JP2014507834A - オーバー・ジ・エアー試験 - Google Patents

Abstract

プレセレクタは、それぞれのプレセレクションに関して、所定数のランダムな位置を生成することにより、複数のプレセレクションを形成する。それぞれの位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周りに配される所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対する。セレクタは、シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションの中からプレセレクションを選択する。コネクタは、選択されたプレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続し、試験対象デバイスおよび無線チャンネル・エミュレータに対してのシミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現する。

Description

本発明は、無響室におけるデバイスのオーバー・ジ・エアー（over-the-air）試験に関する。

無線周波数信号が送信機から受信機へ送信されるとき、信号は、異なる到来角、信号遅延、偏り（polarization）、およびパワーを有する１以上のパス（経路）に沿った無線チャンネルを伝搬する。そのため、受信信号において、様々な持続時間および強度のフェージングが生じる。更に、他の送信機に起因する雑音および干渉により、無線接続に対する干渉が生じる。

送信機および受信機に対しては、実際の環境をエミュレートする無線チャンネル・エミュレータを用いて試験を行うことができる。デジタル無線チャンネル・エミュレータでは、無線チャンネルは、通常、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタを用いてモデル化される。従来の無線チャンネル・エミュレーション試験は、送信機と受信機とをケーブルを用いて接続する伝導接続を用いて行われる。

サブスクライバ（加入者）側端末と、無線システムの基地局との間の通信に関しては、ＯＴＡ（Ｏｖｅｒ Ｔｈｅ Ａｉｒ）試験（無線通信を用いた試験）を用いての試験を行うことができ、このＯＴＡ試験では、実際のＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）（被試験デバイス）が、無響室（anechoic chamber）内でエミュレータの複数のアンテナ・エレメントにより囲まれる。エミュレータは、基地局と接続されるか、または基地局として作用して、チャンネル・モデルに従って、サブスクライバ側端末と基地局との間の経路（通路、パス）をエミュレートする。それぞれのアンテナとエミュレータとの間には、特定アンテナ・エレメント向けチャンネル（antenna-element-specific channel）が存在する。多くの場合、多数のアンテナ・エレメントと、それに応じての多数の特定アンテナ・エレメント向けチャンネルとが必要とされる。試験チャンバ内の十分な大きさのクワイエット・ゾーン（quiet zone）は、多くの数のアンテナ・エレメントを必要とする。しかし、特定アンテナ・エレメント向けチャンネルが増加すると、試験システムは複雑になり高価なものとなる。従って、異なるアプローチが必要とされている。

国際特許出願第ＰＣＴ／ＦＩ２０１０／０５０４１９号（国際公開第２０１１／１４８０３０号）

本発明の幾つかの態様についての基本的な理解を得られるように、以下に、本発明の概要を記載する。この概要は、本発明の広範囲な全体像を示すものではない。この概要は、本発明の鍵となるエレメントを特定することや、本発明の範囲を規定することを意図するものでもない。この概要は、単に、後に記載する詳細な説明の序説として、本発明の幾つかの原理を簡素な形で示すことを目的とする。

本発明の１つの態様は装置に関するものであり、
装置はプレセレクタを備え、プレセレクタは複数の予選択（プレセレクション、候補の候補、preselection）を形成するように構成され、複数のプレセレクションは、それぞれのプレセレクションに関して所定数のランダムな位置を生成することにより形成されるものであり、それぞれの位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイス（デバイス・アンダー・テスト、device under test）の周りの所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対するものであり、
装置は更にセレクタを備え、セレクタは、シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションから１つのプレセレクションを選択するように構成され、
装置は更にコネクタを備え、コネクタは、選択されたプレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続するように構成され、試験対象デバイスおよび無線チャンネル・エミュレータに対してのシミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現する。

本発明の１つの態様は方法に関するものであり、
方法は複数のプレセレクションを形成するステップを備え、複数のプレセレクションは、それぞれのプレセレクションに関して所定数のランダムな位置を生成することにより形成されるものであり、それぞれの位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周りの所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対するものであり、
方法は更に選択するステップを備え、選択するステップは、シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションから１つのプレセレクションを選択するものであり、
方法は更に接続するステップを備え、接続するステップは、少なくとも１つのパスに対しての選択されたプレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続するものであり、試験対象デバイスおよび無線チャンネル・エミュレータに対してのシミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現する。

本発明の１つの態様は、オーバー・ジ・エアー試験のエミュレーティング・システムに関するものであり、エミュレーティング・システムは、無線チャンネル・エミュレータと、複数のアンテナ・エレメントと、プレセレクタと、セレクタと、コネクタとを備え、
プレセレクタは、複数のプレセレクションを形成するように構成され、複数のプレセレクションは、それぞれのプレセレクションに関して所定数のランダムな位置を生成することにより形成されるものであり、それぞれの位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周りの所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対するものであり、
セレクタは、シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションから１つのプレセレクションを選択するように構成され、
コネクタは、選択されたプレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続するように構成され、試験対象デバイスおよび無線チャンネル・エミュレータに対してのシミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現する。

