JP2004347439A - 無線機の空中線電力推定方法 - Google Patents
無線機の空中線電力推定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004347439A JP2004347439A JP2003144309A JP2003144309A JP2004347439A JP 2004347439 A JP2004347439 A JP 2004347439A JP 2003144309 A JP2003144309 A JP 2003144309A JP 2003144309 A JP2003144309 A JP 2003144309A JP 2004347439 A JP2004347439 A JP 2004347439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- distribution function
- radio
- reflection box
- wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
【課題】煩雑な操作を必要とせずに、送受信アンテナの向きにかかわらず、しかも安価に無線機の空中線電力を推定できる方法を提供する。
【解決手段】無線機電波発信ステップ１において、反射箱５内で無線機から電波を発信させる。無線機電波受信ステップ２において、無線機から発信された電波を反射箱５内の受信アンテナで受信する。電界強度累積分布関数算出ステップ３において、受信した無線機の電波信号の統計量を統計量測定装置６を用いて測定し、反射箱５における電界強度累積分布関数を算出する。そして、空中線電力推定ステップ４において、算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損とに基づいて無線機の空中線電力を推定する。
【選択図】 図１
【解決手段】無線機電波発信ステップ１において、反射箱５内で無線機から電波を発信させる。無線機電波受信ステップ２において、無線機から発信された電波を反射箱５内の受信アンテナで受信する。電界強度累積分布関数算出ステップ３において、受信した無線機の電波信号の統計量を統計量測定装置６を用いて測定し、反射箱５における電界強度累積分布関数を算出する。そして、空中線電力推定ステップ４において、算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損とに基づいて無線機の空中線電力を推定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，空中線電力推定技術に関し、特に、反射箱内での電界強度時間変動分布の統計量に基づく無線機の空中線電力推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロニクスの発展に伴い無線設備はますます小型・軽量化され、例えばアンテナが取り外しできない機器も開発されている。従来の無線機の空中線電力測定法としては、例えば、６面の電波無反射室あるいは反射波を抑圧した試験場におけるアンテナ置換法による測定（平成８年度、電気通信技術審議会答申、「アンテナ一体型無線設備の空中線電力の測定法に関する技術的条件」）がある。
【０００３】
また、電波暗箱を利用し、無線機から受信した直接波に基づいて、無線機の空中線電力を推定する方法もある（例えば、非特許文献１参照）。また、反射箱内において、受信アンテナの方向を調整し、無線機から反射波のみを受信し、受信した反射波の電力の平均をとって無線機の空中線電力を推定する方法もある。
【０００４】
【非特許文献１】
蒔田好行，宮澤義幸，杉山功、田中稔泰，清水優輝，“アンテナ一体型無線機の試験法に関する検討，”２００１信学総大，Ｂ−４−２８，Ｍａｒ．２００１．
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術のうち、電波無反射室、電波暗箱を用いて空中線電力を推定する方法は、費用がかかるという問題がある。また、反射波のみを用いて空中線電力を推定する方法は、受信アンテナの方向の調整という煩雑な操作が必要である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、煩雑な操作を必要とせずに、送受信アンテナの向きにかかわらず、しかも安価に無線機の空中線電力を推定できる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明は，反射箱内での電界強度時間変動分布の統計量に基づいて、無線機の空中線電力を推定する。
【０００８】
すなわち、本発明は、無線機の空中線電力推定方法であって、反射箱内で無線機から電波を発信するステップと、前記反射箱内で前記無線機から発信された電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて、前記反射箱内での電界強度累積分布関数を算出するステップと、算出された電界強度累積分布関数に基づいて、前記無線機の空中線電力の推定値を算出するステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、無線機の空中線電力推定方法であって、反射箱内で無線機から電波を発信するステップと、前記反射箱内で前記無線機から発信された電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて、前記反射箱内での電界強度累積分布関数を算出するステップと、算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損の値とに基づいて、前記無線機の空中線電力の推定値を算出するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明を用いることにより、煩雑な操作を必要とせずに、無線機から発信される直接波および反射波双方を用いて、しかも安価に無線機の空中線電力を推定することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図を用いて、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の無線機空中線電力推定方法の概要を示す図である。図１において、１は無線機電波発信ステップ、２は無線機電波受信ステップ、３は電界強度累積分布関数算出ステップ、４は空中線電力推定ステップである。また、５は反射箱、６は統計量測定装置である。ここで、反射箱５は、箱内の回転する羽根で媒質を時間的に変動させる装置であり、統計量測定装置６は、変動する電波信号の統計量を測定する測定装置である。
【００１２】
無線機電波発信ステップ１では、反射箱５内において無線機から電波を発信させる。無線機電波受信ステップ２では、無線機から発信された電波を反射箱５内の受信アンテナで受信する。電界強度累積分布関数算出ステップ３では、受信した無線機の電波信号の統計量を統計量測定装置６を用いて測定し、反射箱５における電界強度累積分布関数を算出する。また、空中線電力推定ステップ４では、算出された電界強度累積分布関数に基づいて無線機の空中線電力を推定する。
【００１３】
以下に、まず、本発明の原理を説明する。図２は、電界強度累積分布関数を示す図である。反射箱５内に波源と波源の作る電磁界を検出するセンサが存在するとき、波源からセンサへは直接波のほかに多数の反射波が到達する。センサではこれらの合成波が受信される。波源・センサ・媒質いずれもが静止していればセンサで検出される合成波の包絡線レベルは一定になるが、その値は波源・センサの位置により大幅に異なる。
【００１４】
波源・センサが移動する、あるいは媒質が変動すれば包絡線レベルは変動し、受信レベルは一種の確率変数と見なせる。反射箱５内には、回転する羽根を設け、媒質を時間的に変動させる。
【００１５】
合成波の受信アンテナ出力電圧をｖ（ｔ）、その包絡線ｒ（ｔ）の確率密度関数（ＰＤＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をｐ（ｒ）とするとき、多数の反射波をマルチパス波と見なすならば、包絡線ｒが区間［ｒ，ｒ＋ｄｒ］に入る確率は、ｒ≧０に対して、
【００１６】
【数１】
【００１７】
で与えられる。
【００１８】
ここで、σ２ はマルチパス波の電力、Ａ２ ／２は直接波の電力、Ｉ０ は０次（０ｔｈ−ｏｒｄｅｒ ）変形ベッセル関数である。式（１）は２つのパラメータＡとσを含んでいる。ここで新たなパラメータρ（直接波の電力とマルチパス波の電力との比）
