JP6116362B2 - 電波干渉影響世帯数推計装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、エリア放送局等のホワイトスペース利用局を設置した場合に電波干渉妨害を受ける世帯数を推計する電波干渉影響世帯数推計装置及びプログラムに関する。

現在、ホワイトスペース（放送用等の目的に割当てられているが、地理的条件や技術的条件によって、他の目的にも利用可能な周波数）を利用するシステムとして、特定の狭小な区域（例えば、美術館、大学、商店街等）に対する放送を目的とするエリア放送の運用が開始されている。エリア放送の他、特定ラジオマイク、センサーネットワーク、災害向け通信システム等（以下、「エリア放送等」という）の通信システムが想定されている。ただし、エリア放送等を行うには、エリア放送等の電波による干渉の影響が大きいか否かを事前に検討する必要がある。

一方、放送波等の電波伝搬の受信電界強度を精度良く推定する電界強度推定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電界強度推定装置は、基準電界強度計算部の回折損失計算回路が、都市減衰領域内の回折損失をマスクして回折損失Ｌｆを計算し、リッジ損失計算回路が、都市減衰領域内のリッジ損失をマスクしてリッジ損失Ｌｒを計算し、位相損失計算回路が、都市減衰領域内の位相損失をマスクして位相損失Ｌθを計算する。これにより、都市減衰領域内において、電波遮蔽物又は大地反射による１つの電波減衰の要因から、伝搬損失（回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ又は位相損失Ｌθ）と都市減衰Γとの２重の損失を加味することなく、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅ_ｈ２を精度高く推定する。また、電界強度を精度良く推定する装置は製品化され、実用されている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２０１１−２２３４８６号公報

"Ｐ−ＭＡＰ"、[online]、株式会社ＮＨＫアイテック、[平成２５年４月３０日検索］、インターネット<URL：http://www.p-map.info/>

特許文献１又は非特許文献１に記載の電界強度推定装置を用いて、地上デジタル放送局が送信する電波の世帯代表点における電界強度を推定することができる。同様に、エリア放送等を行うホワイトスペース利用局を設定した場合に、ホワイトスペース利用局が送信する電波の世帯代表点における電界強度を推定することができる。しかし、ホワイトスペース利用局により電波干渉妨害を受ける世帯数を自動で推計することはできなかった。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ホワイトスペース利用局を設置した場合に電波干渉妨害を受ける世帯数を自動で推計することが可能な電波干渉影響世帯数推計装置及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る電波干渉影響世帯数推計装置は、ホワイトスペース利用局を設置した場合に電波干渉妨害を受ける世帯数を推計する電波干渉影響世帯数推計装置であって、ホワイトスペース利用局を設置する候補点となる複数の設置候補点と、ホワイトスペース利用局の電波を受信する複数の世帯代表点が予め設定され、該複数の設置候補点にホワイトスペース利用局を設置したときの各世帯代表点における各ホワイトスペース利用局の電波強度が予め記憶されており、調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点を取得し、該調査対象となるホワイトスペース利用局の電波による干渉を示す干渉データを、前記電波強度を用いて算出し、該干渉データと予め設定された干渉データの閾値とを比較し、前記世帯代表点ごとに電波干渉妨害の有無を判定する電波干渉妨害判定部と、前記電波干渉妨害判定部による判定結果に基づいて、前記調査対象となるホワイトスペース利用局により電波干渉妨害を受ける世帯数を算出する電波干渉影響世帯数算出部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る電波干渉影響世帯数推計装置において、前記電波干渉妨害判定部は、前記世帯代表点及び地上デジタル放送局の組み合わせごとに前記電波干渉妨害の有無を判定し、前記電波干渉影響世帯数算出部は、前記電波干渉妨害判定部による判定結果に基づいて、前記地上デジタル放送局ごとに、該地上デジタル放送局の電波が前記調査対象となるホワイトスペース利用局の電波による干渉妨害を受ける世帯数を算出することを特徴とする。

さらに、本発明に係る電波干渉影響世帯数推計装置において、前記調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点が前記設置候補点以外である場合に、該設置点の周囲の前記設置候補点にホワイトスペース利用局を設置したときの前記電波強度を用いて、前記世帯代表点における前記調査対象となるホワイトスペース利用局の電波強度を推定する電波強度推定部を備え、前記電波干渉妨害判定部は、前記干渉データを前記電波強度推定部により推定した電波強度を用いて算出することを特徴とする。

さらに、本発明に係る電波干渉影響世帯数推計装置において、前記干渉データは、ＩＮ比又はＤＵ比であることを特徴とする

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記電波干渉影響世帯数推計装置として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ホワイトスペース利用局を設置した場合に電波干渉妨害を受ける世帯数を自動で推計することができるようになる。

