專利名稱：無線電波傳播特性估計系統(tǒng)及其方法和程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線電波傳播特性估計系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明涉及一種用于估計無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)一部分中研究目標區(qū)中的無線電波傳播特性的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中當覆蓋區(qū)寬時該研究目標區(qū)變?yōu)楣烙嬆繕恕?br> 背景技術：
無線電波傳播特性估計系統(tǒng)(無線電波傳播模擬器)用于支持將基站和母機(parent machine)布置在無線通信系統(tǒng)中。利用該無線電波模擬器，來估計任意接收點的接收功率和延遲傳布，并確定合適的發(fā)射站安裝位置。結果，實現(xiàn)了諸如要布置的基站數(shù)目的減少之類的效率的提高。
無線電波傳播模擬大致分為使用統(tǒng)計技術的無線電波傳播模擬和使用決策理論技術的無線電波傳播模擬。在統(tǒng)計技術中，給出把距離和頻率作為變元的傳播損耗估計表達式。根據(jù)通過傳播損耗實際測量所獲得的大量數(shù)據(jù)，通過多元分析來確定參數(shù)。一般，由于建筑物或室內(nèi)物體所造成的反射或透射，無線電波的傳播隨區(qū)域而變。根據(jù)統(tǒng)計技術，給出區(qū)域變化的中值。
另一方面，決策理論技術是一種把天線所發(fā)射的無線電波看作大量無線電波射線(ray)的集合的技術，它假定每條射線都被重復反射和透射、并傳播，并對到達觀測點的射線進行組合、以得到傳播損耗和延遲量。該技術被稱為射線追蹤方法。在射線追蹤方法中，考慮由實際建筑物造成的反射、透射和衍射的影響，因此在觀測點可以知道區(qū)域變化自己。
射線追蹤方法進一步大致分為射線發(fā)射方法和成像方法。射線發(fā)射技術是一種以恒定角間距離散地發(fā)射射線、接連追蹤它們的軌跡、并把通過接收點附近的射線看作已到達接收點的射線的技術。
另一方面，成像方法是一種通過尋找反射面的鏡面反射點，來確定把發(fā)射點和接收點相互連接的射線反射和透射路徑的技術。如果指定了發(fā)射和接收點以及反射和透射目標，則可唯一得到反射和透射路徑。因此，在成像方法中，可以尋找嚴格的射線傳播路徑。例如在專利文獻1中公開了射線發(fā)射方法和成像方法的細節(jié)。
專利文獻1JP，H9-33584，A發(fā)明內(nèi)容另一方面，近些年來隨著便攜式電話的普及，掌握蜂窩系統(tǒng)中的無線電波傳播情況已經(jīng)變得重要。尤其是，最近人們正在研究一種把相同終端用作連接到普通公用線上的便攜式電話終端、來作為企業(yè)中電話分機的業(yè)務形式。在這種情況下，準確地掌握來自戶外基站的無線電波泄漏到覆蓋區(qū)中某一建筑物中的程度，就變?yōu)楸匦璧摹．斃脽o線電波傳播模擬器來執(zhí)行這項工作時，一種只對來自基站的無線電波的覆蓋區(qū)一部分中的研究目標區(qū)高速和高精度地估計無線電波傳播環(huán)境的技術，就變?yōu)楸匦璧摹Ｈ欢?，上述任何常?guī)技術都不能滿足這個要求。
現(xiàn)在將參考圖1至4來描述常規(guī)技術的問題。在圖1所示的區(qū)域中，布置了大量建筑物如大樓和公路。在每個大樓內(nèi)，都布置了大量目標如家具和用具?，F(xiàn)在，假定圖1下部所示的戶外基站是無線系統(tǒng)的發(fā)射源1，并且圖1上部所示的大樓是成為傳播估計目標的研究目標區(qū)2。現(xiàn)在，將描述一種高速和高精度地估計研究目標區(qū)2中無線電波傳播環(huán)境的技術。
圖2是使用統(tǒng)計技術的無線電波估計的概念圖。在該技術中，根據(jù)地形傾角(inclination)和大樓密度來給出傳播損耗估計表達式，并利用該估計表達式來估計研究目標區(qū)2中的接收功率。該技術是一種尋找區(qū)域變化中值的技術。此后，不可能準確反映位于研究目標區(qū)2內(nèi)或附近的墻壁和室內(nèi)目標對無線電波的影響。結果，不可能高精度地估計研究目標區(qū)2中的無線電波傳播環(huán)境。
圖3是使用射線發(fā)射方法的無線電波估計的概念圖。在該方法中，假定以恒定角間距從發(fā)射源離散發(fā)射的射線在傳播的同時，以幾何光學方式被建筑物重復反射和透射，并且該路徑被追蹤。在該技術中，準確反映了建筑物和室內(nèi)目標的影響，并且高精度無線電波傳播估計是可能的。在要分析的區(qū)域較寬、或者在要分析的區(qū)域中有大量內(nèi)容的情況下，計算時間變得較長。此外，因為射線是和研究目標區(qū)2位置無關地發(fā)出的，所以甚至對沒有通過研究目標區(qū)2的射線也進行計算。這導致在計算中發(fā)生可怕的浪費的問題。
圖4是使用成像方法的無線電波傳播估計的概念圖。在該技術中，預先設置接收點，然后進行射線搜索，因此沒有以上參考射線發(fā)射方法提到的浪費射線計算問題。然而，成像方法本身是一種對反射面和衍射點的所有內(nèi)容的所有組合進行搜索以獲得到達接收點的射線的技術。因此，如果內(nèi)容的反射面和衍射點增加了，則有這樣一個缺點，計算量按指數(shù)規(guī)律增加。此外，每個接收點都必需搜索射線。因此，如果研究目標區(qū)2寬到某種程度，則需要更長的計算時間。結果，計算時間變得很長，并且也不能執(zhí)行快速傳播估計。