【００１９】
【数２】
【００２０】
を定義し、包絡線ｒを直接波とマルチパス波の電力和の平方根で規格化すると、
【００２１】
【数３】
【００２２】
ただし、
【００２３】
【数４】
【００２４】
と表される。ここで分子の係数１／√２は包絡線の２乗平均を１にするために付けている。
【００２５】
包絡線の２乗平均は、
Ｅ［ｒ２ （ｔ）］＝Ａ２ ＋２σ２ （５）
で与えられる。従って、
【００２６】
【数５】
【００２７】
となる。
【００２８】
式（３）をＲで積分することにより、例えば、図２に示す累積分布関数Ｆ（Ｒ）（ＣＤＦ：Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が算出される。この累積分布関数Ｆ（Ｒ）（ＣＤＦ）が、本発明における電界強度累積分布関数である。
【００２９】
単位階段関数（ステップ関数）をＵとするとき、ρ→∞のときはＦ（Ｒ）＝Ｕ（Ｒ−１）となり、ρ＝０のときはレイリー分布になるから、Ｆ（Ｒ）＝１−ｅｘｐ（−Ｒ２ ）となる。したがって累積確率１−ｅ−１＝０．６３２において両者は交叉する。両者の中間のρに対しては、交叉点はずれるが、累積確率０．６３２において、そのずれは高々０．５ｄＢであることが判る（図２参照）。すなわち電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値はρに関わらずほぼ一定の値になる。これは、反射箱内がレイリー分布でもライス分布でも電力和の平方根で規格化すれば、一定の値となるということである。
【００３０】
本発明では、この電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることを利用して、無線機空中線電力を推定する。具体的な推定方法については後述する。
【００３１】
次に、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることを具体的に検証する。図３は、本発明の実施の形態において測定に用いた反射箱の諸元を示す図である。
【００３２】
反射箱５のサイズは、５．５ｍ×４．５ｍ×３ｍである。反射箱５内の攪拌翼（スターラー）のサイズは２ｍ×０．７ｍ、設置場所は、天井、正面、右、左の壁からの距離７０ｃｍの位置、回転速度は、最高１２０ｒｐｍであり、４枚別々に回転可能である。また、シールド特性は、１５０ＭＨｚ−１０ＧＨｚに対して１００ｄＢ以上、１８ＧＨｚに対して９０ｄＢ以上である。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態において測定に用いた統計量測定装置６の諸元を示す図である。統計量測定装置６はスペクトルアナライザ（スペアナ）のビデオ出力信号をＡ／Ｄ変換し、指定された時間区間における種々の統計量を実時間計測する装置である。
【００３４】
統計量測定装置６の単位観測時間は、約１秒、欠測時間は、約１０ミリ秒、サンプリング速度は、２０Ｍサンプル／秒（５０ｎｓ）、振幅分解能は、２５６段階である。統計量測定装置６としては、例えば、ＡＰＤ測定装置などを用いることができる。
【００３５】
また、測定可能データは、確率密度分布（ＰＤＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、振幅確率分布（１−ＣＤＦに対応）（ＡＰＤ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、交差率分布（ＣＲＤ：Ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、パルス幅分布（ＰＤＤ：Ｐｕｌｓｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、パルス間隔分布（ＰＳＤ：Ｐｕｌｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）である。
【００３６】
ここで、反射箱５内では、無線機から送信された電波が壁や攪拌翼で反射するので、受信アンテナにはその振幅がランダムに変動する信号が受信される。しかし、このランダムな信号は攪拌翼の配置状況に依存するので周期性を持っている。従ってその周期に対応した時間のデータを取得することにより適正なデータ処理が可能になる。そのため、適切なデータ取得時間を得るために受信信号の自己相関関数を求めた。
【００３７】
図５の網かけ部分は、後述する図１１に示す反射箱５において、回転速度を攪拌翼Ｂ：１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄ：１１７ｒｐｍとした場合の統計量測定装置６により得られた測定値（ＰＤＦ，測定時間１秒）をプロットしたものである。５分間での各測定データ（３００本、網かけ部分）はランダム信号の周期に満たないため、ばらつきが大きく、このままでは適切なデータ処理が不可能であることがわかる。
【００３８】
攪拌翼の配置状況に依存する受信ランダム信号の周期ｔは、第１の攪拌翼と第２の攪拌翼の回転速度をｆ１ 及びｆ２ とし、Ｎ１ とＮ２ を整数としたとき、
ｔ＝（Ｎ１ −Ｎ２ ）／２（ｆ１ −ｆ２ ） （７）
で求まる。例えば、第１の攪拌翼の回転速度を１２０ｒｐｍ、第２の攪拌翼の回転速度を１１７ｒｐｍとした場合のランダム信号の周期は式（７）からｔ＝１０秒と計算される。以下、図６の測定系統を用いて、上記計算結果を検証する。
【００３９】
図６において、７は電波信号を発生する信号発生器、８はスペクトルアナライザ、９はスペクトルアナライザのビデオ出力を測定するデジタルオシロスコープ、５１は電波を送信する送信アンテナ、１２は反射箱、５２は電波を受信する受信アンテナ、５３は攪拌翼Ａ、５４は攪拌翼Ｂ、５５は攪拌翼Ｃ、５６は攪拌翼Ｄである。
【００４０】
信号発生器７から１ＧＨｚ、０ｄＢの出力を送信アンテナ５１に加え、受信アンテナ５２の受信レベルをスペクトルアナライザ８で受信する。スペクトルアナライザ８はゼロスパンとし、スペクトルアナライザ８のビデオ出力をデジタルオシロスコープ９（２０ｋｓａｍｐｌｅ／ｓｅｃ）で測定する。このデジタルオシロスコープ９の時系列データから自己相関時間を求めると、図７のように、式（７）を用いたランダム信号の周期の計算結果と同じく１０秒毎に自己相関がとれていることがわかる。
【００４１】
ここで、後述する図１１の反射箱５内における攪拌翼Ｂ５４の回転速度を１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄ５６の回転速度を１１７ｒｐｍ、攪拌翼Ａ５３、攪拌翼Ｃ５５の回転速度を０ｒｐｍの設定で、１０秒を測定時間としたときの５分間のＰＤＦ測定結果を図５の実線（黒線部分）に示す。このデータは３０本の線に該当するが、それらはほぼ重なっており、統計量取得に適切なデータ処理が可能になると思われる。
【００４２】
以上の自己相関の分析結果から、本発明の実施の形態では、反射箱内の攪拌翼Ｂ５４と攪拌翼Ｄ５６の攪拌翼の回転速度をそれぞれ１２０ｒｐｍと１１７ｒｐｍ、単位測定時間１０秒間としたデータを用いて解析を行った。
【００４３】
また、本発明の実施の形態で用いた統計量測定装置６は、信号強度をＡ／Ｄ変換し、そのＡＤＣコードに対応した確率分布を求める。図８にＡＤＣコードに対応するスペアナ指示値を示す。この図からＡＤＣコードとスペアナ指示値とが直線性よく対応できていることがわかる。
【００４４】
反射箱内で、送信アンテナと受信アンテナを対向させた場合、送信アンテナから放射された電波は、受信アンテナにおいて直接波のみではなく攪拌翼や壁で反射されたマルチパス波（マルチパス波）との合成波が受信される。そこで、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることを検証するため、以下の測定を行った。
【００４５】
受信される合成波のうち、直接波のみを測定するために図９の測定系統図により、６面の電波暗箱において測定を行った。
【００４６】
図９において、１１は電波暗箱、１００は送信アンテナ、１０１は受信アンテナである。信号発生器７により発生した電波信号に基づき、送信アンテナ１００から受信アンテナ１０１へ電波を発信し、受信アンテナ１０１において受信された電波レベルをスペクトルアナライザ８で受信し、スペクトルアナライザ８の出力を統計量測定装置６で測定する。この場合、マルチパス波は存在せず直接波のみであるため、ρは∞に近く包絡線レベルの変動がない。
【００４７】
