特許 5938339 マルチアンテナ評価装置およびコンピュータプログラム

(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】5938339

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】マルチアンテナ評価装置およびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/26 20060101AFI20160609BHJP

   G01R 29/10 20060101ALI20160609BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20160609BHJP

   H04B 7/10 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   H01Q3/26 Z

   G01R29/10 Z

   G01R31/00

   H04B7/10 A

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-268567(P2012-268567)

(22)【出願日】2012年12月7日

(65)【公開番号】特開2014-116747(P2014-116747A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年8月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】天野 良晃

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２２７２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６３４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８７１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ３／２６

Ｇ０１Ｒ ２９／１０

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｈ０４Ｂ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の散乱体アンテナの各々から送信信号を放射するマルチアンテナ評価装置において、
被測定機のマルチアンテナに関する所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルと、被測定機のマルチアンテナと前記複数の散乱体アンテナに関する基準伝送特性行列とを用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相の調整に使用される重みベクトルであるパス到来方向設定値を算出するパス到来方向設定値算出部と、
前記パス到来方向設定値を用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相を調整するレベル・位相調整部と、
を備えたことを特徴とするマルチアンテナ評価装置。

【請求項2】

前記パス到来方向設定値算出部は、前記所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルと前記基準伝送特性行列を用い、該アレー方向特性ベクトルと、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号によるアレー応答ベクトルの合成とが一致する、前記パス到来方向設定値を算出することを特徴とする請求項１に記載のマルチアンテナ評価装置。

【請求項3】

パス到来方向を変数に持つアレーベクトル方向関数を記憶するアレーベクトル方向関数記憶部を備え、前記アレーベクトル方向関数から所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルを取得することを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチアンテナ評価装置。

【請求項4】

前記アレー方向特性ベクトルは、二次元における一方向、又は、三次元における二方向を変数として有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチアンテナ評価装置。

【請求項5】

前記基準伝送特性行列は時間を変数として有する関数として定義されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマルチアンテナ評価装置。

【請求項6】

前記所望パス到来方向は時間を変数として有する関数として定義されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチアンテナ評価装置。

【請求項7】

複数の散乱体アンテナの各々から送信信号を放射する処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
被測定機のマルチアンテナに関する所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルと、被測定機のマルチアンテナと前記複数の散乱体アンテナに関する基準伝送特性行列とを用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相の調整に使用される重みベクトルであるパス到来方向設定値を算出するパス到来方向設定値算出ステップと、
前記パス到来方向設定値を用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相を調整するレベル・位相調整ステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチアンテナ評価装置およびコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に記載のアンテナ評価装置が知られている。このアンテナ評価装置では、円周上に等間隔に設けられた複数の散乱体アンテナと、各散乱体アンテナから放射する信号のレベルや位相を調整する調整回路とを備え、円の中心付近に被測定アンテナを配置している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２２７２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述した従来のアンテナ評価装置では、以下に示す課題がある。
（１）被測定アンテナへのパス（電波伝搬路）の到来方向は、散乱体アンテナが在る方向に限定される。このため、任意の到来方向からのパスを実現するためには、散乱体アンテナの位置を適宜変更しなければならず、手間がかかる。
（２）パスの空間特性の分解能がプローブ数に依存する。
（３）多数のパスから成るマルチパス環境を模擬するためには、多数の散乱体アンテナおよび調整回路が必要になるために、装置構成が複雑になったりコストが増大したりする問題が生じる。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、マルチアンテナを評価する際に、数量や配置が限定された散乱体アンテナでアンテナ評価性能の向上を図ることができるマルチアンテナ評価装置およびコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明に係るマルチアンテナ評価装置は、複数の散乱体アンテナの各々から送信信号を放射するマルチアンテナ評価装置において、被測定機のマルチアンテナに関する所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルと、被測定機のマルチアンテナと前記複数の散乱体アンテナに関する基準伝送特性行列とを用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相の調整に使用される重みベクトルであるパス到来方向設定値を算出するパス到来方向設定値算出部と、前記パス到来方向設定値を用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相を調整するレベル・位相調整部と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

