A method for a wireless communication system planning

【発明の詳細な説明】 無線通信システム計画のための方法関連出願 本発明は、１９９５年３月３１日に出願された、タン（Ｔａｎｇ）他への、米国特許出願シリアル番号第０８／４１５，０５１号の一部継続出願に関連している。 発明の分野 本発明は、一般的には、無線通信システムに関し、かつより特定的には、レイ・トレーシング（ｒａｙ−ｔｒａｃｉｎｇ）を使用した無線通信システム計画のための方法に関する。 発明の背景 セルラまたはパーソナル通信サービスのような無線通信システムにおいては、 ベースステーションはサービス領域にわたり無線信号が得られるように配置される。 ほぼ継ぎ目のないカバレージを得るため、数多くのセルが必要とされる。 そのようなセルのカバレージの予測は困難な仕事であり、かつ数多くのツールが開発されており、該ツールは合衆国内の米国地質調査所（ＵＳ Ｇｅｏｌｏｇｉｃ ａｌ Ｓｕｒｖｅｙ）によって利用可能なもののような、建物の散乱またはクラッタ情報とともに、地形データの何らかの利用を行う。 このデータは地形の記述とともに、基地またはベースおよび加入者の高さを使用するロングレイ−ライス（Ｌｏｎｇｌｅｙ−Ｒｉｃｅ）モデルのような、技術的によく知られたモデルと組み合わせて使用され考慮中のロケーションに対する予期される伝搬損失の予測を計算する。 この方法はそれらのベースのアンテナが建物の散乱より十分上にあり、従って特定の建物／構造または建物の群の影響が最小である、大きなセルに対しては十分よく動作する。 ベースステーションアンテナが屋根のレベルに近いかまたは建物の屋根より低い場合には、信号は通りを伝搬しかつコーナーで回折または屈折するから建物の実際の寸法および形状が信号に影響を及ぼす。 一般にマイクロセルと称される、これらのセルは典型的にはずっと小さな領域、特に密集した都市領域をカバーする。 マイクロセルのカバレージを予測するためのツールは典型的には建物のサイズ、形状、およびしばしば材料形式についての情報を使用してカバレージ領域における建物内のおよび建物の回りの伝搬経路をモデル化する上での助けとする。 上記統計的なプロセスに対して、決定論的なプロセスは基本的には無線波伝搬を送信機から受信機へ放射する光線または放射線（ｒａｙｓ）としてモデル化するよう試みる。 この手法はモデル化される環境における物体が送信される信号の波長よりも寸法がずっと大きい場合に効果的でありかつ正確なものとすることができる。 レイ・トレーシングプロセスにおいてモデル化することができる伝搬現象は反射、回折、伝送およびそれらの組合わせを含む。 レイ・トレーシング内で、一般に知られた２つの手法がある。 第１のものは「シューティング・アンド・バウンシング（ｓｈｏｏｔｉｎｇ−ａｎｄ−ｂｏｕｎｃｉｎｇ）」方法と称され、この場合は固定された数の放射線がソース（送信機）から放出され、次に異なる伝搬経路に従うよう前方追跡され（ｆｏｒｗａｒｄ−ｔｒａｃｅｄ）、 放射線はそれが受信機における検出球に打ち当たるときに終了する。 この手法の主な利点はそれがほとんど任意の形式の面に適用できることである。 基本的な欠点はそれぞれの受信機位置に対し、放射線が放出されかつ再びすべての方向でトレースされなければならないことである。 これは実際の環境に対して何時間ものあるいは何日もの計算時間を必要とすることを意味する。 第２の方法はイメージ理論に基づいており、これは伝統的に環境におけるいくらか平坦な面に限定される。 この場合の基本的な概念はある与えられた環境におけるある固定された位置でのソースのイメージはそれらが前記環境において基本的に平坦な面である限り観察者（受信機）のポイントの位置に独立であるということである。 従って、人はソースの与えられた位置および環境に対してすべてのイメージを構築しかつそれを人が必要とするだけ多くの受信機位置に対して再使用することができる。 これは計算機的な効率に関しての改善を意味するが、もちろん、環境における平坦な面によって制約を受ける。 しかしながら、これは都市のマイクロセルラ環境においては典型的なものである。 従って、最初に環境におけるソースの位置および環境それ自体に基づき（使用を容易にするため階層的に編成された）イメージツリーを決定することによって、伝統的なイメージ理論の手法はマイクロセルに対して好適に使用できる。 前記環境はミラー（または反射面） およびコーナーからなる。 ソースイメージからスタートして、おのおののミラーまたはコーナーは該ソースイメージから「子供の」イメージを発生する可能性を有している。 おのおのの子供のイメージはさらにそれぞれのミラーおよびそれぞれのコーナーに対して子供のイメージを発生することができる。 いったんイメージツリーが構築されると、与えられた受信機位置に対してツリー上のそれぞれのイメージはそれが受信機から送信機へのバックトレース処理（ｂａｃｋ−ｔｒａ ｃｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）を通し合計の受信電力に寄与するか否かを見るため調べられる必要がある。 しかしながら、イメージトレーシングに伴う重要な問題は現実の環境に対するイメージツリーのサイズであり、非常に大きな計算機的なおよびメモリの要求につながる。 以下の例はこの問題を説明するものである。 Ｎのミラーによって規定される環境においては、（典型的には）またほぼＮのコーナーがある。 Ｎのミラーのおのおのは反射イメージを発生する可能性をもつことができ、かつＮのコーナーのおのおのは回折イメージを発生する可能性をもつことができる。 イメージツリーの成長に対する何らかの制限なしでは、ｍレベルの反射およびｎ レベルの回折を備えたソースは、ｍ＞ｎと仮定すると、（２Ｎ） ⁿ Ｎ ^(mn)のオーダのイメージを発生することになる。 例えば、もしＮ＝１００，ｍ＝３，ｎ＝１ であれば、伝統的なイメージツリーは約２，０００，０００のイメージを含むことになる。 もしおのおののイメージ対象が１００バイトのメモリを必要とすれば（すなわち、それ自身の属性およびその祖先のイメージおよび子孫のイメージへのポインタを保持するために）、上記イメージツリーを保持するのに必要な合計のメモリはまったく謙虚に仮定しても２００メガバイトになる。 