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図面 (12)

課題

マルチアンテナを備える被評価端末に向けて送信する評価用信号の生成に用いるフェージングエミュレータの必要ポート数を削減する。

解決手段

互いに無相関信号系列を出力するM個(M≧2)の出力ポートを有するフェージングエミュレータと、垂直偏波用素子水平偏波用素子とを備えるN個(N≧2M)の送信アンテナと、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ及び同一の送信アンテナの各偏波用素子のそれぞれにフェージングエミュレータの相異なる出力ポートからの信号系列が入力されるようにフェージングエミュレータの各出力を分配してN個の送信アンテナの各偏波用素子に入力するM個の分配器と、分配器と各偏波用素子との間にそれぞれ挿入される2N個の移相器と、を備え、N個の送信アンテナの各偏波用素子から送信される各信号系列の相関が被評価端末の位置において最小化されるように各移相器位相値を設定する。

概要

背景

一般に、通信用アンテナ性能評価電波暗室における放射指向性測定により行われる。また、MIMO伝送等に使用する、少なくとも2つ以上のアンテナマルチアンテナ)を備える被評価端末は、各アンテナの放射指向性に加えてアンテナ間の空間相間についても評価を行う必要がある。この場合、実際の伝搬環境と同様にマルチアンテナに対する到来波角度広がりを考慮した測定環境において被評価端末の性能評価を行う必要がある。到来波の角度広がりを模擬する従来のマルチアンテナ評価用信号送信システムとしては、例えば特許文献1、2に記載されたシステムや、非特許文献1に記載された振幅位相制御装置フェージングエミュレータ)を介して信号を送信する方法がある。

図10は、従来技術に基づき構成されたマルチアンテナ評価用信号送信システム10の全体構成の一例である。また、図11はマルチアンテナ評価用信号送信システム10の機能ブロック図である。マルチアンテナ評価用信号送信システム10は、フェージングエミュレータ11と4個の送信アンテナ121〜124とを備える。第1の送信アンテナ121は垂直偏波用素子121vと水平偏波用素子121hを、第2の送信アンテナ122は垂直偏波用素子122vと水平偏波用素子122hを、第3の送信アンテナ123は垂直偏波用素子123vと水平偏波用素子123hを、第4の送信アンテナ124は垂直偏波用素子124vと水平偏波用素子124hをそれぞれ備える。

被評価端末80のマルチアンテナの性能を評価する場合、マルチアンテナの各素子で受信した信号の相関特性が最終的な受信信号特性に影響を与える。そのため、マルチアンテナの性能を評価するためには、マルチアンテナへの到来波の角度広がりを考慮した評価用信号送信システムが必要となる。そこで、被評価端末80に対して角度広がりを持って電波到来する環境の模擬を目的として、N個(少なくとも4個、図10は4個の場合の構成例)の送信アンテナを、被評価端末80を中心とする所定の半径(少なくとも測定波長の5倍以上)の円周上に配置する。例えば、円周上の基準点に対し、第1の送信アンテナ121、第3の送信アンテナ123の順で時計回りに配置し、第2の送信アンテナ122、第4の送信アンテナの順124で反時計回りに配置する。また、各送信アンテナは被評価端末80と概ね同じ高さに配置する。

フェージングエミュレータ11は、基地局の役割を果たす信号発生器70で発生されたn個(n≧1)の異なる無相関信号系列s1〜snが入力され、N個の送信アンテナの全ての偏波用素子の数(2N個)の無相関の信号系列S1〜S2Nをそれぞれ2N個の出力ポート#1〜8から出力する。具体的には、フェージングエミュレータ11に信号系列s1〜snが入力されると、それぞれを2N個に分割し([s1,1,s1,2,・・・,s1,2N ], [s2,1,s2,2,・・・,s2,2N ],・・・, [sn,1,sn,2,・・・,sn,2N ])、2N組のフェージング発生部#1(-1, -2,・・・,-n)、#2(-1, -2,・・・,-n)、・・・、#2N(-1, -2,・・・,-n)のそれぞれに、[s1,1,s2,1,・・・,sn,1 ]、[s1,2,s2,2,・・・,sn,2 ]、[s1,2N,s2,2N,・・・,sn,2N ]を入力して、その出力を合成することによりM個の無相関の信号系列S1〜S2Nを生成し出力する。図10、11は、n=2、N=4の場合を示したものであり、従って、フェージングエミュレータ11には無相関の信号系列s1、s2が入力され、出力ポート#1〜8から無相関の信号系列S1〜S8が出力される。そして、無相関の信号系列S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8がそれぞれ垂直偏波用素子121v、水平偏波用素子121h、垂直偏波用素子122v、水平偏波用素子122h、垂直偏波用素子123v、水平偏波用素子123h、垂直偏波用素子124v、水平偏波用素子124hに入力され送信される。

