多天線測定方法及多天線測定系統的製作方法

2023-12-02 18:56:26 2

專利名稱：多天線測定方法及多天線測定系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於簡易地測定多天線性能的多天線測定方法及多天線測定系統。
背景技術：
通常，通信用天線的性能評價是通過在電波暗室中測定輻射指向性來進行的。參 照圖23來說明通信用天線的輻射指向性的測定例。 在圖23中，以如下方式進行輻射指向性的測定。即，首先，將被測定天線100設置 在旋轉臺2上。接著，從對面天線200作為電波輻射出由外部信號源40提供的電信號。然 後，使旋轉臺2上的被測定天線100旋轉。此時，在各個角度，對被測定天線100的接收功 率進行測定。通過上述方式，能夠實現通信用天線的輻射指向性的測定。
另外，對於移 終端而言，作為包含天線在內的無線性能綜合評價，規定了以下兩 種測定方法(例如參照非專利文獻1)，即利用模擬基站裝置在整個空間內測定從實際工 作的移動終端輻射出的功率的全空間輻射功率測定、以及在整個空間內測定針對來自各方 向的到達波的接收靈敏度的全空間接收靈敏度測定。利用這樣的測定系統和測定方法，能 夠評價天線的功率指向性和移動終端針對整個空間的收發性能。 但是，對於將兩個以上天線作為結構要素的用於分集接收或MIMO(Multiple Input Multiple Output :多輸入多輸出)傳輸的多天線而言，除了各天線的輻射指向性以 及針對整個空間的收發性能之外，還需要考慮天線之間的空間相關性。因此，在與實際傳播 環境同樣地考慮了到達接收天線的到達波的角度擴展的測定環境中，需要進行天線和移動 終端的性能評價。 此外，作為模仿到達波的角度擴展的天線評價裝置，例如有專利文獻1記載的天 線評價裝置。參照圖24對該天線評價裝置進行說明。如圖24所示，在圓周上配置有多個發 射天線102a 102g，利用衰減器控制從這些發射天線102a 102g輻射出的電波的振幅， 利用移相器控制所述電波的相位。通過這種方式來控制由於這些電波的重疊而在圓中心附 近形成的多重波環境的性質。此時，通過在圓中心附近配置分集天線等被測定天線iio，能 夠進行考慮了天線之間的空間相關性的性能評價。另外，在圖24中，由被測定天線110接 收的多重波經由電纜113輸入到控制/測定部114內的網絡分析儀118中，並顯示在網絡 分析儀118的顯示器上。專利文獻1日本特開2005-227213號公報非專利文獻1CTIA Test Plan for Mobile Station OTA PerformanceRevision 2. 2、 [online],[平成20年10月9日檢索]，網址〈URL :http:〃files. ctia. org/pdf/ CTIA_TestPlaforMobileStationOTAPerformanceRevision_2_2_l_Final_011008. pdf>
在專利文獻1的天線評價裝置中，需要進行振幅及相位控制的信號的數量與配置 在圓周上的發射天線的總數相同。因此，設置了與發射天線數量相同的衰減器和移相器，並 使用這些衰減器和移相器針對每個發射天線進行振幅及相位的控制。因此可以說，專利文 獻1的天線評價裝的校正不夠簡易。
此外，作為可利用較少的發射天線數量來考慮天線之間的空間相關性的簡易的天 線測定系統，可以考慮圖25所示的結構。在圖25中，來自模擬基站裝置4的信號經由振幅 相位控制裝置42從發射天線31和32作為電波而發射。然後，在被測定設備1的附近生成 多重波傳播環境。另外，例如在"行動電話執行性能試驗系統"[online]，[平成20年10月 10日檢索]、網址〈URL :http:〃www. toyo. co. jp/paw/SR5500. html〉中，公開了實現這種測 定方法的振幅相位控制裝置。但是，在該情況下，需要複雜的振幅相位控制裝置42，並且只 能進行接收信號強度發生變動的衰減環境及移動狀態下的天線性能評價，無法實現靜止狀 態下的性能評價。

發明內容
本發明的目的在於，提供校正十分簡易且能夠利用更簡易的結構來考慮天線之間 的空間相關性的多天線測定方法及多天線測定系統。 本發明提供一種多天線測定方法，該多天線測定方法將具有至少兩個接收天線的 被測定設備作為測定對象，其特徵在於，分別從等腰三角形的兩個底角位置向設置在頂角 位置的被測定設備發送兩個不同的不相關信號序列的電波，對所述被測定設備的接收天線 的接收信號進行測定。根據該方法，校正十分簡易，且能夠利用更簡易的結構來考慮天線之 間的空間相關性。 在測定所述接收功率時，可以以預定的旋轉軸為中心旋轉所述被測定設備。在被 測定設備旋轉時，能夠容易地測定各種角度下的天線特性。 可以採用這種方式從所述兩個底角位置中一方的位置(例如圖9中發射天線元 件31-V的位置)作為垂直偏振波、從另一方的位置(例如圖9中發射天線元件32-H的位 置)作為水平偏振波，分別送出所述兩個不同的不相關信號序列中的一方，並且，從所述兩 個底角位置中一方的位置(例如圖9中發射天線元件31-H的位置)作為水平偏振波、從另 一方的位置(例如圖9中發射天線元件32-V的位置)作為垂直偏振波，分別送出所述兩個 不同的不相關信號序列中的另一方。根據該方法，能夠簡易地實現在考慮了天線的偏振波 特性的狀態下還包含天線相關性在內的多天線測定。 