(57)【要約】【課題】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、ＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成する。【解決手段】コンピュータ１は、各無線周波信号に対してクラスタ毎の所定の遅延時間をそれぞれ付加するように各信号処理回路４−１〜４−６の遅延回路を制御し、各無線周波信号の振幅を変化させてクラスタ毎の所定の到来波電力分布を生成するように各信号処理回路４−１〜４−６の減衰器を制御し、各無線周波信号の位相を変化させて所定のフェージングを生成するように各信号処理回路４−１〜４−６の移相器を制御する。これにより、各信号処理回路４−１〜４−６による位相及び振幅調整後の無線周波信号を、散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる散乱体アンテナから放射することによって、所定の遅延時間、到来波電力分布及び到来角度を有するクラスタを含むとともに、フェージングを含む多重波を受信アンテナ６の周囲に生成する。【選択図】図１
2012078216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象の受信アンテナと、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、
上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定の到来角度にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、上記Ｍ組の散乱体アンテナから無線周波信号をそれぞれ放射することによって、上記各到来角度をそれぞれ有するＭ個の到来波のクラスタを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成し、
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複数Ｍ個の無線周波信号に分配する第１の分配手段と、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のうちのいずれか１つをそれぞれ処理する複数Ｍ個の信号処理手段と、
制御手段とを備え、
上記信号処理手段のそれぞれは、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号に対して所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
上記遅延手段から出力された無線周波信号を分配する第２の分配手段と、
上記第２の分配手段によって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整する複数の高周波回路手段とを備え、
上記制御手段は、
上記第１の分配手段によって分配された各無線周波信号に対してクラスタ毎の所定の遅延時間をそれぞれ付加するように上記各信号処理手段の遅延手段を制御し、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の振幅を変化させてクラスタ毎の所定の到来波電力分布を生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御し、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御し、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、所定の遅延時間、所定の到来波電力分布、及び所定の到来角度を有するクラスタを含むとともに、上記フェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価装置。
【請求項２】
上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に一致するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記到来角度の両側に所定角度間隔を有して配置された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】
上記複数の散乱体アンテナは、所定方向を基準方位角として、全方位角を等分したときの各方位角のうちのいずれかの方位角に位置するように配置され、
上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に最も接近した方位角に位置するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記最も接近した方位角の両側の方位角に位置するように配置された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４】
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成する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５】
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記各信号処理回路の高周波回路手段は、上記第２の分配器に接続された複数の減衰器と、上記複数の散乱体アンテナに一対一に接続された複数の移相器を備え、
上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は、上記各移相器を介して上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の減衰器による振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成する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６】
上記アンテナ評価装置は、ＳＣＭＥモデルの多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項７】
上記遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
【請求項８】
評価対象の受信アンテナと、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、
上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定の到来角度にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、上記Ｍ組の散乱体アンテナから無線周波信号をそれぞれ放射することによって、上記各到来角度をそれぞれ有するＭ個の到来波のクラスタを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成し、
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複数Ｍ個の無線周波信号に分配する第１の分配手段と、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のうちのいずれか１つをそれぞれ処理する複数Ｍ個の信号処理手段とを備え、
上記信号処理手段のそれぞれは、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号に対して所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
上記遅延手段から出力された無線周波信号を分配する第２の分配手段と、
上記第２の分配手段によって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整する複数の高周波回路手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記第１の分配手段によって分配された各無線周波信号に対してクラスタ毎の所定の遅延時間をそれぞれ付加するように上記各信号処理手段の遅延手段を制御するステップと、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の振幅を変化させてクラスタ毎の所定の到来波電力分布を生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御するステップと、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御するステップとを含み、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、所定の遅延時間、所定の到来波電力分布、及び所定の到来角度を有するクラスタを含むとともに、上記フェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価方法。
【請求項９】
