電波伝搬解析ツール
RapLab

電波電解析でよく使われるレイトレース法のうち、イメージング法を使い、麺の組み合わせから反射点を全て探索するため精度高い解析結果が得られます

イメージング法による伝搬経路探索により
高精度な電波伝搬解析を実現

RapLabは、市街地、郊外および屋内の3次元モデルにおいて、レイトレース法による電波伝搬シミュレーションを提供する解析ツールです。レイトレース法とは、幾何光学的理論に基づき送信点から受信点へ到達する電波を伝搬距離だけではなく建物や地形も考慮して追跡する手法であり、電波伝搬解析にも広く使われています。
レイトレース法のうち受信点に到達するレイの反射点を厳密に求めるイメージング法を用いることで、より高い精度で建物などの障害物の影響を加味した電波のカバーエリアや伝搬経路を評価できます。

市街地

郊外

屋内

お知らせ

特徴

簡単で細密なモデル構築

市街地や郊外の地図データ、地形データの読み込みに加え、屋内のCADデータを読み込んでの解析が可能です。

豊富なアウトプット

受信レベル、伝搬損失、遅延・角度プロファイル、周波数特性などが出力可能です。

忠実な経路探索・計算

イメージング法による忠実な経路探索

理論に基づいた反射・透過・回折計算

計算結果以外にも中間データをファイル出力可能

適用例

市街地におけるアドホック通信のカバーエリア評価

市街地におけるアドホック通信の中継局のカバーエリアを評価するため、中継局と各戸に設置された端末間の受信電力を計算しました。
中継局の設置場所を変えると各戸の端末における受信電力が変化します。

オフィス環境におけるWi-Fi周波数帯の違いによるカバーエリア評価

オフィス環境においてWi-Fiの周波数帯2.4GHzと5GHzのカバーエリアを評価するため、各周波数帯で受信電力を計算しました。
周波数の違いにより受信電力の拡がりに差が見られます。

MIMO伝搬計算の高速化適用例

MIMO素子間隔が小さい場合は平面波近似が成り立つという仮定に基づき、素子中心点同士の計算結果を用いることでMIMO伝搬計算の高速化を実現しています。
検証の結果、高速化適用前後で伝搬損失に差はなく、実測値とも概ね近い結果となっています。

お客様事例

共同研究および電波伝搬解析ツールRapLabの活用

状況に即した精度の高い伝搬予測ができ、非常にリーズナブルに導入することができたので、研究で使い続けられると直感しました。
東京工業大学 大学院理工学研究科 国際開発工学専攻
教授 高田 潤一氏
詳しくはこちら

屋内・屋外の電波強度を「RapLab」で解析し、スマート家電などの無線環境の『見える化』を行い、安定した無線環境を設計する。

「RapLab」を使ってみて、広範囲の電波の解析が実用レベルで可能なこと、オリジナルな実測値を反映させること、そして操作面においてもシンプルで分かりやすいことに満足しています。
パナソニック株式会社 解析センター
森田 智彦 氏、 奥村 浩幸氏(写真右から)
詳しくはこちら

利用実績

延べユーザー数は200を超え、学術論文(アカデミック・民間)や電波伝搬研究(移動通信・無線LAN・ITS・センサーネットワーク・MIMO・屋内伝搬)などでご利用頂いています。

製品資料

製品資料をご希望の際は下記のフォームよりお申し込みください。

体験版・セミナー動画

体験版

1か月の無料体験版を用意しています。
以下からお申し込みください。

セミナー動画

セミナー動画のアーカイブを無料で
公開しています。

製品情報

製品構成

Basic
基本機能が実装されています。
Advanced
Basicの基本機能に加え、良く使用されるオプション機能を搭載致しました。
コース解析/エリア評価/TxRx一括配置/電波吸収体対応/反射係数直接入力/バッチ計算ツール/ 地形データ作成ツール/建物データ変換ツール/表面の粗さ
Pro
Advancedの基本機能に加え、MIMO研究、アンテナ研究向けの機能を搭載致しました。
MIMO近似計算/伝搬マトリックス・固有値・チャネル容量出力/広帯域対応/移動体配置/2指向特性(両偏波)アンテナ対応/小さな散乱体

