(57)【要約】【課題】無線端末装置のアンテナの受信性能及び送信性能を評価する際に多重波伝搬環境を効率的に生成する。【解決手段】コンピュータ１は、無線端末装置３０の仮想的な移動方向及び移動速度を設定し、下り無線周波信号の最大ドップラー周波数を計算し、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎから放射される下り無線周波信号が供試アンテナ３１の周囲でフェージングを含む多重波になるように、分配された各下り無線周波信号の位相を、下り無線周波信号の最大ドップラー周波数と散乱体アンテナの角度とに基づき変化させる。コンピュータ１は、上り無線周波信号の最大ドップラー周波数を計算し、合成後の上り無線周波信号がフェージングを含む多重波になるように、受信された各上り無線周波信号の位相を、上り無線周波信号の最大ドップラー周波数とプローブアンテナの角度とに基づき変化させる。【選択図】図１
2011257326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試アンテナを備え、上記供試アンテナから上り無線周波信号を放射する無線端末装置と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記放射された上り無線周波信号をそれぞれ受信する複数のプローブアンテナと、
上記受信された各上り無線周波信号の位相を調整する第１の移相手段と、
上記位相調整後の複数の上り無線周波信号を合成する合成器と、
上記合成後の上り無線周波信号を評価する受信機と、
上記第１の移相手段を制御する制御手段とを備えたアンテナ評価システムであって、
上記制御手段は、
上記無線端末装置の仮想的な移動方向及び仮想的な移動速度を設定し、
上記仮想的な移動速度と上記上り無線周波信号の搬送波周波数とから第１の最大ドップラー周波数を計算し、
上記合成後の上り無線周波信号が第１のフェージングを含む多重波になるように、上記各プローブアンテナで受信された上記各上り無線周波信号の位相を、上記第１の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応するプローブアンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させることを特徴とするアンテナ評価システム。
【請求項２】
上記アンテナ評価システムは、
下り無線周波信号を発生する送信機と、
上記発生された下り無線周波信号を分配する分配器と、
上記制御手段によって制御され、上記分配された各下り無線周波信号の位相を調整する第２の移相手段と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記位相調整後の各下り無線周波信号をそれぞれ放射する複数の散乱体アンテナとをさらに備え、
上記制御手段は、
上記仮想的な移動速度と上記下り無線周波信号の搬送波周波数とから第２の最大ドップラー周波数を計算し、
上記複数の散乱体アンテナから放射される複数の下り無線周波信号が上記供試アンテナの周囲において第２のフェージングを含む多重波になるように、上記各散乱体アンテナに対応する上記分配された各下り無線周波信号の位相を、上記第２の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応する散乱体アンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させ、
上記無線端末装置は、上記複数の散乱体アンテナから放射されて上記供試アンテナで受信された下り無線周波信号を評価することを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価システム。
【請求項３】
上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が等しいとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も等しく、上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が異なるとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も異なることを特徴とする請求項２記載のアンテナ評価システム。
【請求項４】
上記供試アンテナから上記各散乱体アンテナへの方向は、上記供試アンテナから上記各プローブアンテナへの方向と実質的に同じであることを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ評価システム。
【請求項５】
上記各プローブアンテナ及び上記各散乱体アンテナは、プローブアンテナと散乱体アンテナとが互いに所定間隔を有するように、かつ、上記供試アンテナの周囲の方位角方向に沿ってプローブアンテナと散乱体アンテナとが交互に位置するように設けられたことを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ評価システム。
【請求項６】
上記第１の移相手段は、上記各プローブアンテナに代えて、上記第２の移相手段と上記各散乱体アンテナとの間にそれぞれ設けられたアンテナ共用器に接続され、上記各散乱体アンテナを上記各プローブアンテナとしても使用することを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ評価システム。
【請求項７】
上記無線端末装置は、上記下り無線周波信号の評価結果を上記上り無線周波信号を用いて送信することを特徴とする請求項２〜６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価システム。
【請求項８】
供試アンテナを評価するアンテナ評価システムを用いたアンテナ評価方法であって、
上記アンテナ評価システムは、
上記供試アンテナを備え、上記供試アンテナから上り無線周波信号を放射する無線端末装置と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記放射された上り無線周波信号をそれぞれ受信する複数のプローブアンテナと、
上記受信された各上り無線周波信号の位相を調整する第１の移相手段と、
上記位相調整後の複数の上り無線周波信号を合成する合成器と、
上記合成後の上り無線周波信号を評価する受信機と、
上記第１の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、