本發(fā)明的目的是，提供一種高速和高精度地估計無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)一部分中研究目標區(qū)中的無線電波傳播特性的無線電波特性估計系統(tǒng)及其方法和程序，當覆蓋區(qū)較寬時、該研究目標區(qū)變?yōu)楣烙嬆繕恕?br> 根據(jù)本發(fā)明的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)是一種用于估計研究目標區(qū)中無線電波傳播環(huán)境的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中該無線電波傳播特性估計系統(tǒng)具備發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)，該無線電波傳播特性估計系統(tǒng)包括第一單元，用于得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況；第二單元，用于準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況；以及第三單元，用于通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。
根據(jù)本發(fā)明的無線電波傳播特性估計方法是，當在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中提供發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)時、估計研究目標區(qū)中無線電波傳播環(huán)境的一種無線電波傳播特性估計方法，該無線電波傳播特性估計方法包括第一步驟，得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況；第二步驟，準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況；以及第三步驟，通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。
根據(jù)本發(fā)明的計算機程序產(chǎn)品是一種當被執(zhí)行時、使計算機執(zhí)行一種方法的計算機程序產(chǎn)品，當在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中提供發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)時、所述方法估計研究目標區(qū)中無線電波傳播環(huán)境，該計算機程序產(chǎn)品包括用于得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況的處理；用于準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況的處理；以及用于通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細無線電波傳播估計的處理。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的功能。在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中，提供發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)。當估計研究目標區(qū)中的無線電波傳播環(huán)境時，得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況。準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況。通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。
關于一般無線電波傳播情況，可以提到以下情況得到位于研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的接收功率的情況；得到無線電波到達方向以及與到達方向相對應的接收功率的情況；以及對于每個多徑分量都得到接收功率、無線電波到達方向和無線電波到達時間的情況。根據(jù)本發(fā)明，對于每種情況，都向偽發(fā)射源提供合適的參數(shù)。
當進行詳細無線電波傳播估計時，希望利用射線追蹤方法對分析區(qū)進行無線電波傳播估計。利用射線追蹤方法，可合適地考慮研究目標區(qū)內(nèi)或附近的內(nèi)容，并且可以執(zhí)行高精度無線電波傳播估計。關于得到一般無線電波傳播情況的技術，可以應用各種技術，如統(tǒng)計技術、射線追蹤方法和實際測量。例如，如果來自發(fā)射源的無線電波的到達范圍寬，并且該范圍中有大量內(nèi)容，則希望使用需要較短計算時間的統(tǒng)計技術。