可以採用這種方式從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上 隔開間隔的上下方位置中一方的位置(例如圖13中發射天線元件31的位置)以及與所述 兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(例如圖 13中發射天線元件33的位置)，送出所述兩個不同的不相關信號序列中的一方(圖13中 的信號序列a)，並且，從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間 隔的上下方位置中另一方的位置(例如圖13中發射天線元件34的位置)以及與所述兩個 底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中一方的位置(例如圖13中發 射天線元件32的位置)，送出所述兩個不同的不相關信號序列中的另一方(例如圖13中的 信號序列b)。根據該方法，能夠簡易地實現同時考慮了水平方向的角度擴展和垂直方向的 角度擴展的狀態下的多天線測定。 而且，所述兩個不同的不相關信號序列中的一方(例如圖15中的信號序列a)可 以分別以如下方式送出 從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中一方的位置(例如圖15中發射天線元件33-V的位置)，作為垂直偏振波送出，並從 在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(例如圖15中發射天線元件32-H的 位置)，作為水平偏振波送出； 從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下 方位置中一方的位置(例如圖15中發射天線元件34-H的位置)，作為水平偏振波送出，並 從在所述垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(例如圖15中發射天線元件 31-V的位置)，作為垂直偏振波送出， 所述兩個不同的不相關信號序列中的另一方(例如圖15中的信號序列b)可以分 別以如下方式送出 從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下 方位置中一方的位置(例如圖15中發射天線元件34-V的位置)，作為垂直偏振波送出，並 從在所述垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(例如圖15中發射天線元件
31- H的位置)，作為水平偏振波送出； 從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方 位置中一方的位置(例如圖15中發射天線元件33-H的位置)，作為水平偏振波送出，並 從在所述垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(例如圖15中發射天線元件
32- V的位置)，作為垂直偏振波送出。根據該方法，能夠簡易地實現同時考慮了到達波的偏 振波特性、水平面及垂直面內角度擴展的狀態下的多天線測定。 此外，可以在所述被測定設備中生成表示接收信號質量的接收信號質量信息，並 將生成的接收信號質量信息發送到所述兩個不同的不相關信號序列的電波發送側。根據該 方法，由於是經由上行鏈路來發送接收信號質量信息，因此無需對被測定設備實施用於取 得接收信號質量信息的改造，即可對處於工作狀態的實際被測定設備進行特性評價。
並且，可以在所述兩個不同的不相關信號序列的電波發送側，對所述接收信號質 量信息進行解調，根據解調後的接收信號質量信息來選擇最佳的調製方式和編碼率。根據 該方法，能夠更加如實地模擬由具有自適應調製解調功能的實際的基站裝置和通信終端進 行的通信的通信狀態。 此外，可以在所述兩個不同的不相關信號序列的電波發送側，改變發送信號強度 和發送信號中包含的幹擾量中的至少一方。根據該方法，能夠更加如實地模擬實際傳播環 境中終端周邊的電波狀態。 而且，可以將通過在所述等腰三角形的頂角位置設置基準天線而測定的結果與所 述被測定設備的測定結果進行比較。根據該方法，能夠對被測定設備的天線部分進行獨立 的評價。 此外，本發明提供一種多天線測定系統，該多天線測定系統將具有至少兩個接收 天線的被測定設備作為測定對象，其特徵在於，該多天線測定系統具有發送單元(例如對 應於圖1中的模擬基站裝置4以及發射天線31、32)，並對所述被測定設備的接收天線的接 收信號進行測定，其中，所述發送單元分別從等腰三角形的兩個底角位置向設置在頂角位 置的被測定設備發送兩個不同的不相關信號序列的電波。根據該系統，校正十分簡易，且能 夠利用更簡易的結構來考慮天線之間的空間相關性。 根據本發明，通過發送兩個不同的不相關信號序列，能夠利用簡易的結構來評價考慮了天線之間的空間相關性的多天線性能。此外，不需要衰減改變提供給發射天線的信 號。因此，能夠更簡易地評價靜止狀態下的多天線性能。