次に、マルチパス波のみを測定するため、反射箱内に金属フェンスを送受アンテナ間に設置し、攪拌翼を回転させ図１０に示す測定系統図により測定を行った。
【００４８】
図１０において、１３は反射箱、５７は金属フェンスである。なお、受信アンテナ５２には壁や攪拌翼から反射した電波が様々な角度から受信されるため、受信アンテナ５２の方向をＸ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ０ｄｅｇ）、Ｙ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ９０ｄｅｇ）、Ｚ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ０ｄｅｇ）と変えた場合それぞれについて測定を行った。この場合直接波は存在しないのでρは０に近い。
【００４９】
また、直接波とマルチパス波との合成波を受信するため、図１０の測定系統図の金属フェンス５７を取り除き、図１１に示す測定系統で反射箱５内の攪拌翼を回転させ測定を行った。なお、本来直接波は受信アンテナ５２がＸ方向のもののみ受信されるはずであるが、マルチパス波測定時と同様に受信アンテナ５２の方向をＸ，Ｙ，Ｚと変えて測定を行った。直接波とマルチパス波の電力比ρは不明であるが、理論によると累積確率６３．２％値はρに依存しないはずである。
【００５０】
図１２（Ａ）は図９の測定系統で測定した直接波の測定結果（ＣＤＦ）、図１２（Ｂ）は図１０の測定系統で測定したマルチパス波の測定結果（ＣＤＦ）、図１２（Ｃ）は図１１の測定系統で測定した合成波の測定結果（ＣＤＦ）である。横軸は電力和の平方根で規格化したＲである。
【００５１】
図１２（Ａ）に示す直接波は、受信アンテナ１０１がＸ方向のものである。また、図１２（Ｂ）に示すマルチパス波は、受信アンテナ５２の向きがＸ，Ｙ，およびＺ方向の場合の測定結果が重なっている。このことから、マルチパス波は受信アンテナ５２の向きを変えても一様な信号であることがわかる。
【００５２】
図１２（Ｃ）に示す合成波は、受信アンテナ５２の向きを変えた場合にレベルの変動がある。そこで、受信アンテナ５２の向きをＸ，Ｙ，およびＺと変えて受信した信号を平均することにより、受信アンテナ５２のすべての向きによる信号を受信していると考え、図１３（Ａ）に直接波のＣＤＦおよび受信アンテナ５２の向きがＸ方向，Ｙ方向，およびＺ方向の測定結果を平均したマルチパス波と合成波のＣＤＦ、図１３（Ｂ）に直接波のＰＤＦおよび受信アンテナ５２の向きがＸ方向，Ｙ方向，およびＺ方向の測定結果を平均したマルチパス波と合成波のＰＤＦを示す。
【００５３】
図１３（Ａ）によると、直接波、マルチパス波及び合成波が電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値において交叉しており、原理と同様に累積確率６３．２％値は直接波の電力とマルチパス波の電力との比ρに依拠しないことがわかる。このことから、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることが実証できたと言える。
【００５４】
図１４は、本発明の無線機の空中線電力の推定値の具体的な算出原理を示す図である。反射箱５内で、図１４（Ａ）に示すように、送信アンテナ５１のアンテナ端電力をＰ１ としたときの受信アンテナ５２端での電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値をＰ２ とする。また、図１４（Ｂ）に示すように、送信アンテナ５１の代わりに空中線電力Ｐｘ の無線機５８を入れたときの受信アンテナ５２端での電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値をＰ３ とする。上記実証された原理より電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がρに関わらず一定となるので、次式が成り立つ。
【００５５】
Ｐｘ ／Ｐ１ ＝Ｐ３ ／Ｐ２ （８）
したがって、
Ｐｘ ＝Ｐ３ （Ｐ１ ／Ｐ２ ） （９）
ここで、Ｐ１ ／Ｐ２ を反射箱損ＬＣ と定義すると、
Ｐｘ ＝Ｐ３ ＬＣ （１０）
となり、無線機５８の電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値を測定し、この測定値と、予め求めておいた周波数毎の反射箱損ＬＣ とに基づいて、空中線電力Ｐｘ を推定することができる。
【００５６】
図１５は、本発明の実施の形態における無線機空中線電力推定処理フローを示す図である。まず、反射箱５内で無線機から電波を発信する（ステップＳ１）。具体的には、図１６に示す測定系統における反射箱５内において、無線機５８から電波を発信する。なお、図１６に示す測定系統においては、例えば、反射箱５内の攪拌翼Ｂ５４の回転速度を１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄ５６の回転速度を１１７ｒｐｍ、攪拌翼Ａ５３、攪拌翼Ｃ５５の回転速度を０ｒｐｍとし、１０秒を測定時間とする設定で解析を行う。
【００５７】
次に、反射箱５内で無線機５８から発信された電波を受信する（ステップＳ２）。具体的には、無線機５８から発信された電波を受信アンテナ５２において受信する。
【００５８】
そして、受信した電波に基づいて電界強度累積分布関数を算出する（ステップＳ３）。具体的には、受信アンテナ５２が受信した電波レベルをスペクトルアナライザ８が受信し、統計量測定装置６がスペクトルアナライザ８のビデオ出力信号をＡ／Ｄ変換し、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）を算出する。本発明の実施の形態においては、例えば、図１７に示すような電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）が算出される。
【００５９】
次に、算出された電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損の値とに基づいて無線機の空中線電力の推定値を算出する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ３で算出された電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値Ｐ３ を求め、予め算出された反射箱損ＬＣ と上記式（１０）を用いて、無線機５８の空中線電力Ｐｘ を算出する。まず、ステップＳ３で算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値Ｐ３ は、図１７より、−４３．７ｄＢｍである。
【００６０】
また、反射箱損ＬＣ は、予め以下の通り算出しておく。すなわち、図１１に示す測定系統において、反射箱５内の送信アンテナ５１から発信された電波を受信アンテナ５２において受信し、受信電波レベルをスペクトルアナライザ８で受信した後、統計量測定装置６がスペクトルアナライザのビデオ出力信号をＡ／Ｄ変換して、下記の図１８（Ａ）に示す電界強度累積分布関数を算出し、算出された電界強度累積分布関数に基づいて、反射箱５の反射箱損ＬＣ を求める。
【００６１】
図１８（Ａ），図１８（Ｂ）は、それぞれ図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）の横軸を規格化せず、図８のスペアナ指示値対ＡＤＣコード値をもとにデシベル表示したものである。受信アンテナ５２端での電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値Ｐ２ は図１８（Ａ）より−２１．４ｄＢｍであり、また、送信アンテナ５１の入力端電力は−５．１ｄＢｍである。
【００６２】
従って、測定に用いた反射箱５の反射箱損ＬＣ は１６．３ｄＢ（ただし、攪拌翼Ｂの回転速度１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄの回転速度１１７ｒｐｍ，攪拌翼Ａ、攪拌翼Ｃの回転速度０ｒｐｍ，攪拌翼位置は壁面の中心、周波数１ＧＨＺの場合）と求まる。
【００６３】
よって、無線機５８の空中線電力Ｐｘ は、式（１０）より、Ｐｘ ＝−４３．７ｄＢｍ＋１６．３ｄＢｍ＝−２７．４ｄＢｍと推定される。
【００６４】
上記無線機５８のアンテナ入力端でのＳＧ出力は、実際には−２５．３ｄＢｍであり、上記空中線電力の推定値−２７．４ｄＢｍとは、上述の設定では２．１ｄＢの差が生じた。
【００６５】