本発明の様々な態様、実施形態、および構成を独立的に記載するが、本発明の様々な態様、実施形態、および構成を組み合わせることが可能であること、および組み合わせたものも本発明の範囲内にあることを、理解すべきである。

本発明は、適切な数の特定アンテナ・エレメント向けチャンネルと、最適な位置にあるアンテナ・エレメントとを用いて、正確な角パワー分布を提供する。

以下では、例示的な実施形態を用い、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、ＯＴＡ試験チャンバの実施形態の幾何学形状の平面図を示す。 図２は、送信機と受信機との間を伝搬する信号を反射するクラスタを示す。 図３は、望ましいパワーを、角度の関数として示すグラフである。 図４は、ＰＡＳのフーリエ変換を示す。 図５は、誤差の値を、プレセレクションの関数として示すグラフである。 図６は、アンテナ・エレメントのパワーを示す 図７は、ＯＴＡ試験チャンバの立体的な実施形態の幾何学形状の平面図を示す。 図８は、３つの空間相関線を示す。 図９は、方法のフローチャートである。

以下に、添付の図面を参照して本発明の例示的な実施形態を詳細に説明するが、図面には、全てではなく幾つかの実施形態のみが示されている。本発明は、様々な形態で実現でき、ここに説明される実施形態に限定されるものではない。ここに示す実施形態は、適用され得る法的な要求を満たすように開示されるものである。この明細書では、幾つかの部分で、「実施形態」、「１つの実施形態」、「幾つかの実施形態」などと言及することもあるが、これは、必ずしも、それが同じ実施形態を参照することを意味するものではなく、また、特徴が１つの実施形態にのみ適用されることを意味するものではない。様々な実施形態の個々の特徴を組み合わせて、別の実施形態を構成することも可能である。従って、全ての語句や表現は広く解釈すべきであり、それらは実施形態を限定するものではなく説明することを意図したものである。

図１は、平面幾何学形状でＯＴＡ試験チャンバを示す。サブスクライバ側端末であり得るＤＵＴ１００は中心部に配され、アクティブなアンテナ・エレメント１０２、１０４、１０６、１０８は、プレセレクタ１５０により生成されたプレセレクションの位置に分散して配置されている。図１に示すプレセレクションは、セレクタ１５２により複数のプレセレクションから選択されたものである。なお、それぞれのプレセレクションは、プレセレクタ１５０によりランダムに生成された位置を有する。より多くのアンテナ・エレメントが必要な場合には、アンテナ・エレメント１１０、１１２、１１４、および１１６を使用することができる。

上記の位置は、ＤＵＴから所定の距離のところにある。位置は、ＤＵＴ１００の周りの円周上に分散している。ＤＵＴ１００は、試験スポット１２６に対応しているクワイエット・ゾーンにある。ここでは、ＤＵＴ１００に関してＪ個のＯＴＡアンテナ・エレメント１０２〜１０８の方向をθｋ（ｋ＝１，・・・，Ｊ）とし、Δθｋの角ドメインにおけるアンテナ・エレメントの間隔をｄ_１、ｄ_２、・・・ｄ_Ｊとし、Ｊを、各時点でのアクティブなアンテナ・エレメント１０２〜１０８の数とする。角度Δθｋは、電子デバイス１００に関して２個のアンテナ・エレメント（１０２〜１０８）の角離隔の測定値を表す。アンテナ・エレメント１０２〜１０８の位置はランダムに選択されるので、様々な間隔ｄ_１、ｄ_２、・・・ｄ_Ｊは異なるものとなることが多く、また、同様に、離隔角度Δθｋも通常は他の離隔角度Δθｊ（ｊ≠ｋ）とは異なる。

アンテナ・エレメント１０２〜１０８は、通常、ＤＵＴ１００から同じ距離の位置にあるが、場合によってはＤＵＴ１００から異なる距離の位置にあってもよい。それに対応して、アンテナ・エレメント１０２〜１０８は、全ての角度や全ての立体角にわたって配されるのではなく、１つのセクタにのみ配される。また、ＤＵＴ１００は、アンテナ内に１又は複数のエレメントを有し得る。

試験チャンバは、無響室とすることができる。エミュレータ１４８は、それぞれの特定アンテナ向けチャンネルを形成するための少なくとも１つのＦＩＲフィルタを備える。更に、または代替例として、エミュレータ１４８は、特定アンテナ向けチャンネルを提供するために、プロセッサと、メモリと、適切なコンピュータ・プログラムとを備えることができる。

エミュレータ１４８は少なくとも１つの無線チャンネル・モデルを有し、そのうちの１つが、試験のためのシミュレーテッド無線チャンネル（シミュレーションされる無線チャンネル、simulated radio channel）として使用するために選択される。使用されるシミュレーテッド無線チャンネルは、実際の無線システムから記録されたチャンネルに基づくプレイバック（再生）・モデルのものや、人工的に生成されたモデルのものや、プレイバック・モデルと人工生成モデルとを組み合わせたものなどである。少なくとも１つの無線チャンネルが、エミュレータ１４８のメモリに記憶される。

