動マップデータと、前記距離減衰マップデータとに基づいて、前記無線信号を前記複数の第1地点で受信した前記受信電力の変動を補外推定した第1地域電波マップデータを生成する加算器と、
前記第1地域電波マップデータを外部に出力する出力装置と
を備え、
前記第1推定手段は、
前記第2地域電波マップデータに基づく前記第2地域の第1分割短区間変動マップデータと、前記第2地域に存在する構造物の平面空間情報を表す第2地域構造物マップデータに基づく前記第2地域の第2分割短区間変動マップデータとの相関性に基づく機械学習を実施され、前記複数の第1地点のそれぞれの前記構造物マップデータに基づいて前記複数の第1地点のそれぞれの前記短区間変動マップデータを生成する第1生成部
を備える
電波伝搬推定システム。
a first estimation means for generating short-term fluctuation map data representing components estimated to be derived from structures among fluctuations in received power of a wireless signal transmitted from a predetermined transmitting station and received at each of a plurality of first points included in a first area based on structure map data representing planar spatial information of structures present in the first area included in the first area;
a simple regression analysis unit that generates distance attenuation map data representing a component of fluctuations in the received power received at the first points that is estimated to be derived from a distance from the predetermined transmitting station to the first points, based on second area radio wave map data obtained by observing the received power of the wireless signal at a plurality of second points included in a second area that is included in the predetermined area and different from the first area;
an adder that generates first regional radio wave map data by extrapolating fluctuations in the received power of the wireless signal received at the first locations based on the short-term fluctuation map data and the distance attenuation map data;
an output device that outputs the first regional radio wave map data to an outside device,
The first estimation means
A radio wave propagation estimation system comprising a first generation unit that performs machine learning based on a correlation between first divided short-interval variation map data of the second region based on the second region radio wave map data and second divided short-interval variation map data of the second region based on second region structure map data representing planar spatial information of structures existing in the second region, and generates the short-interval variation map data for each of the multiple first locations based on the structure map data for each of the multiple first locations.
請求項1に記載の電波伝搬推定システムにおいて、
前記第1推定手段は、
未観測地域構造物マップデータに基づいて前記複数の第1地点にそれぞれ対応する複数の分割構造物マップデータを生成するデータ拡張部
をさらに備え、
前記第1生成部は、前記複数の分割構造物マップデータに基づいて前記複数の第1地点にそれぞれ対応する複数の分割短区間変動マップデータを生成し、
前記第1推定手段は、
複数の分割短区間変動マップデータに基づいて未観測地域短区間変動マップデータを生成するマップデータ統合部
をさらに備える
電波伝搬推定システム。
2. The radio wave propagation estimation system according to claim 1,
The first estimation means
A data expansion unit that generates a plurality of divided structure map data corresponding to the plurality of first locations based on the unobserved area structure map data,
The first generation unit generates a plurality of divided short-range variation map data corresponding to the plurality of first locations based on the plurality of divided structure map data,
The first estimation means
The radio wave propagation estimation system further comprises a map data integration unit that generates unobserved area short-range variation map data based on the plurality of divided short-range variation map data.
請求項1または2に記載の電波伝搬推定システムにおいて、
前記第1生成部に前記機械学習を実施する学習手段
をさらに備え、
前記学習手段は、
前記無線信号を前記複数の第2地点のそれぞれで受信した受信電力の分布を観測した第2地域電波マップデータに基づいて、前記所定の送信局から前記複数の第2地点のそれぞれまでの距離に由来する前記受信電力の減衰以外の前記受信電力の変動をそれぞれ表す複数の第1分割短区間変動マップデータを生成する第1学習手段と、
前記第2地域構造物マップデータに基づいて、前記複数の第2地点に存在する前記構造物に由来する前記受信電力の変動をそれぞれ表す複数の第2分割短区間変動マップデータを、第1パラメータを用いて生成する第2学習手段と、
前記複数の第1分割短区間変動マップデータと前記複数の第2分割短区間変動マップデータの判別を、第2パラメータを用いて行う判別部と、
前記判別の結果を表す数値が所定の閾値に達するまで、前記数値が前記閾値に達するように前記第1パラメータを更新し、前記数値が前記閾値に達しないように前記第2パラメータを更新する判定部と
を備え、
前記第2学習手段は、更新された前記第1パラメータを用いて前記複数の第2分割短区間変動マップデータを生成し、
前記判別部は、更新された前記第2パラメータを用いて前記判別を行い、
前記判定部は、前記判別の結果が前記閾値に達したとき、前記第1パラメータを、前記第1生成部のパラメータとして使用可能に保存する
電波伝搬推定システム。
3. The radio wave propagation estimation system according to claim 1,
The first generation unit further includes a learning unit for performing the machine learning,
The learning means includes:
