特許 7356952 基地局装置試験システム、基地局装置試験方法

(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】

(24)【登録日】2023-09-27

(45)【発行日】2023-10-05

(54)【発明の名称】基地局装置試験システム、基地局装置試験方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 24/06 20090101AFI20230928BHJP

   H04W 16/28 20090101ALI20230928BHJP

   H04B 7/0413 20170101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

H04W24/06

H04W16/28

H04B7/0413

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020093060

(22)【出願日】2020-05-28

(65)【公開番号】P2021190789

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-06

(73)【特許権者】

【識別番号】392026693

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴドコモ

(74)【代理人】

【識別番号】100121706

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128705

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147773

【弁理士】

【氏名又は名称】義村 宗洋

(72)【発明者】

【氏名】福田 敦史

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 浩司

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 恭宜

【審査官】新井 寛

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１６９５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５０２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】3GPP TS 38.141-2 V15.5.0，3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; NR; Base Station (BS) conformance testing Part 2: Radiated conformance testing (Release 15)，2020年04月08日，pp.59,60,247

【文献】3GPP TR 37.843 V15.6.0，3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access (UTRA); Radio Frequency (RF) requirement background for Active Antenna System (AAS) Base Station (BS) radiated requirements (Release 15)，2020年01月12日，pp.31-35

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／０４１３

Ｈ０４Ｂ ７／２４ － ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ － ９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第５世代移動通信システムに使用される基地局装置の、並置アンテナから放射される妨害波に対する送信機としての耐性を試験する基地局装置試験システムであって、
Ｎ≧２，Ｍ₁≧１として、Ｎ×Ｍ₁個のアンテナ素子がＮ×Ｍ₁マトリクス状に配置された平面アレイアンテナである基地局アンテナを含む上記基地局装置と、
Ｍ₂≧１として、Ｎ×Ｍ₂個のアンテナ素子がＮ×Ｍ₂マトリクス状に配置された平面アレイアンテナである上記並置アンテナと、
上記基地局装置と上記並置アンテナを載せている回転台と、
上記妨害波を生成する妨害波発生器と、
上記妨害波発生器に接続されており、ｐを２≦ｐ≦Ｎを満たす予め定められた整数とし、ＫをＮ/ｐ≦Ｋを満たす最小の整数として、上記妨害波を増幅するＫ個の増幅器と、
上記Ｋ個の増幅器と、上記基地局アンテナと上記並置アンテナとの隙間の横に位置する上記並置アンテナのＮ個のアンテナ素子の列（以下、「並置アンテナ素子最前列」と言う）と、を接続するＫ個のスイッチと、
上記妨害波によって上記基地局アンテナから放射される不要波を捕捉するテストアンテナと、
上記不要波の電力を測定する電力測定器と
を含み、
上記並置アンテナ素子最前列に含まれる上記Ｎ個のアンテナ素子のうちのｎ番目のアンテナ素子は、ｑをｎ/ｐ≦ｑを満たす最小の整数として、上記Ｋ個のスイッチのうちのｑ番目のスイッチに接続されており、
上記Ｋ個のスイッチのうちのｋ番目のスイッチは、上記Ｋ個の増幅器のうちのｋ番目の増幅器と、上記並置アンテナ素子最前列に含まれる上記Ｎ個のアンテナ素子のうちの最大でｐ個のアンテナ素子から選択される任意の１個のアンテナ素子と、を接続でき、
上記基地局アンテナの放射面および上記並置アンテナの放射面は同じ平面に位置しており、
上記並置アンテナの放射方向は上記基地局アンテナの放射方向と同じである
基地局装置試験システム。

【請求項2】

請求項１に記載の基地局装置試験システムにおいて、
上記Ｋ個の増幅器のそれぞれは、上記妨害波の電力を、3GPP仕様で要求される妨害波電力よりも1dB大きい電力まで増幅する
ことを特徴とする基地局装置試験システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の基地局装置試験システムにおいて、
さらに、Ｋ個のアイソレータを含み、
上記Ｋ個のアイソレータのうちのｋ番目のアイソレータは、上記Ｋ個の増幅器のうちのｋ番目の増幅器と上記Ｋ個のスイッチのうちのｋ番目のスイッチとを接続している
ことを特徴とする基地局装置試験システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の基地局装置試験システムにおいて、
上記並置アンテナの正面に電波吸収体が設置されている
ことを特徴とする基地局装置試験システム。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載の基地局装置試験システムにおいて、
Ｍ₂＝１である
ことを特徴とする基地局装置試験システム。

