JP7699474B2 - Wireless communication characteristic prediction system and IoT wireless monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、電波を散乱する構造体がサービスエリア内の電波環境を解析する無線通信特性予測システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication characteristic prediction system that analyzes the radio wave environment within a service area using structures that scatter radio waves.
携帯無線情報端末の全世界的な普及によって、周囲環境によらず無線通話及び無線データ転送等の無線通信サービスを享受したいという要求が高まっている。通信サービス提供エリア内に電波散乱体(構造物)が存在すると該散乱体によって無線通信媒体の電磁波が散乱され、送信機から放射され受信機に到達する電磁波の電力が変動し、多くの場合受信電力が減少し、良好な品質の無線通信が困難である領域が通信サービス提供エリア内に生じる。そのような弱電界領域は、通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体の配置関係及び無線通信する送受信機の位置関係によって生じるので、通信サービス提供エリア内に無線通信ネットワークを形成する場合、種々の送受信機の配置状態に基づく通信状況の予測が、無線通信ネットワーク形成に重要である。通信サービス提供エリア内の具体的な送受信機配置における通信状況を知るためには、同エリア内に実際に送受信機を配置し、複数の点で受信電力を測定する必要があるが、無線通信は送受信機の周囲の電波散乱体の影響を受けるので、測定中に変動要因を最小化するための測定対象エリア内の立ち入り禁止措置が必要となり、そもそも測定のための人員確保及び測定時間の確保にコストが必要となる。 Due to the worldwide spread of portable wireless information terminals, there is an increasing demand for wireless communication services such as wireless calls and wireless data transfers regardless of the surrounding environment. If there is a radio wave scatterer (structure) in a communication service area, the electromagnetic waves of the wireless communication medium are scattered by the scatterer, and the power of the electromagnetic waves emitted from the transmitter and reaching the receiver fluctuates, and in many cases the received power decreases, resulting in an area in which good quality wireless communication is difficult. Such weak electric field areas are generated by the arrangement relationship of the electromagnetic wave scatterers in the communication service area and the positional relationship of the wireless transmitter and receiver. Therefore, when forming a wireless communication network in a communication service area, it is important to predict the communication situation based on the arrangement of various transmitters and receivers. In order to know the communication situation in a specific transmitter and receiver arrangement in a communication service area, it is necessary to actually arrange the transmitter and receiver in the area and measure the received power at multiple points. However, since wireless communication is affected by radio wave scatterers around the transmitter and receiver, it is necessary to prohibit entry into the measurement area to minimize the fluctuating factors during measurement, and it is costly to secure personnel and time for measurement in the first place.
斯かる問題を解決するために、通信サービス提供エリア内の無線通信特性を解析するための電磁界モデルを計算機内に構築して、通信サービス提供エリア内の送受信機の配置状態における電磁界分布を仮想的に実現する技術が提案されている。 To solve this problem, a technology has been proposed that creates an electromagnetic field model in a computer to analyze wireless communication characteristics within a communication service area, and virtually realizes the electromagnetic field distribution in the location of transmitters and receivers within the communication service area.
本技術分野の背景技術として、以下の先行技術がある。例えば、特許文献1(特開2015-800616号公報)には、デジタルカメラで、対象エリアを複数の方向から撮影した画像データを生成する。画像処理装置は、画像データと撮影条件から対象エリアの構造物の特徴を抽出し、構造物特徴データを得る。解析用数値モデル作成装置は、構造物特徴データから数値モデルデータを生成する。受信電力解析装置は、無線機条件に基づき、数値モデルデータに対して電磁界解析を行って無線機の受信電力を計算結果として出力し、ディスプレイはこれを表示する無線ネットワーク置局設計方法が記載されている(要約参照)。 The following prior art is included as background technology in this technical field. For example, Patent Document 1 (JP 2015-800616 A) describes a wireless network station design method in which a target area is photographed from multiple directions with a digital camera to generate image data. An image processing device extracts the characteristics of structures in the target area from the image data and shooting conditions to obtain structure characteristic data. An analytical numerical model creation device generates numerical model data from the structure characteristic data. A reception power analysis device performs electromagnetic field analysis on the numerical model data based on wireless device conditions, outputs the wireless device reception power as a calculation result, and a display displays this (see abstract).
また、特許文献2(特開2010-74729号公報)には、平面データを用いて送信点から受信点の建物までの第1の電波伝搬特性推定データをレイランチング法により算出するレイランチング法演算部6と、垂直断面データを用いて送信点から受信点の建物までの第2の電波伝搬特性推定データをイメージング法により算出するイメージング法演算部7と、第1の電波伝搬特性推定データと第2の電波伝搬特性推定データの各々に対して建物内部に在る電波受信点までの屋内浸透データを算出し、該屋内浸透データを合成する合成部8と、を備える電波伝搬特性推定装置が記載されている(要約参照)。
Patent document 2 (JP Patent Publication 2010-74729A) describes a radio wave propagation characteristic estimation device that includes a ray launching
また、特許文献3(特開平9-33584号公報)には、電波が通過し得る道路の始点および終点の位置ならびに道路の近傍の建物の壁面の情報をエレメント情報60として格納する。また電波が通過し得る交差点の位置、交差点に対する道路の位置、および交差点近傍の建物による回折点の情報をノード情報50として格納する。エレメント情報60として格納した始点及び終点の位置、ならびにノード情報50として格納した交差点の位置および交差点に対する道路の位置関係を用いて送信点から受信点への道路および交差点の経路を検索する。検索された経路に含まれる道路のエレメント情報および交差点のノード情報を用いて経路近傍の壁面および回折点を構成する。その壁面および回折点を用いて電波を送信点からレイトレースし、受信点に到達したレイの電力を加算して電界強度を算出する電界強度計算装置が記載されている(要約参照)。
In addition, in Patent Document 3 (JP Patent Publication 9-33584A), the start and end points of roads through which radio waves can pass, and information on the walls of buildings near the roads are stored as element information 60. Information on the positions of intersections through which radio waves can pass, the positions of roads relative to the intersections, and diffraction points caused by buildings near the intersections are stored as
また、特許文献4(特開平3-235013号公報)には、標的の散乱断面積を演算する散乱断面積演算装置において、上記標的を複数個の個体に分割する仮想の線を標的の表面に設定し、仮想の線で標的を分割した場合の各個体の断面の周上に使用する電波の略波長間隔で点を設定し、各個体に設定された点を直線で結び、上記仮想の線で各個体に分割されている標的の表面ごとに複数の三角形を形成して標的の表面に複数の三角形を形成し、標的を多面体で近似する多面体近似手段と、この多面体近似手段で近似された多面体の入射方向から見える全ての辺を探索する辺探索手段と、この辺探索手段で探索された各辺において、この辺を共有する2つの面のそれぞれの面内に存在する入射方向との成す角度および観測方向との成す角度が等しい単位ベクトルを求める単位ベクトル演算手段と、上記各辺上に仮設すべきこの単位ベクトルの方向をもつ等価波源を求める等価波源演算手段と、この等価波源から放射される観測方向への回折波を求める回折波演算手段と、この回折波の和から散乱断面積を求める散乱断面積演算手段とを備えたことを特徴とする散乱断面積演算装置が記載されている(請求項1参照)。 In addition, Patent Document 4 (JP Patent Publication 3-235013A) describes a scattering cross section calculation device that calculates the scattering cross section of a target, which includes a polyhedron approximation means that sets imaginary lines dividing the target into a number of individual pieces on the surface of the target, sets points on the circumference of the cross section of each individual piece when the target is divided by the imaginary lines at intervals of approximately the wavelength of the radio wave to be used, connects the points set on each individual piece with straight lines, forms a number of triangles for each of the surfaces of the target divided into each individual piece by the imaginary lines, forms a number of triangles on the surface of the target, and approximates the target with a polyhedron; and A scattering cross section calculation device is described that includes an edge search means for searching for edges, a unit vector calculation means for calculating a unit vector that is equal in angle with the incident direction and the observation direction that exist in each of the two faces that share the edge searched by the edge search means, an equivalent wave source calculation means for calculating an equivalent wave source having the direction of the unit vector to be hypothesized on each edge, a diffraction wave calculation means for calculating a diffracted wave emitted from the equivalent wave source in the observation direction, and a scattering cross section calculation means for calculating a scattering cross section from the sum of the diffracted waves (see claim 1).
前述した先行技術は、電波散乱体の正確な物理寸法の実測値及び電波散乱体の仕様を用いて、通信サービス提供エリア内の電波散乱体の分布を計算機資源上に再現し、再現した電磁波散乱体の電気特性を決定し、計算機資源上に仮想的に構築された電磁波散乱体を電磁界計算対象とし、通信に用いる電磁波を光線に近似したレイで行うレイトレース計算で通信サービス提供エリア内の電磁界分布を推定する。この従来技術の方法は、計算機資源上に正確な物理寸法で電磁波散乱体の分布を再現するために膨大な工数を必要とし、レイトレース計算においてレイが電磁波散乱体によって遮蔽される領域の電磁波分布を計算するために、レイが遮断されない領域の計算処理に比べて多くの計算機資源を必要とする別の計算処理が必要となる課題がある。 The above-mentioned prior art reproduces the distribution of radio wave scatterers in a communication service area on computer resources using the actual measured values of the exact physical dimensions of the radio wave scatterers and the specifications of the radio wave scatterers, determines the electrical characteristics of the reproduced electromagnetic wave scatterers, and estimates the electromagnetic field distribution in the communication service area by ray tracing calculations in which the electromagnetic waves used for communication are rays that approximate light rays, using the electromagnetic wave scatterers virtually constructed on the computer resources as the subject of electromagnetic field calculations. This prior art method has the problem that it requires a huge amount of work to reproduce the distribution of electromagnetic wave scatterers with accurate physical dimensions on computer resources, and that in the ray tracing calculation, a separate calculation process that requires more computer resources is required to calculate the electromagnetic wave distribution in areas where rays are blocked by electromagnetic wave scatterers, compared to the calculation process for areas where rays are not blocked.