上記無線端末装置の仮想的な移動方向及び仮想的な移動速度を設定するステップと、
上記仮想的な移動速度と上記上り無線周波信号の搬送波周波数とから第１の最大ドップラー周波数を計算するステップと、
上記合成後の上り無線周波信号が第１のフェージングを含む多重波になるように、上記各プローブアンテナで受信された上記各上り無線周波信号の位相を、上記第１の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応するプローブアンテナへの方向の間の角度とに基づき変化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９】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価システムは、
下り無線周波信号を発生する送信機と、
上記発生された下り無線周波信号を分配する分配器と、
上記制御手段によって制御され、上記分配された各下り無線周波信号の位相を調整する第２の移相手段と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記位相調整後の各下り無線周波信号をそれぞれ放射する複数の散乱体アンテナとをさらに備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記仮想的な移動速度と上記下り無線周波信号の搬送波周波数とから第２の最大ドップラー周波数を計算するステップと、
上記複数の散乱体アンテナから放射される複数の下り無線周波信号が上記供試アンテナの周囲において第２のフェージングを含む多重波になるように、上記各散乱体アンテナに対応する上記分配された各下り無線周波信号の位相を、上記第２の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応する散乱体アンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させるステップと、
上記無線端末装置により、上記複数の散乱体アンテナから放射されて上記供試アンテナで受信された下り無線周波信号を評価するステップとを含むことを特徴とする請求項８記載のアンテナ評価方法。
【請求項１０】
上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が等しいとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も等しく、上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が異なるとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も異なることを特徴とする請求項９記載のアンテナ評価方法。
【請求項１１】
上記供試アンテナから上記各散乱体アンテナへの方向は、上記供試アンテナから上記各プローブアンテナへの方向と実質的に同じであることを特徴とする請求項９又は１０記載のアンテナ評価方法。
【請求項１２】
上記各プローブアンテナ及び上記各散乱体アンテナは、プローブアンテナと散乱体アンテナとが互いに所定間隔を有するように、かつ、上記供試アンテナの周囲の方位角方向に沿ってプローブアンテナと散乱体アンテナとが交互に位置するように設けられたことを特徴とする請求項９又は１０記載のアンテナ評価方法。
【請求項１３】
上記第１の移相手段は、上記各プローブアンテナに代えて、上記第２の移相手段と上記各散乱体アンテナとの間にそれぞれ設けられたアンテナ共用器に接続され、上記各散乱体アンテナを上記各プローブアンテナとしても使用することを特徴とする請求項９又は１０記載のアンテナ評価方法。
【請求項１４】
上記無線端末装置により、上記下り無線周波信号の評価結果を上記上り無線周波信号を用いて送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９〜１３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システム及び当該アンテナ評価システム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、本願の発明者ほかは、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８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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２７２１３号公報。
【非特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
基地局と移動局を含む無線通信システムの性能評価を行う場合を考える。図８の被測定アンテナ１２２を移動局のアンテナとみなしたとき、図８のアンテナ評価装置は、基地局から移動局への下り信号を生成して評価することはできるが、移動局から基地局への上り信号を生成して評価することはできない。実環境のシミュレーションを行うためには、下り信号にフェージングを与えるだけでなく、上り信号にもフェージングを与えて評価できることが必要である。
【０００７】
本発明の目的は、以上の課題を解決し、無線端末装置のアンテナの受信性能及び送信性能を評価する際に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システムを提供し、また当該アンテナ評価システム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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係るアンテナ評価システムによれば、
供試アンテナを備え、上記供試アンテナから上り無線周波信号を放射する無線端末装置と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記放射された上り無線周波信号をそれぞれ受信する複数のプローブアンテナと、
上記受信された各上り無線周波信号の位相を調整する第１の移相手段と、
上記位相調整後の複数の上り無線周波信号を合成する合成器と、
上記合成後の上り無線周波信号を評価する受信機と、
上記第１の移相手段を制御する制御手段とを備えたアンテナ評価システムであって、
上記制御手段は、
