(57)【要約】【課題】  ＭＩＭＯ無線機に対応した角度広がりを有する環境を再現する評価装置を提供する。【解決手段】  ＭＩＭＯ無線評価装置は、評価対象ＰＣと共に電波暗室に配置され、評価対象ＰＣの複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメント６２，６４と、複数の送信信号を所定の割合で加算して、評価対象ＰＣの複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成する加算部４０，４２と、複数のアンテナエレメント６２，６４と評価対象ＰＣの複数のアンテナとの位置関係に基づいて、複数のアンテナエレメント６２，６４により形成されるアンテナビームのメインビームが評価対象ＰＣのアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが評価対象ＰＣのアンテナに照射されないように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行う複素係数重み付け部４６，４８とを備える。【選択図】  図１
2009049966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する無線通信端末に試験用の複数の送信信号を送信する無線評価装置であって、
前記無線通信端末と共に無反射系の環境に配置され、前記無線通信端末の複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメントと、
複数の送信信号を所定の割合で加算して、前記無線通信端末の複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成する送信信号加算部と、
前記複数のアンテナエレメントと前記無線通信端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて、前記複数のアンテナエレメントにより形成されるアンテナビームのメインビームが前記無線通信端末のアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが前記無線通信端末のアンテナに照射されないように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行う複素係数重み付け部と、
を備える無線評価装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナエレメントは、前記送信信号の中心周波数の１波長以上の間隔で配置されている請求項１に記載の無線評価装置。
【請求項３】
前記各送信信号を前記無線通信端末が有するアンテナ数と同数に分配し、分配された複数の送信信号に対してフェージングを付加するフェージング付加部を備え、
前記送信信号加算部は、フェージングが付加された送信信号を加算して、前記無線通信端末が有するアンテナ数と同数の受信アンテナ向け送信信号を生成する請求項１または２に記載の無線評価装置。
【請求項４】
前記フェージング付加部は、分配された複数の送信信号に対して無相関のフェージングを付加する請求項３に記載の無線評価装置。
【請求項５】
前記送信信号加算部によって前記送信信号を加算するときに各送信信号に与える重みを設定する加算割合設定部を備える請求項１〜４のいずれかに記載の無線評価装置。
【請求項６】
前記加算割合設定部は、あらかじめ設定された電波の到来方向と角度広がり値とに基づいて前記複数のアンテナビームの相関値を導出し、前記相関値に基づいて前記重みを設定する請求項５の無線評価装置。
【請求項７】
それぞれの受信アンテナ向け送信信号を前記無線通信端末の各アンテナに向けて照射するように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に与える角度を制御する複素係数を決定する複素係数決定部を備え、
前記複素係数重み付け部は、前記複素係数決定部にて決定された複素係数に基づいて、前記受信アンテナ向け送信信号の複素係数重み付けを行う請求項１〜６のいずれかに記載の無線評価装置。
【請求項８】
前記無線通信端末よりフィードバックされる受信品質を示す信号を用いてＭＩＭＯ受信品質を評価するＭＩＭＯ受信品質評価部を備え、
前記複素係数決定部は、複素係数を変えることによってアンテナビームの方向を変え、前記ＭＩＭＯ受信品質評価部におけるＭＩＭＯ受信品質が最良となる方向にアンテナビームを向けるための複素係数を求める請求項７の無線評価装置。
【請求項９】
前記受信アンテナ向け送信信号をアナログ信号に変換する、前記アンテナエレメントと同数のＤＡコンバータを備え、
前記複数のＤＡコンバータが同一の動作クロックで動作する請求項１〜８のいずれかに記載の無線評価装置。
【請求項１０】
一のローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、
前記複数のアンテナエレメントに入力する複数の受信アンテナ向け送信信号を前記ローカル信号によって周波数変換する周波数変換部と、
を備える請求項１〜９のいずれかに記載の無線評価装置。
【請求項１１】
アナログ信号からなる複数の送信信号を生成する送信信号生成部と、
一のローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、
前記複数の送信信号を前記ローカル信号によって周波数変換する複数の周波数変換部と、
を備える請求項１〜１０のいずれかに記載の無線評価装置。
【請求項１２】
前記複数の送信信号をデジタル信号に変換する複数のＡＤコンバータを備え、
前記複数のＡＤコンバータが、同一の動作クロックで動作する請求項１１に記載の無線評価装置。
【請求項１３】
前記アンテナエレメントは、前記無線通信端末と共に電波暗室に収容される請求項１〜１２のいずれかに記載の無線評価装置。
【請求項１４】
複数のアンテナを有するＭＩＭＯ無線端末の無線通信機能を評価するための評価装置であって、
前記ＭＩＭＯ無線端末と共に電波暗室に配置され、前記ＭＩＭＯ無線端末の複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメントと、
前記複数のアンテナエレメントを送信信号の中心周波数の１波長より長い間隔で保持するアンテナエレメント保持部と、
評価用のパケットデータを生成するパケットデータ生成装置と、
前記パケットデータを分割して複数の送信データを生成し、前記複数の送信データをＭＩＭＯ変調して複数の送信信号を生成するアクセスポイントと、
前記複数の送信信号を周波数変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部にて周波数変換された送信信号を分配する分配器と、
分配された複数の送信信号にフェージングを付加する複数のフェージング付加部と、
フェージングが付加された複数の送信信号を所定の割合で加算して、前記ＭＩＭＯ無線端末の複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成する送信信号加算部と、
前記複数のアンテナエレメントと前記ＭＩＭＯ無線端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて、前記複数のアンテナエレメントにより形成されるアンテナビームのメインビームが前記ＭＩＭＯ無線端末のアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが前記ＭＩＭＯ無線端末のアンテナに照射されないように、前記複数の受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行う複数の複素係数重み付け部と、
前記複数の受信アンテナ向け送信信号を加算して、前記アンテナエレメント毎の送信信号を生成する加算器と、
アンテナエレメント毎の送信信号を周波数変換し、前記アンテナエレメントに入力する周波数変換部と、
を備えるＭＩＭＯ無線端末評価装置。
【請求項１５】
複数のアンテナを有する無線通信端末に試験用の複数の送信信号を送信する無線評価方法であって、
前記無線通信端末の複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメントを前記無線通信端末と共に無反射系の環境に配置するステップと、