 

動作環境

OS
Microsoft Windows 7/8/8.1/10 64bit
CPU
Intel Core i7 4コア以上のモデル(推奨)
RAM
8GB以上(推奨)
HDD
SSD 256GB以上(推奨)
解像度
1920×1080以上(推奨)
ライセンス形態
動作マシンにUSBドングルを設定し、ライセンスファイル(オプションファイル)を所定の場所に格納することで動作可能になります。

*並列処理に対応しているため、マルチコアマシンをご利用頂ければ処理速度向上します。
*ファイルアクセスが多いため、SSDにすることで処理高速化が望めます。

 

入力データについて

建物データについて

ゼンリン社のZmap-TOWNⅡZmap-AREAⅡをデータ変換して読み込むことができます。
※Advanced以上のグレードにて使用できる機能です。
※建物データのインポートには、データと変換ツールの購入が別途必要です。

他にも、 NTT空間情報株式会社株式会社パスコのデータを使用した実績がございます。

地形データについて

国土地理院の数値地図(標高)(10mメッシュ)データを利用することが可能です。
詳しくは国土地理院のサイトをご確認ください。

 

リリース情報

RapLab v10.0の新機能

RapLab v10.0を2021年5月に発売しました。
● 設定できる周波数の上限を999GHzまで拡張
● パス表示機能の改修

RapLab v9.1の新機能

● 64bitアプリケーション化
● 各種機能の向上
● 2.5次元レイトレース計算機能
● 最大受信レベル・合計受信レベル・CI比の計算・表示機能
● 数値地図10mメッシュ対応
● 測量成果2000に基づく測地系変換に対応

新機能詳細(クリックで展開)

64bitアプリケーション化

64bit Windowsアプリケーションになりました。これに伴い32bit Windows OSには非対応となります。

各種機能の向上

● グラフ表示機能の改修
GUI上でのグラフの編集が容易になり、表示も見やすくなりました。

● 計算モデルの読込/保存/破棄処理の高速化
Tempフォルダへのコピーをなるべく減らすことで計算モデルの読込/保存/破棄処理の高速化を行いました。

● Shapeファイル読み込み機能の強化
Shapeファイル読み込み時の投影法でJGD2011に対応しました。 Shapeファイル読み込み時の種別としてPolygonZに対応しました。

● コンソール実行機能の強化
コンソールからRapLabを実行する際に計算条件ファイル(CalcCond.txt)とポイントデータファイルを引数で入力できるようになりました。

● MIMO計算機能のC++化
MIMO計算機能の固有値とチャネル容量の計算ではMATLABを利用していましたが、その計算処理をMATLABからC++に移行しました。 これに伴いチャネル容量、固有値計算のカスタマイズ機能を削除しました。
MIMO計算機能はProの機能となります。

● 連続配置機能におけるTxの初期位相自動入力機能
連続配置機能において複数のTxに等間隔の位相差を加えることが可能となりました。
連続配置機能はAdvenced以上の機能となります。

2.5次元レイトレース計算機能

2.5次元レイトレース計算機能を追加しました。
2.5次元レイトレースとは、3次元レイトレースで探索しているすべての経路は計算せずに、特定の経路探索のみを行う手法です。簡易的な手法ですが、高速なレイトレース計算が可能となります。

最大受信レベル・合計受信レベル・CI比の計算・表示機能

最大受信レベル・合計受信レベル・CI比の値の計算・表示が可能になりました。
● 最大受信レベル:全てのTxからの受信レベルの最大値を計算・表示
● 合計受信レベル:全てのTxからの受信レベルの合計値を計算・表示
● CI比:各TxのCI比(搬送波対干渉波比)を計算・表示

