(57)【要約】  アンテナ評価装置は、評価対象の受信アンテナ（２２ａ，２２ｂ）と、その周囲に設けられた散乱体アンテナ（２１−１〜２１−Ｎ）と、信号発生器（１１）と、分配器（１２）と、移相回路（１３）と、コンピュータ（１０）とを備える。コンピュータ（１０）は、異なる多重波に対応する所定の初期位相ベクトル（Ａ１，Ａ２）を生成し、初期位相ベクトル（Ａ１，Ａ２）の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む初期位相ベクトル（Ｂ）を決定し、移相回路（１３）により複数の無線周波信号の位相が初期位相ベクトル（Ｂ）の各初期位相を有するように調整して複数の無線周波信号を放射させる。
2010137237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とするアンテナ評価装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ評価装置。
【請求項４】
上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項５】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させ、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを特徴とするアンテナ評価装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする請求項５記載のアンテナ評価装置。
【請求項７】
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする請求項５又は６記載のアンテナ評価装置。
【請求項８】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする請求項５又は６記載のアンテナ評価装置。
【請求項９】
上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする請求項８記載のアンテナ評価装置。
【請求項１０】
上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする請求項５〜９のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項１１】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする請求項５又は６記載のアンテナ評価装置。
【請求項１２】
上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする請求項１１記載のアンテナ評価装置。
【請求項１３】
上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする請求項１〜１２のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項１４】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成するステップを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とするアンテナ評価方法。
【請求項１５】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする請求項１４記載のアンテナ評価方法。
【請求項１６】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする請求項１４又は１５記載のアンテナ評価方法。
【請求項１７】
上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする請求項１４〜１６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【請求項１８】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させるステップと、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成するステップとを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とするアンテナ評価方法。
【請求項１９】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする請求項１８記載のアンテナ評価方法。
【請求項２０】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ評価方法。
【請求項２１】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ評価方法。
【請求項２２】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップとを含むことを特徴とする請求項２１記載のアンテナ評価方法。
【請求項２３】
上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする請求項１８〜２２のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【請求項２４】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ評価方法。
【請求項２５】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップとを含むことを特徴とする請求項２４記載のアンテナ評価方法。
【請求項２６】
上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする請求項１４〜２５のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置のアンテナの性能を評価するためのアンテナ評価装置及び当該アンテナ評価装置を用いたアンテナ評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの移動通信用無線端末装置が急速に発達している。基地局から無線端末装置に到達する電波は、その伝搬経路の地形や構造物などによる反射、散乱、あるいは回折などにより多重波になり、電波の振幅及び位相は場所によってランダムに変化する。この伝搬経路内を移動しながら基地局からの電波を受信する場合には、電波のマルチパス伝搬によるフェージング（すなわち、瞬時値変動を含む信号レベルの落ち込み）が生じ、この結果、ディジタル方式の通信環境では符号誤りが増大し、伝送品質が大きく劣化する。このように、無線端末装置の通信性能を評価する場合には、電波暗室内での静特性評価はもちろんのこと、多重波伝搬環境中における性能評価を行うことが望ましい。このため、本願出願人は、特許文献１及び非特許文献１〜４に記載のようなアンテナ評価装置（空間多重波生成装置又はフェージングエミュレータともいう。）を提案してきた。【０００３】
図１４は、特許文献１記載の従来技術のアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。アンテナ評価装置は、半径ｒの円周上に等間隔に配置された複数の送信アンテナ（以下、散乱体アンテナという。）１２１−１〜１２１−７と、円の中心部付近に配置されたダイバーシチアンテナ等の被測定アンテナ１２２と、これらに接続された制御及び測定装置１００とを備える。制御及び測定装置１００は、ネットワークアナライザ１１１と、分配器１１２と、移相回路１１３と、減衰回路１１４と、Ｄ／Ａコンバータ１１５と、コンピュータ１１０とを備える。ネットワークアナライザ１１１は無線周波信号を発生し、分配器１１２は、発生された無線周波信号を、散乱体アンテナ１２１−１〜１２１−７の個数に合わせて分配する。移相回路１１３及び減衰回路１１４は、分配された無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は各散乱体アンテナ１２１−１〜１２１−７から放射される。ネットワークアナライザ１１１には、被測定アンテナ１２２で受信された無線周波信号が入力される。コンピュータ１１０は、ネットワークアナライザ１１１を制御するとともに、Ｄ／Ａコンバータ１１５を介して移相回路１１３の位相調整量と減衰回路１１４の振幅調整量とを制御する。このアンテナ評価装置では、散乱体アンテナ１２１−１〜１２１−７から放射される無線周波信号の振幅と位相を制御することにより、この放射された無線周波信号によって円の中心部付近に構成される多重波伝搬環境（フェージング環境など）の性質を制御する。このとき、円の中心部付近に配置された被測定アンテナ１２２によって、実使用環境中の性能評価を行う。【０００４】
また、近年、複数のアンテナ素子を用いて複数のチャネルの無線信号を同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナ装置が開発されている。図１５は、２つの送信アンテナ２０１，２０２を備えたＭＩＭＯ送信機２００と、２つの受信アンテナ２１１，２１２を備えたＭＩＭＯ受信機２１０とを含むＭＩＭＯ無線通信システムを示す概略図である。ＭＩＭＯ送信機２００は、送信すべきデータストリームを複数（この場合は２つ）のサブストリームに多重化し、各サブストリームを、対応する送信アンテナ２０１，２０２から送信する。この場合、送信アンテナ２０１から送信された第１のサブストリームは、第１のチャネル２２１を伝搬して受信アンテナ２１１に到来し、第２のチャネル２２２を伝搬して受信アンテナ２１２に到来する。同様に、送信アンテナ２０２から送信された第２のサブストリームは、第３のチャネル２２３を伝搬して受信アンテナ２１１に到来し、第４のチャネル２２４を伝搬して受信アンテナ２１２に到来する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２７２１３号公報。
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】坂田勉ほか、「空間フェージングエミュレータによる端末アンテナの実効性能評価」、松下テクニカルジャーナル、第５２巻、第５号、７０頁〜７５頁、２００６年１０月。
【非特許文献２】坂田勉ほか、「空間フェージングエミュレータによるＭＩＭＯアンテナのチャネル容量測定」、電子情報通信学会２００７年ソサイエティ大会講演論文集、Ｂ−１−９，２００７年９月。
【非特許文献３】坂田勉ほか、「角度スペクトラムが設定可能な端末ＭＩＭＯアンテナ測定用空間多重波生成装置」、電子情報通信学会技術研究報告、第１０８巻、第５号、１３頁〜１８頁、２００８年４月。
【非特許文献４】坂田勉ほか、「多重波生成装置による複数クラスター伝搬環境下における端末ＭＩＭＯアンテナ測定用空間多重波生成装置によるアンテナの伝送特性評価」、電子情報通信学会技術研究報告、第１０８巻、第４２９号、１２１頁〜１２６頁、２００９年４月。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４のアンテナ評価装置を図１５のＭＩＭＯ無線通信システムの性能評価に適用しようとする場合、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームが異なる伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を生成する必要がある。性能評価のためには、多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することが必要とされる。【０００８】
本発明の目的は、以上の課題を解決し、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができるアンテナ評価装置を提供し、また当該アンテナ評価装置を用いたアンテナ評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。【００１０】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする。【００１１】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。【００１２】
上記アンテナ評価装置において、上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする。【００１３】
本発明の第２の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させ、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを特徴とする。【００１４】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする。【００１５】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。【００１６】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする。【００１７】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする。【００１８】
上記アンテナ評価装置において、上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする。【００１９】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする。【００２０】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする。【００２１】
上記第１及び第２の態様に係るアンテナ評価装置において、上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする。【００２２】
本発明の第３の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成するステップを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とする。【００２３】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする。【００２４】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする。【００２５】
上記アンテナ評価方法において、上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする。【００２６】
本発明の第４の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させるステップと、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成するステップとを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とする。【００２７】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする。【００２８】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする。【００２９】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップをさらに含むことを特徴とする。【００３０】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップとを含むことを特徴とする。【００３１】
上記アンテナ評価方法において、上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする。【００３２】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップをさらに含むことを特徴とする。【００３３】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップとを含むことを特徴とする。【００３４】
上記第３及び第４の態様に係るアンテナ評価方法において、上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図３】図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図４】図１のコンピュータ１０によって設定されるパラメータ（１−ｋ）と、２つの受信信号波形間の相互相関係数との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図７】図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の受信アンテナ支持台４１を示す斜視図である。