例えばＥＢ（Ｅｌｅｋｔｒｏｂｉｔ）Ｐｒｏｐｓｉｍ（登録商標）Ｆ８などのようなエミュレータ１４８のそれぞれのエミュレータ出力ポート１５６は、コネクタ１５４の入力ポート１５８へ接続される。同様に、それぞれのアンテナ・エレメント１０２〜１０８は、コネクタ１５４の出力ポート１６０へ接続される。エミュレータ１４８は、シミュレーテッド無線チャンネルの所定数の特定アンテナ・エレメント向けチャンネルを形成する。

エミュレータ１４８が、アンテナ・エレメント１０２〜１０８に対して特定アンテナ・エレメント向けチャンネルを形成する方法については、国際特許出願第ＰＣＴ／ＦＩ２００９／０５０４７１号に、より詳細に説明されている。

次に、１つの特定アンテナ・エレメント向けチャンネルは、エミュレータ１４８と１つのアンテナ・エレメントとの間の接続により、その１つのアンテナ・エレメントと関連付けられる。一般に、パスがシミュレーションされるときには、少なくとも１つのアンテナ・エレメント１０２〜１０８がエミュレータ１４８と結合される。

ここで、所定数のアンテナ・エレメント１０２〜１０８が使用されると仮定する。プレセレクタ１５０は複数のプレセレクションを形成する。それぞれのプレセレクションは所定数のランダムな位置を有する。位置は、所定方向に関しての角度θ_１、θ_２、・・・θ_Ｊにより、またはＤＵＴ１００の周りの所定の曲線上（例えば、円周上）の所定位置からの距離ｄ_１、ｄ_２、・・・ｄ_Ｊにより、定義される。それぞれのランダムな位置は、それぞれのアンテナ・エレメント１０２〜１０８に対するものである。所定数のアンテナ・エレメント１０２〜１０８は、最大数の使用可能なアンテナ・エレメントとすることができ、また、アンテナ・エレメント１０２〜１０８の数は、最大数の使用可能なアンテナ・エレメントの数よりも少ない数のアンテナ・エレメント、即ち、サブセットのアンテナ・エレメントに制限することもできる。アンテナ・エレメント１０２〜１０８の数の制限は、シミュレーションされる無線チャンネルに基づくか、または各時点での少なくとも１つのパスの方向を決定する角度データおよび角度の広がりに基づく。アンテナ・エレメント１０２〜１０８の数の制限に関しては、国際特許出願第ＰＣＴ／ＦＩ２０１０／０５０４１９号に、より詳細に説明されている。

ここで、無線チャンネルの１つのパス１２０に対してアンテナ・エレメントが必要であると仮定する。エミュレーティング・システムはセレクタ１５２を備える。エミュレータ１４８は、シミュレーションされる無線チャンネルについてのデータをセレクタ１５２へ供給する。そのデータを用いて、セレクタ１５２は、プレセレクタ１５０の提供した複数のプレセレクションから１つのプレセレクションを、シミュレーションされるパス１２０に対して選択する。

１つのパスに対してのプレセレクションがセレクタ１５２により選択されると、別のパスに対するプレセレクションがプレセレクタ１５０により形成され、それらの中からプレセレクションがセレクタ１５２により選択される。代替例では、複数のパスのそれぞれに対するプレセレクションがプレセレクタ１５０により形成され、それぞれのパスに対して望ましいプレセレクションが、前の例と同様にしてセレクタ１５２により選択される。これが可能であるのは、１以上のプレセレクションにおけるアンテナ・エレメントに関するランダムな位置を、パスと数とは関係無く生成できるからである。

アンテナ・エレメント１０２〜１０８は、或る位置から別の位置へと連続的に移動可能である。これは、アンテナ・エレメントがランダムに配されることと、特定の時点で必要とされた場合には、セクタにおけるアンテナ・エレメントの密度を高くすることとを、可能にする。アンテナ・エレメントは、モータ、空圧、または液圧で動かすことができる。

１以上のパスに関して、コネクタ１５４は、選択されたプレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメント１０２〜１０８と、無線チャンネル・エミュレータ１４８とを接続し、ＤＵＴ１００および無線チャンネル・エミュレータ１４８のためのシミュレーションされた無線チャンネルを物理的に実現する。

エミュレータ１４８とＤＵＴ１００との間での到来角φは、通常、異なる時点毎に異なる。なぜなら、シミュレーションされた状況におけるクラスタ（群）が、信号を異なるように反射させるからである。クラスタという用語は、グループで発生するものであり類似のパラメータ値を有するものであるマルチパス（多重通路）信号成分を指すものである。クラスタは、パスのベース（基礎）であると考慮することができる。無線チャンネルのそのようなマルチパス成分は、散乱を生じさせるオブジェクト（物）または少なくとも１つのオブジェクトの一部が原因で生じる。クラスタは、ＭＩＭＯ（マイモ、Multiple Inpit and Multiple Output）（多入力および多出力）チャンネルと関連付けされることが多いが、この用語は、他のチャンネル・モードと関連して使用される場合もある。クラスタは、時変であり得る（時間とともに変化し得る）。