另一方面，當希望高精度地估計研究目標區(qū)中的無線電波傳播環(huán)境時，希望使用射線追蹤。如果能夠容易地執(zhí)行研究目標區(qū)內(nèi)或附近的實際測量，則也可以通過實際測量來得到一般無線電波傳播情況。在無線系統(tǒng)的寬覆蓋區(qū)內(nèi)，本發(fā)明產(chǎn)生以下效果可以僅僅關于作為覆蓋區(qū)一部分的研究目標區(qū)，來高速、高精度地估計無線電波傳播環(huán)境的區(qū)域變化。


圖1示出了無線電波傳播估計方法。
圖2是使用統(tǒng)計技術的無線電波傳播估計的概念圖，其中統(tǒng)計技術是一種常規(guī)技術。
圖3是使用射線發(fā)射方法的無線電波傳播估計的概念圖，其中射線發(fā)射方法是一種常規(guī)技術。
圖4是使用成像方法的無線電波傳播估計的概念圖，其中成像方法是一種常規(guī)技術。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例中的功能示意框圖。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例中的操作概況流程圖。
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例中的操作圖。
圖8所示為根據(jù)本發(fā)明的第一例子中的操作流程圖。
圖9示出了第一例子中的分析區(qū)提取和所提取的觀測點。
圖10示出了第一例子中的偽發(fā)射源布置。
圖11示出了第一例子中使用射線發(fā)射方法的無線電波傳播估計。
圖12所示為根據(jù)本發(fā)明的第二例子中的操作流程圖。
圖13示出了第二例子中的分析區(qū)提取和所提取的觀測點。
圖14示出了第二例子中的偽發(fā)射源布置。
圖15示出了第二例子中的偽發(fā)射源發(fā)射功率確定。
圖16示出了第二例子中使用射線發(fā)射方法的無線電波傳播估計。
圖17所示為根據(jù)本發(fā)明的第三例子中的操作流程圖。
圖18示出了第三例子中的分析區(qū)以及被分成多塊的研究目標區(qū)外墻。
圖19示出了第三例子中的觀測點提取。
圖20示出了第三例子中的偽發(fā)射源布置。
圖21示出了第三例子中使用射線發(fā)射方法的無線電波傳播估計。
圖22所示為根據(jù)本發(fā)明的第四例子中的操作流程圖。
圖23示出了第四例子中的觀測點提取。
圖24示出了第四例子中的偽發(fā)射源布置。
圖25示出了第四例子中使用射線發(fā)射方法的無線電波傳播估計。
圖26所示為根據(jù)本發(fā)明的第五例子中的操作流程圖。
圖27示出了第五例子中的觀測點提取。
圖28示出了第五例子中的偽發(fā)射源布置。
圖29示出了第五例子中使用射線發(fā)射方法的無線電波傳播估計。
附圖標記說明10一般無線電波傳播情況獲取裝置20偽發(fā)射源準備裝置30無線電波傳播估計裝置40控制單元(CPU)50存儲器具體實施方式
以下，將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例。圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例概況的功能框圖。該實施例中的系統(tǒng)是一種在具有多個內(nèi)容的三維區(qū)域中具備發(fā)射源和研究目標區(qū)、并對研究目標區(qū)中的無線電波傳播環(huán)境進行估計的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，該研究目標區(qū)變?yōu)閺陌l(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境研究目標。如圖5所示，該系統(tǒng)包括一般無線電波傳播情況獲取裝置10，偽發(fā)射源準備裝置20，無線電波傳播估計裝置30，控制單元40，以及存儲器50。
一般無線電波傳播情況獲取裝置10具有一種得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況的功能。偽發(fā)射源準備裝置20具有一種準備有限偽發(fā)射源、來模擬一般無線電波傳播情況獲取裝置10所得到的一般無線電波傳播情況的功能。無線電波傳播估計裝置30具有以下功能通過把偽發(fā)射源準備裝置20所準備的有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。控制單元40是用于控制這些單元10至30的中央處理器(CPU)。存儲器50起CPU工作存儲器的作用，并且預先存儲CPU的操作程序作為程序。
圖6所示為圖5中實施的操作大綱流程圖。圖7所示為操作大綱圖。在其中如圖1所示布置了諸如大樓和公路的大量建筑物的區(qū)域中，戶外基站被指定為無線系統(tǒng)的發(fā)射源1，并且大樓被指定為研究目標區(qū)2。首先，一般無線電波傳播情況獲取裝置10掌握研究目標區(qū)2內(nèi)或附近的大致無線電波傳播環(huán)境(步驟S1)。為了掌握大致的無線電波傳播環(huán)境，除眾所周知的統(tǒng)計技術和射線追蹤方法以外，還可以使用諸如實際測量的技術。