上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に一致するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記到来角度の両側に所定角度間隔を有して配置された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】
上記複数の散乱体アンテナは、所定方向を基準方位角として、全方位角を等分したときの各方位角のうちのいずれかの方位角に位置するように配置され、
上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に最も接近した方位角に位置するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記最も接近した方位角の両側の方位角に位置するように配置された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１１】
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記アンテナ評価方法は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成する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１２】
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記各信号処理回路の高周波回路手段は、上記第２の分配器に接続された複数の減衰器と、上記複数の散乱体アンテナに一対一に接続された複数の移相器を備え、
上記アンテナ評価方法は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は、上記各移相器を介して上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の減衰器による振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成する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１３】
上記アンテナ評価方法は、ＳＣＭＥモデルの多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１つに記載のアンテナ評価方法。
【請求項１４】
上記遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする請求項８〜１３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（非特許文献１を参照）。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２〜５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（減衰量）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、従来技術のアンテナ評価装置として、特許文献２のアンテナ測定システムもある。このアンテナ測定システムは、被測定機器と、被測定機器を中心とする円周上に位置し４５°以下の中心角をなす測定用アンテナのペアを含む複数の測定用アンテナと、測定用アンテナから同時に用いる２以上の測定用アンテナを選択する切替装置と、各選択された測定用アンテナに互いに無相関な信号を切替装置を介して出力する振幅位相制御装置とを含む。互いに無相関な信号は、切替装置により選択されて同時に使用される２つ以上の測定用アンテナの個数の分だけ生成されれば十分であり、必ずしも測定用アンテナの総数だけ生成される必要はない。これに応じて、振幅位相制御装置の回路規模を削減することができ、より簡易な構成で多重波環境を模擬することができる。特許文献２によれば、振幅位相制御装置が生成して出力する信号は、互いに無相関でありレイリー変動する信号、すなわちフェージング信号であってもよい、とされている。この場合、各測定用アンテナからは、予めフェージングが付与された信号を放射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２７２１３号公報。
【特許文献２】特開２０１０−２５７８７号公報。
【特許文献３】特許第３８１６４９９号公報。
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】唐沢好男、「ディジタル移動通信の電波伝搬基礎」、コロナ社、５〜８ページ、２００３年３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３】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４】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５】坂田勉ほか、「多重波生成装置による複数クラスタ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。
【非特許文献６】3rd Generation Partnership Project, "Spatial channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations (Release 6)", Technical Specification Group Radio Access Network, 3GPP TR 25.996 V6.1.0 (2003-09)。
【非特許文献７】Daniel S. Baum et al., "An Interim Channel Model for Beyond-3G Systems", in Proc. IEEE VTC'05, Stockholm, Sweden, May 2005。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多重波伝搬環境におけるアンテナの性能評価をする際に、電波がさまざまな伝搬経路をたどることによって生じる伝搬時間の差、すなわちマルチパスによる遅延を考慮する必要がある。
【０００８】
遅延を考慮した空間チャネルモデルとして、例えば非特許文献６及び７に開示されたものが存在する。現在、ＥＵで無線通信システムの測定方法の規格化が行われているが、電波のモデルは、非特許文献７に開示された、ＳＣＭＥ（Spatial Channel Model Extended）と呼ばれる複雑なモデルがスタンダード化されつつある。ＳＣＭＥは、複数の遅延波が存在するモデルを規定しているが、この電波モデルを実現するとフェージングを生成するための回路規模が増大するので、回路規模の増大が課題となっている。
【０００９】
本発明の目的は、以上の課題を解決し、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、ＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができて、かつ、簡易な構成のアンテナ評価装置を提供し、また、このような簡易な構成の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】
【００１０】
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、
上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定の到来角度にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、上記Ｍ組の散乱体アンテナから無線周波信号をそれぞれ放射することによって、上記各到来角度をそれぞれ有するＭ個の到来波のクラスタを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成し、
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複数Ｍ個の無線周波信号に分配する第１の分配手段と、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のうちのいずれか１つをそれぞれ処理する複数Ｍ個の信号処理手段と、
制御手段とを備え、
上記信号処理手段のそれぞれは、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号に対して所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
上記遅延手段から出力された無線周波信号を分配する第２の分配手段と、
上記第２の分配手段によって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整する複数の高周波回路手段とを備え、
上記制御手段は、