図２は、或る時点での送信機と受信機との間での１つの伝搬を反射するクラスタ２００、２０２、２０４を示し、反射は、受信機への信号成分の到来角を定める。一般に、クラスタは、複数のアクティブ領域（図２では黒い点で示す）を有し、それらは、反射された信号成分に関して様々に遅延およびパワーを異ならせる。ここでは、第１クラスタ２００の到来角φは約−１５度であり、第２クラスタの到来角φは約１５度であり、第３クラスタの到来角φは約１５０度であることが分かる。クラスタの角度の広がりは、典型的には１度ないし１５度であり、クラスタの広がりのパワー分布は、広がった範囲の内側の位置にランダムにアンテナ・エレメントを配することにより、適正に実現できる。

シミュレーションされる無線チャンネルのデータは、受信の方向（１以上）の角度分布、即ち、パスの方向に関する情報を含む。データは、ＤＵＴ１００の位置の座標を与えるかまたは有するものであり、従って、角度データは、そのデータがＤＵＴ１００またはアンテナ・エレメントにより受信されるか否かにかかわらず、ＤＵＴ１００と相対して表される。

例えばパス１２０〜１２４を通じてＤＵＴ１００へ信号を送信するためにアンテナ・エレメント１０２〜１０８が使用される場合、ＤＵＴ１００は受信機であり、データは、ＤＵＴ１００に対しての到来角φについての直接的または間接的な情報を含む。記載を明瞭にする目的で、図１では、角φ_Ｓを「φ_Ｓ＝φ＋１８０°」と定めていることに留意されたい。一例として、パス１２２、１２４の受信の２つの方向は、角度差が狭く、それを実現するためにはパス１２０よりも多くのアンテナ・エレメントを必要とする。更に、または代替例として、ＤＵＴ１００は、アンテナ・エレメント１０２〜１０８への送信を行うことができる。

到来角φは、ＤＵＴ１００へのまたはＤＵＴ１００からのパス１２０〜１２４の方向であり得る。従って、受信の方向の角度分布は、パス１２０〜１２４の角度分布と考えることができる。その分布は、エミュレータ１４８においてシミュレーションされた無線チャンネルから抽出することができる。または、エミュレータ１４８が、シミュレーションされた無線チャンネルをプレセレクタ１５０へ供給し、プレセレクタ１５０が、位置の予選択を目的として、受信の方向の角度分布に関する特定のデータを抽出することができる。

図３は、１つのクラスタの望ましいパワー３００を、角度、即ち、ＤＵＴ１００の周りのＰＡＳ（Power Angular Spectrum、パワー角スペクトル）の関数としてグラフで示す。パワー（出力）は垂直軸に示され、角度は水平軸に示されている。この例では、ＰＡＳは、通常のように、ラプラシアン形状となっている。ピークは、到来角φの位置にある。アンテナ・エレメントに対する全てのプレセレクションにおいて、ＰＡＳのピークに対応する位置が生成されることが、可能である。次に、異なるプレセレクションにおいて他のアンテナ・エレメントに対する他の全ての位置が、ランダムに生成される。このように、様々なプレセレクションは、ピークの位置を除いて、異なるものとなる傾向がある。

ＰＡＳはフーリエ変換することができ、その結果を図４に示す。フーリエ変換されたＰＡＳは、空間相関関数４００となる。相関値は垂直軸に示され、波長における位置は水平軸に示されている。

ここで、複数のプレセレクションからのプレセレクションの選択は、ＰＡＳに依存する、従ってパスにも依存する、空間相関を用いて行うことができる。ＯＴＡ試験チャンバにおける空間相関は、ＤＵＴ１００のＵＬＡ（Uniform Linear Array、ユニフォーム・リニア・アレイ）アンテナ・エレメントの空間離隔Δ_ｍと、公称到来角φと、引数としての到来角の角の広がり（angular spreads of angles of arrival）σ_φとに依存する。一般に、空間離隔は、２点間の相距離（phase distance）として定義される。通常、クワイエット・ゾーンの試験スポット１２６における相距離を考慮する。相距離は、例えば、２点の距離を波長で除算し、それに２πを乗算することにより求めることができる。

プレセレクションにおけるアンテナ・エレメントの位置はランダムであるので、空間離隔Δ_ｍもまたランダムである。

セレクタ１５２は、例えば下記の式のような、１以上のクラスタに対するＬ２ノルム（Ｌ^２−ｎｏｒｍ）のように形成される誤差関数に基づいて、複数のプレセレクションの中から最適のプレセレクションを見つける。

上記の式において、「ｉ」は、第ｉのプレセレクションを意味し、「ρ（Δ_ｍ，φ，σ_φ）」は、理論的な空間相互相関であり、

は、様々なランダムに選択された位置のＯＴＡアンテナ・エレメントを用いて得られる実際の空間相関である。

セレクタ１５２は、複数の誤差「Ｅ_ρ ^１、Ｅ_ρ ^２、・・・Ｅ_ρ ^Ｋ」の中から最適の誤差を捜す。最適の誤差は、所定の閾値と同じまたは閾値よりも下であり、閾値および誤差「Ｅ_ρ ^１、Ｅ_ρ ^２、・・・Ｅ_ρ ^Ｋ」は正の実数である。このようにして、セレクタ１５２は、最適な誤差の望ましいプレセレクションを複数のプレセレクションから選択することができる。