送信された各信号系列は被評価端末80が受信し、受信結果が評価される。ここで、被評価端末80を水平方向に回転可能な回転台90に搭載すれば、回転台90を回転させながら測定することで、様々な角度における被評価端末の特性を容易に測定することができる。

概要

マルチアンテナを備える被評価端末に向けて送信する評価用信号の生成に用いるフェージングエミュレータの必要ポート数を削減する。互いに無相関の信号系列を出力するM個(M≧2)の出力ポートを有するフェージングエミュレータと、垂直偏波用素子と水平偏波用素子とを備えるN個(N≧2M)の送信アンテナと、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ及び同一の送信アンテナの各偏波用素子のそれぞれにフェージングエミュレータの相異なる出力ポートからの信号系列が入力されるようにフェージングエミュレータの各出力を分配してN個の送信アンテナの各偏波用素子に入力するM個の分配器と、分配器と各偏波用素子との間にそれぞれ挿入される2N個の移相器と、を備え、N個の送信アンテナの各偏波用素子から送信される各信号系列の相関が被評価端末の位置において最小化されるように各移相器位相値を設定する。

目的

本発明の目的は、マルチアンテナを備える被評価端末の評価に用いる無相関信号を生成するためのフェージングエミュレータの必要出力ポート数を削減し、よってシステムコストやシステムの規模縮小可能なマルチアンテナ評価用信号送信システム及びマルチアンテナ評価用信号送信方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

2つ以上のアンテナを備える被評価端末に向けて、評価用信号系列を送信するマルチアンテナ評価用信号送信システムであって、互いに無相関の信号系列を出力するM個(M≧2)の出力ポートを有するフェージングエミュレータと、垂直偏波用素子水平偏波用素子とを備えるN個(N≧2M)の送信アンテナと、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ、及び同一の送信アンテナの各偏波用素子のそれぞれに、フェージングエミュレータの相異なる出力ポートからの信号系列が入力されるように、フェージングエミュレータの各出力を分配してN個の送信アンテナの各偏波用素子に入力するM個の分配器と、分配器と各偏波用素子との間にそれぞれ挿入される2N個の移相器と、を備え、N個の送信アンテナの各偏波用素子から送信される各信号系列の相関が、被評価端末の位置において最小化されるように各移相器位相値を設定するマルチアンテナ評価用信号送信システム。

請求項2

請求項1に記載のマルチアンテナ評価用信号送信システムにおいて、分配器と各偏波用素子との間にそれぞれ挿入される2N個の可変減衰器を更に備えるマルチアンテナ評価用信号送信システム。

請求項3

請求項1又は2に記載のマルチアンテナ評価用信号送信システムにおいて、M=2、N=4であり、各送信アンテナは、被評価端末を中心とする円周上に、円周上の基準点に対し、時計回りに第1の送信アンテナ、第3の送信アンテナの順で配置され、反時計回りに第2の送信アンテナ、第4の送信アンテナの順で配置され、第1、第4の送信アンテナの垂直偏波用素子と第2、第3の送信アンテナの水平偏波素子に、フェージングエミュレータの第1の出力ポートからの第1の信号系列が入力され、第2、第3の送信アンテナの垂直偏波用素子と第1、第4の送信アンテナの水平偏波素子に、フェージングエミュレータの第2の出力ポートからの第2の信号系列が入力され、各移相器により、第1の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相を基準として、第4の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相をa1度又は−a1度、第2の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相をa2度又は−a2度、第3の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相をa3度又は−a3度に設定し(a1≠a2≠a3≠0)、第1の送信アンテナの水平偏波用素子から放射される信号系列の位相をα度(αは任意)に設定し、第4の送信アンテナの水平偏波用素子から放射される信号系列の位相をα+b1度又はα−b1度、第2の送信アンテナの垂直偏波素子から放射される信号系列の位相をα+b2度又はα−b2度、第3の送信アンテナの垂直偏波素子から放射される信号系列の位相をα+b3度又はα−b3度(b1≠b2≠b3≠0)に設定するマルチアンテナ評価用信号送信システム。

