CN102099696B - 天线评价装置和天线评价方法 - Google Patents

Abstract

线评价装置具备评价对象的接收天线(22a、22b)、设置在其周围的散射体天线(21-1～21-N)、信号发生器(11)、分配器(12)、移相电路(13)、计算机(10)。计算机(10)生成与不同的复用部对应的规定的初始相位向量(A₁，A₂)，决定包含初始相位向量(A₁，A₂)各自对应的初始相位间的任意的初始相位(B)，并通过移相电路(13)进行调整使得多个射频信号的相位具有初始相位向量(B)的各初始相位并放射多个射频信号。

Description

天线评价装置和天线评价方法

技术领域

本发明涉及用于评价无线通信装置的天线性能的天线评价装置和使用了该天线评价装置的天线评价方法。

背景技术

近年来，便携电话机等移动通信用无线终端装置急速发展。从基站到达无线终端装置的电波通过其传播路径的地形和构造物等的反射、散射或衍射等变成复用波，电波的振幅和相位根据场所而随机变化。当一边在该传播路径内移动一边接收来自基站的电波的情况下，生成因电波的多路径传播导致的衰落(即，包含瞬时值变动的信号电平的凹陷(落ち込み))，其结果，在数字方式的通信环境中，码错误增大，传播质量大幅度劣化。这样，在评价无线终端装置的通信性能的情况下，电波暗室内的静特性评价当然不用说，也希望进行复用波传播环境中的性能评价。因此，本申请的申请人提出了专利文件1和非专利文件1～4所记载的天线评价装置(也称为空间复用波生成装置或衰落仿真器)。

图14是表示专利文件1所记载的以往技术的天线评价装置的结构的框图。天线评价装置具备在半径r的圆周上等间隔配置的多个发送天线(以下，称为散射体天线)121-1～121-7、配置在圆的中心部附近的分集天线等被测定天线122以及与它们相连接的控制和测定装置100。控制和测定装置100具备网络分析器111、分配器112、移相电路113、衰减电路114、D/A变换器115、计算机110。网络分析器111发生射频信号，分配器112按照散射体天线121-1～121-7的个数来分配所发生的射频信号。移相电路113和衰减电路114调整所分配的射频信号的相位和振幅，调整后的射频信号从各散射体天线121-1～121-7放射出去。网络分析器111被输入被测定天线122所接收的射频信号。计算机110控制网络分析器111，并且经由D/A变换器115控制移相电路113的相位调整量和衰减电路114的振幅调整量。在该天线评价装置中，对从散射体天线121-1～121-7放射的射频信号的振幅和相位进行控制，由此通过该放射的射频信号对在圆的中心部附近构成的复用波传播环境(衰落环境等)的性质进行控制。此时，通过配置在圆的中心部附近的被测定天线122进行实际使用环境中的性能评价。

并且，近年来，开发了使用多个天线元件来同时收发多个信道的无线信号的MIMO(Multi-Input Multi-Output)天线装置。图15是表示包含具备了2个发送天线201、202的MIMO发送机200和具备了2个接收天线211、212的MIMO接收机210的MIMO无线通信系统的概略图。MIMO发送机200将应当发送的数据流复用成多个(该情况下为2个)子流，并从对应的发送天线201、202发送各子流。在该情况下，从发送天线201发送的第1子流在第1信道221中传播并到达接收天线211，在第2信道222中传播并到达接收天线212。同样，从发送天线202发送的第2子流在第3信道223中传播并到达接收天线211，在第4信道224中传播并到达接收天线212。

【专利文件1】：日本特开2005-227213号公报

【非专利文件1】：坂田勉ほか、「空間フエ一ジングエミユレ一タによる端末アンテナの実效性能評価」、松下テクニカルジヤ一ナル、第52巻、第5号、70頁～75頁、2006年10月。

【非专利文件2】：坂田勉ほか、「空間フエ一ジングエミユレ一タによるMIMO アンテナのチヤネル容量測定」、電子情報通信学会2007年ソサイエテイ大会講演論文集、B-1-9，2007年9月。

【非专利文件3】：坂田勉ほか、「角度スペクトラムが設定可能な端末MIMO アンテナ測定用空間多重波生成装置」、電子情報通信学会技術研究報告、第108巻、第5号、13頁～18頁、2008年4月。

【非专利文件4】：坂田勉ほか、「多重波生成装置による複数クラスタ一伝搬環境下における端末MIMO アンテナ測定用空間多重波生成装置によるアンテナの伝送特性評価」、電子情報通信学会技術研究報告、第108巻、第429号、121頁～126頁、2009年4月。

在将图14的天线评价装置应用于图15的MIMO无线通信系统的性能评价的情况下，假定从MIMO发送机发送的各子流探索不同的传播路径，需要生成按每个子流不同的复用波传播环境。为了性能评价，需要有效地生成多种复用波传播环境。

发明内容

本发明的目的是解决以上课题，其提供一种在评价MIMO无线通信系统的接收天线的性能时能够有效地生成多种复用波传播环境的天线评价装置，并且提供使用了该天线评价装置的天线评价方法。

根据本发明的第1方式所涉及的天线评价装置，其具备作为评价对象的至少1个接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述控制单元，

生成规定的第1初始相位组和第2初始相位组，在通过所述移相单元进行了调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1初始相位组的各初始相位的情况下和进行了调整使其具有所述第2初始相位组的各初始相位的情况下，通过所述放射的多个射频信号在所述接收天线的周围分别生成互不相同的复用波，

决定包含所述第1和第2初始相位组各自对应的初始相位间的任意初始相位的第3初始相位组，

通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述控制单元重复进行下述动作：决定所述第3初始相位组；和通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述控制单元通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1或第2初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述第1和第2初始相位组的各初始相位被生成为随机数。

根据本发明的第2方式所涉及的天线评价装置，其具备作为评价对象的至少1个接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述控制单元，

根据从所述接收天线针对所述各散射体天线的位置的方向的各角度来改变所述移相单元的移相量，以调整从所述各散射体天线放射的射频信号的相位，

生成包含从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的各角度的角度变化量的第1角度变化量组和第2角度变化量组，在通过所述移相单元根据所述第1角度变化量组的各角度变化量来分别调整了所述多个射频信号的相位的情况下和根据所述第2角度变化量组的各角度变化量来进行了调整的情况下，通过所述放射的多个射频信号分别在所述接收天线的周围生成互相不同的复用波，

决定包含所述第1和第2角度变化量组各自对应的角度变化量间的任意的角度变化量的第3角度变化量组，

通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述控制单元重复进行下述动作：决定所述第3角度变化量组；和通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述控制单元通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

