JP5938339B2 - Multi-antenna evaluation apparatus and computer program - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a multi-antenna evaluation apparatus and a computer program.
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。
Conventionally, for example, an antenna evaluation apparatus described in
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。
However, the conventional antenna evaluation apparatus described above has the following problems.
(1) The arrival direction of the path (radio wave propagation path) to the antenna to be measured is limited to the direction in which the scatterer antenna is present. For this reason, in order to implement | achieve the path | route from arbitrary arrival directions, the position of a scatterer antenna must be changed suitably, and it takes an effort.
(2) The resolution of the spatial characteristics of the path depends on the number of probes.
(3) In order to simulate a multipath environment consisting of a large number of paths, a large number of scatterer antennas and adjustment circuits are required, which causes problems that the device configuration becomes complicated and the cost increases.
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。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and when evaluating a multi-antenna, a multi-antenna evaluation apparatus capable of improving the antenna evaluation performance with a scatterer antenna with a limited quantity and arrangement. It is another object of the present invention to provide a computer program.
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。 In order to solve the above problems, a multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention is a multi-antenna evaluation apparatus that radiates a transmission signal from each of a plurality of scatterer antennas. Using the array direction characteristic vector and the reference transmission characteristic matrix for the multi-antenna of the device under test and the plurality of scatterer antennas, the level and phase of the transmission signal radiated from each of the plurality of scatterer antennas are adjusted. A path arrival direction setting value calculation unit that calculates a path arrival direction setting value that is a weight vector to be used, and a level of a transmission signal radiated from each of the plurality of scatterer antennas using the path arrival direction setting value And a level / phase adjusting unit for adjusting the phase.
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。 In the multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention, the path arrival direction setting value calculation unit uses the array direction characteristic vector of the desired path arrival direction and the reference transmission characteristic matrix, and uses the array direction characteristic vector and the plurality of scatterings. The path arrival direction setting value that matches the composition of the array response vector by the transmission signal radiated from each of the body antennas is calculated.
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。 The multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention includes an array vector direction function storage unit that stores an array vector direction function having a path arrival direction as a variable, and an array direction characteristic vector of a desired path arrival direction is obtained from the array vector direction function. It is characterized by acquiring.
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。 In the multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention, the array direction characteristic vector has one direction in two dimensions or two directions in three dimensions as variables.
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。 In the multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention, the reference transmission characteristic matrix is defined as a function having time as a variable.
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。 In the multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention, the desired path arrival direction is defined as a function having time as a variable.
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。 A computer program according to the present invention is a computer program for performing a process of radiating a transmission signal from each of a plurality of scatterer antennas, and an array direction characteristic vector of a desired path arrival direction for a multi-antenna of a device under test; A weight vector used to adjust the level and phase of a transmission signal radiated from each of the plurality of scatterer antennas using a multi-antenna of the device under test and a reference transmission characteristic matrix for the plurality of scatterer antennas. A path arrival direction setting value calculating step for calculating a certain path arrival direction setting value, and a level for adjusting the level and phase of a transmission signal radiated from each of the plurality of scatterer antennas using the path arrival direction setting value -A computer program for causing a computer to execute the phase adjustment step. The features.
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。 According to the present invention, when evaluating a multi-antenna, an effect that the antenna evaluation performance can be improved with a scatterer antenna having a limited number and arrangement is obtained.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a multi-antenna evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the multi-antenna evaluation apparatus includes an antenna
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。
The
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。
In FIG. 1, the antenna
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）。
The level /
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。
A desired path arrival direction is input to the path arrival direction setting
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。
The path arrival direction set
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ａｎ（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。
First, the array vector direction function will be described. The multi-antenna of the device under
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ａｎ（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。 Here, φ is the path arrival direction (path arrival direction). The complex response function a n (φ) is a complex response function with respect to the path arrival direction φ at the position of the n-th single antenna.
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。
The array vector direction function A (φ) is given by a theoretical formula having the position of the single antenna of the multi-antenna of the device under
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ｈｎｍ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ｈｎｍ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。 Next, the reference transmission characteristic matrix will be described. The reference transmission characteristic matrix H is a complex of N rows and M columns composed of complex transmission characteristics h nm related to the n-th single antenna and the m-th scatterer antenna ANT # m, as represented by Expression (3). It is a matrix. m is an integer from 1 to M. The complex transmission characteristic h nm is a complex transmission characteristic between the position of the nth single antenna and the position of the mth scatterer antenna ANT # m.
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。
The reference transmission characteristic matrix H is based on a theoretical formula having the positions of M scatterer
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ｗｍ（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。ｗｍ（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。
The path arrival direction set
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。
The path arrival direction setting
但し、Ｈは行列の複素共役転置を表す。ＰＮｏｉｓｅ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。
Where H represents the complex conjugate transpose of the matrix. P Noise is a virtual noise power of a scalar value. I is a unit matrix of M rows and M columns. Path arrival direction set value W (phi 0) is an array vector direction function value of the desired path arrival direction phi 0 and (array direction characteristic vector) A (phi 0) the reference signal vector, the reference signal vector A (phi 0) The calculation is performed based on the minimization of the difference from “H · W (φ 0 )”. This uses the array direction characteristic vector A (φ 0 ) of the desired path arrival direction φ 0 and the reference transmission characteristic matrix H, and uses the array direction characteristic vector A (φ 0 ) and M scatterer
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。
The above equation (6) is an equation for normalization so that the combined output by the scatterer
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。 The above is the description of the method for calculating the path arrival direction setting value according to the present embodiment.