【図１０】図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の受信アンテナ角度θＲ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１１】図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の受信アンテナ角度θＲ２を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１４】従来技術のアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】ＭＩＭＯ無線通信システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００３８】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。アンテナ評価装置は、互いに近接して配置された２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂと、それらを包囲するように配置された複数の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎとを備える。本実施形態では、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、例えば評価対象であるＭＩＭＯ受信機の受信アンテナとして設けられ、その周りの散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に所定の多重波伝搬環境を生成する。アンテナ評価装置において、信号発生器１１は、無変調連続波（ＣＷ）である無線周波信号を発生し、次いで分配器１２は、発生された無線周波信号を、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの個数に合わせてＮ個に分配する。移相回路１３は移相器１３−１〜１３−Ｎを備え、各移相器１３−１〜１３−Ｎは、分配された各無線周波信号の位相を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射される。放射されたＮ個の無線周波信号は、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎで包囲された中心付近の空間で重ね合わされて多重波となり、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した無線周波信号はそれぞれ、受信機１５ａ，１５ｂによって測定される。コンピュータ１０は、信号発生器１１を制御するとともに、Ｄ／Ａコンバータ１４を介して移相回路１３の位相調整量を制御する。コンピュータ１０はまた、受信機１５ａ，１５ｂから無線周波信号の測定結果を取得する。信号発生器１１及び受信機１５ａ，１５ｂは、公知の方法により互いに同期している。また、例えば、信号発生器１１及び受信機１５ａはネットワークアナライザとして構成されてもよく、受信機１５ｂはもう１つのネットワークアナライザとして構成されてもよい。アンテナ評価装置は、好ましくは、電波暗室内に設置される。これにより、天井、床面、壁面などで反射する反射波の影響は直接波に比較して十分小さくなり、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近において、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された直接波からなる多重波が生成される。
【００３９】
本実施形態のアンテナ評価装置において、コンピュータ１０は、異なる多重波にそれぞれ対応する所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成し、第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定し、移相回路１３により複数の無線周波信号がそれぞれ第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、多様な多重波伝搬環境を生成することができる。異なる多重波伝搬環境を生成したときにそれぞれ受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した各多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信された各サブストリームとみなすことにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能評価に利用可能になる。また、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００４０】
図２に示すように、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、半径ｒの円周上に所定角度幅で互いに離隔して配置され、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、その円の中心部付近に配置される。円の中心に対して散乱体アンテナ２１−１が位置する方向を基準方向の角度φ１＝０として、散乱体アンテナ２１−２が位置する方向を角度φ２とし、散乱体アンテナ２１−３が位置する方向を角度φ３とし、以下同様に配置し、散乱体アンテナ２１−Ｎが位置する方向を角度φＮとする。散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置は、図２の配置に限定されるものではなく、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に所望の多重波を生成可能であれば任意の配置を用いてもよい。例えば、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、円周上で互いに等しい角度幅で配置されてもよい。受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、評価対象であるＭＩＭＯ受信機の構造に応じて、所定距離（例えば受信する無線周波信号の半波長に等しい距離）だけ互いに離隔される。散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、例えば図１４に示す散乱体アンテナ支持台１０１により、床面から所定高さＨに位置するように設けられる。同様に、受信アンテナ２２ａ，２２は、例えば図１４に示す受信アンテナ支持台１０２により、床面から所定高さＨに位置するように設けられる。本実施形態において、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば半波長ダイポールアンテナとして構成されるが、これに限定されるものではない。また、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば床面に対して垂直に設けられ、垂直偏波の電波を送受信するが、このような配置に限定されるものではない。
【００４１】
無線周波信号として例えば２ＧＨｚ付近の周波数帯域の信号を用いた場合、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂの床面からの高さＨは１．５ｍに設定され、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎと受信アンテナ２２ａ，２２ｂとの距離、すなわち散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎが配置された円周の半径ｒは１．５ｍに設定される。使用する周波数帯域及びアンテナ配置はこれに限定せず、他の値を用いてもよい。
【００４２】
以下、本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置の動作原理について説明する。
【００４３】
（フェージングを含む多重波伝搬環境の生成）
本実施形態のアンテナ評価装置は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動することによって生じるフェージングを仮想的に発生させることができる。このとき、コンピュータ１０は、Ｎ個の無線周波信号の位相を移相回路１３によって独立に瞬時制御することにより、フェージング特性を制御することができる。すなわち、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射される無線周波信号の位相変化を制御することにより、中心付近にフェージング変動（例えばレイリーフェージング、又はその他のフェージング）を有する多重波の重ね合わせを発生させることが可能となる。図２に示すように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが角度φ０の方向に、速度ｖで移動する場合を想定する。この場合、ｉ番目の散乱体アンテナ２１−ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）から放射される無線周波信号が有する位相ｐｉ（ｔ）は、移相器１３−ｉにより次式のように調整される。
【００４４】
【数１】
2010137237.tif 000003
【００４５】
ここで、ｆＤは、無線周波信号の波長をλとするときの最大ドップラー周波数ｖ／λであり、ｔは時間であり、αｉは、散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号が有する初期位相である。最大ドップラー周波数ｆＤは、歩行に相当する値（数Ｈｚ）から、高速移動に相当する値（数百Ｈｚ）まで任意に設定可能である。数１からわかるように、最大ドップラー周波数ｆＤの値に依存して、移相器１３−ｉが位相を変化させる速度が変わり、最大ドップラー周波数ｆＤが低い場合にはその速度も低い一方、最大ドップラー周波数ｆＤが高くなるとその速度も高くなる。仮想的な進行方向の角度φ０は、任意に設定可能である。角度φ０を変化させると、散乱体アンテナ２１−ｉのドップラーシフトの条件も変化し、それに応じて、移相器１３−ｉの位相調整量を変化させる。数１によれば、位相ｐｉ（ｔ）は、所定の初期位相αｉを有し、また、最大ドップラー周波数ｆＤに依存するとともに、仮想的な進行方向の角度φ０と散乱体アンテナ２１−ｉが位置する方向の角度φｉとの角度差に依存して時間的に変化する。
【００４６】
（受信アンテナ２２ａ，２２ｂにおける受信信号波形）
数１の位相ｐｉ（ｔ）を有する無線周波信号を用いてフェージングを発生させるとき、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎで包囲された中心付近に発生した多重波は、受信されたとき次式の受信信号波形Ｓ（ｔ）を有する。
【００４７】
【数２】
2010137237.tif 000004
【００４８】
ここで、βは伝搬定数である。また、本実施形態では、到来波分布が全方位角にわたって一様であると仮定する。さらに、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの放射パターンが無指向性であると仮定する。
【００４９】
これにより、本実施形態のアンテナ評価装置では、実際に人が移動することにより生じる各到来波の位相変化を放射される各無線周波信号に与えることにより、中心付近に所望の多重波を生成する。この結果、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂは静止しているにもかかわらず、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動している状況を発生させることができる。
【００５０】
本実施形態では、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームが独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を生成する。特に、本実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために、数２の初期位相αｉを変化させる。コンピュータ１０は、異なる２組の初期位相α１ｉ，α２ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を乱数により独立に発生させる。以下、本明細書では、これらの初期位相の組を、初期位相ベクトルＡ１＝（α１１，…，α１Ｎ），Ａ２＝（α２１，…，α２Ｎ）という。これらの異なる初期位相ベクトルＡ１，Ａ２は、互いに異なる多重波伝搬環境（すなわち、互いに異なる伝搬経路）に対応し、最終的には、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に互いに異なる多重波をもたらす。すなわち、初期位相α１ｉ，α２ｉを数２に代入することにより、以下の２つの受信信号波形Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）が得られる。
【００５１】
【数３】
2010137237.tif 000005
【数４】
2010137237.tif 000006
【００５２】
図２は、図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、初期位相α１ｉを有するようにそれぞれ調整されている。初期位相α１ｉを有して放射された無線周波信号は、所定の到来波形を有する多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。さらに、この多重波は、各受信アンテナ２２ａ，２２ｂによって受信されたときに実質的には数３の受信信号波形Ｓ１（ｔ）に相当する受信信号波形をそれぞれ有するが、これらの受信信号波形は、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂの位置及び指向特性の相違などによって互いに異なったものになる。従って、本実施形態のアンテナ評価装置が図１５のＭＩＭＯ無線通信システムに係る多重波伝搬環境を生成している場合には、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号は、送信アンテナ２０１から受信アンテナ２１１へのチャネル２２１を伝搬した信号に相当し、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号は、送信アンテナ２０１から受信アンテナ２１２へのチャネル２２２を伝搬した信号に相当する。
【００５３】
図３は、図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときの多重波伝搬環境を示す平面図である。各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、初期位相α１ｉとは異なる初期位相α２ｉを有するようにそれぞれ調整されている。初期位相α２ｉを有して放射された無線周波信号は、所定の到来波形を有する多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。さらに、この多重波は、各受信アンテナ２２ａ，２２ｂによって受信されたときに実質的には数４の受信信号波形Ｓ２（ｔ）に相当する受信信号波形をそれぞれ有するが、これらの受信信号波形は、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂの位置及び指向特性の相違などによって互いに異なったものになる。従って、本実施形態のアンテナ評価装置が図１５のＭＩＭＯ無線通信システムに係る多重波伝搬環境を生成している場合には、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号は、送信アンテナ２０２から受信アンテナ２１１へのチャネル２２３を伝搬した信号に相当し、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号は、送信アンテナ２０２から受信アンテナ２１２へのチャネル２２４を伝搬した信号に相当する。
【００５４】
図２及び図３に示すように、異なる初期位相ベクトルを設定することにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００５５】
本実施形態のアンテナ評価装置では、例えば図１５のように２つの送信アンテナと２つの受信アンテナを使用するＭＩＭＯ無線通信システムのチャネル応答を以下のように取得することができる。第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号に基づいて、チャネル２２１のチャネル応答ｈ１１を計算し、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号に基づいて、チャネル２２２のチャネル応答ｈ２１を計算する。次いで、第１の初期位相ベクトルＡ１とは異なる第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号に基づいて、チャネル２２３のチャネル応答ｈ１２を計算し、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号に基づいて、チャネル２２４のチャネル応答ｈ２２を計算する。これらの別個に取得されたチャネル応答ｈ１１，ｈ２１，ｈ１２，ｈ２２を合成することにより、以下のチャネル応答行列Ｈが得られる。
【００５６】
【数５】
2010137237.tif 000007
【００５７】
（パラメータｋによる初期位相の制御）
