(57)【要約】【課題】携帯無線機の全方位放射感度を測定する際の測定時間を短縮する新たな測定方法およびシステムを提供する。【解決手段】携帯無線機（１１）を所定ステップで回転させながら全放射感度を測定するシステムであって、所定データを携帯無線機へ無線送信し携帯無線機からループバックされた受信データのエラーレートを所定ビット数まで連続して測定し、リセットされる毎にエラーレート連続測定を繰り返し実行する基地局シミュレータ（１０３）と、所定ビット数よりも少ない測定ビット数で受信データから測定されたエラーレートを読み出し、読み出されたエラーレートが所定の基準範囲外であれば所定データの送信出力レベルを変化させて基地局シミュレータ（１０３）をリセットすることでエラーレート連続測定を繰り返す制御ＰＣ（１０４）と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯無線機を所定ステップで回転させながら全放射感度を測定するシステムであって、
所定データを前記携帯無線機へ無線送信し、前記携帯無線機からループバックされた受信データのエラーレートを所定ビット数まで連続して測定し、リセットされる毎にエラーレート連続測定を繰り返し実行する測定手段と、
前記所定ビット数よりも少ない測定ビット数で前記受信データから測定されたエラーレートを読み出し、読み出されたエラーレートが所定の基準範囲外であれば前記所定データの送信出力レベルを変化させて前記測定手段をリセットすることで前記エラーレート連続測定を繰り返す制御手段と、
を有することを特徴とする全放射感度測定システム。
【請求項２】
前記測定手段は、
前記携帯無線機からループバックされた受信データのビット数を前記リセットされるまでカウントする第１カウンタと、
前記第１カウンタがカウントしている間、前記受信データと前記所定データとを比較することでエラービット数をエラーレートとしてカウントする第２カウンタと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の全放射感度測定システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記測定ビット数と前記受信データのデータ速度から求めた測定推定時間の経過後に前記エラーレートを読み出すことを特徴とする請求項１または２に記載の全放射感度測定システム。
【請求項４】
携帯無線機を所定ステップで回転させながら全放射感度を測定する方法であって、
測定手段は、所定データを前記携帯無線機へ無線送信し、前記携帯無線機からループバックされた受信データのエラーレートを所定ビット数まで連続して測定し、
制御手段は、前記所定ビット数よりも少ない測定ビット数で前記受信データから測定されたエラーレートを前記測定手段から読み出し、読み出されたエラーレートが所定の基準範囲外であれば前記所定データの送信出力レベルを変化させて前記測定手段をリセットし、
前記測定手段は、リセットされる毎にエラーレート連続測定を繰り返し実行することで前記エラーレート連続測定を繰り返す、
ことを特徴とする全放射感度測定方法。
【請求項５】
前記測定手段は、
第１カウンタにより、前記携帯無線機からループバックされた受信データのビット数をリセットされるまでカウントし、
第２カウンタにより、前記第１カウンタがカウントしている間、前記受信データと前記所定データとを比較することでエラービット数をエラーレートとしてカウントする、
ことを特徴とする請求項４に記載の全放射感度測定方法。
【請求項６】
前記制御手段は、前記測定ビット数と前記受信データのデータ速度から求めた測定推定時間の経過後に前記エラーレートを読み出すことを特徴とする請求項４または５に記載の全放射感度測定方法。
【請求項７】
携帯無線機を所定ステップで回転させながら全放射感度を測定する装置としてプログラム制御プロセッサを機能させるプログラムであって、
所定データを前記携帯無線機へ無線送信し、前記携帯無線機からループバックされた受信データのエラーレートを所定ビット数まで連続して測定し、リセットされる毎にエラーレート連続測定を繰り返し実行する測定手段と、
前記所定ビット数よりも少ない測定ビット数で前記受信データから測定されたエラーレートを読み出し、読み出されたエラーレートが所定の基準範囲外であれば前記所定データの送信出力レベルを変化させて前記測定手段をリセットすることで前記エラーレート連続測定を繰り返す制御手段と、
を有する装置としてプログラム制御プロセッサを機能させるプログラム。
【請求項８】
前記測定手段は、
第１カウンタにより、前記携帯無線機からループバックされた受信データのビット数をリセットされるまでカウントし、
第２カウンタにより、前記第１カウンタがカウントしている間、前記受信データと前記所定データとを比較することでエラービット数をエラーレートとしてカウントする、
ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記制御手段は、前記測定ビット数と前記受信データのデータ速度から求めた測定推定時間の経過後に前記エラーレートを読み出すことを特徴とする請求項７または８に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナの性能測定技術に係り、特に全方位放射感度(TRS: Total Radiated SensitivityあるいはTIS：Total Isotropic Sensitivity)を測定するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や携帯情報端末などの携帯無線機器は、アンテナの小型化、薄型化、種々のアプリケーション用アンテナの搭載などにより、アンテナ特性やアンテナ間結合の問題などが生じ易くなっている。そこで、アンテナの性能確保のための測定技術が益々重要になってきている。
【０００３】
携帯電話機の性能指標としてはアンテナ特性や送受信回路特性がある。アンテナ特性については、水平面の平均化利得や放射効率等が定義されており、小型発振器をアンテナに接続し放射パターンを測定することで求められる。送受信回路特性については、スペクトラムアナライザやシグナルジェネレータ等を用いて出力電力や受信感度等の測定を行うことで求められる。
【０００４】
しかしながら、実際の携帯電話機等では、アンテナと送受信回路が一体化されているため、使用ユーザにとっては、アンテナから出力される実効放射電力やアンテナ実効感度などの性能指標が重要となってくる。そのため、性能指標として、全放射電力（TRP：Total Radiated Power）や全方位放射感度TRS/TISを定義し、世界的に携帯無線機の性能指標として統一する動きがあり、現在、CTIA(Cellular  Telecommunication  &  Internet  Association)および3GPP(3rd  Generation Partnership  Project)のワーキンググループで検討されている。
【０００５】
この性能指標を測定するシステムの一例が特許文献１に提案されている。これによれば、電波暗室内に被測定物である携帯電話機と対向アンテナとを同じ高さで配置し、携帯電話機を回転台に設置してアジマス方向（経度方向）およびロール方向（緯度方向）の両方向に回転させながら対向アンテナで電波を送信または受信する。携帯電話機をアジマス方向およびロール方向の両方向に回転させることにより全空間の測定を行うことが可能になる。
【０００６】
上記ワーキンググループによれば、全放射電力(TRP)についてはアジマス方向（θ軸）およびロール方向（φ軸）の測定間隔を１５°ステップに、全方位放射感度(TRS/TIS)については３０°ステップに、それぞれ設定することが規定されている。この規定に従った測定を行うと、TRP測定については、水平および垂直偏波の各々で、２８８ポイント（θ軸：０°〜３６０°の範囲で360/15ポイント、φ軸：０°〜１８０°の範囲で180/15ポイント、したがって計360/15×180/15ポイント）の計５７６ポイント（288×2ポイント）の電力を測ることになるが、スペクトラムアナライザ等の測定スピードが速いため、測定時間としては５分程度で測定することができる。
【０００７】
これに対して、TRS/TIS測定については、携帯電話機の最大送信電力時で２０，０００ビットのデータに対するビット誤り率（エラーレート）を１％とする感度点が定義されており、水平および垂直偏波の各々で７２ポイント（θ軸：０°〜３６０°の範囲で360/30ポイント、φ軸：０°〜１８０°の範囲で180/30ポイント、したがって計360/30×180/30ポイント）、計１４４ポイント（72×2ポイント）の感度を測定することになる。以下、一般的なTRS/TIS測定手順について図４を参照しながら説明する。
【０００８】
図４において、基地局シミュレータ（あるいは無線機テスタ）は測定ビット数を規定の２０，０００ビットに設定されており、制御ＰＣ(personal computer)からの測定開始コマンドにより基地局シミュレータが所定の２０，０００ビットのデータストリームを所定の送信出力レベルで携帯電話機へ送信し、そのループバックデータと送信データとをビット比較することでエラービット数をカウントする。
【０００９】