なお、反射箱内で無線機５８を置く位置によりＣＤＦ６３．２％値がどの程度変動するのか図１９に示す反射箱１０を用いて検討を行った。５９は反射箱１０のドアである。図２０に無線機５８を＋ｙ１７５ｃｍから−ｙ１２５ｃｍまで移動させたときの統計量測定装置６で測定したＥｘ 、Ｅｙ およびＥｚ を示す。なお、Ｅｘ 、Ｅｙ およびＥｚ は、受信アンテナ５２がそれぞれＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の場合の電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値を示す。また、図２０における実線はＥｘ 、Ｅｙ およびＥｚ の平均値を示す。
【００６６】
その結果、今回測定したｙの範囲において、Ｅｘ 、Ｅｙ およびＥｚ は最大で４ｄＢ近い変動があるが、Ｅｘ 、Ｅｙ およびＥｚ の平均値に対して変動幅は最大で約１．５ｄＢあった。
【００６７】
反射箱損を測定するときにも同様の変動を与えるため、送信アンテナの位置、向き、放射パターンによる反射箱損の変動は空中線電力推定の主要な誤差要因となり得ることから、攪拌翼の回転周期を長くするなどして、反射箱内にランダムな電磁界を作る必要がある。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は、反射箱内での電界強度時間変動分布の統計量に基づいて空中線電力を推定する。従って、本発明によれば、煩雑な操作を必要とせずに、送受信アンテナの向きにかかわらず、しかも安価に無線機の空中線電力を推定できる方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線機空中線電力推定方法の概要を示す図である。
【図２】電界強度累積分布関数を示す図である。
【図３】反射箱の諸元を示す図である。
【図４】統計量測定装置の諸元を示す図である。
【図５】確率密度関数（ＰＤＦ）を示す図である。
【図６】自己相関時間算出のための測定系統図である。
【図７】デジタルオシロスコープの時系列データを示す図である。
【図８】ＡＤＣコードに対応するスペアナ指示値を示す図である。
【図９】直接波の測定系統を示す図である。
【図１０】マルチパス波の測定系統を示す図である。
【図１１】合成波の測定系統を示す図である。
【図１２】直接波、マルチパス波及び合成波の測定結果（ＣＤＦ）を示す図である。
【図１３】直接波およびＸ，Ｙ，およびＺで平均したマルチパス波と合成波のＣＤＦ、ＰＤＦを示す図である。
【図１４】無線機の空中線電力の推定値の具体的な算出原理を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態における無線機空中線電力推定処理フローを示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態における測定系統図である。
【図１７】電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）を示す図である。
【図１８】ＣＤＦまたはＰＤＦを示す図である。
【図１９】反射箱内で無線機を置く位置を変化させる場合の測定系統図である。
【図２０】無線機の位置を変化させた場合のＣＤＦ６３．２％値を示す図である。
【符号の説明】
１ 無線機電波発信ステップ
２ 無線機電波受信ステップ
３ 電界強度累積分布関数算出ステップ
４ 空中線電力推定ステップ
５、１０、１２、１３ 反射箱
６ 統計量測定装置
７ 信号発生器
８ スペクトルアナライザ
９ デジタルオシロスコープ
１１ 電波暗箱
５１、１００ 送信アンテナ
５２、１０１ 受信アンテナ
５３ 攪拌翼Ａ
５４ 攪拌翼Ｂ
５５ 攪拌翼Ｃ
５６ 攪拌翼Ｄ
５７ 金属フェンス
５８ 無線機
５９ ドア
【発明の属する技術分野】
本発明は，空中線電力推定技術に関し、特に、反射箱内での電界強度時間変動分布の統計量に基づく無線機の空中線電力推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロニクスの発展に伴い無線設備はますます小型・軽量化され、例えばアンテナが取り外しできない機器も開発されている。従来の無線機の空中線電力測定法としては、例えば、６面の電波無反射室あるいは反射波を抑圧した試験場におけるアンテナ置換法による測定（平成８年度、電気通信技術審議会答申、「アンテナ一体型無線設備の空中線電力の測定法に関する技術的条件」）がある。
【０００３】
また、電波暗箱を利用し、無線機から受信した直接波に基づいて、無線機の空中線電力を推定する方法もある（例えば、非特許文献１参照）。また、反射箱内において、受信アンテナの方向を調整し、無線機から反射波のみを受信し、受信した反射波の電力の平均をとって無線機の空中線電力を推定する方法もある。
【０００４】
【非特許文献１】
蒔田好行，宮澤義幸，杉山功、田中稔泰，清水優輝，“アンテナ一体型無線機の試験法に関する検討，”２００１信学総大，Ｂ−４−２８，Ｍａｒ．２００１．
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術のうち、電波無反射室、電波暗箱を用いて空中線電力を推定する方法は、費用がかかるという問題がある。また、反射波のみを用いて空中線電力を推定する方法は、受信アンテナの方向の調整という煩雑な操作が必要である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、煩雑な操作を必要とせずに、送受信アンテナの向きにかかわらず、しかも安価に無線機の空中線電力を推定できる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明は，反射箱内での電界強度時間変動分布の統計量に基づいて、無線機の空中線電力を推定する。
【０００８】
すなわち、本発明は、無線機の空中線電力推定方法であって、反射箱内で無線機から電波を発信するステップと、前記反射箱内で前記無線機から発信された電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて、前記反射箱内での電界強度累積分布関数を算出するステップと、算出された電界強度累積分布関数に基づいて、前記無線機の空中線電力の推定値を算出するステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、無線機の空中線電力推定方法であって、反射箱内で無線機から電波を発信するステップと、前記反射箱内で前記無線機から発信された電波を受信するステップと、受信した電波に基づいて、前記反射箱内での電界強度累積分布関数を算出するステップと、算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損の値とに基づいて、前記無線機の空中線電力の推定値を算出するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明を用いることにより、煩雑な操作を必要とせずに、無線機から発信される直接波および反射波双方を用いて、しかも安価に無線機の空中線電力を推定することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図を用いて、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の無線機空中線電力推定方法の概要を示す図である。図１において、１は無線機電波発信ステップ、２は無線機電波受信ステップ、３は電界強度累積分布関数算出ステップ、４は空中線電力推定ステップである。また、５は反射箱、６は統計量測定装置である。ここで、反射箱５は、箱内の回転する羽根で媒質を時間的に変動させる装置であり、統計量測定装置６は、変動する電波信号の統計量を測定する測定装置である。
【００１２】
無線機電波発信ステップ１では、反射箱５内において無線機から電波を発信させる。無線機電波受信ステップ２では、無線機から発信された電波を反射箱５内の受信アンテナで受信する。電界強度累積分布関数算出ステップ３では、受信した無線機の電波信号の統計量を統計量測定装置６を用いて測定し、反射箱５における電界強度累積分布関数を算出する。また、空中線電力推定ステップ４では、算出された電界強度累積分布関数に基づいて無線機の空中線電力を推定する。
【００１３】