複数の送信信号を所定の割合で加算して、前記無線通信端末の複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成するステップと、
前記複数のアンテナエレメントと前記無線通信端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて、前記複数のアンテナエレメントにより形成されるアンテナビームのメインビームが前記無線通信端末のアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが前記無線通信端末のアンテナに照射されないように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行うステップと、
を備える無線評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ＭＩＭＯ無線装置の特性を評価する装置とそれを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮなどの無線通信システムが急速に発達してきている。無線通信システムの開発においては、通信特性の評価実験が重要である。評価実験には、有線実験と無線実験とがある。有線実験は、送信機と受信機を同軸ケーブルで接続し、無線信号の減衰量を擬似した送信信号を受信機に入力することによって試験を行う。これに対し、無線実験は、送信機から受信機に対して実際に電波を送信することによって試験を行う。無線実験は、送受信アンテナや電波伝搬を含めて評価することができるので、有線実験より実環境に近い試験を行える。
【０００３】
実際の無線ＬＡＮが利用される環境では、例えばアクセスポイント等の送信機から、例えばステーション等の受信機までの伝搬経路上で、障害物や地形によって、反射、回折等により、多重波環境になることが多い。
【０００４】
特許文献１は、多重波環境を構築する方法を開示している。特許文献１は、評価対象の無線通信端末を中心とした円の円周上に等間隔にアンテナを設置し、それぞれのアンテナに入力する送信信号の振幅と位相を制御して、円の中心部付近に多重波伝搬環境を構築する方法を提案している。
【０００５】
図１７は、特許文献１に記載された無線機評価装置の構成図を示す図である。デジタル信号発生器１００１で発生したデータ列を変調器１００２にて変調し、ＲＦ周波数の送信信号を生成し、分配回路１００３で７つに分配している。コンピュータ１００６は、所望の多重伝搬路環境が構築されるようデジタル信号をＤＡコンバータ１００９に出力し、位相回路１００７と減衰回路１００８を制御している。フェージングエミュレータ１０１０では、散乱体支持部１０１１が保持する７つのアンテナ１０１２が、分配回路１００３とケーブル１０１３ａ〜１０１３ｇで接続されている。そして、ポール１０１６上の支持台１０１５に支持されたアンテナ１０１３とアンテナ１０１４の出力信号がケーブル１０１７とケーブル１０１８を通り、信号処理部１０００に入力される。
【０００６】
信号処理部１０００では、アンテナ１０１３からの受信信号に対し、合成回路１０２１が出力する信号のＳ／Ｎ比が最大となるよう、アンテナ１０１３の受信信号とアンテナ１０１４の受信信号が最大比合成されるように制御回路１０１９で制御される移相器１０２０により位相を変化させている。そして、誤り率検出回路１０２２にて、受信した信号より復調して得られるビット列とデジタル信号発生器で発生したビット列を比較して、ビットエラーレートを算出している。
【０００７】
以上の構成により、多重波伝搬環境における無線装置のＢＥＲ評価を行うことを可能にしている。
【特許文献１】特開２００５−２２７２１３（１９頁、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した構成は、ＳＩＳＯ無線機の評価を行うための構成であり、それぞれのオムニ指向性のアンテナにフェージング環境の素波を割り当てて送信している。従
って、多重波伝搬環境を構築することはできるが、ＭＩＭＯ無線機の評価に有効な任意の角度広がりを与える環境を構築することは非常に困難である。もし、特許文献１の構成で、任意の角度広がりを有する環境を実現しようとすると、受信アンテナの周囲に何百本ものアンテナが必要となる。
【０００９】
本発明は、上記背景に鑑み、簡易な構成により、ＭＩＭＯ無線端末の試験に適した角度広がりを有する環境を再現する評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の無線評価装置は、複数のアンテナを有する無線通信端末に試験用の複数の送信信号を送信する無線評価装置であって、前記無線通信端末と共に無反射系の環境に配置され、前記無線通信端末の複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメントと、複数の送信信号を所定の割合で加算して、前記無線通信端末の複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成する送信信号加算部と、前記複数のアンテナエレメントと前記無線通信端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて、前記複数のアンテナエレメントにより形成されるアンテナビームのメインビームが前記無線通信端末のアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが前記無線通信端末のアンテナに照射されないように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行う複素係数重み付け部とを備える。
【００１１】
このように複数の送信信号を所定の割合で加算して生成した複数の受信アンテナ向け送信信号のメインビームを無線通信端末の各アンテナに照射することにより、簡易な構成で角度広がりのある環境における受信状態を再現することができる。また、アンテナビームのグレーティングローブが無線通信端末のアンテナに照射されないようにされていると共に、アンテナアレイと無線通信端末とが無反射系の環境に配置されているので、グレーティングローブが無線通信端末のアンテナに入射されることはない。従って、受信アンテナ向け送信信号と無線通信端末の各アンテナにて受信した信号とに基づいて、通信特性の評価を適切に行える。
【００１２】
本発明の無線評価装置において、前記複数のアンテナエレメントは、前記送信信号の中心周波数の１波長以上の間隔で配置されていてもよい。
【００１３】
この構成により、ビーム幅の細いビームを形成して放射することができるので、メインビームを所定のアンテナに照射した際に、所定のアンテナに隣接するアンテナに照射されるビームの指向性利得を抑圧することができる。
【００１４】
本発明の無線評価装置は、前記各送信信号を前記無線通信端末が有するアンテナ数と同数に分配し、分配された複数の送信信号に対してフェージングを付加するフェージング付加部を備え、前記送信信号加算部は、フェージングが付加された送信信号を加算して、前記無線通信端末が有するアンテナ数と同数の受信アンテナ向け送信信号を生成してもよい。
【００１５】
このようにフェージングを付加することにより、角度広がりの度合いを変更することが可能となり、様々な受信状態を作り出すことができる。
【００１６】
本発明の無線評価装置において、前記フェージング付加部は、分配された複数の送信信号に対して無相関のフェージングを付加してもよい。
【００１７】
このように無相関のフェージングを付加することにより、無線評価装置から無線通信端末へのパスが多数存在する受信状態を作り出すことができる。
【００１８】
本発明の無線評価装置は、前記送信信号加算部によって前記送信信号を加算するときに各送信信号に与える重みを設定する加算割合設定部を備えてもよい。
【００１９】
このように加算割合設定部にて、送信信号の加算割合を設定することにより、各送信信号の相関の強さを変えることができる。これにより、無線評価装置から無線通信端末へのパス数を変更することができる。
【００２０】
本発明の無線評価装置において、前記加算割合設定部は、あらかじめ設定された電波の到来方向と角度広がり値とに基づいて前記複数のアンテナビームの相関値を導出し、前記相関値に基づいて前記重みを設定してもよい。
【００２１】