【請求項6】

Ｎ≧２，Ｍ₁≧１として、Ｎ×Ｍ₁個のアンテナ素子がＮ×Ｍ₁マトリクス状に配置された平面アレイアンテナである基地局アンテナを含む、第５世代移動通信システムに使用される基地局装置と、
Ｍ₂≧１として、Ｎ×Ｍ₂個のアンテナ素子がＮ×Ｍ₂マトリクス状に配置された平面アレイアンテナである並置アンテナと、
上記基地局装置と上記並置アンテナを載せている回転台と、
妨害波を生成する妨害波発生器と、
上記妨害波発生器に接続されており、ｐを２≦ｐ≦Ｎを満たす予め定められた整数とし、ＫをＮ/ｐ≦Ｋを満たす最小の整数として、上記妨害波を増幅するＫ個の増幅器と、
上記Ｋ個の増幅器と、上記基地局アンテナと上記並置アンテナとの隙間の横に位置する上記並置アンテナのＮ個のアンテナ素子の列（以下、「並置アンテナ素子最前列」と言う）と、を接続するＫ個のスイッチと、
上記妨害波によって上記基地局アンテナから放射される不要波を捕捉するテストアンテナと、
上記不要波の電力を測定する電力測定器と
を含み、
上記並置アンテナ素子最前列に含まれるＮ個のアンテナ素子のうちのｎ番目のアンテナ素子は、ｑをｎ/ｐ≦ｑを満たす最小の整数として、上記Ｋ個のスイッチのうちのｑ番目のスイッチに接続されており、
上記Ｋ個のスイッチのうちのｋ番目のスイッチは、上記Ｋ個の増幅器のうちのｋ番目の増幅器と、上記並置アンテナ素子最前列に含まれる上記Ｎ個のアンテナ素子のうちの最大でｐ個のアンテナ素子から選択される任意の１個のアンテナ素子と、を接続でき、
上記基地局アンテナの放射面および上記並置アンテナの放射面は同じ平面に位置しており、
上記並置アンテナの放射方向は上記基地局アンテナの放射方向と同じである、
基地局装置試験システムにおいて、上記基地局装置の、上記並置アンテナから放射される上記妨害波に対する送信機としての耐性を試験する基地局装置試験方法であって、
上記Ｋ個のスイッチのそれぞれが、上記最大でｐ個のアンテナ素子のうちの未だ選択されていないアンテナ素子から１個のアンテナ素子を選択するステップと、
上記回転台を回転させながら、上記電力測定器が上記不要波の電力を測定するステップと
を有する基地局装置試験方法。

【請求項7】

請求項６に記載の基地局装置試験方法において、
Ｍ₂＝１である
ことを特徴とする基地局装置試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、妨害波に対する基地局装置の耐性を試験する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

第５世代移動通信システムに使用される基地局装置（NR BS; New Radio Base Station）は、複数のアンテナ素子を水平方向および垂直方向に配置した平面アレイアンテナである基地局アンテナ（BSAT; Base station antenna）を用いて、鋭い指向性ビームを形成するとともに、水平方向および垂直方向においてビーム放射方向の制御を行う。高周波数帯における空間伝搬損失が鋭い指向性によって補償されること、および、周波数利用効率が放射方向の制御によって向上することが期待されている。さらに、アンテナと無線機とを一体化することによって小型および低損失の基地局装置を実現する。このような基地局装置の仕様が3GPP(3rd Generation Partnership Project)で決定された。

【0003】

例えばアンテナと無線機が一体化された構成を持っておりSub6で使用することのできる基地局装置であるNR-BS Type 1-Oの仕様の一つが、Co-location規定である。Co-location規定は、同一サイトに設置された２個の基地局装置の間の電波干渉に対する耐性を保証するための規定である。基地局装置の例えば送信機としての性能を保証するため、基地局装置の基地局アンテナから10cm離れた場所に設置された並置アンテナ（CLTA; Co-location test antenna）から基地局アンテナへ妨害波を入力したときの入力妨害波に対する基地局装置の耐性基準としてTX-IM（Transmitter Intermodulation）規定がある。Co-location規定に関して、3GPP仕様書に、並置アンテナの放射部分の長さを基地局アンテナの放射部分の長さ±30％とし、水平ビーム幅を65°±10°とし、並置アンテナの偏波を基地局アンテナの偏波と同じとし、OTA（Over The Air）によってTX-IM規定を満たすことが記載されているが、試験システムについての記載は無い。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】ETSI TS 138 141-2 V15.2.0 (2019-07), 5G; NR; Base Station (BS) conformance testing Part 2: Radiated conformance testing (3GPP TS 38.141-2 version 15.2.0 Release 15)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