本発明に係るマルチアンテナ評価装置において、前記パス到来方向設定値算出部は、前記所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルと前記基準伝送特性行列を用い、該アレー方向特性ベクトルと、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号によるアレー応答ベクトルの合成とが一致する、前記パス到来方向設定値を算出することを特徴とする。

【0008】

本発明に係るマルチアンテナ評価装置においては、パス到来方向を変数に持つアレーベクトル方向関数を記憶するアレーベクトル方向関数記憶部を備え、前記アレーベクトル方向関数から所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルを取得することを特徴とする。

【0009】

本発明に係るマルチアンテナ評価装置において、前記アレー方向特性ベクトルは、二次元における一方向、又は、三次元における二方向を変数として有することを特徴とする。

【0010】

本発明に係るマルチアンテナ評価装置において、前記基準伝送特性行列は時間を変数として有する関数として定義されていることを特徴とする。

【0011】

本発明に係るマルチアンテナ評価装置において、前記所望パス到来方向は時間を変数として有する関数として定義されていることを特徴とする。

【0012】

本発明に係るコンピュータプログラムは、複数の散乱体アンテナの各々から送信信号を放射する処理を行うためのコンピュータプログラムであって、被測定機のマルチアンテナに関する所望パス到来方向のアレー方向特性ベクトルと、被測定機のマルチアンテナと前記複数の散乱体アンテナに関する基準伝送特性行列とを用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相の調整に使用される重みベクトルであるパス到来方向設定値を算出するパス到来方向設定値算出ステップと、前記パス到来方向設定値を用いて、前記複数の散乱体アンテナの各々から放射される送信信号のレベルおよび位相を調整するレベル・位相調整ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、マルチアンテナを評価する際に、数量や配置が限定された散乱体アンテナでアンテナ評価性能の向上を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】図１に示す散乱体２の構成例を示す説明図である。

【図3】アレーベクトル方向関数を説明するための説明図である。

【図4】アレーベクトル方向関数の位相特性例を示すグラフ図である。

【図5】基準伝送特性行列を説明するための説明図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るマルチアンテナ評価装置を説明するための説明図である。

【図7】本発明の実施例１に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図8】本発明の実施例２に係るアンテナ信号生成部１ａの構成例を示すブロック図である。

【図9】本発明の実施例３に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図10】本発明に係るマルチアンテナ評価装置の実施例３を説明するための説明図である。

【図11】本発明の実施例４に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図12】本発明に係るマルチアンテナ評価装置の実施例４を説明するための説明図である。

【図13】本発明の実施例５に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。

【図14】本発明に係るマルチアンテナ評価装置の実施例５を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。図１において、マルチアンテナ評価装置は、アンテナ信号生成部１と散乱体２を有する。図２は、図１に示す散乱体２の構成例を示す説明図である。図２において、散乱体２は複数（Ｍ個（Ｍは２以上の整数）、図２の例ではＭ＝８）の散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜８を有する。散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜８は円周上に等間隔で配置されている。散乱体２の中心付近には被測定機１００が設置される。被測定機１００は複数のアンテナ（マルチアンテナ）を有する。

【0016】

散乱体２および被測定機１００は電波無響室内に設置される。散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜８は、電波散乱体からの電波放射を模擬するものである。マルチアンテナ評価装置へ入力する送信信号には、例えば、ネットワークアナライザまたは信号発生器を利用することが挙げられる。また、被測定機１００のマルチアンテナで受信した信号の測定には、例えば、ネットワークアナライザやスペクトルアナライザなどの測定器を使用することが挙げられる。又は、被測定機１００がマルチアンテナを備えた無線機である場合には、該無線機と無線通信可能な無線機テスタを用いて、マルチアンテナ評価装置へ入力する送信信号の発生、および、マルチアンテナで受信した信号の測定を行ってもよい。