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、無線通信特性予測システムであって、モデル生成装置と、電磁界計算装置と、出力装置とを備え、前記モデル生成装置は、通信サービス提供エリア内の構造体の表面の位置を表す点群データと通信に用いる電波の波長から前記構造体の寸法情報を計算し、前記電磁界計算装置は、所定の処理を実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、レイトレース計算を繰り返し実行して電磁界分布を推定し、前記構造体の位置データと前記計算された構造体の寸法情報を用いて、前記レイトレース計算における反射波と回折波と散乱波の発生状態を変化させ、前記推定された電磁界分布を前記出力装置に送信し、前記出力装置は、前記推定された電磁界分布を出力することを特徴とする。 A representative example of the invention disclosed in the present application is as follows: That is, a wireless communication characteristic prediction system includes a model generation device, an electromagnetic field calculation device, and an output device , the model generation device calculates dimensional information of a structure from point cloud data representing the position of a surface of the structure within a communication service provision area and the wavelength of radio waves used for communication, the electromagnetic field calculation device has an arithmetic unit that executes predetermined processing and a storage device accessible by the arithmetic unit, and estimates an electromagnetic field distribution by repeatedly executing a ray tracing calculation, changes the generation state of reflected waves, diffracted waves, and scattered waves in the ray tracing calculation using the position data of the structure and the calculated dimensional information of the structure, transmits the estimated electromagnetic field distribution to the output device, and the output device outputs the estimated electromagnetic field distribution.
本発明の一態様によれば、通信サービス提供エリア内の電磁界強度を推定するための工数を削減できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, the amount of work required to estimate the electromagnetic field strength within a communication service area can be reduced. Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear through the description of the following examples.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 The following describes the examples with reference to the drawings.
<実施例1>
本発明の実施例の無線通信特性予測システムの例を図1及び図11から図20を用いて説明する。本実施例の無線通信特性予測システムは、通信サービスを提供する無線システムの実現コストを低減する。
Example 1
An example of a wireless communication characteristic prediction system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1 and Fig. 11 to Fig. 20. The wireless communication characteristic prediction system according to the embodiment reduces the realization cost of a wireless system that provides a communication service.
図1は実施例1の無線通信特性予測システム101の構成を示す図であり、図11は同無線通信特性予測システムが用いる各種テーブルのデータ構造を示す図であり、図12から図14は同無線通信特性予測システムの動作フローを示す図であり、図15及び図16は反射波以外の回折波及び散乱波の放射を示す図であり、図17から図20は点群データからポリゴングループを作成する過程の一例を示す図である。
Figure 1 shows the configuration of a wireless communication
図1に示す無線通信特性予測システム100は、計測用無線機1と、通信用無線機4と、該計測用無線機1及び通信用無線機4の各々からデータを受ける計算モデル生成装置110と、該計算モデル生成装置110とデータを転送する構造データ記憶装置140と、該構造データ記憶装置140からデータを受ける電磁界計算装置150と、該電磁界計算装置150からデータを受ける表示装置180から構成される。
The wireless communication
計測用無線機1は、計測用高周波信号源2と計測用アンテナ3を有する測距装置であり、該計測用高周波信号源2が発生した高周波の電磁波を該計測用アンテナ3から送受信し、該計測用無線機1から通信サービス提供エリア内に存在する電磁波散乱体の表面上の各点までの距離と該計測用無線機1から各点への方向をベクトルデータとして、通信サービス提供エリア内の測定場所に関する情報を付加して、該計算モデル生成装置110に送出する。
The
通信用無線機4は、通信用高周波信号源5及び通信用アンテナ6を有し、該通信用高周波信号源5が発生した高周波の電磁波を該通信用アンテナ6から送受信し、受信した電磁波に関する情報に通信サービス提供エリア内の測定場所に関する空間座標を付加して、該計算モデル生成装置110に送出する。通信用無線機4が通信に用いる電波の周波数は、計測用無線機1が計測に用いる電波の周波数より4分の1以下(望ましくは10分の1以下)に低くすると、通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体の詳細な形状を取得でき、電磁界分布の計算精度を向上できる。
The
計算モデル生成装置110は、該計測用無線機1及び該通信用無線機4から受信したデータを点群記憶回路111に格納する。点群座標生成回路112は、該点群記憶回路111に格納された電磁波散乱体に関するデータを用いて測定された電磁波散乱体上の複数の点の座標を算出する。点群フィルタ回路113は、該点群座標生成回路112によって算出された座標を用いて、全ての点の中から孤立した点を判定して、判定された点に関するデータを削除する。ポリゴン生成回路114は、該点群フィルタ回路113が判定した点に関するデータを用いて、多角形要素であるポリゴンを生成する。ポリゴン群形成回路115は、該ポリゴン生成回路114が生成した複数のポリゴンを、隣接ポリゴンとの位置関係を用いて、複数のポリゴングループに分類する。隣接ポリゴン接合状態データ生成回路116は、隣接ポリゴンとの接続関係を用いて、該ポリゴン群形成回路115が生成した各ポリゴングループの接続関係を計算する。ポリゴン属性判定回路117は、該隣接ポリゴン接合状態データ生成回路116が計算したポリゴングループ間の接続関係と、該構造データ記憶装置140が保持する通信波長データ143の通信波長を用いて、ポリゴングループ内の各ポリゴンに属性を付加して、判定された複数の点に関する点群データとポリゴングループに関するデータと通信サービス提供エリア内の測定場所に関する空間座標が付加された測定場所の電磁界に関する情報と属性が付加されたポリゴンのデータを該構造データ記憶装置140に送出する。
The calculation
構造データ記憶装置140では、点群テーブル141は、該計算モデル生成装置110が送出する判定された複数の点に関する点群データを格納する。通信エリアデータ142は、ポリゴングループに関するデータと通信サービス提供エリア内の測定した場所に関する空間座標が付加された測定場所の電磁界に関する情報を格納する。該通信エリアデータ142に格納された内容は、該電磁界計算装置150が有する通信エリア記憶回路160に出力される。該通信波長データ143は、無線通信に用いる波長を格納する。ポリゴンテーブル144は、属性が付加されたポリゴンのデータを格納する。電気特性テーブル145は、誘電率、透磁率、伝導率などの電気定数に関する情報を格納する。該ポリゴンテーブル144に格納されたデータは、電気特性テーブル145に格納された電気定数に関する情報が付加されて、該電磁界計算装置150が有するポリゴンテーブル記憶回路161に出力される。図11に示すように、点群テーブル141及び通信エリアデータ142及びポリゴンテーブル144のテータ構造は、空間座標の配列である。
In the structure
電磁界計算装置150では、反復条件設定回路151がレイの発射回数を制御する反復条件を設定する。送信点発生回路152は、該通信エリア記憶回路160の内容を用いて通信サービス提供エリア内に送信点を発生する。受信点発生回路153は、該通信エリア記憶回路160の内容を用いて、通信サービス提供エリア内に複数の受信点を発生する。レイ発射回路154は、該送信点発生回路152が発生した送信点及び該受信点発生回路153が発生した受信点の情報を用いて、該電磁界計算装置150が予め有する反復条件設定回路151の内容に応じて、該送信点より複数のレイを異なる複数の方向に向けて発生する。受信機到来電力積算回路155は、該レイ発射回路154が発生したレイが受信点の周囲に予め定めた有限領域を通過するかを該通信エリア記憶回路160の内容を用いて判定し、通過した場合はレイが該有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギーを位相を考慮して積算し、当該受信点のレイ到来フラグを設定する。レイ・ポリゴン衝突判定回路156は、該レイ発射回路154が発生したレイが通信サービス提供エリア内に存在する各ポリゴンと衝突したか否かを、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容を用いて判定する。再放射レイ選択回路157は、該レイ・ポリゴン衝突判定回路156からのポリゴン情報と該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容を照合して、再放射するレイの種類を選択する。再放射レイ発生回路158は、該再放射レイ選択回路157の情報を用いてレイを再放射する。反復条件判定回路159は、該再放射レイ発生回路158の再発生回数を監視し、再発生回数が該反復条件設定回路151により予め定められた回数以内であれば該レイ発射回路154の動作を継続し、回数を超えた場合は該レイ発射回路154の動作を終了する。そして、該電磁界計算装置150は、該通信エリア記憶回路160の内容、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容、該レイ発射回路154が発生した全てのレイに関する情報、及び該受信機到来電力積算回路155の各有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギー及び位相を考慮して積算した結果を表示装置180に送出する。
In the electromagnetic
前述した計算モデル生成装置110、構造データ記憶装置140及び電磁界計算装置150は、プロセッサ(CPU)、メモリ、補助記憶装置、及び通信インターフェースを有する計算機によって構成される。
The aforementioned computational
プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する演算装置である。プロセッサが、各種プログラムを実行することによって、各装置の機能が実現される。なお、プロセッサがプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置(例えば、ASIC、FPGA等のハードウェア)で実行してもよい。 The processor is a computing device that executes programs stored in memory. The processor executes various programs to realize the functions of each device. Note that some of the processing performed by the processor by executing the programs may be executed by another computing device (e.g., hardware such as an ASIC or FPGA).