圖1是例示用於實施第1實施方式的多天線測定方法的天線測定系統的功能結構 的圖。 圖2是表示圖1中的被測定設備的外觀結構的圖。 圖3是表示設置在圖1中的被測定設備上的多天線的結構例的圖。 圖4是表示設置在圖1中的被測定設備上的多天線的輻射指向性的圖。 圖5是表示用於實施第1實施方式的多天線測定方法的天線測定系統的水平結構的圖。 圖6是例示拉普拉斯分布模型和雙波模型的圖。 圖7是針對第1實施方式的結構例1示出天線相關性相對於終端設置角度的變動 的比較的圖。 圖8是表示天線相關性取決於終端周邊到達波分布以及天線元件間隔的圖。 圖9是例示第1實施方式的結構例2的狀況的圖。 圖10是針對第1實施方式結構例2示出天線相關性相對於終端設置角度的變動 的比較的圖。 圖11是針對第1實施方式的結構例2示出向發射天線輸入的信號序列不同時的 結構的圖。 圖12是針對第1實施方式的結構例2示出向發射天線輸入的信號序列的圖。 圖13是例示第1實施方式的結構例3的狀況的圖。 圖14是針對第1實施方式結構例3示出向發射天線輸入的信號序列的分配的圖。 圖15是例示第1實施方式的結構例4的狀況的圖。 圖16是針對第1實施方式結構例4示出向發射天線輸入的信號序列的分配的圖。 圖17是例示用於實施第2實施方式的多天線測定方法的天線測定系統的功能結 構的圖。 圖18是表示被測定設備的內部結構的一例的圖。 圖19是表示模擬基站裝置的內部結構的一例的圖。 圖20是表示被測定設備的內部結構的另一例的圖。 圖21是例示用於實施第3實施方式的多天線測定方法的天線測定系統的功能結 構的圖。 圖22是例示用於實施第4實施方式的多天線測定方法的天線測定系統的功能結 構的圖。 圖23是用於說明現有技術的輻射指向性測定的圖。 圖24是例示現有技術的天線測定裝置的功能結構的圖。 圖25是例示可利用較少的發射天線數量來考慮天線之間的空間相關性的簡易的
天線測定系統的圖。 標號說明
7
1、被測定設備；2、旋轉臺；3、發射天線；4、模擬基站裝置；6、鏈路天線(link antenna) ;7、可變衰減器；8、幹擾信號發生器；9、連接電纜；10、基準天線；lla、llb、天線；
12、接收信號質量信息生成部；13、自適應解調部；14、通信部；15、輸入部；16、顯示部；17、
控制部；31、32、發射天線；31-V、31-H、32-V、32-H、33-V、33-H、34-V、34-H、發射天線元件； 40、外部信號源；41、自適應調製部；42、振幅相位控制裝置；51、52、分配器；71、可變衰減 器；81、幹擾信號發生器；a、b、信號序列。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，在以下說明所參照的各圖
中，用同一標號來表示與其他圖相同的部分。〈第1實施方式> 參照圖l，對第1實施方式的天線測定方法進行說明。圖1是表示用於實施第1實 施方式的天線測定方法的天線測定系統的例子的圖。 作為本發明的天線測定方法的測定對象的設備、即被測定設備1，是具有至少兩個 天線的行動電話等移動終端。圖2(a)表示被測定設備l的外觀結構例。如圖2(a)所示， 被測定設備1具有兩個天線11a、llb，由它們構成多天線。 此外，圖2(b)表示被測定設備1的內部結構例。如圖2(b)所示，被測定設備1具 有控制天線11a、llb的收發的通信部14 ;用於輸入各種信息的輸入部15 ;用於顯示各種 信息的顯示部16 ;以及對各部分進行控制的控制部17。 在本例中，如圖3所示，天線lla為套筒天線(sleeve antenna)，天線lib為縫隙 天線(slot antenna)。參照圖4對這些天線在水平面(xy平面)內的輻射指向性進行說 明。參照圖4，作為套筒天線的天線lla的垂直偏振波成分用實線表示。而作為縫隙天線的 天線lib的水平偏振波成分用虛線表示。 返回圖l，在本例中，將被測定設備1配置在旋轉臺2上。旋轉臺2具有預定的旋 轉軸，可以使搭載物繞旋轉軸旋轉。在該例中，旋轉軸是與地面垂直的方向(z方向)。因 此，旋轉臺2可以在水平方向上旋轉配置在旋轉臺2上的被測定設備1。通過使用旋轉臺 2，可以容易地測定各個角度下的天線特性。 在遠離被測定設備1的位置上彼此隔開一定距離地配置有兩個發射天線31、32。 例如，被測定設備1與發射天線31、32之間的距離均為5個波長左右，兩個發射天線之間的 距離為3個波長左右。此外，發射天線31、32配置成具有與被測定設備1大致相同的高度。
在以行動電話為代表的地面移動通信系統中，從基站輻射出的電波因位於終端周 邊的建築物或樹木等結構物而發生反射/散射/衍射，並伴隨空間上的角度擴展而到達終 端。對於具有多個天線元件的多天線而言，由各天線元件接收到的信號的相關性會影響最 終的接收信號特性，因此為了評價多天線的性能，需要考慮了該角度擴展的測定系統。因 此，如圖5所示，為了模擬電波以角度擴展的方式到達被測定設備1的環境，使兩個發射天 線31、32彼此分離地進行配置。 兩個發射天線31、32被配置在以被測定設備1為頂角點位置的等腰三角形的底角 點的位置上。即，在將被測定設備1配置在等腰三角形的頂角點的位置上時，這些發射天線 31、32被配置在該等腰三角形的底角點的位置上。另外，在該例中，等腰三角形的頂角角度為30度左右。 返回圖1，模擬基站裝置4生成兩個不同的不相關信號序列a和b，發送到發射天 線31、32。這裡，所謂兩個信號不相關是指兩個信號的相關係數十分接近於0。
模擬基站裝置4具有與被測定設備1進行規定通信所需的功能。因此，與實際的 通信狀態相同，被測定設備1與模擬基站裝置4經由發射天線31、32以及設置在被測定設 備1上的接收天線11a、llb，通過在空間傳播的電波信號進行通信。 下面，示出結構例1 結構例2，以說明可通過第1實施方式的多天線測定方法來
考慮天線的空間相關性。
