特許 5786871 受信感度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5786871

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】受信感度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/08 20060101AFI20150910BHJP

   H04B 17/00 20150101ALI20150910BHJP

【ＦＩ】

   G01R29/08 A

   H04B17/00

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-556766(P2012-556766)

(86)(22)【出願日】2012年1月17日

(86)【国際出願番号】JP2012000232

(87)【国際公開番号】WO2012108124

(87)【国際公開日】20120816

【審査請求日】2013年5月10日

(31)【優先権主張番号】特願2011-25116(P2011-25116)

(32)【優先日】2011年2月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100122770

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】仲瀬 正樹

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１７２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−４９９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１２２３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９２９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６３４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５４２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８６９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１０５１２６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２９／１０、２９／０８

Ｈ０４Ｂ １７／００−１７／４０、

７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０５Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナを備えるＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定する受信感度測定方法であって、
前記ＭＩＭＯ通信装置を、外部ノイズから遮断され、かつ内部では電波の反射がない無反射系の環境に配置する配置ステップと、
前記複数のアンテナが接続される複数の給電点のうち、１つの給電点に対して試験信号を受信するためのアンテナを接続し、該給電点以外の各給電点すべてに対して試験信号が伝送されるケーブルを接続する接続ステップと、
１つの前記アンテナに対して試験信号を送信するとともに、前記ケーブルを通して試験信号を伝送して、前記ＭＩＭＯ通信装置自身から発生し、前記アンテナを経由して混入するノイズの影響を含めた前記ＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定する測定ステップと、を備えることを特徴とする受信感度測定方法。

【請求項2】

前記接続ステップでは、前記ケーブルの途中に、アッテネータを挿入することを特徴とする請求項１に記載の受信感度測定方法。

【請求項3】

前記配置ステップでは、前記ＭＩＭＯ通信装置を、電波暗室の中に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の受信感度測定方法。

【請求項4】

前記配置ステップでは、前記ＭＩＭＯ通信装置を、電波暗箱の中に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の受信感度測定方法。

【請求項5】

前記配置ステップでは、前記ＭＩＭＯ通信装置を、ＴＥＭセルの中に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の受信感度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、受信感度測定方法に関し、特に、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信装置の受信感度を測定する受信感度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、無線ＬＡＮ等の分野では、高速伝送を実現するＭＩＭＯ通信方式が実用化されている。ＭＩＭＯ通信方式は、送受信局に複数のアンテナを装備し、同一周波数で複数の信号系列を空間多重して同時に伝送するため、アンテナ数に比例して伝送容量を増大することができる。

【0003】

ところで、従来から、無線通信システムの評価実験には、有線実験と無線実験とが用いられている。有線実験は、送信機と受信機と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。

【0004】

無線実験では、通常、ＭＩＭＯ通信装置が備えるアンテナ間の距離と比較して、ＭＩＭＯ通信装置（受信アンテナ）と測定器の送信アンテナとの距離が充分に大きくなる。そのため、ＭＩＭＯ通信装置の受信感度を、上述した無線実験で測定しようとした場合、複数の送信アンテナから出力された試験信号が伝搬中に混ざり合い（すなわち空間相関が高くなり）分離できなくなる。

【0005】

ここで、特許文献１には、ＭＩＭＯ無線機と測定器とを有線で接続するとともに、該ＭＩＭＯ無線機と測定器間にＭＩＭＯ試験装置を挿入し、実環境に近い伝送路条件を模擬的に作り出すシステムが開示されている。より詳細には、ＭＩＭＯ試験装置は、送信機のアンテナ端子に接続される３つの入力端子と、受信機のアンテナ端子に接続される３つの出力端子と、入力端子のそれぞれに接続され、入力端子から入力される信号を３つの信号に分配する分配器と、出力端子のそれぞれに接続され、分配器から入力される信号を合成し、合成された信号を出力端子に入力する合成器と、分配器と合成器との経路上に設けられた移相器とを備える。