以下に、まず、本発明の原理を説明する。図２は、電界強度累積分布関数を示す図である。反射箱５内に波源と波源の作る電磁界を検出するセンサが存在するとき、波源からセンサへは直接波のほかに多数の反射波が到達する。センサではこれらの合成波が受信される。波源・センサ・媒質いずれもが静止していればセンサで検出される合成波の包絡線レベルは一定になるが、その値は波源・センサの位置により大幅に異なる。
【００１４】
波源・センサが移動する、あるいは媒質が変動すれば包絡線レベルは変動し、受信レベルは一種の確率変数と見なせる。反射箱５内には、回転する羽根を設け、媒質を時間的に変動させる。
【００１５】
合成波の受信アンテナ出力電圧をｖ（ｔ）、その包絡線ｒ（ｔ）の確率密度関数（ＰＤＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をｐ（ｒ）とするとき、多数の反射波をマルチパス波と見なすならば、包絡線ｒが区間［ｒ，ｒ＋ｄｒ］に入る確率は、ｒ≧０に対して、
【００１６】
【数１】
で与えられる。
【００１８】
ここで、σ２ はマルチパス波の電力、Ａ２ ／２は直接波の電力、Ｉ０ は０次（０ｔｈ−ｏｒｄｅｒ ）変形ベッセル関数である。式（１）は２つのパラメータＡとσを含んでいる。ここで新たなパラメータρ（直接波の電力とマルチパス波の電力との比）
【００１９】
【数２】
を定義し、包絡線ｒを直接波とマルチパス波の電力和の平方根で規格化すると、
【００２１】
【数３】
ただし、
【００２３】
【数４】
と表される。ここで分子の係数１／√２は包絡線の２乗平均を１にするために付けている。
【００２５】
包絡線の２乗平均は、
Ｅ［ｒ２ （ｔ）］＝Ａ２ ＋２σ２ （５）
で与えられる。従って、
【００２６】
【数５】
となる。
【００２８】
式（３）をＲで積分することにより、例えば、図２に示す累積分布関数Ｆ（Ｒ）（ＣＤＦ：Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が算出される。この累積分布関数Ｆ（Ｒ）（ＣＤＦ）が、本発明における電界強度累積分布関数である。
【００２９】
単位階段関数（ステップ関数）をＵとするとき、ρ→∞のときはＦ（Ｒ）＝Ｕ（Ｒ−１）となり、ρ＝０のときはレイリー分布になるから、Ｆ（Ｒ）＝１−ｅｘｐ（−Ｒ２ ）となる。したがって累積確率１−ｅ−１＝０．６３２において両者は交叉する。両者の中間のρに対しては、交叉点はずれるが、累積確率０．６３２において、そのずれは高々０．５ｄＢであることが判る（図２参照）。すなわち電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値はρに関わらずほぼ一定の値になる。これは、反射箱内がレイリー分布でもライス分布でも電力和の平方根で規格化すれば、一定の値となるということである。
【００３０】
本発明では、この電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることを利用して、無線機空中線電力を推定する。具体的な推定方法については後述する。
【００３１】
次に、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることを具体的に検証する。図３は、本発明の実施の形態において測定に用いた反射箱の諸元を示す図である。
【００３２】
反射箱５のサイズは、５．５ｍ×４．５ｍ×３ｍである。反射箱５内の攪拌翼（スターラー）のサイズは２ｍ×０．７ｍ、設置場所は、天井、正面、右、左の壁からの距離７０ｃｍの位置、回転速度は、最高１２０ｒｐｍであり、４枚別々に回転可能である。また、シールド特性は、１５０ＭＨｚ−１０ＧＨｚに対して１００ｄＢ以上、１８ＧＨｚに対して９０ｄＢ以上である。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態において測定に用いた統計量測定装置６の諸元を示す図である。統計量測定装置６はスペクトルアナライザ（スペアナ）のビデオ出力信号をＡ／Ｄ変換し、指定された時間区間における種々の統計量を実時間計測する装置である。
【００３４】
統計量測定装置６の単位観測時間は、約１秒、欠測時間は、約１０ミリ秒、サンプリング速度は、２０Ｍサンプル／秒（５０ｎｓ）、振幅分解能は、２５６段階である。統計量測定装置６としては、例えば、ＡＰＤ測定装置などを用いることができる。
【００３５】
また、測定可能データは、確率密度分布（ＰＤＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、振幅確率分布（１−ＣＤＦに対応）（ＡＰＤ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、交差率分布（ＣＲＤ：Ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、パルス幅分布（ＰＤＤ：Ｐｕｌｓｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、パルス間隔分布（ＰＳＤ：Ｐｕｌｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）である。
【００３６】
ここで、反射箱５内では、無線機から送信された電波が壁や攪拌翼で反射するので、受信アンテナにはその振幅がランダムに変動する信号が受信される。しかし、このランダムな信号は攪拌翼の配置状況に依存するので周期性を持っている。従ってその周期に対応した時間のデータを取得することにより適正なデータ処理が可能になる。そのため、適切なデータ取得時間を得るために受信信号の自己相関関数を求めた。
【００３７】
図５の網かけ部分は、後述する図１１に示す反射箱５において、回転速度を攪拌翼Ｂ：１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄ：１１７ｒｐｍとした場合の統計量測定装置６により得られた測定値（ＰＤＦ，測定時間１秒）をプロットしたものである。５分間での各測定データ（３００本、網かけ部分）はランダム信号の周期に満たないため、ばらつきが大きく、このままでは適切なデータ処理が不可能であることがわかる。
【００３８】
攪拌翼の配置状況に依存する受信ランダム信号の周期ｔは、第１の攪拌翼と第２の攪拌翼の回転速度をｆ１ 及びｆ２ とし、Ｎ１ とＮ２ を整数としたとき、
ｔ＝（Ｎ１ −Ｎ２ ）／２（ｆ１ −ｆ２ ） （７）
で求まる。例えば、第１の攪拌翼の回転速度を１２０ｒｐｍ、第２の攪拌翼の回転速度を１１７ｒｐｍとした場合のランダム信号の周期は式（７）からｔ＝１０秒と計算される。以下、図６の測定系統を用いて、上記計算結果を検証する。
【００３９】
図６において、７は電波信号を発生する信号発生器、８はスペクトルアナライザ、９はスペクトルアナライザのビデオ出力を測定するデジタルオシロスコープ、５１は電波を送信する送信アンテナ、１２は反射箱、５２は電波を受信する受信アンテナ、５３は攪拌翼Ａ、５４は攪拌翼Ｂ、５５は攪拌翼Ｃ、５６は攪拌翼Ｄである。
【００４０】
信号発生器７から１ＧＨｚ、０ｄＢの出力を送信アンテナ５１に加え、受信アンテナ５２の受信レベルをスペクトルアナライザ８で受信する。スペクトルアナライザ８はゼロスパンとし、スペクトルアナライザ８のビデオ出力をデジタルオシロスコープ９（２０ｋｓａｍｐｌｅ／ｓｅｃ）で測定する。このデジタルオシロスコープ９の時系列データから自己相関時間を求めると、図７のように、式（７）を用いたランダム信号の周期の計算結果と同じく１０秒毎に自己相関がとれていることがわかる。
【００４１】
ここで、後述する図１１の反射箱５内における攪拌翼Ｂ５４の回転速度を１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄ５６の回転速度を１１７ｒｐｍ、攪拌翼Ａ５３、攪拌翼Ｃ５５の回転速度を０ｒｐｍの設定で、１０秒を測定時間としたときの５分間のＰＤＦ測定結果を図５の実線（黒線部分）に示す。このデータは３０本の線に該当するが、それらはほぼ重なっており、統計量取得に適切なデータ処理が可能になると思われる。
【００４２】
以上の自己相関の分析結果から、本発明の実施の形態では、反射箱内の攪拌翼Ｂ５４と攪拌翼Ｄ５６の攪拌翼の回転速度をそれぞれ１２０ｒｐｍと１１７ｒｐｍ、単位測定時間１０秒間としたデータを用いて解析を行った。
【００４３】
また、本発明の実施の形態で用いた統計量測定装置６は、信号強度をＡ／Ｄ変換し、そのＡＤＣコードに対応した確率分布を求める。図８にＡＤＣコードに対応するスペアナ指示値を示す。この図からＡＤＣコードとスペアナ指示値とが直線性よく対応できていることがわかる。
【００４４】
