WinPropで利用可能なシナリオ紹介

　WinProp - Rural

建物の密度が低い地域での電磁波の伝播は、主に地形と土地利用（クラッタ）に依存します。 そのようなシナリオでは、建物のベクトルデータを考慮してはいけません。 地形と土地利用（クラッタ）に基づいたこれらのシナリオの伝播モデルは、ProManで幅広く使用できます。 これらのモデルは非常に柔軟性が高いため、都市のシナリオでベクトル構築データが利用できない場所でも使用できます。 一般的には、送信アンテナ（基地局）が丘（または非常に高層の建物/マスト）に位置し、TxとRxの間の垂直面での伝搬が支配的である場合は、ベクター構築データを使用せずに地形と土地利用を使用することをお勧めします。

　伝播モデル

WinPropは、地形と土地利用状況に基づいたシナリオ用のさまざまな伝播モデルを提供します。

• Longley-Rice model / Irregular Terrain Model （ITM）
• ITU P.1546 model
• Hata-Okumura model
• Knife edge diffraction model
• Empirical two ray model
• Deterministic two ray model
• Rural dominant path model
• Satellite propagation models

　データベース：地形（等高線）とクラッタ（土地利用）

シナリオの地形（等高線）は、電磁波の伝搬に非常に強い影響を与えます。 したがって、伝播モデルには詳細な地形データベースが必須です。 土地利用（水、道路、建物、森林など）は、地形に加えて、電磁波の伝播に影響します。 したがって、土地利用（クラッタ）データベースは、パスロス予測の精度を向上させるためにオプションで使用できます。 クラッタデータベースは、地形データベースと同じか、より細かい解像度を持つ必要があります。 ProManでは、ユーザーは各クラッタクラスの周波数依存損失を定義できます。これらのクラッタ依存損失は、測定値を使用して自動的に較正できます。 これらの周波数に依存する損失の他に、各クラッタークラスのオブジェクトの高さ（これはナイフエッジ回折モデルにとって重要です）もユーザーが定義できます。 クラッタクラスは伝播モデルの選択（例えば、Hata-Okumuraモデルのサブモデルの選択）を制御するためにも使用することができ、クラッタクラスごとにグランドの電気的特性を定義して、決定論的な２波モデルにも利用可能です。

　WinProp - Urban

Urbanシナリオにおける移動無線チャネルは、図に示すようにマルチパス伝搬によって特徴付けられます。 これらのシナリオで支配的な伝搬現象は、障害物の背後にある影、建物の壁面での反射、ストリートキャニオンにおける導波効果（複数の反射による）、垂直および水平ウェッジでの回折である。 Urbanシナリオに対するWinProp伝搬モデルは、与えられた環境を表す3D建物データの評価に基づいています。
有効な適用範囲としては、セルラまたはWLANのネットワークプランニングだけでなく、センサーネットワークの無線リンク（接続性）のプランニングに適用可能です。
また、送信アンテナは、ルーフトップレベル以上に設置することができます。

　伝播モデル

単純な経験的伝播モデルは 、Urbanシナリオにおける信号レベルおよびマルチパス状況の正確な予測には不十分です。 WinPropの伝播モデルは完全に3次元です。つまり、3Dオブジェクトデータを検討し、すべてのレイを3Dで計算します。 WinPropは、Urbanシナリオのためのさまざまな伝搬モデルを提供します

・COST 231 Walfisch-Ikegami Model
・Urban Dominant Path Model
・3D Ray Tracing Model 時間のかかる経路決定を高速化するために、建物データへの前処理に基づくインテリジェントレイトレース（IRT:Intelligent Ray Tracing）モデルを利用することができます。 無線カバレッジの純粋な予測のために、高い精度と短い計算時間を組み合わせたUrbanドミナントパスモデル（DPM）を適用することもできます。

　データベース：3D建物ベクトル

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。 植生は同じ形式で記述することができます。 都市部が平坦でない場合、地形（等高線）の考察が可能です。 3Dの場合、建物はIndoorデータベース形式での記述されます。 これにより、屋根の詳細なモデリングや任意の向きの壁についてのシミュレーションが可能になります。 しかし、それによって計算時間も増えてしまいます。

　WinProp - Indoor

300MHz以上の周波数帯における建物内の電磁波の伝播は、主に壁（および大きな家具要素）の影響を受けます。 コーナー周辺の回折や廊下の導波（多重反射による）は、建物内の電波伝播を支配しています。
300MHz未満の周波数では、単純な経験的伝搬モデル（送信機と受信機の間の直接波に基づく）で十分といえます。 しかし、300MHzを超える周波数に対しては、反射と回折によるマルチパス伝搬を考慮するため、決定論的モデルは必須になります。 直接波に基づく経験的伝搬モデルは、これらの周波数帯には使用できません。
WinPropのIndoorシナリオには、経験豊富で決定論的な伝播モデル、グラフィカルデータベースエディタWallManが含まれており、3Dベクトルデータベースまたはピクセルデータベースで動作することができます。 WinProp Indoorシナリオは、アイソトロピックアンテナ（理想的な無指向性アンテナ）、指向性アンテナ、漏洩フィーダケーブル、DAS（分散アンテナシステム）をサポートしています。