所述天线评价装置的特征在于，还具备第1天线驱动单元，该第1天线驱动单元移动所述各散射体天线，使得从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的角度变化，

所述控制单元，在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述控制单元，

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号，

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动。

在所述天线评价装置中，其特征在于，所述第1和第2角度变化量组的各角度变化量被生成为随机数。

所述天线评价装置的特征在于，还具备第2天线驱动单元，该第2天线驱动单元旋转所述接收天线，使得从所述接收天线针对所述散射体天线位置的方向的角度变化，

所述第1角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，所述第2角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，由此，所述第3角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，

所述控制单元，在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转。

在所述天线评价装置中，其特征在于，

所述控制单元通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号，

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转。

在第1和第2方式所涉及的天线评价装置中，其特征在于，所述信号发生器发生无调制连续波的射频信号。

根据本发明的第3方式所涉及的天线评价方法，该方法是一种使用天线评价装置来评价所述接收天线的天线评价方法，所述天线评价装置具备作为评价对象的至少1个接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述天线评价方法包含生成规定的第1初始相位组和第2初始相位组的步骤，在通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1初始相位组的各初始相位的情况下和进行调整使其具有所述第2初始相位组的各初始相位的情况下，通过所述放射的多个射频信号在所述接收天线的周围分别生成互不相同的复用波，

所述天线评价方法还包含：决定包含所述第1和第2初始相位组各自对应的初始相位间的任意初始相位的第3初始相位组的步骤；以及

通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

所述天线评价方法的特征在于，其包含重复进行下述动作的步骤：所述第3初始相位组的决定和通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

所述天线评价方法的特征在于，其包含：通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1或第2初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

在所述天线评价方法中，其特征在于，所述第1和第2初始相位组的各初始相位被生成为随机数。

根据本发明的第4方式所涉及的天线评价方法，该方法是一种使用天线评价装置来评价所述接收天线的天线评价方法，所述天线评价装置具备作为评价对象的至少1个接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述天线评价方法包含：

根据从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的各角度来改变所述移相单元的移相量，以调整从所述各散射体天线放射的射频信号的相位的步骤；以及

生成包含从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的各角度的角度变化量的第1角度变化量组和第2角度变化量组的步骤，在通过所述移相单元根据所述第1角度变化量组的各角度变化量来分别调整了所述多个射频信号的相位的情况下和根据所述第2角度变化量组的各角度变化量来进行了调整的情况下，通过所述放射的多个射频信号分别在所述接收天线的周围生成互相不同的复用波，

所述天线评价方法还包含：决定包含所述第1和第2角度变化量组各自对应的角度变化量间的任意的角度变化量的第3角度变化量组的步骤；以及

通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

所述天线评价方法的特征在于，其包含重复进行下述动作的步骤：所述第3角度变化量组的决定和通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

所述天线评价方法的特征在于，其包含：通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

在所述天线评价方法中，其特征在于，

所述天线评价装置还具备第1天线驱动单元，该第1天线驱动单元移动所述各散射体天线，使得从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的角度变化，

所述天线评价方法还包含：在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动的步骤。

所述天线评价方法的特征在于，其包含：

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤；以及

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动的步骤。

在所述天线评价方法中，其特征在于，所述第1和第2角度变化量组的各角度变化量被生成为随机数。

在所述天线评价方法中，其特征在于，所述天线评价装置还具备第2天线驱动单元，该第2天线驱动单元旋转所述接收天线，使得从所述接收天线针对所述散射体天线位置的方向的角度变化，

所述第1角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，所述第2角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，由此，所述第3角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，

所述天线评价方法还包含：在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转的步骤。

所述天线评价方法的特征在于，其包含：

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤；以及

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转的步骤。

在所述第3和第4方式涉及的天线评价方法中，其特征在于，所述信号发生器发生无调制连续波的射频信号。

本发明的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线的性能时能够有效地生成多种复用波传播环境。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的天线评价装置的结构的框图。

图2是表示图1的天线评价装置的天线配置和设定了第1初始相位向量A1时的复用波传播环境的平面图。

图3是表示图1的天线评价装置的天线配置和设定了第2初始相位向量A2时的复用波传播环境的平面图。

图4是表示图1的计算机10所设定的参数(1-k)和2个接收信号波形间的互相关系数的关系的曲线图。

图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的天线评价装置的结构的框图。

图6是表示图5的天线评价装置的天线配置和设定了第1散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。

图7是表示图5的天线评价装置的天线配置和设定了第2散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。

图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的天线评价装置的结构的框图。

图9是表示图8的接收天线支撑台41的立体图。

图10是表示图8的天线评价装置的天线配置和设定了第1接收天线角度θR1时的复用波传播环境的平面图。

图11是表示图8的天线评价装置的天线配置和设定了第2接收天线角度θR2时的复用波传播环境的平面图。

图12是表示本发明的第4实施方式所涉及的天线评价装置的天线配置和虚拟设定了第1散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。

图13是表示本发明的第4实施方式所涉及的天线评价装置的天线配置和虚拟设定了第2散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。

图14是表示以往技术的天线评价装置的结构的框图。

图15是表示MIMO无线通信系统的概略图。

符号说明

10：计算机；11：信号发生器；12：分配器；13：移相电路；13-1～13-N：移相器；14：D/A变换器；15a、15b：接收机；21-1～21-N：散射体天线；22a、22b：接收天线；31、31-1～31-N：天线驱动装置；40：MIMO接收机；41：接收天线支撑台。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式中，对相同的结构要素附加同一符号。

第1实施方式

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的天线评价装置的结构的框图。天线评价装置具备相互临近配置的2个接收天线22a、22b和配置为包围它们的多个散射体天线21-1～21-N。在本实施方式中，2个接收天线22a、22b例如被设为作为评价对象的MIMO接收机的接收天线，其周围的散射体天线21-1～21-N在接收天线22a、22b的附近生成规定的复用波传播环境。在天线评价装置中，信号发生器11发生作为无调制连续波(CW)的射频信号，接着，分配器12按照散射体天线21-1～21-N的个数将所发生的射频信号分配成N个。移相电路13具备移相器13-1～13-N，各移相器13-1～13-N对所分配的各射频信号的相位进行调整，调整后的射频信号从各散射体天线21-1～21-N放射出去。所放射的N个射频信号在散射体天线21-1～21-N所包围的中心附近的空间中重合而成为复用波，并到达接收天线22a、22b。到达接收天线22a、22b的射频信号分别由接收机15a、15b来测定。计算机10控制信号发生器11，并且经由D/A变换器14控制移相电路13的相位调整量。计算机10还从接收机15a、15b中获取射频信号的测定结果。信号发生器11和接收机15a、15b通过公知方法而相互同步。并且，例如信号发生器11和接收机15a可以构成为网络分析器，接收机15b可以构成为另一个网络分析器。天线评价装置优选设置在电波暗室内。由此，天棚、地面、墙面等所反射的反射波的影响比直接波小很多，在接收天线22a、22b附近，生成由散射体天线21-1～21-N所放射的直接波构成的复用波。