【0017】

図１において、アンテナ信号生成部１は分配器１１とレベル・位相調整部１２＃１〜Ｍとパス到来方向設定値算出部１３と基準伝送特性行列記憶部１４とアレーベクトル方向関数記憶部１５を備える。分配器１１は、入力された送信信号を各レベル・位相調整部１２＃１〜Ｍへ分配する。

【0018】

レベル・位相調整部１２＃１〜Ｍは、散乱体２のＭ個の散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍに対応して設けられている。各レベル・位相調整部１２＃１〜Ｍの出力信号は、それぞれ対応する散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍに入力されるように接続されている。以下、各レベル・位相調整部１２＃１〜Ｍを特に区別しないときは「レベル・位相調整部１２」と称する。レベル・位相調整部１２は、入力された送信信号のレベルおよび位相を調整する。このレベルおよび位相の調整量は、パス到来方向設定値算出部１３から入力されるパス到来方向設定値により決まる。各レベル・位相調整部１２＃１〜Ｍによってレベルおよび位相が調整された送信信号は、それぞれ対応する散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍから放射される（図２中の放射波Ｓ１〜Ｓ８に対応）。

【0019】

パス到来方向設定値算出部１３には、所望パス到来方向が入力される。所望パス到来方向は、被測定機１００のマルチアンテナへのパスの到来方向の所望値である。利用者は、被測定機１００のマルチアンテナに対して模擬したいパスの到来方向を、所望パス到来方向として入力する。所望パス到来方向には任意の値を入力することができる。

【0020】

パス到来方向設定値算出部１３は、所望パス到来方向と、基準伝送特性行列記憶部１４に格納されている基準伝送特性行列と、アレーベクトル方向関数記憶部１５に格納されているアレーベクトル方向関数とを用いて、パス到来方向設定値を算出する。以下、本実施形態に係るパス到来方向設定値の算出方法を説明する。

【0021】

まず、アレーベクトル方向関数について説明する。被測定機１００のマルチアンテナはＮ個（Ｎは２以上の整数）の単アンテナから構成されている。アレーベクトル方向関数Ａ（φ）は、式（１）で表される、Ｎ個の単アンテナの配置位置におけるそれぞれに対応する複素応答関数ａ_ｎ（φ）から構成される複素列ベクトル関数である。ｎは１からＮまでの整数である。

【0022】

【数1】

【0023】

但し、φはパスの到来方向（パス到来方向）である。複素応答関数ａ_ｎ（φ）は、ｎ番目の単アンテナの位置におけるパス到来方向φに対する複素応答関数である。

【0024】

アレーベクトル方向関数Ａ（φ）は、被測定機１００のマルチアンテナの単アンテナの位置と無線信号の周波数を変数に有する理論式により与えられる。又は、被測定機１００のマルチアンテナの応答特性が既知である場合は、その既知の応答特性を利用してアレーベクトル方向関数Ａ（φ）を定義してもよい。例えば、図３に示されるように、単アンテナ数Ｎが２であり、単アンテナ間の距離がＤであり、無線信号の波長がλである場合には、アレーベクトル方向関数Ａ（φ）は、パス到来方向φを変数に持つ式（２）で表される。図４に式（２）による位相特性例を示す波形Ｗ１，Ｗ２を示す。

【0025】

【数2】

【0026】

次に、基準伝送特性行列について説明する。基準伝送特性行列Ｈは、式（３）で表されるように、ｎ番目の単アンテナとｍ番目の散乱体アンテナＡＮＴ＃ｍに関する複素伝送特性ｈ_ｎｍから構成される、Ｎ行Ｍ列の複素行列である。ｍは１からＭまでの整数である。複素伝送特性ｈ_ｎｍは、ｎ番目の単アンテナの位置とｍ番目の散乱体アンテナＡＮＴ＃ｍの位置の間の複素伝送特性である。