WinProp Indoorシナリオは、次のようなアプリケーションに使用できます。

• 建物内のセルラーネットワークプランニング（例えば、ピコセル/フェムトセル、屋外セルの建物への侵入を含む）
• 複数階建て建物におけるWLANネットワークのプランニング
• 放送分析（例えば、地上送信機または衛星の屋内カバレッジ）
• トンネルや地下鉄駅のカバレッジ解析とネットワークプランニング
• 短距離無線リンク（例えば、車両内および周辺のUWB）
• 複雑な環境におけるセンサネットワークのプランニング
などなど

　伝搬モデル

マルチパスの伝搬、反射（および導波）、回折およびシャドーイングのような現象は、建物内の受信電力に大きな影響を与えます。 したがって、対応するIndoor伝搬モデルは、これらの現象をすべて考慮して、正確な予測結果を得るべきである必要があります。 厳格な3Dモデリングは、複数の平面（複数の床）上の伝搬を予測する可能性を提供します。各結果平面は任意の方向を持ちます（水平面に限定されません）。

WinProp Indoorシナリオには、次の伝播モデルが含まれています。

• One Slope Model （経験的モデル）
• Motley Keenan Model （経験的モデル）
• COST 231 Multi Wall Model （経験的モデル）
• Indoor Dominant Path Prediction Model （IDP）
• 3D Standard Ray Tracing （SRT）
• 3D Intelligent Ray Tracing （IRT）

　コンポーネント

コンポーネントを含むカタログは、CompoManで生成および編集されます。 各構成要素について、機械的および電気的特性、コネクタ、価格、設置（取り付け）コストなどを定義することができます。 ユーザーは、ProManの2Dおよび3Dビューでマウスを操作し、ケーブルを描いたり、スプリッターを配置したり、コンバイナーを接続したりすることができます。
信号は、アンテナから放射するか、漏洩フィーダケーブルから放射されます。
スプリッタはDAS（Distributed Antenna System）を定義するために使用することができ、コンバイナは同じアンテナから多数のキャリアを放射するように選択することができます。

　データベース：3Dビルディングとオブジェクトベクタ

ほとんどのIndoorプランニングツールでは、建物データの処理が最も重要で時間のかかる作業です。 シナリオ（建物データベース）を定義する努力が高すぎる場合、屋内ネットワークをソフトウェアツールで計画するのは意味がありません。 WinPropには、建物データの生成を高速かつ簡単にするために、 3Dベクトルまたはピクセルデータベースの処理をできるだけ簡単にするためのCADツールWallManが含まれています。 ユーザーは、建物のデータ（壁、窓、ドアなど）を革新的な方法で入力することができます。複数階建ての建物でも可能です。 CADファイルを変換するか、建物の床のスキャンされた地図で作業することができます。

WinPropでは "Indoorの伝播"は建物の内部に限定されません。 Indoorの伝播には、キャンパス、トンネル、車両、3Dベクタやピクセルデータベースで記述できるシナリオも含まれます。 建物内およびその周辺のシナリオは、3Dベクトルデータベースまたはピクセルデータベースで記述する必要があります。 正確な結果を得るためには、オブジェクトの材質も定義する必要があります。

　Indoorシナリオに関連するWinPropのその他のモジュール

送信機がビル外にあり、電磁波の建物への侵入（「屋内カバレッジ」）を予測しなければならない場合、または建物内に設置された送信機から屋外シナリオへの放射が重要な場合、WinPropのハイブリッドシナリオであるCNP（Combined Network Planning）モジュールを利用することにより、非常に洗練された柔軟なソリューションを提供します。

トンネルモジュールは、特にトンネルまたはスタジアムのシナリオ用に設計されています。 これはすべての屋内伝播モデルを含みますが、トンネルまたはスタジアムデータベースの生成を簡素化するグラフィカルベクターデータベースエディタTuManを提供します。

屋内のモジュールは屋内のシナリオに限定されず、任意の3Dシナリオをモデル化するために使用することができるため、これらのシナリオでは車、電車、機械などの非静止オブジェクトが存在することがよくあります。 Time-Variantモジュールは、3Dベクトルデータベースで移動（非静止）するオブジェクトを生成し、屋内伝搬モデルでこれらのオブジェクトを考慮する可能性を提供します。