同時に、制御ＰＣは、測定開始時点から測定終了までの推定時間（２０，０００／データ速度＋α）を計算し、推定時間経過後に、そのときのエラービット数をエラーレートとして読み出し、エラーレートが所定の基準値１％前後を満たしている否かを判定する。エラーレートが低すぎる場合には基地局シミュレータの出力レベルを低下させ、高すぎる場合には上昇させた後、測定ビットカウンタをリセットして上記測定手順を繰り返す。エラーレートが所定の基準値１％前後を満たしていれば、基地局シミュレータの出力レベルの制御を終了し、測定結果を表示して終了する。こうして１つのポイントにおける放射感度の測定が終了することになる。以下、同様にして１４４ポイント全てについて測定を行い、全方位の放射感度を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−０６４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、エラーレートが１％になる受信レベルを各ポイントで追い込むためには非常に時間が掛かることが知られており、１つのポイントのデータ取得に２時間程度を要する場合がある。測定が長時間になると、携帯電話機が最大送信出力を維持できず、途中で電源が切れてしまう問題が生じる。
【００１２】
上述したTRS/TIS測定では、基地局シミュレータが所定の２０，０００ビットのカウントを完了して測定を終了し、制御ＰＣがエラーレートを読み出し、エラーレートが基準範囲を逸脱していれば、再度測定開始コマンドを発行する、という手順を繰り返す。したがって、図４に示すように、測定ビットカウンタをリセットして、測定開始コマンドを受信するまでに時間差Δｔだけ時間を要する。一つのポイントにおける放射感度の測定する際に、数回〜数十回の測定開始コマンドを発行する場合があるので、測定開始コマンドの発行回数が多くなる程、測定時間が益々長くなる。
【００１３】
たとえば、Δｔ＝１００ｍｓ、一つのポイントの感度追い込み回数＝２０回、全方位の放射感度を測定するために必要なポイント数＝７２ポイント×２（水平偏波と垂直偏波）とすれば、全方位の放射感度を測定する際に、測定開始コマンドに起因する遅延時間ＴはΔｔ×２０×７２×２で計算され５分程度となり、無視することができない長さである。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、携帯無線機の全方位放射感度を測定する際の測定時間を短縮する新たな測定方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による全放射感度測定システムは、携帯無線機を所定ステップで回転させながら全放射感度を測定するシステムであって、所定データを前記携帯無線機へ無線送信し、前記携帯無線機からループバックされた受信データのエラーレートを所定ビット数まで連続して測定し、リセットされる毎にエラーレート連続測定を繰り返し実行する測定手段と、前記所定ビット数よりも少ない測定ビット数で前記受信データから測定されたエラーレートを読み出し、読み出されたエラーレートが所定の基準範囲外であれば前記所定データの送信出力レベルを変化させて前記測定手段をリセットすることで前記エラーレート連続測定を繰り返す制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明による全放射感度測定方法は、携帯無線機を所定ステップで回転させながら全放射感度を測定する方法であって、測定手段は、所定データを前記携帯無線機へ無線送信し、前記携帯無線機からループバックされた受信データのエラーレートを所定ビット数まで連続して測定し、制御手段は、前記所定ビット数よりも少ない測定ビット数で前記受信データから測定されたエラーレートを前記測定手段から読み出し、読み出されたエラーレートが所定の基準範囲外であれば前記所定データの送信出力レベルを変化させて前記測定手段をリセットし、前記測定手段は、リセットされる毎にエラーレート連続測定を繰り返し実行することで前記エラーレート連続測定を繰り返す、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、携帯無線機の全方位放射感度を測定する際の測定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による全放射感度測定システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による全放射感度測定方法のシーケンスを示すタイムチャートである。
【図３】本実施形態による全放射感度測定システムの動作（感度追い込みアルゴリズム）を示すフローチャートである。
【図４】一般的なTRS/TIS測定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施形態により限定されるものではない。
【００２０】
１．システム構成
図１に示すように、電波暗室１０内には、被測定物である携帯無線機１１を２軸回転させることができる２軸回転台１２と、携帯無線機１１と対向して電波の送信および受信を行う送受信アンテナ１３とが設けられている。
【００２１】
２軸ポジショナ制御部１０１は、携帯無線機１１がアジマス軸（θ軸）方向および／またはロール軸（φ軸）方向に回転するように２軸回転台１２を制御する。本実施形態では、θ軸方向あるいはφ軸方向に所定間隔３０°ごとに携帯無線機１１を回転させることができる。偏波切替ポジショナ制御部１０２は、送受信アンテナ１３の偏波面を垂直または水平に切り替える。