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ｗｍ（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。
The path arrival direction setting value W (φ 0 ) is input to the level /
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。 As described above, according to the present embodiment, a scatterer antenna with a limited number and arrangement can simulate a path from an arbitrary path arrival direction, thereby improving antenna evaluation performance. . Also, considering the realization of the same antenna evaluation performance as in the prior art, the number of scatterer antennas can be reduced, so that it is possible to reduce the size of the apparatus and the cost as well as the number of antenna signal generation units.
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。 The multi-antenna evaluation apparatus according to this embodiment can be variously modified. Hereinafter, a modification will be described with reference to examples.
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。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the multi-antenna evaluation apparatus according to
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。
The fading
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。 If “K ′ = 1”, the path is not treated as a fading fluctuation. In this case, fading fluctuations in the time and frequency domains can be generated by combining a plurality of paths in the spatial domain.
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。
The second embodiment is a modification of the first embodiment. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the antenna
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。
When “K ′ = 1” in the configuration of FIG. 8, this is equivalent to sharing the level /
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。
In Example 3, the scatterer antenna of the scatterer is configured to support orthogonal polarization. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a multi-antenna evaluation apparatus according to
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。 The scatterer of Example 3 shown by FIG. 10 is M = 4, and is comprised from V polarization antenna ANT # 1-4 (V) and H polarization antenna ANT # 1-4 (H) as a scatterer antenna. Is done.
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。
In FIG. 9, an input transmission signal is distributed by a
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。
As illustrated in FIG. 10, the combined signals of the signals radiated from the V-polarized
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。
The fourth embodiment is a configuration for generating a plurality of paths (multipaths) having different arrival directions. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of a multi-antenna evaluation apparatus according to
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。
In the fourth embodiment shown in FIG. 11, the antenna signal generator for V polarization 1 (V) and the antenna signal generator for H polarization 1 (H) according to the third embodiment of FIG. Only L which are numbers are provided. The fading
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｛φｌ（Ｖ），φｌ（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｛Ｗｌ（Ｖ）（φｌ（Ｖ）），Ｗｌ（Ｈ）（φｌ（Ｈ））｝を生成する。
In the fourth embodiment, desired signal arrival directions {φ l (V), φ l (H)} are set in the antenna
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｛φｌ（Ｖ），φｌ（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｛Ｗｌ（Ｖ）（φ0（Ｖ）），Ｗｌ（Ｈ）（φ0（Ｈ））｝に対してスカラ値で共通に調整してもよい。
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining Example 4 of the multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention. As illustrated in FIG. 12, the combined signals of the signals radiated from the V polarization
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。
The fifth embodiment has a configuration corresponding to a plurality of transmission signals. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of a multi-antenna evaluation apparatus according to
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。
In the fifth embodiment shown in FIG. 13, K signal transmission systems corresponding to the number of transmission signals are provided in L (for the number of multipath paths) according to the fourth embodiment in FIG. 11. Then, the input
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｛φｋｌ（Ｖ），φｋｌ（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｛Ｗｋｌ（Ｖ）（φｋｌ（Ｖ）），Ｗｋｌ（Ｈ）（φｋｌ（Ｈ））｝を生成する。
In the fifth embodiment, a desired path arrival direction {φ kl (V), φ kl is provided to the antenna
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｛φｋｌ（Ｖ），φｋｌ（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。
As illustrated in FIG. 14, the combined signals of the signals radiated from the V polarization
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。 In the sixth embodiment, the scatterer antennas are arranged not only on one plane but also on an orthogonal plane so that a path can be simulated from a three-dimensional direction.
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。 Here, M scatterer antennas are arranged separately on a horizontal plane and a vertical plane, and the path arrival direction is composed of a horizontal plane direction φ (0 to 360 degrees) and a vertical plane direction θ (0 to 180 degrees). Let's say. The configuration relating to the antenna signal generation unit is the same as that of the fifth embodiment shown in FIG. In this case, the reference transmission characteristic matrix {H (V), H (H)} is prepared as matrix data corresponding to the arrangement of the scatterer antennas. Also, an array vector direction function {A (V) (φ, θ), A (H) (φ, θ)} representing three-dimensional characteristics including the horizontal plane direction φ and the vertical plane direction θ is prepared.