上記無線端末装置の仮想的な移動方向及び仮想的な移動速度を設定し、
上記仮想的な移動速度と上記上り無線周波信号の搬送波周波数とから第１の最大ドップラー周波数を計算し、
上記合成後の上り無線周波信号が第１のフェージングを含む多重波になるように、上記各プローブアンテナで受信された上記各上り無線周波信号の位相を、上記第１の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応するプローブアンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させることを特徴とする。
【０００９】
上記アンテナ評価システムは、
下り無線周波信号を発生する送信機と、
上記発生された下り無線周波信号を分配する分配器と、
上記制御手段によって制御され、上記分配された各下り無線周波信号の位相を調整する第２の移相手段と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記位相調整後の各下り無線周波信号をそれぞれ放射する複数の散乱体アンテナとをさらに備え、
上記制御手段は、
上記仮想的な移動速度と上記下り無線周波信号の搬送波周波数とから第２の最大ドップラー周波数を計算し、
上記複数の散乱体アンテナから放射される複数の下り無線周波信号が上記供試アンテナの周囲において第２のフェージングを含む多重波になるように、上記各散乱体アンテナに対応する上記分配された各下り無線周波信号の位相を、上記第２の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応する散乱体アンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させ、
上記無線端末装置は、上記複数の散乱体アンテナから放射されて上記供試アンテナで受信された下り無線周波信号を評価することを特徴とする。
【００１０】
上記アンテナ評価システムにおいて、上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が等しいとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も等しく、上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が異なるとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も異なることを特徴とする。
【００１１】
上記アンテナ評価システムにおいて、上記供試アンテナから上記各散乱体アンテナへの方向は、上記供試アンテナから上記各プローブアンテナへの方向と実質的に同じであることを特徴とする。
【００１２】
上記アンテナ評価システムにおいて、上記各プローブアンテナ及び上記各散乱体アンテナは、プローブアンテナと散乱体アンテナとが互いに所定間隔を有するように、かつ、上記供試アンテナの周囲の方位角方向に沿ってプローブアンテナと散乱体アンテナとが交互に位置するように設けられたことを特徴とする。
【００１３】
上記アンテナ評価システムにおいて、上記第１の移相手段は、上記各プローブアンテナに代えて、上記第２の移相手段と上記各散乱体アンテナとの間にそれぞれ設けられたアンテナ共用器に接続され、上記各散乱体アンテナを上記各プローブアンテナとしても使用することを特徴とする。
【００１４】
上記アンテナ評価システムにおいて、上記無線端末装置は、上記下り無線周波信号の評価結果を上記上り無線周波信号を用いて送信することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の態様に係るアンテナ評価方法によれば、供試アンテナを評価するアンテナ評価システムを用いたアンテナ評価方法であって、
上記アンテナ評価システムは、
上記供試アンテナを備え、上記供試アンテナから上り無線周波信号を放射する無線端末装置と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記放射された上り無線周波信号をそれぞれ受信する複数のプローブアンテナと、
上記受信された各上り無線周波信号の位相を調整する第１の移相手段と、
上記位相調整後の複数の上り無線周波信号を合成する合成器と、
上記合成後の上り無線周波信号を評価する受信機と、
上記第１の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、
上記無線端末装置の仮想的な移動方向及び仮想的な移動速度を設定するステップと、
上記仮想的な移動速度と上記上り無線周波信号の搬送波周波数とから第１の最大ドップラー周波数を計算するステップと、
上記合成後の上り無線周波信号が第１のフェージングを含む多重波になるように、上記各プローブアンテナで受信された上記各上り無線周波信号の位相を、上記第１の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応するプローブアンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させるステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
上記アンテナ評価方法において、上記アンテナ評価システムは、
下り無線周波信号を発生する送信機と、
上記発生された下り無線周波信号を分配する分配器と、
上記制御手段によって制御され、上記分配された各下り無線周波信号の位相を調整する第２の移相手段と、
上記供試アンテナの周囲にそれぞれ設けられ、上記位相調整後の各下り無線周波信号をそれぞれ放射する複数の散乱体アンテナとをさらに備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記仮想的な移動速度と上記下り無線周波信号の搬送波周波数とから第２の最大ドップラー周波数を計算するステップと、
上記複数の散乱体アンテナから放射される複数の下り無線周波信号が上記供試アンテナの周囲において第２のフェージングを含む多重波になるように、上記各散乱体アンテナに対応する上記分配された各下り無線周波信号の位相を、上記第２の最大ドップラー周波数と、上記仮想的な移動方向及び上記供試アンテナから上記対応する散乱体アンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させるステップと、