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。本実施形態では、前述のように、ＭＩＭＯ送信機から送信される別個のサブストリームＴＸ１，ＴＸ２が独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２毎に異なる多重波伝搬環境を生成する。各サブストリームＴＸ１，ＴＸ２が同じ伝搬経路を通る場合には、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関が高くなる。一方、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２が互いに異なる伝搬経路を通る場合には、その相関は低くなる。また、その中間の相関を持つ環境も想定される。従って、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関をさまざまに変化させるように、これらの多重波伝搬環境を生成することが望ましい。本実施形態では、このような多重波伝搬環境の生成を実現するために、パラメータｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、２つの異なる初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の間の初期位相ベクトルＢを、次式のように定義する。
【００５８】
【数６】
2010137237.tif 000008
【００５９】
数６に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する初期位相ベクトルＢが得られる。これらの初期位相ベクトルＢを設定して無線周波信号を放射することにより、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数６で定義される、ある初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数６で定義される、別の初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの初期位相ベクトル（例えば、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２、又は数６で定義される任意の初期位相ベクトルＢ）を基準としたとき、他の初期位相ベクトルは基準の初期位相ベクトルに対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。２つの初期位相ベクトルが互いに近いものであれば、対応する多重波伝搬環境の間の相関も高くなり、２つの初期位相ベクトルが互いに遠いものであれば、対応する多重波伝搬環境の間の相関も低くなる。本実施形態では、２つの多重波伝搬環境の間の相関として、一方の初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ（又は２２ｂ）に到来した多重波の信号と、他方の初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ（又は２２ｂ）に到来した多重波の信号との間の相互相関係数を用いる。ここで、前者の信号を信号系列ｘ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ）で表し、後者の信号を信号系列ｙ＝（ｙ１，ｙ２，…，ｙｍ）で表すとき、これらの相互相関係数を、次式に示すピアソンの積率相関ρｘｙを用いて定義することができる。
【００６０】
【数７】
2010137237.tif 000009
【００６１】
図４は、図１のコンピュータ１０によって設定されるパラメータ（１−ｋ）と、２つの受信信号波形間の相互相関係数との関係を示すグラフである。ここで、生成される２つの多重波伝搬環境のうち、一方では、初期位相ベクトルＡ１を固定的に使用し、他方では、数６のパラメータｋを変化させることにより可変な初期位相ベクトルＢを使用する。図４のグラフは、これらの初期位相ベクトルＡ１，Ｂを設定したときに受信アンテナ２２ａにそれぞれ到来する多重波（数２参照）について、その信号を所定時間にわたってサンプリングして信号系列を取得し、数７を用いて相互相関係数を計算した結果を示す。図４によれば、パラメータｋを変化させることにより、２つの多重波伝搬環境の間の相関をさまざまに変化させることができ、従って、互いの相関がさまざまに異なる多様な多重波伝搬環境を効率的に生成できることがわかる。
【００６２】
前述のように、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２は互いに独立な乱数からなるので、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２をそれぞれ設定したときの多重波伝搬環境の間の相関は０になる。従って、基準となる多重波伝搬環境を初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の一方を用いて生成し、初期位相ベクトルＢを用いてもう１つの多重波伝搬環境を生成するとき、パラメータｋの変化に応じて初期位相ベクトルＢは初期位相ベクトルＡ１，Ａ２のいずれかに一致するか又はその間の値をとり、多重波伝搬環境の間の相関を０から１までの範囲で任意に変化させることができる。この場合、相関が変化する範囲を広くとることができ、好適である。しかしながら、基準となる多重波伝搬環境を、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の間における、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２とは異なる任意の初期位相ベクトルＢを用いて生成してもよい。
【００６３】
無変調連続波（ＣＷ）である無線周波信号を用いる場合、信号発生器を複数個用いたとしても、ＭＩＭＯ送信機のように互いに直交した無相関な複数の信号を同時に送信することはできない。しかしながら、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、異なる多重波伝搬環境を生成したときにそれぞれ受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した各多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信された各サブストリームとみなすことにより、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能評価に利用可能になる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、異なる多重波にそれぞれ対応する所定の初期位相ベクトルＡ１，Ａ２を生成し、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の間における初期位相ベクトルＢを決定し、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相が初期位相ベクトルＢの各初期位相を有するように調整して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、初期位相ベクトルＢを決定することと、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相がそれぞれ初期位相ベクトルＢの各初期位相を有するように調整して調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００６５】
第２の実施形態．
第１の実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために初期位相ベクトルを変化させたが、第２の実施形態では、これに代えて、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置を変化させることを特徴とする。
【００６６】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ評価装置は、図１のアンテナ評価装置の構成に加えて、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置、すなわち受信アンテナ２２ａ，２２ｂに対する各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの角度を変化させるためのアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎ（総称して参照番号「３１」で表す）をさらに備える。図６に示すように、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、半径ｒの円周上に所定角度幅で互いに離隔して配置され、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、その円の中心部付近に配置される。各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、対応するアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎにより、円周方向に沿って所定角度幅にわたって機械的に移動される。コンピュータ１０は、アンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎを制御して、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎを所望の位置に機械的に移動させる。
【００６７】
図６は、図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図６の配置は、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの移動角度が０である場合に相当する。図６の配置の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。
【００６８】
図７は、図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図７の配置では、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、対応するアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎにより、角度変化量θ１，θ２，θ３，…，θＮにわたって機械的に移動される。コンピュータ１０は、これらの角度変化量θ１，θ２，θ３，…，θＮを、互いに異なる乱数として生成する。図７の配置の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、図６の場合の多重波とは異なる所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。
【００６９】
数２からわかるように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波の受信信号波形は、散乱体アンテナ２１−ｉが位置する角度φｉに依存して変化する。本実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために、上述のように散乱体アンテナ２１−ｉを機械的に移動させるとともに、各移相器１３−ｉにより無線周波信号の位相を移動後の角度に基づいて調整する（すなわち、数２の角度φｉを変化させる）。なお、本実施形態では、数２の初期位相αｉとしては、固定された所定値を用いる。コンピュータ１０は、異なる２組の角度変化量θ１ｉ，θ２ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を乱数により独立に発生させる。以下、本明細書では、これらの角度変化量の組を、角度ベクトルＡ３＝（θ１１，…，θ１Ｎ），Ａ４＝（θ２１，…，θ２Ｎ）という。これらの異なる角度ベクトルＡ３，Ａ４は、互いに異なる多重波伝搬環境（すなわち、互いに異なる伝搬経路）に対応し、最終的には、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に互いに異なる多重波をもたらす。数２において角度φｉに代えて角度（φｉ−θ１ｉ），（φｉ−θ２ｉ）を代入すると、以下の２つの受信信号波形Ｓ３（ｔ），Ｓ４（ｔ）が得られる。
【００７０】
【数８】
2010137237.tif 000010
【数９】
2010137237.tif 000011
【００７１】
以上説明したように、アンテナ駆動装置３１及び移相回路１３に設定する角度を変化させることにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００７２】
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ＭＩＭＯ送信機から送信される別個のサブストリームＴＸ１，ＴＸ２が独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２毎に異なる多重波伝搬環境を生成するので、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関をさまざまに変化させるように、これらの多重波伝搬環境を生成することが望ましい。本実施形態では、このような多重波伝搬環境の生成を実現するために、パラメータｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、２つの異なる角度ベクトルＡ３，Ａ４の間の角度ベクトルＣを、次式のように定義する。
【００７３】
【数１０】
2010137237.tif 000012
【００７４】
数１０に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する角度ベクトルＣが得られる。これらの角度ベクトルＣをアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎ及び移相器１３−１〜１３−Ｎを用いて設定して無線周波信号を放射することにより、第１の実施形態と同様に、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数１０で定義される、ある角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数１０で定義される、別の角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの角度ベクトル（例えば、角度ベクトルＡ３，Ａ４、又は数１０で定義される任意の角度ベクトルＣ）を基準としたとき、他の角度ベクトルは基準の角度ベクトルに対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。
【００７５】
処理の簡単化のためには、一方の角度ベクトルＡ３を「０」とし（図６参照）、他方の角度ベクトルＡ４のみを変化させてもよい。
【００７６】
角度ベクトルＡ３，Ａ４を構成する各角度変化量を散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ毎に異なる乱数として生成することにより、これらの角度ベクトルを設定したときの散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの平均的な配置角度を等しくすることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、受信アンテナ２２ａ，２２ｂから各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置に対する方向の各角度の角度変化量をそれぞれ含む角度ベクトルＡ３，Ａ４を生成し、角度ベクトルＡ３，Ａ４の各角度変化量の間における角度ベクトルＣを決定し、角度ベクトルＣをアンテナ駆動装置３１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、角度ベクトルＣを決定することと、角度ベクトルＣをアンテナ駆動装置３１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００７８】
第３の実施形態．
第２の実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置を変化させたが、第３の実施形態では、これに代えて、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの向きを変化させることを特徴とする。
【００７９】
図８は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ評価装置は、図１のアンテナ評価装置の構成に加えて、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの向き（角度方向）を変化させるための受信アンテナ支持台４１をさらに備える。図９は、図８の受信アンテナ支持台４１を示す斜視図である。図９に示すように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを備えたＭＩＭＯ受信機４０は、受信アンテナ支持台４１上に設けられ、方位角方向（角度θＲで示す。）に機械的に回転される。さらに好ましくは、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを備えたＭＩＭＯ受信機は、仰角方向（角度ψＲで示す。）に機械的に回転されてもよい。コンピュータ１０は、受信アンテナ支持台４１を制御して、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを所望の角度に機械的に回転させる。
