JP6950303B2 - 電波干渉解析装置、電波干渉解析方法および電波干渉解析プログラム - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1にかかる電波干渉解析装置による干渉対策を説明する図である。電波干渉解析装置100は、評価対象Rとしての無線装置を実際に設置した状態で、所定の受信点Pに設置する。受信点Pは、例えば、評価対象Rの対象信号rと、対象信号r以外の干渉源Xの干渉信号xを受信する箇所である。電波干渉解析装置100は、評価対象Rの対象信号rが他の干渉源Xの干渉信号xから受ける干渉状態を判断し、評価対象Rが受ける干渉を軽減するための効果的な対策を具体的に提示する。
PERi=衝突率Ri×衝突時ERi(i=1〜干渉源数) …(1)
衝突率Riは、干渉源iの干渉信号xのパケットと、対象信号rのパケットが時間的に重複する確率であり、干渉源iと対象信号rのMAC方式を考慮し、それぞれのパケット長、送信間隔を用いて算出する。
いずれかの干渉源Xからの干渉信号xのパケットに衝突し、対象信号rのパケットが受信失敗する確率PERを下記式(2)により求める。
PER=1−(1−PER1)(1−PER2)(1−PER3)…(1−PERn) …(2)
次に、上述したPER算出の過程について具体的に説明する。はじめに、衝突率Riの算出例について説明する。衝突率Riは、衝突率Ri演算部206が下記演算により求める。
1.対象信号rと干渉信号xがともにCSMA/CAを行わない場合
図5(a)に示すように、対象信号rと干渉信号xがともにCSMA/CAを行わない場合、干渉信号xの周期Ti内で期間t0、およびt1で対象信号rを送信し始めると、対象信号rは干渉信号xと衝突する。この場合、衝突率Riは、(Ls+Li)/Tiとなる。
図5(b)に示すように、対象信号rのみCSMA/CAを行う場合、対象信号rはCSMA/CAにより、期間t0部分では与干渉の送信タイミングを時間的に後ろにずらすため、衝突しない。但し、期間t1で対象信号rを送信し始めると、対象信号rは干渉信号xと衝突する。この場合、衝突率Riは、Ls/Tiとなる。
図5(c)に示すように、干渉信号xのみCSMA/CAを行う場合、干渉信号xのCSMA/CAにより、期間t1の部分で与干渉の送信タイミングを時間的に後ろにずらすため、衝突しない。但し、期間t0で対象信号rを送信し始めると、対象信号rは干渉信号xと衝突する。この場合、衝突率Riは、Li/Tiとなる。
この場合、対象信号rと干渉信号xが互いに干渉回避するため、衝突率Riは0となる。
平均送信間隔=tlisten÷npackets …(4)
次に、衝突時ERiの算出例について説明する。衝突時ERi、すなわち、対象信号rと干渉信号xが時間的に重複したときに対象信号rを受信失敗する確率は、衝突時ERi演算部208が下記演算により求める。
1.SINRの算出
対象信号rと干渉信号xの電波強度の比から求める。この電波強度の比を用いたSINRの算出は一般的手法である。
対象信号rの変調方式および検波方式により理論値で求めることができる。例えば、PSK同期検波は下記式(5)に基づきBERを求める。また、FSK遅延検波は下記式(6)に基づきBERを求めることができる。
1パケットのビット数をnpとし、この1パケット内のncビットが衝突するとき、下記式(7)に基づき衝突時ERiを求める。BER0は衝突していないときのBERである。
衝突ビット数nc=1パケットあたりの衝突時間tc×対象信号rのビットレート[bit/sec] …(8)
1.干渉信号xの送信間隔<対象信号rのパケット長のとき
この状態は、図6(a)に示す状態に相当する。この場合、1パケットあたりの衝突時間tcは下記式(9)に基づき算出する。
tc=対象信号rのパケット長×干渉信号xの占有率 …(9)
但し、干渉信号xの占有率=干渉信号xのパケット長÷干渉信号xの送信間隔である。
この状態は、図6(b)に示す状態に相当する。この場合、1パケットあたりの衝突時間tcは下記式(10)に基づき算出する。
tc=干渉信号xのパケット長 …(10)
この状態は、図6(c)に示す状態に相当する。この場合、1パケットあたりの衝突時間tcは下記式(11)に基づき算出する。
tc=対象信号rのパケット長 …(11)
図7は、実施の形態1にかかる電波干渉解析装置によるPERの算出を説明する図である。PERは、上記のように算出した衝突率Riと、衝突時ERiに基づき、PER演算部209が下記演算により求める。
PERi=衝突率Ri×衝突時ERi …(12)
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態2の電波干渉解析装置100は、複数の無線システム(異なるネットワークNW)において、ある一つの無線システムを任意に選択し、この選択した無線システム(ネットワーク)の無線機を評価対象Rとして干渉影響を求める。
解析例1.既設の無線システムのうち一つを評価対象Rとする。
この場合、評価対象Rとして、導入箇所に設置された無線システム(無線機)の一つを選択し、評価対象R以外の他の無線システム(無線機)を干渉源Xとし、対象信号rのPERを算出する。
この場合、未設置の評価対象Rに関する情報を入力し、既に導入されている無線システム(無線機)を電測し、対象信号rのPERを算出する。
次に、実施の形態3について説明する。実施の形態3では、評価対象Rおよび干渉源Xをいずれも導入箇所に設置していない状態で、受信点Pにおける対象信号rのPERを算出する。実施の形態3の電波干渉解析装置100は、対象信号rと干渉信号xの情報をいずれもユーザ入力し、電波伝搬シミュレーションにより、対象信号rのPERを算出する。
次に、実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1〜3によれば、評価対象Rの対象信号rについて、干渉信号xにより影響を受けた場合のPERを得ることができる。実施の形態4は、上述した実施の形態1〜3(例えば、図2,図9、図14)で説明したPER演算部209がPERを求めた後、より適切なチャネル(周波数)を探索する構成である。
次に、実施の形態5について説明する。実施の形態5では、無線システムの最適化に関し、上述した実施の形態1〜4いずれかの構成に加えて、PER演算部209は、求めたPERに対しユーザが求める条件(目的)に応じて最適なPERを求める構成である。
次に、実施の形態6について説明する。実施の形態6では、新規導入する無線機(評価対象R)のPER劣化に最も影響を与える干渉源Xを特定し、ユーザに提示する例を説明する。
次に、実施の形態7以下の各実施の形態では、上述した実施の形態1〜6により算出したPERを含む情報を用いて干渉源Xによる干渉の影響をユーザに対して効果的に視覚化して提示する構成例について説明する。
実施の形態8では、無線システムが複数ある場合に、それぞれの無線システム(ネットワークNW)視点でGUI表示する構成である。電波干渉解析装置100のGUI表示にかかる基本構成(図21)は、実施の形態7と同様である。
実施の形態9では、電波干渉解析装置100上で実施の形態7で説明したGUI表示を行うだけではなく、GUIの表示画面2201上でユーザ操作によるパラメータ入力を行う構成である。対象信号rに対する干渉信号xの干渉によるPER演算の構成は、実施の形態1〜6と同様である。
実施の形態10は、実施の形態8で説明した複数の無線システム(NW−1,NW−2)のGUI出力と、実施の形態9で説明したGUI入力との組み合わせの構成である。
前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率と、をそれぞれ算出し出力する制御部、
を備えたことを特徴とする電波干渉解析装置。
前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率を、前記干渉源と前記評価対象が時間的に重複する確率と、前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、に基づき算出することを特徴とする付記1に記載の電波干渉解析装置。
前記干渉源と前記評価対象が時間的に重複する確率を、前記干渉源と前記評価対象それぞれの無線規格、パケット長、送信間隔に基づき算出することを特徴とする付記2に記載の電波干渉解析装置。
前記干渉源と前記評価対象の無線規格として、前記干渉信号が周期的に送信され、前記干渉信号と前記対象信号のキャリアセンスの有無の情報に基づき、前記干渉源と前記評価対象が時間的に重複する確率を算出することを特徴とする付記3に記載の電波干渉解析装置。
前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率を、前記対象信号と前記干渉信号の電波強度の比に基づくSINR(Signal−to−Interference−plus−Noise Ratio)を算出し、当該SINRと前記対象信号の無線方式からBER(Bit Error Rate)を算出し、当該BERに基づき、1パケットのビット数のうち衝突する衝突ビット数を算出する、ことで求めることを特徴とする付記2に記載の電波干渉解析装置。
前記衝突ビット数を、前記干渉信号の送信間隔と、前記対象信号のパケット長の組み合わせ別の衝突時間と、前記対象信号のビットレートに基づき算出することを特徴とする付記5に記載の電波干渉解析装置。
複数の前記干渉源のうち一つを前記評価対象とする設定時、当該評価対象以外を干渉源として識別し、
前記評価対象の前記対象信号に対する前記干渉源の干渉信号による干渉状態を解析することを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記干渉信号の無線規格、信号強度、周波数帯域に基づき、前記干渉信号別の干渉源を推定することを特徴とする付記1〜8のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記評価対象を導入箇所に設置しない状態で、前記評価対象の前記対象信号の無線規格、電波強度、周波数帯域、パケット長の情報の入力に基づき、前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率とをそれぞれ算出することを特徴とする付記1〜9のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記電波伝搬シミュレーション部は、
前記評価対象および前記干渉源を導入箇所に設置しない状態で、導入箇所のレイアウト、前記評価対象および前記干渉源の無線規格の情報に基づき、前記受信点における前記対象信号および前記干渉信号の電波強度をそれぞれシミュレーション出力し、
前記制御部は、
前記電波伝搬シミュレーション部の出力に基づき、前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率とをそれぞれ算出することを特徴とする付記1〜10のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率を、前記対象信号の周波数、あるいは電力を変更してそれぞれ算出することを特徴とする付記1〜11のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記評価対象と前記干渉源のそれぞれについて、信号受信が失敗する確率を算出し、前記評価対象と前記干渉源に対して要求する性能および所定の条件を用いた最適化アルゴリズムに基づく演算を行い、前記要求に適合した解を出力することを特徴とする付記1〜12のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率を、複数の干渉源についてそれぞれ算出し、前記確率が最も大きい前記干渉源を特定することを特徴とする付記1〜13のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記GUI出力部は、前記制御部の算出結果を表示することを特徴とする付記1〜14のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記干渉信号の無線規格、周波数、電波強度、占有率と、前記対象信号の無線規格、周波数、電波強度に関する情報を表示出力することを特徴とする付記15に記載の電波干渉解析装置。
周波数および電波強度の軸の表示画面上に、前記対象信号と複数の前記干渉信号の周波数と電波強度を組み合わせた所定領域の表示枠で表示することを特徴とする付記15または16に記載の電波干渉解析装置。
さらに、前記表示画面上に、前記対象信号が複数の前記干渉信号によって受ける干渉影響度情報と、前記対象信号の電波強度に対応し、干渉影響を除外できる前記干渉信号を識別するための電波強度閾値と、を表示することを特徴とする付記16または17に記載の電波干渉解析装置。
前記対象信号に対する干渉の影響度にしたがって、複数の前記干渉信号の前記表示枠を段階的に強調表示することを特徴とする付記17または18に記載の電波干渉解析装置。
前記GUI出力部の表示画面に基づくユーザ操作による前記対象信号の前記表示枠の移動時、当該移動量に対応する前記対象信号の周波数と電波強度の値を変更し、
前記制御部に対し、前記干渉状態の解析処理を再度実行させることを特徴とする付記15〜19のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
前記タッチパネルの前記表示画面上で、前記対象信号の前記表示枠の移動操作に対応し、当該移動方向上の前記対象信号の周波数あるいは電波強度の値を変更することを特徴とする付記20に記載の電波干渉解析装置。
前記対象信号の前記表示枠の移動操作に対応し、移動操作後の前記対象信号が複数の前記干渉信号によって受ける干渉影響度情報と、前記対象信号の電波強度に対応し、干渉影響を除外できる前記干渉信号を識別するための電波強度閾値と、を更新表示することを特徴とする付記20または21に記載の電波干渉解析装置。
前記対象信号の前記表示枠の移動操作により、前記電波強度閾値より低い電波強度の前記干渉信号の前記表示枠を、干渉影響がない旨の強調表示に更新することを特徴とする付記22に記載の電波干渉解析装置。
前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率とをそれぞれ算出し出力する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする電波干渉解析方法。
前記干渉源と前記評価対象が時間的に重複する確率と、
前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、
に基づき算出することを特徴とする付記24に記載の電波干渉解析方法。
前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率とをそれぞれ算出し出力する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする電波干渉解析プログラム。
101 端末装置
102 無線部
201 無線電波可視化部
202 信号情報保存部
203 送信源解析部
204 パケット長・送信間隔演算部
205 衝突率Ri演算方法記憶部
206 衝突率Ri演算部
207 衝突時ERi演算方法記憶部
208 衝突時ERi演算部
209 PER演算部
211 導入システム情報保存部
212 干渉波情報保存部
301 CPU
302 ROM
303 RAM
901 条件入力部
1401 電波伝搬シミュレーション部
2101 GUI出力部
2102 GUI入力部
2201 表示画面
2203 干渉影響計情報
2204 RSSI閾値
P 受信点
R 評価対象
r(r1、r2) 対象信号
X 干渉源
x(xi,x1〜xn) 干渉信号
Claims (16)
- 受信点における評価対象の無線機の対象信号に対する複数の干渉源の干渉信号の干渉状態を解析する電波干渉解析装置であって、
前記干渉信号と前記対象信号が時間的に重複する確率と、前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、に基づき前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率と、
をそれぞれ算出し出力する制御部、
を備えたことを特徴とする電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
前記干渉信号と前記対象信号が時間的に重複する確率を、前記干渉源の前記干渉信号と前記評価対象の前記対象信号それぞれの無線規格、パケット長、送信間隔に基づき算出することを特徴とする請求項1に記載の電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率を、前記対象信号と前記干渉信号の電波強度の比に基づくSINR(Signal−to−Interference−plus−Noise Ratio)を算出し、当該SINRと前記対象信号の無線方式からBER(Bit Error Rate)を算出し、当該BERに基づき、1パケットのビット数のうち衝突する衝突ビット数を算出する、ことで求めることを特徴とする請求項1に記載の電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
複数の前記干渉源のうち一つを前記評価対象とする設定時、当該評価対象以外を干渉源として識別し、
前記評価対象の前記対象信号に対する前記干渉源の干渉信号による干渉状態を解析することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - 前記受信点において所定の観測時間、前記対象信号と前記干渉信号をそれぞれ受信し、前記制御部に出力する無線部を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。
- 前記制御部は、
前記干渉信号の無線規格、信号強度、周波数帯域に基づき、前記干渉信号別の干渉源を推定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
前記評価対象を導入箇所に設置しない状態で、前記評価対象の前記対象信号の無線規格、電波強度、周波数帯域、パケット長の情報の入力に基づき、前記干渉信号と前記対象信号が時間的に重複する確率と、前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、に基づき前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率と、
をそれぞれ算出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - さらに、電波伝搬シミュレーション部を含み、
前記電波伝搬シミュレーション部は、
前記評価対象および前記干渉源を導入箇所に設置しない状態で、導入箇所のレイアウト、前記評価対象および前記干渉源の無線規格の情報に基づき、前記受信点における前記対象信号および前記干渉信号の電波強度をそれぞれシミュレーション出力し、
前記制御部は、
前記電波伝搬シミュレーション部の出力に基づき、前記干渉信号と前記対象信号が時間的に重複する確率と、前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、に基づき前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率と、
をそれぞれ算出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率を、前記対象信号の周波数、あるいは電力を変更してそれぞれ算出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
前記評価対象と前記干渉源のそれぞれについて、信号受信が失敗する確率を算出し、前記評価対象と前記干渉源に対して要求する性能および所定の条件を用いた最適化アルゴリズムに基づく演算を行い、前記要求に適合した解を出力することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - 前記制御部は、
前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率を、複数の干渉源についてそれぞれ算出し、前記確率が最も大きい前記干渉源を特定することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - さらに、GUI(Graphical User Interface)出力部を含み、
前記GUI出力部は、前記制御部の算出結果を表示することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の電波干渉解析装置。 - 前記GUI出力部は、
前記干渉信号の無線規格、周波数、電波強度、占有率と、前記対象信号の無線規格、周波数、電波強度に関する情報を表示出力することを特徴とする請求項12に記載の電波干渉解析装置。 - さらに、GUI入力部を含み、
前記GUI出力部の表示画面に基づくユーザ操作による前記対象信号の表示枠の移動時、当該移動量に対応する前記対象信号の周波数と電波強度の値を変更し、
前記制御部に対し、前記干渉状態の解析処理を再度実行させることを特徴とする請求項12または13に記載の電波干渉解析装置。 - 受信点における評価対象の無線機の対象信号に対する複数の干渉源の干渉信号の干渉状態を解析する電波干渉解析方法であって、
前記干渉信号と前記対象信号が時間的に重複する確率と、前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、に基づき前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率と、
をそれぞれ算出し出力する処理をコンピュータが実行することを特徴とする電波干渉解析方法。 - 受信点における評価対象の無線機の対象信号に対する複数の干渉源の干渉信号の干渉状態を解析する電波干渉解析プログラムであって、
前記干渉信号と前記対象信号が時間的に重複する確率と、前記時間的に重複したときに前記対象信号が受信失敗する確率と、に基づき前記対象信号が一つの前記干渉信号に衝突し、前記受信点で対象信号が受信失敗する確率と、
複数の前記干渉源の前記干渉信号のいずれかによって前記受信点で前記対象信号が受信失敗する確率と、
をそれぞれ算出し出力する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする電波干渉解析プログラム。
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