JP3643217B2

JP3643217B2 - System for evaluating electromagnetic field environment characteristics of wireless terminals

Info

Publication number: JP3643217B2
Application number: JP20978297A
Authority: JP
Inventors: 直樹大西; 金見佐々木; 宏之新井
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1138055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機等といった無線端末機の電磁界環境特性評価を、簡易な構成で実現するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば移動体通信システムはセルラー電話等のサービスエリアの拡大や通信コストの低減等に伴って急速に普及しており、これに伴って、当該システムで用いられる携帯無線端末機（携帯電話機）の屋外伝搬環境下における特性を評価する技術の重要性も益々高まっている。
特に、都市内での移動体通信のように多重波が到来する環境下では、携帯無線端末機の移動に伴って激しいフェージングが生じるため、静的な特性評価だけでは不十分である。
【０００３】
従来より、携帯無線端末機の特性評価方法は多くのものが提案されているが、実際に屋外で測定を行う評価方法としては図１０に示すようなものがあった。すなわち、簡易基地局１を設置して、都市内の測定路２を移動する携帯無線端末機（被試験機）から送信されてくる電波を簡易基地局１で受信して、当該環境下における携帯無線端末機の特性を評価する方法である。
しかしながら、このように実際に屋外で測定を行う方法にあっては、天候、時間、周囲の環境等によって測定した受信電界強度が変化してしまうため、正確な評価を行うためには数多くの測定を行って統計的に評価しなければならず、膨大な時間と労力を要してしまうといった問題があった。
【０００４】
一方、携帯無線端末機の特性評価を屋内で行う方法も従来より提案されており、その一例として図１１に示すようなものがあった。すなわち、フェージングシミュレータ３と携帯無線端末機４のアンテナとをケーブル５で直接接続し、フェージングシミュレータ３から出力したフェージング信号をケーブル５を介して携帯無線端末機４に受信させて、携帯無線端末機４の受信レベルによりその特性を評価する方法である。
しかしながら、このようにフェージング信号をケーブル５を介して携帯無線端末機４に受信させる方法にあっては、空間的に広がりをもった環境下でアンテナにより無線信号を受信するという状況を再現することができず、携帯無線端末機４のアンテナ系全体を含めた評価を行うことができないといった問題があった。
【０００５】
また、携帯無線端末機のアンテナの特性評価を屋内で行う方法も従来より提案されており、その一例として図１２に示すようなものがあった。すなわち、内部に受信機能を有しない携帯無線端末機筺体６上に評価対象のアンテナ７を設置して、これを電磁的に遮蔽された金属壁のシールドボックス８内に設置する。また、シールドボックス８内には３本の送信用アンテナ９ａ〜９ｃを設置し、シールドボックス外部の標準信号発生器１０からの信号を分配して移相器１１ａ〜１１ｃでランダムな位相変化をつけて各送信用アンテナ９ａ〜９ｃへ送信する。
したがって、位相差をつけられた電波が各送信用アンテナ９ａ〜９ｃからシールドボックス８内に送信されて、シールドボックス８内の電界強度がランダムに変動するため、屋外での移動体通信と同様な環境が実現される。
【０００６】
また、評価対象のアンテナ７はケーブル１２を介してシールドボックス外部の受信機１３に接続されており、アンテナ７で受信した信号はケーブル１２を介して受信機１３で受信される。そして、受信機１３で受信した信号はＡ／Ｄ変換器１４でデジタル変換されてパーソナルコンピュータ１５に入力され、パーソナルコンピュータ１５による演算処理によって、アンテナ７による受信電界強度データが取得される。なお、パーソナルコンピュータ１５は移相器１１ａ〜１１ｃによる位相変化の制御も行い、シールドボックス８内の電磁界環境を種々変更して受信電界強度データを取得する。
【０００７】
しかしながら、このようにアンテナ７と外部の受信機１３とをケーブル１２で接続する方法にあっては、ケーブル１２がシールドボックス８内に引き回されて測定環境の再現性が損なわれるばかりか、ケーブル１２に流れる電流によってシールドボックス８内の電界環境が乱されてしまい、正確な評価が行えないといった問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、時間や労力を節約するために、屋内においてフィールドシミュレーションを行う場合にあっては、無線端末機の十分な特性評価を行うことができないという問題があった。
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたもので、屋内におけるシミュレーションによって無線端末機の十分な特性評価を行うことができる電磁界環境特性評価システムを提供することを目的とする。
ここで、無線端末機には無線電波を受信させ、その受信信号に関する情報信号を送信させるが、特に本発明では、無線端末機に受信させる信号と無線端末機から送信される信号との干渉も防止して、より精度の高い評価を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無線端末機の電磁界環境特性評価システムでは、電磁的に遮蔽されたシールドボックス内に送信用アンテナを配設するとともに評価対象の無線端末機を設置し、送信用アンテナから無線信号を送信して無線端末機が受信する信号の電磁界環境特性を再現する。
ここにおいて、本発明では、無線端末機に電界強度等の受信信号に関する情報信号を光信号又は音声信号といった無線電波以外の信号として送信する手段を設けてあり、また、シールドボックス内に複数の送信用アンテナを配設するとともに、シールドボックス内に無線端末機から送信された受信情報信号を受信する光センサ又はマイクロホンを配設してある。これによって、シールドボックス内における無線端末機の受信情報信号をシールドボックスの外部に設けた評価制御手段に光信号又は音声信号を介して入力する。
【００１０】
これによって、天候、時間、周囲環境等の影響を受けずに再現性に優れた測定を実施することができ、且つ、アンテナ系を含めた無線端末機の全体としての特性評価をケーブルを用いることなく空間をインタフェースとして正確に行うことができる。
そして、無線端末機から送信される受信情報信号は無線電波ではないため、評価試験を行うために送信用アンテナから送信される無線電波と干渉を生ずることはない。
【００１１】