並置アンテナは、規定の主旨から、同一サイトに置かれた基地局アンテナを模擬するものであり、アレイアンテナであることが想定される。したがって、並置アンテナが、（１）図１に示すように、並置アンテナ２００の全てのアンテナ素子に妨害波を給電するために、並置アンテナ２００のアンテナ素子のそれぞれに増幅器を接続し、並置アンテナ２００の出力が基地局アンテナ１０１の出力と同じである構成、または、（２）基地局アンテナの出力と同じ出力を有する１個の大出力増幅器の出力を分配器によって並置アンテナの各アンテナ素子に分配する構成、を持つことが考えられる。

【0006】

しかし、増幅器の数が増えるほど装置規模が拡大し、あるいは、増幅器の出力が大きくなるほど大型で高価な増幅器が必要になり、この結果、試験のコストが増大する。

【0007】

本発明は、低コストで実施できる基地局装置試験技術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】

【0008】

ここで述べる技術事項は、請求の範囲に記載された発明を明示的にまたは黙示的に限定するためではなく、さらに、本発明によって利益を受ける者（例えば出願人と権利者である）以外の者によるそのような限定を容認する可能性の表明でもなく、単に、本発明の要点を容易に理解するために記載される。他の観点からの本発明の概要は、例えば、この特許出願の出願時の請求の範囲から理解できる。

【0009】

3GPP仕様によると、基地局装置が持っている平面アレイアンテナである基地局アンテナの放射面および平面アレイアンテナである並置アンテナの放射面は同じ平面に位置しており、並置アンテナの放射方向は基地局アンテナの放射方向と同じである。したがって、並置アンテナが放射する妨害波によって基地局アンテナが受ける影響は、実質的には、基地局アンテナと並置アンテナとの隙間の横に位置する並置アンテナのアンテナ素子の列（並置アンテナ素子最前列）から齎されると考えてよい。また、詳細は後述するが、並置アンテナ素子最前列に含まれるアンテナ素子の全てに一遍に給電したときに発生する不要波電力は、並置アンテナ素子最前列に含まれるアンテナ素子に個別給電したときに発生する不要波電力の和にほぼ等しいことが明らかになった。よって、本発明は、並置アンテナ素子最前列に含まれるアンテナ素子に選択的に給電する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、並置アンテナに接続される増幅器の数が並置アンテナに含まれるアンテナ素子の数よりも少なく、また、出力の大きな増幅器も不要であるので、低コストで基地局装置試験を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】3GPP仕様から想定される基地局装置試験システム。

【図2】実施形態の基地局装置試験システム。

【図3】基地局アンテナと並置アンテナの配置。

【図4】並置アンテナの3GPP仕様。

【図5】実施形態の原理を説明するための図。

【図6】基地局アンテナと並置アンテナのそれぞれの構成。

【図7】試験の処理過程を示す図。

【図8】試験の処理過程を示す図。

【図9】試験の処理過程を示す図。

【図10】実施形態の検証を説明するための図。

【図11】実施形態の検証を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜原理＞
実施形態の説明に先立ち、実施形態を正当化する原理について説明する。
3GPPは、第５世代移動通信システムに使用される基地局装置１００（例えば、NR-BS Type 1-O）の、妨害波に対する送信機としての耐性を試験するシステム１（図２参照）に関して、基地局装置１００および平面アレイアンテナである並置アンテナ２００の配置を規定している（非特許文献１参照）。図３に、3GPP仕様による基地局装置１００と並置アンテナ２００の配置を示す。図３に示す配置を簡単に説明すると、基地局装置１００の筐体と並置アンテナ２００の筐体の間隔が10cmであり、基地局装置１００が持っている平面アレイアンテナである基地局アンテナ１０１の放射面および並置アンテナ２００の放射面は同じ平面に位置しており、並置アンテナ２００の放射方向は基地局アンテナ１０１の放射方向と同じである。3GPPは、並置アンテナ２００の仕様も規定している（非特許文献１参照）。図４に、3GPP仕様による並置アンテナ２００の規定を示す。このシステム１では、並置アンテナ２００から3GPP仕様に応じて定まる妨害波が放射され、妨害波の一部を捕捉した基地局装置１００の基地局アンテナ１０１から相互変調歪(IM; Intermodulation)を含む不要波が放射される。テストアンテナ４００によって捕捉された不要波の電力は、テストアンテナ４００に接続されている電力測定器５００によって測定される。電力測定器５００として公知の電力測定器を採用できるので、その詳細な説明を省略する。