請求項4

請求項1又は2に記載のマルチアンテナ評価用信号送信システムにおいて、M=2、N=4であり、各送信アンテナは、被評価端末を中心とする円周上に、円周上の基準点に対し、第1の送信アンテナが−A/2度(Aは任意)の中心角をなし、第2の送信アンテナがA/2度の中心角をなし、第3の送信アンテナが−3A/2度の中心角をなし、第4の送信アンテナが3A/2度の中心角をなすように配置され、第1、第4の送信アンテナの垂直偏波用素子と第2、第3の送信アンテナの水平偏波素子に、フェージングエミュレータの第1の出力ポートからの第1の信号系列が入力され、第2、第3の送信アンテナの垂直偏波用素子と第1、第4の送信アンテナの水平偏波素子に、フェージングエミュレータの第2の出力ポートからの第2の信号系列が入力され、各移相器により、第3の送信アンテナの水平偏波用素子及び第4の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相を基準として、第1の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相をa1' 度又は−a1' 度(a1'≠0)、第2の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相を−a1' 度又はa1' 度に設定し、第3の送信アンテナの垂直偏波用素子及び第4の送信アンテナの水平偏波用素子から放射される信号系列の位相をα度(αは任意)に設定し、第1の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相をα−b1' 度又はα+b1'(b1'≠0) 度に設定し、第2の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相をα+b1' 度又はα−b1' 度に設定するマルチアンテナ評価用信号送信システム。

請求項5

2つ以上のアンテナを備える被評価端末に向けて、垂直偏波用素子と水平偏波用素子とを備えるN個(N≧2M)の送信アンテナから評価用の信号系列を送信するマルチアンテナ評価用信号送信方法であって、互いに無相関のM個(M≧2)の信号系列を生成する無相関信号生成ステップと、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ及び同一の送信アンテナの各偏波用素子のそれぞれに、互いに無相関の信号系列が入力されるように、無相関信号生成ステップで生成された各信号系列をN個の送信アンテナの各偏波用素子に分配する分配ステップと、N個の送信アンテナの各偏波用素子から送信される各信号系列の相関が、被評価端末の位置において最小化されるように、各信号系列に対し位相値を設定する位相値設定ステップと、位相値設定ステップで位相値が設定された各信号系列をN個の送信アンテナの各偏波用素子から送信する送信ステップと、を実行するマルチアンテナ評価用信号送信方法。

請求項6

請求項5に記載のマルチアンテナ評価用信号送信方法において、分配ステップと送信ステップとの間に、各信号系列の電力を可変減衰器により調整する電力調整ステップを更に実行するマルチアンテナ評価用信号送信方法。

請求項7

請求項5又は6に記載のマルチアンテナ評価用信号送信方法において、M=2、N=4であり、各送信アンテナは、被評価端末を中心とする円周上に、円周上の基準点に対し、時計回りに第1の送信アンテナ、第3の送信アンテナの順で配置され、反時計回りに第2の送信アンテナ、第4の送信アンテナの順で配置され、前記分配ステップは、第1、第4の送信アンテナの垂直偏波用素子と第2、第3の送信アンテナの水平偏波素子に第1の信号系列が入力され、第2、第3の送信アンテナの垂直偏波用素子と第1、第4の送信アンテナの水平偏波素子に第2の信号系列が入力されるように各信号系列を分配し、前記位相値設定ステップは、第1の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相を基準として、第4の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相をa1度又は−a1度、第2の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相をa2度又は−a2度、第3の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相をa3度又は−a3度に設定し、第1の送信アンテナの水平偏波用素子から放射される信号系列の位相がα(αは任意)に設定し、第4の送信アンテナの水平偏波用素子から放射される信号系列の位相をα+b1度又はα−b1度、第2の送信アンテナの垂直偏波素子から放射される信号系列の位相をα+b2度又はα−b2度、第3の送信アンテナの垂直偏波素子から放射される信号系列の位相をα+b3度又はα−b3度に設定するマルチアンテナ評価用信号送信方法。

請求項8

請求項5又は6に記載のマルチアンテナ評価用信号送信方法において、M=2、N=4であり、各送信アンテナは、被評価端末を中心とする円周上に、円周上の基準点に対し、第1の送信アンテナが−A/2度(Aは任意)の中心角をなし、第2の送信アンテナがA/2度の中心角をなし、第3の送信アンテナが−3A/2度の中心角をなし、第4の送信アンテナが3A/2度の中心角をなすように配置され、前記分配ステップは、第1、第4の送信アンテナの垂直偏波用素子と第2、第3の送信アンテナの水平偏波素子に、フェージングエミュレータの第1の信号系列が入力され、第2、第3の送信アンテナの垂直偏波用素子と第1、第4の送信アンテナの水平偏波素子に第2の信号系列が入力されるように各信号系列を分配し、前記位相値設定ステップは、第3の送信アンテナの水平偏波用素子及び第4の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相を基準として、第1の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相をa1' 度又は−a1' 度、第2の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相を−a1' 度又はa1' 度に設定し、第3の送信アンテナの垂直偏波用素子及び第4の送信アンテナの水平偏波用素子から放射される信号系列の位相をα度(αは任意)に設定し、第1の送信アンテナの水平偏波素子から放射される信号系列の位相をα−b1' 度又はα+b1' 度に設定し、第2の送信アンテナの垂直偏波用素子から放射される信号系列の位相をα+b1' 度又はα−b1' 度に設定するマルチアンテナ評価用信号送信方法。