メモリは、不揮発性の記憶素子であるROM及び揮発性の記憶素子であるRAMを含む。ROMは、不変のプログラム(例えば、BIOS)などを格納する。RAMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。 Memory includes ROM, which is a non-volatile storage element, and RAM, which is a volatile storage element. ROM stores unchanging programs (e.g., BIOS), etc. RAM is a high-speed, volatile storage element such as DRAM (Dynamic Random Access Memory), and temporarily stores programs executed by the processor and data used when executing the programs.
補助記憶装置は、例えば、磁気記憶装置(HDD)、フラッシュメモリ(SSD)等の大容量かつ不揮発性の記憶装置である。また、補助記憶装置は、プロセッサがプログラムの実行時に使用するデータ、及びプロセッサが実行するプログラムを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置から読み出されて、メモリにロードされて、プロセッサによって実行されることによって、各装置の機能を実現する。 The auxiliary storage device is, for example, a large-capacity, non-volatile storage device such as a magnetic storage device (HDD) or a flash memory (SSD). The auxiliary storage device also stores data used by the processor when it executes a program, and the program executed by the processor. In other words, the program is read from the auxiliary storage device, loaded into memory, and executed by the processor to realize the functions of each device.
通信インターフェースは、所定のプロトコルに従って、他の装置との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。 A communication interface is a network interface device that controls communications with other devices according to a specific protocol.
計算機は、入力インターフェース及び出力インターフェースを有してもよい。入力インターフェースは、キーボードやマウスなどの入力装置が接続され、ユーザからの入力を受けるインターフェースである。出力インターフェースは、後述する表示装置180やプリンタなどの出力装置が接続され、プログラムの実行結果をユーザが視認可能な形式で出力するインターフェースである。 The computer may have an input interface and an output interface. The input interface is an interface to which input devices such as a keyboard or mouse are connected and which receives input from a user. The output interface is an interface to which output devices such as a display device 180 (described below) or a printer are connected and which outputs the results of program execution in a format that can be viewed by the user.
プロセッサが実行するプログラムは、リムーバブルメディア(CD-ROM、フラッシュメモリなど)又はネットワークを介して各装置に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置に格納される。このため、計算機は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。 The programs executed by the processor are provided to each device via removable media (CD-ROM, flash memory, etc.) or a network, and are stored in a non-volatile auxiliary storage device, which is a non-transitory storage medium. For this reason, the computer should have an interface for reading data from removable media.
各装置は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。各装置の機能部は、各々別個の物理的又は論理的計算機上で動作するものでも、複数が組み合わされて一つの物理的又は論理的計算機上で動作するものでもよい。 Each device is a computer system that is configured on one physical computer, or on multiple computers that are configured logically or physically, and may operate on a virtual computer constructed on multiple physical computer resources. The functional parts of each device may operate on separate physical or logical computers, or multiple devices may be combined to operate on a single physical or logical computer.
表示装置180は、構造表示回路181、レイ表示回路182、電磁界表示回路183及びポリゴン表示回路184を有する。構造表示回路181は、該電磁界計算装置150から入力された該通信エリア記憶回路160の記憶内容をディスプレイに表示する。レイ表示回路182は、該レイ発射回路154によって発生した全てのレイに関する情報をディスプレイ表示する。電磁界表示回路183は、該受信機到来電力積算回路155の各有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギーを位相を考慮して積算した結果をディスプレイ表示する。ポリゴン表示回路184は、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容をディスプレイ表示する。
The
なお、表示装置180は、電磁界計算装置150にネットワークを介して接続された端末でもよい。この場合、電磁界計算装置150がウェブサーバの機能を有し、表示装置180が電磁界計算装置150に所定のプロトコル(例えばhttp)でアクセスし、表示装置180のウェブブラウザが表示機能を実現する。また、表示装置180が専用アプリケーションを実行し、表示機能を実現してもよい。また、表示装置180と共に又は表示装置180に代えて、無線通信特性予測結果を他の計算機システムに出力するインターフェースを有してもよい。このように、無線通信特性予測結果を出力する出力装置には様々な形態を採用できる。
The
図12は、計算モデル生成装置110が実行する計算モデル生成処理の一例のフローチャートである。
Figure 12 is a flowchart of an example of a computation model generation process executed by the computation
通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体の表面上の各点を示す点に空間座標を与えた後、点間距離の最大値lmaxと最小値lminを閾値として設定し(200)、電磁波散乱体の電磁波特性を計算するための第一波長と、通信に用いる電磁波の第二波長を設置し(201)、第二波長より短い第一波長で点の空間座標の分解能を再設定し、再設定された空間座標を有する点群中の最近接二点間距離を計算し(203)、設定された点間距離の最小値lminより該二点間距離が小さい場合(204でno)、これら二点を両点の中間座標を有する一点に置き換える(205)。そして、点群の全ての点間距離が該最小値以上となるように点群内の点を変換し、変換後の点群の最近接の3点d1、d2、d3から三角形ポリゴンを生成し(206)、生成したポリゴンの位置関係情報及び接続関係情報を用いて、隣接するポリゴンが予め定められた誤差の範囲で同一平面上に連続して存在すると考えられる場合、当該ポリゴンを同一グループにグループ化する(207)。グループ化の終了後に形成される複数のポリゴン群を分類し(208)、各グループに所属するポリゴンに同一の電気特性を付与して、計算モデル生成処理を終了する(209)。 After giving spatial coordinates to points representing each point on the surface of an electromagnetic wave scatterer within the communication service area, the maximum value l max and minimum value l min of the inter-point distance are set as thresholds (200), a first wavelength for calculating the electromagnetic wave characteristics of the electromagnetic wave scatterer and a second wavelength of the electromagnetic wave used for communication are set (201), the resolution of the spatial coordinates of the points is reset with the first wavelength shorter than the second wavelength, and the distance between the two closest points in the point cloud having the reset spatial coordinates is calculated (203). If the distance between the two points is smaller than the set minimum value l min of the inter-point distance (no in 204), these two points are replaced with a single point having intermediate coordinates between both points (205). Then, the points in the point cloud are transformed so that all inter-point distances in the point cloud are equal to or greater than the minimum value, a triangular polygon is generated from the three closest points d1, d2, d3 of the transformed point cloud (206), and when adjacent polygons are considered to exist consecutively on the same plane within a predetermined error range using the positional relationship information and connection relationship information of the generated polygons, the polygons are grouped into the same group (207). The multiple polygon groups formed after grouping are classified (208), and the same electrical characteristics are given to the polygons belonging to each group, thus terminating the computational model generation process (209).
図13は、図12の処理における、ポリゴン群生成処理206の一例のフローチャートである。
Figure 13 is a flowchart of an example of polygon
連続した複数のポリゴンからなるポリゴン群の外形寸法の閾値とポリゴン群内の隣接するポリゴンに許される接続角の閾値Lと曲率の閾値δを設定する(210、211)。全ポリゴンの中から一つの中心ポリゴンP0を選択し(212)、該中心ポリゴンP0に隣接する三つ以内のポリゴンP1、P2、P3を抽出する(213)。中心ポリゴンP0と隣接する最大三つのポリゴンとの接続角q1、q2、q3を計算し(214)、該接続角q1、q2、q3が閾値δより小さい場合(216でyes)、これら四つのポリゴンを同一のグループとする(217)。形成されるポリゴングループの外形Giが閾値Lより大きい場合(218でyes)、このグループを反射波を生成するポリゴングループGRに分類する(219)。全てのポリゴンに対して前述の処理を終了した後(220でyes)、全ポリゴンの中から一つのポリゴンを新たな中心ポリゴンP0を選び(221)、該中心ポリゴンに隣接するポリコンP1、P2、P3を抽出する(222)。中心ポリゴンと隣接ポリゴンが属するグループが同じ場合(223でyes)、これらのグループを反射波を生成するポリゴングループGRに分類する(225)。中心ポリゴンと隣接ポリゴンが属するグループが異なり且つ両グループが反射波を形成するポリゴングループでない場合(223でno、224でno)、これらのグループを散乱波を生成するポリゴングループGSに分類する(226)。中心ポリゴンと隣接ポリゴンが属するグループが異なり、且つ一方のグループのみが反射波を形成するポリゴングループでない場合(223でno、225でyes)、これらのグループを回折波を生成するポリゴングループGDに分類する(227)。ポリゴングループの分類に関する処理が全てのポリゴンに対して終了した後(223でyes)、各ポリゴンに電気特性を付与し(229)、ポリゴン群生成処理を終了する。 A threshold value for the external dimensions of a polygon group consisting of a plurality of continuous polygons, a threshold value L for the connection angle permitted for adjacent polygons in the polygon group, and a threshold value δ for the curvature are set (210, 211). A central polygon P0 is selected from all polygons (212), and up to three polygons P1 , P2 , and P3 adjacent to the central polygon P0 are extracted (213). Connection angles q1 , q2 , and q3 between the central polygon P0 and a maximum of three adjacent polygons are calculated (214), and if the connection angles q1 , q2 , and q3 are smaller than the threshold value δ (yes in 216), these four polygons are grouped together (217). If the external shape G i of the polygon group formed is larger than the threshold value L (yes in 218), this group is classified into a polygon group G R that generates a reflected wave (219). After the above process is completed for all polygons (yes in 220), one polygon is selected as a new center polygon P0 from among all polygons (221), and polygons P1 , P2 , and P3 adjacent to the center polygon are extracted (222). If the center polygon and adjacent polygons belong to the same group (yes in 223), these groups are classified into a polygon group G R that generates reflected waves (225). If the center polygon and adjacent polygons belong to different groups and both groups are not polygon groups that form reflected waves (no in 223, no in 224), these groups are classified into a polygon group G S that generates scattered waves (226). If the center polygon and adjacent polygons belong to different groups and only one group is not a polygon group that forms reflected waves (no in 223, yes in 225), these groups are classified into a polygon group G D that generates diffracted waves (227). After the processing relating to the classification of polygon groups has been completed for all polygons (yes in 223), electrical characteristics are given to each polygon (229), and the polygon group generation processing is completed.