【0013】

一般に、基地局アンテナ１０１の或る１個のアンテナ素子（以下、「所定素子」と言う）が捕捉する、並置アンテナ２００の或る１個のアンテナ素子から到来した妨害波の電力Ｐ_bは、式（１）によって計算できる。Ｐ_inは並置アンテナ２００の或る１個のアンテナ素子へ給電される妨害波の電力であり、Ｇ_tは並置アンテナ２００の当該アンテナ素子の利得であり、Ｇ_rは所定素子の利得であり、Ｌ_fは自由空間伝搬損失である。自由空間伝搬損失Ｌ_fはフリスの公式（２）によって計算できる。λは妨害波の波長であり、ｒは所定素子と並置アンテナ２００の当該アンテナ素子との距離である。

【数1】

【0014】

具体例として、基地局アンテナ１０１と並置アンテナ２００のそれぞれが垂直偏波パッチアンテナ素子で構成されているアレイアンテナ構成（図５参照）において、並置アンテナ２００の各アンテナ素子２００ａから、基地局アンテナ１０１と並置アンテナ２００との隙間の横に位置する基地局アンテナ１０１のアンテナ素子１０１ａの列１０１ｆｒ（以下、「基地局アンテナ素子最前列」と言う）に含まれる所定素子１０１ａ－ｐに到達する妨害波の電力Ｐ_bについて説明する。この例では妨害波の周波数は3.5GHzである。並置アンテナ２００は、隣り合うアンテナ素子２００ａの間隔がλ/2である直線状アレイアンテナである。基地局アンテナ１０１と並置アンテナ２００との隙間の横に位置する並置アンテナ２００のアンテナ素子２００ａの列２００ｆｒ（以下、「並置アンテナ素子最前列」と言う）に含まれるアンテナ素子２００ａの数は、基地局アンテナ素子最前列１０１ｆｒに含まれるアンテナ素子１０１ａの数と同じである。所定素子１０１ａ－ｐの横に位置する並置アンテナ２００のアンテナ素子２００ａを１次隣接素子２００ａ－１と呼び、１次隣接素子２００ａ－１の外側に位置する２個のアンテナ素子２００ａを２次隣接素子２００ａ－２と呼び、２次隣接素子２００ａ－２の外側に位置する２個のアンテナ素子２００ａを３次隣接素子２００ａ－３と呼び、３次隣接素子２００ａ－３の外側に位置する２個のアンテナ素子２００ａを４次隣接素子２００ａ－４と呼ぶことにする。所定素子１０１ａ－ｐから見て、１次隣接素子２００ａ－１は０度の方向（つまり、水平方向）に、２次隣接素子２００ａ－２は±２３度の方向に、３次隣接素子２００ａ－３は±４０度の方向に、４次隣接素子２００ａ－４は±５２度の方向に、配置されている。

【0015】

アンテナ素子が最も強く放射する方向（つまり、パッチアンテナ素子の正面方向）のアンテナ利得を0dBとした場合、所定素子１０１ａ－ｐと１次隣接素子２００ａ－１とを結ぶ方向において所定素子１０１ａ－ｐのアンテナ利得Ｇ_rおよび１次隣接素子２００ａ－１のアンテナ利得Ｇ_tはともに-10.5dB、所定素子１０１ａ－ｐと２次隣接素子２００ａ－２とを結ぶ方向において所定素子１０１ａ－ｐのアンテナ利得Ｇ_rおよび２次隣接素子２００ａ－２のアンテナ利得Ｇ_tはともに-15dB、所定素子１０１ａ－ｐと３次隣接素子２００ａ－３とを結ぶ方向において所定素子１０１ａ－ｐのアンテナ利得Ｇ_rおよび３次隣接素子２００ａ－３のアンテナ利得Ｇ_tはともに-18dB、所定素子１０１ａ－ｐと４次隣接素子２００ａ－４とを結ぶ方向において所定素子１０１ａ－ｐのアンテナ利得Ｇ_rおよび４次隣接素子２００ａ－４のアンテナ利得Ｇ_tはともに-20dBである。また、所定素子１０１ａ－ｐと１次隣接素子２００ａ－１とを結ぶ方向の自由空間伝搬損失Ｌ_fは-23dB、所定素子１０１ａ－ｐと２次隣接素子２００ａ－２とを結ぶ方向の自由空間伝搬損失Ｌ_fは-24dB、所定素子１０１ａ－ｐと３次隣接素子２００ａ－３とを結ぶ方向の自由空間伝搬損失Ｌ_fは-26dB、所定素子１０１ａ－ｐと４次隣接素子２００ａ－４とを結ぶ方向の自由空間伝搬損失Ｌ_fは-28dBである。