　WinProp - トンネル

トンネル内の電磁波の伝搬は、屋外環境での伝搬とは大きく異なります。 したがって、トンネル内で正確な予測結果を得るためには、シナリオのモデリングに対する新しいアプローチが必要です。 WinPropは、トンネル（および鉱山）内の電磁波の伝播をシミュレートするトンネルモジュールを提供します。 トンネル内の任意の断面と曲線、さらには不均質地形プロファイルが設定可能であり、シナリオに対する現実的な説明が可能です。 代表的なシナリオはトンネルですが、このモジュールを使用して、ポリラインに沿って一定の断面を持つ他のシナリオを定義することもできます。 これには、スタジアムやコンサートホールが含まれますが、これに限定されません。

Time-Variantモジュールと組み合わせて、移動するオブジェクトをトンネルシナリオでモデル化することができます。 トンネル内の移動するアンテナ（自動車、列車などの上にある）の影響、および伝搬経路とさらなる障害物（車、電車など）との相互作用をシミュレートして視覚化することができます。

　伝播モデルとシミュレーションサンプル

トンネル内の多重反射および導波効果のために、トンネル内のマルチパス伝搬は、典型的なIndoorシナリオよりもさらに重要である。 したがって、単純な経験的伝搬モデルは、正確な結果を得るには不十分である。 トンネルシナリオの伝播モデルは、正確な伝搬結果を得るために、マルチパス伝搬における反射、回折、およびシャドウイングのような現象を考慮する必要があります。

WinPropの伝播モデルは、セルラーネットワークプランニングおよびLOS分析のためのトンネル環境で使用するように適応されています。 もちろん、特定のアンテナパターンを備えた単一のアンテナだけでなく、放射ケーブル（漏洩フィーダケーブル）を使用することもできます。

　WinProp - Time-Variant

移動する物体がある ネットワークにおける無線通信は非常に困難です。 Time-Variant環境でのモバイルマルチメディアおよび安全性を考慮したアプリケーションなどへの需要の高まりから、対応する無線システムの開発のための新しい概念が必要とされています。

Time-Variantシナリオは、以下のような環境への対応が可能です。

• 車車間（または路車間）通信シナリオ
• Time-Variantシナリオにおけるメッシュとセンサネットワーク
• 鉄道の駅、空港、市街地のWi-Fiホットスポット
• 移動する列車の駅と地下鉱山
• 移動する飛行機のある空港
• 建物内のエレベーター

このようなアプリケーションの主な違いは、一般的なネットワークと比較して、シナリオが時間的に変化することです。 送信機、受信機、および障害物の位置が移動することです。 これらは電波伝播に影響し、時変チャネルインパルス応答につながります。 このようなTime-Variantシナリオをシミュレートする場合、ドップラーシフトと指向性チャネルインパルス応答は必須になります。

　Time-Variantシナリオの定義

　Time-Variantシナリオの伝播モデル

Time-Variantシナリオでは、 Indoorシナリオのすべての伝播モデルを使用できます。 Indoor伝搬モデルに加えて、各伝搬経路のドップラーシフトをさらに予測するためのレイトレーシングモデルも利用可能です。

　シミュレーション結果

　WinProp - ハイブリッドシミュレーション

都市と屋内のシナリオ間の電波伝播をシミュレーションできます。

• 建物への電波の浸透（複数階建ての建物も含む）
• 屋内と屋外の送信器間での干渉の分析

WinPropは、 都市から屋内への電波伝搬とその逆の電波伝搬を処理するための非常に柔軟なインターフェースを提供します。

　原理

屋内データベースの壁の周りを多角形のシリンダとして、そのシリンダの中に屋内の壁が含まれた構造物を定義します（図参照）。

• このシリンダの材料特性は、ユーザによって定義され、都市伝播モデルで使用されます
• 都市伝播モデルでは、シリンダのみが考慮されます
• 屋内伝播モデルでは、シリンダ内の壁だけが考慮されます
• シリンダは、屋内モデルに対して透明（電波が減衰なしでシリンダを透過している）であり、シリンダは屋内予測の計算中に（反射または回折のために）考慮されない
• シリンダ自体は、都市モデルと屋内モデルの間のインタフェースを表します。シリンダに到達するすべての電波は、さまざまな伝播モデル間を通過します（都市から屋内へ、またはその逆）。 これは、伝搬の実行中に複数回行うことができます（建物に侵入して再びそのままにする光線）
• シリンダの内側と外側で異なる解像度を定義することができます

　データベース

よく知られた都市および屋内伝搬モデルのUrbanデータベースおよびIndoorデータベースを使用することができます。 特別なデータベースは必要ありません。 ユーザーが行うことは、WallManを使用して屋内建物データベース（屋内伝播モデルに使用）を都市建物データベースにインポートすることです。 のこりは、WinPropによって自動的に処理されます。 都市データベースにインポートする建物の数は、WinPropによって制限されません。 必要な数の建物を追加することができます（おそらく、RAMまたはハードディスクの空き容量だけが総数を制限する可能性があります）。

　サンプルシミュレーション

いくつかのサンプルを以下に示します。