隨后，偽發(fā)射源準備裝置20準備模擬的發(fā)射源，以便模擬在步驟S1獲得的無線電波傳播環(huán)境(步驟S2)。一個或多個模擬發(fā)射源100(見圖7)被布置在研究目標區(qū)外面作為模擬發(fā)射源。此后，無線電波傳播估計裝置30通過把模擬發(fā)射源100指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)2(見圖7)的分析區(qū)3指定為分析目標，來估計詳細的無線電波傳播(步驟S3)。此時，在無線電波傳播估計中，使用了眾所周知的射線追蹤方法。
以下，將參考具體實施例來描述實施例，以便于理解。
第一例子現(xiàn)在將描述本發(fā)明第一例子。該例子中假定的區(qū)以及無線系統(tǒng)中的發(fā)射源和研究目標區(qū)和圖1所示的相同。圖8所示為該例子中的操作流程圖。圖9示出了該例子中的分析區(qū)3。研究目標區(qū)2也被包括分析區(qū)3內(nèi)。后面將描述分析區(qū)3的提取方法。
在該例子中，首先將觀測點20布置在研究目標區(qū)2內(nèi)(步驟S11)。可以將觀測點20布置在任何位置，只要它位于研究目標內(nèi)或附近。隨后，利用統(tǒng)計技術得到從發(fā)射源1發(fā)射的無線電波在觀測點20處的接收功率(步驟S12)。此時得到的接收功率以Pr_20表示。
提取分析區(qū)3(步驟S13)。在該例子中，把研究目標區(qū)2和研究目標區(qū)2附近的大樓和公路一起提取為分析區(qū)3。當在后面步驟進行詳細的無線電波傳播估計時，該分析區(qū)變?yōu)榉治瞿繕?。分析目標中包括多少除研究目標以外的建筑物，取決于估計精度的提高和計算時間的增加。如果分析區(qū)中包括的建筑物數(shù)目大，則需要長計算時間，但是可以更準確地反映由建筑物造成的無線電波反射的影響。在圖9所示的例子中，采用包括研究目標區(qū)附近大樓的一個街區(qū)作為分析區(qū)3。
隨后，對用于模擬在步驟S12得到的無線電波傳播環(huán)境的偽發(fā)射源進行布置(步驟S14)。圖10中示出了該例子中偽發(fā)射源101至103的布置。如該例子中，考慮到在假定自由空間的情況下無線電波的到達方向，希望將偽發(fā)射源布置在把發(fā)射源1連接到觀測點20的線附近。希望將偽發(fā)射源布置在分析區(qū)3外面。另一方面，關于所布置的偽發(fā)射源數(shù)目，可以布置單個偽發(fā)射源，或者可以布置多個偽發(fā)射源。如果布置多個偽發(fā)射源，則希望這樣布置它們，以使這些偽發(fā)射源到觀測點20之間的距離相等。在該例子中，在和觀測點20相距d的位置，布置3個偽發(fā)射源101至103。
隨后，確定所布置的偽發(fā)射源的發(fā)射功率(步驟S15)。偽發(fā)射源101至103每一個的發(fā)射功率(Pt_n，其中n＝101，102，103)由以下方程式給出Pt_n＝Pr_20/{N*Loss(d)} (1)在此，N是所布置的偽發(fā)射源總數(shù)，并且在該例子中N＝3。Loss(d)是觀測點20和偽發(fā)射源101至103之間的傳播環(huán)境中的傳播損耗。利用統(tǒng)計技術來得到Loss(d)。
隨后，通過把在步驟S14布置的偽發(fā)射源101至103指定為新發(fā)射源、并把分析區(qū)3指定為目標，來進行無線電波傳播估計(步驟S16)。圖11示出了在步驟S16執(zhí)行的無線電波傳播估計的概念圖。在該例子中，利用作為射線追蹤方法之一的射線發(fā)射方法，來對研究目標區(qū)2的傳播環(huán)境進行高精度估計。而且，把從偽發(fā)射源101至103發(fā)射的射線的發(fā)射方向僅限于分析區(qū)3中。
另外，除研究目標區(qū)2以外，忽視位于大樓內(nèi)的目標，并且只考慮由大樓外墻造成的反射。因為除研究目標區(qū)2以外的大樓內(nèi)目標對研究目標區(qū)2中的無線電波傳播特性幾乎不施加影響，所以可以在不犧牲估計精度的情況下實現(xiàn)快速計算。另一方面，關于研究目標區(qū)2的內(nèi)部，也考慮大樓內(nèi)的布局信息來進行無線電波傳播估計。結果，即使考慮研究目標區(qū)2中的墻壁和室內(nèi)目標，也可以實現(xiàn)高速高精度無線電波傳播估計。
第二例子現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第二例子。該例子中假定的區(qū)以及無線系統(tǒng)中的發(fā)射源和研究目標區(qū)和圖1所示的相同。圖12所示為該例子中的操作流程圖。圖13示出了該例子中的分析區(qū)3。在該例子中，分析區(qū)3和研究目標區(qū)2相同。后面將描述分析區(qū)3的提取方法。
在該例子中，步驟S21和S22類似于第一例子中的步驟S11和S12。觀測點20被布置在研究目標區(qū)2內(nèi)，并且利用統(tǒng)計技術來估計那個位置的接收功率。此時得到的接收功率以Pr_20表示。
隨后，提取分析區(qū)3(步驟S23)。在該例子中，提取和研究目標區(qū)相同的區(qū)作為分析區(qū)3。如在該例子中，通過使分析區(qū)3成為和研究目標區(qū)2相同的區(qū)，可以把隨后步驟的無線電波傳播估計中的分析目標限制到所需的最小限度，并且可以縮短計算時間。另一方面，必需對偽發(fā)射源的布置以及每個偽發(fā)射源發(fā)射功率的確定進行設計，以便正確反映由研究目標區(qū)2附近的大樓和公路造成的反射和衍射效應。