【００８０】
第２の実施形態に関連して説明したように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波の受信信号波形は、散乱体アンテナ２１−ｉが位置する角度φｉに依存して変化するが、この角度は、散乱体アンテナ２１−ｉ自体の位置ではなく、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの角度を変化させることによっても変化する。本実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを機械的に回転させるとともに、各移相器１３−ｉにより無線周波信号の位相を回転後の角度に基づいて調整する（すなわち、数２の角度φｉを変化させる）。コンピュータ１０は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの方位角方向の角度変化量である、異なる２つの角度変化量θＲ１，θＲ２を乱数により独立に発生させる。これらの異なる角度変化量θＲ１，θＲ２は、互いに異なる多重波伝搬環境（すなわち、互いに異なる伝搬経路）に対応し、最終的には、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に互いに異なる多重波をもたらす。数２において角度φｉに代えて角度（φｉ−θＲ１），（φｉ−θＲ２）を代入すると、以下の２つの受信信号波形Ｓ５（ｔ），Ｓ６（ｔ）が得られる。
【００８１】
【数１１】
2010137237.tif 000013
【数１２】
2010137237.tif 000014
【００８２】
図１０は、図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の角度変化量θＲ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図１０の配置では、受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、受信アンテナ支持台４１により、所定の基準角度から角度変化量θＲ１にわたって機械的に回転される。図１０の配置の受信アンテナ２２ａ，２２ｂに向かって散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。
【００８３】
図１１は、図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の角度変化量θＲ２を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図１１の配置では、受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、受信アンテナ支持台４１により、所定の基準角度から角度変化量θＲ２にわたって機械的に回転される。図１１の配置の受信アンテナ２２ａ，２２ｂに向かって散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、図１０の場合の多重波とは異なる所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。
【００８４】
以上説明したように、受信アンテナ支持台４１及び移相回路１３に設定する角度を変化させることにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００８５】
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ＭＩＭＯ送信機から送信される別個のサブストリームＴＸ１，ＴＸ２が独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２毎に異なる多重波伝搬環境を生成するので、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関をさまざまに変化させるように、これらの多重波伝搬環境を生成することが望ましい。本実施形態では、このような多重波伝搬環境の生成を実現するために、パラメータｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、２つの異なる角度変化量θＲ１，θＲ２の間の角度変化量Ｄを、次式のように定義する。
【００８６】
【数１３】
2010137237.tif 000015
【００８７】
数１３に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する角度変化量Ｄが得られる。これらの角度変化量Ｄを受信アンテナ支持台４１及び移相器１３−１〜１３−Ｎを用いて設定して無線周波信号を放射することにより、第１及び第２の実施形態と同様に、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数１３で定義される、ある角度変化量を設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数１３で定義される、別の角度変化量を設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの受信アンテナ角度（例えば、角度変化量θＲ１，θＲ２、又は数１３で定義される任意の角度変化量Ｄによって変化された角度）を基準としたとき、他の受信アンテナ角度は基準の受信アンテナ角度に対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。
【００８８】
処理の簡単化のためには、一方の角度変化量θＲ１を「０」とし、他方の角度変化量θＲ２のみを変化させてもよい。
【００８９】
本実施形態は、第２の実施形態において、角度ベクトルＡ３の各角度変化量が互いに同一の値θＲ１を有し、角度ベクトルＡ４の各角度変化量が互いに同一の値θＲ２を有し、これにより、角度ベクトルＣの各角度変化量が互いに同一の値Ｄを有する場合に相当するとみなすこともできる。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、所定の角度変化量θＲ１，θＲ１を生成し、角度変化量θＲ１，θＲ１の間における角度変化量Ｄを決定し、角度変化量Ｄを受信アンテナ支持台４１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、角度変化量Ｄを決定することと、角度変化量Ｄを受信アンテナ支持台４１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００９１】
第４の実施形態．
第２の実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎを機械的に移動させるとともに、移相回路１３により無線周波信号の位相を移動後の角度に基づいて調整したが、第４の実施形態では、これに代えて、移相回路１３のみを制御することにより散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置を仮想的に変化させることを特徴とする。
【００９２】
本実施形態のアンテナ評価装置は、第１の実施形態のアンテナ評価装置と同様の構成を備える。数８及び数９の受信信号波形を実現するために、散乱体アンテナ２１−ｉの位置を実際に移動させることなく、移相器１３−ｉにより無線周波信号の位相を角度変化量θ１ｉ，θ２ｉに基づいて調整する（すなわち、移相器１３−ｉの位相調整量を変化させる速度のみを制御する）。これにより、本実施形態では、散乱体アンテナ２１−ｉの位置を「仮想的」に移動させることができる。
【００９３】
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
第１の散乱体アンテナ位置として、第２の実施形態における角度ベクトルＡ３に対応する設定を用いる。図１２の配置では、各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、移相器１３−ｉにより角度変化量θ１ｉに基づいてそれぞれ調整されている。図１２の設定の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。
【００９４】
図１３は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
第２の散乱体アンテナ位置として、第２の実施形態における角度ベクトルＡ４に対応する設定を用いる。図１３の配置では、各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、移相器１３−ｉにより角度変化量θ２ｉに基づいてそれぞれ調整されている。図１３の設定の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、図１２の場合の多重波とは異なる所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。
【００９５】
図１２及び図１３に示すように、異なる角度ベクトルを設定することにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００９６】
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。数１０に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する角度ベクトルＣが得られる。これらの角度ベクトルＣを移相回路１３を用いて設定して無線周波信号を放射することにより、第２の実施形態と同様に、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数１０で定義される、ある角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数１０で定義される、別の角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの角度ベクトル（例えば、角度ベクトルＡ３，Ａ４、又は数１０で定義される任意の角度ベクトルＣ）を基準としたとき、他の角度ベクトルは基準の角度ベクトルに対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。
【００９７】
処理の簡単化のためには、一方の角度ベクトルＡ３を「０」とし（図６参照）、他方の角度ベクトルＡ４のみを変化させるように移相回路１３を制御してもよい。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、受信アンテナ２２ａ，２２ｂから各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置に対する方向の各角度の角度変化量をそれぞれ含む角度ベクトルＡ３，Ａ４を生成し、角度ベクトルＡ３，Ａ４の各対応する角度変化量の間における角度変化量を含む角度ベクトルＣを決定し、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相をそれぞれ角度ベクトルＣの各角度変化量に基づいて調整して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、角度ベクトルＣを決定することと、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相をそれぞれ角度ベクトルＣの各角度変化量に基づいて調整して複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。さらに、第２の実施形態のように散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎを機械的に移動させる場合（又は第３の実施形態のように受信アンテナ２２ａ，２２ｂを機械的に回転させる場合）と比較して、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
【００９９】
以上の説明では、受信アンテナ２２ａ，２２ｂへの到来波分布が全方位角にわたって一様であることを仮定していたが、これに限定するものではない。本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置は、各移相器と各散乱体アンテナとの間に減衰器をさらに備え、レイリーフェージングに限定せず、他のフェージングを発生させるように構成されてもよい。
【０１００】
以上の説明では、図１５に示すような２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機と２つの受信アンテナを備えたＭＩＭＯ受信機とを含むＭＩＭＯ無線通信システムを参照したが、本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置は、より多数の送信アンテナ及び／又は受信アンテナを備えたＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価することも可能である。このとき、数６等に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる設定値（すなわち、第１の実施形態の初期位相ベクトル、第２及び第４の実施形態の角度ベクトル、第３の実施形態の角度変化量）が得られる。これらの設定値を用いて無線周波信号を放射することにより、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。これらの多重波伝搬環境のもとで受信アンテナ２２ａ，２２ｂにそれぞれ到来した多重波は、３つ以上の送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機から送信される複数のサブストリームとみなすこともできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…コンピュータ、
１１…信号発生器、
１２…分配器、
１３…移相回路、
１３−１〜１３−Ｎ…移相器、
１４…Ｄ／Ａコンバータ、
１５ａ，１５ｂ…受信機、
２１−１〜２１−Ｎ…散乱体アンテナ、
２２ａ，２２ｂ…受信アンテナ、
３１，３１−１〜３１−Ｎ…アンテナ駆動装置、
４０…ＭＩＭＯ受信機、
４１…受信アンテナ支持台。
【図１】
2010137237.tif 000016
【図２】
2010137237.tif 000017
【図３】
2010137237.tif 000018
【図４】
2010137237.tif 000019
【図５】
2010137237.tif 000020
【図６】
2010137237.tif 000021
【図７】
2010137237.tif 000022
【図８】
2010137237.tif 000023
【図９】
2010137237.tif 000024
【図１０】
2010137237.tif 000025
【図１１】
2010137237.tif 000026
【図１２】
2010137237.tif 000027
【図１３】
2010137237.tif 000028
【図１４】
2010137237.tif 000029
【図１５】
2010137237.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月16日(2011.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置のアンテナの性能を評価するためのアンテナ評価装置及び当該アンテナ評価装置を用いたアンテナ評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの移動通信用無線端末装置が急速に発達している。基地局から無線端末装置に到達する電波は、その伝搬経路の地形や構造物などによる反射、散乱、あるいは回折などにより多重波になり、電波の振幅及び位相は場所によってランダムに変化する。この伝搬経路内を移動しながら基地局からの電波を受信する場合には、電波のマルチパス伝搬によるフェージング（すなわち、瞬時値変動を含む信号レベルの落ち込み）が生じ、この結果、ディジタル方式の通信環境では符号誤りが増大し、伝送品質が大きく劣化する。このように、無線端末装置の通信性能を評価する場合には、電波暗室内での静特性評価はもちろんのこと、多重波伝搬環境中における性能評価を行うことが望ましい。このため、本願出願人は、特許文献１及び非特許文献１〜４に記載のようなアンテナ評価装置（空間多重波生成装置又はフェージングエミュレータともいう。）を提案してきた。
【０００３】
図１４は、特許文献１記載の従来技術のアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。アンテナ評価装置は、半径ｒの円周上に等間隔に配置された複数の送信アンテナ（以下、散乱体アンテナという。）１２１−１〜１２１−７と、円の中心部付近に配置されたダイバーシチアンテナ等の被測定アンテナ１２２と、これらに接続された制御及び測定装置１００とを備える。制御及び測定装置１００は、ネットワークアナライザ１１１と、分配器１１２と、移相回路１１３と、減衰回路１１４と、Ｄ／Ａコンバータ１１５と、コンピュータ１１０とを備える。ネットワークアナライザ１１１は無線周波信号を発生し、分配器１１２は、発生された無線周波信号を、散乱体アンテナ１２１−１〜１２１−７の個数に合わせて分配する。移相回路１１３及び減衰回路１１４は、分配された無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は各散乱体アンテナ１２１−１〜１２１−７から放射される。ネットワークアナライザ１１１には、被測定アンテナ１２２で受信された無線周波信号が入力される。コンピュータ１１０は、ネットワークアナライザ１１１を制御するとともに、Ｄ／Ａコンバータ１１５を介して移相回路１１３の位相調整量と減衰回路１１４の振幅調整量とを制御する。このアンテナ評価装置では、散乱体アンテナ１２１−１〜１２１−７から放射される無線周波信号の振幅と位相を制御することにより、この放射された無線周波信号によって円の中心部付近に構成される多重波伝搬環境（フェージング環境など）の性質を制御する。このとき、円の中心部付近に配置された被測定アンテナ１２２によって、実使用環境中の性能評価を行う。