関与するイメージの数が与えられると、送信機／受信機配置を決定するプロセスは、建物または他の構造の数、カバレージ領域のサイズ、および予測されるポイントの計算されるグリッド（ｇｒｉｄ）の分解能に依存して、数日または週間を必要とするのが典型である。 従来のレイ・トレーシング手法の大きな計算機的な要求のため、単一のアンテナサイトより以上の最適の配置を決定する上で計算結果を使用する試みは行われていない。 しかしながら、典型的にはダイバシティにより通信チャネルにわたる短いまたはレイリーフェーディングを補償するために、大部分のベースステーションは１つより多くのアンテナを使用する。 マイクロダイバシティ（例えば、レイリーフェーディングを補償するための配置）またはマクロダイバシティ（例えば、対数正規（ｌｏｇ ｎｏｒｍａｌ）フェーディングを補償するための配置）の可能な改善を考慮することなく、単一のアンテナからの一様な伝搬に基づき配置を決定するのみでは、ダイバシティアンテナの配置における変動の可能な調整は看過される。 従って、計算機的に効率のよいレイ・トレーシングのための方法を提供し、かつアンテナ配置を最適化するためにレイ・トレーシングからの伝搬推定を使用することを含め、これらおよび他の問題を補償するレイ・トレーシングの改善された方法の必要性が存在する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の好ましい実施形態に係わる、「ミラー」の反射面に対してどのように反射イメージが発生されるか、および回折面または「コーナー」に対しどのように回折イメージが発生されるかを示す説明図である。 図２は、与えられた環境およびソースに対するイメージツリーの階層図を示す説明図である。 図３は、受信機から送信機へのイメージツリー上のあるイメージの「バックトレーシング」を示す説明図である。 図４は、本発明の好ましい実施形態に係わる反射イメージおよび回折イメージの双方に対する範囲の使用を示す説明図である。 図５は、本発明の好ましい実施形態に係わるイメージツリーを決定する方法を示す流れ図である。 図６は、本発明の好ましい実施形態に係わる受信電力推定または計算の方法を示す流れ図である。 図７は、本発明の好ましい実施形態に係わるカバレージ領域に対する受信信号電力のプロットを示す説明図である。 図８は、本発明の実施形態を実行できるプロセッサの単純化したブロック図である。 図９は、ベースステーションにおける可能なアンテナ実装位置を示す説明図である。 図１０は、ほぼ等しい平均電力を備えた２つの独立のレイリーフェードを受けた信号の表現を示す説明図である。 図１１は、分岐の不平衡を有する、すなわち、一方の分岐がより低い平均電力を有する、図１０の同じ２つの独立したレイリーフェードを受けた信号の表現を示す説明図である。 図１２は、異なる分岐不平衡を備えた選択ダイバシティの場合を含むレイリーフェードを受けた信号の分布の表現を示す説明図である。 図１３は、対数正規シグマが１０ｄＢであり、都市のマイクロセルのシャドウフェーディング特性を表す値の、累積的対数正規分布の表現を示す説明図である。 図１４は、本発明の好ましい実施形態に係わる最適のダイバシティアンテナ位置を選択するためのプロセスを示すフローチャートである。 図面の詳細な説明 これらおよび他の問題は本発明に係わるシステム計画のための方法によって解決される。 この方法は、以下にさらに詳細に説明するが、特に有利であり、それは大部分の伝統的なレイ・トレーシングプロセスは多数の非活性化イメージ（ｕ ｎｅｎｅｒｇｉｚｅｄ ｉｍａｇｅｓ）からなるイメージツリーを使用するからである。 もしあるイメージが活性化されているか（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）または前にそのイメージを発生していないことを決定できれば、その活性化された部分のみに対しイメージを発生しかつ記憶することができる。 メモリが節約されるのみならず、後の処理および配置の決定において消費されるサーチ時間の低減が達成される。 しかしながら、そのようなイメージツリーの「刈り込み（ｐｒｕｎｉ ｎｇ）」によっても、現実の都市環境に対するイメージツリーに関して非常に多数のイメージ（例えば、５０，０００）がある。 ある受信位置に対して受信信号を決定するために、イメージツリー上のそれぞれのイメージに対して改善されたバックトレース処理が行われるのが好ましい。 他の受信位置に対してこの処理を反復することにより、与えられた送信機に対するカバレージ品質の推定値を得ることができ、そこから最適の送受信機配置が決定できる。 さらに、ダイバシティ受信が使用されるべき場合には、一連の可能なアンテナ位置のおのおのにおけるすべての放射のコヒーレントな受信が行われ、かつ最適のアンテナの組合わせの決定が次に行われる。 これらすべては本発明の改善により従来方法に対してメモリおよび処理時間の大幅な節約によって達成できる。 知られた環境（例えば、マイクロセルまたは建物内）に対する信号伝搬特性の決定のための好ましい方法はイメージツリーにおける各イメージに対するスコープまたは範囲（ｓｃｏｐｅ）を規定することにより該イメージツリーのサイズを最小にする（すなわち、刈り込む）ことによりスタートする。 「範囲」はイメージからの放射エネルギの大部分がその中に閉じ込められる角度として定義される。 ソースイメージは、もちろん、所定のスコープ角度、典型的には３６０度、を有するが、それはもし指示されればセットされたより少ない量とすることができる（例えば、すぐ近くに隣接する壁に向けて送信しないように、あるいはセクタ化されたアンテナに対し）。 しかしながら、反射イメージのスコープ角度は通常１８０度よりずっと小さい。 典型的には、回折イメージのスコープ角度は通常４ ５度より小さい。 イメージツリーがある与えられた環境およびソース位置に対して構築されるとき、スコープ属性は新しいイメーシが生成されるたびごとに特定される。 新しいイメージはあるイメージのスコープ内に入るミラーおよびコーナーに対してのみ生成される。 スコープ角度を規定しかつイメージツリーの活性化された部分のみをマップアウト（ｍａｐｐｉ ｎｇ ｏｕｔ）することにより、結果として得られるイメージツリーのサイズが大幅に低減される。 