また、本発明に係る電磁界環境特性評価システムでは、シールドボックス内に回転テーブルを設置して当該回転テーブル上に無線端末機を設置するとともに、無線端末機から受信信号情報を受信する光センサ又はマイクロホンを複数個配設している。
これによって、無線端末機のアンテナ指向性を考慮に入れて様々な到来方向からの無線信号を無線端末機に受信させて受信評価を行うことができるとともに、無線端末機から送信される受信情報信号を確実に受信することができる。
【００１２】
また、本発明に係る電磁界環境特性評価システムでは、シールドボックスの内壁の一部或いは全部に電波吸収体を設けてある。
これによって、シールドボックス内の空間体積を小さくした場合にあっても、無線端末機のアンテナ入力インピーダンスの変動を回避することができ、安定した測定を実施することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る携帯無線端末機の電磁界環境特性評価システムを、図面を参照して説明する。
図１には、携帯無線端末機２２からの受信情報信号を光信号の形式で受信する第１実施形態に係る電磁界環境特性評価システムの全体構成を、シールドボックス２０を透視した状態で示してある。
【００１４】
シールドボックス２０は金属製の直方体形状の箱体であり、シールドボックス２０の内部空間は外部と電磁的に遮蔽されている。
本実施形態では測定周波数を８００ＭＨｚとしていることから、シールドボックス２０の幅Ｗを１６７０ｍｍ、高さＨを１３３０ｍｍ、奥行きＬを２０００ｍｍとしてある。
なお、シールドボックス２０の大きさには特に限定はないが、シールドボックス２０の内部空間の体積を大きくすると、比較的大型の携帯無線端末機を評価する場合にあっても良好な評価環境を保つことができる。
【００１５】
因みに、良好な評価環境を保つためには、評価対象の携帯無線端末機２２はシールドボックスの内部空間体積の約２％以下の体積であるのが好ましい。
また、シールドボックス２０をより小型化する場合には、シールドボックスの内壁面の全体或いは一部を電波吸収体２１で覆い、シールドボックス２０の内部に設置した携帯無線端末機（評価対象）２２のアンテナ入力インピーダンス変化を回避するようにすれば、良好な評価環境を保つことができる。なお、本実施形態では、携帯無線端末機２２の背面となる内壁面のみを電波吸収体２１で覆っている。
【００１６】
シールドボックス２０の携帯無線端末機２２に対向する一壁面には３本の送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃが設けられており、これら送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃの先端部はシールドボックス２０の内部空間内に臨んでいる。なお、各送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃは互いに間隔を隔てて設けられており、この間隔は測定に用いる無線信号の約１波長以上に設定して、これらアンテナ間の結合を抑制して独立した信号源となるようにしている。
また、シールドボックス２０の同一壁面には光センサ２４が設けられており、この光センサ２４の受光面もシールドボックス２０の内部空間内に臨んでいる。
【００１７】
なお、送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃの形式には特に限定はなく、標準ダイポールアンテナ等の線状アンテナ、プリント基板等に印刷した平面アンテナや板状アンテナ等を用いることができる。また、これらのアンテナは壁面に対して傾けて（チルト）用いてもよく、これによって、アンテナ間結合及び交差偏波識別度（ＸＰＤ）を可変にすることができる。
また、本実施形態では全てのアンテナ２３ａ〜２３ｃを同一の壁面に設置しているが、これらアンテナの設置位置には特に限定はなく、例えば図２に示すように送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃを互いに異なる壁面に設置するようにしてもよい。また、アンテナ２３ａ〜２３ｃは壁面で囲まれたコーナー部に設置するのを避けるのが好ましい。
【００１８】
また、送信用アンテナの本数は２本以上が必要であり、弱電界感度試験等には問題がないが、シールドボックス２０内部の電界強度における相関係数と密接な関係があり、この相関係数を屋外環境と同様に低い相関係数に近付けるためには、公知のように送信用アンテナの本数は３本以上必要である（信学技報、ＡＰ９４−１、１９９４、”フィールドシミュレータの基礎的検討”）。なお、送信用アンテナは４本以上設けるようにしてもよく、本数が増えることによってより一層相関係数が低下して良好な評価を行える。
参考として、図３には送信用アンテナを３本設けた場合の、シールドボックス２０の中央部における相関係数ヒストグラムを示してあり、相関係数の平均値は約０．２といった屋外環境に匹敵する低い値となり、実用上問題のない値である。
【００１９】
光センサ２４は、ｐｉｎ光検出器、アバランシュ光検出器（ＡＰＤ：Avalanche Photodiode）等といった種々な受光素子を用いることができ、特に、高い量子効率、高速応答性、広帯域特性、低雑音動作性、高信頼性等を有した小型軽量にして少消費電力なものが好ましい。
なお、光センサ２４は、後述するように携帯無線端末機２２からの光信号を受信し易い位置に設置するのが好ましい。
【００２０】
ここで、評価対象としてシールドボックス２０内に設置される携帯無線端末機２２は、通常の携帯電話機と同様に、アンテナ２２ａ、アンテナ２２ａを介して無線信号を受信する受信回路等の他に、特に、この携帯無線端末機２２には、発光素子、及び、受信電界強度やビット情報等といった受信信号に関する情報を検出して、この受信情報信号を光信号として発光素子から送信する回路が備えられている。
これによって、従来のようにケーブルを用いることなく、図１中に破線矢印で示すように携帯無線端末機２２から受信信号に関する情報が光信号によって光センサ２４へ送信され、シールドボックス２０の外部へ出力される。
【００２１】
シールドボックス２０の外部には、携帯無線端末機２２の評価を行い、また、この評価試験のための制御を行う評価制御手段が設けられている。
この評価制御手段は、光センサ２４に接続された受信及び発信機能を有した簡易基地局２５と、簡易基地局２５で受信された信号を解析するとともにランダムな位相制御電圧を出力するパーソナルコンピュータ２６と、簡易基地局２５から発信された信号を３つの信号に分配する分配器２７と、分配器２７から出力された信号をそれぞれ位相制御する３つの移相器２８ａ〜２８ｃと、パーソナルコンピュータ２６からの位相制御電圧をアナログ変換して各移相器２８ａ〜２８ｃに入力するＤ／Ａ変換器２９と、各移相器２８ａ〜２８ｃから出力された信号を増幅してそれぞれの送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃから送信させる増幅器３０ａ〜３０ｃと、を備えている。
【００２２】