技術分野

0001

本発明は、MIMOに対応する通信機器アンテナを含む総合無線性能を評価するためのマルチアンテナ評価用信号送信システム及びマルチアンテナ評価用信号送信方法に関する。

背景技術

0002

一般に、通信用アンテナ性能評価電波暗室における放射指向性測定により行われる。また、MIMO伝送等に使用する、少なくとも2つ以上のアンテナ(マルチアンテナ)を備える被評価端末は、各アンテナの放射指向性に加えてアンテナ間の空間相間についても評価を行う必要がある。この場合、実際の伝搬環境と同様にマルチアンテナに対する到来波角度広がりを考慮した測定環境において被評価端末の性能評価を行う必要がある。到来波の角度広がりを模擬する従来のマルチアンテナ評価用信号送信システムとしては、例えば特許文献1、2に記載されたシステムや、非特許文献1に記載された振幅位相制御装置フェージングエミュレータ)を介して信号を送信する方法がある。

0003

図10は、従来技術に基づき構成されたマルチアンテナ評価用信号送信システム10の全体構成の一例である。また、図11はマルチアンテナ評価用信号送信システム10の機能ブロック図である。マルチアンテナ評価用信号送信システム10は、フェージングエミュレータ11と4個の送信アンテナ121〜124とを備える。第1の送信アンテナ121は垂直偏波用素子121vと水平偏波用素子121hを、第2の送信アンテナ122は垂直偏波用素子122vと水平偏波用素子122hを、第3の送信アンテナ123は垂直偏波用素子123vと水平偏波用素子123hを、第4の送信アンテナ124は垂直偏波用素子124vと水平偏波用素子124hをそれぞれ備える。

0004

被評価端末80のマルチアンテナの性能を評価する場合、マルチアンテナの各素子で受信した信号の相関特性が最終的な受信信号特性に影響を与える。そのため、マルチアンテナの性能を評価するためには、マルチアンテナへの到来波の角度広がりを考慮した評価用信号送信システムが必要となる。そこで、被評価端末80に対して角度広がりを持って電波到来する環境の模擬を目的として、N個(少なくとも4個、図10は4個の場合の構成例)の送信アンテナを、被評価端末80を中心とする所定の半径(少なくとも測定波長の5倍以上)の円周上に配置する。例えば、円周上の基準点に対し、第1の送信アンテナ121、第3の送信アンテナ123の順で時計回りに配置し、第2の送信アンテナ122、第4の送信アンテナの順124で反時計回りに配置する。また、各送信アンテナは被評価端末80と概ね同じ高さに配置する。

0005

フェージングエミュレータ11は、基地局の役割を果たす信号発生器70で発生されたn個(n≧1)の異なる無相関信号系列s1〜snが入力され、N個の送信アンテナの全ての偏波用素子の数(2N個)の無相関の信号系列S1〜S2Nをそれぞれ2N個の出力ポート#1〜8から出力する。具体的には、フェージングエミュレータ11に信号系列s1〜snが入力されると、それぞれを2N個に分割し([s1,1,s1,2,・・・,s1,2N ], [s2,1,s2,2,・・・,s2,2N ],・・・, [sn,1,sn,2,・・・,sn,2N ])、2N組のフェージング発生部#1(-1, -2,・・・,-n)、#2(-1, -2,・・・,-n)、・・・、#2N(-1, -2,・・・,-n)のそれぞれに、[s1,1,s2,1,・・・,sn,1 ]、[s1,2,s2,2,・・・,sn,2 ]、[s1,2N,s2,2N,・・・,sn,2N ]を入力して、その出力を合成することによりM個の無相関の信号系列S1〜S2Nを生成し出力する。図10、11は、n=2、N=4の場合を示したものであり、従って、フェージングエミュレータ11には無相関の信号系列s1、s2が入力され、出力ポート#1〜8から無相関の信号系列S1〜S8が出力される。そして、無相関の信号系列S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8がそれぞれ垂直偏波用素子121v、水平偏波用素子121h、垂直偏波用素子122v、水平偏波用素子122h、垂直偏波用素子123v、水平偏波用素子123h、垂直偏波用素子124v、水平偏波用素子124hに入力され送信される。