このようにビームの相関値を用いて各送信信号の相関の強さを変えることにより、例えば、評価環境としてあらかじめ設定された電波の到来方向と角度広がりを実現することができる。
【００２２】
本発明の無線評価装置は、それぞれの受信アンテナ向け送信信号を前記無線通信端末の各アンテナに向けて照射するように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に与える角度を制御する複素係数を決定する複素係数決定部を備え、前記複素係数重み付け部は、前記複素係数決定部にて決定された複素係数に基づいて、前記受信アンテナ向け送信信号の複素係数重み付けを行ってもよい。
【００２３】
このように複素係数決定部にて受信アンテナ向け送信信号に与える角度を制御することにより、複数のアンテナエレメントと無線通信端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて適切に複素係数重み付けを行える。
【００２４】
本発明の無線評価装置は、前記無線通信端末よりフィードバックされる受信品質を示す信号を用いてＭＩＭＯ受信品質を評価するＭＩＭＯ受信品質評価部を備え、前記複素係数決定部は、複素係数を変えることによってアンテナビームの方向を変え、前記ＭＩＭＯ受信品質評価部におけるＭＩＭＯ受信品質が最良となる方向にアンテナビームを向けるための複素係数を求めてもよい。
【００２５】
このようにＭＩＭＯ受信品質が最良となるアンテナビームの方向を求め、当該方向にアンテナビームを向けて評価環境を作ることにより、評価対象の無線受信装置の筐体の形状、アンテナ配置、筐体の設置場所等によらず、適切なＭＩＭＯ伝送品質評価を行うことが可能となる。
【００２６】
本発明の無線評価装置は、前記受信アンテナ向け送信信号をアナログ信号に変換する、前記アンテナエレメントと同数のＤＡコンバータを備え、前記複数のＤＡコンバータが同一の動作クロックで動作するようにしてもよい。
【００２７】
この構成により、複数のＤＡコンバータで変換された複数の送信信号を同期させることができる。
【００２８】
本発明の無線評価装置は、一のローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、前記複数のアンテナエレメントに入力する複数の受信アンテナ向け送信信号を前記ローカル信号によって周波数変換する周波数変換部とを備えてもよい。
【００２９】
この構成により、複数のアンテナエレメントから送信される送信信号を同期させることができる。
【００３０】
本発明の無線評価装置は、アナログ信号からなる複数の送信信号を生成する送信信号生成部と、一のローカル信号を発生させるローカル信号発生部と、前記複数の送信信号を前記ローカル信号によって周波数変換する複数の周波数変換部とを備えてもよい。
【００３１】
この構成により、周波数変換された複数の送信信号を同期させることができる。
【００３２】
本発明の無線評価装置は、前記複数の送信信号をデジタル信号に変換する複数のＡＤコンバータを備え、前記複数のＡＤコンバータが、同一の動作クロックで動作するようにしてもよい。
【００３３】
この構成により、複数のＡＤコンバータで変換された複数の送信信号を同期させることができる。
【００３４】
本発明の無線評価装置において、前記アンテナエレメントは、前記無線通信端末と共に電波暗室に収容されてもよい。
【００３５】
これにより、電波暗室にて電波の反射を抑制することにより無反射系の環境を実現すると共に、外部からの電波の侵入を防止して適切な試験環境を実現できる。
【００３６】
本発明のＭＩＭＯ無線端末評価装置は、複数のアンテナを有するＭＩＭＯ無線端末の無線通信機能を評価するための評価装置であって、前記ＭＩＭＯ無線端末と共に電波暗室に配置され、前記ＭＩＭＯ無線端末の複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメントと、前記複数のアンテナエレメントを送信信号の中心周波数の１波長より長い間隔で保持するアンテナエレメント保持部と、評価用のパケットデータを生成するパケットデータ生成装置と、前記パケットデータを分割して複数の送信データを生成し、前記複数の送信データをＭＩＭＯ変調して複数の送信信号を生成するアクセスポイントと、前記複数の送信信号を周波数変換する周波数変換部と、前記周波数変換部にて周波数変換された送信信号を分配する分配器と、分配された複数の送信信号にフェージングを付加する複数のフェージング付加部と、フェージングが付加された複数の送信信号を所定の割合で加算して、前記ＭＩＭＯ無線端末の複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成する送信信号加算部と、前記複数のアンテナエレメントと前記ＭＩＭＯ無線端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて、前記複数のアンテナエレメントにより形成されるアンテナビームのメインビームが前記ＭＩＭＯ無線端末のアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが前記ＭＩＭＯ無線端末のアンテナに照射されないように、前記複数の受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行う複数の複素係数重み付け部と、前記複数の受信アンテナ向け送信信号を加算して、前記アンテナエレメント毎の送信信号を生成する加算器と、アンテナエレメント毎の送信信号を周波数変換し、前記アンテナエレメントに入力する周波数変換部とを備える。
【００３７】
このように複数の送信信号を所定の割合で加算して生成した複数の受信アンテナ向け送信信号のメインビームをＭＩＭＯ無線端末の各アンテナに照射することにより、簡易な構成で角度広がりのある環境における受信状態を再現することができる。また、アンテナビームのグレーティングローブがＭＩＭＯ無線端末のアンテナに照射されないようにされていると共に、アンテナアレイとＭＩＭＯ無線端末とが無反射系の環境に配置されているので、グレーティングローブがＭＩＭＯ無線端末のアンテナに入射されることはない。従って、受信アンテナ向け送信信号とＭＩＭＯ無線端末の各アンテナにて受信した信号とに基づいて、通信特性の評価を適切に行える。
【００３８】
本発明の無線評価方法は、複数のアンテナを有する無線通信端末に試験用の複数の送信信号を送信する無線評価方法であって、前記無線通信端末の複数のアンテナに対して別々のビームを照射する複数のアンテナエレメントを前記無線通信端末と共に無反射系の環境に配置するステップと、複数の送信信号を所定の割合で加算して、前記無線通信端末の複数のアンテナのそれぞれに対応した複数の受信アンテナ向け送信信号を生成するステップと、前記複数のアンテナエレメントと前記無線通信端末の複数のアンテナとの位置関係に基づいて、前記複数のアンテナエレメントにより形成されるアンテナビームのメインビームが前記無線通信端末のアンテナに照射されると共にアンテナビームのグレーティングローブが前記無線通信端末のアンテナに照射されないように、それぞれの受信アンテナ向け送信信号に複素係数重み付けを行うステップとを備える。
【００３９】
この構成により、本発明の無線評価装置と同様に、簡易な構成で角度広がりのある環境における受信状態を再現することができる。なお、本発明の無線評価装置の各種の構成を本発明の無線評価方法にも適用できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、簡易な構成で、角度広がりのある環境における受信状態を再現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態の無線評価装置について、ＭＩＭＯ無線評価装置を例として、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、ＭＩＭＯ無線評価装置が備える伝搬環境再現装置１０の構成を示す図である。伝搬環境再現装置１０についての説明に先立って、ＭＩＭＯ無線評価装置を用いた試験環境およびＭＩＭＯ無線評価装置の全体構成について説明する。
【００４２】