【0006】

このＭＩＭＯ試験装置によれば、分配器と合成器とを介して３つの入力端子と３つの出力端子とを接続することにより、各アンテナから送信された信号が３つのアンテナで受信されるＭＩＭＯ無線機の実使用環境に近い伝送路条件を擬似的に作り出すことができる。また、分配器から合成器の経路上にその通過特性を変える移相器を設けることにより、実環境で起こり得る伝送路条件の変化を擬似的に作り出すことができる。なお、試験環境では、無線通信を使う代わりに、データを送信するＭＩＭＯ送信機であるＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）と、ＭＩＭＯ受信機として動作するＳＴＡ（Ｓｔａｔｉｏｎ）が有線で接続され、その接続系路上に上述したＭＩＭＯ試験装置が設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８−２６３４０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、近年、携帯電子機器を構成する無線通信回路と情報処理回路の高密度化などに伴い、携帯電子機器内のＬＳＩや電源回路などで発生した電磁ノイズがアンテナを経由して受信回路に混入し、受信感度を劣化させる現象、所謂自家中毒が問題になっている。例えば、携帯電話機では、ＬＳＩやＤＣ−ＤＣコンバータなどを発生源とする電磁ノイズが、無線信号の受信回路に混入して、ビット誤り率（ＢＥＲ：ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）を増大させ、受信感度が低下するという現象が起きている。

【0009】

しかしながら、上述したように、特許文献１記載の試験装置では、ＡＰとＳＴＡ（ＭＩＭＯ通信装置）とがＭＩＭＯ試験装置を介して有線で接続されているため、ＭＩＭＯ通信装置自身から発生するノイズが、受信感度などの通信品質にどの程度影響を与えているかを評価することができない。

【0010】

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定する受信感度測定方法であって、空間相関を無くすことができ、かつ、自家中毒の影響を含めた受信感度評価を行うことが可能な受信感度測定方法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】

【0011】

本発明に係る受信感度測定方法は、複数のアンテナを備えるＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定する受信感度測定方法であって、ＭＩＭＯ通信装置を、外部ノイズから遮断され、かつ内部では電波の反射がない無反射系の環境に配置する配置ステップと、複数のアンテナが接続される複数の給電点のうち、１つの給電点に対して試験信号を受信するためのアンテナを接続し、該給電点以外の各給電点に対して試験信号が伝送されるケーブルを接続する接続ステップと、１つの上記アンテナに対して試験信号を送信するとともに、ケーブルを通して試験信号を伝送して、ＭＩＭＯ通信装置自身から発生し、アンテナを経由して混入するノイズの影響を含めたＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定する測定ステップとを備えることを特徴とする。

【0012】

本発明に係る受信感度測定方法によれば、ＭＩＭＯ通信装置が備える複数の給電点のうち、１つの給電点にはアンテナが接続され、それ以外の給電点にはケーブルが接続される。そして、複数の試験信号系列のうち、１つの試験信号系列は無線で、その他の試験信号系列は有線でＭＩＭＯ通信装置に入力される。そのため、各試験信号が混ざり合うことがなく、空間相関を無くすことができる（すなわち各試験信号を分離することができる）。また、１つの試験信号系列は、アンテナを通して受信されるため、ＭＩＭＯ通信装置自身から発生するノイズの受信感度に対する影響、すなわち自家中毒の影響を確認することができる。その結果、空間相関を無くすことができ、かつ、自家中毒の影響を含めた受信感度評価を行うことが可能となる。

【0013】

本発明に係る受信感度測定方法では、接続ステップにおいて、ケーブルの途中に、アッテネータを挿入することが好ましい。

【0014】

このようにすれば、アッテネータの減衰量を調節することにより、空間ロス及びアンテナのゲインを模擬することができる。

【0015】

本発明に係る受信感度測定方法では、上記配置ステップにおいて、ＭＩＭＯ通信装置を、電波暗室、電波暗箱、或いは、ＴＥＭセルの中に配置することが好ましい。

【0016】

このようにすれば、外部ノイズから遮断され、かつ内部では電波の反射がない無反射系の環境において、より正確にＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定することができる。また、電波暗室やＴＥＭセルを用いる場合には、より小型の設備で受信感度の測定を行うことができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ＭＩＭＯ通信装置の受信感度を測定する受信感度測定方法において、空間相関を無くすことができ、かつ、自家中毒の影響を含めた受信感度評価を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る受信感度測定方法で用いる測定システムの構成を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る受信感度測定方法の手順を示すフローチャートである。

【図3】第２実施形態に係る受信感度測定方法で用いる測定システムの構成を示す図である。

【図4】第３実施形態に係る受信感度測定方法で用いる測定システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0020】

（第１実施形態）
図１及び図２を併せて参照しつつ、第１実施形態に係る受信感度測定方法について説明する。図１は、本実施形態に係る受信感度測定方法で用いる受信感度測定システム（以下、単に「測定システム」という）１の構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る受信感度測定方法の手順を示すフローチャートである。

【0021】

この測定システム１は、複数のアンテナを備えるＭＩＭＯ通信装置３０の受信感度を測定するシステムであり、特に、空間相関を無くすことができ、かつ、自家中毒の影響を含めた受信感度評価を行うことができるシステムである。