上記第１の分配手段によって分配された各無線周波信号に対してクラスタ毎の所定の遅延時間をそれぞれ付加するように上記各信号処理手段の遅延手段を制御し、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の振幅を変化させてクラスタ毎の所定の到来波電力分布を生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御し、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御し、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、所定の遅延時間、所定の到来波電力分布、及び所定の到来角度を有するクラスタを含むとともに、上記フェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００１１】
上記アンテナ評価装置において、上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に一致するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記到来角度の両側に所定角度間隔を有して配置されたことを特徴とする。
【００１２】
上記アンテナ評価装置において、
上記複数の散乱体アンテナは、所定方向を基準方位角として、全方位角を等分したときの各方位角のうちのいずれかの方位角に位置するように配置され、
上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に最も接近した方位角に位置するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記最も接近した方位角の両側の方位角に位置するように配置されたことを特徴とする。
【００１３】
上記アンテナ評価装置において、
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００１４】
上記アンテナ評価装置において、
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記各信号処理回路の高周波回路手段は、上記第２の分配器に接続された複数の減衰器と、上記複数の散乱体アンテナに一対一に接続された複数の移相器を備え、
上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は、上記各移相器を介して上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の減衰器による振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００１５】
上記アンテナ評価装置は、ＳＣＭＥモデルの多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００１６】
上記アンテナ評価装置において、上記遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
評価対象の受信アンテナと、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、
上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定の到来角度にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、上記Ｍ組の散乱体アンテナから無線周波信号をそれぞれ放射することによって、上記各到来角度をそれぞれ有するＭ個の到来波のクラスタを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成し、
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複数Ｍ個の無線周波信号に分配する第１の分配手段と、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のうちのいずれか１つをそれぞれ処理する複数Ｍ個の信号処理手段とを備え、
上記信号処理手段のそれぞれは、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号に対して所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
上記遅延手段から出力された無線周波信号を分配する第２の分配手段と、
上記第２の分配手段によって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整する複数の高周波回路手段とを備え、
上記アンテナ評価方法は、
上記第１の分配手段によって分配された各無線周波信号に対してクラスタ毎の所定の遅延時間をそれぞれ付加するように上記各信号処理手段の遅延手段を制御するステップと、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の振幅を変化させてクラスタ毎の所定の到来波電力分布を生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御するステップと、
上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各信号処理手段の高周波回路手段を制御するステップとを含み、
上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、所定の遅延時間、所定の到来波電力分布、及び所定の到来角度を有するクラスタを含むとともに、上記フェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００１８】
上記アンテナ評価方法において、上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に一致するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記到来角度の両側に所定角度間隔を有して配置されたことを特徴とする。
【００１９】
上記アンテナ評価方法において、
上記複数の散乱体アンテナは、所定方向を基準方位角として、全方位角を等分したときの各方位角のうちのいずれかの方位角に位置するように配置され、
上記散乱体アンテナの組のうちのそれぞれについて、当該散乱体アンテナの組に含まれる複数の散乱体アンテナのうちの１つの散乱体アンテナは、当該散乱体アンテナの組に対応するクラスタの到来角度に最も接近した方位角に位置するように配置され、当該散乱体アンテナの組に含まれる他の散乱体アンテナは、上記最も接近した方位角の両側の方位角に位置するように配置さ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、
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記アンテナ評価方法は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成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、
上記複数の散乱体アンテナは、全方位角を等分した所定角度間隔の方位角に位置するように配置され、
上記各信号処理回路の高周波回路手段は、上記第２の分配器に接続された複数の減衰器と、上記複数の散乱体アンテナに一対一に接続された複数の移相器を備え、
上記アンテナ評価方法は複数の合成器をさらに備え、
上記各合成器の出力端子は、上記各移相器を介して上記各散乱体アンテナに一対一に接続され、
上記各合成器の入力端子には、上記各信号処理回路の減衰器による振幅調整後の複数の無線周波信号が入力され、これにより、所定方位角にわたって隣接した所定個数の散乱体アンテナが上記Ｍ個の到来波のクラスタのいずれかを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００２２】
上記アンテナ評価方法は、ＳＣＭＥモデルの多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
【００２３】
上記アンテナ評価方法において、上記遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るアンテナ評価装置及びアンテナ評価方法によれば、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、アンテナ、移相器及び減衰器を含むアンテナ評価装置の回路規模を大幅に増大させることなく、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを有するＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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の例を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、図２のアンテナ配置による６つのクラスタＣ１〜Ｃ６の生成を示す概略図である。
