次の例は、Wireless InSiteが、都市環境にあるマイクロセルラーシステムの受信電力と遅延スプレッドを計算できることを示しています。Wireless InSiteの結果は、[1]で示された測定結果と比較されています。この論文では、フィンランドのヘルシンキ市街地で実施された測定キャンペーンで収集されたデータを提供しています。カートに搭載された移動式送信機は、ヘルシンキ市内の6つの異なるルートに沿って移動された。測定は固定受信基地局で行われた。送信機のルートと基地局の位置を図1に示す。収集されたデータは、各送信ルートの受信電力対距離を示すように配置された。
問題設定
Wireless InSiteのシティ・エディターを使って、図1の情報からヘルシンキのダウンタウンのモデルを作成した。建物の高さと追加の建物は、[2,3]で提供された情報をもとに作成しました。都市モデルの3D正投影図を図2に示す。特定の建築材料が与えられていなかったため、すべての建物は誘電率5の単一材料としてモデル化された。これは、El-Sallabiらが数値シミュレーションで使用した値と同じである[1]。
図1：フィンランド、ヘルシンキの地図。
図2：ヘルシンキ市街地のワイヤレスInSiteモデル。
トランスミッター/レシーバー
ヘルシンキのモデルがあれば、送信機と受信機の位置を特定できる。実際の測定キャンペーンでは、固定受信機と移動アンテナを使用してデータを収集した。簡単のため、システムは基地局に設置された単一の送信機と、送信機が通過する経路に沿った受信機経路を持つものとしてモデル化された。送信機と受信機の位置を入れ替えても同様の問題が生じるが、2点間の伝搬経路は送信機と受信機のどちらに指定されても独立であるため、シミュレーション結果には影響しない。
基地局の位置（緑の点）と受信経路（赤の線）を図3に示す。送信アンテナには垂直偏波指向性アンテナを使用した。送信波形には、100 MHz の帯域幅を持つ 2.154 GHz の正弦波を使用した。受信経路は垂直偏波無指向性アンテナとしてモデル化した。図4と図5は、Wireless InSiteが送信機と受信機のアンテナパターンを定義するために使用した追加パラメータの一覧です。
図3：受信機のルートと基地局の位置。
図4：アンテナの説明。
図5：受信アンテナの説明。
信号伝播は、最大10回の反射、2回の回折、回折間の5回の反射を許容する都市峡谷モデルを用いて計算した。建物の上や建物を通過する伝送は考慮しなかった。この仮定は、送信機（3m）と受信機（1.8m）の高さが周囲の建物の高さ（～25m）と比べて比較的低いことを考慮すると妥当である。
垂直道路の結果-ルートCD、GH、LM、PQ
Wireless InSiteを使用して、受信電力と遅延スプレッドの予測を、El-Sallabiの論文[1]に示された測定値および数値結果と比較した。グラフの赤い線が Wireless InSite の出力で、黒い線が測定結果です。次の図6～9のグラフは、Wireless InSiteが送信アンテナの方向に垂直な路上で受信した電力の測定値と一致する能力を示しています。建物の材料特性や正確な建物の位置に関する具体的な情報がないことを考慮すると、この結果は測定値を高い精度で再現しています。
図6：ルートCDに沿った受信電力。
図7：ルートGHに沿った受信電力。
図8：ルート LM に沿った受信電力。
図9：ルートPQに沿った受信電力。
パラレル・ストリート-ルートIJ
Wireless InSite の結果と、指向性送信機と平行に走るルート IJ の比較を図 10 に示す。ルートIJの受信電力の数値結果は、ピーク値で若干のずれがあるものの、測定値とよく一致している。
図10.ルートIJに沿った受信電力。
ルートIJにおける葉の効果のモデル化
El-Sallabi氏は、ルートIJに沿って予測された受信電力が数値的に過大予測されたのは、ルートに平行に走る並木の影響によるものだとしている。Wireless InSiteは、木の葉の影響を伝搬モデルに含めることができます。この機能を説明するために、ルートIJに隣接する通りの中央に葉の特徴を追加しました（図11参照）。このフィーチャの幅は10 mで、減衰量は0.25 dB/meterです。図12では、緑の線が葉を考慮した受信パワーを、赤が葉を考慮しない場合の受信パワーを表しています。
図11.ルートIJ付近の紅葉。
図12.葉の影響を受けたルートIJの受信電力。
参考文献
- H.M. El-Sallabi, G. Liang, H. L. Bertoni, I. T. Rekanos, and P. Vainikainen, "Influence of Diffraction Coefficient and Corner Shape on Ray Prediction of Power and Delay Spread in Urban Microcells," IEEE Trans.Antennas Propagat., vol 50, pp. 703-712, May 2002.
- W.Zang, "Fast Two-Dimensional Diffraction Modeling for Site-Specific Propagation Prediction in Urban Microcellular Environ", IEEE Trans.Veh.Technol., vol 49, pp. 428-436, March 2000.
- K.Kalliola, K. Sulonen, H. Laitinen, O. Kivekas, J. Krogerus, and P. Vainikainen, "Angular Power Distribution and Mean Effective Gain of Mobile Antenna in Different Propagation Environation," IEEE Trans.Veh.Vainikainen.51巻、823-838頁、2002年9月。