0006

送信された各信号系列は被評価端末80が受信し、受信結果が評価される。ここで、被評価端末80を水平方向に回転可能な回転台90に搭載すれば、回転台90を回転させながら測定することで、様々な角度における被評価端末の特性を容易に測定することができる。

0007

特開2005−303476号公報
特開2005−227213号公報

先行技術

0008

Pekka Kysti, Jukka-Pekka Nuutinen, and Petteri Heino, "Reconstruction and measurement of Spatial Channel Model for OTA," 3GPP TSG RAN WG4 #51bis meeting document, 2009

発明が解決しようとする課題

0009

N個の送信アンテナを用いて角度広がりを持った電波が被評価端末に到来する模擬環境を生成する場合、各送信アンテナから放射される信号系列は無相関とすることが一般的である。しかし、送信アンテナが両偏波構成の場合、送信アンテナ数の2倍の数の無相関信号が必要になるため、無相関信号の生成に用いるフェージングエミュレータはその数量分の出力ポートを備えるものである必要がある。しかし、出力ポート数の多いフェージングエミュレータは、非常に複雑な振幅位相制御を行い、かつ、出力ポート数に応じた数量のフェージング発生部が必要であるため、高価でかつ装置の規模が大きくなる。実際、図10、11に例示した簡易的な構成でも、最低8個の出力ポートを有するフェージングエミュレータを用いる必要がある。

0010

本発明の目的は、マルチアンテナを備える被評価端末の評価に用いる無相関信号を生成するためのフェージングエミュレータの必要出力ポート数を削減し、よってシステムコストやシステムの規模を縮小可能なマルチアンテナ評価用信号送信システム及びマルチアンテナ評価用信号送信方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明のマルチアンテナ評価信号用送信システムは、2つ以上のアンテナを備える被評価端末に向けて、評価用の信号系列を送信するマルチアンテナ評価用信号送信システムであって、互いに無相関の信号系列を出力するM個(M≧2)の出力ポートを有するフェージングエミュレータと、垂直偏波用素子と水平偏波用素子とを備えるN個(N≧2M)の送信アンテナと、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ、及び同一の送信アンテナの各偏波用素子のそれぞれに、フェージングエミュレータの相異なる出力ポートからの信号系列が入力されるようにフェージングエミュレータの各出力を分配してN個の送信アンテナの各偏波用素子に入力するM個の分配器と、分配器と各偏波用素子との間にそれぞれ挿入される2N個の移相器と、を備え、N個の送信アンテナの各偏波用素子から送信される各信号系列の相関が、被評価端末の位置において最小化されるように各移相器位相値を設定する。

0012

また、本発明のマルチアンテナ評価用信号送信方法は、2つ以上のアンテナを備える被評価端末に向けて、垂直偏波用素子と水平偏波用素子とを備えるN個(N≧2M)の送信アンテナから評価用の信号系列を送信するマルチアンテナ評価用信号送信方法であって、 互いに無相関のM個(M≧2)の信号系列を生成する無相関信号生成ステップと、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ及び同一の送信アンテナの各偏波用素子のそれぞれに、互いに無相関の信号系列が入力されるように、無相関信号生成ステップで生成された各信号系列をN個の送信アンテナの各偏波用素子に分配する分配ステップと、N個の送信アンテナの各偏波用素子から送信される各信号系列の相関が、被評価端末の位置において最小化されるように、各信号系列に対し位相値を設定する位相値設定ステップと、位相値設定ステップで位相値が設定された各信号系列をN個の送信アンテナの各偏波用素子から送信する送信ステップと、を実行する。

発明の効果

0013

本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システム及びマルチアンテナ評価用信号送信方法によれば、マルチアンテナを備える被評価端末の評価に用いる無相関信号を生成するためのフェージングエミュレータの必要出力ポート数を削減し、よってシステムコストやシステムの規模を縮小することができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システムの全体構成例を示す図。
本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システムの機能ブロック図。
本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システムの処理フロー例を示す図。
各送信アンテナの配置イメージを示す図。
各送信アンテナへのフェージングエミュレータ出力の割当例を示す図。
各送信アンテナから送信する信号に対する位相調整例を示す図。
各送信アンテナの送信電力の調整により得られたクラスタモデルを示す図。
各送信アンテナからの受信信号系列相関係数受信電力のRMSの位相特性シミュレーション結果を示す図。
被評価端末の位置における各信号系列の相関係数の本発明と従来技術との比較を示す図。
従来のマルチアンテナ評価用信号送信システムの全体構成例を示す図。
従来のマルチアンテナ評価用信号送信システムの機能ブロック図。

