有限差分時間領域法による屋内電波伝搬解析

本研究課題の目的は、広帯域ディジタル通信の信号伝送特性に大きな影響を与える建物内の複雑な電波伝搬特性の解析をシミュレートするための理論構築と、その理論に基づいたシミュレーションプログラムの作成、そしてその解析手法の正当性を実験によって確認検証するための、屋内電波伝搬特性計測システムの構築である。本研究では、有限差分時間領域法を拡張することによって空間伝達関数を求め、それを広帯域信号の伝搬特性を予測するための手段として用いることにより、理論解析手法を構築した。電波伝搬問題を解析する場合には、幾何光学理論に基づいた手法が一般に用いられている。しかし、幾何光学理論では、広帯域信号の周波数特性を解析することができないため、本手法のように、波動方程式をベースとする解析手法が有効である。昨年度は、本手法の理論構築を行い、そしてそれをベースとしたシミュレーションプログラを作成した。そして今年度は、ベクトルネットワークアナライザを中心とする電波伝搬実験システムを構築し、マイクロ波帯(8〜11GHz)を用いて検証実験をおこなった。その結果、本研究で作成したシミュレーションプログラムによる結果と、電波伝搬実験システムによる実験結果はよく一致し、本研究で提案する手法の有効性を確かめることができた。特に、入射波が直接到来し、かつ電波散乱体からの反射波とによって激しく定在波が生じるような環境においては、シミュレーション結果と実験結果は非常によく一致する。しかし、物体の陰になるような部分においては、実験環境において考慮していない不要な反射波の影響を受けるため、実験結果に含まれる誤差が大きくなり、この点は今後の課題である。本研究により、本手法で提案する有限差分時間領域法を用いた周波数選択性フェージングの解析法が確認され、かつ有効であることが明らかとなった。

本研究課題の目的は、広帯域ディジタル通信の信号伝送特性に大きな影響を与える建物内の複雑な電波伝搬特性の解析をシミュレートするための理論構築と、その理論に基づいたシミュレーションプログラムの作成、そしてその解析手法の正当性を実験によって確認検証するための、屋内電波伝搬特性計測システムの構築である。本研究では、有限差分時間領域法を拡張することによって空間伝達関数を求め、それを広帯域信号の伝搬特性を予測するための手段として用いることにより、理論解析手法を構築した。電波伝搬問題を解析する場合には、幾何光学理論に基づいた手法が一般に用いられている。しかし、幾何光学理論では、広帯域信号の周波数特性を解析することができないため、本手法のように、波動方程式をベースとする解析手法が有効である。昨年度は、本手法の理論構築を行い、そしてそれをベースとしたシミュレーションプログラを作成した。そして今年度は、ベクトルネットワークアナライザを中心とする電波伝搬実験システムを構築し、マイクロ波帯(8〜11GHz)を用いて検証実験をおこなった。その結果、本研究で作成したシミュレーションプログラムによる結果と、電波伝搬実験システムによる実験結果はよく一致し、本研究で提案する手法の有効性を確かめることができた。特に、入射波が直接到来し、かつ電波散乱体からの反射波とによって激しく定在波が生じるような環境においては、シミュレーション結果と実験結果は非常によく一致する。しかし、物体の陰になるような部分においては、実験環境において考慮していない不要な反射波の影響を受けるため、実験結果に含まれる誤差が大きくなり、この点は今後の課題である。本研究により、本手法で提案する有限差分時間領域法を用いた周波数選択性フェージングの解析法が確認され、かつ有効であることが明らかとなった。