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■ WinPropで利用可能なエアインターフェース紹介


■ブロードキャスト(放送波)

放送ネットワーク(例えば、テレビ、ラジオまたはページングネットワーク(ポケベル))は、固定地上送信機または衛星から固定または移動受信機に放射されるダウンリンク信号のみを使用しています。

正確な伝搬モデルにより、カバレッジ領域の詳細な分析が可能になり、カバレッジのない領域を避けることができます。 使用可能なシナリオおよびデータベースに応じて、次のシナリオの伝播モデルを使用できます。

  • 田園または郊外のシナリオ(地形とクラッターに基づく)
  • 都市のシナリオ(地形とベクトルの建物に基づく)
  • 屋内および任意の3Dシナリオ(3Dベクトルオブジェクトに基づく)
  • トンネルシナリオ(3Dトンネルデータに基づく)

シュツットガルトの丘陵地帯におけるテレビ塔からのラジオ信号の放送
(Urban Dominant Pathモデルによる予測)

WinPropブロードキャスト・モジュールはProManツールの拡張版で、ブロードキャスト・ネットワークのシミュレーションに伝播結果(伝播モデルのどれか1つで取得)を使用します。 このモジュールは、任意の放送またはページングエアインタフェース(デジタルまたはアナログ)に使用できます。 OFDMに基づくデジタルエアインターフェースの場合、対応するネットワークプランニングモジュールが推奨されます。

WinPropブロードキャストモジュールは、さまざまなタイプのトランスミッタをサポートしています。

  • 地上波アンテナ
  • 漏洩フィーダケーブル(特に室内またはトンネル用)
  • 分散アンテナシステム(DAS:Distribute Antenna Syatem)
  • 衛星
□ OFDMブロードキャストネットワーク

デジタルビデオ放送は、マルチメディアサービスを提供することにより、ユーザ(DVB、DAB)またはモバイルユーザ(DVB-H)を費用効果の高い方法で修正することができます。 WinPropは、OFDMエアインターフェイスとSFN展開(近隣のトランスミッタによって導入される可能性のある干渉のガードインターバルを含む)を考慮して、DVBネットワーク用の計画モジュールを提供します。

DVB無線ネットワークプランニングモジュールは、異なるネットワーク構成を含むカバレッジ、SNIR、およびシステムマージンの観点からネットワーク性能の調査を可能にする。 様々な環境(農村部、都市部、および屋内)におけるギャップフィラーを含む。


高出力トランスミッタおよびローカルギャップフィラー(例えば、都市および屋内カバレッジ用)を使用した配置

□ 予測される出力

ブロードキャストネットワークのプランニングにとって非常に重要な点は、WinPropブロードキャストモジュールで計算された次のシミュレーション結果です。

  • 移動局のダウンリンクにおける最大受信電力(カバレッジ解析用)
  • 異なるアンテナから受信した信号の重畳(アンテナが同じ信号を放射している場合)
  • 受信キャリア数(複数のキャリアが異なる送信機から受信された場合)
  • 同一チャネル干渉(ネットワーク内で使用される各キャリア)

これらすべての値の結果マップは、放送シミュレーションモジュールのProManで計算されます。 このモジュールは、ダウンリンク信号のみを考慮し、アップリンク信号を評価しません。

□ 必要な入力

ProManの伝播モデルは、分析されたシナリオに応じて、さまざまなタイプのデータベースで動作します。 シナリオに応じて、対応する地図データを提供する必要があります。

  • 地形
  • 土地利用(クラッタ)
  • 都市シナリオでのデータ構築
  • 屋内シナリオにおける屋内壁または屋内侵入を考慮する場合
  • トンネルデータ

地上波送信機のアンテナパターンは、2x2D(水平および垂直)または3Dのいずれかになります。 放射パターンに及ぼすマストの影響は、MASCモジュールで調べることができます。


■ LTEネットワークプランニングとシミュレーション

WinPropのLTEモジュールを使用したLTEのカバレッジとキャパシティ予測

□ LTE エアインターフェース

LTEエアインターフェイスはOFDMとMIMOに基づいているため、 2.5G TDMAまたは3G CDMAネットワーク用のプランニング ツールをLTEに再利用することはできません。