上記構成の電磁界環境特性評価システムによると、シールドボックス２０内に設置した携帯無線端末機２２の特性評価が次のようにして実施される。
まず、簡易基地局２５から発信された信号が分配器２７で分配されて各移相器２８ａ〜２８ｃに入力され、パーソナルコンピュータ２６からの位相制御電圧に基づいて、各移相器２８ａ〜２８ｃにより各信号の位相が変化される。そして、これら位相制御がなされた信号は、それぞれ増幅器３０ａ〜３０ｃで増幅されて各送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃからシールドボックス２０内に送信される。
なお、増幅器３０ａ〜３０ｃの増幅度は、後述するように信号を受信する携帯無線端末機２２の受信機の電界強度測定回路が飽和しないように、且つ、受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）レベルのダイナミックレンジが最大となるように設定される。
【００２３】
この結果、各送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃから互いにランダムな位相差をもった信号がシールドボックス２０内に送信され、これら信号はシールドボックス２０の内壁面に反射して、様々は方向から入射された信号が携帯無線端末機２２で受信される。
そして、携帯無線端末機２２は電界強度やビット情報等といった所定の受信信号に関する情報信号を発光素子から光信号として送信し、この受信情報信号が光センサ２４を介して簡易基地局２５で受信される。そして、この受信情報信号はパーソナルコンピュータ２６に入力され、受信電界強度やその変動等の解析がなされ、シールドボックス２０内に形成されたフェージング環境下での携帯無線端末機２２の特性が評価される。したがって、パーソナルコンピュータ２５によって送信信号の位相をランダムに制御することにより、種々なフェージング環境下での携帯無線端末機２２の特性を評価することができる。
【００２４】
更に具体的には、送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃからランダムな位相差をもった信号が送信されると、シールドボックス２０内の空間フィールドの電界が乱れてランダムな電界強度変動を生ずる。
この結果、シールドボックス２０内の多くの観測点では電界強度に対する累積確率分布は図４中のＢで示すようにレイリー分布に近い分布を呈し、それ以外の観測点では同図中のＡで示すようにライス分布を呈する。なお、図４の横軸は受信電界強度の中央値で正規化されており、縦軸は当該中央値のレベル以下となる累積確率を示している。
【００２５】
また、図５には分布Ｂを示す観測点での電界強度変動を示してあり、横軸は移相器の制御電圧を変更するスイッチング回数（すなわち、サンプリング数）を表している。
本実施形態では、移相器のスイッチング周波数を４０Ｈｚとしており、移相器２８ａ〜２８ｃのスイッチング周波数を変えることにより、シールドボックス２０内に所望のフェージングピッチを有する環境を形成して、携帯無線端末機２２の特性評価を実施することができる。
したがって、電磁界環境特性評価システムを用いることにより、室内において、天候、時間、周囲環境等の影響を受けずに、再現性の高い正確な特性評価を簡易に実施することができる。
【００２６】
ここで、上記した実施形態では、評価対象の携帯無線端末機２２をシールドボックス２０内に静的に設置したが、図６に示すように回転駆動される回転テーブル３１上に携帯無線端末機２２を設置して評価試験を行うようにしてもよい。なお、図６に示す例では、環境の電界に影響を与えない発砲材からなる円筒部材３２を回転テーブル３１上に設置し、その上に携帯無線端末機２２を設置してある。
この回転テーブル３１を回転駆動させた状態で評価試験を実施することにより、様々な方向から到来する無線信号を携帯無線端末機２２に受信させることができ、携帯無線端末機２２のアンテナ指向性を考慮した評価試験を行うことができる。
【００２７】
そして、このように携帯無線端末機２２を回転させる場合には、光センサ２４はシールドボックス２０内に複数個間隔を隔てて設けたり、或いは、携帯無線端末機２２の回転軸に沿った上方位置に設けるのが好ましく、このようにすることによって、携帯無線端末機２２から送信される光信号に方向性があっても、当該光信号を光センサにより安定して受信することができる。なお、各光センサ２４からの信号は合成されて簡易基地局２５に入力される。
また、携帯無線端末機２２を回転させない場合にあっても、光センサ２４を複数個設けて各光センサ２４からの信号を合成して簡易基地局２５に入力するようにしてもよく、これによって一層感度を高めることができる。
【００２８】
図７には、携帯無線端末機２２からの受信情報信号を音声信号の形式で受信する第２実施形態に係る電磁界環境特性評価システムの全体構成を、シールドボックス２０を透視した状態で示してある。
なお、上記した第１実施携帯と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００２９】
本実施形態では、シールドボックス２０の携帯無線端末機２２に対向する一壁面に３本の送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃが設けられ、また、シールドボックス２０の同一壁面にはマイクロホン３４が設けられており、このマイクロホン３４の受音面もシールドボックス２０の内部空間内に臨んでいる。
なお、本実施形態では全てのアンテナ２３ａ〜２３ｃを同一の壁面に設置しているが、これらアンテナの設置位置には特に限定はなく、例えば図８に示すように送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃを互いに異なる壁面に設置するようにしてもよい。
また、マイクロホン３４は、後述するように携帯無線端末機２２からの音声信号を受信し易い位置に設置するのが好ましい。
【００３０】
本実施形態では、評価対象としてシールドボックス２０内に設置される携帯無線端末機２２は、通常の携帯電話機と同様に、アンテナ２２ａ、アンテナ２２ａを介して無線信号を受信する受信回路等の他に、特に、この携帯無線端末機２２には、スピーカ、及び、受信電界強度やビット情報等といった受信信号に関する情報を検出して、この受信情報信号をトーン信号等の音声信号としてスピーカから送信する回路が備えられている。
これによって、従来のようにケーブルを用いることなく、図７中に破線矢印で示すように携帯無線端末機２２から受信信号に関する情報が音声信号によってマイクロホン３４へ送信され、シールドボックス２０の外部へ出力される。
【００３１】
ここで、受信電界強度情報を音声信号とする方法の一例としては、携帯無線端末機２２のＲＳＳＩレベルを音声周波数に対応付ければよい。例えば、電界強度が５０ｄＢｕＶ／ｍのときには５００Ｈｚの音声信号、電界強度が１００ｄＢｕＶ／ｍのときには１０００Ｈｚの音声信号をスピーカから送信し、これをマイクロホン３４で受音して、簡易基地局２５でマイクロホン３４からの受信音声信号の周波数を計測して電界強度を検出する。