隨后，對用于模擬在步驟S22得到的無線電波傳播環(huán)境的偽發(fā)射源進行布置(步驟S24)。此時，希望將偽發(fā)射源布置在和研究目標區(qū)外墻相距恒定距離的位置。圖14示出了該例子中偽發(fā)射源101至124的布置。
隨后，確定所布置的偽發(fā)射源每一個的發(fā)射功率(步S25)。偽發(fā)射源101至104每一個的發(fā)射功率(Pt_n，其中n＝101至104)由以下方程式給出Pt_n＝a_n*Pr_20/{N*Loss(d))(2)在此，方程式(2)右邊的后半部分和第一例子中方程式(1)的右邊相同。另一方面，在該例子中，引入了參數(shù)a_n，以便根據(jù)發(fā)射源1的方向和周圍建筑物的部署情況來提供權重。關于a_n，基于通過實際測量獲得的大量數(shù)據(jù)，根據(jù)情況來給出合適的數(shù)值。
現(xiàn)在將參考圖15來描述確定參數(shù)a_n的方法的例子。一般，在傳播估計統(tǒng)計技術中，對于與把發(fā)射源連接到觀測點的方向平行的公路、以及與把發(fā)射源連接到觀測點的方向垂直的公路，分別向它們提供橫向航向校正值K_al[dB]和縱向航向校正值K_ac[dB]。它們之差以K表示。另一方面，通過用θ_n表示在從研究目標區(qū)質心41到偽發(fā)射源n的方向與把發(fā)射源和觀測點連接起來的方向之間形成的角，可以利用以下方程式來近似a_n。
a_n＝Kcos(θ_n) (3)如果建筑物在研究目標區(qū)2鄰近，則因為無線電波傳播特性，來自該建筑物方向的無線電波將被該建筑物阻擋，并且無線電波難以到達研究目標區(qū)2。如下所述來考慮這一點。如果有建筑物在研究目標區(qū)2外墻附近，則對于處于鄰近建筑物方向的偽發(fā)射源(偽發(fā)射源108至117)，通過統(tǒng)計技術來計算與通過鄰近大樓的穿透率相對應的損耗，并將該損耗加到a_n上。
關于確定a_n的方法，可以想象除上述技術以外的幾種技術。例如，如果研究目標區(qū)遠離發(fā)射源、并且沒有大樓大大影響研究目標區(qū)附近的傳播特性，則可以把前進到研究目標區(qū)的無線電波的到達方向看作來自任何方向的常數(shù)。在這種情況下，可以簡單地設置a_n＝1。
隨后，通過把在步驟S24布置的偽發(fā)射源101至124指定為新發(fā)射源、并把分析區(qū)3指定為目標，來進行無線電波傳播估計(步驟S26)。圖16示出了在步驟S26執(zhí)行的無線電波傳播估計的概念圖。同樣在該例子中，以和第一例子相同的方式，利用作為射線追蹤方法之一的射線發(fā)射方法，來對研究目標區(qū)2的傳播環(huán)境進行高精度估計。而且，把從偽發(fā)射源101至124發(fā)射的射線的發(fā)射方向僅限于在分析區(qū)3中。
另一方面，通過進行無線電波傳播估計、同時也考慮研究目標區(qū)2內(nèi)的布局信息，即使考慮研究目標區(qū)2中的墻壁和室內(nèi)目標，也可以實現(xiàn)高速高精度無線電波傳播估計。
在上述第一和第二例子中，當在步驟S12和S22估計觀測點20處的接收功率Pr_20時，使用了統(tǒng)計無線電波估計方法。然而，除此之外，可以通過實際測量來得到觀測點20處的接收功率。
第三例子現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第三例子。該例子中假定的區(qū)以及無線系統(tǒng)中的發(fā)射源和研究目標區(qū)和圖1所示的相同。圖17所示為該例子中的操作流程圖。在該例子中，分析區(qū)3和研究目標區(qū)2相同。后面將描述分析區(qū)3的提取方法。
首先，在研究目標區(qū)2中提取多個觀測點(步驟S31)。現(xiàn)在將描述提取多個觀測點的方法。首先，如圖18所示，將研究目標區(qū)2的外墻分成多塊(外墻31至38)。隨后，相對于通過劃分獲得的每一堵外墻，來布置一個觀測點。此時，希望將觀測點布置在每堵外墻中具有大無線電波透射率的位置，如窗戶玻璃部分。圖19示出了該例子中觀測點21至28的布置。
隨后，通過實際測量來得到從發(fā)射源1發(fā)射的無線電波在觀測點21至28每一點處的接收功率(步驟S32)。在觀測點21至28得到的接收功率分別以Pr_21至Pr_28表示。
以和第二例子相同的方式提取分析區(qū)。提取和研究目標區(qū)2相同的區(qū)作為分析區(qū)3(步驟S33)。隨后，對用于模擬在步驟S32得到的無線電波傳播環(huán)境的偽發(fā)射源進行布置(步驟S34)。此時，希望這樣布置偽發(fā)射源，以使它們以一一對應關系分別和步驟S31設置的觀測點關聯(lián)。另外，希望將偽發(fā)射源分別布置在和研究目標區(qū)的外墻相距恒定距離的位置。圖20示出了該例子中偽發(fā)射源101至108的布置。在該例子中，把偽發(fā)射源101至108布置在分別和位于研究目標區(qū)外墻上的觀測點21至28相距恒定距離d的位置。
隨后，確定所布置的偽發(fā)射源每一個的發(fā)射功率(步驟S35)。偽發(fā)射源101至108每一個的發(fā)射功率(Pt_n，其中n＝101至108)由以下方程式給出。
Pt_n＝Pr_20/Loss(d)(4)在此，Loss(d)是在觀測點21至28和各自對應的偽發(fā)射源101至108之間的距離d上造成的傳播損耗。根據(jù)自由空間中的理論傳播損耗方程，來得到Loss(d)。