(結構例1) 首先，考慮利用構成任意等腰三角形底角的兩個發射天線來模擬具有與其頂角相 等的角度擴展的集群(cluster)模型的情況。 在圖1中，例如模擬基站裝置4生成兩個不同的不相關信號，並經由連接電纜發送 給發射天線31、32。用於實施該狀態下的多天線測定方法的天線測定系統與參照圖l說明 的系統相同。此外，圖5表示從上方觀察的水平面內的結構。在該狀態下，從設置發射天線 31、32的兩個方向朝被測定設備1發射彼此不相關信號序列a和b，因此其特性可以利用圖 6(b)所示的雙波模型來模型化。這裡，參照圖5，角度擴展與等腰三角形的頂角一致。
另外，在實際的多重波傳播環境中，可以將任意角度擴展範圍內的電波作為基元 波的集合即集群來處理。該集群可以利用下述式(1)或圖6(a)所示的拉普拉斯分布P來 進行模型化。P=N。 exp (—/"2 I 0—AoAl/AS) …(1) 其中，在上述式(1)中，N。為歸一化係數，①為從圖5中的x軸向逆時針方向旋轉 的角度，AoA為到達角度(Angle of Arrival) ， AS為角度擴展(Angle Spread)。
這裡，雙波模型中的角度擴展與拉普拉斯分布模型中的角度擴展相等，並且如圖5 所示，在從由被測定設備1的接收天線構成的陣列的寬邊(broadside)方向(圖5中的-y 方向)輻射出基於各個模型的電波的狀態下，通過數值計算來求出終端設置角度變化時兩 個接收天線所接收到的信號的相關係數。然後，將這些數值結果與使用多天線測定系統實 際測定的結果(圖6)進行比較。理解到當測定結果十分接近於基於表示實際多重波傳播 環境特性的拉普拉斯分布模型的數值計算結果或基於近似表現實際多重波傳播環境特性 的雙波模型的數值計算結果時，或者，當測定結果中的相關係數的變化形態十分接近於分 別基於拉普拉斯分布模型和雙波模型的數值計算結果中的相關係數的變化形態時，可以通 過圖6的狀態下的多天線測定方法來考慮天線的空間相關性。 圖7表示向被測定設備1輻射出基於拉普拉斯分布模型和雙波模型的電波時與被 測定設備1具有的兩個接收天線所接收的信號的相關係數有關的數值計算結果和測定結 果。另外在這裡，接收天線採用作為最基本天線的半波偶極子天線，而關於接收天線的元件 間隔，採用了0.2波長(圖7中的(a))、0.5波長(圖7中的(b)) 、 1. 0波長(圖7中的(c)) 這三種情況。此外，根據坐標的對稱性，將終端設置角度的變更範圍設為0度 90度。圖 7中的虛線表示基於拉普拉斯分布模型的計算結果，實線表示基於雙波模型的計算結果，圖 中的"O"表示測定結果。 參照圖7可知，測定結果不取決於接收天線的設置間隔，而是與基於拉普拉斯分
9布模型和雙波模型的數值計算結果相當一致。此外，相關係數相對於終端設置角度的變化
形態也是相當一致，即，O度方向上相關係數變低，90度方向上相關係數變高等。 這裡，說明在圖1的狀態下通過多天線測定方法來考慮天線空間相關性的效果。 在實際的多重波傳播環境中，如圖1的狀態所示，並非只存在電波僅從一個方向
到達的情況，還存在電波從多個方向到達的情況。根據情況不同，還存在從終端周邊的均勻
的方向到達的情況。因此，通過仿真對終端周邊到達波分布發生變化時天線相關性的變化
進行了評價。 圖8表示通過仿真來評價終端周邊到達波分布發生變化時天線相關性的變化的 結果。在該圖中，作為終端周邊到達波分布，採用了以下5種方式，S卩到達波從均勻的方向 到達的均勻分布、從三個不同方向到達的三集群模型、從到達方向間隔180度的兩個方向 到達的二集群模型(180度間隔)、從到達方向間隔90度的兩個方向到達的二集群模型(90 度間隔)、以及如圖6的狀態所示僅從一個方向到達的單集群模型。此外，被測定設備所具 有的接收天線的元件間隔d為6種，即0. 1波長(lambda : A ) 、0. 2波長、0. 3波長、0. 4波 長、0. 5波長以及1.0波長。 參照圖8可知，在終端周邊到達波分布為均勻分布時，與接收天線的元件間隔無 關，相關係數非常低。在為三集群模型時，在所有的元件間隔下相關係數也很低，而在為二 集群模型(180度間隔)時，雖然相關係數略有上升，但由於天線相關性為0.5以下因此影 響很小。但是，在為二集群模型(90度間隔)和單集群模型的情況下，與其他到達波分布進 行比較可知，天線相關性較高，相關性係數根據接收天線的元件間隔而變化。
在元件間隔d為最小的0. 1波長的情況下，得到接近於1的高相關係數，在元件間 隔d為最大的1波長的情況下，得到0. 5以下的低相關係數。該趨勢是普遍公知的，因此能 夠確認，隨著接收天線的元件間隔的擴大，相關係數下降。 這裡理解到在二集群模型(90度間隔)和單集群模型中，雖然天線相關性的絕對 值存在差異，但是與接收天線的元件間隔有關的相關係數的變化是一致的。即，可以得到這 樣的結論接收天線的與天線相關性有關的性能的優劣不取決於終端周邊到達波分布。無 論在怎樣的傳播環境中，性能好的天線的相關係數低，性能差的天線的相關係數高。因此， 在模擬了單集群模型的圖1的狀態下實施多天線測定方法，能夠評價各種傳播環境中接收 天線性能的優劣。 如上所述，通過第1實施方式的結構例1的多天線測定方法，能夠簡易地實現包含
天線相關性在內的多天線測定。