【００２２】
基地局シミュレータ１０３は送受信アンテナ１３に接続され、送受信アンテナ１３からＲＦ信号を携帯無線機１１へ向けて送信し、その携帯無線機１１からのループバックＲＦ信号を受信する。基地局シミュレータ１０３は送信電力を制御可能であり、また後述するTRS/TIS測定を行うための測定手段として測定ビットカウンタＣＭおよびエラーレートカウンタＣＥＲを有する。基地局シミュレータ１０３は、所定のビットストリームからなる送信データを携帯無線機１１へ無線送信し、携帯無線機１１からループバックされた受信データと送信データとをビット単位で比較することによりエラービット数をカウントしエラーレートを測定する。測定ビット数のカウントは測定ビットカウンタＣＭにより実行される。エラーレートカウンタＣＥＲは、測定ビットカウンタＣＭがカウントしている間のエラービット数をカウントする。基地局シミュレータ１０３は、測定ビットカウンタＣＭがリセットされる毎に測定ビットカウント動作を新たに開始する連続測定モードに設定されている。したがって、測定開始コマンドを受信することなく、リセットすれば自動的に測定動作が開始する。なお、基地局シミュレータ１０３は、プログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同等の機能を実現することも可能である。
【００２３】
制御ＰＣ１０４は、２軸ポジショナ制御部１０１、偏波切替ポジショナ制御部１０２および基地局シミュレータ１０３を制御して全放射感度測定システムの全体的な動作制御を行う。特に、制御ＰＣ１０４は、基地局シミュレータ１０３の測定ビットカウンタＣＭのタイムアウト値を規定の２０，０００より十分大きい値、具体的にはエラーレート判定に要する時間を考慮した十分大きなカウント値、に設定しておく。さらに制御ＰＣ１０４は、基地局シミュレータ１０３の測定動作が測定ビットカウンタＣＭをリセットする毎に開始される連続測定モードに設定することができる。なお、基地局シミュレータ１０３は、制御ＰＣ１０４のプログラム制御プロセッサ上でプログラムを実行することにより同等の機能を実現することも可能である。以下、本実施形態による連続測定モードでの測定方法について説明する。
【００２４】
２．連続測定モード
図２に示すように、基地局シミュレータ１０３の測定ビットカウンタＣＭは、タイムアウト値を規定の２０，０００より十分大きい値（たとえば１００，０００ビットカウント）に設定しておく。制御ＰＣ１０４は、基地局シミュレータ１０３の測定ビットカウンタＣＭをリセットした測定開始時点から測定終了までの推定時間（２０，０００／データ速度＋α）を計算してタイマに設定する。推定時間が経過してタイマがタイムアウトすると、制御ＰＣ１０４は、そのときのエラーレートカウンタＣＥＲが示すエラービット数をエラーレートとして読み出し、エラーレートが所定の基準値１％前後を満たしている否かを判定する。すなわち、制御ＰＣ１０４は、規定の２０，０００ビットに到達する毎にエラーレートカウンタＣＥＲのカウント値（エラーレート）を読み出し、後述するようにエラーレートをチェックして、再測定が必要ならば、リセット信号を基地局シミュレータ１０３へ出力すると共に基地局シミュレータ１０３の送信出力レベルを変更する。
【００２５】
基地局シミュレータ１０３の測定ビットカウンタＣＭは、エラーレートの読み出しとは関係なく、リセットされるまで、あるいはタイムアウトするまで、受信データのビットカウントを続行する。基地局シミュレータ１０３は、制御ＰＣ１０４からリセット信号を受信すると、測定ビットカウンタＣＭおよびエラーレートカウンタＣＥＲをリセットし、自動的に測定動作を最初から開始する。
【００２６】
エラーレートの読み出した制御ＰＣ１０４は、このエラーレートが基準値の範囲内になるように基地局シミュレータ１０３の送信出力レベル制御を繰返し（感度追い込み）、エラーレートが基準値の範囲内になった時の送信出力レベルを測定結果として表示する。たとえば、２軸回転台をθ軸＝０°、φ軸＝０°に、送受信アンテナ１３を水平にセットし、リセット信号により測定を開始する。エラーレートが基準値を満たすように基地局シミュレータ１０３の出力レベルを制御する感度追い込みが終了すると、θ軸を３０°回転し、次のポジションに移動しリセット信号により測定開始する。こうしてθ軸が３６０°回転終了すると、送受信アンテナ１３の偏波面を垂直に変更する。そして同様にθ軸を０°から３６０°まで３０°ステップで回転させて測定を繰返すことで、φ軸＝０°の面の測定が終了する。その後、φ軸を３０°回転し、再度上記で述べた測定を行う。φ軸が１８０°回転し測定が終了すると、全方位の放射感度の測定が終了する。こうして計１４４ポイントの放射感度が測定されたことになる。
【００２７】
３．感度追い込み動作