a first learning means for generating a plurality of first divided short interval fluctuation map data each representing a fluctuation of the received power other than the attenuation of the received power resulting from a distance from the predetermined transmitting station to each of the plurality of second points, based on second regional radio wave map data obtained by observing a distribution of the received power of the wireless signal received at each of the plurality of second points;
a second learning means for generating, based on the second regional structure map data, a plurality of second divided short interval fluctuation map data each representing a fluctuation in the received power originating from the structures present at the plurality of second locations, using a first parameter;
A discrimination unit that discriminates between the plurality of first divided short interval variation map data and the plurality of second divided short interval variation map data using a second parameter;
a determination unit that updates the first parameter so that a numerical value representing the determination result reaches a predetermined threshold value until the numerical value reaches the threshold value, and updates the second parameter so that the numerical value does not reach the threshold value,
The second learning means generates the plurality of second divided short interval variation map data by using the updated first parameters,
The discrimination unit performs the discrimination using the updated second parameter,
When the result of the determination reaches the threshold, the determination unit stores the first parameter so as to be usable as a parameter of the first generation unit.
請求項1~3のいずれか一項に記載の電波伝搬推定システムにおいて、
前記構造物マップデータが表す前記構造物の前記平面空間情報は、前記構造物の高度、前記構造物が存在する地点の高度、前記送信局から前記構造物が存在する受信地点までの平面的な距離、前記送信局から前記受信地点までの平均高度、前記送信局と前記受信地点の間に存在する他の構造物の最高高度、前記受信地点から最も近い前記他の構造物の高度、前記受信地点から最も近い前記他の構造物までの平面的な距離、および、前記受信地点の周囲に存在する前記他の構造物の平均高度のうち、少なくとも1つを含む
電波伝搬推定システム。
The radio wave propagation estimation system according to any one of claims 1 to 3,
A radio wave propagation estimation system, wherein the planar spatial information of the structure represented by the structure map data includes at least one of the following: the altitude of the structure, the altitude of the point where the structure is located, the planar distance from the transmitting station to the receiving point where the structure is located, the average altitude from the transmitting station to the receiving point, the maximum altitude of other structures existing between the transmitting station and the receiving point, the altitude of the other structure closest to the receiving point, the planar distance from the receiving point to the other structure closest to the receiving point, and the average altitude of the other structures existing around the receiving point.
所定の地域に含まれる第1地域に存在する構造物の平面空間情報を表す構造物マップデータに基づいて、所定の送信局から送信される無線信号を前記第1地域に含まれる複数の第1地点のそれぞれで受信した受信電力の変動のうち、前記構造物に由来すると推定される成分を表す短区間変動マップデータを生成することと、
前記所定の地域に含まれ前記第1地域とは別の第2地域に含まれる複数の第2地点で前記無線信号の受信電力を観測した第2地域電波マップデータに基づいて、前記複数の第1地点で受信した受信電力の変動のうち、前記所定の送信局から前記複数の第1地点までの距離に由来すると推定される成分を表す距離減衰マップデータを生成することと、
前記短区間変動マップデータと、前記距離減衰マップデータとに基づいて、前記無線信号を前記複数の第1地点で受信した前記受信電力の変動を補外推定した第1地域電波マップデータを生成することと、
前記第1地域電波マップデータを外部に出力することと
を含み、
前記短区間変動マップデータを生成することは、
前記第2地域電波マップデータに基づく前記第2地域の第1分割短区間変動マップデータと、前記第2地域に存在する構造物の平面空間情報を表す第2地域構造物マップデータに基づく前記第2地域の第2分割短区間変動マップデータとの相関性に基づく機械学習を実施された生成部が、前記第1地域の前記構造物マップデータに基づいて前記第1地域の前記短区間変動マップデータを生成すること
を含む
電波伝搬推定方法。
generating short-term variation map data representing components estimated to be derived from the structures among fluctuations in received power of a wireless signal transmitted from a predetermined transmitting station and received at each of a plurality of first points included in the first area, based on structure map data representing planar spatial information of structures present in a first area included in a predetermined area;
generating distance attenuation map data representing a component of fluctuations in the received power received at the plurality of first points that is estimated to be derived from a distance from the predetermined transmitting station to the plurality of first points, based on second area radio wave map data obtained by observing the received power of the wireless signal at a plurality of second points included in a second area that is included in the predetermined area and different from the first area;