【０００４】
また、近年、複数のアンテナ素子を用いて複数のチャネルの無線信号を同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナ装置が開発されている。図１５は、２つの送信アンテナ２０１，２０２を備えたＭＩＭＯ送信機２００と、２つの受信アンテナ２１１，２１２を備えたＭＩＭＯ受信機２１０とを含むＭＩＭＯ無線通信システムを示す概略図である。ＭＩＭＯ送信機２００は、送信すべきデータストリームを複数（この場合は２つ）のサブストリームに多重化し、各サブストリームを、対応する送信アンテナ２０１，２０２から送信する。この場合、送信アンテナ２０１から送信された第１のサブストリームは、第１のチャネル２２１を伝搬して受信アンテナ２１１に到来し、第２のチャネル２２２を伝搬して受信アンテナ２１２に到来する。同様に、送信アンテナ２０２から送信された第２のサブストリームは、第３のチャネル２２３を伝搬して受信アンテナ２１１に到来し、第４のチャネル２２４を伝搬して受信アンテナ２１２に到来する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２７２１３号公報。
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】坂田勉ほか、「空間フェージングエミュレータによる端末アンテナの実効性能評価」、松下テクニカルジャーナル、第５２巻、第５号、７０頁〜７５頁、２００６年１０月。
【非特許文献２】坂田勉ほか、「空間フェージングエミュレータによるＭＩＭＯアンテナのチャネル容量測定」、電子情報通信学会２００７年ソサイエティ大会講演論文集、Ｂ−１−９，２００７年９月。
【非特許文献３】坂田勉ほか、「角度スペクトラムが設定可能な端末ＭＩＭＯアンテナ測定用空間多重波生成装置」、電子情報通信学会技術研究報告、第１０８巻、第５号、１３頁〜１８頁、２００８年４月。
【非特許文献４】坂田勉ほか、「多重波生成装置による複数クラスター伝搬環境下における端末ＭＩＭＯアンテナ測定用空間多重波生成装置によるアンテナの伝送特性評価」、電子情報通信学会技術研究報告、第１０８巻、第４２９号、１２１頁〜１２６頁、２００９年４月。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４のアンテナ評価装置を図１５のＭＩＭＯ無線通信システムの性能評価に適用しようとする場合、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームが異なる伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を生成する必要がある。性能評価のためには、多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することが必要とされる。
【０００８】
本発明の目的は、以上の課題を解決し、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができるアンテナ評価装置を提供し、また当該アンテナ評価装置を用いたアンテナ評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。
【００１０】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。
【００１２】
上記アンテナ評価装置において、上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させ、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを特徴とする。
【００１４】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。
【００１６】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする。
【００１７】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする。
【００１８】
上記アンテナ評価装置において、上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする。
【００１９】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする。
【００２０】
上記アンテナ評価装置において、上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする。
【００２１】
上記第１及び第２の態様に係るアンテナ評価装置において、上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成するステップを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする。
【００２４】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする。
【００２５】
上記アンテナ評価方法において、上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第４の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させるステップと、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成するステップとを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とする。
【００２７】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする。
【００２８】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする。
【００２９】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップをさらに含むことを特徴とする。
【００３０】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップとを含むことを特徴とする。
【００３１】
上記アンテナ評価方法において、上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする。
【００３２】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップをさらに含むことを特徴とする。
【００３３】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップとを含むことを特徴とする。
【００３４】
上記第３及び第４の態様に係るアンテナ評価方法において、上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図３】図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図４】図１のコンピュータ１０によって設定されるパラメータ（１−ｋ）と、２つの受信信号波形間の相互相関係数との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図７】図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の受信アンテナ支持台４１を示す斜視図である。
【図１０】図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の受信アンテナ角度θＲ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１１】図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の受信アンテナ角度θＲ２を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
【図１４】従来技術のアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】ＭＩＭＯ無線通信システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００３８】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。アンテナ評価装置は、互いに近接して配置された２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂと、それらを包囲するように配置された複数の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎとを備える。本実施形態では、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、例えば評価対象であるＭＩＭＯ受信機の受信アンテナとして設けられ、その周りの散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に所定の多重波伝搬環境を生成する。アンテナ評価装置において、信号発生器１１は、無変調連続波（ＣＷ）である無線周波信号を発生し、次いで分配器１２は、発生された無線周波信号を、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの個数に合わせてＮ個に分配する。移相回路１３は移相器１３−１〜１３−Ｎを備え、各移相器１３−１〜１３−Ｎは、分配された各無線周波信号の位相を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射される。放射されたＮ個の無線周波信号は、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎで包囲された中心付近の空間で重ね合わされて多重波となり、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した無線周波信号はそれぞれ、受信機１５ａ，１５ｂによって測定される。コンピュータ１０は、信号発生器１１を制御するとともに、Ｄ／Ａコンバータ１４を介して移相回路１３の位相調整量を制御する。コンピュータ１０はまた、受信機１５ａ，１５ｂから無線周波信号の測定結果を取得する。信号発生器１１及び受信機１５ａ，１５ｂは、公知の方法により互いに同期している。また、例えば、信号発生器１１及び受信機１５ａはネットワークアナライザとして構成されてもよく、受信機１５ｂはもう１つのネットワークアナライザとして構成されてもよい。アンテナ評価装置は、好ましくは、電波暗室内に設置される。これにより、天井、床面、壁面などで反射する反射波の影響は直接波に比較して十分小さくなり、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近において、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された直接波からなる多重波が生成される。
【００３９】
本実施形態のアンテナ評価装置において、コンピュータ１０は、異なる多重波にそれぞれ対応する所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成し、第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定し、移相回路１３により複数の無線周波信号がそれぞれ第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、多様な多重波伝搬環境を生成することができる。異なる多重波伝搬環境を生成したときにそれぞれ受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した各多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信された各サブストリームとみなすことにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能評価に利用可能になる。また、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００４０】
図２に示すように、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、半径ｒの円周上に所定角度幅で互いに離隔して配置され、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、その円の中心部付近に配置される。円の中心に対して散乱体アンテナ２１−１が位置する方向を基準方向の角度φ１＝０として、散乱体アンテナ２１−２が位置する方向を角度φ２とし、散乱体アンテナ２１−３が位置する方向を角度φ３とし、以下同様に配置し、散乱体アンテナ２１−Ｎが位置する方向を角度φＮとする。散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの配置は、図２の配置に限定されるものではなく、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に所望の多重波を生成可能であれば任意の配置を用いてもよい。例えば、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、円周上で互いに等しい角度幅で配置されてもよい。受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、評価対象であるＭＩＭＯ受信機の構造に応じて、所定距離（例えば受信する無線周波信号の半波長に等しい距離）だけ互いに離隔される。散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、例えば図１４に示す散乱体アンテナ支持台１０１により、床面から所定高さＨに位置するように設けられる。同様に、受信アンテナ２２ａ，２２は、例えば図１４に示す受信アンテナ支持台１０２により、床面から所定高さＨに位置するように設けられる。本実施形態において、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば半波長ダイポールアンテナとして構成されるが、これに限定されるものではない。また、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば床面に対して垂直に設けられ、垂直偏波の電波を送受信するが、このような配置に限定されるものではない。
【００４１】
無線周波信号として例えば２ＧＨｚ付近の周波数帯域の信号を用いた場合、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂの床面からの高さＨは１．５ｍに設定され、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎと受信アンテナ２２ａ，２２ｂとの距離、すなわち散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎが配置された円周の半径ｒは１．５ｍに設定される。使用する周波数帯域及びアンテナ配置はこれに限定せず、他の値を用いてもよい。
【００４２】
以下、本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置の動作原理について説明する。
【００４３】
（フェージングを含む多重波伝搬環境の生成）
本実施形態のアンテナ評価装置は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動することによって生じるフェージングを仮想的に発生させることができる。このとき、コンピュータ１０は、Ｎ個の無線周波信号の位相を移相回路１３によって独立に瞬時制御することにより、フェージング特性を制御することができる。すなわち、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射される無線周波信号の位相変化を制御することにより、中心付近にフェージング変動（例えばレイリーフェージング、又はその他のフェージング）を有する多重波の重ね合わせを発生させることが可能となる。図２に示すように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが角度φ０の方向に、速度ｖで移動する場合を想定する。この場合、ｉ番目の散乱体アンテナ２１−ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）から放射される無線周波信号が有する位相ｐｉ（ｔ）は、移相器１３−ｉにより次式のように調整される。