上記無線端末装置により、上記複数の散乱体アンテナから放射されて上記供試アンテナで受信された下り無線周波信号を評価するステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
上記アンテナ評価方法において、上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が等しいとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も等しく、上記上り無線周波信号の搬送波周波数と上記下り無線周波信号の搬送波周波数が異なるとき、上記第１の最大ドップラー周波数と上記第２の最大ドップラー周波数も異なることを特徴とする。
【００１８】
上記アンテナ評価方法において、上記供試アンテナから上記各散乱体アンテナへの方向は、上記供試アンテナから上記各プローブアンテナへの方向と実質的に同じであることを特徴とする。
【００１９】
上記アンテナ評価方法において、上記各プローブアンテナ及び上記各散乱体アンテナは、プローブアンテナと散乱体アンテナとが互いに所定間隔を有するように、かつ、上記供試アンテナの周囲の方位角方向に沿ってプローブアンテナと散乱体アンテナとが交互に位置するように設けられたことを特徴とする。
【００２０】
上記アンテナ評価方法において、上記第１の移相手段は、上記各プローブアンテナに代えて、上記第２の移相手段と上記各散乱体アンテナとの間にそれぞれ設けられたアンテナ共用器に接続され、上記各散乱体アンテナを上記各プローブアンテナとしても使用することを特徴とする。
【００２１】
上記アンテナ評価方法において、上記無線端末装置により、上記下り無線周波信号の評価結果を上記上り無線周波信号を用いて送信するステップをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るアンテナ評価システム及びアンテナ評価方法によれば、無線端末装置のアンテナの受信性能及び送信性能を評価する際に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】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のアンテナ評価システムのアンテナ配置を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価システムのアンテナ配置を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価システムの構成を示すブロック図である。
【図５】図４のアンテナ評価システムのアンテナ配置を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例に係るアンテナ評価システムの構成を示すブロック図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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システム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システムでは、供試アンテナ３１を備えた無線端末装置３０を包囲するように設けられた複数の散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎから無線端末装置３０に無線周波信号（基地局から移動局への下り信号に相当し、以下、「下り無線周波信号」という。）を送信し、さらに、無線端末装置３０を包囲するように設けられた複数のプローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎに無線端末装置３０から無線周波信号（移動局から基地局への上り信号に相当し、以下、「上り無線周波信号」という。）を送信する。本実施形態のアンテナ評価システムは、供試アンテナ３１は静止しているにもかかわらず、供試アンテナ３１の移動によって生じるフェージングを下り無線周波信号と上り無線周波信号との両方に与えることができる。
【００２６】
アンテナ評価システムにおいて、送信機１１は、信号発生器、変調器、増幅器などを備え、変調信号である下り無線周波信号を発生して分配器１２に送る。分配器１２は、発生された下り無線周波信号を、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎの個数に合わせてＮ個に分配する。分配器１２の後段には、移相器１３−１〜１３−Ｎを含む移相回路１３と、減衰器１４−１〜１４−Ｎを含む減衰回路１４とが設けられ、各移相器１３−１〜１３−Ｎは、分配された各下り無線周波信号の位相を調整し（好ましくは、各移相器１３−１〜１３−Ｎ及び減衰器１４−１〜１４−Ｎは、分配された各下り無線周波信号の位相及び振幅を調整し）、調整後の下り無線周波信号は、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎからそれぞれ放射される。放射されたＮ個の下り無線周波信号は、散乱体アンテナ１６−１〜１６−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、無線端末装置３０の供試アンテナ３１に到来する。無線端末装置３０は、例えば通常の携帯電話機などの無線通信装置である。無線端末装置３０は、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎから供試アンテナ３１に到来した下り無線周波信号に対して所定の測定を実行し、測定結果を含む上り無線周波信号を供試アンテナ３１から放射する。供試アンテナ３１から放射された上り無線周波信号は、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎによってそれぞれ受信され、移相回路２２の移相器２２−１〜２２−Ｎ及び減衰回路２３の減衰器２３−１〜２３−Ｎにそれぞれ送られる。各移相器２２−１〜２２−Ｎは、各上り無線周波信号の位相を調整し（好ましくは、各移相器２２−１〜２２−Ｎ及び各減衰器２３−１〜２３−Ｎは、各上り無線周波信号の位相及び振幅を調整し）、調整後の上り無線周波信号は、合成器２５によって合成されて多重波となり、受信機２６に送られる。受信機２６は、増幅器、復調器、測定回路などを備え、合成後の上り無線周波信号から、無線端末装置３０による下り無線周波信号の測定結果を取得するとともに、合成後の上り無線周波信号に対して所定の測定を実行する。コンピュータ１は、送信機１１に上り無線周波信号を発生させる一方、受信機２６から下り無線周波信号の測定結果及び上り無線周波信号の測定結果を取得する。コンピュータ１はさらに、Ｄ／Ａコンバータ１５を介して移相回路１３の位相調整量及び減衰回路１４の振幅調整量（減衰量）を制御し、Ｄ／Ａコンバータ２４を介して移相回路２２の位相調整量及び減衰回路２３の振幅調整量（減衰量）を制御する。