本発明の第１の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の構成を示すブロック図である。 受信電波情報の算出例を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の電波強度の推定方法を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の構成を示すブロック図である。図１に示す例では、電波干渉影響世帯数推計装置１は、電波干渉妨害判定部１０と、電波干渉影響世帯数算出部２０とを備える。図１では受信電波情報記憶部３０を電波干渉影響世帯数推計装置１の外部に備えているが、電波干渉影響世帯数推計装置１が受信電波情報記憶部３０を備える構成としてもよい。

受信電波情報記憶部３０は、複数の設置候補点に仮想的にホワイトスペース利用局を設置した場合の、各世帯代表点が各ホワイトスペース利用局から受信する受信電力又は受信電界強度（以下、「電波強度」という）を含む受信電波情報を記憶する。受信電波情報は、各世帯代表点が地上デジタル放送局から受信する電波強度を含んでもよい。また、地上デジタル放送局からの電波強度に地上デジタル放送局のチャンネルを対応付けてもよい。電波強度は、例えば非特許文献１に記載の製品を用いて求めることができる。

図２は、受信電波情報の算出例を説明する図である。世帯代表点は、調査対象となるエリアを所定の間隔ごと、例えば１ｋｍ四方の世帯エリアに分割し、各世帯エリアに１箇所ずつ予め設定される。ホワイトスペース利用局の設置候補点は、所定の間隔ごと、例えば１ｋｍや５ｋｍ間隔で予め設定される。図２では、世帯代表点としてＱ_１〜Ｑ_１２を示し、ホワイトスペース利用局の設置候補点としてＰ_１〜Ｐ_９を示している。

受信電波情報記憶部３０は、ホワイトスペース利用局の設置候補点Ｐ_１にホワイトスペース利用局Ｇ_１を設置した場合に、各世帯代表点Ｑ_１〜Ｑ_１２がホワイトスペース利用局Ｇ_１から受信する電波強度を記憶し、同様に、ホワイトスペース利用局の設置候補点Ｐ_２〜Ｐ_９にホワイトスペース利用局Ｇ_２〜Ｇ_９を設置した場合に、各世帯代表点Ｑ_１〜Ｑ_１２がホワイトスペース利用局Ｇ_２〜Ｇ_９から受信する電波強度を記憶する。受信電波情報記憶部３０は、さらに、各世帯代表点Ｑ_１〜Ｑ_１２が地上デジタル放送局Ｔ_１，Ｔ_２から受信する電波強度を記憶してもよい。

電波干渉妨害判定部１０には、ユーザにより、ホワイトスペース利用局が送信する電波による干渉を示す干渉データの閾値が設定される。干渉データは、例えば、ホワイトスペース利用局が送信する電波を干渉波とするＩＮ比（干渉波電力対雑音電力比）、又は、ホワイトスペース利用局が送信する電波を妨害波とし地上デジタル放送局が送信する電波を希望波とするＤＵ比である。また、電波干渉妨害判定部１０には、ユーザにより、調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点を示す設置情報が設定される。本実施形態では、調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点は、予め設定されたホワイトスペース利用局の設置候補点（又はその近傍の地点）とする。

電波干渉妨害判定部１０は、受信電波情報記憶部３０から、ユーザにより設定された設置点に対応する設置候補点にホワイトスペース利用局を設置した場合の受信電波情報を取得し、世帯代表点ごとに、調査対象となるホワイトスペース利用局が送信する電波による干渉を示す干渉データを算出する。そして、世帯代表点ごとに、算出した干渉データと干渉データの閾値とを比較し、干渉波の電波強度が閾値よりも大きい場合には電波干渉妨害有りと判定し、干渉波の電波強度が閾値以下である場合には電波干渉妨害無しと判定する。そして、電波干渉妨害判定結果を電波干渉影響世帯数算出部２０に出力する。

電波干渉妨害判定部１０は、干渉データがＩＮ比である場合には、調査対象となるホワイトスペース利用局に対し、各世帯代表点Ｑ_１〜Ｑ_１２における電波干渉妨害の有無を判定する。例えば、図２において、調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点をＰ_１とすると、干渉データがＩＮ比である場合には、各世帯代表点Ｑ_１〜Ｑ_１２において、Ｐ_１に設置されたホワイトスペース利用局Ｇ_１からの電波強度ｕ_１と所定の雑音電力との比を算出する。