LTEエアインターフェイスはOFDMとMIMOに基づいているため、 2.5G TDMAまたは3G CDMAネットワーク用のプランニング ツールをLTEに再利用することはできません。

OFDMネットワーク(MIMO有り/無し)における干渉の決定は重要な課題であり、非常に正確な伝搬モデルを必要とします。

達成可能な最大データレート(スループット)
屋内LTEネットワーク用

達成可能な最大データレート(スループット)
都市型LTEネットワーク

地方、都市、屋内シナリオのWinPropのレイトレースモデルとドミナントパスモデル(DPM)は、信号レベルとLOS / NLOSステータス、信号の偏波(特にMIMOアンテナにとって重要) を予測します。

□ WinPropのLTEのパラメータ

5,10,15、および20MHzの帯域幅を持つLTEネットワークの場合、LTEエアインターフェイスのプロパティは、WinPropのNET-Oモジュール(世界中のLTEで使用される異なる周波数帯用)で事前定義されています。

したがって、ProManはNET-Oモジュールと組み合わせて、LTEネットワークのシミュレーションに最適です。

        

ユーザは、LTE設定の以下のパラメータをさらに変更することができます。

  • サブキャリアとシンボル
    • FFTサイズ
    • サブキャリア数(参照信号、制御チャネル、データ、ガードなど)
    • 基準信号、制御チャネル、及びデータ送信に使用されるシンボル
    • 1つのリソースブロック内の副搬送波の数
  • 参照、制御、およびデータキャリア/シンボルの電源バックオフ(すべてのセルのデフォルトまたは各セルの個別のいずれか)
  • セル割り当てモード(SNIRまたは最高信号レベルのいずれか)と最小値。 SNIRおよび信号レベルに必要なしきい値
  • 伝送モード
    • MCS(変調および符号化)
    • 送信に使用されるリソースブロックの数
    • 最小要求SNIR(およびオプションで信号レベル)
    • Txパワーバックオフ
  • MIMO
    • 2x2,2x4,4x4など
    • MIMOストリーム間の干渉(MIMOストリームの偏波、LOS / NLOS条件などに依存)
  • TDD特性(例えば、UL、DL、ガード間の比率)

ダウンリンクのための最少送信電力
(QPSK、1/8、セル負荷の30%)

ダウンリンクにおけるSNIR
(QPSK、符号化率1/8、セル負荷30%)

□ LTEネットワークのシミュレーション

WinPropは、ベクターデータベース(2.5Dまたは3Dのいずれか)を使用して、Urbanシナリオで建物を記述することができます。 2.5Dの場合、各建物は、多角形の地平面と、ストリートレベルより上の個々の高さ(多角形のシリンダ)によって記述されます。 植生は同じ形

古典的なセル割り当ての他に、WinPropのLTEモジュールは以下のシミュレーション結果を提供します

  • セル割り当て
    • セルカバー領域
    • 最大受信キャリア/送信機/サイト数(ダウンリンクにおける)
    • 移動局における受信電力
    • 総受信干渉およびノイズ
  • リファレンス信号および制御チャネル
    • RSRP、RSSI、RSRQ
    • 制御チャネルの受信信号レベルとSNIR
  • シミュレーションエリア内の移動局
    (すなわち、シミュレーション領域の各ピクセルについて)
    • ピクセル(ダウンリンクおよびアップリンク)を含む単一ユーザの達成可能な最大データレート。 MIMOによる利得
    • ピクセル単位で達成可能な最大スループット(複数のユーザ向け)。 MIMOによる利得
    • アップリンクおよびダウンリンクにおける受信されたMIMOストリームの数(およびそれらの信号レベル、SNIRなど)
  • 各ピクセルにおける各伝送モードについて
    • UE(UL)およびノー??ドB(DL)における最少送信電力
    • UE(DL)およびノー??ドB(UL)における最大受信電力
    • ダウンリンクおよびアップリンクで達成可能な最大SNIR 受信確率(DL、UL)

都市LTEネットワークにおけるダウンリンクにおける受信電力(選択された送信モードの場合)
□ MIMOの検討

MIMOは、LTEエアインターフェイスがデータレートとスループットを向上させるためのオプション技術です。 WinPropのNET-Oモジュールは、LTEネットワークプランニングにおけるMIMOを考慮しています。