【００３２】
なお、本実施形態においても、シールドボックス２０の外部には、携帯無線端末機２２の評価を行い、また、この評価試験のための制御を行う評価制御手段が設けられているが、簡易基地局２５はマイクロホン３４に接続されて、マイクロホン３４で受音した音声信号が入力される。
【００３３】
上記構成の電磁界環境特性評価システムによると、第１実施形態と同様に、各送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃから互いにランダムな位相差をもった信号がシールドボックス２０内に送信され、これら信号はシールドボックス２０の内壁面に反射して、様々は方向から入射された信号が携帯無線端末機２２で受信される。そして、携帯無線端末機２２は電界強度やビット情報等といった所定の受信信号に関する情報信号をスピーカから音声信号として送信し、この受信情報信号がマイクロホン３４を介して簡易基地局２５で受信される。そして、この受信情報信号はパーソナルコンピュータ２６に入力され、受信電界強度やその変動等の解析がなされ、シールドボックス２０内に形成されたフェージング環境下での携帯無線端末機２２の特性が評価される。したがって、パーソナルコンピュータ２５によって送信信号の位相をランダムに制御することにより、種々なフェージング環境下での携帯無線端末機２２の特性を評価することができる。
【００３４】
つまり、本実施形態においても、移相器２８ａ〜２８ｃのスイッチング周波数を変えることにより、シールドボックス２０内に所望のフェージング環境を形成して、携帯無線端末機２２の特性評価を実施することができる。
したがって、電磁界環境特性評価システムを用いることにより、室内において、天候、時間、周囲環境等の影響を受けずに、再現性の高い正確な特性評価を簡易に実施することができる。
【００３５】
ここで、上記した第２実施形態では、評価対象の携帯無線端末機２２をシールドボックス２０内に静的に設置したが、図８に示すように回転駆動される回転テーブル３１上に携帯無線端末機２２を設置して評価試験を行うようにしてもよい。なお、図８に示す例では、環境の電界に影響を与えない発砲材からなる円筒部材３２を回転テーブル３１上に設置し、その上に携帯無線端末機２２を設置してある。
この回転テーブル３１を回転駆動させた状態で評価試験を実施することにより、様々な方向から到来する無線信号を携帯無線端末機２２に受信させることができ、携帯無線端末機２２のアンテナ指向性を考慮した評価試験を行うことができる。
【００３６】
そして、このように携帯無線端末機２２を回転させる場合には、マイクロホン３４はシールドボックス２０内に複数個間隔を隔てて設けるのが好ましく、このようにすることによって、携帯無線端末機２２から送信される音声信号に方向性があっても、当該音声信号をマイクロホンにより安定して受信することができる。なお、各マイクロホン３４からの信号は合成されて簡易基地局２５に入力される。
また、携帯無線端末機２２を回転させない場合にあっても、マイクロホン３４を複数個設けて各マイクロホン３４からの信号を合成して簡易基地局２５に入力するようにしてもよく、これによって一層感度を高めることができる。
【００３７】
なお、上記した第１実施形態及び第２実施形態では携帯無線端末機（携帯電話機）を評価対象としたが、本発明は無線端末機一般の評価試験に広く適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、屋内においてフィールドシミュレーションを行うことができるシステムを簡易な構成によって実現することができ、しかも、評価対象にケーブル等を接続する必要がなくなって、無線端末機の十分な特性評価を精度よく行うことができる。
そして、特に本発明では、無線端末機からの受信情報信号を無線電波とは異なる光信号又は音声信号で出力するようにしたため、試験のために送信する無線電波とこの受信情報信号とがシールドボックス内で干渉してしまう事態が生ぜず、この点での正確な評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁界環境特性評価システムの構成図である。
【図２】送信用アンテナの他の配置例を示す図である。
【図３】相関係数ヒストグラムの一例を示すグラフある。
【図４】電界強度における累積確率分布を示すグラフである。
【図５】電界強度の変動を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る電磁界環境特性評価システムの他の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電磁界環境特性評価システムの構成図である。
【図８】送信用アンテナの他の配置例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る電磁界環境特性評価システムの他の構成例を示す図である。
【図１０】従来の屋外評価方法の一例を説明する図である。
【図１１】従来の屋内評価方法の一例を説明する図である。
【図１２】従来の屋内評価方法の他の一例を説明する図である。
【符号の説明】
２０・・・シールドボックス、２１・・・電波吸収体、
２２・・・携帯無線端末機、２２ａ・・・アンテナ、
２３ａ〜２３ｃ・・・送信用アンテナ、２４・・・光センサ、
２５・・・簡易基地局、２６・・・パーソナルコンピュータ、
２７・・・分配器、２８ａ〜２８ｃ・・・移相器、
３１・・・回転テーブル、３４・・・マイクロホン、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system for realizing electromagnetic field environment characteristic evaluation of a wireless terminal such as a mobile communication device with a simple configuration.
[0002]
[Prior art]
In recent years, mobile communication systems, for example, have rapidly spread with the expansion of service areas such as cellular telephones and reduction of communication costs, and accordingly, portable wireless terminals (mobile phones) used in the system The importance of technology for evaluating the characteristics of outdoor propagation environments is increasing.