これは従ってイメージを記憶するのに必要なメモリを節約し、かつ受信電力および他のデータに対する計算の速度を増大する。 さらに、イメージツリーの階層における固有の情報が好適に使用されて受信信号レベル（または、信号電力損失を含む、同様の伝搬／品質尺度）に基づきイメージツリーを部分的に追跡するために使用される。 イメージツリー上のいずれのイメージに対しても、その反射の子供のイメージは余分の反射のため親のイメージと比較してより少ない電力を与えることになる。 現実の環境に対しては差は１ ４ｄＢまたはそれ以上となり得る。 これに対し、回折された子供のイメージは典型的には親のイメージよりも少なくとも６ｄＢ少ない電力を与えかつ通常もっと少ない。 従って、絶対および相対信号レベルしきい値を設定することにより、現在のイメージからの受信信号レベルは前記しきい値および現在の合計受信電力と比較することができ、かつ現在のイメージの子供のイメージを調べるか否かに関して決定が行われる。 従って、ある与えられた位置における加算された信号レベルの計算のためのイメージツリーの部分的な試験が行われる。 これはおのおのの可能な受信機位置に対する信号電力を計算するのに必要な時間を低減する。 さらに別の実施形態では、前記加算された信号の計算は所定の周波数に対して行われ、加算された信号レベルを形成するために種々の放射のコヒーレントな加算を可能にする。 処理は次に付加的な候補のアンテナ位置に対して反復される。 次に１組の加算されたダイバシティ信号レベルが与えられたダイバシティシステムに対する信号レベルを計算することによって形成される（例えば、２アンテナ選択に対しては、おのおのの可能なアンテナのペアリングに対して最大の加算信号レベルを選択する）。 次に異なる候補のダイバシティ配置の結果が比較されて最適のアンテナ配置を決定する。 始めに図１を参照すると、イメージ発生が概略的に示されており、ミラー１１ ０に関して反射イメージ１０３がどのように発生されるか、およびコーナー１２ ０に関して回折イメージ１１３がどのように発生されるかを示している。 ソース（単数または複数）１０１はミラー１１０の背後に反射イメージ（ｉ）１０２を生成することができ、該ミラー１１０はもし受信機位置が規定されればソースから受信機１０３への反射された放射の経路を規定する。 イメージ１０２の位置は受信機１０３の位置と独立であることに注意を要する。 ソース（単数または複数）１１１はまた回折コーナー１２０に回折イメージ（ｉ）１１２を生成することができ、該回折コーナー１２０はもし受信機の位置が規定されれば送信機から受信機１１３への回折された経路を規定する。 前と同様に、回折イメージ１１２の位置は受信機１１３ の位置と独立である。 図２は、概略的にイメージツリーの階層を示す（包括的に２００で示されている）。 与えられた環境および与えられたソース位置に対して、ソース２０１は該環境におけるそれぞれのミラーに対し反射された子供のイメージを発生でき、かつ前記環境のそれぞれのコーナーに対して回折イメージを発生できる。 これらは第１世代（または１次）イメージ２１０と称される。 おのおのの第１世代のイメージは次にソースイメージのようにふるまい、かつ前記環境のそれぞれのミラーに対し反射された子供のイメージを、かつ前記環境のそれぞれのコーナーに対し回折されたイメージを発生することができる。 これらは第２世代または２次イメージ２２０と称される。 このプロセスが第２およびより高い次数のイメージに対して反復されかつ所定の数の反射および回折に到達した後に停止することができる。 このプロセスにおいて発生されるイメージは次にいっしょにリンクされて階層的イメージツリー２００を形成する。 もし与えられた送信機ＴＸが前記イメージツリーの先頭、すなわち、ソース２ ０１であり、かつＡが反射でもあるいは回折でも、前記ツリーのどこかにおけるイメージであれば、かつもしＢがイメージＡの反射による子供であれば、イメージＢからの電力の寄与は反射による損失と余分の自由空間損失を加えたものに等しい量だけイメージＡからのものより低い。 現実の環境に対しては、これは少なくとも１４ｄＢ と（イメージＡに対応する反射／回折面からの経路セグメント長およびイメージＢに対応する面上の反射点に基づき決定される、例えば、図３のｒ１ ３１２およびｒ２ ３２２の間の距離）自由空間損失の差を加えたものである。 同様に、 もしＣがＡの回折イメージであれば、イメージＣの電力寄与は少なくとも６ｄＢ （通常６ｄＢよりずっと大きい）の損失と自由空間損失の差を加えたものだけイメージＡのものより低い。 もしイメージＡの電力寄与がすでにあるしきい値より低ければ、ＢおよびＣならびにそれらの兄弟および子孫をチェックする必要はなく、イメージツリーはさらに切り詰められまたは刈り込まれる。 次に図３に移ると、イメージの「バックトレーシング」が示されており、すなわち、受信機３３１から送信機３０１へとイメージツリーを逆にトレースすることが示されている。 受信機の位置が知られている場合、イメージツリー上のイメージのおのおのはそれが送信機３０１と受信機３３１との間の伝搬経路上にあるか否かを見るため調べることができる。 これはバックトレースまたはバックトレーシングによって行われる。 受信機（ＲＸ）３３１からスタートすると、伝搬ラインはまず第２世代のイメージ（ａａ） ３２１およびＲＸ３３１の間で引かれ、そこから面（ミラー３２０）上の反射点（ｒ２）３２２が見つけられる。 もしｒ２ ３２２がミラー３２０上になければあるいはＲＸ３３１およびｒ２ ３２２の間の見通し線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉ ｇｈｔ：ＬＯＳ）経路が塞がれておれば、このイメージは可能な伝搬経路に寄与しない。 さもなければ、ラインまたは放射がｒ２ ３２２および、イメージａａ ３２１の親イメージ３１１である、（ａ）の間に引かれる。 面３１０上の他の反射点（ｒ１） ３１２が次に見つけられる。 前と同様に、もし（ｒ１）３１２ がミラー３１０上にないかあるいは（ｒ２）３２２および（ｒ１）３１２の間のＬＯＳ経路が塞がれておれば、このイメージ３１１は有効な伝搬経路に寄与しない。 