  • アップリンクおよびダウンリンクで受信されたMIMOストリームの数が予測され、MIMOストリームのそれぞれについて、信号レベルおよびSNIRが視覚化される。
  • 分散MIMOが可能である(MIMOストリームを放射する各送信アンテナの位置は、ユーザが任意の位置が可能であることによって個別に定義される)。
  • 信号のMIMOストリームは、個々に送信アンテナに割り当てることができる。 複数のアンテナが同じMIMOストリーム(DAS)を放射することができます。
  • MIMOストリーム間の干渉は、LOS / NLOS条件、信号レベル、および信号の偏波(各送信アンテナの偏波を個別に定義することができる)に依存する。

■ 5G

□ エボリューション

将来の情報社会は、5Gモバイル通信に依存して、まったく新しい産業やプロフェッショナルなサービス(多様な要件を持つ)を含む多種多様なアプリケーションを提供します。
これらの課題を解決するために

  • モバイルデータスループットが大幅に向上
  • 多くの接続デバイス数
  • エンドツーエンドのレイテンシの削減

同様のコストと電力消費レベルで今日実現可能なものとして支援されるものとする。

□ 5G無線チャンネルモデル

具体的な課題は、進化する無線アクセスネットワークの開発と最適化に必要な、現実的で高品質の電波伝搬モデルを提供することです。 したがって、より効率的な伝送方式と追加のスペクトル割り当ての両方が必要とされる。 ミリ波帯のより高い周波数は、必要とされる追加のスペクトルを提供する最も有望な見通しを有する。

5Gに向けた洗練されたWinProp電波伝播モデルの適用

  • レイトレーシングモデル(IRTおよびSRT)
  • ドミナントパスモデル(DPM)

より高い周波数帯域の特異性を説明するために拡張されている。 これには、75GHzまでの高い周波数での伝送および反射、ならびに60GHzでの酸素吸収のような大気吸収効果を考慮した典型的な建築材料の電気的特性の定義が含まれます。


WinPropレイトレーシングモデルで計算されたマルチパスの状況

ニューヨーク市の73 GHzでの広帯域伝搬測定キャンペーンを使用して、WinPropレイトレースモデルがミリ波帯でも伝搬特性を正しく予測できることを検証しました。

□ 5G無線ネットワーク

都市部の1km2の地域に1,000以上の小電力基地局を持つ5G超高密度ネットワークでは、必要な高速データ転送量を提供するために利用されます。 多数の基地局のためにレイトレーシングシミュレーションを同時に計算するために、WinPropでマルチスレッドでの実行が実装されています。

MIMOアンテナアレイをz領域に拡張し、通常の基地局上に16を超えるアンテナを含むMassive MIMOのような想定された伝送方式は、チャネル領域、特に空間領域において根本的に新しい要件を課しています。 WinPropレイトレーシングモデルは、様々な都市環境における逸脱角elevation spread of departure angles(ESD)挙動の高度拡散を推定するために使用されているが、方位角領域の広がりも推定されている。


都市シナリオにおける最大データレート の予測

■ WLANネットワークプランニングとシミュレーション


WinPropのWLANモジュールによるWi-Fiのカバレッジとキャパシティ予測

無線LAN(WLAN)は、様々な環境(屋内、オフィスビル、大学キャンパス、会議センター、ホテルなど)内にインストールされ、携帯端末に高データレート接続を提供します。 異なる無線インタフェースは、WiFiを提供する様々な周波数帯域に対してIEEE802.11(a / b / g / n / ac)によって定義される。

WLANに利用可能なキャリアの数が限られているため、WLANのカバレッジエリアは、異なるアクセスポイント間の干渉によって制限されることがよくあります。

時間と費用を節約するために、伝播モデルを使用した正確な予測によって時間と費用おさえられます。 これらの予測に基づいて、ProManのWLANネットワークモジュールは、WLANのプランニングに便利で迅速な機能を提供します。 シナリオ全体のカバレッジエリアと干渉レベルを決定することができます。

□ WLANエアインターフェース

次のエアインタフェースの規格は、ProManのWLANネットワークモジュールであらかじめ定義されています。

  • IEEE 802.11a
  • IEEE 802.11b
  • IEEE 802.11g
  • IEEE 802.11n
  • IEEE 802.11ac