図２は、ＭＩＭＯ無線評価装置７０およびその試験環境を示す図である。図２に示すように、ＭＩＭＯ無線評価装置７０は、試験用のパケットデータを生成するデータ送信パソコン（以下、「データ送信ＰＣ」という）７２と、無線ＬＡＮのアクセスポイント７４と、アクセスポイント７４から入力されたストリームにフェージング付加等を行う伝搬環境再現装置１０と、伝搬環境再現装置１０にて生成されたＲＦ信号を送信する２本のアンテナ６２，６４を有するアレイアンテナ６６とを備えている。２本のアンテナ６２，６４は電波暗室９６内に設置される。電波暗室９６内には評価対象のパソコン（以下、「評価対象ＰＣ」という）９０も設置される。ＭＩＭＯ無線評価装置７０は、２本のアンテナ６２，６４から、評価対象ＰＣ９０の２本のアンテナ９２，９４に独立のビームを照射する。
【００４３】
図３は、アクセスポイント７４の内部構成およびデータ送信ＰＣ７２を示す図である。アクセスポイント７４は、データ送信ＰＣ７２とイーサネット（登録商標）ケーブル８０を介して接続されている。アクセスポイント７４は、データ送信ＰＣ７２から入力されたデータパケットに対し、ベースバンド部７６で信号処理を行う。ベースバンド部７６は、ＭＩＭＯ処理およびＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠したＯＦＤＭ処理、５．２ＧＨｚ帯への周波数変換および増幅を行い、５．２５ＧＨｚを中心周波数とする５．２ＧＨｚ帯のＲＦ信号であるストリーム１とストリーム２を生成する。ベースバンド部７６は、無線部７８にストリーム毎のベースバンド信号を出力する。無線部７８は、入力されたストリーム毎の信号を、周波数変換し、周波数変換された送信信号を伝搬環境再現装置１０に出力する。
【００４４】
伝搬環境再現装置１０に取り付けられたアンテナ６２，６４は、伝搬環境再現装置１０から入力された送信信号を電波暗室９６内に放射する。２本のアンテナ６２，６４は、アンテナ保持台１００に保持されている。
【００４５】
図４（ａ）は、２本のアンテナ６２，６４を保持するアンテナ保持台１００の構成を示す図である。アンテナ保持台１００は、アンテナ６２，６４を取り付ける保持棒１０２と、保持棒１０２を支持する脚部１０８および台部１１０とを有する。アンテナ保持棒１０２は、保持板１０４と保持板補強板１０６から構成されている。保持板１０４には、アンテナ６２，６４を保持するための保持用穴１１２，１１４が形成されている。２本のアンテナ６２，６４の間隔は、送信するＲＦ周波数の中心周波数５．２５ＧＨｚの波長の５倍の長さである。ここでは、仮にアンテナ間の距離を５波長としているが、実際にはこれは送信、受信アンテナ間の距離および想定される評価対象ＰＣの受信アンテナ間距離により規定される。
【００４６】
図４（ｂ）は、保持用穴１１２にアンテナ６２を保持した状態を示す断面図である。保持用穴１１２に両端コネクタ１１６が挿入される。両端コネクタ１１６の一方（図４（ｂ）における上側）にＳＭＡコネクタ１１８を介してアンテナ６２を接続する。両端コネクタ１１６の他方（図４（ｂ）における下側）に、ＳＭＡコネクタ１２０を介して同軸ケーブル１２２を接続する。
【００４７】
図５は、評価対象ＰＣ９０の構成例を示す図である。評価対象ＰＣ９０は、ノートパソコンである。評価対象ＰＣ９０は、キーボードを有する筐体１３０と、液晶表示部を有する筐体１３２とがヒンジ部１３４を介して接続され、折り畳み可能な構成を有する。評価
対象ＰＣ９０は、液晶を有する筐体の側面に２本のＭＩＭＯ用アンテナ９２，９４を有する。２本のアンテナ９２，９４の間隔は、発明の構成の説明を容易にするために評価対象ＰＣとして一般的な距離３０ｃｍすなわち５．２波長であるとする。評価対象ＰＣ９０は、ＭＩＭＯ用アンテナ９２，９４を用いてＭＩＭＯ受信処理を行い、データ送信ＰＣ７２が生成したパケットデータを受信することによって例えば測定のためにインストールされたソフトウエア等によりスループットの測定を行うことが可能となり、ＭＩＭＯ受信の品質を評価できる。
【００４８】
図６は、電波暗室９６内に配置されたアンテナ６２，６４と評価対象ＰＣ９０の位置関係を示す図である。評価対象ＰＣ９０を収容する電波暗室９６は、電波吸収体９８を備えている。電波吸収体９８は、アンテナ６２，６４により形成されるビームのグレーティングローブ、メインローブ、およびサイドローブを吸収することにより反射波の発生を防止する。
【００４９】
評価対象ＰＣ９０とアンテナ９２，９４は、アンテナ保持台１００に保持された２本のアンテナ６２，６４と評価対象ＰＣ９０の２本のアンテナ９２，９４が対向するように配置される。アンテナ６２とアンテナ６４の中点Ｘと、アンテナ９２とアンテナ９４の中点Ｙとの距離は、小型の電波暗室を想定して３０波長とする。以上の各仮定した条件の下では、直線ＸＹと中点Ｘからアンテナ９２を結んだ直線のなす角、および直線ＸＹと中点Ｘからアンテナ９４を結んだ直線のなす角はともに３．３°となっている。図６において、点Ｘを中心に右回り方向を角度の正方向とし、点Ｘからみた点Ｙの方向を０°として説明する。
【００５０】
次に、図１を参照して伝搬環境再現装置１０について説明する。伝搬環境再現装置１０は、ローカル信号発生部１２において生成されたローカル信号と、動作クロック発生部１４において生成された動作クロックとを利用して、入力されたＲＦ信号であるストリーム１とストリーム２とに対して、フェージング付加及び複素係数重み付けを行い、生成したＲＦ信号をアンテナ６２とアンテナ６４へ出力する。
【００５１】
以下、伝搬環境再現装置１０の各構成について説明する。周波数変換部１６は、ローカル信号発生部１２が生成したローカル信号を利用して、入力されたＲＦ信号であるストリーム１を周波数変換して、ストリーム１のアナログベースバンド信号をＡＤコンバータ２０に出力する。周波数変換部１８は、周波数変換部１６と同一のローカル信号を利用して、入力されたＲＦ信号であるストリーム２を周波数変換して、ストリーム２のアナログベースバンド信号をＡＤコンバータ２２に出力する。
【００５２】
ＡＤコンバータ２０は、入力されたストリーム１のアナログベースバンド信号をＡＤ変換し、デジタルベースバンド信号を分配器２４に出力する。ＡＤコンバータ２２は、入力されたストリーム２のアナログベースバンド信号をＡＤ変換し、デジタルベースバンド信号を分配器２６に出力する。
【００５３】
分配器２４は、ストリーム１のデジタルベースバンド信号を２分配し、分配されたストリーム１をフェージング付加部３０と、フェージング付加部３２に出力する。分配器２６は、ストリーム２を２分配し、分配されたストリーム２をフェージング付加部３４と、フェージング付加部３６に出力する。
【００５４】
無相関フェージング係数生成部２８は、フェージング係数の初期値を生成し、生成した初期値をフェージング付加部３０，３２，３４，３６に入力する。これにより、フェージング付加部３０，３２，３４，３６が送信信号に付加するフェージングが無相関となるようにする。
【００５５】
フェージング付加部３０は、分配器２４にて分配されたストリーム１の信号に、フェージングの初期値から算出したフェージングを付加し、フェージングが付加された送信信号を加算器４０に出力する。フェージング付加部３２は分配器２４にて分配されたストリーム１の信号に、フェージングの初期値から算出したフェージングを付加し、フェージングが付加された送信信号を加算器４２に出力する。フェージング付加部３４は分配器２６にて分配されたストリーム２の信号に、フェージングの初期値から算出したフェージングを付加し、フェージングが付加された送信信号を加算器４０に出力する。フェージング付加部３６は分配器２６にて分配されたストリーム２の信号に、フェージングの初期値から算出したフェージングを付加し、フェージングが付加された送信信号を加算器４２に出力する。
【００５６】
図７は、無相関フェージング係数生成部２８と、フェージング付加部３０の内部構成を示す図である。分配器１４０は、分配器２４より入力される送信信号を６つに等電力分配し、分配した送信信号を可変移相器１４１〜可変移相器１４６に入力する。
【００５７】
可変移相器１４１は、無相関フェージング係数生成部２８より入力されるフェージング初期値から第１の遅延パスの位相変化量を計算し、計算した移相変化量に基づいて分配された送信信号を移相させる。可変移相器１４１は、移相させた送信信号を振幅制御器１５１に入力する。振幅制御器１５１は、無相関フェージング係数生成部２８より入力されるフェージング初期値から第１の遅延パスの振幅変化量を計算し、計算した振幅変化量に基づいて送信信号の振幅を変化させる。振幅制御器１５１は、振幅を変化させた送信信号を遅延器１６１に入力する。遅延器１６１は、あらかじめ決められた遅延量だけ、分配され移相され振幅変化された送信信号を遅延させて加算器１７０に入力する。第２のパス〜第６のパスに処理を行う可変移相器１４２〜１４６、振幅制御器１５２〜１５６、遅延器１６２〜１６６も同様の動作を行う。加算器１７０は、遅延器１６１〜遅延器１６６から入力された信号を加算し、加算器４０に出力する。