図14は、電磁界計算装置が行う電磁界計算処理の一例のフローチャートである。 Figure 14 is a flowchart of an example of the electromagnetic field calculation process performed by the electromagnetic field calculation device.
レイトレース計算で用いるレイの最大伝搬路の閾値lmin、lmaxを設定する(230)。通信サービス提供エリア内に送信点と受信点を設定し(231)、受信点の周囲にレイ集積空間を設定する(232)。レイトレース計算におけるレイの再発生最大値Nmaxを設定する(233)。送信点よりレイを定められた分解能で三次元的に全方向に放射する(234)。送信点より放射された各レイに衝突するポリゴンを探索し(235)、探索されたポリゴンより反射波のレイを発生し、再放射する(236)。 The thresholds l min and l max of the maximum propagation path of the ray used in the ray tracing calculation are set (230). A transmitting point and a receiving point are set within the communication service area (231), and a ray accumulation space is set around the receiving point (232). The maximum recurrence value N max of the ray in the ray tracing calculation is set (233). Rays are emitted in all directions three-dimensionally with a set resolution from the transmitting point (234). Polygons that collide with each ray emitted from the transmitting point are searched for (235), and rays of reflected waves are generated from the searched polygons and re-emitted (236).
該探索されたポリゴンが回折波を発生させるポリゴングループに属している場合(237でyes)、同ポリゴンより回折波のレイを発生し、再放射する(238)。回折波の放射方向の一例は、図15に示すように各ポリゴン群の外形を形成するポリゴンの外形に相当する辺を稜線として、同稜線を共有する隣接する他のポリゴン群に属する二つのポリゴンの接続角を二分する該稜線に直交するベクトルと該ポリゴンに衝突するレイで形成される仮想平面内で衝突するレイと該稜線に直交するベクトルに対して線対称となるように回折波のレイの再放射方向を定める。 If the searched polygon belongs to a polygon group that generates diffracted waves (yes in 237), a ray of diffracted waves is generated from the polygon and re-radiated (238). As an example of the radiation direction of the diffracted waves, as shown in FIG. 15, the side corresponding to the outer shape of the polygon that forms the outer shape of each polygon group is taken as an edge line, and the re-radiation direction of the ray of the diffracted waves is determined so as to be linearly symmetrical with respect to the ray that collides with the polygon and the vector that is perpendicular to the edge line, which bisects the connection angle of two polygons that belong to other adjacent polygon groups that share the same edge line, in a virtual plane formed by the ray that collides with the polygon.
該探索されたポリゴンが散乱波を発生させるポリゴングループに属している場合(239でyes)、同ポリゴンより散乱波のレイを発生し、再放射する(240)。散乱波の放射方向の一例は、図16に示すように各ポリゴン群の外形を形成するポリゴンの外形に相当する辺を稜線として、同稜線を共有する隣接する他のポリゴン群に属する二つのポリゴンの接続角を二分する該稜線に直交するベクトルと該ポリゴンに衝突するレイで形成される仮想平面内で衝突するレイと該稜線に直交するベクトルに対して反対方向となるように散乱波のレイの再放射方向が定める。従って、散乱波のレイは回折波のレイとは異なり再放射方向に自由度があり、一例として一定の間隔で複数のレイを再放射してもよい。また、複数再放射された散乱波のレイは該レイが再びポリゴンに衝突する状況に応じて、再放射を取り消してもよい。レイの再放射の回数をモニタし再放射回数が閾値を超えた場合、レイの発射を終了する(241でno)。通信サービス提供エリア内に形成された全てのレイについて、一つの該レイ集積空間を通過した全てのレイについて電力を位相を考慮して加算する(242)。 If the searched polygon belongs to a polygon group that generates scattered waves (yes in 239), a ray of scattered waves is generated from the polygon and re-radiated (240). As an example of the radiation direction of the scattered waves, as shown in FIG. 16, the side corresponding to the outer shape of the polygon forming the outer shape of each polygon group is set as an edge line, which bisects the connection angle of two polygons belonging to other adjacent polygon groups that share the same edge line, and the re-radiation direction of the scattered wave ray is determined so that it is in the opposite direction to the ray that collides in the virtual plane formed by the ray that collides with the polygon and the vector that is perpendicular to the edge line. Therefore, unlike the ray of the diffracted wave, the ray of the scattered wave has a degree of freedom in the re-radiation direction, and as an example, multiple rays may be re-radiated at regular intervals. In addition, the re-radiation of the ray of the scattered wave that has been re-radiated multiple times may be canceled depending on the situation in which the ray collides with the polygon again. The number of re-radiations of the ray is monitored, and if the number of re-radiations exceeds a threshold, the emission of the ray is terminated (no in 241). For all rays formed within the communication service area, the power of all rays that have passed through one of the ray accumulation spaces is added up, taking into account the phase (242).
図17から図20に、通信サービス提供エリア内に存在する複数の電磁波散乱体の各表面上の多数の点から、複数のポリゴンが生成され、これら複数のポリゴンが異なる属性を持つ各種ポリゴン群に分類する過程を示す。図17に示す電磁界特性計算対象空間である通信サービス提供エリアに配置されている物体について、図18に示す点群が取得できる。取得した点群を用いて図19に示すポリゴンを生成し、図20に示すように、生成されたポリゴンが分類され、属性群を形成する。 Figures 17 to 20 show the process in which multiple polygons are generated from a large number of points on the surfaces of multiple electromagnetic wave scatterers present within a communication service area, and these multiple polygons are classified into various polygon groups with different attributes. A point cloud as shown in Figure 18 can be obtained for objects located in the communication service area, which is the space for calculating electromagnetic field characteristics as shown in Figure 17. The polygons shown in Figure 19 are generated using the obtained point cloud, and the generated polygons are classified to form attribute groups as shown in Figure 20.
本実施例によれば、通信周波数より高い周波数の電磁波を用いた計測によって通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体の表面の各点の空間座標を取得し、取得した空間座標を用いて計算機資源上に通信サービス提供エリア内の電磁界分布のレイトレース計算が可能となり、且つレイと該電磁波散乱体をモデル化するポリゴンの衝突検証と衝突時のレイの再放射のみでレイトレース計算ができるので、通信サービス提供エリア内の電磁界分布の計算をするためのモデル構築と構築されたモデルを用いた電磁界計算が高速に実行可能である。また、通信サービス提供エリア内に無線通信システムを構築するために必要となる工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。 According to this embodiment, the spatial coordinates of each point on the surface of an electromagnetic wave scatterer within a communication service area are obtained by measurement using electromagnetic waves with a frequency higher than the communication frequency, and the obtained spatial coordinates are used to perform ray tracing calculations of the electromagnetic field distribution within the communication service area on computer resources. In addition, since the ray tracing calculations can be performed simply by verifying the collision of a ray with a polygon that models the electromagnetic wave scatterer and re-emitting the ray at the time of collision, it is possible to quickly construct a model for calculating the electromagnetic field distribution within the communication service area and perform electromagnetic field calculations using the constructed model. In addition, the labor and time required to construct a wireless communication system within a communication service area can be reduced, and the cost required to construct a wireless communication system can be reduced.