通過把在步驟S34布置的偽發(fā)射源101至108指定為新發(fā)射源、并把分析區(qū)3指定為目標，來進行無線電波傳播估計(步驟S36)。圖21示出了在步驟S36執(zhí)行的無線電波傳播估計的概念圖。同樣在該例子中，以和第一例子或第二例子中有關部分相同的方式，利用作為射線追蹤方法之一的射線發(fā)射方法，來對研究目標區(qū)2的傳播環(huán)境進行高精度估計。此時射線發(fā)射方向僅限于由每個偽發(fā)射源所對應的觀測點代表的外墻。例如，偽發(fā)射源101的射線發(fā)射方向僅限于外墻31。
第四例子現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第四例子。該例子中假定的區(qū)以及無線系統(tǒng)中的發(fā)射源和研究目標區(qū)和圖1所示的相同。圖22所示為該例子中的操作流程圖。在該例子中，分析區(qū)3和研究目標區(qū)2相同。后面將描述分析區(qū)3的提取方法。
以和第三例子中有關部分相同的方式，來執(zhí)行該例子中觀測點的提取。分別為通過劃分而獲得的外墻31至38布置觀測點21至28(步驟S41)。隨后，在觀測點21至28的每一點，通過實際測量來得到從發(fā)射源1發(fā)射的無線電波在觀測點21至28每一點的無線電波到達方向、以及與無線電波到達方向相對應的接收功率(步驟S42)。為了測量到無線電波到達方向，應該使用具有強指向性的天線如陣列天線。在圖23中，用箭頭指示在觀測點21至28得到的無線電波到達方向，并指出相應的接收功率(Pr_21_1至Pr_28_2)。
以與第二例子和第三例子相同的方式提取分析區(qū)。提取和研究目標區(qū)2相同的區(qū)作為分析區(qū)3(步驟S43)。隨后，對用于模擬在步驟S42得到的無線電波傳播環(huán)境的偽發(fā)射源101-1至108-2進行布置(步驟S44)。此時，這樣布置偽發(fā)射源，以使它們分別和步驟S42得到的無線電波傳播方向關聯(lián)，并使它們位于無線電波傳播方向上分別從觀測點伸出的線上。另外，希望將偽發(fā)射源分別布置在和研究目標區(qū)的外墻相距恒定距離的位置。圖24示出了該例子中偽發(fā)射源101-1至108-2的布置。通過這樣布置偽發(fā)射源，可以高精度地模擬到達無線電波到達研究目標的到達方向。
隨后，確定所布置的偽發(fā)射源每一個的發(fā)射功率(步驟S45)。偽發(fā)射源101-1至108-2每一個的發(fā)射功率(Pt_n_m，其中n＝101至108，且m＝1，2)由以下方程式給出。
Pt_n_m＝Pr_n_m/Loss(d) (5)在此，Loss(d)是在觀測點21至28和各自對應的偽發(fā)射源101-1至108-2之間的距離d上造成的傳播損耗。根據(jù)自由空間中的理論傳播損耗方程，來得到Loss(d)。
后面步驟S46和第三例子中的步驟S36相同。通過把偽發(fā)射源101-1至108-2指定為新發(fā)射源、并把分析區(qū)3指定為目標，并利用射線發(fā)射方法，來進行無線電波傳播估計。圖25示出了在步驟S46執(zhí)行的無線電波傳播估計的概念圖。此時射線發(fā)射方向僅限于由每個偽發(fā)射源所對應的觀測點代表的外墻。例如，偽發(fā)射源101-1的射線發(fā)射方向僅限于外墻31。
在第三例子和第四例子中，在步驟S32和S42利用實際測量來估計觀測點21至28的接收功率Pr_21至Pr_28。作為選擇，除實際測量以外，還可以利用射線追蹤方法來得到觀測點21至28的接收功率。
第五例子現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第五例子。該例子中假定的區(qū)以及無線系統(tǒng)中的發(fā)射源和研究目標區(qū)和圖1所示的相同。圖26所示為該例子中的操作流程圖。在該例子中，分析區(qū)3和研究目標區(qū)2相同。后面將描述分析區(qū)3的提取方法。
在該例子中，以與第三和第四例子中的步驟S31和S41相同的方式，來執(zhí)行步驟S51的觀測點提取。分別為通過劃分而獲得的外墻31至38布置觀測點21至28。隨后，在觀測點21至28的每一點，對于從發(fā)射源1到達觀測點21至28的無線電波的每一多徑分量，都利用作為射線追蹤方法之一的成像方法來得到接收功率、無線電波到達方向和無線電波到達時間(步驟S52)。
在圖27中，用箭頭指示在觀測點21至28得到的無線電波到達方向，并指出相應的接收功率(Pr_21_1至Pr_28_2)和無線電波到達時間(Tr_101_1至Tr_108_2)。
接下來的步驟S53和S54與第四例子中的步驟S43和S44相同，并且執(zhí)行分析區(qū)3的提取和偽發(fā)射源101-1至108-2的布置。圖28示出了該例子中偽發(fā)射源101-1至108-2的布置。另外，根據(jù)方程式(5)來確定所布置的偽發(fā)射源每一個的發(fā)射功率(步驟S55)。