【００２７】
図２は、図１のアンテナ評価システムのアンテナ配置を示す平面図である。図２に示すように、散乱体アンテナ１６−１〜１６−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、同じくプローブアンテナ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、供試アンテナ３１は、その円の中心部付近に配置される。散乱体アンテナ及びプローブアンテナとしては、同じタイプのアンテナを使用可能である。円の中心に対して散乱体アンテナ１６−１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１６−２が位置する方向を角度φ２とし、散乱体アンテナ１６−３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１６−Ｎが位置する方向を角度φＮとする。円周上において、散乱体アンテナ１６−１に対して所定距離ｄ（例えば動作波長の半波長に等しい距離）だけ離してプローブアンテナ２１−１を設け、散乱体アンテナ１６−２に対して距離ｄだけ離してプローブアンテナ２１−２を設け、散乱体アンテナ１６−３に対して距離ｄだけ離してプローブアンテナ２１−３を設け、以下同様に配置し、散乱体アンテナ１６−Ｎに対して距離ｄだけ離してプローブアンテナ２１−Ｎを設ける。供試アンテナ３１からみて各散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎと各プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎが実質的に同じ方向にあるので、基地局から移動局への下り信号と、移動局から基地局への上り信号が同じ経路を通る伝搬環境を再現できる。
【００２８】
送信機１１は無線端末装置３０を介して受信機２６と通信する。送信機１１が発生する下り無線周波信号は、通常の携帯電話機などによって送受信される変調信号である。前述のように、無線端末装置３０は、変調信号である下り無線周波信号に対して所定の測定を実行し、測定結果を含む上り無線周波信号を返信する。測定内容は、通常の携帯電話機が通信時に測定する項目などであってよく、例えば、所定時間区間にわたって測定された下り無線周波信号に関する以下の項目のうちの少なくとも１つを含む。
・平均受信電力
・通信速度
・ビット誤り率（ＢＥＲ）
・ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）
・パケット誤り率（ＰＥＲ）
供試アンテナ３１が複数の受信アンテナを含むアレーアンテナである場合には、以下の項目を含んでもよい。
・各受信アンテナに対応する下り無線周波信号間の相関係数
・各受信アンテナに対応する下り無線周波信号間の平均受信電力の差
ここで、「所定時間区間」とは、数ミリ秒から数秒程度の任意の時間区間を想定している。当然ながら、時間区間は、これより短くてもよく、長くてもよい。無線端末装置３０は、以上の項目のうちのすべてを返信する必要はなく、下り無線周波信号に埋め込まれた選択信号に従って所定の項目のみを上り無線周波信号に埋め込んで返信してもよい。
【００２９】
また、前述のように、受信機２６は、合成器２５による合成後の上り無線周波信号から、無線端末装置３０による下り無線周波信号の測定結果を取得するとともに、合成後の上り無線周波信号に対して所定の測定を実行する。受信機２６による測定内容は、無線端末装置３０による測定内容と同様に、例えば、所定時間区間にわたって測定された上り無線周波信号に関する以下の項目のうちの少なくとも１つを含む。
・平均受信電力
・通信速度
・ビット誤り率（ＢＥＲ）
・ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）
・パケット誤り率（ＰＥＲ）
【００３０】
本実施形態のアンテナ評価装置において、コンピュータ１は、無線端末装置３０の仮想的な移動方向及び仮想的な移動速度を設定し、仮想的な移動速度と下り無線周波信号の搬送波周波数とから下り無線周波信号の最大ドップラー周波数を計算し、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎから放射される複数の下り無線周波信号が供試アンテナ３１の周囲においてフェージングを含む多重波になるように、各散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎに対応する分配された各下り無線周波信号の位相を、下り無線周波信号の最大ドップラー周波数と、仮想的な移動方向及び供試アンテナ３１から対応する散乱体アンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させる。コンピュータ１はさらに、仮想的な移動速度と上り無線周波信号の搬送波周波数とから上り無線周波信号の最大ドップラー周波数を計算し、合成後の上り無線周波信号がフェージングを含む多重波になるように、各プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎで受信された各上り無線周波信号の位相を、上り無線周波信号の最大ドップラー周波数と、仮想的な移動方向及び供試アンテナ３１から対応するプローブアンテナへの方向の間の角度とに基づき変化させる。本実施形態のアンテナ評価システムは、供試アンテナ３１は静止しているにもかかわらず、供試アンテナ３１の移動によって生じるフェージングを下り無線周波信号と上り無線周波信号との両方に与えることができる。
【００３１】
以下、本実施形態のアンテナ評価システムがフェージングを含む伝搬環境を生成するときの動作原理について説明する。
【００３２】