以下、測定に必要なビット数が２０，０００ビットの場合、制御ＰＣ１０４が判定するエラーレート基準値範囲は０．８％〜１．２％であるとし、制御ＰＣ１０４のタイマには測定結果の読み出し推定時間（２０，０００／Ｒ＋α）が予め設定されているものとする。ここで、Ｒはループバックデータのデータ速度、αはマージンである。
【００２８】
図３において、まず、携帯無線機１１を基地局シミュレータ１０３と送受信アンテナ１３を通して通信状態とし、２軸回転台１２に取り付ける。
【００２９】
次に、制御ＰＣ１０４は基地局シミュレータ１０３の初期設定を行う（ステップ２０１）。ここでは、測定ビットカウンタＣＭのタイムアウト値Ｎを１００，０００に、送信出力レベルを初期値に、さらに測定モードをコンティニュアスモード（連続測定モード）に、それぞれ設定する。
【００３０】
続いて、制御ＰＣ１０４はリセット信号を基地局シミュレータ１０３へ送信すると共に、タイマのタイムアウト、すなわち測定結果の読み出し推定時間（２０，０００／Ｒ＋α）の経過をモニタする。基地局シミュレータ１０３は、リセット信号を受信すると、所定送信データを携帯無線機１１へ送信し、測定ビットカウンタＣＭをスタートさせ、携帯無線機１１からのループバックデータを用いたエラーレート測定を開始する（ステップ２０２）。
【００３１】
制御ＰＣ１０４は、タイマがタイムアウトすると、その時点での基地局シミュレータ１０３のエラーレートカウンタＣＥＲのカウント値をエラーレートとして読み出し、（ステップ２０３）、エラーレート基準値範囲（０．８％〜１．２％）であるか否かを判定する。まず、測定されたエラーレートが下限値０．８％より小さいときには（ステップ２０４：Ｙｅｓ）、基地局シミュレータ１０３の送信出力レベルを低下させ（ステップ２０５）、測定ビットカウンタＣＭおよびエラーレートカウンタＣＥＲをリセットし、自己のタイマもリセットして測定を最初から開始する（ステップ２０６、ステップ２０３）。
【００３２】
測定されたエラーレートが下限値０．８％以上であれば（ステップ２０４：Ｎｏ）、上限値１．２％より大きいか否かが判断される（ステップ２０７）。測定されたエラーレートが下限値１．２％より大きいときには（ステップ２０７：Ｙｅｓ）、基地局シミュレータ１０３の送信出力レベルを上昇させ（ステップ２０８）、測定ビットカウンタＣＭおよびエラーレートカウンタＣＥＲをリセットし、自己のタイマもリセットして測定を最初から開始する（ステップ２０９、ステップ２０３）。測定されたエラーレートが下限値１．２％以下であれば（ステップ２０７：Ｎｏ）、基準値を満たしていると判断され、その時の送信出力レベルを測定結果として表示して測定を終了し（ステップ２１０）、測定ビットカウンタＣＭおよびエラーレートカウンタＣＥＲをリセットし、自己のタイマもリセットして、１つの偏波面における１つのポイントでの感度追い込み処理を終了する。以下、上述したように、偏波面を切り替え、３０°ステップでθ軸あるいはφ軸を回転させながら、上述した感度測定ステップ２０１−２１１を繰り返す。
【００３３】
４．効果
上述したように、本実施形態によれば、基地局シミュレータ１０３において連続的にエラーレートの測定を実行し、所定タイミング毎にエラーレートを読み出し、条件を変えて再測定が必要であれば、リセット信号を送出するだけで再測定を開始することができる。したがって、エラーレートを読み出す毎に測定を停止し、再度測定開始コマンドを発行するというステップが不要となり、全方位の放射感度を測定するために要する時間を短縮することができる。
【００３４】
具体的には、図４で説明したように、リセットと測定開始コマンドによる測定開始までの時間Δｔを１００ｍｓとし、一つのポイントの感度追い込み回数を２０回程度、全方位の放射感度の測定ポイントを１４４ポイント＝７２ポイント×２（水平、垂直偏波）とすれば、全方位の放射感度を測定する際に短縮できる時間Ｔは、
Ｔ＝Δｔ×（追い込み回数）×７２ポイント×２（水平、垂直偏波）＝約５[分]
として算出される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、３次元で携帯無線機の全方位放射感度(TRS/TIS)を測定するための全放射感度測定システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  電波暗室  
１１  携帯無線機
１２  ２軸回転台  
１３  送受信アンテナ
１０１  ２軸ポジショナ制御部
１０２  偏波切替ポジショナ制御部
１０３  基地局シミュレータ  
１０４  制御ＰＣ  
ＣＭ  測定ビットカウンタ
ＣＥＲ  エラーレートカウンタ
【図１】
2011019031.tif 000003
【図２】
2011019031.tif 000004
【図３】
2011019031.tif 000005
【図４】
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