<実施例2>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図2を用いて説明する。実施例2は、実施例1の電磁界計算装置150に代えて、反射レイ発生回路162、二次レイ判定回路163及び二次レイ発生回路164を有する電磁界計算装置170を用いる点で実施例1と異なる。実施例2において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 2
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 2. Example 2 differs from Example 1 in that an electromagnetic
図2は、実施例2の無線通信特性予測システム101の構成を示す図である。
Figure 2 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
本実施例の電磁界計算装置170では、レイ・ポリゴン衝突判定回路156は、該レイ発射回路154が発生したレイが通信サービス提供エリア内のポリゴンと衝突するか否かを、該ポリゴンテーブル記憶回路161を参照して判定する。該反射レイ発生回路162は、レイが衝突した全てのポリゴンから再放射する反射波を生成する。該二次レイ判定回路163は、該ポリゴンテーブル記憶回路161の情報を用いて、レイが衝突したポリゴンが反射と異なる回折波又は散乱波の二次レイを再放射するかを判定する。該二次レイ発生回路164は、該二次レイ判定回路163の判定結果に当該ポリゴンから再放射する二次レイを生成する。ポリゴンでレイが反射して発生する反射波は構造物のマクロな特性を反映しており、構造物の隅のポリゴンでレイが回り込んで発生する回折波や、ポリゴンでレイが散乱して発生する散乱波は構造物のミクロな特性を反映している。実施例2の二次レイ発生回路164は、このような構造物のミクロな特徴とマクロな特徴の両方を考慮して二次レイを生成する。このため、構造物の大きさや、構造物電波が照射される範囲(すなわち、構造物の全体に電波が照射されるか、部分に照射されるか)によらず、正確に電磁界特性を計算できる。
In the electromagnetic
反復条件判定回路159は、該再放射レイ発生回路158によるレイの再発生回数をモニタし、再発生回数が予め定められた回数以内であれば、該レイ発射回路154の動作を継続し、再発生回数が予め定められた回数を超えていれば、該レイ発射回路154の動作を終了する。そして、該電磁界計算装置170は、該通信エリア記憶回路160の内容、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容、該レイ発射回路154が発生した全てのレイに関する情報、及び該受信機到来電力積算回路155の各有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギー及び位相を考慮して積算した結果を表示装置180に送出する。
The repetition
本実施例によれば、レイが衝突したポリゴンからレイを再放射する過程において、反射波と回折波と散乱波の発生を異なる要素で実現するので、レイトレース計算において高速化が可能な反射波の発生演算を専用ルーチンで実行でき、レイトレース計算による電磁界解析を高速化できる。その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。 According to this embodiment, in the process of re-emitting a ray from a polygon with which the ray has collided, the generation of reflected waves, diffracted waves, and scattered waves is realized by different elements, so that the calculation of the generation of reflected waves, which can be accelerated in ray tracing calculations, can be executed by a dedicated routine, and the electromagnetic field analysis by ray tracing calculations can be accelerated. As a result, the labor and time required to build a wireless communication system within a communication service provision area can be reduced, and the cost required to build a wireless communication system can be reduced.
<実施例3>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図3を用いて説明する。実施例3は、実施例2の電磁界計算装置170に代えて、さらに二次レイ仮発生回路176及び第二のレイ・ポリゴン衝突判定回路177を有する電磁界計算装置171を用いる点で実施例2と異なる。実施例3において、主に実施例2との相違点を説明し、実施例2と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 3
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 3. The third embodiment differs from the second embodiment in that an electromagnetic
図3は、実施例3の無線通信特性予測システム102の構成を示す図である。
Figure 3 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
本実施例の電磁界計算装置171では、該二次レイ判定回路163は、該ポリゴンテーブル記憶回路161の情報を用いてレイが衝突したポリゴンが反射と異なる二次レイを再放射するかを判定する。該二次レイ仮発生回路176は、該二次レイ判定回路163の判定結果に当該ポリゴンから仮放射する二次レイを生成する。該第二のレイ・ポリゴン衝突判定回路177は、該ポリゴンテーブル記憶回路161の情報を用いて、仮放射したレイがどのポリゴングループに属するポリゴンに衝突するかを判定する。該二次レイ発生回路164は、該第二のレイ・ポリゴン衝突判定回路177の判定結果に基づいて、仮放射したレイが再び二次レイを発生させるポリゴングループのポリゴンに衝突しない場合、当該ポリゴンから二次レイを再放射する。反復条件判定回路159は、該再放射レイ発生回路158の再発生回数をモニタし、再発生回数が予め定められた回数以内であれば、該レイ発射回路154の動作を継続し、再発生回数が予め定められた回数を超えていれば、該レイ発射回路154の動作を終了する。この再発生回数は、二次レイの生成原因によって異なる上限回数を用いてもよい。例えば、反射波は回折波や散乱波より強いので、上限回数を大きくするとよい。そして、該電磁界計算装置171は、該通信エリア記憶回路160の内容、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容、該レイ発射回路154が発生した全てのレイに関する情報、及び該受信機到来電力積算回路155の各有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギー及び位相を考慮して積算した結果を表示装置180に送出する。
In the electromagnetic
本実施例によれば、反射波でない二次レイが再び二次レイを再放射するのを禁止するために、電磁界計算結果において影響を無視できる反射波について、オーダー的に弱い強度の反射波によるさらにオーダー的に弱いレイの処理を省略できるので、レイトレース計算による電磁界解析を高速化でき、その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。 According to this embodiment, in order to prohibit secondary rays that are not reflected waves from re-radiating secondary rays again, it is possible to omit processing of rays that are even weaker due to reflected waves with an order of magnitude weaker intensity for reflected waves whose influence can be ignored in the electromagnetic field calculation results, thereby speeding up electromagnetic field analysis using ray tracing calculations. As a result, it is possible to reduce the labor and time required to build a wireless communication system within a communication service provision area, and to reduce the cost required to build a wireless communication system.
<実施例4>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図4を用いて説明する。実施例4は、計測用無線機1に代えて測距装置としてカメラ8を使用し、カメラ8から映像データを取得する映像データ変換装置7を有する点で実施例1と異なる。実施例4において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 4
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 4. Example 4 differs from Example 1 in that a
図4は、実施例4の無線通信特性予測システム103の構成を示す図である。
Figure 4 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
映像データ変換装置7は、画像診断技術を用いて、カメラ8が取得した映像データから通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体の表面の各点の座標を計算し、該計算モデル生成装置110に計算結果を出力する。
The video
本実施例によれば、該計算モデル生成装置110が必要とするデータを獲得するために本システムが発射する電磁波は通信用無線機4のみであり、図1の実施例に比べて本システムが発射する電磁波の量を削減できるので、本システムが他システムに与える電磁波干渉を低減できる。
According to this embodiment, the electromagnetic waves emitted by this system to obtain the data required by the computational
<実施例5>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図5を用いて説明する。実施例5は、計算モデル生成装置110に代えて、新たにポリゴン結合回路118を有する計算モデル生成装置130を用いる点で実施例1と異なる。実施例5において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 5
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 5. Example 5 differs from Example 1 in that a computation
図5は、実施例5の無線通信特性予測システム104の構成を示す図である。
Figure 5 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
本実施例の計算モデル生成装置130では、ポリゴン群形成回路115は、該ポリゴン生成回路114が生成した複数のポリゴンを隣接ポリゴンとの位置関係を用いて複数のポリゴングループに分類する。該ポリゴン結合回路118は、ポリゴン生成回路114が生成した複数のポリゴンを隣接ポリゴンとの位置関係を用いて複数のポリゴングループ毎に、隣接する複数のポリゴンを纏めて一つのポリゴンに置き換える。該ポリゴン結合回路118は、通信波長データ143を参照してポリゴンを纏めてもよい。例えば、通信用電磁波の波長に4分の1以下の大きさのポリゴンに纏めてもよい。また、電磁波散乱体の中央部はポリゴンを大きくして、電磁波散乱体の隅部はポリゴンを小さくしてもよい。電磁波散乱体の中央部では主に反射によって二次レイが発生し、電磁波散乱体の隅部では散乱や回折によって発生する二次レイを考慮する必要がある。このため、電磁波散乱体の中央部ではマクロな特徴を考慮するためにポリゴンを大きくして、電磁波散乱体の隅部はミクロな特徴を考慮するためにポリゴンを小さくするとよい。該隣接ポリゴン接合状態データ生成回路116は、複数のポリゴンを隣接ポリゴンとの接続関係を用いて該ポリゴン群形成回路115が生成した各ポリゴングループの接続関係を計算する。
In the computational
本実施例によれば、電磁界計算装置150が用いる計算モデル内のポリゴンの総数を削減できるので、レイトレース計算において多く繰り返されるレイとポリゴンの衝突判定を削減でき、レイトレース計算による電磁界解析を高速化できる。その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。
According to this embodiment, the total number of polygons in the calculation model used by the electromagnetic
<実施例6>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図6を用いて説明する。実施例6は、隣接ポリゴン接合状態データ生成回路116に代えて、隣接ポリゴン接合状態判定・データ生成回路119を有する計算モデル生成装置131を用いる点で実施例1と異なる。実施例6において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 6
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 6. Example 6 differs from Example 1 in that a calculation
図6は、実施例6の無線通信特性予測システム105の構成を示す図である。
Figure 6 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
本実施例の計算モデル生成装置131では、隣接ポリゴン接合状態判定・データ生成回路119は、複数のポリゴンを隣接ポリゴンとの接続関係を用いて該ポリゴン群形成回路115が生成した各ポリゴングループの接続関係を計算する。ポリゴン属性判定回路117は、当該ポリゴンが他のポリゴンと接続する場合、該隣接ポリゴン接合状態判定・データ生成回路119が計算したポリゴングループ間の接続関係を用いて、ポリゴングループ内の各ポリゴンに属性を付加し、当該ポリゴンが他のポリゴンと接続しない場合、当該ポリゴンを形成した点群中の各点を除去するために点群フィルタ回路113の処理に戻る。
In the computational
本実施例によれば、電磁界計算装置150が行うレイトレース計算において電磁界解析結果に影響を及ぼさない大きさの、すなわち通信用電磁波の波長に比べて小さいポリゴンを計算対象から除去でき、レイトレース計算による電磁界解析を高速化できる。その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。
According to this embodiment, polygons that do not affect the results of the electromagnetic field analysis in the ray tracing calculation performed by the electromagnetic
<実施例7>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図7を用いて説明する。実施例7は、実施例1の構造データ記憶装置140に代えて、構造物性データ146を有する構造データ記憶装置190を用いる点で実施例1と異なる。実施例7において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 7
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 7. Example 7 differs from Example 1 in that a structure
図7は、実施例7の無線通信特性予測システム106の構成を示す図である。
Figure 7 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
該構造データ記憶装置190の構造物性データ146は、通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体が有する電気特性を該計算モデル生成装置110の該ポリゴン属性判定回路117に提供する。該ポリゴン属性判定回路117は、ポリゴン群の構造から判定される散乱体構造に対応して変化させる。
The
本実施例によれば、レイがポリゴンに衝突する際に再放射されるレイの性質を該電磁波散乱体の電気特性の違いに応じて変化できるので、レイトレース計算による電磁界解析の精度を向上でき、本システムが推定する該通信サービス提供エリア内の電磁界分布をより現実に近いものにできる。その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。 According to this embodiment, the properties of the ray re-radiated when the ray collides with a polygon can be changed according to the differences in the electrical properties of the electromagnetic wave scatterer, so that the accuracy of the electromagnetic field analysis by ray tracing calculation can be improved, and the electromagnetic field distribution within the communication service area estimated by this system can be made closer to reality. As a result, the labor and time required to build a wireless communication system within the communication service area can be reduced, and the cost required to build the wireless communication system can be reduced.