数値地図10mメッシュ対応

国土地理院の数値地図10mメッシュ(標高)の標高データを読み込みが可能となりました。ただし、RapLabでは50mメッシュに変換して利用します。

地形データ作成ツールにおいて、国土地理院の数値地図10mメッシュ(標高)データより地形モデルを作成することが可能となりました。

測量成果2000に基づく測地系変換に対応

株式会社ゼンリン社が提供する地図データ(Zmap-TOWNⅡ、Zmap-AREAⅡ)は日本測地系を基準にしており、建物データ変換ツールでは変換過程において、測地系を世界測地系へ変換しております。これまで世界測地系変換において座標系の変換のみを行っていましたが、今回、測量成果2000に基づく世界測地系へ変換するようにロジックを変更しました。
※日本測地系から世界測地系への変換には、国土地理院長の承認を得て、同院の「測地成果2000のための座標変換ソフトウェアTKY2JGD」を利用しております。

RapLab v8.0の新機能

● 各種機能の向上
● 地球曲率半径考慮
● 大地回折波
● ゼンリン地図 Zmap-AreaⅡ対応

新機能詳細(クリックで展開)

各種機能の向上

● 送信周波数、送信電力、移動速度の幅を広げました。
送信電力は0.1GHzから400GHzまで、送信電力は0.001mW~20kWまで、移動速度は99999.99km/hまで入力可能になりました。

● 角度の小数点以下桁数の拡張
指向方向やアンテナ軸(チルト)などの角度が0.001度単位で入力可能になりました。

● アンテナ軸、チルト角のマイナス角度への拡張
指向方向やアンテナ軸(チルト)などの角度が-180度~180度まで入力可能になりました。

地球曲率半径考慮

送受信点が遠方にある場合には、地球の曲率による影響が大きくなります。計算条件にて地球曲率半径係数が0:なし、4/3:通常の地球曲率半径係数、1:1の場合から選択し、計算可能にしました。 (R=地球半径)


大地回折波

大地反射波が地球曲率半径により見通し外となった場合には、大地回折波として計算可能になりました。

ゼンリン地図 Zmap-AreaⅡ対応

ゼンリン地図 Zmap-TOWNⅡだけでなく、Zmap-AreaⅡにも対応しました。
Shape形式またはDXF形式の建物モデルとして出力するツールです。

RapLab v7.2の新機能

● 各種機能の向上
● 電波吸収体の複素透磁率入力対応
● 材質毎の表面の粗さ対応

新機能詳細(クリックで展開)

各種機能の向上

● VRMLビューワの改造
X-Y表示、Y-Z表示、X-Z表示、斜め45度表示の切り替えが追加されました。

電波吸収体の複素透磁率入力対応

電波吸収体(一/三/多層型吸収体と誘電体)の場合、比透磁率は実部のみからの計算でしたが、以下の画面のように、透磁率の実部と虚部による計算が可能になりました。

材質毎の表面の粗さ対応

材質ごとに表面の粗さが設定できるようになりました。

RapLab v7.1の新機能

● 各種機能の向上
● 表面の粗さ考慮
● MIMO計算機能の強化

新機能詳細(クリックで展開)

各種機能の向上

● アンテナアクセス高速化
指向性アンテナで計算した場合の計算時間が高速化されました。

● 保存機能高速化
保存種類を3種類(①ポイント、②ポイント+パス、③ポイント+パス+パス詳細)用意しました。用途に応じてデータをスリム化することができます。 また、保存ファイルの単位をTx-Rx毎のファイルを、Tx単位にまとめました。

● 入力座標の小数点以下桁数の拡張
送受信点の位置が0.01mm単位で入力可能になりました。但し、座標入力ダイアログでは1mm単位の入力となります。

表面の粗さ考慮

反射係数の計算で、壁面の粗さを考慮した反射係数の算出を可能としました。
回折係数に含まれる反射係数の計算は、粗さを考慮しておりません。

MIMO計算機能の強化

送信及び受信アンテナがMIMOの場合、伝搬経路の計算をアンテナ素子毎に行わず、送信及び受信アンテナの重心位置同士での伝搬経路を計算することで、計算時間の短縮をはかりました。たとえば4×4MIMOの場合に、16回(4×4)の伝搬経路の計算が必要でしたが、この簡易手法を使うことで、1回の伝搬経路の計算だけですむため、計算時間が1/16となります。 また、計算結果として、固有値、チャネル容量をCSV出力します。
各素子の伝搬損失の計算は、以下3つの手法から選択可能になりました。
・ パス長近似
・ 平面波近似
・ VRA手法(Vector-Rotation Approximation)
以下説明では、送信側、受信側の重心点位置のことをGTx、GRx とします。