In particular, in an environment where multiple waves arrive as in mobile communication in a city, severe fading occurs with the movement of the portable wireless terminal, so that static characteristic evaluation alone is insufficient.
[0003]
Conventionally, many methods for evaluating the characteristics of portable wireless terminals have been proposed. However, as an evaluation method for actually measuring outdoors, there is a method as shown in FIG. That is, the simplified base station 1 is installed, and the simplified base station 1 receives radio waves transmitted from a portable wireless terminal (device under test) moving on the measurement path 2 in the city. This is a method for evaluating the characteristics of a wireless terminal.
However, in such a method of actually performing the measurement outdoors, the received electric field strength measured changes depending on the weather, time, ambient environment, etc., so that many measurements are required for accurate evaluation. There was a problem that it took a lot of time and labor to perform statistical evaluation.
[0004]
On the other hand, a method for evaluating the characteristics of a portable wireless terminal indoors has been proposed, and an example thereof is shown in FIG. That is, the fading simulator 3 and the antenna of the portable radio terminal 4 are directly connected by the cable 5 and the fading signal output from the fading simulator 3 is received by the portable radio terminal 4 via the cable 5 to This is a method of evaluating the characteristics based on the reception level of 4.
However, in the method of causing the portable wireless terminal 4 to receive the fading signal via the cable 5 as described above, the situation in which the wireless signal is received by the antenna in a spatially wide environment is reproduced. There is a problem that the evaluation including the entire antenna system of the portable wireless terminal 4 cannot be performed.
[0005]
In addition, a method for evaluating the antenna characteristics of a portable wireless terminal indoors has been proposed in the past, and an example thereof is shown in FIG. That is, an antenna 7 to be evaluated is installed on a portable radio terminal housing 6 that does not have a reception function, and is installed in a shield box 8 of a metal wall that is electromagnetically shielded. In addition, three transmitting antennas 9a to 9c are installed in the shield box 8, and a signal from the standard signal generator 10 outside the shield box is distributed and a random phase change is applied by the phase shifters 11a to 11c. To each of the transmitting antennas 9a to 9c.
Therefore, radio waves with a phase difference are transmitted from the transmitting antennas 9a to 9c into the shield box 8, and the electric field strength in the shield box 8 fluctuates randomly, which is the same as in mobile communication outdoors. The environment is realized.
[0006]
The antenna 7 to be evaluated is connected to the receiver 13 outside the shield box via the cable 12, and the signal received by the antenna 7 is received by the receiver 13 via the cable 12. Then, the signal received by the receiver 13 is digitally converted by the A / D converter 14 and input to the personal computer 15, and the received electric field strength data by the antenna 7 is obtained by the arithmetic processing by the personal computer 15. The personal computer 15 also controls the phase change by the phase shifters 11a to 11c, and acquires received electric field strength data by variously changing the electromagnetic field environment in the shield box 8.
[0007]
However, in the method of connecting the antenna 7 and the external receiver 13 with the cable 12 in this way, the cable 12 is routed into the shield box 8 and the reproducibility of the measurement environment is impaired. There is a problem that the electric field environment in the shield box 8 is disturbed by the current flowing through the shield 12, and accurate evaluation cannot be performed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when field simulation is performed indoors in order to save time and labor, there is a problem that sufficient characteristic evaluation of the wireless terminal cannot be performed.
The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and an object thereof is to provide an electromagnetic field environmental characteristic evaluation system capable of performing sufficient characteristic evaluation of a wireless terminal by indoor simulation.
Here, the radio terminal receives radio waves and transmits an information signal related to the received signal. In particular, in the present invention, interference between a signal received by the radio terminal and a signal transmitted from the radio terminal also occurs. It aims to prevent and realize more accurate evaluation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the electromagnetic field environment characteristic evaluation system for a wireless terminal according to the present invention, a transmitting antenna is disposed in an electromagnetically shielded shield box, the wireless terminal to be evaluated is installed, and a wireless signal is transmitted from the transmitting antenna. Is reproduced and the electromagnetic field environment characteristics of the signal received by the wireless terminal are reproduced.
Here, in the present invention, the wireless terminal is provided with means for transmitting information signals related to received signals such as electric field strength as signals other than radio waves such as optical signals or audio signals, and a plurality of transmission signals are provided in the shield box. A trust antenna is provided, and an optical sensor or microphone for receiving a reception information signal transmitted from the wireless terminal is provided in the shield box. Thus, the reception information signal of the wireless terminal in the shield box is input to the evaluation control means provided outside the shield box via the optical signal or the audio signal.
[0010]
This makes it possible to carry out measurements with excellent reproducibility without being affected by the weather, time, ambient environment, etc., and to use the cable to evaluate the characteristics of the entire wireless terminal including the antenna system. Space can be performed accurately as an interface.
Since the reception information signal transmitted from the wireless terminal is not a radio wave, there is no interference with the radio wave transmitted from the transmitting antenna for performing the evaluation test.
[0011]
Further, in the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to the present invention, an optical sensor that installs a rotary table in a shield box and installs a wireless terminal on the rotary table and receives received signal information from the wireless terminal or A plurality of microphones are provided.
As a result, taking into account the antenna directivity of the wireless terminal, the wireless terminal can receive a wireless signal from various directions of arrival and perform reception evaluation, and a received information signal transmitted from the wireless terminal Can be reliably received.
[0012]
In the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to the present invention, a radio wave absorber is provided on a part or all of the inner wall of the shield box.
Accordingly, even when the space volume in the shield box is reduced, fluctuations in the antenna input impedance of the wireless terminal can be avoided, and stable measurement can be performed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An electromagnetic field environment characteristic evaluation system for a portable wireless terminal according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the overall configuration of the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to the first embodiment that receives a reception information signal from the portable wireless terminal 22 in the form of an optical signal, with the shield box 20 seen through. is there.