【図４】図２の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５の放射電力によるクラスタＣ１の生成を示す概略図である。
【図５】図２の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射される無線周波信号によるフェージングの生成を説明するための概略図である。
【図６】図１の遅延回路１１−１の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】ＳＣＭＥモデルの例示的な電力、遅延、及び角度のパラメータを示す表である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ配置の例を示す平面図である。
【図９】図８の各散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５の放射電力によるクラスタＣ１の生成を示す概略図である。
【図１０】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１１】図１０のアンテナ評価装置のアンテナ配置の例を示す平面図である。
【図１２】図１１の合成器２１−１〜２１−１５による無線周波信号の合成を示す表である。
【図１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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、評価対象である受信アンテナ６と、それを包囲するように配置された複数の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，５−２−１〜５−２−５，…，５−６−１〜５−６−５とを備え、各散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５から受信アンテナ６に無線周波信号を送信することにより、受信アンテナ６の付近において、遠隔の基地局から送信されて移動局に到来する多重波を生成する。
【００２８】
アンテナ評価装置は、このとき、到来波が全角度方向にわたって一様に分布しているのではなく、電波が少数の方向にかたまって、かつ小さな角度広がりを有して到来するような多重波伝搬環境を生成することを特徴とする。本明細書において、所定角度方向における到来波のかたまりを「クラスタ」と呼ぶ。アンテナ評価装置は、好ましくは、ＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成するために、６つのクラスタＣ１〜Ｃ６を生成する。散乱体アンテナのうちで、５つの散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ１を生成し、５つの散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ２を生成し、５つの散乱体アンテナ５−３−１〜５−３−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ３を生成し、５つの散乱体アンテナ５−４−１〜５−４−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ４を生成し、５つの散乱体アンテナ５−５−１〜５−５−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ５を生成し、５つの散乱体アンテナ５−６−１〜５−６−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ６を生成する。本実施形態のアンテナ評価装置は、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成する。
【００２９】
図１のアンテナ評価装置において、信号発生器２は、無変調波又は変調波である無線周波信号を発生して、分配器３に送る。分配器３は、信号発生器２から送られた無線周波信号を、クラスタＣ１〜Ｃ６の個数に合わせて６つに分配して、信号処理回路４−１〜４−６にそれぞれ送る。信号処理回路４−１は、遅延回路１１−１、分配器１２−１、減衰器１３−１−１〜１３−１−５、移相器１４−１−１〜１４−１−５、及びＤ／Ａコンバータ１５−１を備え、さらに、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５に接続されている。信号処理回路４−１において、最初に、遅延回路１１−１が、分配器３から送られた無線周波信号に所定の遅延時間を付加して、分配器１２−１に送る。分配器１２−１は、遅延回路１１−１から送られた無線周波信号を、接続された散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５の個数に合わせて５つに分配する。分配器１２−１の後段には、減衰器１３−１−１〜１３−１−５及び移相器１４−１−１〜１４−１−５が設けられ、各減衰器１３−１−１〜１３−１−５及び移相器１４−１−１〜１４−１−５は、分配された各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５−１−１〜５−１−５からそれぞれ放射される。信号処理回路４−２〜４−６もまた信号発生器４−１と同様に構成され、各散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５，…，５−６−１〜５−６−５から無線周波信号をそれぞれ放射する。放射された５×６＝３０個の無線周波信号は、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５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６に到来する。受信アンテナ６に到来した無線周波信号は、受信機７によって測定される。コンピュータ１は、信号発生器２を制御し、各信号処理回路４−１〜４−６の遅延回路の遅延時間を制御し、各信号処理回路４−１〜４−６の移相器の位相調整量及び減衰器の振幅調整量（減衰量）をＤ／Ａコンバータを介して制御する。コンピュータ１はまた、受信機７から無線周波信号の測定結果を取得する。さらに、信号発生器２及び受信機７は、公知の方法により互いに同期している。
【００３０】
各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定した場合、あるクラスタに含まれる複数の到来波は、同じ遅延時間を有すると考えられる。このため、本実施形態のアンテナ評価装置は、クラスタＣ１〜Ｃ６に対応するように、信号処理回路４−１〜４−６毎に１つずつの遅延回路を備えている。
【００３１】
図６は、図１の遅延回路１１−１の詳細構成を示すブロック図である。遅延回路１１−１は、例えば特許文献３に開示されるようなフェージングシミュレータに基づいて構成されてもよい。特許文献３には、空間的な広がりを持ったレイリーフェージングを表現することができる３次元モデルを用いたフェージングシミュレータ（送信機と受信機との間にケーブルを接続して使用し、実際の通信環境の時空間特性を模擬的に作り出す装置）が開示されている。以下の説明では、遅延回路１１−１が特許文献３のフェージングシミュレータに基づいて構成されたものとする。図６において、遅延回路１１−１は、ＦＩＦＯ型メモリ３０１と、複素乗算器３０２と、ＤＳＰ３０３と、ガウスノイズ発生器３０４と、ドップラースペクトラムフィルタ３０５と、複素乗算器３０６と、合成器３０７とから主に構成される。本実施形態の遅延回路１１−１は、信号の遅延処理をベースバンドで行うため、周波数変換器３２１，３２２をさらに備える。分配器３から送られた無線周波信号は、最初に周波数変換器３２１によって無線周波数（ＲＦ）からベースバンド周波数（ＢＢ）に変換され、ＦＩＦＯ型メモリ３０１に送られる。ＦＩＦＯ型メモリ３０１は、ＤＳＰ３０３により制御された遅延量だけ入力信号を遅延させる。複素乗算器３０２は、ＦＩＦＯ型メモリ３０１にて遅延された入力信号に対して、ＤＳＰ３０３により制御された複素係数を乗算する。ＤＳＰ３０３は、遅延量設定部３１１と、パス数設定部３１２と、複素係数設定部３１３を備える。ＦＩＦＯ型メモリ３０１における遅延量は、コンピュータ１から送られた遅延時間のパラメータに応じて決まる。複素乗算器３０６は、複素乗算器３０２の出力信号に、ガウスノイズ発生器３０４によって発生されてドップラースペクトラムフィルタ３０５のフィルタリングによって得られた複素係数を乗算し、合成器３０７を介して周波数変換器３２２に送る。周波数変換器３２２は、合成器３０７から送られた信号をベースバンド周波数（ＢＢ）から無線周波数（ＲＦ）に変換し、分配器１２−１に送る。他の信号処理回路４−２〜４−６の遅延回路もまた、遅延回路１１−１と同様に構成される。これにより、無線周波信号に、クラスタ毎に異なる遅延時間を付加することができる。
【００３２】