【0027】

【数3】

【0028】

基準伝送特性行列Ｈは、Ｍ個の散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍの位置と、被測定機１００のマルチアンテナのＮ個の単アンテナの位置と、無線信号の周波数を変数に有する理論式により与えられる。しかし、実際には、散乱体アンテナの放射特性や設置位置に誤差が生じるので、図５に示されるように、被測定機１００のマルチアンテナの配置場所と同じ場所にリファレンス用の同じマルチアンテナを配置し、該リファレンス用のマルチアンテナの単アンテナと散乱体アンテナの全組合せについての複素伝送特性をネットワークアナライザ２００で測定することにより、基準伝送特性行列Ｈを求めることが好ましい。但し、リファレンス用のマルチアンテナについても、アンテナ固有の特性を有するので、予め放射特性を測定しておき、各散乱体アンテナの方向の放射特性についてアレーベクトル方向関数との差分を求めて補正することにより精度を高めることができる。

【0029】

パス到来方向設定値算出部１３は、所望パス到来方向φ₀と、基準伝送特性行列記憶部１４に格納されている基準伝送特性行列Ｈと、アレーベクトル方向関数記憶部１５に格納されているアレーベクトル方向関数Ａ（φ）とを用いて、パス到来方向設定値Ｗ（φ₀）を算出する。パス到来方向設定値Ｗ（φ₀）は、式（４）で表されるように、Ｍ個の散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍのそれぞれに対応する重みｗ_ｍ（φ₀）から構成される複素列ベクトル（複素重みベクトル）である。ｗ_ｍ（φ₀）は、ｍ番目の散乱体アンテナＡＮＴ＃ｍから放射する送信信号のレベルおよび位相を調整するための重みである。

【0030】

【数4】

【0031】

パス到来方向設定値算出部１３は、式（５）、式（６）により、パス到来方向設定値Ｗ（φ₀）を算出する。

【0032】

【数5】

【0033】

但し、^Ｈは行列の複素共役転置を表す。Ｐ_{Ｎｏｉｓｅ}はスカラ値の仮想雑音電力である。ＩはＭ行Ｍ列の単位行列である。パス到来方向設定値Ｗ（φ₀）は、所望パス到来方向φ₀のアレーベクトル方向関数値（アレー方向特性ベクトル）Ａ（φ₀）を参照信号ベクトルとし、参照信号ベクトルＡ（φ₀）と「Ｈ・Ｗ（φ₀）」との差分の最小化を規範として算出される。これは、所望パス到来方向φ₀のアレー方向特性ベクトルＡ（φ₀）と基準伝送特性行列Ｈを用い、該アレー方向特性ベクトルＡ（φ₀）と、Ｍ個の散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍの各々から放射される送信信号によるアレー応答ベクトルの合成とが一致する、パス到来方向設定値Ｗ（φ₀）を算出することを意味する。

【0034】

上記式（６）は、散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍによる合成出力が一定となるよう正規化する式である。式（６）では、合成出力が１となるように正規化しているが、スカラ変数を乗じて任意の値に正規化してもよい。

【0035】

以上が本実施形態に係るパス到来方向設定値の算出方法の説明である。

【0036】

パス到来方向設定値Ｗ（φ₀）はレベル・位相調整部１２に入力される。レベル・位相調整部１２＃ｍは、重みｗ_ｍ（φ₀）を用いて送信信号のレベルおよび位相を調整する。各レベル・位相調整部１２＃１〜Ｍによってパス到来方向設定値Ｗ（φ₀）によりレベルおよび位相が調整された送信信号は、各散乱体アンテナＡＮＴ＃１〜Ｍから放射される。この放射された信号の合成信号は、図６に例示されるように、所望パス到来方向φ₀からのパスＰ１として被測定機１００のマルチアンテナに到達する。これにより、任意のパス到来方向からのパスを擬似することができる。