generating first regional radio wave map data by extrapolating fluctuations in the received power of the wireless signal received at the first locations based on the short-term fluctuation map data and the distance attenuation map data;
outputting the first regional radio wave map data to an external device;
The generating of the short-term variation map data includes:
A radio wave propagation estimation method comprising: a generation unit that performs machine learning based on a correlation between first-divided short-interval variation map data of the second region based on the second region radio wave map data and second-divided short-interval variation map data of the second region based on second region structure map data representing planar spatial information of structures existing in the second region, generating the short-interval variation map data of the first region based on the structure map data of the first region.
所定の送信局から送信される無線信号を所定の観測地域に含まれる複数の地点のそれぞれで受信した受信電力の分布を観測した電波マップデータに基づいて、前記所定の送信局から前記所定の観測地域に含まれる複数の部分領域のそれぞれまでの距離に由来する前記受信電力の減衰以外の前記受信電力の変動をそれぞれ表す複数の第1観測地域分割短区間変動マップデータを生成することと、
第1パラメータを有する生成部によって、前記所定の観測地域に存在する構造物の平面空間情報を表す観測地域構造物マップデータに基づいて、前記複数の部分領域に存在する前記構造物に由来する前記受信電力の変動をそれぞれ表す複数の第2観測地域分割短区間変動マップデータを生成することと、
第2パラメータを有する判別部によって、前記複数の第1観測地域分割短区間変動マップデータと前記複数の第2観測地域分割短区間変動マップデータの判別を行うことと、
前記判別の結果を表す数値が所定の閾値に達するまで、前記数値が前記閾値に達するように前記第1パラメータを更新し、更新された前記第1パラメータを用いて前記複数の第2観測地域分割短区間変動マップデータを生成し、前記数値が前記閾値に達しないように前記第2パラメータを更新し、更新された前記第2パラメータを用いて前記判別を行うことと、
前記判別の結果が前記閾値に達したとき、前記第1パラメータを、機械学習を実施した生成部のパラメータとして外部の推定手段で使用可能に保存することと
を含む
生成部の製造方法。
generating a plurality of first observation area division short interval fluctuation map data each representing a fluctuation of the received power other than the attenuation of the received power resulting from a distance from a predetermined transmitting station to each of a plurality of partial areas included in the predetermined observation area, based on radio wave map data obtained by observing a distribution of the received power of a radio signal transmitted from the predetermined transmitting station received at each of a plurality of points included in the predetermined observation area;
generating, by a generating unit having a first parameter, a plurality of second observation area divided short interval variation map data each representing a variation of the received power originating from the structures existing in the plurality of partial regions, based on observation area structure map data representing planar spatial information of structures existing in the predetermined observation area;
a discrimination unit having a second parameter discriminating between the plurality of first observation area divided short interval variation map data and the plurality of second observation area divided short interval variation map data;
updating the first parameter so that a numerical value representing the result of the discrimination reaches a predetermined threshold value until the numerical value reaches the threshold value, generating the plurality of second observation area divided short interval variation map data using the updated first parameter, updating the second parameter so that the numerical value does not reach the threshold value, and performing the discrimination using the updated second parameter;
and when the result of the discrimination reaches the threshold, storing the first parameter as a parameter of the generation unit that has performed machine learning so that it can be used by an external estimation means.
JP2020204831A 2020-12-10 2020-12-10 Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit Active JP7569072B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020204831A JP7569072B2 (en) 2020-12-10 2020-12-10 Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020204831A JP7569072B2 (en) 2020-12-10 2020-12-10 Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022092181A JP2022092181A (en) 2022-06-22
JP7569072B2 true JP7569072B2 (en) 2024-10-17