図２は、図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置の例を示す平面図であり、図３（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、図２のアンテナ配置による６つのクラスタＣ１〜Ｃ６の生成を示す概略図である。図２の例では、非特許文献７に開示され、図７を参照して後述する「郊外のマクロセル環境（Suburban Macro）」のシナリオに従って多重波伝搬環境を生成するためのアンテナ配置を示す。この「郊外のマクロセル環境」のシナリオでは、各クラスタＣ１〜Ｃ６の到来角度（ＡｏＡ）をそれぞれ、１５６．１°、−１３７．２°、９１．１°、１１５．１°、９１．１°、４．６°に設定する。図２に示すように、クラスタＣ１の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、互いに所定角度間隔を有するように、その中央の散乱体アンテナ５−１−３をクラスタＣ１の到来角度に合わせて配置される。クラスタＣ２の散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５もまた、受信アンテナ６を中心とする円周上において、互いに所定角度間隔を有するように、その中央の散乱体アンテナ５−２−３をクラスタＣ２の到来角度に合わせて配置され、以下同様に、クラスタＣ６の散乱体アンテナ５−６−１〜５−６−５まで配置される。これにより、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ１を生成することができ、以下同様に、散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５，…，５−６−１〜５−６−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ２〜Ｃ６をそれぞれ生成することができる。各散乱体アンテナは、散乱体アンテナ間の相互の電磁結合を低減するために、無線周波信号の半波長の奇数倍の間隔を互いに有して配置されることが好ましい。例えば、散乱体アンテナ５−４−１及び５−５−２間の間隔が無線周波信号の波長の１／２になるように配置されることが好ましい。
【００３３】
図４は、図２の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５の放射電力によるクラスタＣ１の生成を示す概略図である。ここで、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５は、２４°の等角度間隔で配置されている。クラスタは、到来波の中心が最も強い電波強度を有し、両方に向かうにつれて電波強度が弱くなる分布をもつ。従って、クラスタの到来波電力分布をガウス分布によってモデル化する場合、ｎ番目（１≦ｎ≦６）のクラスタＣｎの到来波電力分布Ωｎ（φ）と、全クラスタの到来波電力分布Ω（φ）とを次式で表すことができる。
【００３４】
【数１】
2012078216.tif 000003
【数２】
2012078216.tif 000004
【００３５】
ここで、ＰｎはクラスタＣｎの電力であり、φＣｎはクラスタＣｎの平均到来角度であり、σｎはクラスタＣｎの角度広がりである。
【００３６】
クラスタＣ１の到来波電力分布Ω１（φ）は、図４の点線で表される。信号処理回路４−１は、この到来波電力分布を実現するように、各散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５に接続された減衰器１３−１−１〜１３−１−５の振幅調整量を制御し、最終的に５つの離散的な放射電力を設定する。また、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５のアンテナ配置は、所望の到来波電力分布を実現するのに好適であるように決定される。詳しくは、最初に１つのクラスタを生成するための散乱体アンテナの個数を決定する。１つのクラスタを生成するための散乱体アンテナの個数は、３個、５個、７個など、奇数個が好ましい。アンテナ評価装置の簡単化のために、本実施形態より少ない３個などの散乱体アンテナを用いることもできるが、一方、５個の散乱体アンテナを用いた場合には、電力のピーク（山）と落ち込み（谷）との両方を含む到来波電力分布を生成することも可能なので、特に好ましい。次いで、受信アンテナ６を中心とする円周上において、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５のうちの中央の散乱体アンテナ５−１−３をクラスタＣ１の到来角度に合わせて配置し、散乱体アンテナ５−１−３の両側に、互いに所定角度間隔を有するように他の散乱体アンテナ５−１−１，５−１−２，５−１−４，５−１−５を配置する。なお、１個のクラスタ当たりの散乱体アンテナの個数は多ければ多いほどよい。しかしながら、ＳＣＭＥモデルでは、クラスタは３５°の角度広がりをもったラプラス分布であると規定されているので、散乱体アンテナを３６０°／１５＝２４°の等角度間隔で配置する場合、実使用上、５個の散乱体アンテナで所望の到来波電力分布を実現することができる。散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５の角度間隔は、２４°の等角度間隔に限定されず、これよりも広い角度間隔であっても狭い角度間隔であってもよく、また、必要に応じて不等な角度間隔であってもよい。他のクラスタＣ２〜Ｃ６に係る散乱体アンテナのアンテナ配置と、それらの到来波電力分布もまた、同様に設定される。
【００３７】
本実施形態のアンテナ評価装置において、各クラスタＣ１〜Ｃ６は、所定減衰量、所定遅延時間、及び所定到来角度を有することによりそれぞれ特徴付けられる。
【００３８】
本実施形態のアンテナ評価装置は、さらに、受信アンテナ６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。図５は、図２の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射される無線周波信号によるフェージングの生成を説明するための概略図である。受信アンテナ６の放射指向性が水平面内に無指向性であると仮定する。コンピュータ１は、分配器１２−１によって分配された５個の無線周波信号の位相を移相器１４−１−１〜１４−１−５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５−１−１〜５−１−５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５に示すように、受信アンテナ６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、角度φｉの方向に位置した散乱体アンテナ５−１−ｉ（１≦ｉ≦５）から放射される無線周波信号に対して移相器１４ａ−ｉにより設定する位相変化量をｐｉ（ｔ）とすると、次式のように表される。
【００３９】
【数３】
2012078216.tif 000005
【００４０】
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５−１−ｉから放射される無線周波信号に設定される初期位相である。角度φ０は任意に設定可能であり、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。
【００４１】
数３の位相変化量ｐｉ（ｔ）を設定し、βを伝搬定数とするとき、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射された無線周波信号により受信アンテナ６の付近に発生した多重波は、受信アンテナ６で受信されたとき次式の受信信号波形Ｓ（ｔ）を有する。
【００４２】
【数４】
2012078216.tif 000006
【００４３】
Ｅｉは、散乱体アンテナ５−１−ｉで放射された無線周波信号に対応する受信アンテナ６の放射指向性である。放射指向性Ｅｉは、振幅及び位相を含み、複素数で表される。Ω１（φ）は、クラスタＣ１の到来波電力分布を示す（数１参照）。
【００４４】
このように、本実施形態のアンテナ評価装置では、異なるドップラーシフトを予め与えた無線周波信号を各散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射し、これらの異なるドップラーシフトを受けた無線周波信号を合成することにより、レイリーフェージング等のフェージング変動を生成している。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伝搬環境を発生させる。クラスタＣ２〜Ｃ６の無線周波信号についても、上記の説明と同様に多重波伝搬環境を生成することができる。この場合、数３において、同じ最大ドップラー周波数ｆＤ（すなわち同じ移動速度ｖ）及び同じ移動方向φ０を用いるとともに、散乱体アンテナ５−１−ｉが位置する角度φｉに代えて、各散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５，…，５−６−１〜５−６−５が位置する角度を用いればよい。また、クラスタＣ１の到来波電力分布Ω１（φ）に代えて、対応するクラスタＣ２〜Ｃ６の到来波電力分布Ωｎ（φ）（２≦ｎ≦６）を用いる。この結果、実際には受信アンテナ６は静止しているにもかかわらず、受信アンテナ６が移動している状況を発生させることができる。