もし（ｒ１）３１２およびソース（ｓ）３０１（これはイメージａ ３１１ の親イメージである）の間の見通しが存在すれば、２つの反射点３１２，３２２ を通るソース３０１から受信機ＲＸ ３３１への伝搬経路が存在する。 図４は、概略的に都市の深い峡谷４００においてどのようにしてイメージツリーを構築する上でスコープまたは範囲（ｓｃｏｐｅ）が使用できるかを示す。 該スコープはイメージからの可能な伝搬に基づく空間の活性化された領域を規定する角度である。 面４１５（この場合ミラーとして作用する）を有する建物４１０ の場合において、イメージｉ ₁ ４１１は送信機のソース位置４０１からの面４ １５ の何らかの反射に対するイメージである。 しかしながら、イメージｉ ₁ ４１１ はスコープ４１２によって規定される領域内で面４１５から伝搬する放射に対するイメージとしてのみ作用することができ、スコープ４１２はイメージｉ ₁ ４ １１の可能な娘または子孫のイメージを大幅に低減するために使用できる（すなわち、スコープ４１２によって規定される領域内の反射または回折点を有するイメージに対して）。 同様に、表面エッジ４２５（これは回折コーナーとして作用する）を有する建物４２０の場合、イメージｉ ₂ ４２１はソース４０１からの面４２５からの何らかの回折に対するイメージである。 しかしながら、前と同様に、イメージｉ ₂ ４２１はスコープ４２２によって規定される領域内でエッジ４２５から伝搬する放射に対してのイメージとしてのみ作用することができ、かつスコープ４２２は同様にイメージｉ ₂ ４２１の可能な娘のイメージを大幅に低減するために使用できる（すなわち、スコープ４２２によって規定される領域内の反射または回折ポイントを有するイメージに対して）。 両方の場合において、反射および回折イメージのスコープ角度は３６０度よりずっと小さく、これは伝統的に２次元の場合に対して必要とされるものである。 現在のイメージのスコープ内にある面（例えば、ミラーおよびコーナー）に対する子供のイメージのみを生成することにより、イメージツリーの成長は可能性あるイメージツリーの活性化された部分内に制限される。 これは都市のマイクロセルラの用途のような現実の環境に対してイメージツリーを管理可能なサイズまで効果的に「刈り込む」ことになる。 次に、図５は概略的に刈り込まれたイメージツリーが構築できる方法５００を示す。 最初に、もしまだ決定されていなければ、全ての重要な（ｓｉｇｎｉｆｉ ｃａｎｔ）構造（建物、タワー、地勢、その他）の位置および何らかの望ましい構造的特徴（例えば、（前記面上の全ての可能性ある反射ポイントを規定する） 複数の反射面および複数の回折面、ならびに信号電力損失特性）が決定される。 次に、ある与えられた送信機ソース位置および知られた環境（すなわち、構造的特性）に対して、ソースが現在のイメージとしてセットされ、かつその所定のスコープにセットされる（典型的には３６０度に）（ステップ５１０）。 次に、前記環境にあるそれぞれの「ミラー」に対し、該ミラーが現在のイメージのスコープ（例えば、さえぎられないＬＯＳ視界）内に部分的にあるかあるいは完全にあるかが決定される（ステップ５３０）。 もし部分的にまたは完全に現在のイメージのスコープ内にあれば、子供のイメージ（または１次反射イメージ）がそのミラーに対して（伝統的な三角法によって）決定されかつスコープが計算される。 次に、前記環境におけるそれぞれの「コーナー」に対し（５５０）、該コーナーが現在のイメージのスコープ内にあるか否かの判定が行なわれる（ステップ５６ ０）。 もし現在のイメージのスコープ内にあれば、子供のイメージ（または１次回折イメージ） がそのコーナーに対して決定されかつスコープが計算される（ステップ５７０） 。 最後に、処理は各々の分岐または枝に対する所定の数の反射および回折に対して反復される。 例えば、もし２レベルの反射および３レベルの回折が望まれれば、イメージツリーはその枝において５レベルの深さにあるが、たとえ３次のイメージでも、全ての第３レベルの反射イメージ（およびそれらの子供のイメージ） は切り詰められることになる。 より密集していない都市の環境においては、とりわけ、長い経路による反射／回折ごとのより大きなエネルギ損失があり、２レベルの反射および３レベルの回折の決定が一般に実際の伝搬環境を適切にモデル化するのに充分である。 より密集した環境では、付加的なレベル、あるいは多分それ以上、が必要であるかもしれない。 当業者は環境的な密度、ならびに利用可能なメモリ／処理能力（これは各々の付加的なレベルが加えられるに応じて劇的に増大する）のような考慮事項に基づき適切なレベルのイメージ発生をどのように選択するかを理解するであろう。 最後に、図６は概略的に与えられた受信機位置に対しイメージツリー上のイメージをバックトレースしかつ受信信号品質尺度（例えば、総合受信電力、伝搬損失、その他）を決定する好ましい方法（６００）を示す。 最初に、処理はイメージツリーの最上部、送信機でスタートすることによって初期化される（６１０）。 （図３に示されるような）バックトレース処理が行なわれて前記第１の受信機位置が送信機と直接の視界内にあるか否かが判定される（６２０）。 もしそうであれば、送信機から受信機への経路は第１の伝搬経路を形成し、かつ該経路にわたる信号品質変化（例えば、電力損失、減衰、または他の品質尺度における変化）、この場合単に自由空間経路損失のみによる、 が決定される（６３０）。 もし直接の視界内になければ、次のイメージ、好ましくはイメージツリーにおける降下順（ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ ｏｒｄｅｒ）で、 現在のイメージとしてセットされる（６４０）。したがって、送信機に続いて、（図２の）子供のイメージＡの寄与が決定される（６２０）。もしイメージＡが回折イメージであれば、これは送信機に関して決定され、すなわち、（回折面と同じ場所に位置する）イメージおよび受信機の間に直接の見通し線（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）が存在するか否かに関して決定される。