(結構例2) 接下來，分析在考慮了接收天線的偏振波特性的狀態下測定多天線性能的情況。 為此，在本例中使用兩組發射天線，這兩組發射天線作為結構要素分別具有輻射垂直偏振 波的天線元件和輻射水平偏振波的天線元件。即，如圖9所示，將輻射垂直偏振波的發射天 線元件31-V和輻射水平偏振波的發射天線元件31-H設為一組Kl，將輻射垂直偏振波的發 射天線元件32-V和輻射水平偏振波的發射天線元件32-H設為另一組K2。並且，發射天線 元件的一組K1中的輻射垂直偏振波的發射天線元件31-V與另一組K2中的輻射水平偏振 波的發射天線元件32-H，經由分配器51與模擬基站裝置4的送出一方的信號序列a的端子 連接。此外，發射天線元件的一組K1中的輻射水平偏振波的發射天線元件31-H與另一個組K2中的輻射垂直偏振波的發射天線元件32-V，經由另一個分配器52與模擬基站裝置4的送出另一方的信號序列b的端子連接。 S卩，關於兩個不同的不相關信號序列a、b，從等腰三角形的兩個底角中的一個位置(圖9中發射天線元件31-V的位置)作為垂直偏振波、從另一個位置(例如圖9中發射天線元件32-H的位置)作為水平偏振波，分別送出信號序列a、b中的一方，並且，從兩個底角中的一個位置(圖9中發射天線元件31-H的位置)作為水平偏振波、從另一個位置(例如圖9中發射天線元件32-V的位置)作為垂直偏振波，分別送出信號序列a、b中的另一方。
圖10表示在圖9的狀態下使用多天線測定方法時與被測定設備1具有的兩個接收天線所接收的信號的相關係數有關的測定結果。另外在本例中，接收天線採用具有垂直偏振波全向性的套筒天線和具有水平偏振波全向性的縫隙天線，作為最理想的偏振波偶極子天線結構。此外，為了對輸入給發射天線的信號序列的組合進行比較， 一併顯示使用圖11的狀態的多天線測定系統時的測定結果。 在圖11所示的結構中，與圖9的結構不同，發射天線元件的一組K1中的輻射垂直偏振波的發射天線元件31-V與同一組Kl中的輻射水平偏振波的發射天線元件31-H，經由分配器51與模擬基站裝置4的送出一方的信號序列a的端子連接。並且，發射天線元件的另一組K2中的輻射水平偏振波的發射天線元件32-H與同一組K2中的輻射垂直偏振波的發射天線元件32-V，經由另一分配器52與模擬基站裝置4的送出另一方的信號序列b的端子連接。 在圖10中，將圖9的連接狀態設為結構A，將圖11的連接狀態設為結構B。如圖12的表所示，這兩個結構的輸入到發射天線的信號序列a、b的組合不同。在圖12中，偏振波V表示垂直偏振波，偏振波H表示水平偏振波。此外，根據坐標的對稱性，將終端設置角度的變更範圍設為0度 90度。圖10中的"參"為數值計算結果，實線表示基於結構A的測定結果，虛線表示基於結構B的測定結果。 參照圖10可知，在數值計算結果中，天線相關性與終端設置角度無關而始終為0。這是因為，採用了由僅接收垂直偏振波的套筒天線和僅接收水平偏振波的縫隙天線構成的偏振波偶極子天線來作為接收天線，顯然在該情況下，天線相關係數只能始終為O。
另一方面，在測定結果中，對於結構B的情況，在終端設置角度為0度 60度的範圍內，天線相關性低而十分接近於O，而如果終端設置角處於90度附近，則天線相關性高而接近於1，因此計算結果差異很大。但是，對於結構A的情況，雖然在終端設置角度處於90度附近的情況下天線相關性略微上升，但其值在0.5以下，為實際上不會引起問題的範圍。
g卩，理解到為了在還考慮了接收天線的偏振波特性的狀態下準確地測定天線相關性，如圖12的表所示，關於輸入給發射天線的信號序列的組合，需要向發射天線的一組中的輻射垂直偏振波的元件和另一組中的輻射水平偏振波的元件輸入一方的信號序列，而向發射天線的一組中的輻射水平偏振波的元件和另一組中的輻射垂直偏振波的元件輸入另一方的信號序列。 如上所述，通過第1實施方式的結構例2的多天線測定方法，能夠簡易地實現在考
慮了天線偏振波特性的狀態下還包含天線相關性的多天線測定。
(結構例3) 接下來，分析在同時考慮了水平面內的到達波角度擴展和垂直面內的到達波角度擴展的狀態下測定多天線性能的情況。為此在本例中，將垂直方向上配置在上方和下方的兩個發射天線設為一組，並使用兩個這樣的組。即，如圖13所示，將發射天線元件31和34設為一組K3，將發射天線元件32和33設為另一組K4。並且，發射天線元件的一組K3中的配置在下方的發射天線元件31與另一組K4中的配置在上方的發射天線元件33，經由分配器51與模擬基站裝置4的送出一方的信號序列a的端子連接。並且，發射天線元件的一組K3中的配置在上方的發射天線元件34與另一組K4中的配置在下方的發射天線元件32，經由分配器52與模擬基站裝置4的送出另一方的信號序列b的端子連接。
圖14表示圖13的狀態下的輸入給各發射天線元件31 34的信號序列a、b的分配。 在將垂直方向上隔開間隔的兩個不同位置分別設為上方位置和下方位置時，在圖13所示的例子中，兩個發射天線元件33、34配置在上方位置，兩個發射天線元件31 、32配置在下方位置。另外，下方位置與被測定設備l的垂直方向的位置大致相同。
S卩，在本例中，從與等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中一方的位置(圖13中發射天線元件31的位置)以及與兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(圖13中發射天線元件33的位置)，發送兩個不同的不相關信號序列中的一方(圖13中的信號序列a)，並且，從與等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(圖13中發射天線元件34的位置)以及與兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中一方的位置(圖13中發射天線元件33的位置)，發送這兩個不同的不相關信號序列中的另一方(圖13中的信號序列b)。 普遍公知，終端周邊的垂直面內到達波分布是這樣的分布，即以從水平面略微偏向仰角方向的方向為中心，具有一定的角度擴展。關於這一點，例如在文獻"K.Kalliola etal. 、IEEE Trans. VT. 、 vol. 51、 no. 5、 S印t. 2002."中有所記載。 這樣，通過將發射天線配置在垂直方向上的兩個不同位置處，能夠簡易地實現同時考慮了水平方向的角度擴展和垂直方向的角度擴展的狀態下的多天線測定。由此，能夠在更加忠實於實際傳播環境的條件下進行被測定設備1的性能評價。 如上所述，通過第1實施方式的結構例3的多天線測定方法，能夠簡易地實現考慮