【0016】

Ｐ_in＝0dBmとすると、式（１）から、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する１次隣接素子２００ａ－１からの妨害波の電力Ｐ_bは-44dBm、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する２次隣接素子２００ａ－２からの妨害波の電力Ｐ_bは-54dBm、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する３次隣接素子２００ａ－３からの妨害波の電力Ｐ_bは-61dBm、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する４次隣接素子２００ａ－４からの妨害波の電力Ｐ_bは-68dBmである。

【0017】

表１に、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する１次隣接素子２００ａ－１からの妨害波電力Ｐ_bに対する、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する１次隣接素子２００ａ－１および２次隣接素子２００ａ－２からの妨害波電力Ｐ_bの比、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する１次隣接素子２００ａ－１と２次隣接素子２００ａ－２と３次隣接素子２００ａ－３からの妨害波電力Ｐ_bの比、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する１次隣接素子２００ａ－１と２次隣接素子２００ａ－２と３次隣接素子２００ａ－３と４次隣接素子２００ａ－４からの妨害波電力Ｐ_bの比を示す。４次隣接素子２００ａ－４よりも遠いアンテナ素子２００ａからの妨害波の電力は、所定素子１０１ａ－ｐまでの自由空間伝搬損失がさらに大きくなることから、無視できる。表１から、１次隣接素子２００ａ－１から３次隣接素子２００ａ－３までのそれぞれの妨害波の電力が、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する妨害波の電力に大きく寄与し、３次隣接素子２００ａ－３より遠いアンテナ素子２００ａのそれぞれの妨害波の電力の寄与は小さいことが分かる。

【表1】

【0018】

また、表１から、3GPP仕様で要求される妨害波の電力を１次隣接素子２００ａ－１に給電したときに所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する妨害波の電力（上記例では-44dBm）よりも、所定素子１０１ａ－ｐが捕捉する妨害波の電力が1dB大きくなるように（上記例では-43dBm）、１次隣接素子２００ａ－１に所定の妨害波電力（以下、「所定電力」と言う）を給電することによって、換言すれば、3GPP仕様で要求される妨害波の電力よりも1dB大きい所定電力を１次隣接素子２００ａ－１に給電することによって、１次隣接素子２００ａ－１から４次隣接素子２００ａ－４までの合成妨害波電力と同等の妨害波電力を所定素子１０１ａ－ｐに供給することができることがわかる。つまり、並置アンテナ２００の１個のアンテナ素子２００ａに所定電力を給電することによって実施する不要波測定は、並置アンテナ２００の全てのアンテナ素子２００ａに3GPP仕様で要求される妨害波電力を給電することによって実施する不要波測定と実質的に同等である。

【0019】

なお、所定素子１０１ａ－ｐの外側に位置するアンテナ素子１０１ａに到達する１次隣接素子２００ａ－１からの妨害波電力は、２次隣接素子２００ａ－２から所定素子１０１ａ－ｐに到達する電力-54dBm以下である。これは１次隣接素子２００ａ－１から所定素子１０１ａ－ｐに到達する電力-44dBmよりも10dB以上小さいので、不要波の測定に影響しないと考えてよい。同様に、基地局アンテナ素子最前列１０１ｆｒに含まれるアンテナ素子１０１ａ以外のアンテナ素子１０１ａに到達する１次隣接素子２００ａ－１からの妨害波電力は、２次隣接素子２００ａ－２から所定素子１０１ａ－ｐに到達する電力-54dBm以下であるから、不要波の測定に影響しないと考えてよい。さらに、並置アンテナ素子最前列２００ｆｒに含まれるアンテナ素子２００ａ以外のアンテナ素子２００ａから基地局アンテナ１０１の各アンテナ素子１０１ａに届く妨害波電力は、２次隣接素子２００ａ－２から所定素子１０１ａ－ｐに到達する電力-54dBm以下であるから、不要波の測定に影響しないと考えてよい。

【0020】

以上から「並置アンテナ２００の並置アンテナ素子最前列２００ｆｒに含まれる或る１個のアンテナ素子２００ａに3GPP仕様で要求される妨害波電力よりも1dB大きい妨害波電力を給電することによって、並置アンテナ２００に含まれる全てのアンテナ素子２００ａに3GPP仕様で要求される妨害波電力を給電したときの合成妨害波電力と同等の妨害波電力が、実質的に、当該アンテナ素子２００ａの横に位置する基地局アンテナ１０１に含まれる１個のアンテナ素子１０１ａだけに届く」ことが言える。