【0022】

本実施形態に係る受信感度測定方法の実施に際しては、まず、測定システム１の構築（セットアップ）が行われる。そのため、先ず始めに、測定システム１を構成する、電波暗室１０を初め、試験信号発生器２０、送信アンテナ２１、アッテネータ２５、被測定物となるＭＩＭＯ通信装置３０、及び、各機器を接続するための同軸ケーブル２２，２３などが用意される。

【0023】

ここで、ＭＩＭＯ通信装置３０などを収容する電波暗室１０は、その内面が、反射波の発生を防止する複数の電波吸収体１０ａによって覆われており、外部ノイズから遮断され、かつ内部では電波の反射がない無反射系の環境を提供する。試験信号発生器２０は、複数系統の試験信号を出力するものであり、例えば標準信号発生器（シグナル・ジェネレータ）などが好適に用いられる。また、アッテネータ２５は、空間ロス及びアンテナのゲインを模擬するためのものである。

【0024】

［配置ステップＳ１００］
上述した設備や機器類の用意が整うと、次に、被測定物であるＭＩＭＯ通信装置３０、及び、試験信号を送出する送信アンテナ２１などが、電波暗室１０の中の所定の位置に配置される（配置ステップＳ１００）。なお、送信アンテナ２１は、ＭＩＭＯ通信装置３０から規定距離だけ離れた位置に設置される。また、試験信号発生器２０が、電波暗室１０の周囲の所定の位置に置かれる。

【0025】

［接続ステップＳ１１０］
次に、接続ステップＳ１１０では、試験信号発生器２０の一方の出力端子に同軸ケーブル２２の一端が接続される。この同軸ケーブル２２の他端は、電波暗室１０の中へ引き込まれ、セットされている送信アンテナ２１に接続される。よって、試験信号発生器２０の一方の出力端子は、同軸ケーブル２２を通して、送信アンテナ２１と接続される。

【0026】

また、試験信号発生器２０の他方の出力端子に同軸ケーブル２３の一端が接続される。この同軸ケーブル２３の他端は、電波暗室１０の中へ引き込まれ、ＭＩＭＯ通信装置３０の給電点３２に接続される。また、同軸ケーブル２３の途中には、アッテネータ２５が取り付けられる。よって、試験信号発生器２０の他方の出力端子は、同軸ケーブル２３及びアッテネータ２５を介して、ＭＩＭＯ通信装置３０の給電点３２と接続される。

【0027】

ＭＩＭＯ通信装置３０は、２本の受信アンテナ３３，３４それぞれが取り付けられる２つの給電点３１，３２を有している。これらの給電点３１，３２のうち、一方の給電点３１には、送信アンテナ２１からの電波（試験信号）を受信する受信アンテナ３３が取り付けられる。他方の給電点３２からは受信アンテナ３４が取り外される。そして、この給電点３２には、受信アンテナ３４の代わりに、上述した同軸ケーブル２３の他端が接続される。よって、試験信号発生器２０から出力される２系統の試験信号系列のうち、一方の試験信号系列は無線で、他方の試験信号系列は有線でＭＩＭＯ通信装置３０に入力される。

【0028】

［測定ステップ１２０］
測定システム１のセットアップが完了した後、ＭＩＭＯ通信装置３０の受信感度の測定が行われる（測定ステップＳ１２０）。ここで、外来ノイズレベルの十分に低い環境では、受信感度が高いほど弱い電波が受信可能である。受信感度は、無線システムに必要とされる受信信号の品質を確保するための最小入力信号として定義され、例えば、ＢＥＲ（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ：ビット誤り率）やＦＥＲ（ｆｌａｍｅ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ：フレーム誤り率）などの品質評価指標と入力信号強度の対として測定される。例えば、ＢＥＲやＦＥＲが所定値以上になる入力信号強度を測定することにより、受信感度が評価される。

【0029】

具体的には、ＭＩＭＯ通信装置３０の受信感度を測定する際には、送信アンテナ２１からＭＩＭＯ通信装置３０の受信アンテナ３３に対してテスト用の試験信号を送出するとともに、同軸ケーブル２３を通して試験信号をＭＩＭＯ通信装置３０に伝送し、所定の機能を果たすのに必要な最低電力、例えばＢＥＲが所定値以上になる電力を測定する。すなわち、試験信号発生器２０から出力される２系統の試験信号系列のうち、一方の試験信号系列を、送信アンテナ２１によって無線で送信するとともに、他方の試験信号系列を同軸ケーブル２３を通して（有線で）伝送しつつ、ビットエラーをカウントし、徐々に試験信号発生器２０の出力を低下させて、受信データのＢＥＲが所定値以上になる閾値を測定する。このようにして、ＭＩＭＯ通信装置３０の受信感度が測定される。