[0014]
The shield box 20 is a metal rectangular parallelepiped box, and the internal space of the shield box 20 is electromagnetically shielded from the outside.
In this embodiment, since the measurement frequency is 800 MHz, the width W of the shield box 20 is 1670 mm, the height H is 1330 mm, and the depth L is 2000 mm.
The size of the shield box 20 is not particularly limited, but if the volume of the inner space of the shield box 20 is increased, a favorable evaluation environment is maintained even when a relatively large portable wireless terminal is evaluated. be able to.
[0015]
Incidentally, in order to maintain a good evaluation environment, it is preferable that the mobile radio terminal 22 to be evaluated has a volume of about 2% or less of the internal space volume of the shield box.
In order to further reduce the size of the shield box 20, the whole or a part of the inner wall surface of the shield box is covered with a radio wave absorber 21, and the portable wireless terminal (evaluation target) 22 installed inside the shield box 20 is used. If a change in antenna input impedance is avoided, a favorable evaluation environment can be maintained. In the present embodiment, only the inner wall surface that is the back surface of the portable wireless terminal 22 is covered with the radio wave absorber 21.
[0016]
Three transmission antennas 23 a to 23 c are provided on one wall surface of the shield box 20 facing the portable radio terminal 22, and the distal ends of these transmission antennas 23 a to 23 c are located in the internal space of the shield box 20. I'm here. Each of the transmitting antennas 23a to 23c is provided at an interval, and this interval is set to about one wavelength or more of a radio signal used for measurement to suppress the coupling between these antennas. I try to be a source.
An optical sensor 24 is provided on the same wall surface of the shield box 20, and the light receiving surface of the optical sensor 24 also faces the internal space of the shield box 20.
[0017]
There is no particular limitation on the format of the transmitting antennas 23a to 23c, and a linear antenna such as a standard dipole antenna, a flat antenna printed on a printed board or the like, a plate antenna, or the like can be used. In addition, these antennas may be tilted with respect to the wall surface (tilt), whereby the inter-antenna coupling and the cross polarization discrimination (XPD) can be made variable.
In the present embodiment, all the antennas 23a to 23c are installed on the same wall surface. However, the installation positions of these antennas are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 2, the transmitting antennas 23a to 23c are connected to each other. You may make it install in a different wall surface. Moreover, it is preferable to avoid installing the antennas 23a-23c in the corner part enclosed by the wall surface.
[0018]
Further, the number of transmitting antennas is required to be two or more, and there is no problem in the weak electric field sensitivity test or the like, but there is a close relationship with the correlation coefficient in the electric field strength inside the shield box 20, and this correlation coefficient As is well known, the number of transmitting antennas is required to be three or more in order to approach the low correlation coefficient as in the outdoor environment (Science Technical Report, AP94-1, 1994, “Basics of Field Simulator”). Consideration"). Note that four or more transmitting antennas may be provided, and the correlation coefficient decreases further as the number of transmitting antennas increases, so that favorable evaluation can be performed.
For reference, FIG. 3 shows a correlation coefficient histogram at the center of the shield box 20 when three transmitting antennas are provided, and the average value of the correlation coefficient is comparable to an outdoor environment of about 0.2. Therefore, the value is practically acceptable.
[0019]
The light sensor 24 can use various light receiving elements such as a pin light detector and an avalanche photo detector (APD), in particular, high quantum efficiency, high speed response, wide band characteristics, low noise operation, It is preferable to have a small size and light weight with high reliability and low power consumption.
The optical sensor 24 is preferably installed at a position where it can easily receive an optical signal from the portable wireless terminal 22 as will be described later.
[0020]
Here, the portable wireless terminal 22 installed in the shield box 20 as an evaluation target is not limited to an antenna 22a, a receiving circuit that receives a wireless signal via the antenna 22a, and the like, as in a normal mobile phone. The portable wireless terminal 22 includes a light emitting element and a circuit that detects information related to a received signal such as received electric field strength and bit information and transmits the received information signal as an optical signal from the light emitting element. Yes.
As a result, the information regarding the received signal is transmitted from the portable wireless terminal 22 to the optical sensor 24 by the optical signal as shown by the broken line arrow in FIG. Is output.
[0021]
Outside the shield box 20, there is provided an evaluation control means for evaluating the portable wireless terminal 22 and performing control for this evaluation test.
This evaluation control means includes a simple base station 25 having reception and transmission functions connected to the optical sensor 24, and a personal computer 26 that analyzes a signal received by the simple base station 25 and outputs a random phase control voltage. A distributor 27 that distributes a signal transmitted from the simple base station 25 to three signals, three phase shifters 28 a to 28 c that respectively control the phase of the signal output from the distributor 27, and a personal computer 26. The D / A converter 29 that converts the phase control voltage of the signal into an analog signal and inputs the analog signal to the phase shifters 28a to 28c, and amplifies the signals output from the phase shifters 28a to 28c to transmit the respective transmission antennas 23a to 23a. And amplifiers 30a to 30c that transmit from 23c.
[0022]
According to the electromagnetic field environment characteristic evaluation system configured as described above, the characteristic evaluation of the portable wireless terminal 22 installed in the shield box 20 is performed as follows.
First, a signal transmitted from the simple base station 25 is distributed by the distributor 27 and input to the phase shifters 28a to 28c, and based on the phase control voltage from the personal computer 26, the phase shifters 28a to 28c. The phase of each signal is changed. The phase-controlled signals are amplified by the amplifiers 30a to 30c and transmitted from the transmitting antennas 23a to 23c into the shield box 20.
As will be described later, the amplification degree of the amplifiers 30a to 30c is set so that the field strength measurement circuit of the receiver of the portable wireless terminal 22 that receives the signal is not saturated, and the received field strength (RSSI: Received Signal Strength Indicator). ) The level dynamic range is set to the maximum.
[0023]
As a result, signals having a random phase difference are transmitted from the transmitting antennas 23a to 23c into the shield box 20, and these signals are reflected on the inner wall surface of the shield box 20, and various incidents are made from directions. A signal is received by the portable wireless terminal 22.