ラプラシアン形状のＰＡＳ（Power Angular Spectrum）の理論的な相互相関関数「ρ（Δ_ｍ，φ_０，σ_φ）」は、下記の式のように定義できる。

実際には、これは、斜切頭されたラプラシアンＰＡＳ（truncated Laplacian PAS）に関して計算することや、離散近似により計算することもできる。ＯＴＡアンテナ・エレメントを用いて得られる空間相関は、下記のように定義することができる。

上記の式において、項「Ｊ」は、反復法におけるアクティブなアンテナ・エレメントの数を表し、「ｇ_ｋ」は、「ｇ_ｋ⊂［０，１］」のように制限される。重み「ｇ_ｋ」は、ＰＡＳから得ることができ、下記のベクトル形式で表すことができる。

Ｇ＝（ｇ_１，ｇ_２，・・・，ｇ_Ｊ） （４）

式（１）は、式（２）および（３）を適用し、グラジエントを用いる方法や半空間を用いる方法などのような数的な最適化の方法を使用することにより、計算される。

誤差「Ｅ_ρ」は、１より多くのパス（即ち、クラスタ）が存在する場合、他の全てのパス（即ち、クラスタ）に対して、同様にして解くことができる。様々なプレセレクションと関連する全ての誤差「Ｅ_ρ」を得た後、最小の誤差または最適の誤差を有するプレセレクションが、複数のプレセレクションから選択される。

図５は、誤差Ｅ_ρ５００の値（垂直軸）を、プレセレクション（水平軸）の関数として示す。セレクタ１５２において、様々なプレセレクションは様々な誤差Ｅ_ρを生じさせる。セレクタ１５２は、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値５０２と同じまたは閾値５０２より下であるプレセレクションを選択する。閾値は、最小絶対誤差（図５には示さず）であるか、または図５に示すような、最小絶対誤差より上の望ましい値である。多くのプレセレクション５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、および５１４の絶対誤差が所定の閾値５０２よりも下である場合、例えば、最初に見つけられたプレセレクション５０４を選択することができる。しかし、選択の方法はこれに限定されるものではなく、他の基準に従って選択を行うみともできる。

図６は、例えば、ＤＵＴ１００の周りにあるプレセレクション５０６に従ってランダムに配置されたアンテナ・エレメントのパワー６００を示す。また、図６における分布は、使用可能なそれぞれのアンテナ・エレメントの重みＧを表すと考慮することができる。この離散的な分布は、セレクタ１５２における最適化に基づく選択の後の、図４に示した空間相関関数の逆変換された形を表す。アンテナ・エレメントの離隔がランダムであること、即ち、黒い点は水平軸上でランダムに分布し、かつそれらの点はＰＡＳの角度の広がりの範囲内にあることが、理解できる。この例では、ＰＡＳのピークに対応する位置が、選択されたプレセレクションに含まれている。

それぞれのパスに対して誤差Ｅ_ρを個別に求めずに、少なくとも２つのパスと関連する誤差Ｅ_ρの個別の計算を、１つの誤差演算へと組み合わせて、複数のパスの複数の位置に関する個別の結果を組み合わせることなく、複数のアンテナ・エレメントに対する複数の位置を有するようにすることも可能である。

誤差Ｅ_ρは、アンテナ・エレメントの最適の位置を見つけるため、および必要なアンテナ・エレメントの数を決定するために、使用することができる。従って、全てのプレセレクションにおいてアンテナ・エレメントに対して１つの所定数のランダム位置を有すようにする構成に代えて、プレセレクタ１５０は、異なる所定数の位置を有する少なくとも１つのプレセレクションを、更に形成することができる。一般に、プレセレクタ１５０は、アンテナ・エレメント１０２〜１０８に対しての様々な所定数の位置を有する複数のプレセレクションを形成することができる。例えば、第１グループのプレセレクションは、アンテナ・エレメントに対してのＮＮ個のランダムに予選択された位置を有する。第２グループのプレセレクションは、アンテナ・エレメントに対してのＭＭ個のランダムに予選択された位置を有し、ＮＮとＭＭとは０より大きい異なる整数である。一般に、ＫＫ個のグループのプレセレクションがあり、ＫＫは１より大きい整数である。セレクタは、アンテナ・エレメントに対しての様々な数の位置を有する複数のプレセレクションの中から、セレクション選択する。

プレセレクタ１５０は、実現不可能な位置の生成は避ける。実現不可能な位置とは、プレセレクションにおいて既に生成されている位置である。なぜなら、２つのアンテナ・エレメントを同じ位置に配することができないからである。また、実現不可能な位置とは、２つのアンテナ・エレメントが互いに相手の位置へ部分的に入り込むことを必要とする位置である。従って、プレセレクタ１５０は、何れの２つの予選択された位置の間の距離も、所定距離よりも大きいものとなるプレセレクションの構成のみを、許可する。同様に、プレセレクタ１５０は、以前に生成された何れの位置からも、所定の最小距離と同じだけ離れた位置または所定の最小距離より多く離れた位置を生成することのみを許可するように、実装することができる。所定の最小距離とは、２つのアンテナ・エレメントが互いに構造的に接触するような、２つのアンテナ・エレメントの間の距離である。