【００５８】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、フェージング付加部３０の動作を示す概念図である。図８（ａ）は、無相関フェージング係数生成部２８によって生成されたＰＮ系列（初期値）２００を示す図である。
【００５９】
レイリーフェージングは、例えば、「ディジタル移動通信の電波伝搬基礎」唐沢好男著、コロナ社、Ｐ２２−２３に記載されているように、中心極限定理により、正規分布するランダムなＩ成分とＱ成分をベクトルにもつフェージングを与えることで、再現することができる。
【００６０】
フェージング付加部３０は、図８（ａ）に示すＰＮ系列２００において、最初の８個の１と０の合計の平均値をＩ１成分、続く８個の１と０の合計の平均値をＱ１成分として、時間ｔ１における第１パス２０２の複素係数を定める。フェージング付加部３０は、ＰＮ系列２００の次の８個の平均値から第２パスのＩ２成分、続く８個の平均値から第２パスのＱ２成分を求める。以下、同様にして、フェージング付加部３０は、ＰＮ系列２００の最初の９６個の値に基づいて、時間ｔ１における６つのパスの複素係数を求める。フェージング付加部３０は、続く９６個の値に基づいて、時刻ｔ２における６つのパスの複素係数を求める。
【００６１】
図８（ｂ）および図８（ｃ）は、フェージング付加部３０にてフェージングを付加したパスの時刻ｔ１、時刻ｔ２におけるスナップショットを示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、６つのパスの遅延時間が求められる。
【００６２】
上記ではフェージング付加部３０について説明したが、フェージング付加部３２，３４，３６もフェージング付加部３０と同じ構成を有する。ただし、無相関フェージング係数生成部２８は、フェージング付加部３２，３４，３６に対して、フェージング付加部３０とは異なるＰＮ系列を与える。これにより、フェージング付加部３０，３２，３４，３６が発生するフェージングは、無相関となる。
【００６３】
加算割合設定部３８は、加算割合制御信号を生成し、生成した加算割合信号を加算器４０と加算器４２に入力する。加算器４０は、入力された加算割合制御信号に基づいて、フェージングが付加されたストリーム１とストリーム２を指定された割合で加算する。加算器４０は、加算した信号を複素係数重み付け部４６に出力する。加算器４２は、入力された加算割合制御信号に基づいて、フェージングが付加された２つの送信信号を指定された割合で加算する。加算器４２は、加算した信号を複素係数重み付け部４８に出力する。なお、加算器４０，４２は、本発明における「送信信号加算部」に相当する。
【００６４】
複素係数決定部４４は、アンテナ６２とアンテナ６４が形成するアレイアンテナのメインビームが＋３．３°方向に向く様な複素重み付け係数を生成し、複素係数重み付け部４６に入力する。また、複素係数決定部４４は、アレイアンテナのメインビームが−３．３°方向に向くような複素重み付け係数を生成し、複素係数重み付け部４８に入力する。
【００６５】
複素係数重み付け部４６は、複素重み付け係数に基づいて、フェージングが付加された送信信号に対し、メインビームが＋３．３°方向に向き、グレーティングローブが−３．３°方向に向かないような複素係数重み付けを行う。すなわち、複素係数重み付け部４６は、アンテナ９２向けの送信信号を生成する。複素係数重み付け部４６は、複素係数重み付けしたベースバンド信号を、加算器５０および加算器５２に入力する。
【００６６】
複素係数重み付け部４８は、複素重み付け係数に基づいて、フェージングが付加された送信信号に対し、メインビームが−３．３°方向に向き、グレーティングローブが＋３．３°方向に向かないような複素係数重み付けを行う。すなわち、複素係数重み付け部４８は、アンテナ９４向けの送信信号を生成する。複素係数重み付け部４８は、複素係数重み付けしたベースバンド信号を、加算器５０および加算器５２に入力する。
【００６７】
図９は、複素係数重み付け部４６の内部構成を示す図である。複素係数重み付け部４６は、例えば、「アンテナ工学ハンドブック」オーム社、電子通信学会編のＰ２１６−Ｐ２１９に記載されているように、所望の方向にビームを形成するために、各アンテナエレメントに対応した移相量を計算し、計算した移相量の移相回転を送信信号に対して行って出力する。
【００６８】
複素係数重み付け部４６は、分配器１８０と２つの移相器１８２，１８４を有している。分配器１８０は、入力された信号を等電力同位相分配して出力する。移相器１８２および移相器１８４は、入力された複素重み付け係数により決定される移相量に基づいて、分配されて入力された送信信号の位相を変化させる。移相器１８２にて位相を変化させた送信信号を加算器５０に入力し、移相器１８４にて位相を変化させた送信信号を加算器５２に入力する。なお、ここでは、分配器１８０にて送信信号を２つに分配した後、位相を変化させる構成について説明したが、先に、移相器にて送信信号の位相を変化させた後、分配器にて送信信号を分配する構成とすることも可能である。
【００６９】
図１に戻って、伝搬環境再現装置１０の構成について説明する。加算器５０は、入力された２つの送信デジタルベースバンド信号を加算する。加算器５０に入力されるデジタルベースバンド信号は、メインビームが＋３．３°方向に向くようなベースバンド信号と、メインビームが−３．３°方向に向くようなベースバンド信号である。加算器５０は、加
算したベースバンド信号をＤＡコンバータ５４に入力する。ＤＡコンバータ５４は、加算器５０から入力されたベースバンド信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を周波数変換部５８に入力する。周波数変換部５８は、ＤＡコンバータ５４にて変換された送信アナログベースバンド信号を周波数変換し、周波数変換後のＲＦ信号をアンテナ６２に入力する。加算器５２は、入力された２つの送信デジタルベースバンド信号を加算する。ＤＡコンバータ５６は、加算器５０から入力されたベースバンド信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部６０は、ＤＡコンバータ５６にて変換された送信アナログベースバンド信号を周波数変換し、アンテナ６４に入力する。
【００７０】
周波数変換部５８は、ローカル信号発生部１２が生成したローカル信号を利用して、入力された重み付けされた送信アナログベースバンド信号を周波数変換して、送信アナログＲＦ信号をアンテナ６２に出力する。周波数変換部６０は、周波数変換部５８と同一のローカル信号を利用して、入力された重み付けされた送信アナログベースバンド信号を周波数変換して、送信アナログＲＦ信号をアンテナ６４に出力する。
【００７１】
動作クロック発生部１４は、伝搬環境再現装置１０内のデジタル回路であるＡＤコンバータ２０，２２、分配器２４，２６、フェージング付加部３０，３２，３４，３６、加算器４０，４２，５０，５２、複素係数重み付け部４６，４８、ＤＡコンバータ５４，５６に、同一のクロック信号を出力し、各デジタル回路は同期して動作する。
【００７２】
図１０および図１１は、上記したＭＩＭＯ無線機装置評装置のアレイアンテナが形成するビームパターンを示す図である。例えば、「アンテナ工学ハンドブック」オーム社、電子通信学会編のＰ２０１−Ｐ２０２に記載されているように、ボアサイト方向にアレイアンテナのビームを形成する場合、グレーティングローブが可視領域に入らない範囲でできる限り素子間隔を大きくして使用するのが一般的である。具体的には、アンテナ間隔を、送信周波数の波長より、わずかに小さくして使用するのが普通である。これに対し、本発明では、アレイアンテナのエレメント間隔を５λ（λは、送信周波数の波長）としている。
【００７３】