Then, the portable wireless terminal 22 transmits an information signal related to a predetermined reception signal such as electric field strength and bit information as an optical signal from the light emitting element, and this reception information signal is received by the simple base station 25 via the optical sensor 24. The The received information signal is input to the personal computer 26, where the received electric field strength and its fluctuation are analyzed, and the characteristics of the portable wireless terminal 22 in the fading environment formed in the shield box 20 are evaluated. . Therefore, the characteristics of the portable radio terminal 22 under various fading environments can be evaluated by randomly controlling the phase of the transmission signal by the personal computer 25.
[0024]
More specifically, when a signal having a random phase difference is transmitted from the transmitting antennas 23a to 23c, the electric field in the spatial field in the shield box 20 is disturbed, resulting in random electric field strength fluctuations.
As a result, at many observation points in the shield box 20, the cumulative probability distribution with respect to the electric field intensity exhibits a distribution close to the Rayleigh distribution as indicated by B in FIG. 4, and at other observation points, indicated by A in the figure. The rice distribution is as follows. Note that the horizontal axis in FIG. 4 is normalized by the median value of the received electric field strength, and the vertical axis indicates the cumulative probability of being below the median level.
[0025]
Further, FIG. 5 shows the electric field strength fluctuation at the observation point showing the distribution B, and the horizontal axis represents the number of switching times (that is, the number of samplings) for changing the control voltage of the phase shifter.
In the present embodiment, the switching frequency of the phase shifter is set to 40 Hz, and an environment having a desired fading pitch is formed in the shield box 20 by changing the switching frequency of the phase shifters 28a to 28c. Evaluation of the characteristics of the machine 22 can be carried out.
Therefore, by using the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system, accurate characteristic evaluation with high reproducibility can be easily performed in the room without being affected by the weather, time, ambient environment, and the like.
[0026]
Here, in the above-described embodiment, the mobile radio terminal 22 to be evaluated is statically installed in the shield box 20, but the mobile radio terminal 22 is placed on a rotary table 31 that is rotationally driven as shown in FIG. May be installed to perform an evaluation test. In the example shown in FIG. 6, a cylindrical member 32 made of a foam material that does not affect the electric field of the environment is installed on the rotary table 31, and the portable wireless terminal 22 is installed thereon.
By carrying out the evaluation test in a state where the turntable 31 is rotationally driven, the mobile radio terminal 22 can receive radio signals coming from various directions, and the antenna directivity of the mobile radio terminal 22 can be increased. It is possible to conduct an evaluation test in consideration of the above.
[0027]
When the portable wireless terminal 22 is rotated in this way, the optical sensors 24 are provided in the shield box 20 at a plurality of intervals, or an upper position along the rotation axis of the portable wireless terminal 22. In this way, even if the optical signal transmitted from the portable wireless terminal 22 has directionality, the optical signal can be stably received by the optical sensor. The signals from the respective optical sensors 24 are combined and input to the simple base station 25.
Further, even when the portable wireless terminal 22 is not rotated, a plurality of optical sensors 24 may be provided to synthesize signals from the optical sensors 24 and input them to the simplified base station 25. Sensitivity can be further increased.
[0028]
FIG. 7 shows the entire configuration of the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to the second embodiment for receiving the reception information signal from the portable wireless terminal 22 in the form of an audio signal in a state where the shield box 20 is seen through. is there.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as above-mentioned 1st implementation mobile phone, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0029]
In the present embodiment, three transmission antennas 23 a to 23 c are provided on one wall surface of the shield box 20 facing the portable wireless terminal 22, and a microphone 34 is provided on the same wall surface of the shield box 20. The sound receiving surface of the microphone 34 also faces the internal space of the shield box 20.
In the present embodiment, all the antennas 23a to 23c are installed on the same wall surface. However, the installation positions of these antennas are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 8, the transmitting antennas 23a to 23c are connected to each other. You may make it install in a different wall surface.
Further, the microphone 34 is preferably installed at a position where it is easy to receive an audio signal from the portable wireless terminal 22 as will be described later.
[0030]
In this embodiment, the portable wireless terminal 22 installed in the shield box 20 as an evaluation target is similar to an ordinary mobile phone, in addition to an antenna 22a, a reception circuit that receives a radio signal via the antenna 22a, and the like. In particular, the portable radio terminal 22 includes a speaker and a circuit that detects information related to a received signal such as received electric field strength and bit information and transmits the received information signal from the speaker as an audio signal such as a tone signal. Is provided.
As a result, information relating to the received signal is transmitted from the portable wireless terminal 22 to the microphone 34 as an audio signal and output to the outside of the shield box 20 as indicated by a broken line arrow in FIG. Is done.
[0031]
Here, as an example of a method of using the received electric field strength information as an audio signal, the RSSI level of the portable wireless terminal 22 may be associated with the audio frequency. For example, a 500 Hz audio signal is transmitted from a speaker when the electric field strength is 50 dBuV / m, and a 1000 Hz audio signal is transmitted from a speaker when the electric field strength is 100 dBuV / m, and this is received by the microphone 34. The electric field strength is detected by measuring the frequency of the received voice signal from.
[0032]
Also in the present embodiment, an evaluation control means is provided outside the shield box 20 for evaluating the mobile radio terminal 22 and performing control for this evaluation test. Reference numeral 25 is connected to the microphone 34 and an audio signal received by the microphone 34 is input.
[0033]
According to the electromagnetic field environment characteristic evaluation system having the above configuration, signals having random phase differences are transmitted from the transmitting antennas 23a to 23c into the shield box 20 as in the first embodiment, and these signals are shielded. Signals reflected from the inner wall surface of the box 20 and incident from various directions are received by the portable wireless terminal 22. The portable wireless terminal 22 transmits an information signal related to a predetermined reception signal such as electric field intensity and bit information as a sound signal from the speaker, and the reception information signal is received by the simple base station 25 via the microphone 34. The received information signal is input to the personal computer 26, where the received electric field strength and its fluctuation are analyzed, and the characteristics of the portable wireless terminal 22 in the fading environment formed in the shield box 20 are evaluated. . Therefore, the characteristics of the portable radio terminal 22 under various fading environments can be evaluated by randomly controlling the phase of the transmission signal by the personal computer 25.