【0037】

上述したように本実施形態によれば、数量や配置が限定された散乱体アンテナにより、任意のパス到来方向からのパスを擬似することができ、アンテナ評価性能の向上を図ることが可能となる。また、従来と同じアンテナ評価性能を実現することを考えると、散乱体アンテナ数を削減できるので、アンテナ信号生成部の削減と共に装置規模の縮小およびコスト削減を図ることができる。

【0038】

本実施形態に係るマルチアンテナ評価装置は様々な変形が可能である。以下、実施例を挙げて変形例を説明する。

【実施例1】

【0039】

図７は本発明の実施例１に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。図７に示される実施例１では、図１のマルチアンテナ評価装置に対して、送信信号の入力段にフェージング変動生成部２０を追加している。

【0040】

フェージング変動生成部２０は、分配器２１とレベル・位相調整部２２＃１〜Ｋ’と遅延調整部２３＃１〜Ｋ’とドップラー調整部２４＃１〜Ｋ’と合成器２５を備える。入力された送信信号は、分配器２１により、複数のパス（素波）＃１〜Ｋ’にそれぞれ対応する信号処理系列（ドップラー調整部２４＃１〜Ｋ’、遅延調整部２３＃１〜Ｋ’およびドップラー調整部２４＃１〜Ｋ’）へ分配される。その信号処理系列では、レベル、位相、遅延およびドップラー周波数シフトを調整し、調整後の各パス＃１〜Ｋ’の信号は合成器２５により合成される。これにより、フェージング変動生成部２０は、時間および周波数領域でのフェージング変動を生成する。合成器２５の出力である合成信号は、アンテナ信号生成部１へ出力される。

【0041】

なお、「Ｋ’＝１」である場合はフェージング変動しないパスとして扱われる。この場合は、空間領域で複数パスを合成することで、時間および周波数領域でのフェージング変動を生成できる。

【実施例2】

【0042】

実施例２は実施例１の変形例である。図８は本発明の実施例２に係るアンテナ信号生成部１ａの構成例を示すブロック図である。図８に示される実施例２では、図１のアンテナ信号生成部１に対して、送信信号の出力段に遅延調整部２３＃１〜Ｍおよびドップラー調整部２４＃１〜Ｍを追加している。これにより、アンテナ信号生成部１ａは、時間および周波数領域でのフェージング変動を生成する。

【0043】

図８の構成において「Ｋ’＝１」である場合、レベル・位相調整部１２を、パス到来方向設定機能とフェージング変動生成機能とで共通化したのと等価である。このため、遅延調整部２３＃１〜Ｍおよびドップラー調整部２４＃１〜Ｍに対する設定値は同一の値に調整する。

【実施例3】

【0044】

実施例３では、散乱体の散乱体アンテナを直交偏波に対応した構成としている。図９は本発明の実施例３に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。図１０は本発明に係るマルチアンテナ評価装置の実施例３を説明するための説明図である。図９に示される実施例３では、アンテナ信号生成部１を、垂直偏波（Ｖ偏波）用（アンテナ信号生成部１（Ｖ））と水平偏波（Ｈ偏波）用（アンテナ信号生成部１（Ｈ））にそれぞれ設けている。また、フェージング変動生成部２０も同様に設けている。

【0045】

図１０に示される実施例３の散乱体は、Ｍ＝４であり、散乱体アンテナとしてＶ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｖ）とＨ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｈ）から構成される。

【0046】

図９において、入力された送信信号は、分配器３０により、Ｖ偏波用とＨ偏波用に２つの信号処理系統（フェージング変動生成部２０およびアンテナ信号生成部１）に分配され、各信号処理系統でフェージング変動の生成およびパス到来方向の設定が行われる。実施例３では、基準伝送特性行列Ｈ、アレーベクトル方向関数Ａ（φ）および所望パス到来方向φ₀は、それぞれＶ偏波成分とＨ偏波成分に分け、｛Ｈ（Ｖ），Ｈ（Ｈ）｝、｛Ａ（Ｖ）（φ），Ａ（Ｈ）（φ）｝および｛φ₀（Ｖ），φ₀（Ｈ）｝として用意する。また、パス到来方向設定値算出部１３は、Ｖ偏波成分とＨ偏波成分に分けたパス到来方向設定値｛Ｗ（Ｖ）（φ₀（Ｖ）），Ｗ（Ｈ）（φ₀（Ｈ））｝を生成する。式（７）、式（８）にＶ偏波成分Ｗ（Ｖ）（φ₀（Ｖ））の算出式を示す。式（８）は正規化のためである。Ｈ偏波成分Ｗ（Ｈ）（φ₀（Ｈ））の算出式は式（７）、式（８）と同様であるので省略する。