それに対して、１つの実現可能な位置とは、或るアンテナ・エレメントが別のアンテナ・エレメントと構造的に接触するが、それらのアンテナ・エレメントの共通のスペースを必要としない位置である。また、実現可能な位置とは、或るアンテナ・エレメントの外面の位置が、先に予選択されたれ何れの位置に配される別のアンテナ・エレメントの外面に対しても、ゼロではない距離を有する位置である。

最小距離を、アンテナ・エレメントの外面から測定した場合、所定の最小距離はゼロである。アンテナ・エレメントの位置が、ＤＵＴ１００の周りの円周上の点として定義される場合であって、アンテナ・エレメントの中央がその点と整合させられる場合、所定の最小距離は、アンテナ・エレメントの外側の物理的な寸法に実質的に対応する長さを意味する。

第１のアンテナ・エレメントの位置は、自由に生成することができる。

更に、または代替例として、セレクタ１５２は、選択中に、少なくとも１つの実現不可能な位置を有する各プレセレクションを無視することもできる。

図７は、ＯＴＡ試験チャンバの立体幾何学的な実施形態を表す。この例では、アンテナ・エレメント（矩形で示す）は、球の面に配され、ＤＵＴ１００は球の中間に配されている（配されているかのように示している）。しかし、アンテナ・エレメントが配されている（配されているかのように示されている）面は、或る体積を囲み込む任意の面の一部である。そのような面の例としては、立方体、楕円体、四面体の面などがある。

ＤＵＴ１００の周りにアンテナ・エレメントを３次元的に配する場合、複数のプレセレクションの中からのプレセレクションの選択は、１つ、２つ、または３つの直交する次元において行われる。立体的構成において結果を得るには、空間相関および誤差Ｅ_ρを、３つの直交する方向の全てにおける成分を有する少なくとも３個の線に沿って計算する。

図８は３個の線８００〜８０４を示し、これらに関して空間相関が計算される。線の長さは、試験スポット１２６のクワイエット・ゾーンの直径に対応する。

プレセレクタ１５０は、体積を少なくとも部分的に包み込む表面上のランダムな位置を選択する。平面幾何学的な実施形態と同様に、アンテナ・エレメント１０２〜１０８が方位（アジマス）面および仰角（高さ）面に取り付けられる立体幾何学的な実施形態では、複数のプレセレクションの中からプレセレクションを選択するための複数の選択アルゴリズムがある。

１つの実施形態では、複数のプレセレクションの中からの適切なプレセレクションの選択は、下記の誤差関数に基づくことができ、この誤差関数は、式（１）で示す２次元の費用関数（誤差関数）と似ている。

上記において、「ｉ」は、第ｉのプレセレクションを意味し、「Ｗ_ｎ，ｍ」は、重要度重み、即ち、アジマス方向（ｎ）および高さ方向（ｍ）における費用（コスト）であり、「ρ（Δ_ｎ，ｍ，φ_ｎ，σ_φ，γ_ｍ，σ_φ）」は、アンテナ・エレメントの２次元空間離隔「Δ_ｎ，ｍ」での理論的な空間相互相関であり、「φ_ｎ」は、アジマス方向における公称到来角であり、「γ_ｍ」は、高さ方向における公称到来角であり、「σ_φ」は、アジマス方向における角の広がり（angular spreads）であり、「σ_γ」は、高さ方向における角の広がりであり、

は、ＯＴＡアンテナ・エレメントを用いて得られる実際の空間相関である。式（９）に基づく複数のプレセレクションの中からのプレセレクションの選択は、図８に示す３個の直交する線のセグメント８００ないし８０４に対して行うことができる。

アンテナ・エレメントの位置を決定するプレセレクションは、２次元型の実施形態の場合と同様の様式で最適の誤差Ｅ_ρを見つけることに基づいて、複数のプレセレクションの中から選択される。

ここで説明した解決法は、ＭＩＭＯシステムに適用することもできる。ＭＩＭＯのＯＴＡに対するチャンネル・モデルは、幾何学的にアンテナから独立している。立体的構成を考慮した場合、無線チャンネルのパラメータは下記のようなものであり得る。

− パワー（Ｐ）、遅延（τ）、
− アジマス方向の到来角（ＡｏＡ）、アジマス方向の到来角の角の広がり（ＡＳＡ）、クラスタ（ＰＡＳ）の形状、
− アジマス方向の離脱角（ＡｏＤ）、アジマス方向の離脱角の角の広がり（ＡＳＤ）、ＰＡＳの形状、
− 高さ方向の到来角（ＥｏＡ）、高さ方向の到来角の角の広がり（ＥＳＡ）、ＰＡＳの形状、
− 高さ方向の離脱角（ＥｏＤ）、高さ方向の離脱角の角の広がり（ＥＳＤ）、ＰＡＳの形状、
− 相互偏りパワー率（cross polarization power ratio）（ＸＰＲ）。