図１０は、２本の送信アンテナから構成されるアンテナアレイが形成するビームについて、遠方界条件と仮定したときに、アンテナに給電する信号の位相を回転させ、ビームを＋３．３°および−３．３°方向に向けたときの指向性利得を示したものである。グラフの縦軸は指向性利得、横軸はボアサイト方向を０°としたときのアジマス角を示している。グラフ上にはアジマス角が＋１０°から−１０°までの範囲で、アンテナ間隔ｄ＝１．０λの時の＋３．３°方向に向けたビームパターン２１０ａ、ｄ＝５λのとき−３．３°方向に向けたビームパターン２１１ａと、ｄ＝５λの時の＋３．３°方向に向けたビームパターン２１２ａを示している。
【００７４】
アンテナ６２，６４と評価対象ＰＣ９０が図６に示す配置のとき、一方のアンテナ９２に向けたビームが他方のアンテナ９４へ放射される度合いについて説明する。図１０のビームパターン２１０ａから分かるように、アンテナ間隔が１λであるときに、アンテナ９２のある＋３．３°方向にビームを向けた場合、アンテナ９４のある−３．３°方向には、＋３．３°方向に比べ、指向性利得を１ｄＢ程度しか抑圧できていない。
【００７５】
本実施の形態のように、アンテナ間隔を５λとした場合には、メインビームが評価対象ＰＣ９０のアンテナ間隔より小さくなるため、ビーム２１２ａによる−３．３°方向へのビームは、零点またはヌル点を形成するため大きく抑圧することが可能である。一方、ビーム２１１ａによる＋３．３°方向へのビームは零点またはヌル点を形成するため大きく抑圧することができる。これらのアンテナ指向性は、直交ビームを形成し無相関とすることができる。また、ビーム２１１ａ、２１２ａのピーク方向をそれぞれ＋３．３°、−３．３°から０°に近づけることにより、評価対象ＰＣのアンテナの存在する＋３．３°方向と−３．３°方向とに存在するビーム２１１ａおよびビーム２１２ａによるピーク値と零点とのレベル差が減少するため、相関が増加する。これはまた、評価対象ＰＣ９０のアンテナ間隔が減少したときに、アンテナ相関が増大することを意味する。例えば、図１０に示したアンテナビームにより設定された系において、様々な評価対象ＰＣ９０を試験したとき、アンテナ間隔が小さい評価対象ＰＣ９０においては、ＭＩＭＯ伝送特性が劣化する等の試験を実施するのに有効である。
【００７６】
図１１に、アンテナ間隔が５λであるときのビームパターンの概念図を示している。実線で示すパターン２１４は＋３．３°方向にビームを向けた場合のビームパターンである。また、破線で示すパターン２１６は−３．３°方向にビームを向けた場合のビームパターンである。
【００７７】
アンテナ６２，６４の間隔が１λよりも大きいため、アンテナ９２に向けたビームパターン２１４の他に、ビームパターン２１４と同等の利得を持つグレーティングローブが多数現れるが、グレーティングローブはアンテナ９４に照射されない。多数発生するグレーティングローブは、電波吸収体９８に吸収される。
【００７８】
図１２は、３本の送信アンテナからなるアンテナアレイが形成するビームについて、遠方界条件と仮定したときに、アンテナに給電する信号の位相を回転させ、ビームを＋３．３°および−３．３°方向に向けたときの指向性利得を示したものである。グラフの縦軸は指向性利得、横軸はボアサイト方向を０°としたときのアジマス角を示している。グラフ上には、アジマス角が＋１０°から−１０°までの範囲で、アンテナ間隔ｄ＝１．０λの時の＋３．３°方向に向けたビームパターン２１０ｂ、ｄ＝５λのとき−３．３°方向に向けたビームパターン２１１ｂと、ｄ＝５λの時の＋３．３°方向に向けたビームパターン２１２ｂを示している。図１２において、図１０と異なるのは、例えば図４において５波長間隔に設置された３本のアンテナを有することである。アンテナの増加に伴い、図１における複素係数重み付け部、ＤＡコンバータ、周波数変換部が１個ずつ増加される。この場合、アンテナ制御の自由度の増加、すなわち複素係数重み付け部が１つ増加することにより図１１に示すように、＋３．３°方向に送出されたビームに対して、−３．３°方向への放射はサイドローブで相関抑圧することが可能となる。サイドローブでの相関抑圧は、アジマス方向の範囲または相関抑圧のレベルを複素係数の重み付けを適切に変化させることにより任意にすることが可能となる。例えば、各アンテナの振幅の重み付けを等しくする場合には図１２に示すようにサイドローブレベルはピーク方向に比較して、約−１０ｄＢとなり、各アンテナの振幅の重み付けを０．７：１：０．７にした場合は、約−１５ｄＢとなり、各アンテナ振幅の重み付けを０．５：１：０．５にした場合には、サイドローブ部分は零点となる。送信２本アンテナにおいては、ビームパターン間相関度の度合いは各ビームのピークと零点により決定されていたため、電波暗室の回転台上に設置された評価ＰＣに対して、所望の相関度を設定できる回転範囲が限られる。送信２本のアンテナによる１つのビームにおいての位相差が半波長になりお互いに信号をうち消し合う特定のポイントすなわち零点近傍に限定される。一方、送信３本アンテナにより２送信ビームを形成することにより、サイドローブ抑圧が可能となり、所望の相関抑圧ができる範囲を拡大することが可能となる。
【００７９】
このような構成とすることによって、本実施の形態は、小型の電波暗室９６と、送信アンテナ２本または３本で、独立したビームを評価対象ＰＣ９０の２本のアンテナ９２，９４に照射することが可能である。以上、本実施の形態のＭＩＭＯ無線評価装置７０の構成について説明した。
【００８０】
本実施の形態のＭＩＭＯ無線評価装置は、ストリーム１とストリーム２を加算器４０，
４２にて加算し、２つの送信信号を生成する。複素係数重み付け部４６，４８は、２つの送信信号のそれぞれのメインビームが＋３．３°方向、−３．３°方向に向けて照射されるように、複素係数重み付けを行う。この構成により、評価対象ＰＣ９０のアンテナ９２，９４に対して、ストリーム１およびストリーム２を合成した送信信号のメインビームを照射することができる。ストリーム１およびストリーム２には、それぞれ無相関のフェージングが付加されており、加算器４０，４２にて所定の割合で加算されているので、角度広がりを持ったビームの受信環境と等価的に同じ受信環境を実現することができる。
【００８１】
また、本実施の形態では、グレーティングローブが評価対象ＰＣ９０のアンテナ９２，９４に照射されないような複素係数重み付けがなされ、かつ、評価対象ＰＣ９２およびアンテナ６２，６４が電波暗室９６に配置されている。これにより、グレーティングローブ、サイドローブは電波吸収体９８に吸収されるので、グレーティングローブ、サイドローブが反射して、アンテナ９２，９４に入射されることがない。従って、グレーティングローブ等が試験環境に対するノイズとなることがなく、適切な試験環境を実現できる。
【００８２】
上記した実施の形態では、独立したビームにおいてストーム１とストリーム２に無相関のフェージングを加える場合について説明したが、ビーム間で特定の相関を有するフェージングを加えることにより、任意の角度広がりを実現してもよい。以下、上記した実施の形態の変形例について、図１および図１３（ａ）および図１３（ｂ）を参照しながら、説明する。
【００８３】
ビーム間に相関があるフェージング環境では、想定された伝搬モデルを構成するように適切なパラメータ値を相関係数に設定する。ＭＩＭＯにおいては、一般的にシステムのリンクレベルシミュレーションを行う際の時空間モデルにより、その特性が決定されている。例えば、無線ローカルエリアネットワークの規格ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおいては、「IEEE802 .11 11-03-0940-000n-tgn-channel-madel」に示すチャネルモデルが提供され、携帯電話規格３ＧＰＰにおいては、空間時間モデル（ＳＣＭモデル）として「3GPP TR 25.996 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Spatial channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations」に示されるＭＩＭＯ伝搬モデルが提供され、そのモデルの中ではパスの到来方向と各パスの角度広がりが規定されている。
【００８４】
本実施の形態においては、ビーム間のフェージング相関特性をあらかじめ決めておくために、モデルにより規定されたパスの到来方向と角度広がりを用いて、フェージングの相関係数を決定し、モデルの伝搬環境を再現する。アンテナ相関値の制御の方法について以下に詳細に記述する。フェージングが無相関の場合については上記に記載したように、図１のフェージング付加部３０，３２，３４，３６において異なるＰＮ符号によりフェージングを発生している。