在本实施方式的天线评价装置中，其特征在于，计算机10生成分别与不同的复用波对应的规定的第1初始相位组和第2初始相位组，并决定包含第1和第2初始相位组分别对应的初始相位间的任意初始相位的第3初始相位组，通过移相电路13进行调整使得多个射频信号分别具有第3初始相位组的各初始相位，并放射多个射频信号。由此，本实施方式的天线评价装置能够生成多种复用波传播环境。在生成了不同的复用波传播环境时，通过将分别到达接收天线22a、22b的各复用波视为从MIMO发送机发送的各子流，本实施方式的天线评价装置能够利用于MIMO无线通信系统的接收天线的性能评价。并且，本实施方式的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线性能时，能够有效地生成多种复用波传播环境。

如图2所示，散射体天线21-1～21-N在半径r的圆周上以规定的角度幅度相互间隔地配置，2个接收天线22a、22b配置在该圆的中心部附近。相对于圆的中心，将散射体天线21-1所在的方向设为基准方向的角度φ₁＝0，将散射体天线21-2所在的方向设为角度φ₂，将散射体天线21-3所在的方向设为角度φ₃，以下同样配置，将散射体天线21-N所在的方向设为角度φ_N。散射体天线21-1～21-N的配置不限定于图2的配置，只要在接收天线22a、22b的附近能够生成期望的复用波，可以使用任意的配置。例如，散射体天线21-1～21-N也可以在圆周上以相等的角度幅度来配置。接收天线22a、22b根据作为评价对象的MIMO接收机的构造，相互间隔规定距离(例如与要接收的射频信号的半波长相等的距离)。散射体天线21-1～21-N被设置为例如通过图14所示的散射体天线支撑台101使其位于离地面规定高度H处。同样，接收天线22a、22被设置为例如通过图14所示的接收天线支撑台102使其位于离地面规定高度H处。在本实施方式中，散射体天线21-1～21-N和接收天线22a、22b例如分别构成为半波长偶极天线，但并不限定于此。并且，散射体天线21-1～21-N和接收天线22a、22b例如分别垂直设置在地面上，收发垂直波的电波，但并不限定于这种配置。

在例如使用了2GHz附近的频带信号作为射频信号的情况下，散射体天线21-1～21-N和接收天线22a、22b距离地面的高度H被设定为1.5m，散射体天线21-1～21-N和接收天线22a、22b的距离、即配置有散射体天线21-1～21-N的圆周的半径r设定为1.5m。要使用的频带和天线配置不限定于此，也可以使用其他值。

以下，对本发明的实施方式所涉及的天线评价装置的动作原理进行说明。

(包含衰落的复用波传播环境的生成)

本实施方式的天线评价装置能够虚拟地发生通过接收天线22a、22b移动而生成的衰落。此时，计算机10通过移相电路13对N个射频信号的相位独立地进行瞬时控制，由此能够控制衰落特性。即，通过控制各散射体天线21-1～21-N所放射的射频信号的相位变化，能够在中心附近发生具有衰落变动(例如瑞利衰落或其他衰落)的复用波的重叠。如图2所示，假定接收天线22a、22b在角度φ₀的方向上以速度v移动的情况。在该情况下，第i个散射体天线21-i(i≤1≤N)所放射的射频信号具有的相位p_i(t)由移相器13-i按照下式来调整。

【算式1】

p_i(t)＝2π·t·f_Dcos(φ₀-φ_i)+a_i

这里，f_D是将射频信号的波长设为λ时的最大多普勒频率v/λ，t是时间，α_i是散射体天线21-i所放射的射频信号具有的初始相位。最大多普勒频率f_D能够从相当于步行的值(几Hz)到相当于高速移动的值(几百Hz)中任意设定。从算式1可知，依赖于最大多普勒频率f_D的值，改变移相器13-i使相位改变的速度，在最大多普勒频率f_D较低的情况下，其速度也低，另一方面，当最大多普勒频率f_D变高时，其速度也变高。虚拟的行进方向的角度φ₀可以任意设定，当改变角度φ₀时，散射体天线21-i的多普勒偏移的条件也变化，据此，移相器13-i的相位调整量变化。根据算式1，相位p_i(t)具有规定的初始相位α_i，并且，在时间上依赖于最大多普勒频率f_D同时依赖于虚拟的行进方向的角度φ₀与散射体天线21-i所在的方向的角度φ₁的角度差而变化。

(接收天线22a、22b中的接收信号波形)

当使用具有算式1的相位p_i(t)的射频信号而发生衰落时，在散射体天线21-1～21-N所包围的中心附近发生的复用波在被接收时，具有下式的接收信号波形S(t)。

【算式2】

$S\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+p_i\left(t\right)\left\}\right]$

$=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i)+{\mathrm{\α}}_i\left\}\right]$

这里，β是传播常数。并且，在本实施方式中，假定到达波分别在所有方位角中是一样的。另外，假定接收天线22a、22b的放射参数无指向性。

由此，在本实施方式的天线评价装置中，通过将人实际移动所发生的各到达波的相位变化给予所放射的各射频信号，在中心附近生成期望的复用波。其结果，尽管接收天线22a、22b实际上静止，也能发生接收天线22a、22b移动的状况。

在本实施方式中，假定MIMO发送机所发送的各子流探索独立的传播路径，生成每个子流都不同的复用波传播环境。尤其在本实施方式中，为了生成不同的复用波传播环境，使算式2的初始相位α_i改变。计算机10根据随机数独立发生不同的2组初始相位α_1i、α_2i(1≤i≤N)。以下，在本说明书中，将这些初始相位的组称为初始相位向量A₁＝(α₁₁，...，α_1N)、A₂＝(α₂₁，...，α_2N)。这些不同的初始相位向量A₁、A₂对应于相互不同的复用波传播环境(即，相互不同的传播路径)，最终在接收天线22a、22b的周围带来相互不同的复用波。即，通过将初始相位α_1i，α_2i代入算式2中，能够获得以下的2个接收信号波形S₁(t)，S₂(t)。

【算式3】

$S_1\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i)+{\mathrm{\α}}_{1i}\left\}\right]$