了到達波的垂直面內角度擴展的狀態下的多天線測定。(結構例4) 接下來，分析在同時考慮了到達波的偏振波特性、水平面內及垂直面內角度擴展
的狀態下測定多天線性能的情況。為此在本例中，在垂直方向的上方位置和下方位置分別配置輻射垂直偏振波的發射天線和輻射水平偏振波的發射天線，並且另外再配置一個這樣
的整體。即，如圖15所示，將輻射垂直偏振波的發射天線元件34-V和輻射水平偏振波的發射天線元件34-H的組K12配置在上方位置，將輻射垂直偏振波的發射天線元件31-V和輻射水平偏振波的發射天線元件31-H的組Kll配置在下方位置，並且，將輻射垂直偏振波的發射天線元件33-V和輻射水平偏振波的發射天線元件33-H的組K13配置在上方位置，將輻射垂直偏振波的發射天線元件32-V和輻射水平偏振波的發射天線元件32-H的組K14配置在下方位置。而且，配置在上方位置、下方位置上的分別輻射垂直偏振波和水平偏振波的發射天線元件、以及在水平方向上相鄰配置的分別輻射垂直偏振波和水平偏振波的發射天
12線元件，經由分配器51、52與模擬基站裝置4的送出兩個信號序列a、b的端子連接，以輸入 彼此不同的信號序列。 S卩，兩個不同的不相關信號序列中的一方(圖15中的信號序列a)分別以如下方 式送出從與等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中 一方的位置(圖15中發射天線元件33-V的位置)，作為垂直偏振波送出，並從在垂直方向 上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(圖15中發射天線元件32-H的位置)，作為水平 偏振波送出；從與等腰三角形的兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方 位置中一方的位置(圖15中發射天線元件34-H的位置)，作為水平偏振波送出，並從在垂 直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(圖15中發射天線元件31-V的位置)， 作為垂直偏振波送出。這兩個不同的不相關信號序列中的另一方(圖15中的信號序列b) 分別以如下方式送出從與等腰三角形的兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔 的上下方位置中一方的位置(圖15中發射天線元件34-V的位置)，作為垂直偏振波送出， 並從在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(圖15中發射天線元件31-H的 位置)，作為水平偏振波送出；從與等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔 開間隔的上下方位置中一方的位置(圖15中發射天線元件33-H的位置)，作為水平偏振 波送出，並從在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置(圖15中發射天線元件 32-V的位置)，作為垂直偏振波送出。 圖16表示圖15的狀態下的輸入給各發射天線元件的信號序列a、b的分配。在圖 16中，偏振波V表示垂直偏振波，偏振波H表示水平偏振波。 這樣，通過將發射天線配置在垂直方向上的兩個不同位置處，能夠簡易地實現同 時考慮了水平方向的角度擴展和垂直方向的角度擴展的狀態下的多天線測定。由此，能夠 在更加忠實於實際傳播環境的條件下進行被測定設備1的性能評價。 如上所述，通過第1實施方式的結構例4的多天線測定方法，能夠簡易地實現同時 考慮了到達波的偏振波特性、水平面及垂直面內角度擴展的狀態下的多天線測定。
〈第2實施方式〉 參照圖17，對第2實施方式的天線測定方法進行說明。圖17是表示用於實施第2 實施方式的天線測定方法的天線測定系統的例子的圖。在本實施方式中，是在如下環境下 進行測定在該環境中，不僅存在從發射天線31、32向被測定設備1發送的下行鏈路電波， 還存在從被測定設備1向模擬基站裝置4發送的上行鏈路電波。
(結構例l) 這裡，如圖18所示，在被測定設備1內設置有接收信號質量信息生成部12，該接 收信號質量信息生成部12生成表示接收信號質量的信息，S卩，接收信號質量信息。在該接 收信號質量信息生成部12中生成的接收信號質量信息經由上行鏈路用連接天線6發送到 模擬基站裝置4。只有這點與第l實施方式不同，其他方面(例如發射天線的配置等方面) 均與第1實施方式相同，因此省略重複說明。 模擬基站裝置4將語音、音樂、字符、圖像以及動畫等數據轉換成兩個不同的不相 關信號，作為下行鏈路信號從多個發射天線31、32發送出去。當被測定設備1接收到所發 送的電波時，被測定設備1內的接收信號質量信息生成部12生成針對該電波的接收信號質 量信息。被測定設備1將生成的接收信號質量信息經由被測定設備1的上行鏈路發送給模