【００８５】
これに対して、相関がある場合においては無相関フェージング生成部２８において、フェージング付加部３０，３２は同じＰＮ符号によるフェージング、フェージング付加部３４，３６は同じＰＮ符号によるフェージングを付加する。すなわち、同じストリームにおいては、同じＰＮ符号のフェージングが付加され、異なるストリームにおいては異なるフェージングが付加される。加算割合設定部３８は、モデルに応じた加算割合を計算し、加算器４０と加算器４２に値を設定する。
【００８６】
複素係数決定部４４において、適切な複素係数が設定されアンテナ２本にて直交ビームが形成されている場合を例として説明する。アンテナ２本により直交ビームが形成された場合は、図１０に示すように、２つのビームが形成され、そのビームのピーク方向には他方のビームの零点（ヌル）が形成される。図１に示すフェージング付加部３０，３２，３４，３６において異なるＰＮコードの種により生成されたレイリーフェージングが付加された場合、これらのビームは無相関となる。なお、本例では、フェージング付加部３０とフェージング付加部３２とが同じＰＮ符号によるフェージング、フェージング付加部３４とフェージング付加部３６が同じＰＮ符号によるフェージングを付加するので、ストリーム１とストリーム２のフェージングは無相関となり、ストリーム１から分岐した信号同士、ストリーム２から分岐した信号同士は相関を有する。
【００８７】
本例では、フェージング付加部３０から加算部４０に入力される信号と、フェージング付加部３２から加算部４２に入力される信号とは相関を有し、フェージング付加部３４から加算部４０に入力される信号と、フェージング付加部３６から加算部４２に入力される信号とは相関を有する。加算部４０、４２は、加算割合設定部３８にて設定された割合で、入力された信号を加算することにより、相関を有するビームを生成する。加算割合設定部３８は、例えば、「ディジタル移動通信の電波伝搬基礎」唐沢好男著、コロナ社、Ｐ６６に記載されているように、下記の式（１）により角度広がりからフェージング相関特性を導出する。
【数１】
2009049966.tif 000003
【００８８】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、式（１）に基づきパスの到来角が０度および６０度の場合の相関特性の計算値を示したものである。図１３（ａ）は電波の到来方向のアジマス角が０°方向の場合、図１３（ｂ）は電波の到来方向のアジマス角が６０°の場合における相関特性を示す図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）では、評価対象ＰＣのＭＩＭＯアンテナ間隔と、相関係数の関係を、角度広がりをパラメータとして示している。  
【００８９】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）において、グラフ３０１およびグラフ３１１は角度広がり３０°、グラフ３０２およびグラフ３１２は角度広がり１０°、グラフ３０３およびグラフ３１３は角度広がり５°、グラフ３０４およびグラフ３１４は角度広がり２°、グラフ３０５およびグラフ３１５は角度広がり１°のときの相関係数を示す。
【００９０】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）から分かるように、評価対象ＰＣ９０のアンテナ間隔は既知の値であり、到来方向のアジマス角および角度広がりは伝搬モデルにより規定される。加算割合設定部３８は、これらの関係より、到来波の到来角度と角度広がりが指定されたときにビーム間の相関値を一意に決定する。加算割合設定部３８は、この相関値を用いて加算割合を決定することにより、ＭＩＭＯの所望の到来角度および角度広がりを実現することができる。
【００９１】
上記した実施の形態では、相関のあるフェージングを付加したビームを評価対象に照射する場合、相関値を制御することで、擬似的に角度広がりのある環境でのＭＩＭＯ無線機の性能を評価することができるという効果がある。
【００９２】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態の無線評価装置について、ＭＩＭＯ無線評価装置を例として、図面を参照しながら説明する。
図１４は、ＭＩＭＯ無線評価装置が備える伝搬環境再現装置１１の構成を示す図である。第２の実施の形態の伝搬環境再現装置１１の基本的な構成は、第１の実施の形態のＭＩＭＯ無線評価装置１０と同じであるが、第２の実施の形態の伝搬環境再現装置１１は、第１のＭＩＭＯ無線評価装置１０の構成に加え、ＭＩＭＯ伝送評価部６８を有する。図１４において、図１と同じ符号を有するブロックは同じ機能を有する構成であり、重複する説明を省略する。
【００９３】
ＭＩＭＯ伝送評価部６８は、評価対象ＰＣ９０に有線または無線により接続されている。無線を用いる場合には、評価すべき無線チャネルと異なる無線チャネルを用いる。ＭＩＭＯ伝送評価部６８は、評価対象ＰＣ９０から受信品質を示す情報のフィードバックを受ける。
【００９４】
図１５は、第１の実施の形態と異なるアンテナ配置を有する評価対象ＰＣ９０の例を示す図である。第１の実施の形態では、図５に示すように、評価対象ＰＣ９０の２つのアンテナ９２、９４は、評価対象ＰＣ９０の筐体に対して対象に配置されていたのに対して、図１５に示す例では、アンテナ９４とアンテナ９５は、筐体１３０に対して非対称に配置されている。
【００９５】
図１６は、第２の実施の形態のＭＩＭＯ無線評価装置によるビームパターンを示す図である。図１６においてビーム２１８，２２０は、無相関またはあらかじめ設定された相関を有するフェージングが付加されたビームを示す。図１６において、図１１と同じ符号は、図１１と同じブロックを示す。図１５に示す様なアンテナ配置を有する評価対象ＰＣ９０を評価する際の伝搬再現装置１１の動作について説明する。
【００９６】
上記した第１の実施の形態で説明したように、２つのビームのピーク方向に、評価対象ＰＣ９０のアンテナがある場合に、ＭＩＭＯチャネルが無相関となり、良い特性が得られる。図９に示すように、筐体の両側にアンテナ９２、９４が設置されたと仮定した場合には、このような良い特性の状態になる。しかし、図１５に示すように、アンテナの配置が対称でない場合には、両者のアンテナが同一のビーム内に入り同一のフェージング信号を受信する割合が多くなるため、相関が大きくなりＭＩＭＯ伝送特性が劣化することが考えられる。
【００９７】
図１４の複素係数決定部４４は、次のような動作によりＭＩＭＯ伝送品質をモニタしながら２つのビームの方向を決定する。直交ビームの直交関係またはサイドローブによる相関を軽減した関係を保持したままビームを振るためには、複素係数において振幅を不変とし、位相を０°から３６０°まで変化させる。
【００９８】
図１６は、ビームの方向を変える動作を示す図である。伝搬環境再現装置１１は、位相を変化させることにより、ビーム２１８，２２０の方向を矢印２２２のように振ることができる。評価対象ＰＣ９０は、スループット、パケットエラー率またはビットエラー率等の符号誤り率の受信品質を測定する。そして、評価対象ＰＣ９０は、測定した受信品質を示す信号を、有線または無線の信号線路を通して伝搬環境再現装置１１に送信する。
【００９９】
伝搬環境再現装置１１は、評価対象ＰＣ９０からの受信品質のフィードバックに基づいて、ビームをアジマス方向に振った時のＭＩＭＯ通信品質を測定する。そして、伝搬環境再現装置１１は、ＭＩＭＯ通信品質が最も良い状態、すなわち、直交ビームが評価対象ＰＣに対して最もＭＩＭＯ通信品質が良くなるような通信状態となるように複素係数を決定する。以下、この環境を用いて、評価対象ＰＣ９０の評価を行う。
【０１００】
以上のように、本発明の第２の実施の形態によれば、評価対象ＰＣのアンテナ配置が対称でない場合においても、ＭＩＭＯ伝送品質評価部６８、複素計数決定部４４によりＭＩＭＯ通信品質が最良となるビーム形状を決定することができる。従って、筐体の形状、アンテナ配置、筐体の設置場所が限定されていない場合においても、適切なＭＩＭＯ伝送品質評価が行えるという効果を有する。
【０１０１】