これらのパラメータを最適化アルゴリズムで使用することができる。

ＭＩＭＯのＯＴＡシステムにおける目標の１つは、制限された数のＯＴＡアンテナを用いて任意のパワー角スペクトル（ＰＡＳ）をモデル化することである。このモデル化は、様々なＯＴＡアンテナから独立のフェージングする信号を送信することにより行われる（散乱が相関していないと想定）。これらのアンテナは、上記の例と同様にアンテナの特定のパワーの重みｇ_ｋを持つ。連続的ＰＡＳは、ランダムに選択されたものであるが最適には選択された方向θ_ｋで、個別的ＯＴＡアンテナ・エレメントを用いて離散的なＰＡＳによりモデル化することができる。

ＯＴＡアンテナのパラメータは、上記で説明した誤差関数と同様の誤差関数を用いて決定できる。ＯＴＡアンテナの位置を決定するための誤差関数は、下記のように表現できる。

上記の式において、Θ＝｛θ_ｋ｝であり、θ_ｋ∈［０，２π］は、ＯＴＡアンテナ・エレメントの方向のベクトルであり、Ｇ＝｛ｇ_ｋ｝であり、ｇ_ｋ∈［０，１］は、ＯＴＡアンテナ・エレメントのパワーの重みのベクトルであり、ρ（Ｐ_φ，Δ_ｍ）は、理論的な空間相関であり、

は、アンテナ・エレメントによりパラメータΘおよびＧを用いて得られた空間相関であり、Ｐ_φは、既知の形状（例えば、ラプラシアン）、公称到来角φ_０、および角の拡がりの平方自乗平均σ_φをもつパワー角スペクトルである。

ＯＴＡアンテナを用いて得られる空間相関

は下記のように定義することができる。

上記の式において、重みＧ，ｇ_ｋは、ＰＡＳにより定義される。

最後に、θ_ｋにより定義されるＯＴＡアンテナ・パワー・エレメントの位置が、最小の誤差Ｅρを捜すことにより得られる。

｛θ_１，θ_２，・・・θ_Ｋ｝＝ｍｉｎ（Ｅ_ρ ^１，Ｅ_ρ ^２，・・・Ｅ_ρ ^Ｋ） （１２）

最小値に代えて、適切な最適値のＥ_ρを捜すようにすることもできる。

図９は、方法のフローチャートを示す。ステップ９００において、それぞれのプレセレクションに対しての複数のプレセレクションが、所定数のランダムな位置を生成することにより、形成される。それぞれの位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周り配される所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対応する。ステップ９０２において、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションの中から、シミュレーテッド無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対してプレセレクションが選択される。ステップ９０４において、少なくとも１つのパスに対して選択されたプレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとが接続されて、試験対象デバイスおよび無線チャンネル・エミュレータのためのシミュレーテッド無線チャンネルが物理的に実現される。

エミュレータ１４８、プレセレクタ１５０、および／またはセレクタ１５０は、一般には、メモリと接続されたプロセッサを含む。プレセレクタ１５０およびセレクタ１５２は、１つのデバイスとして統合することも、個別のものとすることもできる。一般に、プロセッサは中央処理装置（ＣＰＵ）であるが、追加の演算処理装置とすることもできる。プロセッサは、コンピュータ・プロセッサ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）、および／または実施形態における１以上の機能を行うようにプログラムされた他のハードウェア・コンポーネントとすることができる。

メモリは、揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリを含み、典型的にはデータを記憶する。例えば、メモリは、ソフトウェア・アプリケーションやオペレーティング・システムなどのようなコンピュータ・プログラム・コード、情報、データ、実施形態に従った装置の動作と関連するステップをプロセッサが行うためのコンテンツなどを含む。例えば、メモリは、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）や、ハード・ドライブや、他の固定型データ・メモリや記憶デバイスとすることができる。更に、メモリまたはメモリの一部を、エミュレーティング・システムと取り外し可能に接続される、取り外し可能なメモリとすることもできる。

ここで説明した技術は様々な手段で実現できる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせで実現できる。ファームウェアやソフトウェアに関しては、ここで説明した機能を行うモジュールを介して実施することもできる。ソフトウェア・コードは、プロセッサやコンピュータにより読取可能な任意の適切な１または複数のデータ記録媒体やメモリ・ユニットや製造物に記憶することができ、１または複数のプロセッサやコンピュータにより実行することができる。データ記録媒体やメモリ・ユニットは、プロセッサやコンピュータの内部に実装することも外部に実装することもできる。データ記録媒体やメモリ・ユニットは、既知の様々な手段を介してプロセッサやコンピュータと通信可能に結合される。

実施形態は、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシップ・プロジェクト）ＬＴＥ（ロング・ターム・エボリューション）や、ＷｉＭＡＸ（ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス）や、Ｗｉ−Ｆｉや、ＷＣＤＭＡ（ワイドバンド・コード・ディビジョン・マルチプル・アクセス）などにおいて適用できる。ＭＩＭＯもまた、適用可能な分野である。

技術が進歩するにつれて、本発明の原理を様々な方法で実施できることが、当業者には明らかである。本発明およびその実施形態は、ここで説明した例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で定めた範囲内で様々なものとすることができる。