もしイメージＡが反射イメージであれば、ステップ６２０はイメージＡおよび受信機によって規定されるラインがイメージＡの反射面と受信機の間でさえぎられていないか否か（このラインおよび前記反射面の交差部は前記反射点を規定する）および前記反射点から送信機へのラインがさえぎられていないか、言い換えれば、イメージＡを使用する伝搬経路が存在するか否かを決定する。もし伝搬経路が存在すれば、各々の寄与分を決定することにより電力損失の推定または計算が行なわれ、すなわち、２つの経路セグメント長にわたる自由空間損失および反射面損失が求められる。前記反射面損失はより簡単な計算に対しては全ての反射面に対するあるセット値（例えば、１４デシベル）として規定され、あるいは、各々の反射面の材料／構造の知られた反射特性が使用できる場合には、ある粗い／不規則な面に対する角度要因も含まれ、それによってより精密な電力損失計算または推定値が得られる。回折面の回りの電力損失を計算する上で、回折の角度と共に、同様の回折特性を使用することができる。ステップ６３０に続き、現在の伝搬経路の電力寄与分（例えば、初期送信電力×電力損失）および所定のしきい値の間の比較が行なわれる。該しきい値は細かい（ｄｅ ｍｉｎｉｍｕｓ）寄与分を排除するために充分低く（例えば、送信電力から１２０ｄＢ降下）にセットすることが好ましい。もし、例えば図２のイメージＢ、の電力寄与分が該しきい値より小さければ、その子供のイメージ（例えば、イメージＤ）の寄与分の決定は行なわれず、 その理由はそのようなものもまた必ず些細なものとなるからである。この場合、 次の兄弟または同じ次数のイメージは現在のイメージとしてセットされ（例えば、イメージＣ）（ステップ６６０）、そして処理は反復される。さらに、前記電力寄与分はまたすでに決定された累積的な電力寄与分と相対的なしきい値（例えば、２０ｄＢ）との間の差に対して比較され細かい相対的な寄与分を排除するのが好ましく、これは、例えば、小さな損失を備えた短い伝搬経路も存在する場合に前記第１のしきい値より上であるが依然として些細な寄与分を排除する上で有用である。もし前記電力の寄与分が両方のしきい値より大きければ、各々の子供の／より低い次数のイメージの寄与分の決定が次に行なわれる（ステップ６７０）。このプロセスはツリー状の全てのイメージが調べられあるいはしきい値決定により排除されるまで反復され（ステップ５４１，５７１）、ステップ６３０の間に累積された受信信号品質尺度（例えば、受信電力）を生成する。このプロセスは次に全ての予め定められた受信機位置に対して反復され、前記与えられた送信機の注目の所定の領域内の信号伝搬特性の推定または計算値を得る。マイクロセルラシステムに対する注目の領域は典型的には該領域内の構造の外部の送信機位置の所定の半径内の全ての領域として規定される（内部の計算も行なうことができるが、透過特性に基づく電力損失を含むより複雑な計算を必要とする）。建物内システムに対しては、注目の領域は建物の境界によって制限される。当業者は信号伝搬特性の精度は受信機位置の間の数／距離、および所望の精度および利用可能な計算機的な能力／時間のような要因の間のバランスに基づきどのようにして適切な数を選択するかに依存することを理解するであろう。双方の場合に、各々の受信機サイトに対する信号電力は種々の方法で使用してシステム計画を決定でき、例えば、 カバレージ品質のいくらかの総合的な尺度に対して一緒に計算に入れ、（シャドウイングまたはセル境界を示す）所望の受信信号レベルより低い受信機位置および電力を出力することにより、決定でき、かつ相対的な受信機電力を示すようにユーザに対して表示できる。この後者の手法は、ＰＣＳ（パーソナル通信サービス）システムにおいて使用するための無線固定アクセスユニット（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｘｅｄ ａｃｃ ｅｓｓ ｕｎｉｔ：ＷＡＦＵ）のような、受信機のための配置を決定する上で好適に使用できる。これは図７に示されており、同図では、複数の家７１０，７２ ０を備えた居住地域のようなローカル領域７００をカバーするために１つの送信機位置７０１が使用される。相対受信電力は、領域７１１〜７１３および７２１ 〜７２２によって示される、異なる可能な受信機位置に対して決定される。そのような領域のサイズは望まれる配置の精度に応じて変わり得る。さらに、決定の容易さのため、相対電力レベルのみが表示される（この場合、１〜１０のスケールで表示され、もちろんコンピュータ表示装置上にカラーコーディングを含めて、任意のスケールを使用できる）。これは建物７１０に隣接する領域７１１においてＷＡＦＵの配置を決定するために充分なものである。共に３の相対電力を示す、建物７２０に隣接する領域７２１および７２２に対するような、相対的表示が充分な詳細を提供しない場合には、両方の領域における実際に決定された受信信号電力を表示して最適の領域が選択できるようにすることができる。最後に、 複数の送信機ソース位置が可能な場合、例えば、サイト７０２では、第２の送信機位置７０２の使用に基づきカバレージ領域にわたり受信電力を決定するためにプロセス全体を反復することができる。その結果は種々の方法で比較することがてき、それらの内の２つは知られた受信機／加入者位置に対するカバレージを比較するか（例えば、もし建物７１０および７２０のみがありそうな加入者であれば、ＴＸ７０２が好ましいサイトであろう）、あるいは領域７００に対して総合的なカバレージ等級または定格（ｒａｔｉｎｇ）を割当てることである。この後者の手法は、また、数多くの方法で実現でき、それらの方法は、各々の送信機に対する領域における全ての受信信号電力の単純な和および該和の比較、各々の送信機に対する最小の所望の信号電力より低く低下する受信領域の割合の決定および該割合の比較、その他を含む。図８は、本発明の種々の実施形態に係わる方法が実施できるプロセッサの単純化したブロック図を示す。この場合、プロセッサはバス８１２を介してＲＡＭ（ ランダムアクセスメモリ）８１３、ユーザＩ／Ｏ（入力／出力）８１４、およびメモリ制御ユニット８１５に結合された中央処理ユニット（ＣＰＵ）８１１を有する汎用目的コンピュータ８ １０である。