● MIMO素子入力方法
MIMO素子の入力方法は以下3種類があります。

  • (1) 連続配置-リニア配置
    配置方法をリニアにし、素子数を設定数に入力することで設定可能です。
  • (2) エリア入力
    Multiple機能により入力可能です。
  • (3) ポイントデータエクスポート/インポート
    リニア配置などで、設定した諸元を、メニューの「ファイル-ポイントデータエクスポート」でCSV出力し、ポイントの増減や、素子位置を変更するなどの編集後、メニューの「ファイル-ポイントデータインポート」でRapLabに設定します。

● 固有値・チャネル容量ファイル出力
固有値・チャネル容量をCSV出力することが可能になりました。計算プログラムはMATLABで作成したDLLのため、MATLAB Compilerがあれば、カスタマイズすることが可能です。

(1)パス長近似
● パス長:各送信(Tx1~Tx3)位置から、GTx-GRxで計算された伝搬経路の履歴点を経由し、各受信(Rx1~Rx3)位置までの距離。
● 電界強度:GTx-GRx伝搬パス長と上記で求めたパス長差の位相と距離損失分を加味する。

(2)平面波近似
● パス長:GTxから各送信(Tx1~Tx3)位置をつないだベクトルのパス出射方向への射影と GRxから各受信(Rx1~Rx3)位置をつないだベクトルのパス入射方向への射影を足したものをGTx-GRx伝搬パス長から引いた値。
GT(R)xからT(R)x位置をつないだベクトルがパス出射(入射)方向と直行する場合は射影が0となり、GTx-GRx伝搬パス長と同じ値となる。)
● 電界強度:GTx-GRx伝搬パス長と上記で求めたパス長差の位相差分を加味する。パス長差の自由空間損失分は考慮しない。

(3)VRA手法
● パス長:各送信(Tx1~Tx3)位置から、GTx-GRxで計算された伝搬経路の履歴点を経由し、 この履歴点により各受信(Rx1~Rx3)を回転させた各受信位置(Rx1~Rx3)までの距離。
● 電界強度:GTx-GRx伝搬パス長と上記で求めたパス長差の位相と距離損失分を加味する。

● VRA参考文献
[1] 山田 渉,北 直樹,杉山 隆利," 屋外MIMO伝搬特性推定におけるレイトレース法簡易計算手法" 信学技法,A・P,アンテナ・伝搬108(201),7-12,2008-09-04

RapLab v7.0の新機能

● Windows7対応
● 小さな散乱体への物理光学法(PO)の適用法
● 電波吸収体対応(多層材質対応)

新機能詳細(クリックで展開)

小さな散乱体への物理光学法(PO)の適用法

市街地の街道沿いなどの電波伝搬の解析精度が向上しました。
基地局カバーエリア確認、車車間通信、路車間通信の為に行われる電測結果にシミュレーション結果が近づきました。
レイトレース法による電波伝搬シミュレーションでは、街道沿いのように、送信点と受信点の間に多くの建物がある場合には、電波の反射・回折波が実際の電波状況と異なって計算され、実測値との差が大きくなる傾向にあります。RapLab v7では、小さな建物(小さな散乱体)に着目し、アルゴリズムを見直しました。幾何光学法(GO)による近似を扱えない領域(小さな散乱体)に対して、物理光学近似(PO)による効果をRCS(散乱係数)により適用し、第一フレネルゾーン内の小さな散乱体を探索することで、POとGOのハイブリット計算を可能にしました。

電波吸収体対応(多層材質対応)

異なる特性の材料を、3層以上重ね合わせて解析を行う事が可能になりました。
電波吸収体は電波干渉問題等に対し電磁波の吸収・遮蔽のために用いられ、誘電体は電気の絶縁体として利用されています。RapLab v7では、3層の制限を解除し、背面が金属に裏打ちされた「多層型吸収体」や背面が真空になっている「多層型誘電体」の解析が可能となりました。 なお、本機能の開発には青山学院大学橋本修教授にご協力いただきました。

よくあるご質問

RapLab全般について

RapLabは他のシミュレータと何が違うのですか?