反射箱内で、送信アンテナと受信アンテナを対向させた場合、送信アンテナから放射された電波は、受信アンテナにおいて直接波のみではなく攪拌翼や壁で反射されたマルチパス波（マルチパス波）との合成波が受信される。そこで、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることを検証するため、以下の測定を行った。
【００４５】
受信される合成波のうち、直接波のみを測定するために図９の測定系統図により、６面の電波暗箱において測定を行った。
【００４６】
図９において、１１は電波暗箱、１００は送信アンテナ、１０１は受信アンテナである。信号発生器７により発生した電波信号に基づき、送信アンテナ１００から受信アンテナ１０１へ電波を発信し、受信アンテナ１０１において受信された電波レベルをスペクトルアナライザ８で受信し、スペクトルアナライザ８の出力を統計量測定装置６で測定する。この場合、マルチパス波は存在せず直接波のみであるため、ρは∞に近く包絡線レベルの変動がない。
【００４７】
次に、マルチパス波のみを測定するため、反射箱内に金属フェンスを送受アンテナ間に設置し、攪拌翼を回転させ図１０に示す測定系統図により測定を行った。
【００４８】
図１０において、１３は反射箱、５７は金属フェンスである。なお、受信アンテナ５２には壁や攪拌翼から反射した電波が様々な角度から受信されるため、受信アンテナ５２の方向をＸ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ０ｄｅｇ）、Ｙ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ９０ｄｅｇ）、Ｚ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ０ｄｅｇ）と変えた場合それぞれについて測定を行った。この場合直接波は存在しないのでρは０に近い。
【００４９】
また、直接波とマルチパス波との合成波を受信するため、図１０の測定系統図の金属フェンス５７を取り除き、図１１に示す測定系統で反射箱５内の攪拌翼を回転させ測定を行った。なお、本来直接波は受信アンテナ５２がＸ方向のもののみ受信されるはずであるが、マルチパス波測定時と同様に受信アンテナ５２の方向をＸ，Ｙ，Ｚと変えて測定を行った。直接波とマルチパス波の電力比ρは不明であるが、理論によると累積確率６３．２％値はρに依存しないはずである。
【００５０】
図１２（Ａ）は図９の測定系統で測定した直接波の測定結果（ＣＤＦ）、図１２（Ｂ）は図１０の測定系統で測定したマルチパス波の測定結果（ＣＤＦ）、図１２（Ｃ）は図１１の測定系統で測定した合成波の測定結果（ＣＤＦ）である。横軸は電力和の平方根で規格化したＲである。
【００５１】
図１２（Ａ）に示す直接波は、受信アンテナ１０１がＸ方向のものである。また、図１２（Ｂ）に示すマルチパス波は、受信アンテナ５２の向きがＸ，Ｙ，およびＺ方向の場合の測定結果が重なっている。このことから、マルチパス波は受信アンテナ５２の向きを変えても一様な信号であることがわかる。
【００５２】
図１２（Ｃ）に示す合成波は、受信アンテナ５２の向きを変えた場合にレベルの変動がある。そこで、受信アンテナ５２の向きをＸ，Ｙ，およびＺと変えて受信した信号を平均することにより、受信アンテナ５２のすべての向きによる信号を受信していると考え、図１３（Ａ）に直接波のＣＤＦおよび受信アンテナ５２の向きがＸ方向，Ｙ方向，およびＺ方向の測定結果を平均したマルチパス波と合成波のＣＤＦ、図１３（Ｂ）に直接波のＰＤＦおよび受信アンテナ５２の向きがＸ方向，Ｙ方向，およびＺ方向の測定結果を平均したマルチパス波と合成波のＰＤＦを示す。
【００５３】
図１３（Ａ）によると、直接波、マルチパス波及び合成波が電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値において交叉しており、原理と同様に累積確率６３．２％値は直接波の電力とマルチパス波の電力との比ρに依拠しないことがわかる。このことから、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がほぼ一定であることが実証できたと言える。
【００５４】
図１４は、本発明の無線機の空中線電力の推定値の具体的な算出原理を示す図である。反射箱５内で、図１４（Ａ）に示すように、送信アンテナ５１のアンテナ端電力をＰ１ としたときの受信アンテナ５２端での電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値をＰ２ とする。また、図１４（Ｂ）に示すように、送信アンテナ５１の代わりに空中線電力Ｐｘ の無線機５８を入れたときの受信アンテナ５２端での電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値をＰ３ とする。上記実証された原理より電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値がρに関わらず一定となるので、次式が成り立つ。
【００５５】
Ｐｘ ／Ｐ１ ＝Ｐ３ ／Ｐ２ （８）
したがって、
Ｐｘ ＝Ｐ３ （Ｐ１ ／Ｐ２ ） （９）
ここで、Ｐ１ ／Ｐ２ を反射箱損ＬＣ と定義すると、
Ｐｘ ＝Ｐ３ ＬＣ （１０）
となり、無線機５８の電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値を測定し、この測定値と、予め求めておいた周波数毎の反射箱損ＬＣ とに基づいて、空中線電力Ｐｘ を推定することができる。
【００５６】
図１５は、本発明の実施の形態における無線機空中線電力推定処理フローを示す図である。まず、反射箱５内で無線機から電波を発信する（ステップＳ１）。具体的には、図１６に示す測定系統における反射箱５内において、無線機５８から電波を発信する。なお、図１６に示す測定系統においては、例えば、反射箱５内の攪拌翼Ｂ５４の回転速度を１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄ５６の回転速度を１１７ｒｐｍ、攪拌翼Ａ５３、攪拌翼Ｃ５５の回転速度を０ｒｐｍとし、１０秒を測定時間とする設定で解析を行う。
【００５７】
次に、反射箱５内で無線機５８から発信された電波を受信する（ステップＳ２）。具体的には、無線機５８から発信された電波を受信アンテナ５２において受信する。
【００５８】
そして、受信した電波に基づいて電界強度累積分布関数を算出する（ステップＳ３）。具体的には、受信アンテナ５２が受信した電波レベルをスペクトルアナライザ８が受信し、統計量測定装置６がスペクトルアナライザ８のビデオ出力信号をＡ／Ｄ変換し、電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）を算出する。本発明の実施の形態においては、例えば、図１７に示すような電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）が算出される。
【００５９】
次に、算出された電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損の値とに基づいて無線機の空中線電力の推定値を算出する（ステップＳ４）。具体的には、ステップＳ３で算出された電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値Ｐ３ を求め、予め算出された反射箱損ＬＣ と上記式（１０）を用いて、無線機５８の空中線電力Ｐｘ を算出する。まず、ステップＳ３で算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値Ｐ３ は、図１７より、−４３．７ｄＢｍである。
【００６０】
また、反射箱損ＬＣ は、予め以下の通り算出しておく。すなわち、図１１に示す測定系統において、反射箱５内の送信アンテナ５１から発信された電波を受信アンテナ５２において受信し、受信電波レベルをスペクトルアナライザ８で受信した後、統計量測定装置６がスペクトルアナライザのビデオ出力信号をＡ／Ｄ変換して、下記の図１８（Ａ）に示す電界強度累積分布関数を算出し、算出された電界強度累積分布関数に基づいて、反射箱５の反射箱損ＬＣ を求める。
【００６１】
図１８（Ａ），図１８（Ｂ）は、それぞれ図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）の横軸を規格化せず、図８のスペアナ指示値対ＡＤＣコード値をもとにデシベル表示したものである。受信アンテナ５２端での電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値Ｐ２ は図１８（Ａ）より−２１．４ｄＢｍであり、また、送信アンテナ５１の入力端電力は−５．１ｄＢｍである。