【0047】

【数6】

【0048】

図１０に例示されるように、Ｖ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｖ）およびＨ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｈ）からそれぞれ放射される信号の合成信号は、所望パス到来方向｛φ₀（Ｖ），φ₀（Ｈ）｝からのパスＰ２として被測定機１００のマルチアンテナに到達する。φ₀（Ｖ）とφ₀（Ｈ）については、通常は同一値とするが、異なる方向を割り当ててもよい。なお、偏波成分の電力配分を調整する場合には、フェージング変動生成部２０で調整を行う。

【実施例4】

【0049】

実施例４は、到来方向が異なる複数のパス（マルチパス）を生成するための構成である。図１１は本発明の実施例４に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。散乱体は図１０に示される実施例３と同様である。

【0050】

図１１に示される実施例４では、図９の実施例３に係るＶ偏波用アンテナ信号生成部１（Ｖ）とＨ偏波用アンテナ信号生成部１（Ｈ）を、マルチパスのパスの数であるＬ個だけ設けている。また、フェージング変動生成部２０および分配器３０も同様に設けている。そして、入力された送信信号を、分配器４０により、Ｌ個のパスに対応する各信号処理系統に分配している。また、各信号処理系統からの出力信号は、各合成器４１＃１（Ｖ）〜＃Ｍ（Ｖ）、＃１（Ｈ）〜＃Ｍ（Ｈ）により合成されてから各散乱体アンテナＡＮＴ＃１（Ｖ）〜＃Ｍ（Ｖ）、＃１（Ｈ）〜＃Ｍ（Ｈ）へ供給される。

【0051】

実施例４では、マルチパスのｌ番目のパスに対応するアンテナ信号生成部１＃ｌ（Ｖ），（Ｈ）には所望パス到来方向｛φ_ｌ（Ｖ），φ_ｌ（Ｈ）｝を設定する。パス到来方向設定値算出部１３は、Ｖ偏波成分とＨ偏波成分に分けたパス到来方向設定値｛Ｗ_ｌ（Ｖ）（φ_ｌ（Ｖ）），Ｗ_ｌ（Ｈ）（φ_ｌ（Ｈ））｝を生成する。

【0052】

図１２は本発明に係るマルチアンテナ評価装置の実施例４を説明するための説明図である。図１２に例示されるように、Ｖ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｖ）およびＨ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｈ）からそれぞれ放射される信号の合成信号は、各所望パス到来方向｛φ_ｌ（Ｖ），φ_ｌ（Ｈ）｝からのパスＰ３〜Ｐ６として被測定機１００のマルチアンテナに到達する。なお、マルチパスのパス毎のレベルおよび位相は、フェージング変動生成部２０において全散乱体アンテナに対し共通に変動を与えるが、アンテナ信号生成部１で算出するパス到来方向設定値｛Ｗ_ｌ（Ｖ）（φ₀（Ｖ）），Ｗ_ｌ（Ｈ）（φ₀（Ｈ））｝に対してスカラ値で共通に調整してもよい。

【実施例5】

【0053】

実施例５は、複数の送信信号に対応した構成である。図１３は本発明の実施例５に係るマルチアンテナ評価装置の構成例を示すブロック図である。散乱体は図１０に示される実施例３と同様である。