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｛（φｋｌ（Ｖ），θｋｌ（Ｖ）），（φｋｌ（Ｈ），θｋｌ（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｛Ｗｋｌ（Ｖ）（φｋｌ（Ｖ），θｋｌ（Ｖ）），Ｗｋｌ（Ｈ）（φｋｌ（Ｈ），θｋｌ（Ｈ））｝を生成する。式（９）、式（１０）にＶ偏波成分Ｗｋｌ（Ｖ）（φｋｌ（Ｖ），θｋｌ（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Ｗｋｌ（Ｈ）（φｋｌ（Ｈ），θｋｌ（Ｈ））の算出式は式（９）、式（１０）と同様であるので省略する。
Also, the desired signal arrival direction {(φ kl (V), θ kl (V) is applied to the
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。 According to the fifth and sixth embodiments described above, multi-antenna evaluation corresponding to the MIMO transmission method can be accurately performed with a simple device configuration. Thereby, the following effects can be obtained.
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。 In the MIMO transmission system, a transmission / reception station is provided with a multi-antenna, independent information is transmitted from each transmission antenna, and each is demodulated and separated from a signal received by each reception antenna, thereby realizing parallel transmission. This MIMO transmission technology is a technology for realizing a large transmission capacity by newly utilizing a space dimension independent of time and frequency as a radio resource, and is being applied to each radio communication system. . A multi-antenna capable of effectively obtaining MIMO transmission performance causes technical problems such as antenna directivity and mounting method due to size restrictions, particularly in the case of a small mobile station such as a mobile device. In addition, the characteristics of the antenna alone are distorted because it is mounted in the same housing as the wireless device. Therefore, it is desirable to perform MIMO transmission performance evaluation using radio signals in the same process as the finished product during the product development process or after development.
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。 On the other hand, in the MIMO transmission technique, each transmission signal at the time of reception of each antenna is demodulated and separated using a characteristic that is independent and has low correlation. The independence is obtained by the phenomenon that the fluctuation of the radio wave propagation path becomes independent by changing the position, the distance between the antennas of the multi-antenna is increased, and the radio wave propagation path (MIMO propagation path) between transmission and reception is in a multipath environment. Effective in some cases. Here, the multipath environment means that the radio wave propagation path from the transmitting station to the receiving station has a plurality of paths due to phenomena such as reflection, diffraction, and scattering that occur in a building, etc., and the level, phase, This is a radio wave propagation environment in which a plurality of radio waves (multipaths) having different delays and Doppler frequencies are combined, and is accompanied by steep power fluctuations called fading fluctuations. When the multipath arrives from various directions at each receiving station, the correlation between the fading fluctuations (spatial correlation) decreases and the independence is obtained as the position of the transmission point or the reception point is increased.
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。 Therefore, it is considered essential to evaluate the MIMO performance of the MIMO-compatible radio device in the environment of the MIMO propagation path using radio signals. In order to realize this evaluation quantitatively, an evaluation system capable of generating a MIMO propagation path in an indoor environment with high reproducibility is necessary. The multi-antenna evaluation apparatus according to the present invention is suitable for the evaluation system. is there.
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。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, the reference transmission characteristic matrix may be defined as a function having time as a variable. As a result, a reference transmission characteristic matrix having a time variation in the direction of the multi-antenna of the device under test can be realized. Further, when the device under test is placed on a turntable and the evaluation is performed while rotating the device under test, the reference transmission characteristic matrix may be defined as a function having a rotation angle as a variable.
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。 The desired path arrival direction may be defined as a function having time as a variable. Thereby, it is possible to realize a path arrival direction having a time variation of radio wave propagation.
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。 The distributor may be realized by a digital signal copy process.
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。
Further, a program for realizing the multi-antenna evaluation apparatus described above may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by a computer system and executed. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices.
“Computer-readable recording medium” refers to a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a DVD (Digital Versatile Disk), and a built-in computer system. A storage device such as a hard disk.
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。
Further, the “computer-readable recording medium” means a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic DRAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted through a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)), etc., which hold programs for a certain period of time.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
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
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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。 In a multi-antenna evaluation apparatus that radiates a transmission signal from each of a plurality of scatterer antennas,
From each of the plurality of scatterer antennas, using the array direction characteristic vector of the desired path arrival direction for the multi-antenna of the device under test and the reference transmission characteristic matrix for the multi-antenna of the device under test and the plurality of scatterer antennas. A path arrival direction setting value calculating unit that calculates a path arrival direction setting value, which is a weight vector used for adjusting the level and phase of the radiated transmission signal;
A level / phase adjustment unit that adjusts the level and phase of a transmission signal radiated from each of the plurality of scatterer antennas using the path arrival direction setting value;
A multi-antenna evaluation apparatus comprising:
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。 A computer program for performing a process of radiating a transmission signal from each of a plurality of scatterer antennas,
From each of the plurality of scatterer antennas, using the array direction characteristic vector of the desired path arrival direction for the multi-antenna of the device under test and the reference transmission characteristic matrix for the multi-antenna of the device under test and the plurality of scatterer antennas. A path arrival direction setting value calculating step for calculating a path arrival direction setting value, which is a weight vector used for adjusting the level and phase of the radiated transmission signal;
Level / phase adjustment step of adjusting the level and phase of the transmission signal radiated from each of the plurality of scatterer antennas using the path arrival direction setting value;
A computer program for causing a computer to execute.
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