0015

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

0016

前述のとおり、N個の送信アンテナを用いて角度広がりを持った電波が被評価端末に到来する模擬環境を生成する場合、各送信アンテナから放射される信号系列は無相関とすることが一般的である。しかし、被評価端末の位置において角度広がりを持つ電波到来模擬環境は、必ずしも全ての送信アンテナから無相関な信号系列を送信することにより生成する必要はない。各送信アンテナの各偏波用素子から送信される信号系列が、アンテナから放射される時点では有相関であっても、フェージングエミュレータで生成された各信号系列の、各送信アンテナの各偏波用素子へのへの割り当て方を工夫し、かつ、各送信アンテナの各偏波用素子毎に適宜位相差を設定して、被評価端末に到達する時点で相関が最小化されるように構成することによっても生成することができる。本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システム100は、このような原理に基づきフェージングエミュレータの必要出力ポート数の削減を実現する。

0017

図1は、本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システム100の全体構成例であり、図2はマルチアンテナ評価用信号送信システム100の機能ブロック図である。また、図3はマルチアンテナ評価用信号送信システム100の処理フローである。マルチアンテナ評価用信号送信システム100は、マルチアンテナを備える被評価端末に向けて、評価用の信号系列を送信するシステムである。マルチアンテナ評価用信号送信システム100は、互いに無相関の信号系列を出力するM個(M≧2)の出力ポートを有するフェージングエミュレータと、N個(N≧2M)の送信アンテナと、M個の分配器と、2N個の移相器と、を備える。以下、説明の便宜上、M=2、N=4の場合について説明する。

0018

フェージングエミュレータ110は、基地局の役割を果たす信号発生器70で発生された例えば2個の異なる無相関な信号系列s1、s2が入力され、2個の無相関の信号系列S1、S2をそれぞれ出力ポート#1、#2から出力する(S1)。具体的には、フェージングエミュレータ11に信号系列s1、s2が入力されると、それぞれを2個に分割し([s1,1,s1,2 ], [s2,1,s2,2 ])、2組のフェージング発生部#1(-1,-2)、#2(-1,-2)のそれぞれに、[s1,1,s2,1 ]、[s1,2,s2,2 ]を入力して、その出力を合成することにより2個の無相関の信号系列S1、S2を生成し出力する。

0019

4個の送信アンテナ121〜124は、従来のマルチアンテナ評価用信号送信システム10と同様に、第1の送信アンテナ121が垂直偏波用素子121vと水平偏波用素子121hを、第2の送信アンテナ122が垂直偏波用素子122vと水平偏波用素子122hを、第3の送信アンテナ123が垂直偏波用素子123vと水平偏波用素子123hを、第4の送信アンテナ124が垂直偏波用素子124vと水平偏波用素子124hをそれぞれ備える。背景技術として説明したように、被評価端末80のマルチアンテナの性能を評価する場合、マルチアンテナの各素子で受信した信号の相関特性が最終的な受信信号特性に影響を与える。そのため、マルチアンテナの性能を評価するためには、マルチアンテナへの到来波の角度広がりを考慮した評価用信号送信システムが必要となる。そこで、被評価端末80に対して角度広がりを持って電波が到来する環境の模擬を目的として、N個(本実施例では4個)の送信アンテナを、被評価端末80を中心とする所定の半径(少なくとも測定波長の5倍以上)の円周上に配置する。例えば、円周上の基準点に対し、時計回りに第1の送信アンテナ121、第3の送信アンテナ123の順で配置し、反時計回りに第2の送信アンテナ122、第4の送信アンテナの順124で配置する。また、各送信アンテナは被評価端末80と概ね同じ高さに配置する。各送信アンテナの配置の具体例を図4に示す。図4は送信アンテナ121〜124と被評価端末80を平面的に見た図である。例えば、任意の角度広がりA度を有するクラスタモデルを近似することを考えると、円周上の基準点(0度)に対し、時計回りを負の角度、反時計回りを正の角度とした場合、第1の送信アンテナ121を−A/2度、第2の送信アンテナ122を+A/2度、第3の送信アンテナ123を−3A/2度、第4の送信アンテナ124を+3A/2度の位置にそれぞれ配置する。