【００４４】
【数１】
2010137237.tif 000031
【００４５】
ここで、ｆＤは、無線周波信号の波長をλとするときの最大ドップラー周波数ｖ／λであり、ｔは時間であり、αｉは、散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号が有する初期位相である。最大ドップラー周波数ｆＤは、歩行に相当する値（数Ｈｚ）から、高速移動に相当する値（数百Ｈｚ）まで任意に設定可能である。数１からわかるように、最大ドップラー周波数ｆＤの値に依存して、移相器１３−ｉが位相を変化させる速度が変わり、最大ドップラー周波数ｆＤが低い場合にはその速度も低い一方、最大ドップラー周波数ｆＤが高くなるとその速度も高くなる。仮想的な進行方向の角度φ０は、任意に設定可能である。角度φ０を変化させると、散乱体アンテナ２１−ｉのドップラーシフトの条件も変化し、それに応じて、移相器１３−ｉの位相調整量を変化させる。数１によれば、位相ｐｉ（ｔ）は、所定の初期位相αｉを有し、また、最大ドップラー周波数ｆＤに依存するとともに、仮想的な進行方向の角度φ０と散乱体アンテナ２１−ｉが位置する方向の角度φｉとの角度差に依存して時間的に変化する。
【００４６】
（受信アンテナ２２ａ，２２ｂにおける受信信号波形）
数１の位相ｐｉ（ｔ）を有する無線周波信号を用いてフェージングを発生させるとき、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎで包囲された中心付近に発生した多重波は、受信されたとき次式の受信信号波形Ｓ（ｔ）を有する。
【００４７】
【数２】
2010137237.tif 000032
【００４８】
ここで、βは伝搬定数である。また、本実施形態では、到来波分布が全方位角にわたって一様であると仮定する。さらに、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの放射パターンが無指向性であると仮定する。
【００４９】
これにより、本実施形態のアンテナ評価装置では、実際に人が移動することにより生じる各到来波の位相変化を放射される各無線周波信号に与えることにより、中心付近に所望の多重波を生成する。この結果、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂは静止しているにもかかわらず、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動している状況を発生させることができる。
【００５０】
本実施形態では、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームが独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を生成する。特に、本実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために、数２の初期位相αｉを変化させる。コンピュータ１０は、異なる２組の初期位相α１ｉ，α２ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を乱数により独立に発生させる。以下、本明細書では、これらの初期位相の組を、初期位相ベクトルＡ１＝（α１１，…，α１Ｎ），Ａ２＝（α２１，…，α２Ｎ）という。これらの異なる初期位相ベクトルＡ１，Ａ２は、互いに異なる多重波伝搬環境（すなわち、互いに異なる伝搬経路）に対応し、最終的には、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に互いに異なる多重波をもたらす。すなわち、初期位相α１ｉ，α２ｉを数２に代入することにより、以下の２つの受信信号波形Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）が得られる。
【００５１】
【数３】
2010137237.tif 000033
【数４】
2010137237.tif 000034
【００５２】
図２は、図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、初期位相α１ｉを有するようにそれぞれ調整されている。初期位相α１ｉを有して放射された無線周波信号は、所定の到来波形を有する多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。さらに、この多重波は、各受信アンテナ２２ａ，２２ｂによって受信されたときに実質的には数３の受信信号波形Ｓ１（ｔ）に相当する受信信号波形をそれぞれ有するが、これらの受信信号波形は、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂの位置及び指向特性の相違などによって互いに異なったものになる。従って、本実施形態のアンテナ評価装置が図１５のＭＩＭＯ無線通信システムに係る多重波伝搬環境を生成している場合には、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号は、送信アンテナ２０１から受信アンテナ２１１へのチャネル２２１を伝搬した信号に相当し、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号は、送信アンテナ２０１から受信アンテナ２１２へのチャネル２２２を伝搬した信号に相当する。
【００５３】
図３は、図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときの多重波伝搬環境を示す平面図である。各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、初期位相α１ｉとは異なる初期位相α２ｉを有するようにそれぞれ調整されている。初期位相α２ｉを有して放射された無線周波信号は、所定の到来波形を有する多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。さらに、この多重波は、各受信アンテナ２２ａ，２２ｂによって受信されたときに実質的には数４の受信信号波形Ｓ２（ｔ）に相当する受信信号波形をそれぞれ有するが、これらの受信信号波形は、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂの位置及び指向特性の相違などによって互いに異なったものになる。従って、本実施形態のアンテナ評価装置が図１５のＭＩＭＯ無線通信システムに係る多重波伝搬環境を生成している場合には、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号は、送信アンテナ２０２から受信アンテナ２１１へのチャネル２２３を伝搬した信号に相当し、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号は、送信アンテナ２０２から受信アンテナ２１２へのチャネル２２４を伝搬した信号に相当する。
【００５４】
図２及び図３に示すように、異なる初期位相ベクトルを設定することにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００５５】
本実施形態のアンテナ評価装置では、例えば図１５のように２つの送信アンテナと２つの受信アンテナを使用するＭＩＭＯ無線通信システムのチャネル応答を以下のように取得することができる。第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号に基づいて、チャネル２２１のチャネル応答ｈ１１を計算し、第１の初期位相ベクトルＡ１を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号に基づいて、チャネル２２２のチャネル応答ｈ２１を計算する。次いで、第１の初期位相ベクトルＡ１とは異なる第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ａで受信した信号に基づいて、チャネル２２３のチャネル応答ｈ１２を計算し、第２の初期位相ベクトルＡ２を設定したときに放射されて受信アンテナ２２ｂで受信した信号に基づいて、チャネル２２４のチャネル応答ｈ２２を計算する。これらの別個に取得されたチャネル応答ｈ１１，ｈ２１，ｈ１２，ｈ２２を合成することにより、以下のチャネル応答行列Ｈが得られる。
【００５６】
【数５】
2010137237.tif 000035
【００５７】
（パラメータｋによる初期位相の制御）
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。本実施形態では、前述のように、ＭＩＭＯ送信機から送信される別個のサブストリームＴＸ１，ＴＸ２が独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２毎に異なる多重波伝搬環境を生成する。各サブストリームＴＸ１，ＴＸ２が同じ伝搬経路を通る場合には、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関が高くなる。一方、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２が互いに異なる伝搬経路を通る場合には、その相関は低くなる。また、その中間の相関を持つ環境も想定される。従って、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関をさまざまに変化させるように、これらの多重波伝搬環境を生成することが望ましい。本実施形態では、このような多重波伝搬環境の生成を実現するために、パラメータｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、２つの異なる初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の間の初期位相ベクトルＢを、次式のように定義する。
【００５８】
【数６】
2010137237.tif 000036
【００５９】
数６に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する初期位相ベクトルＢが得られる。これらの初期位相ベクトルＢを設定して無線周波信号を放射することにより、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数６で定義される、ある初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数６で定義される、別の初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの初期位相ベクトル（例えば、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２、又は数６で定義される任意の初期位相ベクトルＢ）を基準としたとき、他の初期位相ベクトルは基準の初期位相ベクトルに対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。２つの初期位相ベクトルが互いに近いものであれば、対応する多重波伝搬環境の間の相関も高くなり、２つの初期位相ベクトルが互いに遠いものであれば、対応する多重波伝搬環境の間の相関も低くなる。本実施形態では、２つの多重波伝搬環境の間の相関として、一方の初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ（又は２２ｂ）に到来した多重波の信号と、他方の初期位相ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ（又は２２ｂ）に到来した多重波の信号との間の相互相関係数を用いる。ここで、前者の信号を信号系列ｘ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ）で表し、後者の信号を信号系列ｙ＝（ｙ１，ｙ２，…，ｙｍ）で表すとき、これらの相互相関係数を、次式に示すピアソンの積率相関ρｘｙを用いて定義することができる。
【００６０】
【数７】
2010137237.tif 000037
【００６１】
図４は、図１のコンピュータ１０によって設定されるパラメータ（１−ｋ）と、２つの受信信号波形間の相互相関係数との関係を示すグラフである。ここで、生成される２つの多重波伝搬環境のうち、一方では、初期位相ベクトルＡ１を固定的に使用し、他方では、数６のパラメータｋを変化させることにより可変な初期位相ベクトルＢを使用する。図４のグラフは、これらの初期位相ベクトルＡ１，Ｂを設定したときに受信アンテナ２２ａにそれぞれ到来する多重波（数２参照）について、その信号を所定時間にわたってサンプリングして信号系列を取得し、数７を用いて相互相関係数を計算した結果を示す。図４によれば、パラメータｋを変化させることにより、２つの多重波伝搬環境の間の相関をさまざまに変化させることができ、従って、互いの相関がさまざまに異なる多様な多重波伝搬環境を効率的に生成できることがわかる。
【００６２】
前述のように、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２は互いに独立な乱数からなるので、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２をそれぞれ設定したときの多重波伝搬環境の間の相関は０になる。従って、基準となる多重波伝搬環境を初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の一方を用いて生成し、初期位相ベクトルＢを用いてもう１つの多重波伝搬環境を生成するとき、パラメータｋの変化に応じて初期位相ベクトルＢは初期位相ベクトルＡ１，Ａ２のいずれかに一致するか又はその間の値をとり、多重波伝搬環境の間の相関を０から１までの範囲で任意に変化させることができる。この場合、相関が変化する範囲を広くとることができ、好適である。しかしながら、基準となる多重波伝搬環境を、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の間における、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２とは異なる任意の初期位相ベクトルＢを用いて生成してもよい。
【００６３】
無変調連続波（ＣＷ）である無線周波信号を用いる場合、信号発生器を複数個用いたとしても、ＭＩＭＯ送信機のように互いに直交した無相関な複数の信号を同時に送信することはできない。しかしながら、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、異なる多重波伝搬環境を生成したときにそれぞれ受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した各多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信された各サブストリームとみなすことにより、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能評価に利用可能になる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、異なる多重波にそれぞれ対応する所定の初期位相ベクトルＡ１，Ａ２を生成し、初期位相ベクトルＡ１，Ａ２の間における初期位相ベクトルＢを決定し、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相が初期位相ベクトルＢの各初期位相を有するように調整して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、初期位相ベクトルＢを決定することと、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相がそれぞれ初期位相ベクトルＢの各初期位相を有するように調整して調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００６５】
第２の実施形態．
第１の実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために初期位相ベクトルを変化させたが、第２の実施形態では、これに代えて、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置を変化させることを特徴とする。
【００６６】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ評価装置は、図１のアンテナ評価装置の構成に加えて、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置、すなわち受信アンテナ２２ａ，２２ｂに対する各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの角度を変化させるためのアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎ（総称して参照番号「３１」で表す）をさらに備える。図６に示すように、散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、半径ｒの円周上に所定角度幅で互いに離隔して配置され、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、その円の中心部付近に配置される。各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、対応するアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎにより、円周方向に沿って所定角度幅にわたって機械的に移動される。コンピュータ１０は、アンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎを制御して、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎを所望の位置に機械的に移動させる。