【算式4】

$S_2\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i)+{\mathrm{\α}}_{2i}\left\}\right]$

图2是表示图1的天线评价装置的天线配置和设定了第1初始相位向量A₁时的复用波传播环境的平面图。各散射体天线21-i所放射的射频信号的相位分别被调整为具有初始相位α_1i。具有初始相位α_1i而放射的射频信号作为具有规定的到达波形的复用波到达接收天线22a、22b。该复用波可以视为例如从具备2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第1发送天线发送出去并探索规定的传播路径而到达的第1子流TX1。另外，该复用波在被各接收天线22a、22b接收时，实际上分别具有相当于算式3的接收信号波形S₁(t)的接收信号波形，但这些接收信号波形实际上因接收天线22a、22b的位置和指向特性的不同等而互不相同。因此，在本实施方式的天线评价装置生成图15的MIMO无线通信系统所涉及的复用波传播环境的情况下，在设定了第1初始相位向量A₁时放射并由接收天线22a所接收的信号相当于在从发送天线201向接收天线211的信道221中传播的信号，在设定了第1初始相位向量A₁时放射并由接收天线22b所接收的信号相当于在从发送天线201向接收天线212的信道222中传播的信号。

图3是表示图1的天线评价装置的天线配置和设定了第2初始相位向量A₂时的复用波传播环境的平面图。各散射体天线21-i所放射的射频信号的相位分别被调整为具有与初始相位α_1i不同的初始相位α_2i。具有初始相位α_2i而放射的射频信号作为具有规定的到达波形的复用波到达接收天线22a、22b。该复用波是与第1子流TX1不同的子流，可以视为例如从具备2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第2发送天线发送出去并探索与第1子流TX1的传播路径不同的规定的传播路径而到达的第2子流TX2。另外，该复用波在被各接收天线22a、22b接收时，实际上分别具有相当于算式4的接收信号波形S₂(t)的接收信号波形，但这些接收信号波形实际上因接收天线22a、22b的位置和指向特性的不同等而互不相同。因此，在本实施方式的天线评价装置生成图15的MIMO无线通信系统所涉及的复用波传播环境的情况下，在设定了第2初始相位向量A₂时放射并由接收天线22a所接收的信号相当于在从发送天线202向接收天线211的信道223中传播的信号，在设定了第2初始相位向量A₂时放射并由接收天线22b所接收的信号相当于在从发送天线202向接收天线212的信道224中传播的信号。

如图2和图3所示，通过设定不同的初始相位向量，能够生成不同的复用波传播环境。

在本实施方式的天线评价装置中，例如如图15所示，能够像以下那样获得使用2个发送天线和2个接收天线的MIMO无线通信系统的信道响应。根据设定了第1初始相位向量A₁时放射出来并由接收天线22a所接收的信号，计算信道221的信道响应h₁₁，根据设定了第1初始相位向量A₁时放射出来并由接收天线22b所接收的信号，计算信道222的信道响应h₂₁。接着，根据设定了与第1初始相位向量A₁不同的第2初始相位向量A₂时放射出来并由接收天线22a所接收的信号，计算信道223的信道响应h₁₂，根据设定了第2初始相位向量A₂时放射出来并由接收天线22b所接收的信号，计算信道224的信道响应h₂₂。通过合成这些独立获取的信道响应h₁₁，h₂₁，h₁₂，h₂₂，能够获得以下的信道响应矩阵H。

【算式5】

$H=\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right]$

(参数k的初始相位的控制)

为了使用天线评价装置进行规定的天线装置的性能评价，需要生成多种复用波传播环境。在本实施方式中，如上所述，假定MIMO发送机所发送的独立的子流TX1、TX2探索独立的传播路径，生成每个子流TX1、TX2都不同的复用波传播环境。在各子流TX1、TX2通过相同的传播路径的情况下，子流TX1的复用波传播环境和子流TX2的复用波传播环境的相关变高。另一方面，在子流TX1、TX2通过互不相同的传播路径的情况下，该相关变低。并且，也假定了具有其中间相关的环境。因此，希望按照使子流TX1的复用波传播环境和子流TX2的复用波传播环境的相关分别变化的方式来生成这些复用波传播环境。在本实施方式中，为了实现这种复用波传播环境的生成，使用参数k(0≤k≤1)，按照下式来定义2个不同的初始相位向量A₁，A₂间的初始相位向量B。

【算式6】

B＝k·A₁+(1-k)·A₂

按照算式6，通过使参数k变化，能够获得具有各种不同值的初始相位向量B。通过设定这些初始相位向量B来放射射频信号，能够生成分别不同的复用波传播环境。因此，能够将算式6所定义的设定了某个初始相位向量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第1子流TX1，同样能够将算式6所定义的设定了其他初始相位向量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第2子流TX2。当以任意一个初始相位向量(例如，初始相位向量A₁，A₂或者算式6所定义的任意的初始相位向量B)为基准时，另一个初始相位向量相对于基准的初始相位向量具有规定的距离，但是根据该距离，对应的复用波传播环境间的相关变化。如果两个初始相位向量相互接近，则对应的复用波传播环境间的相关也变高，如果两个初始相位向量相互疏远，则对应的复用波传播环境间的相关也变低。在本实施方式中，作为2个复用波传播环境间的相关，使用在设定了一个初始相位向量时到达接收天线22a(或者22b)的复用波的信号和在设定了另一个初始相位向量时到达接收天线22a(或者22b)的复用波的信号之间的互相关系数。这里，当用信号序列x＝(x₁，x₂，...，x_m)表示前者的信号、用信号序列y＝(y₁，y₂，...，y_m)表示后者的信号时，能够使用下式所示的皮尔逊的积率相关ρ_xy来定义这些互相关系数。

【算式7】

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{xy}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}(x_i-\stackrel{\‾}{x})(y_i-\stackrel{\‾}{y})}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(y_i-\stackrel{\‾}{y})}^2}}$

图4是表示图1的计算机10所设定的参数(1-k)和2个接收信号波形间的互相关系数之间的关系的曲线图。这里，所生成的2个复用波传播环境中的一方固定地使用初始相位向量A₁，另一方通过使算式6的参数k变化，使用可变的初始相位向量B。图4的曲线图示出关于设定了这些始发相位向量A₁，B时分别到达接收天线22a的复用波(参照算式2)，在整个规定的时间对其信号进行抽样来获取信号序列，并使用算式7来计算互相关系数的结果。根据图4可知，通过使参数k变化，能够分别使2个复用波传播环境间的相关变化，因此，能够有效地生成相互的相关分别不同的复用波传播环境。