Family

ID=82067990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020204831A Active JP7569072B2 (en) 2020-12-10 2020-12-10 Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7569072B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025205415A1 (en) * 2024-03-29 2025-10-02 ソニーグループ株式会社 Information processing device, information processing method, and program

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005020500A (en) 2003-06-27 2005-01-20 Hitachi Ltd Radio wave propagation simulator and radio wave intensity calculation method thereof
JP2019122008A (en) 2018-01-11 2019-07-22 株式会社Nttドコモ Device, method and program for estimating radio wave propagation
JP2019140585A (en) 2018-02-13 2019-08-22 日本電信電話株式会社 Radio wave environment estimation method and radio wave environment estimation device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07253446A (en) * 1994-03-16 1995-10-03 Mitsubishi Electric Corp Method and apparatus for creating electric field intensity distribution

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005020500A (en) 2003-06-27 2005-01-20 Hitachi Ltd Radio wave propagation simulator and radio wave intensity calculation method thereof
JP2019122008A (en) 2018-01-11 2019-07-22 株式会社Nttドコモ Device, method and program for estimating radio wave propagation
JP2019140585A (en) 2018-02-13 2019-08-22 日本電信電話株式会社 Radio wave environment estimation method and radio wave environment estimation device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022092181A (en) 2022-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6822989B2 (en) Radio environment estimation method and radio environment estimation device
KR102030128B1 (en) Resource allocating method for wireless backhaul network and apparatus based on machine learning
Jayawickrama et al. Improved performance of spectrum cartography based on compressive sensing in cognitive radio networks
US8306496B2 (en) Channel characteristic analyzing apparatus and method
JP6872551B2 (en) Determining the location of the wireless transmitter
JP2010147519A (en) Radio communication system
JP2010074729A (en) Radio wave propagation property estimation apparatus and computer program
JPWO2005088868A1 (en) Radio wave propagation characteristic estimation system, method and program
JP7569072B2 (en) Radio wave propagation estimation system, radio wave propagation estimation method, and method for manufacturing a generation unit
KR20170115804A (en) Apparatus and Method for Analyzing Interference between Heterogeneous Wireless System considering Geographical Features
JP6292296B2 (en) Frequency allocation apparatus, frequency allocation method, and radio communication system
JP2018032939A (en) Quality estimation apparatus and quality estimation method
JP6959533B2 (en) Interference source search method and interference source search device
JP2018142956A (en) Management apparatus, program for causing computer to execute, and computer-readable recording medium recording the program
CN114786180B (en) Pilot fraud attack detection method and device, electronic equipment and storage medium
CN112449352A (en) Method for measuring and calculating space isolation
JP4877989B2 (en) Network design method, network design support apparatus, and network design support program
Das et al. Node position estimation for efficient coverage hole-detection in wireless sensor network
Umansky et al. Design of measurement-based stochastic wideband MIMO channel simulators
Melvasalo et al. Spectrum maps for cognition and co-existence of communication and radar systems
JP2011244174A (en) Stability evaluation device of radio communication route, stability evaluation program, selection device of radio communication route and selection program
JP7096585B2 (en) Received power estimation method and system
CN119277469B (en) Beyond-the-horizon ad hoc network communication system and method
Krijestorac et al. Deep learning based active spatial channel gain prediction using a swarm of unmanned aerial vehicles
Quach et al. Overlap regions and grey model-based approach for interference avoidance in cognitive radio networks

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20201221

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240816

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240927

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7569072

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150