本実施形態のアンテナ評価システムは、供試アンテナ３１が移動することによって下り無線周波信号及び上り無線周波信号に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。コンピュータ１は、Ｎ個の下り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、下り無線周波信号の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１６−１〜１６−Ｎから放射される下り無線周波信号の位相変化を制御することにより、供試アンテナ３１の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、供試アンテナ３１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１６−ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）から放射される下り無線周波信号に対して移相器１３−ｉにより付与する位相変化量をｐｄｏｗｎ ｉ（ｔ）とすると、次式のように表される。
【００３３】
【数１】
2011257326.tif 000003
【００３４】
ここで、ｆＤｄｏｗｎは、下り無線周波信号の搬送波周波数をｆｄｏｗｎとするときの最大ドップラー周波数ｖ×ｆｄｏｗｎ／ｃであり（ｃは光速）、ｔは時間であり、αｄｏｗｎ ｉは、散乱体アンテナ１６−ｉから放射される下り無線周波信号に付与される初期位相である。最大ドップラー周波数ｆＤｄｏｗｎ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ｆＤｄｏｗｎ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ｆＤｄｏｗｎ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ｆＤｄｏｗｎ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１６−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の位相調整量が変化される。
【００３５】
数１の位相変化量ｐｄｏｗｎ ｉ（ｔ）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１６−１〜１６−Ｎで包囲された中心付近に発生した多重波は、供試アンテナ３１で受信されたとき次式の受信信号波形Ｓｄｏｗｎ（ｔ）を有する。
【００３６】
【数２】
2011257326.tif 000004
【００３７】
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、供試アンテナ３１の放射パターンが無指向性であると仮定する。
【００３８】
このように、本実施形態のアンテナ評価システムでは、実際に人が移動することにより生じる各到来方向毎の位相変化を各下り無線周波信号に予め与えて、供試アンテナ３１の付近に所望の多重波を生成する。この結果、実際には供試アンテナ３１は静止しているにもかかわらず、供試アンテナ３１が移動している際の伝搬環境を発生させることができる。
【００３９】
同様に、コンピュータ１は、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎで受信されたＮ個の上り無線周波信号の位相を移相回路２２によって独立に瞬時制御することにより、上り無線周波信号のフェージング特性を制御することができる。すなわち、受信されたＮ個の上り無線周波信号の位相変化を制御することにより、合成器２５による合成後に多重波の重ね合わせを発生させることが可能となる。下り無線周波信号の場合と同様に、図２に示すように、供試アンテナ３１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番目のプローブアンテナ２１−ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）で受信された上り無線周波信号に対して移相器２２−ｉにより付与する位相変化量をｐｕｐ ｉ（ｔ）とすると、次式のように表される。
【００４０】
【数３】
2011257326.tif 000005
【００４１】
ここで、ｆＤｕｐは、上り無線周波信号の搬送波周波数をｆｕｐとするときの最大ドップラー周波数ｖ×ｆｕｐ／ｃであり、ｔは時間であり、αｕｐ ｉは、プローブアンテナ２１−ｉで受信された上り無線周波信号に付与される初期位相である。
【００４２】
数３の位相変化量ｐｕｐ ｉ（ｔ）を用いてフェージングを発生させたとき、合成器２５による合成後の上り無線周波信号は、次式の受信信号波形Ｓｕｐ（ｔ）を有する。
【００４３】
【数４】
2011257326.tif 000006
【００４４】
このように、本実施形態のアンテナ評価システムでは、実際に人が移動することにより生じる各到来方向毎の位相変化を、受信された各上り無線周波信号に与えて、合成器２５による合成後に所望の多重波を生成する。さらに、供試アンテナ３１を包囲したプローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎにより、供試アンテナ３１から放射された上り無線周波信号を受信することにより、供試アンテナ３１の放射パターンを反映した多重波を生成する。この結果、実際には供試アンテナ３１は静止しているにもかかわらず、供試アンテナ３１が移動している際の伝搬環境を発生させることができる。
【００４５】
前述のように、無線端末装置３０が所定の移動速度ｖで移動する際の伝搬環境を発生させる場合、下り無線周波信号の搬送波周波数ｆｄｏｗｎに対して最大ドップラー周波数ｆＤｄｏｗｎ＝ｖ×ｆｄｏｗｎ／ｃが使用され、上り無線周波信号の搬送波周波数ｆｕｐに対して最大ドップラー周波数ｆＤｕｐ＝ｖ×ｆｕｐ／ｃが使用される。下り無線周波信号と上り無線周波信号が例えば時分割多重により送信される場合には、下り無線周波信号と上り無線周波信号は同じ搬送波周波数を使用し（ｆｄｏｗｎ＝ｆｕｐ）、従って、下り無線周波信号と上り無線周波信号の各最大ドップラー周波数も等しい（ｆＤｄｏｗｎ＝ｆＤｕｐ）。一方、下り無線周波信号と上り無線周波信号の各搬送波周波数が異なる場合には（ｆｄｏｗｎ≠ｆｕｐ）、下り無線周波信号と上り無線周波信号の各最大ドップラー周波数を相違させる必要がある（ｆＤｄｏｗｎ≠ｆＤｕｐ）。本実施形態のアンテナ評価システムでは、下り無線周波信号の位相を数１に従って変化させ、上り無線周波信号の位相を数３に従って変化させることにより、下り無線周波信号と上り無線周波信号の各搬送波周波数が異なる場合（ｆｄｏｗｎ≠ｆｕｐ）であっても、下り無線周波信号及び上り無線周波信号の両方について、供試アンテナ３１が同じ角度φ０の方向に同じ速度ｖで移動する場合のシミュレーションを行うことができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価システムは、供試アンテナ３１は静止しているにもかかわらず、供試アンテナ３１の移動によって生じるフェージングを下り無線周波信号と上り無線周波信号との両方に与えることができる。これにより、本実施形態のアンテナ評価システムは、無線端末装置３０の供試アンテナ３１の受信性能及び送信性能を評価する際に多数の多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００４７】