如上所述，由于初始相位向量A₁，A₂由相互独立的随机数构成，所以分别设定了初始相位向量A₁，A₂时的复用波传播环境间的相关为0。因此，在使用初始相位向量A₁，A₂的一方生成作为基准的复用波传播环境，使用初始相位向量B生成另一个复用波传播环境时，根据参数k的变化，初始相位向量B取与初始相位向量A₁，A₂的任意一个一致或者其中间的值，能够使复用波传播环境间的相关在0到1的范围内任意变化。在该情况下，能够很宽地获取相关变化的范围，是优选的。然而，也可以使用初始相位向量A₁，A₂之间的与初始相位向量A₁，A₂不同的任意的初始相位向量B来生成作为基准的复用波传播环境。

在使用作为无调制连续波(CW)的射频信号的情况下，即使使用多个信号发生器，也不能像MIMO发送机那样同时发送相互正交的无相关的多个信号。然而，根据本实施方式的天线评价装置，通过将生成了不同的复用波传播环境时分别到达接收天线22a、22b的各复用波视为从MIMO发送机发送的各子流，能够用于MIMO无线通信系统的接收天线的性能评价。

如以上说明那样，根据本实施方式的天线评价装置，其特征在于，生成分别与不同的复用波对应的规定的初始相位向量A₁，A₂，并决定初始相位向量A₁，A₂间的初始相位向量B，通过移相电路13进行调整使得多个射频信号的相位分别具有初始相位向量B的各初始相位，并放射多个射频信号。根据本实施方式的天线评价装置，能够进一步地重复进行初始相位向量B的决定和通过移相电路13进行调整使得多个射频信号的相位分别具有初始相位向量B的各初始相位并进行调整后的多个射频信号的放射。由此，本实施方式的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线性能时，能够有效地生成多种复用波传播环境。

第2实施方式

在第1实施方式中，为了生成不同的复用波传播环境，使初始相位向量变化，但在第2实施方式中，取而代之，其特征在于，使散射体天线21-1～21-N的位置变化。

图5是表示本发明的第2实施方式所涉及的天线评价装置的结构的框图。本实施方式的天线评价装置除了图1的天线评价装置的结构以外，还具备用于使各散射体天线21-1～21-N的位置、即相对于接收天线22a，22b的各散射体天线21-1～21-N的角度变化的天线驱动装置31-1～31-N(总称用参照号码“31”来表示)。如图6所示，散射体天线21-1～21-N在半径r的圆周上以规定的角度幅度相互间隔地配置，2个接收天线22a、22b配置在该圆的中心部附近。各散射体天线21-1～21-N通过对应的天线驱动装置31-1～31-N沿着圆周方向以整个规定的角度幅度机械地移动。计算机10控制天线驱动装置31-1～31-N，使各散射体天线21-1～21-N机械地移动到所期望的位置。

图6是表示图5的天线评价装置的天线配置和设定了第1散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。图6的配置相当于各散射体天线21-1～21-N的移动角度是0的情况。从图6配置的散射体天线21-1～21-N放射的射频信号作为规定的复用波到达接收天线22a、22b。该复用波可以视为例如从具备2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第1发送天线发送出去并探索规定的传播路径而到达的第1子流TX1。

图7是表示图5的天线评价装置的天线配置和设定了第2散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。在图7的配置中，各散射体天线21-1～21-N通过对应的天线驱动装置31-1～31-N，在角度变化量θ₁，θ₂，θ₃，...，θ_N机械地移动。计算机10将这些角度变化量θ₁，θ₂，θ₃，...，θ_N生成为相互不同的随机数。从图7配置的散射体天线21-1～21-N放射的射频信号作为与图6的情况下的复用波不同的规定的复用波到达接收天线22a、22b。该复用波是与第1子流TX1不同的子流，可以视为例如从具备2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第2发送天线发送出去并探索与第1子流TX1的传播路径不同的规定的传播路径而到达的第2子流TX2。

如算式2可知那样，到达接收天线22a、22b的复用波的接收信号波形依赖散射体天线21-i所在的角度φ_i而变化。在本实施方式中，为了生成不同的复用波传播环境，如上述那样，使散射体天线21-i机械地移动，并且各移相器13-i根据移动后的角度来调整射频信号的相位(即，使算式2的角度φ_i变化)。另外，在本实施方式中，作为算式2的初始相位α_i，使用固定的规定值。计算机10根据随机数独立地发生不同的2组角度变化量θ_1i，θ_2i(1≤i≤N)。以下，在本说明书中，将这些角度变化量的组称为角度向量A₃＝(θ₁₁，...，θ_1N)，A₄＝(θ₂₁，...，θ_2N)。这些不同的角度向量A₃，A₄对应于相互不同的复用波传播环境(即，相互不同的传播路径)，最终在接收天线22a、22b的周围带来相互不同的复用波。在算式2中，当代替角度φ_i而代入角度(φ_i-θ_1i)，(φ_i-θ_2i)时，能够获得以下的2个接收信号波形S₃(t)，S₄(t)。

【算式8】

$S_3\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i+{\mathrm{\θ}}_{1i})+{\mathrm{\α}}_i\left\}\right]$

【算式9】

$S_4\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i+{\mathrm{\θ}}_{2i})+{\mathrm{\α}}_i\left\}\right]$

如以上说明那样，通过改变针对天线驱动装置31和移相电路13所设定的角度，能够生成不同的复用波传播环境。

为了使用天线评价装置进行规定的天线装置的性能评价，需要生成多种复用波传播环境。在本实施方式中也与第1实施方式同样，假定MIMO发送机所发送的各自的子流TX1、TX2探索独立的传播路径，生成每个子流TX1、TX2都不同的复用波传播环境，所以希望按照使子流TX1的复用波传播环境和子流TX2的复用波传播环境的相关分别变化的方式来生成这些复用波传播环境。在本实施方式中，为了实现这种复用波传播环境的生成，使用参数k(0≤k≤1)，按照下式来定义2个不同的初始相位向量A₃，A₄间的初始相位向量C。

【算式10】

C＝k·A₃+(1-k)·A₄

按照算式10，通过使参数k变化，能够获得具有各种不同值的角度向量C。通过使用天线驱动装置31-1～31-N和移相器13-1～13-N来设定这些角度向量C并放射射频信号，与第1实施方式同样，生成分别不同的复用波传播环境。因此，能够将算式10所定义的设定了某个角度向量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第1子流TX1，同样能够将算式10所定义的设定了其他角度向量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第2子流TX2。当以任意一个角度向量(例如，角度向量A₃，A₄或者算式10所定义的任意的角度向量C)为基准时，另一个角度向量相对于基准的角度向量具有规定的距离，但是根据该距离，对应的复用波传播环境间的相关变化。