【0054】

図１３に示される実施例５では、図１１の実施例４に係るＬ個（マルチパスのパス数分）の信号処理系統を、送信信号の数であるＫ個だけ設けている。そして、入力された送信信号＃１〜＃Ｋを各分配器４０により、Ｌ個のパスに対応する各信号処理系統に分配している。また、各信号処理系統からの出力信号は、各合成器４１＃１１（Ｖ）〜＃１Ｍ（Ｖ）、・・・、＃Ｋ１（Ｖ）〜＃ＫＭ（Ｖ）、＃１（Ｖ）〜＃Ｍ（Ｖ）、＃１１（Ｈ）〜＃１Ｍ（Ｈ）、・・・、＃Ｋ１（Ｈ）〜＃ＫＭ（Ｈ）、＃１（Ｈ）〜＃Ｍ（Ｈ）により合成されてから各散乱体アンテナＡＮＴ＃１（Ｖ）〜＃Ｍ（Ｖ）、＃１（Ｈ）〜＃Ｍ（Ｈ）へ供給される。

【0055】

実施例５では、ｋ番目の送信信号に関するマルチパスのｌ番目のパスに対応するアンテナ信号生成部１＃ｌ（Ｖ），（Ｈ）には所望パス到来方向｛φ_ｋｌ（Ｖ），φ_ｋｌ（Ｈ）｝を設定する。パス到来方向設定値算出部１３は、パス到来方向設定値｛Ｗ_ｋｌ（Ｖ）（φ_ｋｌ（Ｖ）），Ｗ_ｋｌ（Ｈ）（φ_ｋｌ（Ｈ））｝を生成する。

【0056】

図１４に例示されるように、Ｖ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｖ）およびＨ偏波アンテナＡＮＴ＃１〜４（Ｈ）からそれぞれ放射される信号の合成信号は、各送信信号に関する各所望パス到来方向｛φ_ｋｌ（Ｖ），φ_ｋｌ（Ｈ）｝からのパスＰ１１〜Ｐ１４、Ｐ２１〜Ｐ２４、Ｐ３１〜Ｐ３３として被測定機１００のマルチアンテナに到達する。なお、複数の送信信号としては、例えば、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送方式に対応した異なる情報を重畳した送信信号であってもよく、又は、異なる周波数帯の信号であってもよく、又は、他の送信局からの信号などであってもよい。

【実施例6】

【0057】

実施例６では、散乱体アンテナの配置を、一平面上だけでなく、直交する平面上にも配置し、３次元方向からパスが到来することを擬似できるようにする。

【0058】

ここでは、Ｍ個の散乱体アンテナを水平面上と垂直平面上とに分けて配置し、パス到来方向は水平面方向φ（０〜３６０度）と垂直面方向θ（０〜１８０度）から構成されるとする。また、アンテナ信号生成部に係る構成は図１３の実施例５と同様である。この場合、基準伝送特性行列｛Ｈ（Ｖ），Ｈ（Ｈ）｝は、散乱体アンテナの配置に対応する行列データとして用意する。また、水平面方向φおよび垂直面方向θを含む３次元特性を表すアレーベクトル方向関数｛Ａ（Ｖ）（φ，θ），Ａ（Ｈ）（φ，θ）｝を用意する。

【0059】

また、ｋ番目の送信信号に関するマルチパスのｌ番目のパスに対応するアンテナ信号生成部１＃ｌ（Ｖ），（Ｈ）には所望パス到来方向｛（φ_ｋｌ（Ｖ），θ_ｋｌ（Ｖ）），（φ_ｋｌ（Ｈ），θ_ｋｌ（Ｈ））｝を設定する。パス到来方向設定値算出部１３は、パス到来方向設定値｛Ｗ_ｋｌ（Ｖ）（φ_ｋｌ（Ｖ），θ_ｋｌ（Ｖ）），Ｗ_ｋｌ（Ｈ）（φ_ｋｌ（Ｈ），θ_ｋｌ（Ｈ））｝を生成する。式（９）、式（１０）にＶ偏波成分Ｗ_ｋｌ（Ｖ）（φ_ｋｌ（Ｖ），θ_ｋｌ（Ｖ））の算出式を示す。式（１０）は正規化のためである。Ｈ偏波成分Ｗ_ｋｌ（Ｈ）（φ_ｋｌ（Ｈ），θ_ｋｌ（Ｈ））の算出式は式（９）、式（１０）と同様であるので省略する。