メモリ制御ユニット８１５は次にメインメモリ８１６に結合され、 該メインメモリ８１６においては、別個のデータベースが記憶されており、例えば、物体（ｏｂｊｅｃｔ）の位置データ８１７（すなわち、領域のエッジおよび壁の位置および特性）、イメージツリーデータ８１８（各々の計算された位置に対する切り詰められたイメージツリーの一覧表を含む）、および計算された信号レベルのデータ８１９を含む。現在の技術によれば、本発明の種々の実施形態を達成するために汎用目的のコンピュータが必要であることが予期されるが、当業者は処理能力が増大するに応じて、自動化デジタルプロセッサ、例えば、ＡＳＩ Ｃ（応用特定集積回路）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）その他を使用できることが理解されるであろう。本発明のさらに他の実施形態、最適のダイバシティアンテナ配置の計算、は今や図９〜図１４を参照することにより理解できる。この実施形態はレイ・トレーシングが完了した後、受信機においてあるいは近くで利用できる放射は予期される平均電力を計算するため、あるいは局部的平均電力（ｌｏｃａｌ ｍｅａｎ ｐｏｗｅｒ）、または必要に応じてコヒーレントな信号電力を計算するために、 いくつかの方法で加えることができる。各々の場合、これらの値はアンテナによって実際に受信される電力の異なる種類の推定または計算値であり、それは前記環境はコンピュータモデルのみでありかつ実際の環境のそれぞれの詳細を含まないからである。しかしながら、これらの推定または計算値は非常に良好なものとすることができ、かつ実際の信号値の性能を予測するために好適に使用できる。コヒーレントに信号を加える方法は各々の放射の振幅および位相の双方が知られている（または送信周波数および伝搬距離が与えられれば、正確に予測できる）ことを意味する。これらのパラメータの双方には一般にいくらかのエラーがあるが、結果として得られる放射のコヒーレントな加算はそれでもモデル化されている環境において実際の信号の良好な表現を提供する。この実施形態はマイクロセルラ環境に対して特定の応用可能性を有する。一般に、ベースのアンテナ位置が大きなセルのために選択された場合には、ダイバシティベース受信アンテナの高さおよび間隔（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）を特定するのみで充分であり、それは高いサイトにおけるアンテナの視界と干渉する近隣の障害物がないためである。しかしながら、しばしばルーフラインより低い、マイクロセルのサイト、その他に対しては、アンテナの間隔は重要な工学技術的トレードオフを生じ得る。 １つの可能なトレードオフは図９に示されており、すなわち、２つのダイバシティアンテナの間の建物の側部の回りの間隔を増大することである。アンテナが局部的クラッタ内にある場合、一般に２つのことが生じる。第１に、散乱した電界がベースのアンテナの近くでよりランダム化され、比較的小さな間隔距離において、充分に低い統計的相関係数（アンテナが使用することができるダイバシティ効果を評価するために典型的に使用される量）を生成する。これはほぼ１０波長より短いアンテナ分離距離によって良好なダイバシティ性能を与え、一方、建物の屋上より上の、より開かれた環境にあるマクロセルは同じ程度の信号の非相関性（ｄｅｃｏｒｒｅ ｌａｔｉｏｎ）を達成するために、環境に依存して、多分１０〜２０波長に近いアンテナ分離距離を必要とする。第２に、屋上より低く位置するマイクロセルによれば、加入者からベースへの経路は障害物によって陰にされる可能性がより高くなり、したがって特定のセルのサイト特有の（ｓｉｔｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）特性により可能性あるカバレージ領域を制限する。しかしながら、もしベースのアンテナが充分によく分離されておれば、障害物による信号のシャドウイングの影響は低減でき、それは少なくとも１つのベースのアンテナが重大なシャドウイングを経験しない位置にあることができるためである。しかしながら、これは２つのアンテナに対する平均信号不平衡を招き、それはこの状態では一方のアンテナが他方のものよりもより高い平均信号を受信するからである。したがってトレードオフが提示される。もし分岐の不平衡が存在すれば、ダイバシティの有利な効果は低減されるが、大きなアンテナ間隔を使用することにより、セルにおける信号のカバレージは（分岐の不平衡が考慮された後でも）シャドウイングが予め小さな間隔に対するカバレージを制限する領域において改善できる。したがって、レイリーフェーディング（すなわち、局所化された散乱から生じるコヒーレントなマルチパスフェーディング）に対するマイクロダイバシティの改善をトレードオフすることにより、対数正規またはシャドウフェーディング（例えば、大きな障害物または地勢の影響による信号の妨害または減衰）を軽減する助けとするためにマクロダイバシティの使用により改善を行なうことができる。ダイバシティアンテナにおいて受信される信号によるカバレージ領域の実際の信号の改善はマクロダイバシティおよびマイクロダイバシティの効果の組合わせである。したがって、これら２つの効果が重要なマイクロセルのベースステーションに対してダイバシティアンテナを選択することは、前記カバレージ領域にわたる種々の位置に対するマルチパスフェーディングおよびシャドウフェーディングの双方の推定を含む注意深い分析を必要とする。デジタル受信機が使用される場合には、遅延広がり（ｄｅｌａｙ ｓｐｒｅａｄ）、その他の影響は性能基準の一部と考えられる。本発明に係わるレイ・トレーシング分析を使用することにより、これらのパラメータは今や計算機的に効率のよい方法で考慮することが可能になりダイバシティベースアンテナの位置の選択プロセスを改善する。次に図９に移ると、実装された通信ユニット８２０のダイバシティアンテナを備えた２つの建物が示されている。第１の例では、アンテナ８２１および８２２ がある与えられた分離距離を備えて建物の屋根の同じ側部に示されている。第２ の例では、アンテナ８２３および８２４が建物の屋根の異なる側部に実装され、 かつそれらの位置はそれぞれ８３１および８３９で示されている。これらのアンテナの他の可能な位置が８３２〜８３８によって示されている。