为了处理的简单化，也可以将一个角度向量A₃设为“0”(参照图6)，只改变另一个角度向量A₄。

通过将构成角度向量A₃，A₄的各角度变化量生成为每个散射体天线21-1～21-N都不同的随机数，能够使设定了这些角度向量时的散射体天线21-1～21-N的平均配置角度相等。

如以上说明那样，根据本实施方式的天线评价装置，其特征在于，生成分别包含接收天线22a、22b针对各散射体天线21-1～21-N位置的方向的各角度的角度变化量的角度向量A₃，A₄，并决定角度向量A₃，A₄的各角度变化量间的角度向量C，通过将角度向量C设定在天线驱动装置31和移相电路13上来放射多个射频信号。根据本实施方式的天线评价装置，能够进一步地重复进行角度向量C的决定和通过将角度向量C设定在天线驱动装置31和移相电路13上来放射多个射频信号。由此，本实施方式的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线性能时，能够有效地生成多种复用波传播环境。

第3实施方式

在第2实施方式中，为了生成不同的复用波传播环境，使散射体天线21-1～21-N的位置变化，但在第3实施方式中，其特征在于，取而代之地使接收天线22a、22b的朝向变化。

图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的天线评价装置的结构的框图。本实施方式的天线评价装置除了图1的天线评价装置的结构以外，还具备用于使接收天线22a、22b的朝向(角度方向)变化的接收天线支撑台41。图9是表示图8的接收天线支撑台41的立体图。如图9所示，具备了接收天线22a、22b的MIMO接收机40被设置在接收天线支撑台41上，并按照方位角方向(由角度θ_R所示)机械地旋转。更优选地，具备了接收天线22a、22b的MIMO接收机可以按照仰角方向(由角度ψ_R所示)机械地旋转。计算机10控制接收天线支撑台41，使接收天线22a、22b按照期望的角度机械地旋转。

如第2实施方式相关说明那样，到达接收天线22a、22b的复用波的接收信号波形依赖于散射体天线21-i所在的角度φ_i而变化，但该角度也是通过使接收天线22a、22b的角度变化来变化，而不是散射体天线21-i自身的位置。在本实施方式中，为了生成不同的复用波传播环境，使接收天下22a、22b机械地旋转，并且各移相器13-i根据旋转后的角度来调整射频信号的相位(即，使算式2的角度φ_i变化)。计算机10根据随机数独立地发生接收天线22a、22b的方位角方向的角度变化量、即不同的2个角度变化量θ_R1，θ_R2。这些不同的角度变化量θ_R1，θ_R2对应于互不相同的复用波传播环境(即，相互不同的传播路径)，最终在接收天线22a、22b的周围带来相互不同的复用波。在算式2中，当代替角度φ_i而代入角度(φ_i-θ_R1)，(φ_i-θ_R2)时，能够获得以下的2个接收信号波形S₅(t)，S₆(t)。

【算式11】

$S_5\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i+{\mathrm{\θ}}_{R1})+{\mathrm{\α}}_i\left\}\right]$

【算式12】

$S_6\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}\·r}\exp [-j\{\mathrm{\βr}+2\mathrm{\π}\·t\·f_D\cos ({\mathrm{\φ}}_0-{\mathrm{\φ}}_i+{\mathrm{\θ}}_{R2})+{\mathrm{\α}}_i\left\}\right]$

图10是表示图8的天线评价装置的天线配置和设定了第1角度变化量θ_R1时的复用波传播环境的平面图。在图10的配置中，接收天线22a、22b通过接收天线支撑台41从规定的基准角度开始在整个角度变化量θ_R1中机械地旋转。从散射体天线21-1～21-N向图10配置的接收天线22a、22b放射的射频信号作为规定的复用波到达接收天线22a、22b。该复用波可以视为例如从具备了2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第1发送天线发送出去并探索规定的传播路径而到达的第1子流TX1。

图11是表示图8的天线评价装置的天线配置和设定了第2角度变化量θ_R2时的复用波传播环境的平面图。在图11的配置中，接收天线22a、22b通过接收天线支撑台41从规定的基准角度开始在角度变化量θ_R2中机械地旋转。从散射体天线21-1～21-N向图11配置的接收天线22a、22b放射的射频信号作为与图10的情况下的复用波不同的规定的复用波到达接收天线22a、22b。该复用波是与第1子流TX1不同的子流，可以视为例如从具备了2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第2发送天线发送出去并探索与第1子流TX1的传播路径不同的规定的传播路径而到达的第2子流TX2。

如以上说明那样，通过改变针对接收天线支撑台41和移相电路13所设定的角度，能够生成不同的复用波传播环境。

为了使用天线评价装置进行规定的天线装置的性能评价，需要生成多种复用波传播环境。在本实施方式中也与第1实施方式同样，假定MIMO发送机所发送的各自的子流TX1、TX2探索独立的传播路径，生成每个子流TX1、TX2都不同的复用波传播环境，所以希望按照子流TX1的复用波传播环境和子流TX2的复用波传播环境的相关分别变化的方式来生成这些复用波传播环境。在本实施方式中，为了实现这种复用波传播环境的生成，使用参数k(0≤k≤1)，按照下式来定义2个不同的角度变化量θ_R1，θ_R2间的角度变化量D。

【算式13】

D＝k·θ_R1+(1-k)·θ_R2

按照算式13，通过使参数k变化，能够获得具有各种不同值的角度变化量D。通过使用接收天线支撑台41和移相器13-1～13-N来设定这些角度变化量D并放射射频信号，与第1和第2实施方式同样，生成分别不同的复用波传播环境。因此，能够将算式13所定义的设定了某个角度变化量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第1子流TX1，同样能够将算式13所定义的设定了其他角度变化量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第2子流TX2。当以任意一个接收天线角度(例如，角度变化量θ_R1，θ_R2或者算式13所定义的任意的角度变化量D)为基准时，另一个接收天线角度相对于基准的接收天线角度具有规定的距离，但是根据该距离，对应的复用波传播环境间的相关变化。

为了处理的简单化，也可以将一个角度变化量θ_R1设为“0”，只改变另一个角度变化量θ_R2。

本实施方式在第2实施方式中角度向量A₃的各角度变化量具有彼此相同的值θ_R1，角度向量A₄的各角度变化量具有彼此相同的值θ_R2，由此，也可以视为相当于角度向量C的各角度变化量具有彼此相同的值D的情况。