【0021】

また、上述のとおり、所定素子１０１ａ－ｐに影響を与えない並置アンテナ２００のアンテナ素子２００ａに別の増幅器を用いて給電することによって当該アンテナ素子２００ａから妨害波を放射しても、所定素子１０１ａ－ｐからの不要波の電力測定に影響は無い。したがって、一回の測定で並置アンテナ素子最前列２００ｆｒに含まれるアンテナ素子２００ａのうちの２個以上のアンテナ素子２００ａに給電することによって、不要波電力の測定回数を減らすことができる。

【0022】

また、図２に示す基地局装置試験システム１では、並置アンテナ２００の放射方向は基地局アンテナ１０１の放射方向と同じであるので、並置アンテナ２００から放射された妨害波が直接、テストアンテナ４００に到達してしまい、不要波測定精度が劣化する懸念がある。したがって、並置アンテナ２００の電波放射方向に電波吸収体６００を設置することによって、テストアンテナ４００に直接届く妨害波の電力を低下させてもよい。一般に、基地局アンテナ１０１の並置アンテナ２００に向かう方向の指向性は低いと考えられるので、電波吸収体６００の設置による基地局アンテナ１０１の放射性能への影響は無い、または、小さいと考えられる。

【0023】

＜実施形態＞
以下、上述の原理に基づく実施形態について説明する。
図２と図６に示す実施形態の基地局装置試験システム１は、第５世代移動通信システムに使用される基地局装置１００（例えば、NR-BS Type 1-O）の、妨害波に対する送信機としての耐性を試験するシステムである。

【0024】

基地局装置試験システム１は、基地局アンテナ１０１を備える基地局装置１００と、基地局装置１００の近傍に設置された並置アンテナ２００と、妨害波供給装置２５０と、並置アンテナ２００から少し離れた並置アンテナ２００の正面に設置されている電波吸収体６００と、基地局装置１００と並置アンテナ２００と電波吸収体６００を載せた回転台３００と、回転台３００から一定距離だけ離れて配置されており、基地局アンテナ１０１から放射される不要波を捕捉するテストアンテナ４００と、テストアンテナ４００に接続されており、不要波の電力を測定する電力測定器５００を含む。

【0025】

妨害波供給装置２５０は、妨害波を生成する妨害波発生器２０１と、妨害波発生器２０１に接続されており、妨害波をＫ個に電力等分配する分配器２０３と、分配器２０３に接続されており、妨害波を増幅するＫ個の増幅器２０５と、基地局アンテナ１０１からの放射電力の影響を低減するためのＫ個のアイソレータ２０７と、Ｋ個のアイソレータ２０７を経由して並置アンテナ２００（具体的には、並置アンテナ素子最前列２００ｆｒ）をＫ個の増幅器２０５に接続するＫ個のスイッチ２０９と、を含む。ただし、ｐを２≦ｐ≦Ｎを満たす予め定められた整数として、ＫはＮ/ｐ≦Ｋを満たす最小の整数である。Ｋ個のアイソレータ２０５のうちのｋ番目（ｋ∈{１，２，…，Ｋ}）のアイソレータは、Ｋ個の増幅器２０３のうちのｋ番目の増幅器とＫ個のスイッチ２０７のうちのｋ番目のスイッチとを接続している。基地局装置１００と並置アンテナ２００と回転台３００とテストアンテナ４００と電波吸収体６００は電波暗室２内に配置されている。

【0026】

基地局装置試験システム１における基地局アンテナ１０１および並置アンテナ２００のそれぞれの構成例を、図６を参照して説明する。基地局アンテナ１０１と並置アンテナ２００のそれぞれは平面アレイアンテナである。基地局アンテナ素子最前列１０１ｆｒと並置アンテナ素子最前列２００ｆｒのそれぞれは同じ数のアンテナ素子を含み、この例では、基地局アンテナ１０１において垂直方向（具体的には、鉛直方向）に並ぶアンテナ素子１０１ａの数は、並置アンテナ２００において垂直方向（具体的には、鉛直方向）に並ぶアンテナ素子２００ａの数と同じである。つまり、基地局アンテナ１０１は、Ｎ×Ｍ₁個のアンテナ素子１０１ａがＮ×Ｍ₁マトリクス状に配置された平面アレイアンテナであり、並置アンテナ２００は、Ｎ×Ｍ₂個のアンテナ素子２００ａがＮ×Ｍ₂マトリクス状に配置された平面アレイアンテナである。ただし、Ｎ≧２，Ｍ₁≧１，Ｍ₂≧１である。Ｍ₁＝Ｍ₂でもＭ₁≠Ｍ₂でもよいが、並置アンテナ２００の基地局装置１００（あるいは基地局アンテナ１０１と言ってもよい）への影響は、上述のとおり、主に、並置アンテナ素子最前列２００ｆｒによって齎される。加えて、3GPP仕様によると並置アンテナの列数は１であることが明示されている（図１参照）。したがって、Ｍ₂＝１が好ましい。Ｍ₂＝１の場合、並置アンテナ２００は、Ｎ×１個のアンテナ素子２００ａがＮ×１マトリクス状に配置された平面アレイアンテナ、換言すれば、Ｎ個のアンテナ素子が直線状に配置されたリニアアレイアンテナである。基地局アンテナ１０１と並置アンテナ２００のそれぞれにおいて、隣り合うアンテナ素子の距離は1/2波長である。基地局アンテナ１０１の放射面および並置アンテナ２００の放射面は同じ平面に位置しており、並置アンテナ２００の放射方向は基地局アンテナ１０１の放射方向と同じである。図６に示す例では、Ｎ＝１０，Ｍ₁＝２，Ｍ₂＝１，ｐ＝４，Ｋ＝３である。