0020

分配器131、132は、フェージングエミュレータ110から出力された互いに無相関な信号系列S1、S2がそれぞれ、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子、及び同一の送信アンテナの各偏波用素子に入力されるように分配する(S2)。具体的には、例えば各送信アンテナが図4のように配置されている場合、図5に示すように、信号系列S1が送信アンテナ121の垂直偏波用素子121v、送信アンテナ124の垂直偏波用素子124v、送信アンテナ122の水平偏波用素子122h、及び送信アンテナ123の水平偏波用素子123hに入力されるように4分配する。また、信号系列S2が送信アンテナ122の垂直偏波用素子122v、送信アンテナ123の垂直偏波用素子123v、送信アンテナ121の水平偏波用素子121h、及び送信アンテナ124の水平偏波用素子124hに入力されるように4分配する。このように分配することで、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子のそれぞれ、及び同一のアンテナの各偏波用素子のそれぞれに入力される信号系列は、互いに無相関となる。

0021

分配器131と垂直偏波用素子121v、垂直偏波用素子124v、水平偏波用素子122h、及び水平偏波用素子123hとの間には、それぞれ移相器141v、144v、142h、及び143hが挿入される。また、分配器132と垂直偏波用素子122v、垂直偏波用素子123v、水平偏波用素子121h、及び水平偏波用素子124hとの間には、それぞれ移相器142v、143v、141h、及び144hが挿入される。

0022

各移相器は、例えば、信号系列S1、S2が図5のように各送信アンテナに分配されている場合、次のように設定する(図6(a)参照)(S3)。第1の送信アンテナ121の垂直偏波用素子121vから放射される信号系列の位相を基準として、移相器144vは垂直偏波用素子124vから放射される信号系列の位相をa1度又は−a1度に、移相器142hは水平偏波素子122hから放射される信号系列の位相をa2度又は−a2度に、移相器143hは水平偏波素子123hから放射される信号系列の位相をa3度又は−a3度にそれぞれ設定する。ここで、a1≠a2≠a3≠0である。また、移相器141hは水平偏波用素子121hから放射される信号系列の位相をα度に、移相器144hは水平偏波用素子124hから放射される信号系列の位相をα+b1度又はα−b1度に、移相器142vは垂直偏波素子122vから放射される信号系列の位相をα+b2度又はα−b2度に、移相器143vは垂直偏波素子123vから放射される信号系列の位相をα+b3度又はα−b3度にそれぞれ設定する。ここで、信号系列S1、S2は無相関であるためαは任意の値で構わない。また、b1≠b2≠b3≠0である。

0023

なお、位相調整は、試験周波数の全帯域(例えば、WCDMAの任意のチャネルの場合3.84MHz)で行う必要がある。従って、フェージングエミュレータの出力ポートから送信アンテナに至るまでの経路における周波数軸に対する位相特性は全て統一する必要がある。統一する最も一般的な手法として、全ての経路を構成するコンポーネントケーブル、移相器、可変減衰器、分配器、送信アンテナ)について位相特性を統一することが挙げられる。

0024

移相器により位相が調整された信号系列は、各送信アンテナの各偏波用素子から送信され(S4)、これらを被評価端末80が受信し受信結果が評価する。このとき、各移相器によりa1、a2、a3、b1、b2、b3の値が適切に設定しておくことで、被評価端末80で受信される各信号系列の相関を最小化することができる。なお、被評価端末80を水平方向に回転可能な回転台90に搭載すれば、回転台90を回転させながら測定することで、様々な角度における被評価端末の特性を容易に測定することができる。

0025

以上のように、フェージングエミュレータ110から出力された互いに無相関な信号系列S1、S2をそれぞれ、隣接する送信アンテナの同じ偏波用素子、及び同一の送信アンテナの各偏波用素子に入力されるように分配し、かつ、各移相器により、a1、a2、a3、b1、b2、b3の値を適宜設定することで、各送信アンテナの各偏波用素子から各信号系列が放射される時点では相互に有相関であっても、被評価端末に到達する時点で各信号系列の相関を最小化することで、被評価端末の位置において角度広がりを持つ電波到来模擬環境を生成することができる。そのため、4個の両偏波用送信アンテナを用いてシステムを構成する場合、従来は8ポートのフェージングエミュレータが必要であったところ、本発明の構成によれば、2ポートのフェージングエミュレータで足りる。よって、システムコストを低減でき、かつ、システムの規模を縮小することができる。