<実施例8>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図8を用いて説明する。実施例8は、実施例1の電磁界計算装置150に代えて、反射レイ発生回路162、二次レイ判定回路163、回折レイ発生回路167、及び散乱レイ発生回路166を有する電磁界計算装置172を用いる点で実施例1と異なる。実施例8において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 8
Another example of the wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 8. Example 8 differs from Example 1 in that an electromagnetic
図8は、実施例8の無線通信特性予測システム107の構成を示す図である。
Figure 8 is a diagram showing the configuration of a wireless communication
本実施例の電磁界計算装置172では、レイ・ポリゴン衝突判定回路156は、該レイ発射回路154が発生したレイが通信サービス提供エリア内のポリゴンと衝突するか否かを、該ポリゴンテーブル記憶回路161を参照して判定する。該反射レイ発生回路162は、レイが衝突した全てのポリゴンから再放射する反射波を生成する。該二次レイ判定回路163は、該ポリゴンテーブル記憶回路161の情報を用いて、レイが衝突したポリゴンが反射と異なる回折波又は散乱波の二次レイを再放射するかを判定する。該回折レイ発生回路167は、該二次レイ判定回路163の判定結果に当該ポリゴンから再放射する回折レイを生成する。該散乱レイ発生回路166は、該二次レイ判定回路163の判定結果に当該ポリゴンから再放射する散乱レイを生成する。反復条件判定回路159は、該回折レイ発生回路167及び該散乱レイ発生回路166によるレイの再発生回数をモニタし、再発生回数が予め定められた回数以内であれば、該レイ発射回路154の動作を継続し、再発生回数が予め定められた回数を超えていれば、該レイ発射回路154の動作を終了する。そして、該電磁界計算装置172は、該通信エリア記憶回路160の内容、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容、該レイ発射回路154が発生した全てのレイに関する情報、及び該受信機到来電力積算回路155の各有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギー及び位相を考慮して積算した結果を表示装置180に送出する。
In the electromagnetic
本実施例によれば、レイが衝突したポリゴンからレイを再放射する過程において、反射波と回折波と散乱波の発生を異なる要素で実現するので、レイトレース計算において高速化が可能な反射波の発生演算を専用ルーチンで実行でき、レイトレース計算による電磁界解析を高速化できる。また、反射波と同様な計算処理で散乱波に関する計算処理及び回折波に関する計算処理を独立して実行できるので、レイトレース計算による電磁界解析をさらに高速化できる。その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。 According to this embodiment, in the process of re-emitting a ray from a polygon with which the ray has collided, the generation of reflected waves, diffracted waves, and scattered waves is realized by different elements, so that the calculation of the generation of reflected waves, which can be accelerated in ray tracing calculations, can be executed by a dedicated routine, and the electromagnetic field analysis by ray tracing calculations can be accelerated. In addition, since the calculation process for scattered waves and the calculation process for diffracted waves can be executed independently in the same calculation process as the reflected waves, the electromagnetic field analysis by ray tracing calculations can be further accelerated. As a result, the labor and time required to build a wireless communication system within a communication service provision area can be reduced, and the cost required to build a wireless communication system can be reduced.
<実施例9>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図9を用いて説明する。実施例9は、実施例8の電磁界計算装置172に代えて、ポリゴンテーブル履歴回路168を有する電磁界計算装置173を用いる点で実施例8と異なる。実施例9において、主に実施例8との相違点を説明し、実施例8と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
<Example 9>
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 9. Example 9 differs from Example 8 in that an electromagnetic
図9は、実施例9の無線通信特性予測システムの構成を示す図である。 Figure 9 shows the configuration of a wireless communication characteristic prediction system in Example 9.
本実施例の電磁界計算装置173では、ポリゴンテーブル履歴回路168は、ポリゴンテーブル記憶回路161の内容を順次記憶し、該ポリゴンテーブル記憶回路161に代わって、レイ・ポリゴン衝突判定回路156、反射レイ発生回路162、二次レイ判定回路163及び表示装置180のポリゴン表示回路184へデータを送出する。
In the electromagnetic
本実施例によれば、通信サービス提供エリア内の電磁波散乱体の空間配置が変化した場合のレイトレース計算及びポリゴン表示において、過去のポリゴンデータを使用できるので、通信サービス提供エリア内に移動体を含む場合の電磁界分布の動的変動を評価でき、本発明の無線通信特性予測システムの用途を拡大できる。 According to this embodiment, past polygon data can be used in ray tracing calculations and polygon display when the spatial arrangement of electromagnetic wave scatterers within a communication service area changes, making it possible to evaluate dynamic fluctuations in the electromagnetic field distribution when a mobile object is included within the communication service area, thereby expanding the applications of the wireless communication characteristics prediction system of the present invention.
<実施例10>
本発明による無線通信特性予測システムの他の例を図10を用いて説明する。実施例10は、実施例1の電磁界計算装置150に代えて、受信電力判定回路169を有する電磁界計算装置174を用いる点で実施例1と異なる。実施例10において、主に実施例1との相違点を説明し、実施例1と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
Example 10
Another example of a wireless communication characteristic prediction system according to the present invention will be described with reference to Fig. 10. Example 10 differs from Example 1 in that an electromagnetic
図10は、実施例10の無線通信特性予測システムの構成を示す図である。 Figure 10 is a diagram showing the configuration of a wireless communication characteristic prediction system of Example 10.
本実施例の電磁界計算装置174では、反復条件判定回路159は、該再放射レイ発生回路158の再発生回数をモニタし、再発生回数が予め定められた回数以内であれば、該レイ発射回路154の動作を継続し、再発生回数が予め定められた回数を超えた場合は該レイ発射回路154の動作を終了する。受信電力判定回路169は、受信機到来電力積算回路155の全ての受信点に関するレイ到来フラグを確認して、フラグが設定されていない受信点があれば、反復条件設定回路151の内容を変更して該送信点発生回路152から始まる一連の処理を繰り返す。一方、全ての受信点でフラグが設定されていれば、該電磁界計算装置174は、該通信エリア記憶回路160の内容、該ポリゴンテーブル記憶回路161の内容、該レイ発射回路154が発生させた全てのレイに関する情報及び該受信機到来電力積算回路155の各有限領域と衝突した点におけるレイのエネルギー及び位相を考慮して積算した結果を表示装置180に送出する。
In the electromagnetic
本実施例によれば、電磁界分布の表示分解能に応じて電磁界計算装置174の処理を最適化でき、要求された電磁界分布の分解能に対して最小の計算時間で電磁界分布を表示できる。その結果、通信サービス提供エリア内で無線通信システムの構築に必要な工数及び所要時間を削減でき、無線通信システムの構築に必要なコストを低減できる。
According to this embodiment, the processing of the electromagnetic
<実施例11>
本実施例では、前述したいずれかの実施例の無線通信特性予測システムを用いて、通信サービス提供エリア内の電磁界環境を推定して、同エリア内の通信品質を予測する無線モニタリングシステムによるエンジニアリングの例を図21を用いて説明する。無線モニタリングシステムには前述したいずれかの実施例の無線通信特性予測システムを使用できるので、その説明は省略する。
Example 11
In this embodiment, an example of engineering using a wireless monitoring system that estimates an electromagnetic field environment in a communication service providing area and predicts communication quality in the area using the wireless communication characteristic prediction system of any of the above-mentioned embodiments will be described with reference to Fig. 21. Since the wireless communication characteristic prediction system of any of the above-mentioned embodiments can be used for the wireless monitoring system, a description thereof will be omitted.