【００６２】
従って、測定に用いた反射箱５の反射箱損ＬＣ は１６．３ｄＢ（ただし、攪拌翼Ｂの回転速度１２０ｒｐｍ、攪拌翼Ｄの回転速度１１７ｒｐｍ，攪拌翼Ａ、攪拌翼Ｃの回転速度０ｒｐｍ，攪拌翼位置は壁面の中心、周波数１ＧＨＺの場合）と求まる。
【００６３】
よって、無線機５８の空中線電力Ｐｘ は、式（１０）より、Ｐｘ ＝−４３．７ｄＢｍ＋１６．３ｄＢｍ＝−２７．４ｄＢｍと推定される。
【００６４】
上記無線機５８のアンテナ入力端でのＳＧ出力は、実際には−２５．３ｄＢｍであり、上記空中線電力の推定値−２７．４ｄＢｍとは、上述の設定では２．１ｄＢの差が生じた。
【００６５】
なお、反射箱内で無線機５８を置く位置によりＣＤＦ６３．２％値がどの程度変動するのか図１９に示す反射箱１０を用いて検討を行った。５９は反射箱１０のドアである。図２０に無線機５８を＋ｙ１７５ｃｍから−ｙ１２５ｃｍまで移動させたときの統計量測定装置６で測定したＥｘ 、Ｅｙ およびＥｚ を示す。なお、Ｅｘ 、Ｅｙ およびＥｚ は、受信アンテナ５２がそれぞれＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の場合の電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）の累積確率６３．２％値を示す。また、図２０における実線はＥｘ 、Ｅｙ およびＥｚ の平均値を示す。
【００６６】
その結果、今回測定したｙの範囲において、Ｅｘ 、Ｅｙ およびＥｚ は最大で４ｄＢ近い変動があるが、Ｅｘ 、Ｅｙ およびＥｚ の平均値に対して変動幅は最大で約１．５ｄＢあった。
【００６７】
反射箱損を測定するときにも同様の変動を与えるため、送信アンテナの位置、向き、放射パターンによる反射箱損の変動は空中線電力推定の主要な誤差要因となり得ることから、攪拌翼の回転周期を長くするなどして、反射箱内にランダムな電磁界を作る必要がある。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は、反射箱内での電界強度時間変動分布の統計量に基づいて空中線電力を推定する。従って、本発明によれば、煩雑な操作を必要とせずに、送受信アンテナの向きにかかわらず、しかも安価に無線機の空中線電力を推定できる方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線機空中線電力推定方法の概要を示す図である。
【図２】電界強度累積分布関数を示す図である。
【図３】反射箱の諸元を示す図である。
【図４】統計量測定装置の諸元を示す図である。
【図５】確率密度関数（ＰＤＦ）を示す図である。
【図６】自己相関時間算出のための測定系統図である。
【図７】デジタルオシロスコープの時系列データを示す図である。
【図８】ＡＤＣコードに対応するスペアナ指示値を示す図である。
【図９】直接波の測定系統を示す図である。
【図１０】マルチパス波の測定系統を示す図である。
【図１１】合成波の測定系統を示す図である。
【図１２】直接波、マルチパス波及び合成波の測定結果（ＣＤＦ）を示す図である。
【図１３】直接波およびＸ，Ｙ，およびＺで平均したマルチパス波と合成波のＣＤＦ、ＰＤＦを示す図である。
【図１４】無線機の空中線電力の推定値の具体的な算出原理を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態における無線機空中線電力推定処理フローを示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態における測定系統図である。
【図１７】電界強度累積分布関数（ＣＤＦ）を示す図である。
【図１８】ＣＤＦまたはＰＤＦを示す図である。
【図１９】反射箱内で無線機を置く位置を変化させる場合の測定系統図である。
【図２０】無線機の位置を変化させた場合のＣＤＦ６３．２％値を示す図である。
【符号の説明】
１ 無線機電波発信ステップ
２ 無線機電波受信ステップ
３ 電界強度累積分布関数算出ステップ
４ 空中線電力推定ステップ
５、１０、１２、１３ 反射箱
６ 統計量測定装置
７ 信号発生器
８ スペクトルアナライザ
９ デジタルオシロスコープ
１１ 電波暗箱
５１、１００ 送信アンテナ
５２、１０１ 受信アンテナ
５３ 攪拌翼Ａ
５４ 攪拌翼Ｂ
５５ 攪拌翼Ｃ
５６ 攪拌翼Ｄ
５７ 金属フェンス
５８ 無線機
５９ ドア
Claims (2)
- 無線機の空中線電力推定方法であって、
反射箱内で無線機から電波を発信するステップと、
前記反射箱内で前記無線機から発信された電波を受信するステップと、
受信した電波に基づいて、前記反射箱内での電界強度累積分布関数を算出するステップと、
算出された電界強度累積分布関数に基づいて、前記無線機の空中線電力の推定値を算出するステップとを有する
ことを特徴とする無線機の空中線電力推定方法。 - 無線機の空中線電力推定方法であって、
反射箱内で無線機から電波を発信するステップと、
前記反射箱内で前記無線機から発信された電波を受信するステップと、
受信した電波に基づいて、前記反射箱内での電界強度累積分布関数を算出するステップと、
算出された電界強度累積分布関数の累積確率６３．２％値と予め算出された反射箱損の値とに基づいて、前記無線機の空中線電力の推定値を算出するステップとを有する
ことを特徴とする無線機の空中線電力推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003144309A JP3721406B2 (ja) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | 無線機の空中線電力推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003144309A JP3721406B2 (ja) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | 無線機の空中線電力推定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004347439A true JP2004347439A (ja) | 2004-12-09 |
| JP3721406B2 JP3721406B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=33531780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003144309A Expired - Lifetime JP3721406B2 (ja) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | 無線機の空中線電力推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721406B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100412555C (zh) * | 2005-07-08 | 2008-08-20 | 智捷科技股份有限公司 | 天线功率测量方法及其装置 |
| JP2010524387A (ja) * | 2007-04-11 | 2010-07-15 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） | 無線アクセスネットワークをシミュレートするための配置と方法 |
| CN105629080A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-06-01 | 武汉瑞天波谱信息技术有限公司 | 一种电磁分布态势图或路径电磁分布图的绘制方法 |
| KR101935259B1 (ko) * | 2017-02-10 | 2019-01-07 | 한국전자통신연구원 | 전자파 잔향실 |
| CN112711040A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-27 | 中国信息通信研究院 | 卫星导航天线性能评估系统及方法 |