なお、本実施の形態においては、評価対象ＰＣ９０のＭＩＭＯ受信結果を用いて、ＭＩＭＯ伝送品質評価部６８が品質最良点を探索する例を挙げたが、ストリーム１およびストリーム２の信号フォーマット、送信信号があらかじめわかっている場合においては、評価対象ＰＣ９０のアンテナ受信ＲＦ信号または周波数変換された信号をＭＩＭＯ伝送品質として伝送品質評価部６８に入力し、復調および信号品質を検出するような系を構成してもよい。
【０１０２】
以上、本発明の無線評価装置について、実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
【０１０３】
上記した実施の形態では、２本または３本のアンテナ６２，６４を有するアンテナアレイ６６を１つ利用してＭＩＭＯ無線評価装置７０を構成する場合について示したが、アンテナ数が４本以上の場合にも、同様の構成で独立したビームを照射することができる。この場合、ビーム幅を小さくすることができるため、評価対象ＰＣ９０が小さい場合や、携帯電話端末等の小型のＭＩＭＯ無線端末の評価を行うことができる。なお、３本以上のアンテナを用いる場合、アンテナを同一直線上に設置してもよいし、円状に設置してもよい。また、同一直線上に設置する場合には、アンテナの間隔は、必ずしも等間隔でなくてもよい。これにより、メインローブを細く作るという効果が得られる。
【０１０４】
上記した実施の形態では、２本または３本のアンテナ６２，６４を有するアンテナアレイ６６を１つ利用してＭＩＭＯ無線評価装置７０を構成する場合について示したが、アンテナアレイが２つ以上有る場合にも、同様の構成で、独立したビームを照射することができる。この場合、複数の方向から独立したビームを照射することができるため、評価対象ＰＣ９０のアンテナの指向性に偏りがある場合等の評価に好適な評価装置を構築することができる。
【０１０５】
上記した実施の形態では、フェージング付加部３０が、Ｉ成分とＱ成分がそれぞれ正規分布するとしてフェージング付加量を計算する例について説明したが、位相成分が変動せず、振幅成分のみレイリー分布するとしてフェージング付加量を計算してもよい。この構成により、独立したレイリーフェージングを簡易な構成で発生させることができる。
【０１０６】
上記した実施の形態では、ビームフォーミングを行う複素係数重み付け部４６，４８が、位相の重み付けをする場合について説明したが、位相と振幅を同時に重み付けしてビームフォーミングする場合にも、同様の効果がある。この構成により、より低いサイドローブレベルをもつビームを形成することができる。
【０１０７】
上記した実施の形態では、送信アンテナのボアサイト方向に評価対象ＰＣ９０を設置する場合について説明したが、必ずしもボアサイト方向に設置しなくてもよい。アンテナ６２，６４の間隔を１λよりも大きくして、独立した複数のビームを評価対象ＰＣ９０のアンテナに照射することにより、本実施の形態と同様の効果を有する。
【０１０８】
上記した実施の形態において、評価対象ＰＣ９０が２つのアンテナ９２，９４を有する場合について説明したが、アンテナが３つ以上の場合においても、上記した実施の形態と同様に、ＭＩＭＯ無線端末の試験に適した角度広がりを有する環境を再現できる。なお、アンテナが３本の場合、それぞれのアンテナに別のビームを向けるためには、メインビームがより細いことが必要となる。ここで、上記した実施の形態のようにアンテナの間隔を送信周波数の波長より大きくすることにより、細いビームを形成できるので、所定のアンテナにメインビームを照射することが可能である。なお、この場合、独立した３つのビームを形成し、評価対象ＰＣ９０が備える３つのアンテナにそれぞれ別々のビームを向けてもよいし、少なくとも２つのアンテナに別々のビームを向けてもよい。
【０１０９】
上記した実施の形態において、送信信号にビーム制御のための位相の重み付けをする場合や、フェージングを付加する場合において、無線周波数帯の送信信号に処理を行うのか、ベースバンド帯の送信信号に処理を行うのか示していないが、どちらの周波数帯の送信信号に処理を行っても、上記した実施の形態と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成により、角度広がりのある環境における受信状態を再現することができ、ノートパソコンや携帯電話端末等の信号処理部、アンテナ、アンテナ配置等を評価する方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】伝搬環境再現装置の構成を示す図
【図２】ＭＩＭＯ無線評価装置およびその試験環境を示す図
【図３】アクセスポイントの内部構成およびデータ送信ＰＣを示す図
【図４】（ａ）アンテナ保持台の構成を示す図（ｂ）保持用穴にアンテナを保持した状態を示す断面図を示す図
【図５】評価対象ＰＣの構成を示す図
【図６】電波暗室内に配置されたアンテナと評価対象ＰＣの位置関係を示す図
【図７】無相関フェージング係数生成部と、フェージング付加部の内部構成を示す図
【図８】（ａ）無相関フェージング係数生成部によって生成されたＰＮ系列を示す図（ｂ）時刻ｔ１におけるフェージング付加のスナップショットを示す図（ｃ）時刻ｔ２におけるフェージング付加のスナップショットを示す図
【図９】複素係数重み付け部の内部構成を示す図
【図１０】アンテナが２本の時ビームを＋３．３°方向に向けたときの指向性利得を示した図
【図１１】アンテナ間隔が５λであるときのビームパターンの概念図
【図１２】アンテナ３本の時ビームを＋３．３°方向に向けたときの指向性利得を示した図
【図１３】（ａ）パスの到来角が０度の場合の相関特性の計算値を示した図（ｂ）パスの到来角が６０度の場合の相関特性の計算値を示した図
【図１４】ＭＩＭＯ無線評価装置が備える伝搬環境再現装置の構成を示す図
【図１５】第１の実施の形態と異なるアンテナ配置を有する評価対象ＰＣの例を示す図
【図１６】第２の実施の形態の動作概念を示す図
【図１７】従来の無線機評価装置の構成図
【符号の説明】
【０１１２】
１０、１１  伝搬環境再現装置
１２  ローカル信号発生部
１４  動作クロック発生部
１６、１８、５８、６０  周波数変換器
２０、２２  ＡＤコンバータ
２４、２６  分配器
２８  無相関フェージング係数生成部
３０、３２、３４、３６  フェージング付加部
３８  加算割合設定部
４０、４２、５０、５２  加算器
４４  複素係数決定部
４６、４８  複素係数重付け部
５４、５６  ＤＡコンバータ
６２、６４、６５  アンテナ
６６  アレイアンテナ
６８  ＭＩＭＯ伝送品質評価部
７０  ＭＩＭＯ無線評価装置
７２  データ送信パソコン
７４  アクセスポイント
７６  ベースバンド部
７８  無線部
８０  イーサネット（登録商標）ケーブル
９０  評価対象パソコン
９２、９４  ＭＩＭＯ用アンテナ
９６  電波暗室
９８  電波吸収体
１００  アンテナ保持台
１０２  保持棒
１０４  保持板
１０６  保持板補強板
１０８  脚部
１１０  台部
１１２、１１４  保持用穴
１１６  両端コネクタ
１１８、１２０  ＳＭＡコネクタ
１２２  同軸ケーブル
１３０、１３２  筐体
１３４  ヒンジ部
１４０  分配器
１４１〜１４６  可変移相器
１５１〜１５６  振幅制御器
１６１〜１６６  遅延器
１７０  加算器
１８０  分配器
１８２、１８４  移相器
【図１】
2009049966.tif 000004
【図２】
2009049966.tif 000005
【図３】
2009049966.tif 000006
【図４】
2009049966.tif 000007
【図５】
2009049966.tif 000008
【図６】
2009049966.tif 000009
【図７】
2009049966.tif 000010
【図８】
2009049966.tif 000011
【図９】
2009049966.tif 000012
【図１０】
2009049966.tif 000013
【図１１】
2009049966.tif 000014
【図１２】
2009049966.tif 000015
【図１３】
2009049966.tif 000016
【図１４】
2009049966.tif 000017
【図１５】
2009049966.tif 000018
【図１６】
2009049966.tif 000019
【図１７】
2009049966.tif 000020