これらのポイントは（例えば、図７の建物７１０および７２０に隣接して示されたテストポイントと同様に）ここに規定された基準に基づきアンテナに対する改善された実装位置を決定するための分析において使用されるべきこれらのアンテナのための可能なテスト位置の例を表わす。一般に、１つのアンテナ、例えば、８２３、はポイント８３１に固定され、かつ他のアンテナ、８２４、は分析の間に種々のテスト位置へと移動される。この方法は、もし望むならば両方のアンテナを移動させることもできるが、時間を節約するために好ましいものである。他のテストポイントもまた建物の内側または外側の任意の位置に、あるいは他の建物または構造上に規定することができる。前記分析の目標は所望のカバレージ領域にわたりより良好な性能を与える改善された１組の位置を決定することである。次に図１０を参照すると、レイリーフェーディングのプロフィールを表わすグラフが示されている。 ２つの別個のアンテナからのフェーディングのプロフィールを見ることができ、各々の受信信号８４１，８４２は、各々においてほぼ同じ平均電力を備え、他とは独立に見える。該プロフィールは加入者が短い距離、この場合ほぼ５〜１０波長、移動した場合にｄＢ（デシベル）で測定された信号のエンベロープの電力の変動を示している。ここではレイリーフェーディングが示されているが、リシアン（Ｒｉｃｉ ａｎ）（これはいくつかの場合に同じように見ることができる）を含む、他の分布もこの分析において考慮することができる。この信号プロフィールは散乱したマイクロセルにおいて一般に見られる変動を表わし、それは送信された信号が数多くの物体から反射しかつ受信機においてコヒーレントに加えられ、キャリア周波数において振幅および位相が変動する複合信号を生成するためである。図１１は、同じタイプのレイリープロフィールを示しているが、この場合は第１の分岐の受信信号８４６（図１０における８４１の対応物）が第２の分岐の受信信号８４７より低い平均電力を有している。この状況は一般に枝または分岐不平衡（ｂｒａｎｃｈ ｉｍｂａｌａｎｃｅ）と称され、かつ２つの電力の差分の比を表わすｄＢ値によって特定される。分岐不平衡は典型的には無線システムにおいて一方のアンテナが他方と比較してさえぎられまたは陰にされ、したがってふさがれたアンテナの経路に付加的な減衰を導入する場合に生じる。これは電力の平均に影響を与えるが、全体的には送信された信号のマルチパスフェーディング分布に影響しない。図１２は、包括的に８５０で示され、レイリーフェーディングのプロセスの累積的な分布を示し、少なくとも横座標に示された数であるフェード深さの確率がＹ軸上にプロットされている。カーブ８５１は単一の分岐のレイリーフェーディングのランダムなプロセスからの結果を示し、かつセル領域の多くにわたるマルチパスフェーディングを表わしている。レイリーフェーディングの分布に特徴的なように、１０ｄＢのフェードの確率はほぼ１０％でありかつ２０ｄＢのフェードはほぼ１％である。カーブ８５５は等しい分岐選択ダイバシティの場合を示す。ここでは選択ダイバシティが示されているが、当業者は本発明をこのまたは他のタイプのダイバシティ、例えば、最大比（ｍａｘ−ｒａｔｉｏ）、等利得、スイッチド（ｓｗｉｔｃｈｅｄ）、その他に、システム設計に応じてどのように適用するかは容易に理解するであろう。 ８５５に見られるように、１０ｄＢフェードの確率は選択ダイバシティに対しては１％に改善される。例えば、独立の分岐により、１０ｄＢフェードの確率は両方の分岐が同時に少なくとも１０ｄＢでフェードする確率であり、かつこれはＰ（１０ｄＢ）選択＝Ｐ（１０ｄＢ）＊Ｐ（ １０ｄＢ）＝０．１＊０．１＝０．０１＝１％で与えられる。これは大きな改善であり、かつ大部分の無線システムがダイバシティを利用する理由である。しかしながら、もしダイバシティ分岐がバランスしていなければ、この改善はいくらか悪化する。カーブ８５４は２つの分岐の間に３ｄＢの不平衡がある場合の選択ダイバシティを表わす。カーブ８５３は６ｄＢの分岐不平衡を有し、かつ８５２は９ｄＢの分岐不平衡を有する。 ９ｄＢの分岐不平衡によっても、図示のごとく、依然としてダイバシティの使用に価値のある改善がある。図１３は、対数正規フェーディングプロセスの累積的分布を示し、この場合フェードの振幅が横軸に示された数より小さいかまたは等しい確率がＹ軸にプロットされている。対数正規フェーディングのモデルは例えば環境におけるクラッタからのシャドウイングまたはブロッキングにより引き起こされる信号の複合的な減衰を示している。典型的には、加入者が建物の平均寸法に近い距離を移動したとき、対数正規フェーディングプロセスは相関がないものとなり、ユーザに異なる値のシャドウフェーディングを与える。ルーフラインより低い都市のマイクロセルラ環境では、シャドウフェーディングの変動は典型的には標準偏差σ＝１０ ｄＢの範囲にある。これはサイトからの距離とは独立に、総合的な変動が＋／− ３σまたは−３０〜＋３０ｄＢ変動し得ることを意味する。これはレイリーフェーディングプロセスから予期される変動よりもいくらか多いから、アンテナ位置の選択において考慮されるべきであり、それは建物の一方の側へのシャドウイングは総合的にアンテナが装着できる建物の他方の側へのシャドウイングと異なり得るからである。レイ・トレーシング分析を加入者と各ベースアンテナの間の予期される伝搬経路を計算するために使用することにより、図１２および図１３に示される効果は各々の経路に対して適切に計算される。次に図１４を参照すると、このさらに他の実施形態に係わる処理ステップの記述が示されている。このプロセスはブロック８６１においてセルの性能を分析すべき１組の候補のアンテナ位置の選択を行なうことで始まる。これは図９のロケーション８３１〜８３９で示され、これらのロケーションは可能なアンテナ位置の例である。アンテナ位置の選択の一例として、位置８３１および８３２のアンテナで分析を始めることができる。最初の動作（ｒｕｎ）の後に、分析は第２のアンテナの位置を８３３へシフトする。このプロセスは全ての選択された位置８ ３１〜８３９にわたり続けることができる。処理を簡単にするため、第１のアンテナの位置は変えないのが好ましいが（例えば、ユーザ入力パラメータに応じて、所定のグループの組合わせが位置８３１を含む各々の組合わせとして規定される）、任意の組合わせの位置を使用することができる。