また電波干渉妨害判定部１０は、干渉データがＤＵ比である場合には、調査対象となるホワイトスペース利用局に対し、世帯代表点及び地上デジタル放送局の組み合わせごとに電波干渉妨害の有無を判定する。例えば、図２において、調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点をＰ_１とすると、干渉データがＤＵ比である場合には、各世帯代表点Ｑ_１〜Ｑ_１２において、地上デジタル放送局Ｔ_１からの電波強度ｄ_１とホワイトスペース利用局Ｇ_１からの電波強度ｕ_１との比、及び地上デジタル放送局Ｔ_２からの電波強度ｄ_２とホワイトスペース利用局Ｇ_１からの電波強度ｕ_１との比を算出する。なお、電波干渉妨害判定部１０は、世帯代表点及び地上デジタル放送局のチャンネルの組み合わせごとに、電波干渉妨害の有無を判定するようにしてもよい。

電波干渉影響世帯数算出部２０は、干渉データがＩＮ比である場合には、電波干渉妨害判定部１０による電波干渉妨害判定結果に基づいて、調査対象となるホワイトスペース利用局による電波干渉妨害を受ける世帯数（影響世帯数）を算出し出力する。電波干渉影響世帯数算出部２０は世帯エリアごとの世帯数を記憶しておき、電波干渉妨害判定部１０により電波干渉妨害有りと判定された世帯代表点を有する世帯エリア内の世帯数の合計を影響世帯数とするのが好適であるが、簡易的に、電波干渉妨害判定部１０により電波干渉妨害有りと判定された世帯代表点の数を影響世帯数としてもよい。

また電波干渉影響世帯数算出部２０は、干渉データがＤＵ比である場合には、電波干渉妨害判定部１０による電波干渉妨害判定結果に基づいて、地上デジタル放送局ごとに、あるいは地上デジタル放送局のチャンネルごとに、地上デジタル放送局の電波が調査対象となるホワイトスペース利用局による電波干渉妨害を受ける影響世帯数（例えば、受信障害が発生する世帯数）を算出し出力する。また、電波干渉影響世帯数算出部２０は、どの地上デジタル放送局が調査対象となるホワイトスペース利用局の影響を受けるかを示す情報を出力してもよい。

図３は、電波干渉影響世帯数推計装置１の動作を示すブロック図である。まず、所定の間隔ごとの設置候補点にホワイトスペース利用局を仮想的に設置した場合の、世帯代表点ごとの受信電波情報を予め算出し、受信電波情報記憶部３０に記憶する（ステップＳ１０１）。また、干渉データの閾値及び調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点を電波干渉妨害判定部１０に設定する（ステップＳ１０２）。

次に、電波干渉妨害判定部１０により、受信電波情報記憶部３０から受信電波情報を取得し、調査対象となるホワイトスペース利用局が送信する電波による干渉を示す干渉データと、干渉データの閾値とを比較し、世帯代表点ごとに電波干渉妨害の有無を判定する（ステップＳ１０３）。

最後に、電波干渉影響世帯数算出部２０により、ステップＳ１０３で求めた電波干渉妨害の有無の判定結果に基づいて、調査対象となるホワイトスペース利用局による電波干渉妨害を受ける影響世帯数を算出する（ステップＳ１０４）。

以上のように、第１の実施形態の電波干渉影響世帯数推計装置１によれば、ホワイトスペース利用局を設置候補点（又はその近傍）に設置した場合に、電波干渉妨害を受ける影響世帯数を推計することができる。よって、ホワイトスペース利用局の設置業者は、影響世帯数の結果からホワイトスペース利用局の設置場所を事前に検討することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の電波干渉影響世帯数推計装置１では、ホワイトスペース利用局を設置候補点以外の地点に設置した場合には、最も距離の近い設置候補点にホワイトスペース利用局を設置した場合の受信電波情報を取得して電波干渉妨害を受ける影響世帯数を推計することになるが、この場合には推計の精度に欠ける。そこで、第２の実施形態では、ホワイトスペース利用局を任意の地点に設置した場合でも、影響世帯数を精度良く推計することが可能な電波干渉影響世帯数推計装置について説明する。

図４は、第２の実施形態に係る電波干渉影響世帯数推計装置の構成を示すブロック図である。図４に示す例では、電波干渉影響世帯数推計装置２は、電波干渉妨害判定部１０と、電波干渉影響世帯数算出部２０と、電波強度推定部４０とを備える。第２の実施形態の電波干渉影響世帯数推計装置２は第１の実施形態の電波干渉影響世帯数推計装置１と比較して、電波強度推定部４０を更に備える点が相違する。なお、第１の実施形態と同様に、図４では受信電波情報記憶部３０を電波干渉影響世帯数推計装置１の外部に備えているが、電波干渉影響世帯数推計装置２が受信電波情報記憶部３０を備える構成としてもよい。