【００４５】
以下、本実施形態のアンテナ評価装置を用いてＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成する方法について説明する。
【００４６】
図７は、ＳＣＭＥモデルの例示的な電力、遅延、及び角度パラメータを示す表である。図７の表は、非特許文献７の「Table 5」に開示されたものと同じである。ここでは、３種類のシナリオ「郊外のマクロセル環境（Suburban Macro）」、「市街地のマクロセル環境（Urban Macro）」、「市街地のマイクロセル環境（Urban Micro）」のそれぞれについて、以下のパラメータを示す。
【００４７】
・１〜６行目：パス１〜パス６のパス毎の相対電力（relative path power）及び相対遅延（delay）。
・７行目：最終的な合計遅延広がり（Resulting total DS）。
・８行目：基地局ＢＳ及び移動局ＭＳにおけるパス角度広がり（Path AS at BS, MS）。
・９〜１４行目：パス１〜パス６のパス毎の到来角度ＡｏＡ（Angle of Arrival）及び放射角度ＤｏＡ（Angle of Departure）。
・１５行目：基地局ＢＳ及び移動局ＭＳにおける最終的な合計角度広がり（Resulting total AS at BS, MS）。
【００４８】
なお、１〜６行目では、３種類のシナリオのそれぞれについて、左列が相対電力を示し、右列が相対遅延を示す。角度広がりＡＳ（azimuth spread又はangle spread）の定義は、非特許文献６に開示されている。また、９〜１４行目では、「郊外のマクロセル環境」及び「市街地のマイクロセル環境」のそれぞれのシナリオについて、左列が到来角度を示し、右列が放射角度を示す一方、「市街地のマクロセル環境」のシナリオについては、異なる２組の到来角度及び放射角度の組み合わせ、すなわち、左列から右列に向かって、第１の組の到来角度及び放射角度と、第２の組の到来角度及び放射角度とを示す。また、１５行目では、「市街地のマクロセル環境」のシナリオについて、異なる２組の到来角度及び放射角度の組み合わせ（９〜１４行目）に対応する２組の最終的な合計角度広がりを示す。図７の表に示す３種類のシナリオは、主に、相対電力（すなわち電力の減衰量）及び相対遅延の相違によって特徴付けられる。概して、「市街地のマイクロセル環境」のシナリオでは遅延量は小さくなり、「市街地のマクロセル環境」のシナリオでは遅延量は大きくなる。
【００４９】
前述のように、本実施形態のアンテナ評価装置は、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成する。このため、本実施形態のアンテナ評価装置は、図７の３種類のシナリオのうちのいずれかを選択し（「市街地のマクロセル環境」のシナリオの場合は、２組の到来角度及び放射角度の組み合わせのうちの一方を選択する。）、選択されたシナリオのパラメータのうち、パス１〜パス６のパス毎の相対電力（減衰量）と、パス１〜パス６のパス毎の遅延時間と、パス１〜パス６のパス毎の到来角度とを、クラスタＣ１〜Ｃ６のためのパラメータとして使用する。このとき、クラスタＣ１〜Ｃ６のための相対電力（減衰量）を、各信号処理回路４−１〜４−６の減衰器によりそれぞれ設定し、クラスタＣ１〜Ｃ６のための遅延時間を、各信号処理回路４−１〜４−６の遅延回路によりそれぞれ設定し、クラスタＣ１〜Ｃ６のための到来角度を、図２を参照して説明したアンテナ配置により設定する。なお、本発明では移動局の付近における多重波伝搬環境を生成して評価することを目的としているので、図７の到来角度を、移動局の付近に到来する無線周波信号の到来角度として使用する一方、基地局から無線周波信号を放射する角度である図７の放射角度は使用しない。
【００５０】
パラメータは、図７に示した値に限定されるものではない。図７に示す値は、非特許文献７の著者らによって選択された、代表的な環境に対応するものである。実際には、これ以外の環境下で受信アンテナ６を使用する場合も多いので、図７に示したものとは異なる値のパラメータで受信アンテナ６の評価を実施できることが望ましい。このため、本発明のアンテナ評価装置は、図７に示す値から各パラメータをわずかに変化させてアンテナ評価を実施したり、各パラメータに乱数を用いてアンテナ評価を実施したりしてもよい。
【００５１】
図２に示したアンテナ配置は、図７の「郊外のマクロセル環境」のシナリオに従ってアンテナ評価を実施する場合を示すが、図７の他のシナリオに従ってアンテナ評価を実施する場合や、図７のものとは異なる値のパラメータを用いてアンテナ評価を実施する場合であっても、同様にアンテナ配置を決定できることは理解されるであろう。
【００５２】
散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５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６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５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５及び受信アンテナ６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５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５及び受信アンテナ６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。
【００５３】
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５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５及び受信アンテナ６の床面からの高さＨは１．５ｍに設定され、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５と受信アンテナ６との距離、すなわち散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５が配置された各円周の半径は約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。
【００５４】
本実施形態の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６の付近において、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５から放射された直接波からなる多重波が生成される。
【００５５】
各信号処理回路４−１〜４−６の遅延回路は、図６を参照して説明したようにフェージングシミュレータにより構成されることに限定されず、電気的な遅延線又はＦＩＦＯ型メモリ等の公知の遅延素子により構成されてもよい。
【００５６】
また、クラスタＣ１〜Ｃ６のそれぞれを、５個の散乱体アンテナから放射される無線周波信号により生成することに限定されず、５個未満又は５個よりも多くの散乱体アンテナから放射される無線周波信号により生成してもよい。散乱体アンテナの個数及び角度間隔は、被測定アンテナに応じて、また、要求される測定精度に応じて変更してもよい。
【００５７】
また、６個のクラスタＣ１〜Ｃ６を生成することに限定されず、６個未満又は６個よりも多くのクラスタを生成してもよい。
【００５８】
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、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができる。このとき、本実施形態のアンテナ評価装置は、さらに、受信アンテナ６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。
【００５９】
本実施形態のアンテナ評価装置では、受信アンテナ６を包囲するように散乱体アンテナを全方位角にわたって配置した構成（図１４を参照）をクラスタ毎に設けるのではなく、クラスタ毎に、散乱体アンテナを当該クラスタの到来角度の前後のみに設けた。仮に前者のように散乱体アンテナを配置した場合には、６個（クラスタの数）×１５個（１個のクラスタを生成する無線周波信号の個数）＝９０個の散乱体アンテナが必要であったところ、本実施形態のアンテナ評価装置は、３０個のみの散乱体アンテナを備えて構成することができる。従って、必要最小限の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５及び信号処理回路４−１〜４−６内の対応する回路（減衰器及び移相器など）のみを備えた、簡単な構成のアンテナ評価装置を提供することができる。
【００６０】
第１の実施形態の変形例．