もし付加的なサイト領域が比較されるべきであれば、全体の処理が付加的な組の候補のアンテナ位置に対して反復される。ブロック８６２はセルを小さな試験領域（すなわち、総合的なカバレージ領域内の一群の位置、全グループ／カバレージ領域より少しが試験されるべき場合には、建物の内部の位置を排除することなどにより、さらに小さな１組の送信位置へとさらにせばめられる）へと分割することを述べている。これはユーザにより直線的なドライブルート、または予め規定された大きさの四角形のグリッド（例えば、図７に示されるような）となるよう規定することができる。小さな試験領域を使用することにより、分析は各々の領域に対して行なうことができ、かつこれはカバレージの比較を行なうのを容易にする。ブロック８６３は、マトリクス状のポイント、または直線的なセグメントのポイントとすることができる、試験領域における各ポイントに対してレイ・トレーシング予測を行なう。該試験領域におけるそれぞれのポイント（すなわち、前記組の送信位置）を使用して各々の候補のアンテナ位置に対し別個の計算が行なわれ、１組の受信信号品質尺度に到達する。レイ・トレーシング予測は高速フェーディングのマルチパス変動（例えば、図１０を参照）が該計算から得られるように放射をコヒーレントに加えることを含む。これは好ましくは各々の伝搬経路距離を決定し、かつある周波数および送信電力のような所定の信号特性を使用することにより達成される。周波数は各サイクルに対して同じ状態に留まるべきであるが、別の実施形態では前記送信電力は、ある最大の送信電力まで、候補のアンテナ位置において１組の受信信号強度範囲内に到達するよう各送信位置に対して適応させ、より緊密に実際の加入者電力制御／送信ふるまいを近似できるようにすることができる。ブロック８６４はダイバシティアンテナに結合された受信機がそれを各々の試験領域に対して解釈し、信号変動の結果を評価する。ここで述べられた品質ファクタまたは品質係数（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）はダイバシティ信号の品質尺度であり、これは受信機のダイバシティ設計選択に応じて、いくつかの異なる形式のダイバシティ処理分析の１つによって得られる。これは好ましくはダイバシティの使用を含めた後の信号品質の推定の（セル全体にわたる）統計的な累積的分布を含む。例えば、ダイバシティ受信機がダイバシティ選択を使用する場合には、各々の送信位置に対する受信信号品質尺度の内の最大のものが使用され、もしダイバシティの組合わせが使用されるべきであれば、全ての尺度は設計アルゴリズムにしたがって組合わされる。このプロセスから、１組のダイバシティ信号品質尺度が候補のアンテナ位置の各々の組合わせに対して得られる。この１組から総合的なカバレージ品質尺度が候補のアンテナ位置の組合わせに対して決定される。このカバレージ品質尺度は所定のカバレージ基準を使用して得られ、この基準はシステム設計の選択に応じて変わるであろう。例えば、第１ の選択肢では、Ｃ／（Ｉ＋Ｎ）（キャリア対妨害＋ノイズ）比のヒストグラムが、前記組合わせに対する選択されたＩ＋Ｎ値を使用して発生される。このヒストグラムから、総合的なカバレージの等級または定格（ｒａｔｉｎｇ）が決定され、例えば、（１）全ての値を加算し、（２）１組のＣ／Ｉ＋Ｎ比より低い（カバレージ領域全体におけるあるいはアンテナから１ つまたはそれ以上の選択されたレンジ（単数または複数）内の）送信位置の割合を決定し、（３）１０％（または他の選択された）値より悪い全てのヒストグラム値を選択し、その他の方法により決定される。第２の選択肢は予測されるプロフィールを解釈しかつ試験される各々のプロフィールに対してＢＥＲ（ビットエラー率）またはＷＥＲ（ワードエラー率）に比例する品質メトリックを発生するためにより複雑な無線機モデムをモデル化するアルゴリズムの使用を含んでいる。この無線機モデム分析はコンピュータプログラムにより前記無線機をシミュレーションするかまたはある試験ルートに対して予測される信号のものを表わす時変（ｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇ）ＲＦ（無線周波）信号を発生し、かつこれを実際の性能が測定できる無線機へと適用することにより行なわれるのが好ましい。第３の選択肢は信号レベルの関数として無線機の性能を表わすカーブからＢＥＲ またはＷＥＲを選択し、かつ予測によって得られる各々の信号レベルに対し、信号プロフィールのＢＥＲまたはＷＥＲの累積的な平均の実効結果を表にすることである。ブロック８６５においては、セルの領域がユーザによって希望される分析に基づき異なる方法で検出することができる。もし分析が複数のセルを含んでいれば、該セルのカバレージは、例えば、最善のサーバ領域として、選択される。これは信号が最小しきい値より高いセルによって最もよくサービスされる位置によって規定される領域である。したがって、前記カバレージ領域はカバレージホールを含むことができ、かつその寸法は前記セルのエッジにどれだけ多くの信号があるかによって指示することができる。前記分析において他のセルがなければ、カバレージ領域はユーザによって固定することができ、あるいは信号レベルまたはＣ／Ｎ（キャリア対ノイズレベル）に基づき計算することができる。評価が行なわれた後、好ましくはベースアンテナ位置の与えられた組合わせに対して前記統計量がユーザに出力される（例えば、プリントアウトされる）。ブロック８６６においては、このプロセスが各々の組の可能なベースアンテナ位置に対して反復され、かつ各々の組合わせに対する結果が比較される。最大のカバレージ品質尺度を備えた組合わせが次にブロック８６７において出力され、 例えば、ユーザへの適切な出力、または最適のアンテナの組合わせの位置の記憶により出力される。したがって、当業者には本発明により前に述べた目的および利点を完全に満たすイメージツリー発生、切り詰め、およびアンテナ配置の方法および装置が提供されたことは明らかであろう。本発明がその特定の実施形態に関して説明されたが、当業者には前記説明に照らして数多くの置き換え、修正、および変更が可能なことは明らかである。したがって、本発明は添付の請求の範囲の精神および範囲内にある全てのそのような置き換え、修正および変更を含むことを意図している。