電波強度推定部４０には、ユーザにより、調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点を示す設置情報が設定される。以下、この設置点を、設置候補点と区別するために指定設置点と称する。本実施形態では、指定設置点は所定の間隔で設定された設置候補点又はその近傍に限定されず、任意の地点とすることができる。

電波強度推定部４０は、受信電波情報記憶部３０から、指定設置点の周囲に存在する設置候補点にホワイトスペース利用局を設置した場合の受信電波情報を取得し、該受信電波情報を用いて、指定設置点に設置されたホワイトスペース利用局が送信する電波による各世帯代表点における電波強度を推定し、電波干渉妨害判定部１０に出力する。

図５は、電波強度推定部４０による電波強度の推定方法を説明する図である。任意の指定設置点Ｒに設置されたホワイトスペース利用局Ｇ’の世帯代表点Ｑにおける電波強度ｕ’は、次式（１）で表される。ここで、ｐはホワイトスペース利用局の送信電力であり、全てのホワイトスペース利用局で同じ値とする。ｌ’はホワイトスペース利用局Ｇ’の指定設置点Ｒと世帯代表点Ｑの間の距離であり、例えば緯度経度から算出する。

式（１）中の伝搬係数ｋ’は、指定設置点Ｒの周囲の設置候補点に仮想的に設置されたｎ個のホワイトスペース利用局Ｇ_ｉの伝搬係数ｋ_ｉから、次式（２）で求める。図５では、指定設置点Ｒの周囲の設置候補点Ｐ_１〜Ｐ_４に仮想的に設置された４個のホワイトスペース利用局Ｇ_１〜Ｇ_４の伝搬係数ｋ_１〜ｋ_４を用いる。ここで、ｌ_ｉは設置候補点Ｐ_ｉと世帯代表点Ｑの距離であり、例えば緯度経度から算出する。ｈ_ｉは設置候補点Ｐ_ｉとホワイトスペース利用局Ｇ’の間の距離であり、例えば緯度経度から算出する。ｕ_ｉは世帯代表点Ｑにおけるホワイトスペース利用局Ｇ_ｉの電波強度であり、受信電波情報記憶部３０に受信電波情報として記憶されている。

したがって、世帯代表点Ｑにおけるホワイトスペース利用局Ｇ’の電波強度ｕ’は、次式（３）で表される。なお、ここでは伝搬係数の重みを１／ｈとして計算しているが、伝搬係数の重みを例えば１／ｈ^２や１／ｈ^３としてもよい。

ここでは全てのホワイトスペース利用局のアンテナは無指向性の同じアンテナとみなしている。アンテナの指向性を考慮する場合には、（３）式により求まる世帯代表点Ｑにおけるホワイトスペース利用局Ｇ’の電波強度に対して、ホワイトスペース利用局Ｇ’の指定設置点Ｒと世帯代表点Ｑの位置関係により定まる、アンテナ指向性による減衰量を引いた値を電波強度ｕ’とする。

電波干渉妨害判定部１０には、ユーザにより、ホワイトスペース利用局が送信する電波による干渉を示す干渉データの閾値が設定される。電波干渉妨害判定部１０は、電波強度推定部４０により推定された電波強度を取得し、世帯代表点ごとに、調査対象となるホワイトスペース利用局が送信する電波による干渉を示す干渉データを算出する。そして、世帯代表点ごとに、干渉データの閾値と算出した干渉データとを比較し、干渉波の電波強度が閾値よりも大きい場合には電波干渉妨害有りと判定し、干渉波の電波強度が閾値以下である場合には電波干渉妨害無しと判定する。そして、電波干渉妨害判定結果を電波干渉影響世帯数算出部２０に出力する。

電波干渉影響世帯数算出部２０は、第１の実施形態の電波干渉影響世帯数推計装置１と同様に、干渉データがＩＮ比である場合には、電波干渉妨害判定部１０による電波干渉妨害判定結果に基づいて、世帯代表点ごとに、調査対象となるホワイトスペース利用局による電波干渉妨害を受ける世帯数（影響世帯数）を算出し出力する。干渉データがＤＵ比である場合には、電波干渉妨害判定部１０による電波干渉妨害判定結果に基づいて、世帯代表点と地上デジタル放送局の組み合わせごとに、又は、世帯代表点と地上デジタル放送局のチャンネルの組み合わせごとに調査対象となるホワイトスペース利用局による電波干渉妨害を受ける影響世帯数を算出し出力する。