| US11789056B2 (en) | 2019-09-09 | 2023-10-17 | Tdk Corporation | Electromagnetic stirrer and reflection chamber |
-
2003
- 2003-05-22 JP JP2003144309A patent/JP3721406B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100412555C (zh) * | 2005-07-08 | 2008-08-20 | 智捷科技股份有限公司 | 天线功率测量方法及其装置 |
| JP2010524387A (ja) * | 2007-04-11 | 2010-07-15 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） | 無線アクセスネットワークをシミュレートするための配置と方法 |
| US8774726B2 (en) | 2007-04-11 | 2014-07-08 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Arrangement and method for simulating a radio access network |
| CN105629080A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-06-01 | 武汉瑞天波谱信息技术有限公司 | 一种电磁分布态势图或路径电磁分布图的绘制方法 |
| KR101935259B1 (ko) * | 2017-02-10 | 2019-01-07 | 한국전자통신연구원 | 전자파 잔향실 |
| US10598711B2 (en) | 2017-02-10 | 2020-03-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Electromagnetic wave reverberation chamber |
| US11789056B2 (en) | 2019-09-09 | 2023-10-17 | Tdk Corporation | Electromagnetic stirrer and reflection chamber |
| CN112711040A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-27 | 中国信息通信研究院 | 卫星导航天线性能评估系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3721406B2 (ja) | 2005-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100802181B1 (ko) | 프레넬 영역에서의 안테나 방사 패턴 측정 시스템 및 그방법 | |
| KR100826527B1 (ko) | 파이 변화법을 이용한 프레넬 영역에서의 안테나 방사 패턴측정 시스템 및 그 방법 | |
| US9618530B2 (en) | Laser radar device | |
| US5323114A (en) | Method and apparatus for obtaining sectional information of the underground by measuring time differences and strength of electromagnetic signals | |
| Andrieu et al. | Fast and accurate assessment of the “well stirred condition” of a reverberation chamber from $ s_ {11} $ measurements | |
| EP1744176A1 (en) | Distance measuring device, distance measuring method and distance measuring program | |
| CN102109553B (zh) | 一种数字频谱分析仪及其快速定位测量信号的方法 | |
| EP2764374B1 (en) | Method and apparatus for measuring performance of electronic device | |
| Karlsson et al. | Doppler spread in reverberation chamber predicted from measurements during step-wise stationary stirring | |
| EP3223025B1 (en) | Partial discharge position location device | |
| JP2004347439A (ja) | 無線機の空中線電力推定方法 | |
| Khaleghi | Time-domain measurement of antenna efficiency in reverberation chamber | |
| JP6784208B2 (ja) | 放射妨害波測定装置、及びその判定方法 | |
| JPH09218230A (ja) | 電磁環境観測装置 | |
| Braun et al. | CISPR specification and measurement uncertainty of the time-domain EMI measurement system | |
| US20100039334A1 (en) | Method for measuring antenna characteristics out of operational frequency range of chamber | |
| Tian et al. | Stirring effectiveness characterization based on Doppler spread in a reverberation chamber | |
| JP7073826B2 (ja) | 長周期ノイズ捕捉性能評価システム及び長周期ノイズ捕捉性能評価方法 | |
| Egawa | A microwave Doppler radar velocity meter for construction machinery | |
| Soltane et al. | Analytical model for the assessment of Doppler spectrum of rotating objects | |
| Stiemer et al. | Power spectroscopy with electrical reverberation chambers for EMC | |
| Harima | Statistical characteristics of E-field distribution in a reverberation chamber | |
| RU2568408C1 (ru) | Способ измерения параметров антенных систем с использованием метода пространственно-временной селекции и системы автоматизированной настройки для его осуществления | |
| Harima | Statistical characteristics of maximum E-field distribution in a reverberation chamber | |
| Taybi et al. | Geometrical and Analytical Methods for Probes Correction applied to Near Field Antennas Measurement Systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050328 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050809 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3721406 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |