見通し率の説明
高周波数帯における無線ゾーン設計では,送受信点間の見通し有無の評価(見通しエリアの推定)が重要な検討項目となる.見通し有無の評価は,ある環境において送受信点を設定した場合に,その送受信点間に見通しが取れる確率を推定することが一般的である.ここでは,基地局(BS)-端末局(UT)間に見通しがとれる確率を見通し率と呼ぶ.
見通し率の具体的な使われ方は,ある条件下において見通しが確保できる場所率の推定評価を行うことのみならず,他無線局との見通しがとれることによる予被干渉の発生確率の評価に用いられるなどしている.また,移動通信等のポイント-エリアシステムにおける通信容量の評価においては,見通し率を用いて個々の端末毎に見通しの有無を設定し,それによって評価に用いる伝搬損失推定式を変更する等,見通しの有無の場合分けに用いられる.
電波伝搬において“見通し”と言った場合,大きく二つの定義が存在する.一つは送受信点間を結ぶ見通し線が遮られない場合,もう一つは見通し線の周囲に地物や什器が存在せず,それらからの回折の影響がない場合である.後者の場合は,第1フレネルゾーンが障害物にかからないことが目安になる.ここで述べる“見通し”は,前者の定義に沿ったものであり,送受信点間を結ぶ見通し線が遮られない場合を指す.
見通し率の推定法には様々なものがあるが,BS-UT間距離のみをパラメータとした見通し率の推定式と,BS-UT間距離に加えて,基地局高,端末局高,評価する領域の建物高さ分布,建物密度等もパラメータとして用いる推定法とに大別できる.前者をSite-generalモデル,後者をSite-specificモデルと呼ぶことにする.主なSite-generalモデルとして「ITU-R報告M.2412の見通し率推定式」, 主なSite-specificモデルとして「ITU-R勧告P.1410の見通し率モデル」,「都市内アクセス無線通信のための見通し率モデル」等が上げられるが,ここでは「ITU-R勧告P.1410の見通し率モデル」について紹介する.
モデルの説明
ITU-R勧告P.1410には,LMDS(Local Multipoint Distribution System)等の固定BWA(Broadband Wireless Access)システムの無線ゾーン設計を目的として開発された見通し率の評価モデルが採録されている[1].本モデルで仮定されている街並みのモデルを図1,および,特徴を表1に示す.また,このモデルに現れる各種パラメータについて表2に示す.

建物の向き | 一様 |
大地面高 | 一様 |
建物間隔 | 等間隔 |
表2 (a) 街並みモデルの特徴
建ぺい率 |
\(α\) |
建物密度 |
\(β(個/{\rm km}^2) \) |
建物高\(h\)の分布 |
\( (最頻値γのレイリー分布) |
.
表2 (b) 遮蔽体(建物)に関するパラメータ
建物形状 |
正方形 |
建物幅 |
\( {\displaystyle \frac{ r_{rx} \sqrt{α}}{floor(r_{rx} \sqrt{αβ}) } } \) |
\(floor(*):*\)を超えない自然数を表す関数
基地局からの距離\(d_i\)における見通しが取れる確率\(P_{LoS,i} \)は次式で与えられる.
\(
{\displaystyle P_{LoS,i}= \prod_{j=0}^{i} P_j j=\in \{ 0,…,i \} }
\)
ここで、
\(
{\displaystyle P_i=1-{\rm e}^{-\frac{h_i^2} {2\gamma^2} } }
\)
\(
{\displaystyle h_i=h_{tx}- \frac{d_i (h_{tx}-h_{rx})} {r_{rx}} }
\)
\(γ\)は対象とするエリアの建物高分布をレイリー分布として仮定したときの最頻値を表すが、具体的には評価エリアの3D建物データ等から建物高さ分布を導き出し,それらがレイリー分布に従うとして回帰する等して求める.文献[1]には例としてイギリス(Malvern)における値が建蔽率\(α\),建物密度\(β\),と共に掲載されている.(この後の計算例で使用しているので参照されたい.)
また,複数の基地局による見通し率を,少なくとも一つの基地局-端末間に見通しが取れる確率(等価見通し率)\( P_{LoS,i}^e \)として定義すると,各基地局-端末間の見通し率が互いに独立であると仮定できる場合,次式で表すことが出来る.
\( {\displaystyle
P_{LoS,i}^e = 1-\prod_{k=1}^{m} (1-P_{LoS,i,k} )
} \)
計算例