13擬基站裝置4。被測定設備1的上行鏈路是指實際使用被測定設備1時所利用的上行線路。 這裡，接收信號質量信息是表示接收信號質量的信息。作為接收信號質量信息，
可以使用包含以下信息中的至少一個的信息，即接收信號強度(RSSI :Received Signal
Strength Indicator)、接收功率(RSCP-Received Signal Code Power)、信噪比(SNR :
Signal to Noise Ratio)、信號幹擾功率比(SIR :Signal to Interference Ratio)、信號幹
擾噪聲功率比(SINR :Signal to Interference and Noise Ratio)、載波噪聲功率比(CNR :
Carrier to Noise Ratio)、載波幹擾功率比(CIR :Carrier to InterferenceRatio)、載波
幹擾噪音功率比(CINR :Carrier to Interference and NoiseRatio)等。 由於是經由從被測定設備1到模擬基站裝置4的上行鏈路來取得接收信號質量信
息，因此無需對被測定設備1實施用於取得接收信號質量信息的改造，即可對處於工作狀
態的實際被測定設備1進行特性評價。此外，由於是經由從被測定設備1到模擬基站裝置
4的上行鏈路來取得接收信號質量信息，因此能夠容易地取得接收信號質量信息。 這裡，在模擬基站裝置4所取得的接收信號質量信息中，反映了與天線特性有關
的增益及相關影響。此外，由於使用了實際工作的移動終端，因此在接收信號質量信息中還
反映了與被測定設備1的無線部的特性有關的接收靈敏度及信號處理的影響。因此，通過
使用該接收信號質量信息，能夠在考慮了實際傳播環境中到達波的角度擴展的影響的條件
下實現包含天線的移動終端的無線性能綜合評價，並且還能夠進行基站裝置與被測定設備
l之間的傳輸特性的評價。(結構例2) 如圖19所示，模擬基站裝置4還可以具有自適應調製部41。該自適應調製部41 具有根據被測定設備1中的接收信號質量信息來選擇最佳調製方式和編碼率的功能。在該 情況下，如圖20所示，需要在被測定設備1中設置與模擬基站裝置4的自適應調製部41對 應的自適應解調部13。由此，能夠更如實地模擬由具有所謂自適應調製解調功能的實際的 基站裝置和通信終端進行的通信的通信狀態。 例如，在從被測定設備1取得的接收信號質量信息所示的接收信號質量良好的情 況下，自適應調製部41採用多值數大的調製方式，並且將編碼率設定為較高的值。另一方 面，在該信息所示的接收信號質量較差的情況下，自適應調製部41使用多值數小的調製方 式，並且將編碼率設定為較低的值。另外，為了判斷接收信號質量的好壞，模擬基站裝置4 和被測定設備1還可以具有測定從模擬基站裝置4到被測定設備1的路徑上的通信速度的 通信速度測定單元。
〈第3實施方式〉 參照圖21對第3實施方式的天線測定方法進行說明。圖21是表示用於實施第3 實施方式的天線測定方法的天線測定系統的例子的圖。在本實施方式中，為了控制被測定 設備1的接收信號的質量，在發射天線31、32與模擬基站裝置4之間設有可變衰減器71、72 和幹擾信號發生器81、82。可變衰減器71、72具有改變從模擬基站裝置4輸出的信號的強 度的功能。此外，幹擾信號發生器81、82具有改變從發射天線31、32輸出的信號中包含的 幹擾量的功能。即，在本實施方式中，通過這些可變衰減器71、72以及幹擾信號發生器81、 82，可以一邊改變從發射天線31、32向被測定設備1發送的信號的強度及幹擾量，一邊進行 多天線特性的測定。
在實際傳播環境中，終端是在信號強度從高到低的區域中的各種條件下使用的。 而且，是在來自並非通信對象的基站的電波或來自其他終端的電波等幹擾量從大到小的區 域中的各種條件下使用的。因此，需要針對信號強度和幹擾量進行假設出各種條件的多天 線測定。 根據本實施方式的多天線測定方法，針對從發射天線31、32輸出的信號，可以使 用可變衰減器7來控制信號強度，並且可以使用幹擾信號發生器8來控制信號中包含的幹 擾量。由此，能夠更如實地模擬實際傳播環境中終端周邊的電波狀態。另外，不限於對信號 強度和幹擾量雙方都進行控制，也可以對它們中的至少一個進行控制。
〈第4實施方式〉 參照圖22，對第4實施方式的天線測定方法進行說明。圖22是表示用於實施第4 實施方式的天線測定方法的天線測定系統的例子的圖。在本實施方式中，使用了通過連接 電纜9與被測定設備1連接的基準天線10。 在使用了基準天線10的基準測定時，與第1實施方式至第3實施方式的被測定設
備1同樣地，將基準天線io配置在以發射天線為底角頂點位置的等腰三角形的頂角點的位
置處。例如，考慮使用作為最基本的天線的半波偶極點天線，作為該基準測定中使用的基準 天線10。 通過進行該基準測定並對基準天線10的增益和連接電纜9的損耗進行校正，能夠 測定與被測定設備1有關的不包含天線的無線性能。將通過該基準測定得到的結果與第1 實施方式至第3實施方式中得到的結果進行比較，由於使用了相同的被測定設備1，因此產 生差異的主要原因僅在於接收天線的部分。因此，根據本實施方式，能夠提取出基準天線10 與被測定設備1具有的接收天線之間的性能差異。即，通過本實施方式，能夠對被測定設備 1的天線部分進行獨立的評價。