図21は、本発明の無線通信特性予測システムを用いたIoT無線モニタリングシステム1101によるエンジニアリングの例を示す図である。
Figure 21 is a diagram showing an example of engineering using an IoT
IoT無線モニタリングシステム1101は、通信サービス提供エリアである建屋1011の内部に、複数の固定の構造物1012と移動可能な構造物1013が存在し、複数の無線通信機1021が設置されている。この建屋1011の内部を通信用無線機4と計測用無線機1を有する移動環境測定装置1003が、測定ルート1004に沿って移動しながら、該測定ルート1004上の各地点で、該計測用無線機1によって、通信サービス提供エリアとなる該建屋1011内の電磁波散乱体となる該複数の固定の構造物1012及び該移動可能の構造物1013の表面上の各点の座標を取得し、通信用無線機4によって該複数の無線通信機1021から送信電波を受信する。建屋1011と測定ルート1004の空間的位置関係は予め取得しておく。無線通信特性予測システムは、計算機資源を用いる電磁界解析によって、取得した位置関係で得られる通信サービス提供エリア内の電磁界強度と取得した電磁波散乱体の空間座標を用いて、通信サービス提供エリア内とである該建屋1011内で必要とする各点における電磁界分布を推定できる。
In the IoT
本実施例によれば、無線通信システムを構築すべき通信サービス提供エリアの現場で、該無線通信システムが用いる電磁波に対する電波環境を計算するモデルを生成し、同エリア内における無線通信システムの各種特性を、このモデルを用いて予測できるので、通信サービス提供エリア内での適正な無線通信環境を構築し、適正環境における各種無線通信性能を表示可能となる。このため、無線通信システムの構築のための無線エンジニアリングに必要な人員及び作業時間を低減でき、無線エンジニアリングのコストを削減できる。 According to this embodiment, a model is generated at the site of the communication service area where the wireless communication system is to be constructed, for calculating the radio wave environment for the electromagnetic waves used by the wireless communication system, and the various characteristics of the wireless communication system within the area can be predicted using this model, so that an appropriate wireless communication environment can be constructed within the communication service area, and various wireless communication performances in the appropriate environment can be displayed. This makes it possible to reduce the number of personnel and work hours required for wireless engineering to construct a wireless communication system, and to reduce the cost of wireless engineering.
<実施例12>
本実施例では、前述したいずれかの実施例の無線通信特性予測システムを用いて、通信サービス提供エリア内の電磁界環境を推定して、同エリア内の通信品質を予測する無線モニタリングシステムによるエンジニアリングの他の例を図22を用いて説明する。実施例12では、移動可能な構造物1013に代えて、電磁波散乱体となる複数の移動体1015が建屋1011内に存在する点と、複数の計測用無線機1が移動環境測定装置1003ではなく該建屋1011内に固定的に分散配置される点で実施例11と異なる。実施例12において、主に実施例11との相違点を説明し、実施例11と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。また、無線モニタリングシステムには前述した実施例1~10のいずれかの無線通信特性予測システムを使用できるので、その説明は省略する。
<Example 12>
In this embodiment, another example of engineering using a wireless monitoring system that estimates an electromagnetic field environment in a communication service area by using the wireless communication characteristic prediction system of any of the above-mentioned embodiments and predicts communication quality in the area will be described with reference to Fig. 22. The twelfth embodiment differs from the eleventh embodiment in that, instead of a
図22は、本発明の無線通信特性予測システムを用いたIoT無線モニタリングシステム1101によるエンジニアリングの例を示す図である。
Figure 22 is a diagram showing an example of engineering using an IoT
該建屋1001内の該計測用無線機1の位置は予め取得可能である。実施例12では、実施例11と同様に、電磁波散乱体となる該複数の固定の構造物1012及び該移動体1015の表面上の各点の座標を取得できる。特に該建屋1011内の電磁波散乱体の空間配置が変化した場合でも、移動環境測定装置1003を走行させることなく、リアルタイムに電磁波散乱体の表面上の各点の座標を取得できる。
The position of the
本実施例によれば、通信サービス提供エリア内で移動する電磁波散乱体が存在する場合でも、実施例11と同様に、計算機資源を用いる電磁界解析によって、通信サービス提供エリア内となる該建屋1011内で必要とする各点における電磁界分布を推定でき、無線通信システムを構築すべき通信サービス提供エリアの現場で、該無線通信システムが用いる電磁波に対する電波環境を計算するモデルを生成し、同エリア内における無線通信システムの各種特性を、このモデルを用いて予測できるので、通信サービス提供エリア内での適正な無線通信環境を構築し、適正環境における各種無線通信性能を表示可能となる。このため、無線通信システムの構築のための無線エンジニアリングに必要な人員及び作業時間を低減でき、無線エンジニアリングのコストを削減できる。
According to this embodiment, even if there is an electromagnetic wave scatterer moving within the communication service area, as in embodiment 11, the electromagnetic field distribution at each required point within the
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples and equivalent configurations within the spirit of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and the present invention is not necessarily limited to having all of the configurations described. Furthermore, part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. Furthermore, part of the configuration of each embodiment may be added, deleted, or replaced with other configurations.
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 Furthermore, each of the configurations, functions, processing units, processing means, etc. described above may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits, or may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, hard disk, or SSD (Solid State Drive), or in a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for explanation, and do not necessarily represent all control lines and information lines necessary for implementation. In reality, it is safe to assume that almost all components are interconnected.
1 計測用無線機
2 計測用高周波信号源
3 計測用アンテナ
4 通信用無線機
5 通信用高周波信号源
6 通信用アンテナ
7 映像データ変換装置
8 カメラ
100~107 無線通信特性予測システム
110 計算モデル生成装置
111 点群記憶回路
112 点群座標生成回路
113 点群フィルタ回路
114 ポリゴン生成回路
115 ポリゴン群形成回路
116 隣接ポリゴン接合状態データ生成回路
117 ポリゴン属性判定回路
118 ポリゴン結合回路
119 データ生成回路
130 計算モデル生成装置
131 計算モデル生成装置
140 構造データ記憶装置
141 点群テーブル
142 通信エリアデータ
143 通信波長データ
144 ポリゴンテーブル
145 電気特性テーブル
146 構造物性データ
150 電磁界計算装置
151 反復条件設定回路
152 送信点発生回路
153 受信点発生回路
154 レイ発射回路
155 受信機到来電力積算回路
156 ポリゴン衝突判定回路
157 再放射レイ選択回路
158 再放射レイ発生回路
159 反復条件判定回路
160 通信エリア記憶回路
161 ポリゴンテーブル記憶回路
162 反射レイ発生回路
163 二次レイ判定回路
164 二次レイ発生回路
166 散乱レイ発生回路
167 回折レイ発生回路
168 ポリゴンテーブル履歴回路
169 受信電力判定回路
170、171、172、173、174 電磁界計算装置
176 二次レイ仮発生回路
177 ポリゴン衝突判定回路
180 表示装置
181 構造表示回路
182 レイ表示回路
183 電磁界表示回路
184 ポリゴン表示回路
190 構造データ記憶装置
1001、1011 建屋
1003 移動環境測定装置
1004 測定ルート
1006 ポリゴン群生成処理
1012、1013 構造物
1015 移動体
1021 無線通信機
1101 IoT無線モニタリングシステム
1 Measurement radio 2 Measurement high frequency signal source 3 Measurement antenna 4 Communication radio 5 Communication high frequency signal source 6 Communication antenna 7 Video data conversion device 8 Camera 100 to 107 Wireless communication characteristic prediction system 110 Calculation model generation device 111 Point cloud storage circuit 112 Point cloud coordinate generation circuit 113 Point cloud filter circuit 114 Polygon generation circuit 115 Polygon group formation circuit 116 Adjacent polygon joint state data generation circuit 117 Polygon attribute determination circuit 118 Polygon connection circuit 119 Data generation circuit 130 Calculation model generation device 131 Calculation model generation device 140 Structure data storage device 141 Point cloud table 142 Communication area data 143 Communication wavelength data 144 Polygon table 145 Electrical characteristic table 146 Structure physical property data 150 Electromagnetic field calculation device 151 Iteration condition setting circuit 152 Transmission point generation circuit 153 Reception point generation circuit 154 Ray emission circuit 155, receiver incoming power integration circuit 156, polygon collision judgment circuit 157, re-radiation ray selection circuit 158, re-radiation ray generation circuit 159, iteration condition judgment circuit 160, communication area storage circuit 161, polygon table storage circuit 162, reflected ray generation circuit 163, secondary ray judgment circuit 164, secondary ray generation circuit 166, scattered ray generation circuit 167, diffraction ray generation circuit 168, polygon table history circuit 169, received power judgment circuit 170, 171, 172, 173, 174, electromagnetic field calculation device 176, secondary ray temporary generation circuit 177, polygon collision judgment circuit 180, display device 181, structure display circuit 182, ray display circuit 183, electromagnetic field display circuit 184, polygon display circuit 190, structure data storage device 1001, 1011, building 1003, moving environment measurement device 1004, measurement route 1006 Polygon group generation process 1012, 1013 Structure 1015 Mobile object 1021 Wireless communication device 1101 IoT wireless monitoring system
Claims (11)
モデル生成装置と、電磁界計算装置と、出力装置とを備え、
前記モデル生成装置は、通信サービス提供エリア内の構造体の表面の位置を表す点群データと通信に用いる電波の波長から前記構造体の寸法情報を計算し、
前記電磁界計算装置は、
所定の処理を実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、
レイトレース計算を繰り返し実行して電磁界分布を推定し、
前記構造体の位置データと前記計算された構造体の寸法情報を用いて、前記レイトレース計算における反射波と回折波と散乱波の発生状態を変化させ、
前記推定された電磁界分布を前記出力装置に送信し、
前記出力装置は、前記推定された電磁界分布を出力することを特徴とする無線通信特性予測システム。 A wireless communication characteristic prediction system,
A model generating device, an electromagnetic field calculating device, and an output device,
the model generating device calculates dimensional information of the structure from point cloud data representing the positions of the surfaces of the structure within the communication service providing area and the wavelength of the radio waves used for communication;
The electromagnetic field calculation device is
A computing device that executes a predetermined process and a storage device that can be accessed by the computing device,
Iterative ray tracing calculations are performed to estimate the electromagnetic field distribution,
Using the position data of the structure and the calculated dimensional information of the structure, a generation state of a reflected wave, a diffracted wave, and a scattered wave in the ray tracing calculation is changed;
transmitting the estimated electromagnetic field distribution to the output device;
The wireless communication characteristic prediction system is characterized in that the output device outputs the estimated electromagnetic field distribution.