Claims (17)

1. 装置であって、
   複数のプレセレクションを形成するように構成されるプレセレクタであって、それぞれのプレセレクションに関して所定数のランダムな位置を生成することにより前記複数のプレセレクションを形成するものであり、それぞれの前記位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周りに配される所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対するものである、プレセレクタと、
   シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションの中からプレセレクションを選択するように構成されるセレクタと、
   選択された前記プレセレクションの位置にある前記アンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続するように構成されるコネクタであって、この接続により前記試験対象デバイスおよび前記無線チャンネル・エミュレータに対しての前記シミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現するコネクタと
   を備える装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記プレセレクタは、アンテナ・エレメントに対する複数の様々な数の位置を用いてプレセレクションを形成するように構成され、前記セレクタは、アンテナ・エレメントに対する前記様々な数の位置を有するプレセレクションの中からプレセレクションを選択するように構成される、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、前記セレクタは、理論的空間相関および実空間相関に基づく誤差関数の値が最適化されたものである前記複数のランダムなプレセレクションの中から、望ましいプレセレクションを選択するように構成される、装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、前記装置は、実現不可能な位置の生成を避けるように構成される装置。
5. 請求項１に記載の装置であって、前記セレクタは、選択中に、少なくとも１つの実現不可能な位置を含む各プレセレクションを無視するように構成される、装置。
6. 請求項１に記載の装置であって、前記プレセレクタは、何れの２つの位置の間の距離も所定の最小距離より大きい距離を有するプレセレクションの構成のみを許可するように構成され、前記プレセレクションにおける第１の位置は自由に生成されるものである、装置。
7. 請求項１に記載の装置であって、前記プレセレクタは、以前に生成されたそれぞれの位置から所定の最小距離よりも離れた位置の生成のみを許可するように構成され、それぞれのプレセレクションにおける第１の位置は自由に生成されるものである、装置。
8. 請求項６または７に記載の装置であって、前記所定の最小距離は、２つのアンテナ・エレメントが互いに構造的に接触する距離である、装置。
9. 方法であって、
   それぞれのプレセレクションに関して所定数のランダムな位置を生成することにより複数のプレセレクションを形成するステップであって、それぞれの前記位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周りに配される所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対するものである、ステップと、
   シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションの中からプレセレクションを選択するステップと、
   前記試験対象デバイスおよび前記無線チャンネル・エミュレータに対して前記シミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現するために、前記少なくとも１つのパスに対しての選択された前記プレセレクションの位置にある前記アンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続するステップと
   を備える方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、アンテナ・エレメントに対する複数の様々な所定数の位置を用いてプレセレクションを形成するステップと、アンテナ・エレメントに対する前記様々な所定数の位置を有するプレセレクションの中からプレセレクションを選択するステップとを更に備える方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、理論的空間相関および実空間相関に基づく誤差関数の値が最適化されたものである前記複数のランダムなプレセレクションの中からプレセレクションを選択するように構成される、
    方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、実現不可能な位置の生成を避けるステップを更に備える方法。
13. 請求項９に記載の方法であって、選択中に、少なくとも１つの実現不可能な位置を含む各プレセレクションを無視するステップを更に備える方法。
14. 請求項１２に記載の方法であって、前記プレセレクションにおける何れの２つの位置の間の距離も所定の最小距離より大きい場合にプレセレクションの構成のみを許可するステップを更に備え、前記プレセレクションにおける第１の位置は自由に生成されるものである、方法。
15. 請求項１２に記載の方法であって、
    以前に生成された何れの位置からも所定の最小距離より多く離れた位置の生成のみを許可するステップを更に備え、それぞれのプレセレクションにおける第１の位置は自由に生成されるものである、方法。
16. 請求項１４または１５に記載の方法であって、前記所定の最小距離は、２つのアンテナ・エレメントが互いに構造的に接触する距離である、方法。
17. オーバー・ジ・エアー試験のエミュレーティング・システムであって、無線チャンネル・エミュレータと、複数のアンテナ・エレメントと、プレセレクタと、セレクタと、コネクタとを備え、
    前記プレセレクタは、複数のプレセレクションを形成するように構成され、前記複数のプレセレクションは、それぞれのプレセレクションに関して所定数のランダムな位置を生成することにより形成されるものであり、それぞれの前記位置は、オーバー・ジ・エアー試験における試験対象デバイスの周りに配される所定数のアンテナ・エレメントのうちの１つのアンテナ・エレメントに対するものであり、
    前記セレクタは、シミュレーションされる無線チャンネルの少なくとも１つのパスに対して、理論的空間相関と実空間相関との間の絶対誤差が所定の閾値より下である複数のプレセレクションの中からプレセレクションを選択するように構成され、
    前記試験対象デバイスおよび無線チャンネル・エミュレータに対してシミュレーションされる無線チャンネルを物理的に実現するために、前記コネクタは、選択された前記プレセレクションの位置にあるアンテナ・エレメントと、無線チャンネル・エミュレータとを接続するように構成される、
    エミュレーティング・システム。

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