散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎの配置は、図２の配置に限定されるものではなく、供試アンテナ３１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１６−１〜１６−Ｎは、円周上で互いに等しい角度幅で配置されてもよい。同様に、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎも、円周上で互いに等しい角度幅で配置されてもよい。散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎ及びプローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎは、例えば図８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、供試アンテナ３１は、例えば図８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。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１６−１〜１６−Ｎ、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎ、及び供試アンテナ３１の床面からの高さＨは１．５ｍに設定され、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎ及びプローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎと、供試アンテナ３１との距離（すなわち散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎ及びプローブアンテナ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。
【００４８】
本実施形態において、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎ、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎ、及び供試アンテナ３１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１６−１〜１６−Ｎ、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎ、及び供試アンテナ３１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く、水平偏波の電波を送受信するように配置されてもよく、又は垂直偏波の電波と水平偏波の電波の組み合わせを送受信するように配置されてもよい。
【００４９】
無線端末装置３０の供試アンテナ３１は、１つ又は複数の送受信アンテナとして構成される。それに代わって、無線端末装置３０は、供試アンテナ３１として、下り無線周波信号のための少なくとも１つの受信アンテナと、上り無線周波信号のための少なくとも１つの送信アンテナとを別個に備えてもよい。
【００５０】
アンテナ評価システムは、好ましくは電波暗室内に設置され、これにより、天井、床面、壁面などで反射する反射波の影響を直接波に比較して十分小さくすることができる。このとき、供試アンテナ３１の付近において、散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎから放射された直接波のみからなる多重波が生成される。また、各プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎに到来する上り無線周波信号は、供試アンテナ３１からの直接波のみとなる。
【００５１】
全方位角にわたって一様ではない到来波分布を生成する場合には、減衰回路１４，２２を用いて所望の分布を設定することができる。それに代わって、構成の簡単化のために、減衰回路１４，２２を省いてもよい。
【００５２】
図３は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価システムのアンテナ配置を示す平面図である。図２のアンテナ配置では、供試アンテナ３１からみて各散乱体アンテナと各プローブアンテナとを実質的に同じ方向にあるように構成したが、このような配置に限定するものではない。図３のアンテナ配置では、供試アンテナ３１からみて各散乱体アンテナと各プローブアンテナとを異なる方向にあるように構成する。特に、本変形例では、各プローブアンテナ及び各散乱体アンテナは、プローブアンテナと散乱体アンテナとが互いに所定間隔を有するように、かつ、供試アンテナ３１の周囲の方位角方向に沿ってプローブアンテナと散乱体アンテナとが交互に位置するように設けられたことを特徴とする。円の中心に対して散乱体アンテナ１６−１が位置する方向を基準方向の角度φｄｏｗｎ１＝０として、プローブアンテナ２１−１が位置する方向を角度φｕｐ１とし、散乱体アンテナ１６−２が位置する方向を角度φｄｏｗｎ２とし、プローブアンテナ２１−１が位置する方向を角度φｕｐ２とし、以下同様に配置する。
【００５３】
図３に示すように、供試アンテナ３１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１６−ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）から放射される無線周波信号に対して移相器１３−ｉにより設定する位相変化量をｐｄｏｗｎ ｉ（ｔ）とすると、次式のように表される。
【００５４】
【数５】
2011257326.tif 000007
【００５５】