在下一步S56，通過把在步驟S54布置的偽發(fā)射源101-1至108-2指定為新發(fā)射源、并把分析區(qū)3指定為目標，來進行無線電波傳播估計。此時，從每個偽發(fā)射源發(fā)射的射線都具有與步驟S52獲得的到達延遲時間相對應的延遲。圖29示出了在步驟S56執(zhí)行的無線電波傳播估計的概念圖。同樣在該例子中，以和第一至第四例子中有關部分相同的方式，利用作為射線追蹤方法之一的射線發(fā)射方法，來估計研究目標區(qū)2的傳播環(huán)境。
以與第三和第四例子中的步驟S36和S46相同的方式，把射線發(fā)射方向僅限于由每個偽發(fā)射源所對應的觀測點代表的外墻。例如，偽發(fā)射源101-1的射線發(fā)射方向僅限于外墻31。
當然，有可能預先把上述例子每一個中的操作流程存儲在諸如只讀存儲器(ROM)的記錄介質(圖5中的存儲器50)上作為程序，并且使作為計算機的CPU讀取和執(zhí)行該操作流程。
權利要求
1.一種用于估計研究目標區(qū)中無線電波傳播環(huán)境的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中該無線電波傳播特性估計系統(tǒng)具備發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)，該無線電波傳播特性估計系統(tǒng)包括第一裝置，用于得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況；第二裝置，用于準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況；以及第三裝置，用于通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中第一裝置得到被布置在研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的接收功率，作為一般無線電波傳播情況。
3.根據(jù)權利要求2所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中將分析區(qū)設置成包括研究目標區(qū)和位于研究目標區(qū)周圍的多個內(nèi)容，以及把偽發(fā)射源準備在分析區(qū)外面以及使發(fā)射源連接到研究目標區(qū)的線的附近。
4.根據(jù)權利要求2所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中將分析區(qū)設置成和研究目標區(qū)相同，把偽發(fā)射源準備在研究目標區(qū)周圍，以及根據(jù)研究目標區(qū)周圍的內(nèi)容布置情況，來確定偽發(fā)射源的每一個的發(fā)射功率。
5.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中第一裝置得到被布置在研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的無線電波到達方向、以及與無線電波到達方向相對應的接收功率，作為一般無線電波傳播情況。
6.根據(jù)權利要求5所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中將分析區(qū)設置成和研究目標區(qū)相同，把偽發(fā)射源準備在從觀測點延伸到無線電波到達方向的線的附近。
7.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中第一裝置得到被布置在研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的每個多徑分量的接收功率、無線電波到達方向和無線電波到達時間，作為一般無線電波傳播情況。
8.根據(jù)權利要求7所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中將分析區(qū)設置成和研究目標區(qū)相同，把偽發(fā)射源準備在從觀測點延伸到無線電波到達方向的線的附近，以及當進行無線電波傳播估計時，第三裝置考慮無線電波到達時間所對應的延遲。
9.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中把射線追蹤方法用于由第三裝置執(zhí)行的無線電波傳播估計中。
10.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中第一裝置利用統(tǒng)計技術來得到一般無線電波傳播情況。
11.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中第一裝置利用射線追蹤方法來得到一般無線電波傳播情況。
12.根據(jù)權利要求1所述的無線電波傳播特性估計系統(tǒng)，其中第一裝置利用實際測量來得到一般無線電波傳播情況。
13.當在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中提供發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)時、估計研究目標區(qū)中無線電波傳播環(huán)境的一種無線電波傳播特性估計方法，該無線電波傳播特性估計方法包括第一步驟，得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況；第二步驟，準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況；以及第三步驟，通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。