0026

なお、複数の送信アンテナを用い、被評価端末80に対し任意の電波分布(例えば、角度広がりA度を有するクラスタモデル)を近似したい場合、各送信アンテナからの送信電力を調整するために、分配器131と垂直偏波用素子121v、垂直偏波用素子124v、水平偏波用素子122h、及び水平偏波用素子123hとの間に更に、それぞれ可変減衰器151v、154v、152h、及び153hを、また、分配器132と垂直偏波用素子122v、垂直偏波用素子123v、水平偏波用素子121h、及び水平偏波用素子124hとの間に更に、それぞれ可変減衰器152v、153v、151h、及び154hを挿入してもよい。例えば、4個の送信アンテナを図4のように配置した場合、図7に示すように第1の送信アンテナ121の送信電力と第2の送信アンテナ122の送信電力とを可変減衰器151v、151h、152v、152hにより等電力に調整し、第3の送信アンテナ123の送信電力と第4の送信アンテナ124の送信電力とを可変減衰器153v、153h、154v、154hにより、第1、第2の送信アンテナ121、122より12dB低い電力に設定する(S5)。これにより、RMS角度広がりがA度のラプラス分布を有するクラスタモデルを近似することができる。

0027

各送信アンテナが、図4に示すように円周上の基準点に対し左右対称に配置され、信号系列S1、S2が、図5に示すように各送信アンテナに分配されている場合、移相器は次のように設定することもできる(図6(b)参照)。

0028

第3の送信アンテナ123の水平偏波用素子123h及び第4の送信アンテナ124の垂直偏波用素子124vから放射される信号系列の位相を基準として、第1の送信アンテナ121の垂直偏波用素子121vから放射される信号系列の位相をa1' 度又は−a1' 度(a1'≠0)、第2の送信アンテナ122の水平偏波素子122hから放射される信号系列の位相を−a1' 度又はa1' 度に設定し、第3の送信アンテナ123の垂直偏波用素子123v及び第4の送信アンテナ124の水平偏波用素子124hから放射される信号系列の位相をα度に設定し、第1の送信アンテナ121の水平偏波素子121hから放射される信号系列の位相をα−b1' 度又はα+b1'(b1'≠0) 度に設定し、第2の送信アンテナ122の垂直偏波用素子122vから放射される信号系列の位相をα+b1' 度又はα−b1' 度に設定する。ここで、信号系列S1、S2は無相関であるためαは任意の値で構わない。

0029

以上のように各移相器のa1'、b1'の値を適切に設定することによっても、被評価端末80で受信される各信号系列の相関を最小化することができる。

0030

a1'、b1'を同じ値として、0〜180度まで変化させた場合の、各送信アンテナからの受信信号系列の相関係数のRMSのシミュレーション結果を図8(a)に、受信電力のRMSのシミュレーション結果を図8(b)にそれぞれ示す。このシミュレーションから、135度前後で相関係数、電力の双方が最小化されることがわかる。従って、各移相器を図6(c)のように設定することで、各信号系列の相関を最小化することができる。
<効果の確認>
図9に、被評価端末80で受信された各信号系列についての、図1に示す本発明の構成による相関係数(○印)と、図10に示す従来技術による構成による相関係数(□)との比較を示す。なお、横軸は被評価端末80の向きを示し、正面向き(被評価端末80の2つのアンテナを結んだ辺を底辺とし、各送信アンテナが配置された円周上の基準点を頂点とする二等辺三角形が形成される向き)が0度であるとした時の回転台90の回転角である。また、(a)〜(c)は、被評価端末80の2つのアンテナの間隔がそれぞれ0.3λ、0.5λ、0.7λ(λは測定波長)の場合である。この測定結果からわかるように、本発明の構成と従来技術の構成とで、被評価端末80で受信される各信号系列の相関係数に目立った差異は無いことがわかる。

0031

従って、本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システムによれば、従来構成より出力ポートが少ないフェージングエミュレータを用いて、従来技術と同様な角度広がりを持つ電波到来模擬環境を生成することができる。そして、これによりシステムコストを低減でき、かつ、システムの規模を縮小することができる。

実施例

0032

以上で説明した本発明のマルチアンテナ評価用信号送信システムの各構成要素の機能分担は、各実施例に示す機能分担に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、各実施例に示した処理は記載の順に従った時系列において実行されるのみならず、処理を実行する各構成要素の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行することとしてもよい。

0033

10、100マルチアンテナ評価用信号送信システム
11、110フェージングエミュレータ
70信号発生器
80被評価端末
90回転台
121〜124送信アンテナ
121v〜124v垂直偏波用素子
121h〜124h水平偏波用素子
131、132分配器
141v〜144v、141h〜144h移相器
151v〜154v、151h〜154h 可変減衰器

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