【００６７】
図６は、図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図６の配置は、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの移動角度が０である場合に相当する。図６の配置の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。
【００６８】
図７は、図５のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図７の配置では、各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎは、対応するアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎにより、角度変化量θ１，θ２，θ３，…，θＮにわたって機械的に移動される。コンピュータ１０は、これらの角度変化量θ１，θ２，θ３，…，θＮを、互いに異なる乱数として生成する。図７の配置の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、図６の場合の多重波とは異なる所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。
【００６９】
数２からわかるように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波の受信信号波形は、散乱体アンテナ２１−ｉが位置する角度φｉに依存して変化する。本実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために、上述のように散乱体アンテナ２１−ｉを機械的に移動させるとともに、各移相器１３−ｉにより無線周波信号の位相を移動後の角度に基づいて調整する（すなわち、数２の角度φｉを変化させる）。なお、本実施形態では、数２の初期位相αｉとしては、固定された所定値を用いる。コンピュータ１０は、異なる２組の角度変化量θ１ｉ，θ２ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を乱数により独立に発生させる。以下、本明細書では、これらの角度変化量の組を、角度ベクトルＡ３＝（θ１１，…，θ１Ｎ），Ａ４＝（θ２１，…，θ２Ｎ）という。これらの異なる角度ベクトルＡ３，Ａ４は、互いに異なる多重波伝搬環境（すなわち、互いに異なる伝搬経路）に対応し、最終的には、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に互いに異なる多重波をもたらす。数２において角度φｉに代えて角度（φｉ−θ１ｉ），（φｉ−θ２ｉ）を代入すると、以下の２つの受信信号波形Ｓ３（ｔ），Ｓ４（ｔ）が得られる。
【００７０】
【数８】
2010137237.tif 000038
【数９】
2010137237.tif 000039
【００７１】
以上説明したように、アンテナ駆動装置３１及び移相回路１３に設定する角度を変化させることにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００７２】
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ＭＩＭＯ送信機から送信される別個のサブストリームＴＸ１，ＴＸ２が独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２毎に異なる多重波伝搬環境を生成するので、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関をさまざまに変化させるように、これらの多重波伝搬環境を生成することが望ましい。本実施形態では、このような多重波伝搬環境の生成を実現するために、パラメータｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、２つの異なる角度ベクトルＡ３，Ａ４の間の角度ベクトルＣを、次式のように定義する。
【００７３】
【数１０】
2010137237.tif 000040
【００７４】
数１０に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する角度ベクトルＣが得られる。これらの角度ベクトルＣをアンテナ駆動装置３１−１〜３１−Ｎ及び移相器１３−１〜１３−Ｎを用いて設定して無線周波信号を放射することにより、第１の実施形態と同様に、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数１０で定義される、ある角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数１０で定義される、別の角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの角度ベクトル（例えば、角度ベクトルＡ３，Ａ４、又は数１０で定義される任意の角度ベクトルＣ）を基準としたとき、他の角度ベクトルは基準の角度ベクトルに対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。
【００７５】
処理の簡単化のためには、一方の角度ベクトルＡ３を「０」とし（図６参照）、他方の角度ベクトルＡ４のみを変化させてもよい。
【００７６】
角度ベクトルＡ３，Ａ４を構成する各角度変化量を散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎ毎に異なる乱数として生成することにより、これらの角度ベクトルを設定したときの散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの平均的な配置角度を等しくすることができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、受信アンテナ２２ａ，２２ｂから各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置に対する方向の各角度の角度変化量をそれぞれ含む角度ベクトルＡ３，Ａ４を生成し、角度ベクトルＡ３，Ａ４の各角度変化量の間における角度ベクトルＣを決定し、角度ベクトルＣをアンテナ駆動装置３１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、角度ベクトルＣを決定することと、角度ベクトルＣをアンテナ駆動装置３１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００７８】
第３の実施形態．
第２の実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置を変化させたが、第３の実施形態では、これに代えて、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの向きを変化させることを特徴とする。
【００７９】
図８は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ評価装置は、図１のアンテナ評価装置の構成に加えて、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの向き（角度方向）を変化させるための受信アンテナ支持台４１をさらに備える。図９は、図８の受信アンテナ支持台４１を示す斜視図である。図９に示すように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを備えたＭＩＭＯ受信機４０は、受信アンテナ支持台４１上に設けられ、方位角方向（角度θＲで示す。）に機械的に回転される。さらに好ましくは、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを備えたＭＩＭＯ受信機は、仰角方向（角度ψＲで示す。）に機械的に回転されてもよい。コンピュータ１０は、受信アンテナ支持台４１を制御して、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを所望の角度に機械的に回転させる。
【００８０】
第２の実施形態に関連して説明したように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波の受信信号波形は、散乱体アンテナ２１−ｉが位置する角度φｉに依存して変化するが、この角度は、散乱体アンテナ２１−ｉ自体の位置ではなく、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの角度を変化させることによっても変化する。本実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために、受信アンテナ２２ａ，２２ｂを機械的に回転させるとともに、各移相器１３−ｉにより無線周波信号の位相を回転後の角度に基づいて調整する（すなわち、数２の角度φｉを変化させる）。コンピュータ１０は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの方位角方向の角度変化量である、異なる２つの角度変化量θＲ１，θＲ２を乱数により独立に発生させる。これらの異なる角度変化量θＲ１，θＲ２は、互いに異なる多重波伝搬環境（すなわち、互いに異なる伝搬経路）に対応し、最終的には、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に互いに異なる多重波をもたらす。数２において角度φｉに代えて角度（φｉ−θＲ１），（φｉ−θＲ２）を代入すると、以下の２つの受信信号波形Ｓ５（ｔ），Ｓ６（ｔ）が得られる。
【００８１】
【数１１】
2010137237.tif 000041
【数１２】
2010137237.tif 000042
【００８２】
図１０は、図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の角度変化量θＲ１を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図１０の配置では、受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、受信アンテナ支持台４１により、所定の基準角度から角度変化量θＲ１にわたって機械的に回転される。図１０の配置の受信アンテナ２２ａ，２２ｂに向かって散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。
【００８３】
図１１は、図８のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の角度変化量θＲ２を設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。図１１の配置では、受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、受信アンテナ支持台４１により、所定の基準角度から角度変化量θＲ２にわたって機械的に回転される。図１１の配置の受信アンテナ２２ａ，２２ｂに向かって散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、図１０の場合の多重波とは異なる所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。
【００８４】
以上説明したように、受信アンテナ支持台４１及び移相回路１３に設定する角度を変化させることにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００８５】
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ＭＩＭＯ送信機から送信される別個のサブストリームＴＸ１，ＴＸ２が独立した伝搬経路をたどることを想定し、サブストリームＴＸ１，ＴＸ２毎に異なる多重波伝搬環境を生成するので、サブストリームＴＸ１の多重波伝搬環境とサブストリームＴＸ２の多重波伝搬環境との相関をさまざまに変化させるように、これらの多重波伝搬環境を生成することが望ましい。本実施形態では、このような多重波伝搬環境の生成を実現するために、パラメータｋ（０≦ｋ≦１）を用いて、２つの異なる角度変化量θＲ１，θＲ２の間の角度変化量Ｄを、次式のように定義する。
【００８６】
【数１３】
2010137237.tif 000043
【００８７】
数１３に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する角度変化量Ｄが得られる。これらの角度変化量Ｄを受信アンテナ支持台４１及び移相器１３−１〜１３−Ｎを用いて設定して無線周波信号を放射することにより、第１及び第２の実施形態と同様に、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数１３で定義される、ある角度変化量を設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数１３で定義される、別の角度変化量を設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの受信アンテナ角度（例えば、角度変化量θＲ１，θＲ２、又は数１３で定義される任意の角度変化量Ｄによって変化された角度）を基準としたとき、他の受信アンテナ角度は基準の受信アンテナ角度に対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。
【００８８】
処理の簡単化のためには、一方の角度変化量θＲ１を「０」とし、他方の角度変化量θＲ２のみを変化させてもよい。
【００８９】
本実施形態は、第２の実施形態において、角度ベクトルＡ３の各角度変化量が互いに同一の値θＲ１を有し、角度ベクトルＡ４の各角度変化量が互いに同一の値θＲ２を有し、これにより、角度ベクトルＣの各角度変化量が互いに同一の値Ｄを有する場合に相当するとみなすこともできる。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、所定の角度変化量θＲ１，θＲ１を生成し、角度変化量θＲ１，θＲ１の間における角度変化量Ｄを決定し、角度変化量Ｄを受信アンテナ支持台４１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、角度変化量Ｄを決定することと、角度変化量Ｄを受信アンテナ支持台４１及び移相回路１３に設定して複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００９１】
第４の実施形態．
第２の実施形態では、異なる多重波伝搬環境を生成するために散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎを機械的に移動させるとともに、移相回路１３により無線周波信号の位相を移動後の角度に基づいて調整したが、第４の実施形態では、これに代えて、移相回路１３のみを制御することにより散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置を仮想的に変化させることを特徴とする。
【００９２】
本実施形態のアンテナ評価装置は、第１の実施形態のアンテナ評価装置と同様の構成を備える。数８及び数９の受信信号波形を実現するために、散乱体アンテナ２１−ｉの位置を実際に移動させることなく、移相器１３−ｉにより無線周波信号の位相を角度変化量θ１ｉ，θ２ｉに基づいて調整する（すなわち、移相器１３−ｉの位相調整量を変化させる速度のみを制御する）。これにより、本実施形態では、散乱体アンテナ２１−ｉの位置を「仮想的」に移動させることができる。
【００９３】
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第１の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
第１の散乱体アンテナ位置として、第２の実施形態における角度ベクトルＡ３に対応する設定を用いる。図１２の配置では、各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、移相器１３−ｉにより角度変化量θ１ｉに基づいてそれぞれ調整されている。図１２の設定の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第１の送信アンテナから送信されて、所定の伝搬経路をたどって到来する第１のサブストリームＴＸ１とみなすことができる。
【００９４】
図１３は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ評価装置のアンテナ配置と、第２の散乱体アンテナ位置を仮想的に設定したときの多重波伝搬環境とを示す平面図である。