また、ｉ番目のプローブアンテナ２１−ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）で受信された上り無線周波信号に対して移相器２２−ｉにより付与する位相変化量をｐｕｐ ｉ（ｔ）とすると、次式のように表される。
【００５６】
【数６】
2011257326.tif 000008
【００５７】
以上説明したように、本変形例のアンテナ配置では、各散乱体アンテナを配置する方向と各プローブアンテナを配置する方向とを相違させることを特徴とする。図３のアンテナ配置を用いた場合、各散乱体アンテナと各プローブアンテナの間の距離が離れるので、アンテナ間の電磁的結合を減らすことができる。散乱体アンテナとプローブアンテナとは円周上で交互に配置することが望ましいが、例えば、下り無線周波信号が所定角度方向にかたまって供試アンテナ３１に到来するような伝搬環境を生成する必要がある場合には、散乱体アンテナのうちの所定個数を所定角度方向に集中的に配置してもよい。これにより、本変形例のアンテナ評価システムは、無線端末装置３０の供試アンテナ３１の受信性能及び送信性能を評価する際に多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００５８】
図４は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図であり、図５は、図４のアンテナ評価装置のアンテナ配置を示す平面図である。図１の構成では、下り無線周波信号及び上り無線周波信号のために散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎとプローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎとを別個に備えていたが、本変形例では、これに代えて、下り無線周波信号及び上り無線周波信号のためにアンテナを共用することを特徴とする。本変形例において、減衰器１４−１〜１４−Ｎから出力された各下り無線周波信号は、フィルタ又はサーキュレータ等であるアンテナ共用器１７−１〜１７−Ｎを介して散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎに送られ、供試アンテナ３１に向けて放射される。散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎは図１のプローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎとしても機能し、供試アンテナ３１から散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎに到来した上り無線周波信号は、アンテナ共用器１７−１〜１７−Ｎを介して移相器２２−１〜２２−Ｎに送られる。散乱体アンテナ１６−１〜１６−Ｎは、例えば図８に示す散乱体アンテナ支持台１０１により設けられてもよい。本変型例のアンテナ評価システムによれば、図１の構成に比べてアンテナ数を削減することにより、アンテナ評価システムの構成を簡単化し、コストを削減することができる。
【００５９】
第２の実施形態．
図６は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価システムの構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係るアンテナ評価システムでは、無線端末装置３０の供試アンテナ３１の受信性能の評価と送信性能の評価とを独立に実行してもよい。本実施形態のアンテナ評価システムでは、簡単化のために、供試アンテナ３１の送信性能の評価のみを実行することを特徴とする。
【００６０】
図６を参照すると、無線端末装置３０は、コンピュータ１の制御下で、変調信号である上り無線周波信号を発生して供試アンテナ３１を介して放射する。供試アンテナ３１から放射された上り無線周波信号は、プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎによってそれぞれ受信され、以下の処理は第１の実施形態の場合と同様である。プローブアンテナ２１−１〜２１−Ｎは、図２又は図３の場合と同様に、無線端末装置３０を包囲するように設けられる。本実施形態のアンテナ評価システムは、以上の構成を備えたことにより、供試アンテナ３１は静止しているにもかかわらず、供試アンテナ３１の移動によって生じるフェージングを上り無線周波信号に与えることができる。これにより、本実施形態のアンテナ評価システムは、無線端末装置３０の供試アンテナ３１の送信性能を評価する際に多数の多重波伝搬環境を効率的に生成することができる。
【００６１】
図７は、本発明の第２の実施形態の変形例に係るアンテナ評価システムの構成を示すブロック図である。図６では、無線端末装置３０はコンピュータ１により有線制御されるように図示したが、これに限定するものではない。図７に示すように、無線端末装置３０は、送信機４０及び送信アンテナ４１を介してコンピュータ１からの制御信号を受信したとき、変調信号である上り無線周波信号を発生して供試アンテナ３１を介して放射する。以下の処理は第１の実施形態の場合と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明した本発明の実施形態に係るアンテナ評価システム及びアンテナ評価方法によれば、無線端末装置のアンテナの受信性能及び送信性能を評価する際に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】
【００６３】
１…コンピュータ、
１１，４０…送信機、
１２…分配器、
１３，２２…移相回路、
１３−１〜１３−Ｎ，２２−１〜２２−Ｎ…移相器、
１４，２３…減衰回路、
１４−１〜１４−Ｎ，２３−１〜２３−Ｎ…減衰器、
１５，２４…Ｄ／Ａコンバータ、
１６−１〜１６−Ｎ…散乱体アンテナ、
１７−１〜１７−Ｎ…アンテナ共用器、
２１−１〜２１−Ｎ…プローブアンテナ、
２５…合成器、
２６…受信機、
３０…無線端末装置、
３１…供試アンテナ、
４１…送信アンテナ。
【図１】
2011257326.tif 000009
【図２】
2011257326.tif 000010
【図３】
2011257326.tif 000011
【図４】
2011257326.tif 000012
【図５】
2011257326.tif 000013
【図６】
2011257326.tif 000014
【図７】
2011257326.tif 000015
【図８】
2011257326.tif 000016