【0027】

Ｋ個のスイッチ２０９のそれぞれは、例えば１極ｐ投スイッチである。並置アンテナ素子最前列２００ｆｒに含まれるＮ個のアンテナ素子２００ａのうちのｎ番目のアンテナ素子２００ａは、ｑをｎ/ｐ≦ｑを満たす最小の整数として、Ｋ個のスイッチ２０９のうちのｑ番目のスイッチ２０９に接続されている。Ｋ個のスイッチ２０９のうちのｋ番目のスイッチ２０９は、Ｋ個の増幅器２０５のうちのｋ番目の増幅器２０５と、並置アンテナ素子最前列２００ｆｒに含まれるＮ個のアンテナ素子２００ａのうちの最大でｐ個のアンテナ素子２００ａから選択される任意の１個のアンテナ素子２００ａと、を接続できる。１極ｐ投スイッチ２０９の動作を制御するための制御器は周知であるから、その図示と説明を省略する。

【0028】

実施形態では、基地局装置１００を動作させた状態において、Ｋ個の１極ｐ投スイッチ２０９によって選択されたＫ個のアンテナ素子２００ａから、増幅器２０５によって電力増幅された妨害波が空間に放射される。放射された妨害波の一部は、実質的には、上述のとおり、基地局アンテナ最前列１０１ｆｒに含まれる１個のアンテナ素子１０１ａによって捕捉される。

【0029】

基地局アンテナ１０１が捕捉した妨害波によって、基地局装置１００に含まれる非線形デバイス（例えば、基地局アンテナ１０１に供給する電力を増幅する増幅器）の出力に相互変調歪などの不要成分が発生する。不要成分は電波として基地局アンテナ１０１から放射される。不要放射は受信アンテナ４００によって捕捉され、電力測定器５００によって不要放射の電力が測定される。3GPP仕様によると、相互変調歪を含む不要放射の電力は総放射電力(TRP; Total radiated power)として規定される。このため、回転台３００を用いて基地局装置１００と並置アンテナ２００を回転させながら総不要放射電力を測定する。実施形態では、この測定が、１極ｐ投スイッチ２０９によって選択される並置アンテナ２００のＫ個のアンテナ素子２００ａごとに実施される。つまり、まず、未だ選択されていないアンテナ素子２００ａから１極ｐ投スイッチ２０９によって選択された並置アンテナ２００の最大でＫ個のアンテナ素子２００ａ（図７参照）から妨害波を放射した状態で回転台３００を間断無く１回転させながら不要放射の電力Σ_0≦θ＜2πPower(1,θ)を測定し、つぎに、未だ選択されていないアンテナ素子２００ａから１極ｐ投スイッチ２０９によって選択された並置アンテナ２００の最大でＫ個のアンテナ素子２００ａ（図８参照）から妨害波を放射した状態で回転台３００を間断無く１回転させながら不要放射の電力Σ_0≦θ＜2πPower(2,θ)を測定し、このような処理を繰り返すことによって、最終的に、未だ選択されていないアンテナ素子から１極ｐ投スイッチ２０９によって選択された並置アンテナ２００の最大でＫ個のアンテナ素子２００ａ（図９参照）から妨害波を放射した状態で回転台３００を間断無く１回転させながら不要放射の電力Σ_0≦θ＜2πPower(p,θ)を測定する。したがって、基地局装置１００からの総不要放射電力はΣ_i＝1 ^pΣ_0≦θ＜2πPower(i,θ)である。なお、Ｋ番目のスイッチ２０９に接続されているアンテナ素子２００ａの数がｐ未満である場合、ｐ回目の処理に達する前に、未だ選択されていないアンテナ素子２００ａの数が０である処理が存在するが、この場合、Ｋ番目のスイッチ２０９はＯＦＦ状態（つまり、アンテナ素子２００ａと増幅器２０５とを接続しない）とされる（図９参照）。