図６は、電波干渉影響世帯数推計装置２の動作を示すブロック図である。まず、所定の間隔ごとの設置候補点にホワイトスペース利用局を仮想的に設置した場合の、世帯代表点ごとの受信電波情報を予め算出し、受信電波情報記憶部３０に記憶する（ステップＳ２０１）。また、干渉データの閾値を電波干渉妨害判定部１０に設定し、調査対象となるホワイトスペース利用局の指定設置点を電波強度推定部４０に設定する（ステップＳ２０２）。

次に、電波強度推定部４０により、指定設置点の周囲の設置候補点にホワイトスペース利用局を設置した場合の受信電波情報を用いて、世帯代表点における、調査対象となるホワイトスペース利用局の電波強度を推定する（ステップＳ２０３）。

次に、電波干渉妨害判定部１０により、電波強度推定部４０から推定した電波強度を取得し、ホワイトスペース利用局が送信する電波による干渉を示す干渉データと、干渉データの閾値とを比較し、世帯代表点ごとに電波干渉妨害の有無を判定する（ステップＳ２０４）。

最後に、電波干渉影響世帯数算出部２０により、ステップＳ２０４で求めた電波干渉妨害の有無の判定結果に基づいて、ホワイトスペース利用局による電波干渉の影響を受ける影響世帯数を算出する（ステップＳ２０５）。

以上のように、第２の実施形態の電波干渉影響世帯数推計装置２によれば、任意の地点にホワイトスペース利用局を設置した場合の、ホワイトスペース利用局による電波干渉妨害を受ける影響世帯数を自動かつ短時間で高精度に推計することができる。

なお、上述した電波干渉影響世帯数推計装置１，２として機能させるためにコンピュータを用いることができ、そのようなコンピュータは、電波干渉影響世帯数推計装置１，２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録することができる。

上述の各実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

このように、本発明は、エリア放送局等のホワイトスペース利用局を設置した場合に電波干渉妨害の影響を受ける世帯数を推計する任意の用途に有用である。

１，２ 電波干渉影響世帯数推計装置
１０ 電波干渉妨害判定部
２０ 電波干渉影響世帯数算出部
３０ 受信電波情報記憶部
４０ 電波強度推定部

Claims (5)

1. ホワイトスペース利用局を設置した場合に電波干渉妨害を受ける世帯数を推計する電波干渉影響世帯数推計装置であって、
   ホワイトスペース利用局を設置する候補点となる複数の設置候補点と、ホワイトスペース利用局の電波を受信する複数の世帯代表点が予め設定され、該複数の設置候補点にホワイトスペース利用局を設置したときの各世帯代表点における各ホワイトスペース利用局の電波強度が予め記憶されており、
   調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点を取得し、該調査対象となるホワイトスペース利用局の電波による干渉を示す干渉データを、前記電波強度を用いて算出し、該干渉データと予め設定された干渉データの閾値とを比較し、前記世帯代表点ごとに電波干渉妨害の有無を判定する電波干渉妨害判定部と、
   前記電波干渉妨害判定部による判定結果に基づいて、前記調査対象となるホワイトスペース利用局により電波干渉妨害を受ける世帯数を算出する電波干渉影響世帯数算出部と、
   を備えることを特徴とする電波干渉影響世帯数推計装置。
2. 前記電波干渉妨害判定部は、前記世帯代表点及び地上デジタル放送局の組み合わせごとに前記電波干渉妨害の有無を判定し、
   前記電波干渉影響世帯数算出部は、前記電波干渉妨害判定部による判定結果に基づいて、前記地上デジタル放送局ごとに、該地上デジタル放送局の電波が前記調査対象となるホワイトスペース利用局の電波による干渉妨害を受ける世帯数を算出することを特徴とする、請求項１に記載の電波干渉影響世帯数推計装置。
3. 前記調査対象となるホワイトスペース利用局の設置点が前記設置候補点以外である場合に、該設置点の周囲の前記設置候補点にホワイトスペース利用局を設置したときの前記電波強度を用いて、前記世帯代表点における前記調査対象となるホワイトスペース利用局の電波強度を推定する電波強度推定部を備え、
   前記電波干渉妨害判定部は、前記干渉データを前記電波強度推定部により推定した電波強度を用いて算出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電波干渉影響世帯数推計装置。
4. 前記干渉データは、ＩＮ比又はＤＵ比であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電波干渉影響世帯数推計装置。
5. コンピュータを、請求項１から４のいずれか一項に記載の電波干渉影響世帯数推計装置として機能させるためのプログラム。

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