【0060】

【数7】

【0061】

上述した実施例５、６によれば、ＭＩＭＯ伝送方式に対応したマルチアンテナ評価を簡易な装置構成で精度よく行うことができる。これにより、以下に示すような効果が得られる。

【0062】

ＭＩＭＯ伝送方式では、送受信局にマルチアンテナを備え、各送信アンテナから独立な情報を送信し、各受信アンテナで受信した信号からそれぞれを復調分離することで、パラレル伝送を実現する。このＭＩＭＯ伝送技術は、無線資源として時間および周波数とは独立な空間次元を新たに利用することで伝送容量の大容量化を実現する技術であり、各無線通信システムへの適用が進められている。ＭＩＭＯ伝送性能を効果的に得られるマルチアンテナは、特に移動機等の小型の移動局の場合、サイズの制約からアンテナ指向性や実装方法等の技術的な課題が生じる。また、無線機と同一筐体内に実装される等の理由により、アンテナ単体の特性に歪みが生じてしまう。従って、製品の開発過程や開発後において、完成品と同等の状態で無線信号を用いたＭＩＭＯ伝送性能評価を行うことが望ましい。

【0063】

一方、ＭＩＭＯ伝送技術では、各アンテナ受信時の各送信信号がそれぞれ独立変動で低相関となる特性を利用して復調分離する。その独立性は、電波伝搬路の変動が位置を変えることにより独立となる現象で得られ、マルチアンテナのアンテナ間距離が離れ、かつ送受間の電波伝搬路（ＭＩＭＯ伝搬路）がマルチパス環境である場合に効果的に得られる。ここで、マルチパス環境とは、送信局から受信局までの電波伝搬路が、建物等で発生する反射や回折、散乱等の現象により複数の経路が存在し、経路に応じてレベル、位相、遅延、及びドップラー周波数が異なる複数の電波（マルチパス）の合成となる電波伝搬環境であり、フェージング変動と呼ばれる急峻な電力変動を伴う。該マルチパスが、各受信局で様々な方向から到来する場合、送信点もしくは受信点の位置を離すに従って、フェージング変動間の相関（空間相関）が低下して独立性が得られる。

【0064】

従って、ＭＩＭＯ対応無線機のＭＩＭＯ性能評価は、無線信号を用いたＭＩＭＯ伝搬路の環境下で評価することが必須と考えられる。この評価を定量的に実現するためには、屋内環境に再現性よくＭＩＭＯ伝搬路を生成することができる評価システムが必要であるが、該評価システムに本発明に係るマルチアンテナ評価装置は好適である。

【0065】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、基準伝送特性行列は時間を変数として有する関数として定義されてもよい。これにより、被測定機のマルチアンテナの方向に時間変動を有する基準伝送特性行列を実現できる。また、被測定機を回転台に載せ、被測定機を回転させながら評価する場合には、基準伝送特性行列は回転角を変数として有する関数として定義されてもよい。

【0066】

また、所望パス到来方向は時間を変数として有する関数として定義されてもよい。これにより、電波伝搬の時間変動を有するパス到来方向を実現できる。

【0067】

また、分配器はデジタル信号のコピー処理で実現してもよい。

【0068】

また、上述したマルチアンテナ評価装置を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0069】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

【符号の説明】

【0070】

１…アンテナ信号生成部、２…散乱体、１１…分配器、１２…レベル・位相調整部、１３…パス到来方向設定値算出部、１４…基準伝送特性行列記憶部、１５…アレーベクトル方向関数記憶部、ＡＮＴ…散乱体アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】