● 3Dレイトレース法のイメージング法のシミュレータです。
● モデル作成が簡単で、計算式がブラックボックスではありません。
● 斜め形状や穴あきの形状のモデルを作成可能です。
● イメージング法を利用し、フレネルの式・UTD法など一般的な式を使用しています。

体験版(トライアル版)はありますか?

はい。商用版購入対象の方には、約1か月の体験版を用意しております。 また、ご要望がございましたら、デモンストレーションにお伺いさせて頂きます。 詳しくは、お問合せください。
お問い合わせはこちら >>お問い合わせフォーム

購入ではなく、解析業務を依頼したいのですが。

解析業務も承っております。解析条件をヒアリングさせて頂き、ご要望の結果を納品させて頂きます。価格は、解析モデルによりますので、詳しくは、お問合せください。
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トレーニングは実施していますか?

はい。基本操作のトレーニングを有償で行っています。詳しくは、お問合せください。
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商品のグレードによって備わっている機能は変わりますか?

RapLabはBasic,Advance,Proという3種類のグレードがあり、それぞれ備わっている機能に差がございます。 詳しくはこちらをご参照ください。

機能について

コンクリートの建物に、窓など異なる材質を設定することはできますか?

はい。建物に窓をモデル化し、建物をコンクリートに、窓をガラスに設定することが可能です。

アンテナパターンを作成することは出来ますか?

アンテナパタンファイルはテキストファイルなので、自由に値設定することが可能です。θ,φ,Gainの値を設定することで三次元的な指向性ファイルを生成することができます。

材質情報を作成することは出来ますか?

材質情報(電気定数)はテキストファイルなので、自由に値設定することが可能です。

計算可能な周波数は?

計算可能な周波数は、システム的には100MHz~400GHzです。但し、レイトレース法は、10λ以上の面・線に対して有効なアルゴリズムです。低周波をご利用される場合は、波長とモデルの関係に留意してご利用頂く必要があります。

複数周波数を一度に計算できますか?

はい。オプションの広帯域機能を利用することにより、指定帯域を指定刻みで一度に計算することが出来ます。結果としては、横軸が周波数、縦軸が受信レベルの周波数特性図を見ることができます。

計算結果を2次利用したいのですが、CSVは出力されますか?

はい。パス情報、Rx情報などほぼ全てのパラメータを出力することが可能です。

屋根のような斜めの形状、ビルの窓なども障害物としてモデル化できますか?

はい。斜め形状、穴あき形状のモデルを作成することが可能です。

受信レベルマップを見ることは出来ますか?

はい。受信レベルをメッシュ状にカラーリング表示させることが可能です。

アカデミック版について

商用版とアカデミック版に違いはありますか?

商用版とアカデミック版の機能上の違いはありません。 アカデミック版は、教育を利用目的とするユーザー様に対してご利用しやすい価格で提供させて頂いています。 商用利用の場合は、商用版をお求めください。 詳しくは、お問合せください。
お問い合わせはこちら >>お問い合わせフォーム

その他

担当者が変わりますが、連絡が必要ですか?

お手数ですが、弊社サポートまで御連絡ください。登録されたご担当者様宛には、バージョンアップなどの情報を御連絡させて頂いています。
お問い合わせはこちら >>お問い合わせフォーム

関連情報

CONTACTお問い合わせ

一般的なシステム開発に加え、物理層からアプリケーション層まで通信システム全般について
お困りの際はぜひ一度私たちにお問い合わせください。