図８は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るアンテナ配置の例を示す平面図である。本変形例では、アンテナ配置の簡単化のために、図２のように各クラスタの散乱体アンテナのうちの中央の散乱体アンテナを当該クラスタの到来角度に一致させるのではなく、すべての散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５が、所定方向を基準方位角（０°）として、全方位角を等分した所定角度（図８の場合では、３６０°／１５＝２４°）の倍数のうちのいずれかの方位角に位置するように配置される。
【００６１】
図８の例もまた、図２の例と同様に、図７の「郊外のマクロセル環境」のシナリオに従って多重波伝搬環境を生成するためのアンテナ配置を示す。図８に示すように、クラスタＣ１の散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、１２０°、１４４°、１６８°、１９２°及び２１６°の方位角に配置される。クラスタＣ２の散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、１９２°、２１６°、２４０°、２６４°及び２８８°の方位角に配置される。クラスタＣ３の散乱体アンテナ５−３−１〜５−３−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、０°、２４°、４８°、７２°及び９６°の方位角に配置される。クラスタＣ４の散乱体アンテナ５−４−１〜５−４−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、７２°、９６°、１２０°、１４４°及び１６８°の方位角に配置される。クラスタＣ５の散乱体アンテナ５−５−１〜５−５−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、４８°、７２°、９６°、１２０°及び１４４°の方位角に配置される。クラスタＣ６の散乱体アンテナ５−６−１〜５−６−５は、受信アンテナ６を中心とする円周上において、３１２°、３３６°、０°、２４°及び４８°の方位角に配置される。図８のアンテナ配置では、各クラスタの散乱体アンテナのうちで、その中央の散乱体アンテナが当該クラスタの到来角度（すなわち、１５６．１°、−１３７．２°、９１．１°、１１５．１°、９１．１°、４．６°）に最も近接するように配置されている。これにより、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ１を生成することができ、以下同様に、散乱体アンテナ５−２−１〜５−２−５，…，５−６−１〜５−６−５から放射される無線周波信号によりクラスタＣ２〜Ｃ６をそれぞれ生成することができる。各散乱体アンテナは、散乱体アンテナ間の相互の電磁結合を低減するために、無線周波信号の半波長の奇数倍の間隔を互いに有して配置されることが好ましい。例えば、各散乱体アンテナが配置される受信アンテナ６を中心とする各円周の半径が無線周波信号の波長の１／２ずつ増分するように設定され、例えば、散乱体アンテナ５−４−１及び５−５−２間の間隔が無線周波信号の波長の１／２になるように配置されることが好ましい。
【００６２】
図９は、図８の各散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５の放射電力によるクラスタＣ１の生成を示す概略図である。図４の場合と同様に、数１及び数２を用いて、クラスタの到来波電力分布をガウス分布によってモデル化する。クラスタＣ１の到来波電力分布Ω１（φ）は、図８の点線で表される。図４の場合とは異なり、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５のうちの中央の散乱体アンテナの位置はクラスタＣ１の到来角度に一致していないが、信号処理回路４−１は、図８の到来波電力分布を実現するように、各散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５に接続された減衰器１３−１−１〜１３−１−５の振幅調整量を制御し、最終的に５つの離散的な放射電力を設定する。また、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５のアンテナ配置は、所望の到来波電力分布を実現するのに好適であるように決定される。詳しくは、最初に１つのクラスタを生成するための散乱体アンテナの個数を決定する（図９の場合は５個）。次いで、受信アンテナ６を中心とする円周上において、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５のうちの中央の散乱体アンテナ５−１−３を、２４°の倍数のうちでクラスタＣ１の到来角度１５６．１°に最も近接した角度に位置するように配置する。散乱体アンテナ５−１−３の両側に２４°ずつ離隔して、他の散乱体アンテナ５−１−１，５−１−２，５−１−４，５−１−５を配置する。他のクラスタＣ２〜Ｃ６に係る散乱体アンテナのアンテナ配置と、それらの到来波電力分布もまた、同様に設定される。
【００６３】
本変形例のアンテナ評価装置は、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができる。このとき、本変形例のアンテナ評価装置は、さらに、受信アンテナ６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。本変形例のアンテナ評価装置によれば、特に、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５を、所定方向を基準方位角（０°）として２４°の倍数のうちのいずれかの方位角に位置するように配置したことにより、アンテナ配置を簡単化することができる。本変形例のアンテナ評価装置によれば、さらに、コンピュータ１が管理する方位角の情報を削減できるので、フェージングを発生させるための処理（数３及び数４）を簡単化することもできる。
【００６４】
本変形例において、散乱体アンテナ５−１−１〜５−１−５，…，５−６−１〜５−６−５を配置するために全方位角を等分する角度は、３６０°／１５＝２４°に限定されず、これよりも広い角度間隔であっても狭い角度間隔であってもよい。
【００６５】
第２の実施形態．
図１０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り、図１１は、図１０のアンテナ評価装置のアンテナ配置の例を示す平面図である。一般に、同じ場所から放射される無線周波信号は、空間的に合成されて、移動局の付近に到来する。第１の実施形態のアンテナ評価装置において近接して配置された散乱体アンテナから放射される無線周波信号も、空間的に合成されて、受信アンテナ６の付近に到来する。従って、第２の実施形態のアンテナ評価装置では、第１の実施形態のようにクラスタ毎に別個の散乱体アンテナを配置するのではなく、第１の実施形態では近接した方位角に設けられていた複数の散乱体アンテナを１つの散乱体アンテナで共用することを特徴とする。このため、本実施形態のアンテナ評価装置はさらに、各散乱体アンテナから放射される複数の無線周波信号を予め合成するための合成器を備えたことを特徴とする。
【００６６】
図１１のアンテナ配置を参照すると、１５個の散乱体アンテナ２２−１〜２２−１５が、受信アンテナ６を中心とする円周上において、互いに等角度間隔（図１１の場合では、３６０°／１５＝２４°）を有するように配置されている。図１１のアンテナ配置によれば、図８のアンテナ配置では近接した方位角に設けられていた複数の散乱体アンテナを１つの散乱体アンテナで共用することにより、図８のアンテナ配置よりも散乱体アンテナの個数を削減することができる。
【００６７】
図１０のアンテナ評価装置において、コンピュータ１、信号発生器２、分配器３、信号処理回路４−１〜４−６、及び受信機７は、第１の実施形態のものと同様である。各信号処理回路４−１〜４−６から出力された無線周波信号は、合成器２１−１〜２１−１５のいずれかへ送られる。各合成器２１−１〜２１−１５の入力端子には、生成されるクラスタの到来角度に応じて０個、１個、又は複数の無線周波信号が入力されるが、ここで、複数の無線周波信号が入力される場合には、異なる信号処理回路から送られた無線周波信号が入力される。また、クラスタを生成するために、１つの信号処理回路から出力された５つの無線周波信号は、連続して配置された５つの散乱体アンテナに対応する５つの合成器にそれぞれ入力される。図１０では、信号処理回路４−１から出力される５つの無線周波信号が合成器２１−１〜２１−５に入力されているが、これに限定するものではなく、他の合成器に入力されてもよい。各合成器２１−１〜２１−１５により合成された出力された無線周波信号（又は、合成されずにそのまま出力された単独の無線周波信号）は、対応する散乱体アンテナ２２−１〜２２−１５からそれぞれ放射される。
【００６８】