如以上说明那样，根据本实施方式的天线评价装置，其特征在于，生成规定的角度变化量θ_R1，θ_R1，并决定角度变化量θ_R1，θ_R1间的角度变化量D，通过将角度变化量D设定在接收天线支撑台41和移相电路13上来放射多个射频信号。根据本实施方式的天线评价装置，能够进一步地重复进行角度变化量D的决定和通过将角度变化量D设定在接收天线支撑台41和移相电路13上来放射多个射频信号。由此，本实施方式的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线性能时，能够有效地生成多种复用波传播环境。

第4实施方式

在第2实施方式中，为了生成不同的复用波传播环境，使散射体天线21-1～21-N机械地移动，并且，移相电路13根据移动后的角度对射频信号的相位进行了调整，但在第4实施方式中，其特征在于，取而代之地通过只控制移相电路13使散射体天线21-1～21-N的位置虚拟地变化。

本实施方式的天线评价装置具备与第1实施方式的天线评价装置相同的结构。为了实现算式8和算式9的接收信号波形，实际上不移动散射体天线21-i的位置，而由移相器13-i根据角度变化量θ_1i，θ_2i来调整射频信号的相位(即，只控制使移相器13-i的相位调整量变化的速度)。由此，在本实施方式中，能够“虚拟地”移动散射体天线21-i的位置。

图12是本发明的第4实施方式所涉及的天线评价装置的天线配置和虚拟地设定了第1散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。

作为第1散射体天线位置，使用与第2实施方式中的角度向量A₃对应的设定。在图12的配置中，移相器13-i根据角度变化量θ_1i分别调整各散射体天线21-i所放射的射频信号的相位。图12的设定的散射体天线21-1～21-N所放射的射频信号作为规定的复用波而到达接收天线22a、22b。该复用波可以视为例如从具备2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第1发送天线发送出去并探索规定的传播路径而到达的第1子流TX1。

图13是本发明的第4实施方式所涉及的天线评价装置的天线配置和虚拟地设定了第2散射体天线位置时的复用波传播环境的平面图。

作为第2散射体天线位置，使用与第2实施方式中的角度向量A₄对应的设定。在图13的配置中，移相器13-i根据角度变化量θ_2i分别调整各散射体天线21-i所放射的射频信号的相位。图13的设定的散射体天线21-1～21-N所放射的射频信号作为与图12的情况下的复用波不同的规定的复用波而到达接收天线22a、22b。该复用波是与第1子流TX1不同的子流，可以视为例如从具备2个发送天线的MIMO发送机(参照图15)的第2发送天线发送出去并探索与第1子流TX1的传播路径不同的规定的传播路径而到达的第2子流TX2。

如图12和图13所示，通过设定不同的角度向量，能够生成不同的复用波传播环境。

为了使用天线评价装置进行规定的天线装置的性能评价，需要生成多种复用波传播环境。按照算式10，通过使参数k变化，能够获得具有各种不同值的角度向量C。通过使用移相器13来设定这些角度向量C并放射射频信号，与第2实施方式同样，生成分别不同的复用波传播环境。因此，能够将算式10所定义的设定了某个角度向量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第1子流TX1，同样能够将算式10所定义的设定了其他角度向量时到达接收天线22a、22b的复用波视为从MIMO发送机发送的第2子流TX2。当以任意一个角度向量(例如，角度向量A₃，A₄或者算式10所定义的任意的角度向量C)为基准时，另一个角度向量相对于基准的角度向量具有规定的距离，但是根据该距离，对应的复用波传播环境间的相关变化。

为了处理的简单化，也可以控制移相电路13，使得一个角度向量A₃为“0”(参照图6)而只改变另一个角度向量A₄。

如以上说明那样，根据本实施方式的天线评价装置，其特征在于，生成分别包含接收天线22a、22b针对各散射体天线21-1～21-N位置的方向的各角度的角度变化量的角度向量A₃，A₄，并决定包含角度向量A₃，A₄各自对应的角度变化量间的角度变化量的角度向量C，通过移相电路13分别根据角度向量C的各角度变化量来调整多个射频信号的相位，以放射多个射频信号。根据本实施方式的天线评价装置，能够进一步地重复进行角度向量C的决定和通过移相电路13分别根据角度向量C的各角度变化量来调整多个射频信号的相位，以放射多个射频信号。由此，本实施方式的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线性能时，能够有效地生成多种复用波传播环境。另外，与第2实施方式那样使散射体天线21-1～21-N机械地移动的情况(或者第3实施方式那样使接收天线22a、22b机械地旋转地情况)相比，能够使天线评价装置的结构简单化。

在以上的说明中，假定到达接收天线22a、22b的到达波分布在所有方位角中是一样的，但并不限于此。本发明的实施方式所涉及的天线评价装置构成为在各移相器和各散射体天线之间还具备衰减器，不限定于瑞利衰落，也可以发生其他衰落。

在以上的说明中，参照了包含具备了2个发送天线的MIMO发送机和具备了2个接收天线的MIMO接收机的MIMO无线通信天线，但是本发明的实施方式所涉及的天线评价装置也可以评价具备了更多发送天线和/或接收天线的MIMO无线通信系统的接收天线的性能。此时，按照算式6等，通过使参数k变化，能够获得各种不同的设定值(即，第1实施方式的初始相位向量、第2和第4实施方式的角度向量、第3实施方式的角度变化量)。通过使用这些设定值来放射射频信号，能够生成分别不同的复用波传播环境。在这些复用波环境下分别到达接收天线22a、22b的复用波也可以被视为从具备3个以上的发送天线的MIMO发送机所发送的多个子流。

产业上的可利用性

本发明的天线评价装置在评价MIMO无线通信系统的接收天线的性能时能够有效地生成多种复用波传播环境。

Claims (26)

1.一种天线评价装置，其具备作为评价对象的至少1个接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述天线评价装置的特征在于，

所述控制单元，

生成规定的第1初始相位组和第2初始相位组，在通过所述移相单元进行了调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1初始相位组的各初始相位的情况下、和进行了调整使得具有所述第2初始相位组的各初始相位的情况下，通过所述放射的多个射频信号在所述接收天线的周围分别生成互不相同的复用波，

决定包含所述第1和第2初始相位组各自对应的初始相位间的任意初始相位的第3初始相位组，

通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

2.根据权利要求1所述的天线评价装置，其特征在于，

所述控制单元重复进行下述动作：

决定所述第3初始相位组；和

通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

3.根据权利要求1所述的天线评价装置，其特征在于，

所述控制单元通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1或第2初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