[0034]
That is, also in this embodiment, by changing the switching frequency of the phase shifters 28a to 28c, a desired fading environment can be formed in the shield box 20, and the characteristics evaluation of the portable wireless terminal 22 can be performed. .
Therefore, by using the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system, accurate characteristic evaluation with high reproducibility can be easily performed in the room without being affected by the weather, time, ambient environment, and the like.
[0035]
Here, in the second embodiment described above, the mobile wireless terminal 22 to be evaluated is statically installed in the shield box 20, but the mobile wireless terminal is placed on the rotary table 31 that is rotationally driven as shown in FIG. The machine 22 may be installed to perform an evaluation test. In the example shown in FIG. 8, a cylindrical member 32 made of a foam material that does not affect the electric field of the environment is installed on the rotary table 31, and the portable wireless terminal 22 is installed thereon.
By carrying out the evaluation test in a state where the turntable 31 is rotationally driven, the mobile radio terminal 22 can receive radio signals coming from various directions, and the antenna directivity of the mobile radio terminal 22 can be increased. It is possible to conduct an evaluation test in consideration of the above.
[0036]
When the portable wireless terminal 22 is rotated in this way, it is preferable that a plurality of microphones 34 be provided in the shield box 20 at intervals, so that transmission from the portable wireless terminal 22 can be performed. Even if the audio signal to be transmitted has directionality, the audio signal can be stably received by the microphone. The signals from the microphones 34 are combined and input to the simplified base station 25.
Even when the portable wireless terminal 22 is not rotated, a plurality of microphones 34 may be provided to synthesize signals from the microphones 34 and input them to the simplified base station 25, thereby further increasing sensitivity. Can be increased.
[0037]
In the first embodiment and the second embodiment described above, the portable wireless terminal (mobile phone) is an evaluation object, but the present invention can be widely applied to general evaluation tests of wireless terminals.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a system capable of performing field simulation indoors can be realized with a simple configuration, and there is no need to connect a cable or the like to an evaluation object, and a wireless terminal It is possible to accurately evaluate the characteristics of
In particular, according to the present invention, since the reception information signal from the wireless terminal is output as an optical signal or an audio signal different from the radio wave, the radio wave transmitted for the test and the reception information signal are shielded. There is no situation in which interference occurs, and an accurate evaluation at this point can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electromagnetic field environment characteristic evaluation system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating another arrangement example of transmission antennas.
FIG. 3 is a graph showing an example of a correlation coefficient histogram.
FIG. 4 is a graph showing a cumulative probability distribution in electric field strength.
FIG. 5 is a graph showing variations in electric field strength.
FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of an electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating another arrangement example of transmitting antennas.
FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a conventional outdoor evaluation method.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a conventional indoor evaluation method.
FIG. 12 is a diagram illustrating another example of a conventional indoor evaluation method.
[Explanation of symbols]
20 ... Shield box, 21 ... Radio wave absorber,
22 ... portable wireless terminal, 22a ... antenna,
23a to 23c ... transmitting antenna, 24 ... optical sensor,
25 ... Simple base station, 26 ... Personal computer,
27 ... distributor, 28a-28c ... phase shifter,
31 ... rotating table, 34 ... microphone,

Claims

An electromagnetic field environment characteristic of a signal received from a transmitting antenna by transmitting a radio signal from the transmitting antenna by installing a transmitting antenna in an electromagnetically shielded shield box and installing a radio terminal to be evaluated In the electromagnetic field environment characteristic evaluation system that reproduces
A plurality of transmitting antennas are arranged in the shield box, and a means for transmitting an information signal related to the received signal as an optical signal to the wireless terminal is provided.
Further, an optical sensor for receiving the reception information signal transmitted from the wireless terminal is arranged in the shield box, and the reception information of the wireless terminal is passed through the optical sensor to the evaluation control means provided outside the shield box. An electromagnetic field environment characteristic evaluation system for a wireless terminal characterized by inputting a signal.

The electromagnetic environment characteristic evaluation system for a wireless terminal according to claim 1,
Install a rotating table in the shield box and install a wireless terminal on the rotating table.
Also, a plurality of optical sensors that receive reception information signals from the wireless terminal are arranged, and the reception information signals received by these optical sensors are synthesized and input to the evaluation control means. System for evaluating electromagnetic field environment characteristics of aircraft.

An electromagnetic field environment characteristic of a signal received from a transmitting antenna by transmitting a radio signal from the transmitting antenna by installing a transmitting antenna in an electromagnetically shielded shield box and installing a radio terminal to be evaluated In the electromagnetic field environment characteristic evaluation system that reproduces
A plurality of transmitting antennas are provided in the shield box, and a means for transmitting an information signal related to the received signal as a voice signal to the wireless terminal is provided.
Further, a microphone for receiving the reception information signal transmitted from the wireless terminal is arranged in the shield box, and the reception information signal of the wireless terminal is sent to the evaluation control means provided outside the shield box via the microphone. An electromagnetic field environment characteristic evaluation system for a wireless terminal characterized by inputting.

In the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system of the wireless terminal according to claim 3,
Install a rotating table in the shield box and install a wireless terminal on the rotating table.
In addition, a plurality of microphones that receive reception information signals from the wireless terminal are arranged, and the reception information signals received by these microphones are synthesized and input to the evaluation control means. Electromagnetic field environment characteristic evaluation system.

In the electromagnetic field environmental characteristic evaluation system of the wireless terminal according to any one of claims 1 to 4,
An electromagnetic field environment characteristic evaluation system for a wireless terminal, wherein a radio wave absorber is provided on a part or all of an inner wall of a shield box.