さらなるエアインタフェース(所定の無線インタフェースの変更を含む)および周波数帯域は、ユーザによって追加、編集が可能です。

MIMO伝送モード(802.11nなど)は、セル割り当て(最強の信号レベル、最良のSNIRなど)のための異なるモデルと同様にサポートされています。

非常に正確な方法でWLANをモデル化するために、任意の放射パターン、漏洩フィーダケーブル、およびDAS(分散アンテナシステム)を備えたアンテナがWALNネットワークモジュールで利用可能です。

セル割り当ておよびデータ送信のための電源バックオフは、各セルごとに個別に(必要に応じて)定義することができます。

干渉を考慮するために、セル負荷はすべてのセル(同一の定義)または各セルごとに個別に定義できます。

□ ネットワークプランニング

ProManのWLANネットワークモジュールは、さまざまなシナリオで正確な伝搬モデルによる受信電力の予測に基づき、次のように予測しています。

  • セル割り当て
    • 最高のサーバー/キャリア
    • セル面積=>カバレッジ面積
    • 近傍セルリスト
  • パフォーマンス
    • 最大スループット(すべてのユーザー)
    • 達成可能な最大データレート(シングルユーザーの場合)
    • MIMOストリームの数(IEEE801.11n)
  • ダウンリンクおよびアップリンクの各送信モード
    • 最大受信信号レベル
    • 必要な最小送信電力
    • 受信確率(レイリーフェージングを仮定)

セル領域
APへのMSロケーションの割り当て

ベストサーバーエリア
キャリアへのMSロケーションの割り当て/strong>

最大受信Rx電力
受信可能な最大電力
下りリンクにおける移動局

SNIR(信号対雑音および干渉比)
ノイズおよび干渉に関連する信号(同じキャリア上)
最適なサーバーマップに割り当てられたキャリアの出力のみ

■ メッシュとセンサネットワークのシミュレーション

□ センサネットワークにおける接続性のためのプランニングツール

無線センサネットワークは、空間的に分散された自律センサからなり、温度、音、振動、圧力、動きまたは汚染物質などの物理的または環境的条件を協同的に監視します。 無線センサネットワークのアプリケーションは、典型的には何らかの監視、追跡、または制御を含む様々なものがあります。 具体的なアプリケーションには、生息地モニタリング、オブジェクトトラッキング、原子炉制御、火災検出、交通監視などがあります。

WinPropは、このようなワイヤレスセンサおよびメッシュネットワークのシミュレーション用のソフトウェアパッケージを開発しています。

プランニングツールは、以下のシミュレーションをカバーします。

  • 無線ネットワークのセンサノード間の接続性
  • 自己組織化センサネットワークにおけるチャネル割り当て
  • 最良のSNIR、最小パス遅延などの異なる基準を考慮して、センサノードとゲートウェイノードとの間の最適経路の決定
□ 接続性シミュレーション

WinPropは、異なるタイプのノード(例えば、標準およびゲートウェイノード)を有する無線センサネットワークをモデル化する可??能性を提供します。 異なる環境(田園、都市および屋内)におけるネットワークのノード間の接続性をシミュレートおよび分析するために、センサノード間の発生する経路損失は、基本的な伝搬シナリオに基づいて計算される。 システムのワイヤレスエアインタフェースに応じて、干渉計算も同様に行うことができます。


ひとつの水平面に対するパスロス予測

□ チャネル割り当て

自己組織化センサネットワークは、自発的にネットワークを組み立て、デバイスの故障と劣化に動的に適応し、センサノードの動きを管理し、タスクとネットワーク要件の変化に反応するセンサノードから構築される。 再構成可能なスマートセンサノードは、センサデバイスを自己認識、自己再構成可能、自律的にすることを可能にする。 このような動的ネットワーク内では、現在ネットワークを構築しているノードの瞬間的な位置および設定に応じて、チャネルおよび干渉条件が連続的に変化する。 したがって、ノードが他のノードとの通信に使用している無線チャネルの割り当ては、信号対雑音および干渉比(SNIR)を最大化するために、特定の時間間隔または要求に応じてネットワークのすべてのノードを再構成することができます。