【0030】

ｐの値を大きく設定することによって、処理回数が増大するものの増幅器２０５の数を低減でき、ｐの値を小さく設定することによって、増幅器２０５の数が増大するものの処理回数を低減できる。例えば、Ｎ＝１０，ｐ＝１０，Ｋ＝１の場合、処理回数は１０であるが増幅器２０５の数は１であり、Ｎ＝１０，ｐ＝２，Ｋ＝５の場合、増幅器２０５の数は５であるが処理回数は２である。

【0031】

実施形態によって、図１に示す構成に基づく総不要放射電力と同等の結果を得られることを説明する。具体的に、Ｎ＝４，Ｍ₁＝１，Ｍ₂＝１，ｐ＝４，Ｋ＝１の例に基づいて説明する。図１０は、異なる２周波数の搬送波を合成し、合成波を４個の増幅器に分配し、さらに個々の増幅器の出力を測定する測定システムの構成を示している。例えば信号発生器８００ａが28GHzの搬送波を生成し、信号発生器８００ｂが28.2GHzの搬送波を生成し、合成器８１０が二つの搬送波を電力合成した後、分配器８２０が４個の増幅器８３０ａ，８３０ｂ，８３０ｃ，８３０ｄに合成波を電力等分配する。各増幅器８３０ａ，８３０ｂ，８３０ｃ，８３０ｄによって、28GHzの搬送波と28.2GHzの搬送波が増幅されるだけでなく、27.8GHzと28.4GHzの３次相互変調歪と呼ばれる不要波が発生する。各増幅器８３０ａ，８３０ｂ，８３０ｃ，８３０ｄは独立に動作しているので、各増幅器８３０ａ，８３０ｂ，８３０ｃ，８３０ｄが生成する３次相互変調歪は基地局アンテナ１０１の各アンテナ素子から放射される３次相互変調歪と同じであると考えてよい。図１０に示す測定システムの測定結果を表２に示す。表２では、増幅器ごとの増幅後の二つの搬送波の電力と、増幅器ごとの二つの３次相互変調歪の電力と、計算による各電力の和を示す。

【表2】

【0032】

次に、図１１は、図１０の示す４個の増幅器の出力を合成器８４０が電力合成し、電力合成後の電力を測定する測定システムを示す。合成器８４０は同相合成を行っているので、合成後の３次相互変調歪は、基地局アンテナ１０１の各アンテナ素子から放射された後に空間で同相合成された３次相互変調歪と同じであると考えてよい。図１１に示す測定システムの測定結果を表３に示す。表３では、増幅後の二つの搬送波の電力と、二つの３次相互変調歪の電力と、これらの電力と表２に示す計算和との差を示す。

【表3】

【0033】

測定システムは合成器の通過損失、ケーブルの損失など計1.6dBの損失を持つので、図１０に示す測定システムで得られる計算和は図１１に示す測定システムで得られる測定値とほぼ一致している。つまり、基地局アンテナ１０１の各アンテナ素子から放射される３次相互変調歪の計算和は、基地局アンテナ１０１の各アンテナ素子から放射された後に空間で同相合成された３次相互変調歪とほぼ等しい。

【0034】

＜補遺＞
本開示において使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

【0035】

明細書と特許請求の範囲では、「接続する」という用語とこのあらゆる語形変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的な接続を意味し、互いに「接続」された２つの要素の間に１つ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素と要素との接続は、物理的接続であっても、論理的接続であっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。

【0036】

明細書と特許請求の範囲では、用語「含む」とその語形変化は非排他的表現として使用されている。例えば、「ＸはＡとＢを含む」という文は、ＸがＡとＢ以外の構成要素（例えばＣ≠Ａ且つＣ≠ＢであるＣ）を含むことを否定しない。また、明細書と特許請求の範囲において或る文が用語「含む」またはその語形変化が否定辞と結合した語句を含む場合、当該文は用語「含む」またはその語形変化の目的語について言及するだけである。したがって、例えば「ＸはＡとＢを含まない」という文は、ＸがＡとＢ以外の構成要素を含む可能性を認めている。さらに、明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または」は排他的論理和ではないことが意図される。

【0037】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更と変形が許される。選択され且つ説明された実施形態は、本発明の原理およびその実際的応用を解説するためのものである。本発明は様々な変更あるいは変形を伴って様々な実施形態として使用され、様々な変更あるいは変形は期待される用途に応じて決定される。そのような変更および変形のすべては、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれることが意図されており、公平、適法および公正に与えられる広さに従って解釈される場合、同じ保護が与えられることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】