產業上的可利用性
本發明可以利用於簡易地對多天線性能進行測定的情況。
權利要求
一種多天線測定方法，該多天線測定方法將具有至少兩個接收天線的被測定設備作為測定對象，其特徵在於，分別從等腰三角形的兩個底角位置向設置在頂角位置的被測定設備發送兩個不同的不相關信號序列的電波，對所述被測定設備的接收天線的接收信號進行測定。
2. 根據權利要求1所述的多天線測定方法，其特徵在於， 在測定接收功率時，以預定的旋轉軸為中心旋轉所述被測定設備。
3. 根據權利要求1或2所述的多天線測定方法，其特徵在於，從所述兩個底角位置中一方的位置作為垂直偏振波、從另一方的位置作為水平偏振 波，分別送出所述兩個不同的不相關信號序列中的一方，並且，從所述兩個底角位置中一方 的位置作為水平偏振波、從另一方的位置作為垂直偏振波，分別送出所述兩個不同的不相 關信號序列中的另一方。
4. 根據權利要求1或2所述的多天線測定方法，其特徵在於，從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置 中一方的位置以及與所述兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置 中另一方的位置，送出所述兩個不同的不相關信號序列中的一方，並且，從與所述等腰三角 形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方的位置以及與 所述兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中一方的位置，送出所 述兩個不同的不相關信號序列中的另 一方。
5. 根據權利要求1或2所述的多天線測定方法，其特徵在於， 所述兩個不同的不相關信號序列中的一方分別以如下方式送出 從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中一方的位置，作為垂直偏振波送出，並從在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一方 的位置，作為水平偏振波送出；從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的另一方在所述垂直方向上隔開間隔的上下 方位置中一方的位置，作為水平偏振波送出，並從在所述垂直方向上隔開間隔的上下方位 置中另一方的位置，作為垂直偏振波送出，所述兩個不同的不相關信號序列中的另一方分別以如下方式送出從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的另一方在垂直方向上隔開間隔的上下方位 置中一方的位置，作為垂直偏振波送出，並從在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另一 方的位置，作為水平偏振波送出；從與所述等腰三角形的兩個底角位置中的一方在所述垂直方向上隔開間隔的上下方 位置中一方的位置，作為水平偏振波送出，並從在垂直方向上隔開間隔的上下方位置中另 一方的位置，作為垂直偏振波送出。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的多天線測定方法，其特徵在於， 在所述被測定設備中生成表示接收信號質量的接收信號質量信息，並將生成的接收信號質量信息發送到所述兩個不同的不相關信號序列的電波發送側。
7. 根據權利要求6所述的多天線測定方法，其特徵在於，在所述兩個不同的不相關信號序列的電波發送側，對所述接收信號質量信息進行解 調，根據解調後的接收信號質量信息來選擇最佳的調製方式和編碼率。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的多天線測定方法，其特徵在於， 在所述兩個不同的不相關信號序列的電波發送側，改變發送信號強度和發送信號中包含的幹擾量中的至少一方。
9. 根據權利要求1至6中任一項所述的多天線測定方法，其特徵在於， 將通過在所述等腰三角形的頂角位置設置基準天線而測定的結果與所述被測定設備的測定結果進行比較。
10. —種多天線測定系統，該多天線測定系統將具有至少兩個接收天線的被測定設備 作為測定對象，其特徵在於，該多天線測定系統具有發送單元，並對所述被測定設備的接收天線的接收信號進行測 定，其中，所述發送單元分別從等腰三角形的兩個底角位置向設置在頂角位置的被測定設 備發送兩個不同的不相關信號序列的電波。
全文摘要
本發明提供多天線測定方法及多天線測定系統，將具有至少兩個接收天線的被測定設備作為測定對象，能夠利用更簡易的結構來考慮天線之間的空間相關性。在模擬基站裝置(4)中生成兩個不同的不相關信號序列(a、b)。將這些信號序列(a，b)作為電波，分別從等腰三角形的兩個底角位置(發射天線(31、32)的位置)向設置在頂角位置的被測定設備(1)進行發送，對被測定設備(1)的接收天線的接收信號進行測定。根據該方法，校正十分簡易，並能夠利用更簡易的結構來考慮天線之間的空間相關性。
文檔編號G01R29/08GK101726670SQ20091020586
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月19日 優先權日2008年10月20日
發明者中松慎, 岡田隆, 岡野由樹, 慄田大輔 申請人:株式會社Ntt都科摩