【0030】

本実施形態によれば、ＭＩＭＯ通信装置３０が備える２つの給電点３１，３２のうち、一方の給電点３１には受信アンテナ３３が接続され、他方の給電点３２には同軸ケーブル２３が接続される。そして、２つの試験信号系列のうち、一方の試験信号系列は無線で、他方の試験信号系列は有線でＭＩＭＯ通信装置３０に入力される。そのため、各試験信号が混ざり合うことがなく、空間相関を無くすことができる（すなわち各試験信号を分離することができる）。また、一方の試験信号系列は、受信アンテナ３３を通して受信されるため、ＭＩＭＯ通信装置３０自身から発生するノイズの受信感度に対する影響、すなわち自家中毒の影響を確認することができる。その結果、空間相関を無くすことができ、かつ、自家中毒の影響を含めた受信感度評価を行うことが可能となる。

【0031】

よって、ＭＩＭＯ通信装置３０の開発において、自家中毒に対するノイズ対策を行う場合には、対策前と対策後の受信感度を測定して比較することにより、ノイズ対策の効果を評価することができる。

【0032】

本実施形態によれば、配置ステップＳ１００において、ＭＩＭＯ通信装置３０が電波暗室１０の中に配置されるため、外部ノイズから遮断され、かつ内部では電波の反射がない無反射系の環境において、より正確にＭＩＭＯ通信装置３０の受信感度を測定することができる。また、本実施形態によれば、接続ステップＳ１１０において、同軸ケーブル２３の途中に、アッテネータ２５が挿入されるため、アッテネータ２５の減衰量を調節することにより、空間ロス及びアンテナのゲインを模擬することができる。

【0033】

（第２実施形態）
上述した第１実施形態に係る受信感度測定方法では、送信アンテナ２１及びＭＩＭＯ通信装置３０を電波暗室１０の中に配置したが、図２に示すように、電波暗室１０に代えて、送信アンテナ２１及びＭＩＭＯ通信装置３０を電波暗箱１１の中に配置して受信感度を測定することもできる。図２は、第２実施形態に係る受信感度測定方法で用いる測定システム２の構成を示す図である。その他の構成及び受信感度の測定の仕方は、上述した第１実施形態と同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0034】

本実施形態によっても、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、電波暗箱１１を用いることにより、より小型の設備で受信感度の測定を行うことができる。

【0035】

（第３実施形態）
上述した第１実施形態に係る受信感度測定方法では、送信アンテナ２１及びＭＩＭＯ通信装置３０を電波暗室１０の中に配置したが、図３に示すように、電波暗室１０に代えて、電界を均一に保つことができるＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）セル（又はＧＴＥＭ（Ｇｉｇａ−ｈｅｒｔｚ ＴＥＭ）セル）１２の中にＭＩＭＯ通信装置３０を配置して受信感度を測定してもよい。図３は、第３実施形態に係る受信感度測定方法で用いる測定システム３の構成を示す図である。

【0036】

ＴＥＭセル１２を用いる場合、接続ステップＳ１１０では、試験信号発生器２０の一方の出力端子に同軸ケーブル２２の一端が接続される。この同軸ケーブル２２の他端は、四角錐状のＴＥＭセル１２の先端部に取り付けられた同軸コネクタ２６に接続される。よって、ＴＥＭセル１２を用いる場合には、送信アンテナ２１は不要である。その他の構成及び受信感度の測定の仕方は、上述した第１実施形態と同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0037】

本実施形態によっても、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、ＴＥＭセル１２を用いることにより、さらに小型の設備で受信感度の測定を行うことができる。

【0038】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、２つの給電点３１，３２を有するＭＩＭＯ通信装置３０を例にして説明したが、ＭＩＭＯ通信装置３０の給電点の数は、２個に限られることはなく、３個以上であってもよい、その場合、１つの給電点に受信アンテナが取り付けられ、その他の給電点には同軸ケーブルが接続される。例えば、４つの給電点を有するＭＩＭＯ通信装置の場合には、１つの給電点には受信アンテナが取り付けられ、その他の３つの給電点にはそれぞれ同軸ケーブルが接続される。

【符号の説明】

【0039】

１，２，３ 測定システム
１０ 電波暗室
１１ 電波暗箱
１２ ＴＥＭセル
２０ 試験信号発生器
２１ 送信アンテナ
２２，２３ 同軸ケーブル
２５ アッテネータ
３０ ＭＩＭＯ通信装置
３１，３２ 給電点
３３ 受信アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】