4.根据权利要求1所述的天线评价装置，其特征在于，

所述第1和第2初始相位组的各初始相位被生成为随机数。

5.一种天线评价装置，其具备作为评价对象的至少1个接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述天线评价装置的特征在于，

所述控制单元，

根据从所述接收天线针对所述各散射体天线的位置的方向的各角度来改变所述移相单元的移相量，以调整从所述各散射体天线放射的射频信号的相位，

生成包含从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的各角度的角度变化量的第1角度变化量组和第2角度变化量组，在通过所述移相单元对所述多个射频信号的相位分别根据所述第1角度变化量组的各角度变化量进行了调整的情况下、和根据所述第2角度变化量组的各角度变化量进行了调整的情况下，通过所述放射的多个射频信号分别在所述接收天线的周围生成互相不同的复用波，

决定包含所述第1和第2角度变化量组各自对应的角度变化量间的任意的角度变化量的第3角度变化量组，

通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

6.根据权利要求5所述的天线评价装置，其特征在于，

所述控制单元重复进行下述动作：

决定所述第3角度变化量组；和

通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

7.根据权利要求5所述的天线评价装置，其特征在于，

所述控制单元，通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

8.根据权利要求5或6所述的天线评价装置，其特征在于，

所述天线评价装置还具备第1天线驱动单元，该第1天线驱动单元移动所述各散射体天线，使得从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的角度变化，

所述控制单元，在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动。

9.根据权利要求8所述的天线评价装置，其特征在于，

所述控制单元，

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号，

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动。

10.根据权利要求5所述的天线评价装置，其特征在于，

所述第1和第2角度变化量组的各角度变化量被生成为随机数。

11.根据权利要求5或6所述的天线评价装置，其特征在于，

所述天线评价装置还具备第2天线驱动单元，该第2天线驱动单元旋转所述接收天线，使得从所述接收天线针对所述散射体天线位置的方向的角度变化，

所述第1角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，所述第2角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，由此，所述第3角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，

所述控制单元，在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转。

12.根据权利要求11所述的天线评价装置，其特征在于，

所述控制单元，

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号，

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转。

13.根据权利要求1所述的天线评价装置，其特征在于，

所述信号发生器发生无调制连续波的射频信号。

14.一种使用天线评价装置来评价接收天线的天线评价方法，所述天线评价装置具备作为评价对象的至少1个所述接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述天线评价方法的特征在于，

所述天线评价方法包含生成规定的第1初始相位组和第2初始相位组的步骤，在通过所述移相单元分别进行调整使得所述多个射频信号的相位具有所述第1初始相位组的各初始相位的情况下、和进行调整使得具有所述第2初始相位组的各初始相位的情况下，通过所述放射的多个射频信号在所述接收天线的周围分别生成互不相同的复用波，

所述天线评价方法还包含：

决定包含所述第1和第2初始相位组各自对应的初始相位间的任意初始相位的第3初始相位组的步骤；以及

通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

15.根据权利要求14所述的天线评价方法，其特征在于，

所述天线评价方法包含重复进行下述动作的步骤：

决定所述第3初始相位组；和

通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第3初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号。

16.根据权利要求14所述的天线评价方法，其特征在于，

所述天线评价方法包含：通过所述移相单元进行调整使得所述多个射频信号的相位分别具有所述第1或第2初始相位组的各初始相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

17.根据权利要求14所述的天线评价方法，其特征在于，

所述第1和第2初始相位组的各初始相位被生成为随机数。

18.一种使用天线评价装置来评价接收天线的天线评价方法，所述天线评价装置具备作为评价对象的至少1个所述接收天线和设置在所述接收天线周围的多个散射体天线，

所述天线评价装置具备：

信号发生器，其发生射频信号；

分配单元，其分配所述发生的射频信号；

移相单元，其分别调整所述分配的多个射频信号的相位；以及

控制单元，其控制所述移相单元，使得从所述多个散射体天线分别放射所述调整后的多个射频信号，从而在所述接收天线的周围生成规定的复用波，

所述天线评价方法的特征在于，

所述天线评价方法包含：

根据从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的各角度来改变所述移相单元的移相量，以调整从所述各散射体天线放射的射频信号的相位的步骤；以及

生成包含从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的各角度的角度变化量的第1角度变化量组和第2角度变化量组的步骤，在通过所述移相单元对所述多个射频信号的相位分别根据所述第1角度变化量组的各角度变化量进行了调整的情况下、和根据所述第2角度变化量组的各角度变化量进行了调整的情况下，通过所述放射的多个射频信号分别在所述接收天线的周围生成互相不同的复用波，

所述天线评价方法还包含：

决定包含所述第1和第2角度变化量组各自对应的角度变化量间的任意的角度变化量的第3角度变化量组的步骤；以及

通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

19.根据权利要求18所述的天线评价方法，其特征在于，

所述天线评价方法包含重复进行下述动作的步骤：

决定所述第3角度变化量组；和

通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号。

20.根据权利要求18所述的天线评价方法，其特征在于，

所述天线评价方法包含：通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤。

21.根据权利要求18或19所述的天线评价方法，其特征在于，

在所述天线评价方法中，所述天线评价装置还具备第1天线驱动单元，该第1天线驱动单元移动所述各散射体天线，使得从所述接收天线针对所述各散射体天线位置的方向的角度变化，

所述天线评价方法还包含：在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动的步骤。

22.根据权利要求21所述的天线评价方法，其特征在于，

所述天线评价方法包含：

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤；以及

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第1天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量使所述各散射体天线移动的步骤。

23.根据权利要求18所述的天线评价方法，其特征在于，

所述第1和第2角度变化量组的各角度变化量被生成为随机数。

24.根据权利要求18或19所述的天线评价方法，其特征在于，

在所述天线评价方法中，所述天线评价装置还具备第2天线驱动单元，该第2天线驱动单元旋转所述接收天线，使得从所述接收天线针对所述散射体天线位置的方向的角度变化，

所述第1角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，所述第2角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，由此，所述第3角度变化量组的各角度变化量具有彼此相同的值，

所述天线评价方法还包含：在通过所述移相单元根据所述第3角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第3角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转的步骤。

25.根据权利要求24所述的天线评价方法，其特征在于，

所述天线评价方法包含：

通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号的步骤；以及

在通过所述移相单元根据所述第1或第2角度变化量组的各角度变化量分别调整所述多个射频信号的相位并放射所述调整后的多个射频信号时，进一步通过所述第2天线驱动单元按照所述第1或第2角度变化量组的角度变化量来使所述接收天线旋转的步骤。

26.根据权利要求14所述的天线评价方法，其特征在于，

所述信号发生器发生无调制连续波的射频信号。

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