第２の散乱体アンテナ位置として、第２の実施形態における角度ベクトルＡ４に対応する設定を用いる。図１３の配置では、各散乱体アンテナ２１−ｉから放射される無線周波信号の位相は、移相器１３−ｉにより角度変化量θ２ｉに基づいてそれぞれ調整されている。図１３の設定の散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎから放射された無線周波信号は、図１２の場合の多重波とは異なる所定の多重波として受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。この多重波は、第１のサブストリームＴＸ１とは異なるサブストリームであって、例えば２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機（図１５を参照）の第２の送信アンテナから送信されて、第１のサブストリームＴＸ１の伝搬経路とは異なる所定の伝搬経路をたどって到来する第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。
【００９５】
図１２及び図１３に示すように、異なる角度ベクトルを設定することにより、異なる多重波伝搬環境を生成することができる。
【００９６】
アンテナ評価装置で所定のアンテナ装置の性能評価を行うためには、多様な多重波伝搬環境を生成する必要がある。数１０に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる値を有する角度ベクトルＣが得られる。これらの角度ベクトルＣを移相回路１３を用いて設定して無線周波信号を放射することにより、第２の実施形態と同様に、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。従って、数１０で定義される、ある角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第１のサブストリームＴＸ１とみなし、同じく数１０で定義される、別の角度ベクトルを設定したときに受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する多重波を、ＭＩＭＯ送信機から送信される第２のサブストリームＴＸ２とみなすことができる。いずれかの角度ベクトル（例えば、角度ベクトルＡ３，Ａ４、又は数１０で定義される任意の角度ベクトルＣ）を基準としたとき、他の角度ベクトルは基準の角度ベクトルに対して所定の距離を有することになるが、この距離に応じて、対応する多重波伝搬環境の間の相関が変化する。
【００９７】
処理の簡単化のためには、一方の角度ベクトルＡ３を「０」とし（図６参照）、他方の角度ベクトルＡ４のみを変化させるように移相回路１３を制御してもよい。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、受信アンテナ２２ａ，２２ｂから各散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎの位置に対する方向の各角度の角度変化量をそれぞれ含む角度ベクトルＡ３，Ａ４を生成し、角度ベクトルＡ３，Ａ４の各対応する角度変化量の間における角度変化量を含む角度ベクトルＣを決定し、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相をそれぞれ角度ベクトルＣの各角度変化量に基づいて調整して複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、角度ベクトルＣを決定することと、移相回路１３により複数の無線周波信号の位相をそれぞれ角度ベクトルＣの各角度変化量に基づいて調整して複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返してもよい。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。さらに、第２の実施形態のように散乱体アンテナ２１−１〜２１−Ｎを機械的に移動させる場合（又は第３の実施形態のように受信アンテナ２２ａ，２２ｂを機械的に回転させる場合）と比較して、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
【００９９】
以上の説明では、受信アンテナ２２ａ，２２ｂへの到来波分布が全方位角にわたって一様であることを仮定していたが、これに限定するものではない。本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置は、各移相器と各散乱体アンテナとの間に減衰器をさらに備え、レイリーフェージングに限定せず、他のフェージングを発生させるように構成されてもよい。
【０１００】
以上の説明では、図１５に示すような２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機と２つの受信アンテナを備えたＭＩＭＯ受信機とを含むＭＩＭＯ無線通信システムを参照したが、本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置は、より多数の送信アンテナ及び／又は受信アンテナを備えたＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価することも可能である。このとき、数６等に従って、パラメータｋを変化させることにより、さまざまな異なる設定値（すなわち、第１の実施形態の初期位相ベクトル、第２及び第４の実施形態の角度ベクトル、第３の実施形態の角度変化量）が得られる。これらの設定値を用いて無線周波信号を放射することにより、さまざまに異なる多重波伝搬環境が生成される。これらの多重波伝搬環境のもとで受信アンテナ２２ａ，２２ｂにそれぞれ到来した多重波は、３つ以上の送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機から送信される複数のサブストリームとみなすこともできる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のアンテナ評価装置は、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に多様な多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…コンピュータ、
１１…信号発生器、
１２…分配器、
１３…移相回路、
１３−１〜１３−Ｎ…移相器、
１４…Ｄ／Ａコンバータ、
１５ａ，１５ｂ…受信機、
２１−１〜２１−Ｎ…散乱体アンテナ、
２２ａ，２２ｂ…受信アンテナ、
３１，３１−１〜３１−Ｎ…アンテナ駆動装置、
４０…ＭＩＭＯ受信機、
４１…受信アンテナ支持台。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とするアンテナ評価装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ評価装置。
【請求項４】
上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項５】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させ、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成し、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定し、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを特徴とするアンテナ評価装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すことを特徴とする請求項５記載のアンテナ評価装置。
【請求項７】
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることを特徴とする請求項５又は６記載のアンテナ評価装置。
【請求項８】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする請求項５又は６記載のアンテナ評価装置。
【請求項９】
上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させることを特徴とする請求項８記載のアンテナ評価装置。
【請求項１０】
上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする請求項５〜９のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項１１】
上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記制御手段は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする請求項５又は６記載のアンテナ評価装置。
【請求項１２】
上記制御手段は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させ、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させることを特徴とする請求項１１記載のアンテナ評価装置。
【請求項１３】
上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする請求項１〜１２のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項１４】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
所定の第１の初期位相の組及び第２の初期位相の組を生成するステップを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合と、上記第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の初期位相の組の各対応する初期位相の間における任意の初期位相を含む第３の初期位相の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とするアンテナ評価方法。
【請求項１５】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の初期位相の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第３の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする請求項１４記載のアンテナ評価方法。
【請求項１６】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相がそれぞれ上記第１又は第２の初期位相の組の各初期位相を有するように調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする請求項１４又は１５記載のアンテナ評価方法。
【請求項１７】
上記第１及び第２の初期位相の組の各初期位相は乱数として生成されることを特徴とする請求項１４〜１６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【請求項１８】
評価対象である少なくとも１つの受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
無線周波信号を発生する信号発生器と、
上記発生された無線周波信号を分配する分配手段と、
上記分配された複数の無線周波信号の位相をそれぞれ調整する移相手段と、
上記調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナからそれぞれ放射することにより上記受信アンテナの周囲に所定の多重波を生成するように上記移相手段を制御する制御手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度に基づいて、上記各散乱体アンテナから放射される無線周波信号の位相を調整するように上記移相手段の移相量を変化させるステップと、
上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の各角度の角度変化量を含む第１の角度変化量の組及び第２の角度変化量の組を生成するステップとを含み、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合と、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整した場合とでは、上記放射される複数の無線周波信号により上記受信アンテナの周囲に互いに異なる多重波がそれぞれ生成され、
上記第１及び第２の角度変化量の組の各対応する角度変化量の間における任意の角度変化量を含む第３の角度変化量の組を決定するステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップとを含むことを特徴とするアンテナ評価方法。
【請求項１９】
上記アンテナ評価方法は、上記第３の角度変化量の組を決定することと、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させることとを繰り返すステップを含むことを特徴とする請求項１８記載のアンテナ評価方法。
【請求項２０】
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップを含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ評価方法。
【請求項２１】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記各散乱体アンテナの位置に対する方向の角度が変化するように上記各散乱体アンテナを移動させる第１のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ評価方法。
【請求項２２】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第１のアンテナ駆動手段により上記各散乱体アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に従って移動させるステップとを含むことを特徴とする請求項２１記載のアンテナ評価方法。
【請求項２３】
上記第１及び第２の角度変化量の組の各角度変化量は乱数として生成されることを特徴とする請求項１８〜２２のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【請求項２４】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、上記受信アンテナから上記散乱体アンテナの位置に対する方向の角度を変化させるように上記受信アンテナを回転させる第２のアンテナ駆動手段をさらに備え、
上記第１の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、上記第２の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、これにより、上記第３の角度変化量の組の各角度変化量は互いに同一の値を有し、
上記アンテナ評価方法は、上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第３の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第３の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８又は１９記載のアンテナ評価方法。
【請求項２５】
上記アンテナ評価方法は、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるステップと、
上記移相手段により上記複数の無線周波信号の位相をそれぞれ上記第１又は第２の角度変化量の組の各角度変化量に基づいて調整して上記調整後の複数の無線周波信号を放射させるとき、さらに、上記第２のアンテナ駆動手段により上記受信アンテナを上記第１又は第２の角度変化量の組の角度変化量に従って回転させるステップとを含むことを特徴とする請求項２４記載のアンテナ評価方法。
【請求項２６】
上記信号発生器は、無変調連続波の無線周波信号を発生することを特徴とする請求項１４〜２５のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010137237.tif 000044
【図２】
2010137237.tif 000045
【図３】
2010137237.tif 000046
【図４】
2010137237.tif 000047
【図５】
2010137237.tif 000048
【図６】
2010137237.tif 000049
【図７】
2010137237.tif 000050
【図８】
2010137237.tif 000051
【図９】
2010137237.tif 000052
【図１０】
2010137237.tif 000053
【図１１】
2010137237.tif 000054
【図１２】
2010137237.tif 000055
【図１３】
2010137237.tif 000056
【図１４】
2010137237.tif 000057
【図１５】
2010137237.tif 000058
【国際調査報告】
2010137237.tif 000059
2010137237.tif 000060
2010137237.tif 000061
2010137237.tif 000062