□ パス検索

センサネットワークのすべてのノードが、ネットワーク内の他のノード、特にゲートウェイノードに直接接続するとは限らないため、リンクバジェットの制限があります。 したがって、ゲートウェイからはるかに離れたノードからの情報送信は、ネットワークの他のノードから受信して再送信し、ゲートウェイノードに向かって渡さなければならない。すなわち、情報は、ソース間のパスを構築する情報の流し込みと これらの「情報フロー」経路は、ノード間の予測された無線チャネルと無線インタフェースの指定されたサービス要件とに応じて決定することができる。


センサーノード(黄色)とゲートウェイノード(青色)の間での接続可能なパス

さらに、センサノードとゲートウェイノードとの間の最適経路は、最小全経路遅延、リンク安定性などの異なるユーザ定義基準を考慮に入れて見つけることができる。デフォルトでは、最適経路は周知のダイクストラアルゴリズムを使用することもできますが、ユーザーはオープンアプリケーションインターフェイスを使用して独自のアルゴリズムを実装して使用することもできます。


Dijkstraアルゴリズムによる経路探索のサンプル

上のアニメーションは、センサノード(左の黄色のノード)とゲートウェイノード(右の青いノード)との間の最適な「情報フロー」経路を見つけるために実装されたDijkstraアルゴリズムを示しています。 2つのノード間のエッジに書き込まれる重み係数は、単一または複数のユーザ定義基準に従って決定される。

□ シミュレーション結果

ワイヤレスセンサーネットワークの計画ツールは、以下のシミュレーション結果を提供します。

  • ネットワークのすべてのノード間の経路損失、経路遅延および干渉レベルを有する行列
  • 無線リンクの悪化による経路に沿った障害の確率
  • ノード間の接続可能なパス
  • ユーザー定義基準に応じてノードとゲートウェイ間の最適なパス

■ WinPropのEMCモジュールによるEMCおよびICNIRP解析

□EMCと電磁波の放射

人間や自然を電磁気の危険から守るために、(携帯電話)基地局(LTE、UMTS、GSM、IS-95、IS-136など)の配備のための安全衛生法がますます厳しくなっています。 これは、特に幼児や放射アンテナの近くで働く/暮らす人々の健康リスクを低減するという目標によって推進されています。

ICNIRP(国際電気通信連合(ICNIRP))国際委員会が策定したガイドラインに基づいて、様々な公共機関が勧告を出しました。 今日、これらの推奨事項は、新しい送信アンテナごとに満たされなければなりません。

この勧告では、一般市民や電磁界の危険から送信アンテナに近いところで働く人々を保護するための制限が定義されています。 したがって、基地局または送信機を設置する前に、異なる周波数範囲での放射電界強度および磁界強度の評価を実施しなければならなりません。


ドイツの国境に関連した密集した都市中心部にある2台のGSM 900送信機による暴露の表示

□ WinPropのEMCモジュール


図は、密集した都市のシナリオで建物の壁に取り付けられた2つのGSM 900アンテナから放射された電場の重ね合わせを示す。

ProManの伝播モジュールは、アンテナの任意の距離にあるアンテナの放射電界および磁界を正確に予測できます。 ProManは、EMCモジュールと組み合わせることで、モバイルネットワーク事業者が各アンテナ周辺の電界強度測定を行う手間を省くことができます(非常にコストがかかるため)。

ProManのEMCモジュールを使用すると、ユーザーは異なる周波数帯の電磁界のしきい値を定義できます。

異なる周波数帯のしきい値の指定(各国の基準ごと個別に)

ひとつの周波数帯域のしきい値の指定

EMCジュールをさまざまな国内および国際EMC規格に適合させるために、各国ごとに個別のしきい値(異なる周波数帯用)を個別に定義することができます。

電波伝搬現象の数学的記述(各アンテナサイトに対して)に基づいて、EMCモジュールは、選択された周波数帯域のすべてのアンテナからの放射を重ね合わせて表示します。

重ね合わせ

2つのGSM1800から放射される電界
建物の上部にアンテナ設置

電波暴露

ドイツの国家基準 (GSM帯域)に対して赤色でマークされた領域での電波暴露が高すぎる

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