計測装置と、電磁界計算装置と、出力装置とを備え、A measuring device, an electromagnetic field calculation device, and an output device are provided,
前記計測装置は、電磁波を用いて通信サービス提供エリア内の構造体の表面上の点までの距離と方向を計測し、The measuring device measures a distance and a direction to a point on a surface of a structure within a communication service area by using electromagnetic waves;
前記電磁界計算装置は、The electromagnetic field calculation device is
所定の処理を実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、A computing device that executes a predetermined process and a storage device that can be accessed by the computing device,
レイトレース計算を繰り返し実行して電磁界分布を推定し、Iterative ray tracing calculations are performed to estimate the electromagnetic field distribution,
前記構造体の位置データから前記レイトレース計算における反射波と回折波と散乱波の発生状態を変化させ、changing the generation state of reflected waves, diffracted waves, and scattered waves in the ray tracing calculation based on the position data of the structure;
前記推定された電磁界分布を前記出力装置に送信し、transmitting the estimated electromagnetic field distribution to the output device;
前記出力装置は、前記推定された電磁界分布を出力するものであって、The output device outputs the estimated electromagnetic field distribution,
前記通信サービス提供エリア内に配置された無線通信装置が通信に用いる電磁波の周波数は、前記計測装置が計測に用いる電磁波の周波数より10分の1以下であることを特徴とする無線通信特性予測システム。A wireless communication characteristic prediction system, characterized in that the frequency of electromagnetic waves used for communication by wireless communication devices located within the communication service area is less than one-tenth the frequency of electromagnetic waves used for measurement by the measurement device.
移動計測装置と、モデル生成装置と、構造データ記憶装置と、電磁界計算装置と、出力装置とを備え、The system includes a mobile measurement device, a model generation device, a structure data storage device, an electromagnetic field calculation device, and an output device,
前記移動計測装置は、通信サービス提供エリア内に存在する電磁波散乱体の表面上の点までの距離と方向を計測する計測装置と、通信用周波数における電磁界強度を測定する電磁界測定装置とを搭載し、the mobile measurement device is equipped with a measurement device that measures a distance and a direction to a point on a surface of an electromagnetic wave scatterer that exists within a communication service area, and an electromagnetic field measurement device that measures an electromagnetic field intensity at a communication frequency;
前記モデル生成装置は、前記計測装置が計測したデータから、前記通信サービス提供エリア内の構造体を表すポリゴンを生成し、the model generation device generates polygons representing structures within the communication service provision area from the data measured by the measurement device;
前記構造データ記憶装置は、レイトレース計算に必要なデータを格納し、The structure data storage device stores data necessary for ray tracing calculations;
前記電磁界計算装置は、The electromagnetic field calculation device is
所定の処理を実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、A computing device that executes a predetermined process and a storage device that can be accessed by the computing device,
前記レイトレース計算を繰り返し実行して電磁界分布を推定し、Repeating the ray tracing calculation to estimate an electromagnetic field distribution;
前記構造体の位置データから前記レイトレース計算における反射波と回折波と散乱波の発生状態を変化させ、changing the generation state of reflected waves, diffracted waves, and scattered waves in the ray tracing calculation based on the position data of the structure;
前記推定された電磁界分布を前記出力装置に送信し、transmitting the estimated electromagnetic field distribution to the output device;
前記出力装置は、前記推定された電磁界分布を出力することを特徴とする無線通信特性予測システム。The wireless communication characteristic prediction system is characterized in that the output device outputs the estimated electromagnetic field distribution.
計測装置と、移動計測装置と、モデル生成装置と、構造データ記憶装置と、電磁界計算装置と、出力装置とを備え、The system includes a measurement device, a mobile measurement device, a model generation device, a structure data storage device, an electromagnetic field calculation device, and an output device;
前記計測装置は、通信サービス提供エリア内に存在する電磁波散乱体の表面上の点までの距離と方向を計測し、The measuring device measures a distance and a direction to a point on a surface of an electromagnetic wave scatterer present within a communication service providing area;
前記移動計測装置は、通信用周波数における電磁界強度を測定する電磁界測定装置を搭載し、The mobile measurement device is equipped with an electromagnetic field measuring device that measures electromagnetic field strength at a communication frequency;
前記モデル生成装置は、前記計測装置が計測したデータから、前記通信サービス提供エリア内の構造体を表すポリゴンを生成し、the model generation device generates polygons representing structures within the communication service provision area from the data measured by the measurement device;
前記構造データ記憶装置は、レイトレース計算に必要なデータを格納し、The structure data storage device stores data necessary for ray tracing calculations;
前記電磁界計算装置は、The electromagnetic field calculation device is
所定の処理を実行する演算装置と、前記演算装置がアクセス可能な記憶装置とを有し、A computing device that executes a predetermined process and a storage device that can be accessed by the computing device,
前記レイトレース計算を繰り返し実行して電磁界分布を推定し、Repeating the ray tracing calculation to estimate an electromagnetic field distribution;
前記構造体の位置データから前記レイトレース計算における反射波と回折波と散乱波の発生状態を変化させ、changing the generation state of reflected waves, diffracted waves, and scattered waves in the ray tracing calculation based on the position data of the structure;
前記推定された電磁界分布を前記出力装置に送信し、transmitting the estimated electromagnetic field distribution to the output device;
前記出力装置は、前記推定された電磁界分布を出力することを特徴とする無線通信特性予測システム。The wireless communication characteristic prediction system is characterized in that the output device outputs the estimated electromagnetic field distribution.
前記点群データは、前記構造体の表面までの距離の実測データから生成され、The point cloud data is generated from actual measurement data of distances to a surface of the structure,
前記電磁界計算装置は、前記構造体の位置データとして前記点群データを取得することを特徴とする無線通信特性予測システム。The electromagnetic field calculation device acquires the point cloud data as position data of the structure.
前記モデル生成装置は、前記点群データから生成されたポリゴンを、隣接するポリゴンとの位置関係によってグループ分けし、the model generating device groups the polygons generated from the point cloud data according to their positional relationships with adjacent polygons;
前記電磁界計算装置は、前記グループ分けされたポリゴンの情報を用いて、前記レイトレース計算の回折波が発生するかを決定することを特徴とする無線通信特性予測システム。The wireless communication characteristic prediction system, wherein the electromagnetic field calculation device uses information of the grouped polygons to determine whether a diffracted wave will occur in the ray tracing calculation.
前記モデル生成装置は、前記点群データから生成されたポリゴンを、隣接するポリゴンとの位置関係及び通信波長によってグループ分けし、the model generating device groups the polygons generated from the point cloud data according to their positional relationships with adjacent polygons and communication wavelengths;
前記電磁界計算装置は、前記グループ分けされたポリゴンの情報を用いて、前記レイトレース計算の回折波及び散乱波が発生するかを決定することを特徴とする無線通信特性予測システム。The wireless communication characteristic prediction system is characterized in that the electromagnetic field calculation device uses information of the grouped polygons to determine whether diffracted waves and scattered waves will occur in the ray tracing calculation.
無線通信装置が配置された通信サービス提供エリア内の複数の場所で測定された電磁界強度を測定する電磁界測定装置を備え、an electromagnetic field measuring device for measuring electromagnetic field strengths at a plurality of locations within a communication service area in which a wireless communication device is located;
前記電磁界計算装置は、前記レイトレース計算で求められるエリア内の電磁界分布と、測定された電磁界強度との差が減少するように、前記点群データから生成されたポリゴンの位置及び方向を変化させて前記レイトレース計算を再実行することを特徴とする無線通信特性予測システム。The electromagnetic field calculation device re-executes the ray tracing calculation by changing the position and orientation of a polygon generated from the point cloud data so as to reduce the difference between the electromagnetic field distribution within the area obtained by the ray tracing calculation and the measured electromagnetic field intensity.
前記電磁界計算装置は、The electromagnetic field calculation device is
前記生成されたポリゴンに電気特性に関する情報が付加されたデータを記憶し、storing data in which information regarding electrical characteristics is added to the generated polygon;
前記電気特性に関する情報を参照して、前記レイトレース計算でレイがポリゴンに衝突する際に再放射されるレイの放射方向及び初期強度を決定することを特徴とする無線通信特性予測システム。A wireless communication characteristic prediction system characterized by determining the radiation direction and initial intensity of a ray that is re-radiated when a ray collides with a polygon in the ray tracing calculation by referring to information about the electrical characteristics.
前記出力装置は、通信サービス提供エリア内のポリゴンを用いた電磁界計算の結果と、前記電磁界計算に用いたポリゴンのグループに関する情報を表示するため表示データを生成することを特徴とする無線通信特性予測システム。The output device generates display data to display the results of electromagnetic field calculations using polygons within a communication service area and information regarding groups of polygons used in the electromagnetic field calculations.
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| 猪又 稔 Minoru INOMATA,高周波数帯における市街地見通し外環境の点群データを用いた伝搬特性推定法の推定精度評価,電子情報通信学会2018年総合大会講演論文集 通信1 PROCEEDINGS OF THE 2018 IEICE GENERAL CONFERENCE,2018年03月06日 |
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