14.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中在第一步驟得到被布置在研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的接收功率，作為一般無線電波傳播情況。
15.根據(jù)權利要求14所述的無線電波傳播特性估計方法，其中將分析區(qū)設置成包括研究目標區(qū)和位于研究目標區(qū)周圍的多個內(nèi)容，以及把偽發(fā)射源準備在分析區(qū)外面以及使發(fā)射源連接到研究目標區(qū)的線的附近。
16.根據(jù)權利要求14所述的無線電波傳播特性估計方法，其中將分析區(qū)設置成和研究目標區(qū)相同，把偽發(fā)射源準備在研究目標區(qū)周圍，以及根據(jù)研究目標區(qū)周圍的內(nèi)容布置情況，來確定偽發(fā)射源的每一個的發(fā)射功率。
17.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中在第一步驟得到被布置在研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的無線電波到達方向、以及與無線電波到達方向相對應的接收功率，作為一般無線電波傳播情況。
18.根據(jù)權利要求17所述的無線電波傳播特性估計方法，其中將分析區(qū)設置成和研究目標區(qū)相同，把偽發(fā)射源準備在從觀測點延伸到無線電波到達方向的線的附近。
19.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中在第一步驟得到被布置在研究目標區(qū)內(nèi)或附近的觀測點處的每個多徑分量的接收功率、無線電波到達方向和無線電波到達時間，作為一般無線電波傳播情況。
20.根據(jù)權利要求19所述的無線電波傳播特性估計方法，其中將分析區(qū)設置成和研究目標區(qū)相同，把偽發(fā)射源準備在從觀測點延伸到無線電波到達方向的線的附近，以及當在第三步驟進行無線電波傳播估計時，考慮無線電波到達時間所對應的延遲。
21.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中把射線追蹤方法用于在第三步驟執(zhí)行的無線電波傳播估計中。
22.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中在第一步驟利用統(tǒng)計技術來得到一般無線電波傳播情況。
23.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中在第一步驟利用射線追蹤方法來得到一般無線電波傳播情況。
24.根據(jù)權利要求13所述的無線電波傳播特性估計方法，其中在第一步驟利用實際測量來得到一般無線電波傳播情況。
25.一種計算機程序產(chǎn)品，其在被執(zhí)行時使計算機執(zhí)行一種當在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中提供發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)時、估計研究目標區(qū)中無線電波傳播環(huán)境的方法，該計算機程序產(chǎn)品包括用于得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況的處理；用于準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況的處理；以及用于通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細無線電波傳播估計的處理。
全文摘要
公開了一種無線電波特性估計系統(tǒng)及其方法和程序，來高速和高精度地估計無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)一部分中的研究目標區(qū)中的無線電波傳播特性，當覆蓋區(qū)寬時該研究目標區(qū)變?yōu)楣烙嬆繕?。在包括多個內(nèi)容的三維區(qū)域中，提供發(fā)射源和要關于從發(fā)射源發(fā)射的無線電波的傳播環(huán)境進行研究的研究目標區(qū)。當估計研究目標區(qū)中的無線電波傳播環(huán)境時，一般無線電波傳播情況獲取裝置(10)得到研究目標區(qū)內(nèi)或附近的一般無線電波傳播情況，偽發(fā)射源準備裝置(20)準備有限偽發(fā)射源來模擬一般無線電波傳播情況。無線電波傳播估計裝置(30)通過把有限偽發(fā)射源指定為新發(fā)射源、并把包括研究目標區(qū)的分析區(qū)指定為分析目標，來進行詳細的無線電波傳播估計。
文檔編號H04B17/00GK1806403SQ200580000450
公開日2006年7月19日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權日2004年3月17日
發(fā)明者菅原弘人, 渡邊吉則, 小野隆志 申請人:日本電氣株式會社