図１２は、図１１の合成器２１−１〜２１−１５による無線周波信号の合成を示す表である。各合成器２１−１〜２１−１５は、対応する散乱体アンテナ２２−１〜２２−１５の方位角に関連付けられている。表の中の「○」印は、合成器２１−１〜２１−１５のそれぞれに、各信号処理回路４−１〜４−６から出力された無線周波信号のうちのどれが入力されるかを示す。例えば、合成器２１−１には、信号処理回路４−３から出力される無線周波信号のうちの１つ（クラスタＣ３の無線周波信号）と、信号処理回路４−６から出力される無線周波信号のうちの１つ（クラスタＣ６の無線周波信号）とが入力される。図１２の例は、図８の例と同様に、図７の「郊外のマクロセル環境」のシナリオに従って多重波伝搬環境を生成するための無線周波信号の合成を示す。本実施形態のアンテナ評価装置では、図１２に示すように信号処理回路４−１〜４−６と合成器２１−１〜２１−１５とを接続したことにより、図８の例と同様にクラスタＣ１〜Ｃ６を生成することができる。詳しくは、方位角１２０°、１４４°、１６８°、１９２°及び２１６°における散乱体アンテナ２２−６〜２２−１０から、クラスタＣ１を生成する無線周波信号が放射される。方位角１９２°、２１６°、２４０°、２６４°及び２８８°における散乱体アンテナ２２−９〜２２−１３から、クラスタＣ２を生成する無線周波信号が放射される。方位角０°、２４°、４８°、７２°及び９６°における散乱体アンテナ２２−１〜２２−５から、クラスタＣ３を生成する無線周波信号が放射される。方位角７２°、９６°、１２０°、１４４°及び１６８°における散乱体アンテナ２２−４〜２２−８から、クラスタＣ４を生成する無線周波信号が放射される。方位角４８°、７２°、９６°、１２０°及び１４４°における散乱体アンテナ２２−３〜２２−７から、クラスタＣ５を生成する無線周波信号が放射される。方位角３１２°、３３６°、０°、２４°及び４８°における散乱体アンテナ２２−１４，２２−１５，２２−１，２２−２，２２−３から、クラスタＣ６を生成する無線周波信号が放射される。図１２に示すように信号処理回路４−１〜４−６と合成器２１−１〜２１−１５とを接続するとき、図１１のアンテナ配置では、各クラスタの散乱体アンテナのうちで、その中央の散乱体アンテナが当該クラスタの到来角度（すなわち、１５６．１°、−１３７．２°、９１．１°、１１５．１°、９１．１°、４．６°）に最も近接する。
【００６９】
図１２に示した無線周波信号の合成は、図７の「郊外のマクロセル環境」のシナリオに従ってアンテナ評価を実施する場合を示すが、図７の他のシナリオに従ってアンテナ評価を実施する場合や、図７のものとは異なる値のパラメータを用いてアンテナ評価を実施する場合であっても、同様に信号処理回路４−１〜４−６と合成器２１−１〜２１−１５とを接続して、各信号処理回路４−１〜４−６から出力される無線周波信号を合成できることは理解されるであろう。このような信号処理回路４−１〜４−６と合成器２１−１〜２１−１５との接続を変更することは、第１の実施形態において、アンテナ評価の内容に応じてアンテナ配置を変更することに相当する。
【００７０】
散乱体アンテナ２１−１〜２１−１５は、例えば図１４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。
【００７１】
本実施形態において、散乱体アンテナ２２−１〜２２−１５を配置するために全方位角を等分する角度は、３６０°／１５＝２４°に限定されず、これよりも広い角度間隔であっても狭い角度間隔であってもよい。
【００７２】
本実施形態のアンテナ評価装置によれば、第１の実施形態と同様に、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができる。このとき、本実施形態のアンテナ評価装置は、さらに、受信アンテナ６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。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、第１の実施形態に比べて散乱体アンテナの個数を削減したことにより、第１の実施形態と同様にＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成しながら、アンテナ評価装置の構成を簡単化し、コストを削減することができる。
【００７３】
第３の実施形態．
図１３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。第１及び第２の実施形態のアンテナ評価装置では、各信号処理回路４−１〜４−６の移相器を用いて数３の位相変化量を無線周波信号に連続的に与えることにより、受信アンテナ６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ているが、同じ場所から放射される無線周波信号は同じドップラー効果を受ける。そのため、第２の実施形態において同じ散乱体アンテナから放射される無線周波信号は、異なる信号処理回路から送られたもの（すなわち、異なるクラスタを生成するための無線周波信号）であっても、同じ量の位相変化を受ける。従って、第３の実施形態では、第２の実施形態では信号処理回路４−１〜４−６毎に別個に設けられていた移相器を共通化することを特徴とする。
【００７４】
図１３を参照すると、信号発生器２及び分配器３は、第２の実施形態のものと同様である。各信号処理回路３１−１〜３１−６は、移相器を持たないことを除いて、第２の実施形態の信号処理回路４−１〜４−６と同様である。各信号処理回路３１−１〜３１−６から出力された無線周波信号（すなわち、各信号処理回路３１−１〜３１−６の減衰器から出力された無線周波信号）は、合成器２１−１〜２１−１５のいずれかへ送られる。各合成器２１−１〜２１−１５の出力信号は、移相器３３−１〜３３−１５を介して散乱体アンテナ２２−１〜２２−１５に送られる。コンピュータ１は、信号発生器２を制御し、各信号処理回路３１−１〜３１−６の遅延回路の遅延時間を制御し、各信号処理回路３１−１〜３１−６の減衰器の振幅調整量（減衰量）をＤ／Ａコンバータを介して制御し、移相器３３−１〜３３−１５の位相調整量をＤ／Ａコンバータ３４を介して制御する。移相器３３−１〜３３−１５を用いてフェージングを発生させる原理は、第１の実施形態で説明したものと同じである。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、移相器を共通化したことにより、第１及び第２の実施形態では（クラスタの数）×（１個のクラスタを生成する無線周波信号の個数）の移相器が必要であったところ、散乱体アンテナの個数に等しい個数の移相器を備えるだけでよくなる。
【００７５】
本実施形態のアンテナ評価装置によれば、第１及び第２の実施形態と同様に、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができる。このとき、本実施形態のアンテナ評価装置は、さらに、受信アンテナ６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。本実施形態のアンテナ評価装置によれば、さらに、第２の実施形態では信号処理回路４−１〜４−６毎に別個に設けられていた移相器を共通化したことにより、第１及び第２の実施形態と同様に受信アンテナ６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ながら、アンテナ評価装置の構成を簡単化し、コストを削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、本発明の各実施形態に係るアンテナ評価装置によれば、簡易な構成で、クラスタ毎に異なる電力の減衰量と、クラスタ毎に異なる遅延時間と、クラスタ毎に異なる到来角度とを各到来波に付加することにより、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路（パス）をたどることを想定したＳＣＭＥモデルの多重波伝搬環境を生成することができる。このとき、本実施形態のアンテナ評価装置は、さらに、受信アンテナ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。
【符号の説明】
【００７７】
１…コンピュータ、
２…信号発生器、
３…分配器、
４−１〜４−６…信号処理回路、
５−１−１〜５−１−５，５−２−１〜５−２−５，…，５−６−１〜５−６−５…散乱体アンテナ、
６…受信アンテナ、
７…受信機、
１１−１…遅延回路、
１２−１…分配器、
１３−１−１〜１３−１−５…減衰器、
１４−１−１〜１４−１−５…移相器、
１５−１…Ｄ／Ａコンバータ、
２１−１〜２１−１５…合成器、
２２−１〜２２−１５…散乱体アンテナ、
３１−１〜３１−６…信号処理回路、
３２−１，３４…Ｄ／Ａコンバータ、
３３−１〜３３−１５…移相器、
３０１…ＦＩＦＯ型メモリ、
３０２，３０６…複素乗算器、
３０３…ＤＳＰ、
３０４…ガウスノイズ発生器、
３０５…ドップラースペクトラムフィルタ、
３０７…合成器、
３１１…遅延量設定部、
３１２…パス数設定部、
３１３…複素係数設定部、
３２１，３２２…周波数変換器、
Ｃ１〜Ｃ６…到来波のクラスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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