JP3645073B2

JP3645073B2 - 無線端末機の電磁界環境特性評価システム

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Publication number: JP3645073B2
Application number: JP20978397A
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: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1138056A

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７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８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９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。
【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無線電波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受信用アンテナを配設してある。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受信用アンテナを介して入力する。
【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。
【００１１】
また、本発明に係る電磁界環境特性評価システムでは、各送信用アンテナは互いに約１波長以上の間隔を隔てて配設されている。
これによって、送信用アンテナ間のアンテナ間結合を低減することができ、独立した信号源として実際に近い電磁界環境を再現することができる。
【００１２】
また、本発明に係る電磁界環境特性評価システムでは、シールドボックス内に回転テーブルを設置し、当該回転テーブル上に無線端末機を設置している。
これによって、様々な到来方向からの受信評価を行うことができ、無線端末機のアンテナ指向性を考慮に入れた特性評価を行うことができる。
【００１３】
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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態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、シールドボックス２０を透視した状態で、本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示してある。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
また、シールドボックス２０の同一壁面には受信用アンテナ２４が設けられており、この受信用アンテナ２４の先端部もシールドボックス２０の内部空間内に臨んでいる。
ここで、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、送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃ間のアンテナ間結合を抑制して、独立した信号源となるようにしている。
【００１８】
なお、送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃや受信用アンテナ２４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、２４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。なお、受信用アンテナ２４は、携帯無線端末機２２からの電波を受信し易い位置に設置するのが好ましい。また、各送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃ及び受信用アンテナ２４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。
【００１９】
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といった低い値となり、実用上問題のない値である。
【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、アンテナ２２ａを介して無線信号を送信する送信回路等を有したものであるが、特に、この携帯無線端末機２２には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、この情報信号を無線電波としてアンテナ２２ａ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無線によって受信用アンテナ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、受信用アンテナ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移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からの移相制御電圧をアナログ変換して各移相制御器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からの移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無線電波として送信し、この受信情報信号が受信用アンテナ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。
また、上記した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。
【００２７】
なお、上記したシステムにおいて、無線端末機２２に受信信号に関する情報信号を光信号として送信する機能或いはトーン信号等の音声信号として送信する機能を設け、受信用アンテナ２４を光信号を受信する光センサ或いは音声信号を受信するマイクロホンに変更し、また、簡易基地局２５に光センサ或いはマイクロホンからの信号をパーソナルコンピュータ２６に出力する機能を設ければ、無線端末機２２からの受信情報信号を電波とは異なる信号形式で得ることができる。このように電波と異なる信号形式とする場合には、送信用アンテナと受信用アンテナとのアンテナ間結合を考慮する必要がなくなって設計の自由度が増すとともに、無線端末機へ送信する信号と無線端末機から受信する信号との間の干渉も考慮する必要がなくなってより高精度な評価試験を実施することが可能となる。
【００２８】
【実施例】
図１に示した構成のシステムによって、携帯無線端末機の特性評価試験を行った結果を以下に説明する。
【００２９】
この評価試験は測定下限周波数を８００ＭＨｚ帯として行い、シールドボックス２０の大きさを幅Ｗ＝１６５０ｍｍ、高さＨ＝１３３０ｍｍ、奥行きＬ＝２０００ｍｍとした。測定周波数が８２０ＭＨｚでのシールドボックス内部の空間フィールドサイズはそれぞれ４．５１λ、３．６４λ、５．４７λとなる。測定空間フィールドを囲む外壁はすべて金属壁であり、波源（送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃ）から評価対象の携帯無線端末機２２方向の壁面にのみ電波吸収体２１を敷設している。
【００３０】
ここで、この電波吸収体２１を敷いたのは携帯無線端末機２２の入力インピーダンスが変化することによる携帯無線端末機２２の特性の劣化を防ぐためである。また、波源にはオフセットした３本の標準ダイポールアンテナを使用し、パーソナルコンピュータ２６が制御する簡易基地局（シグナリングテスタＭＤ１６２０Ｂ）２５から分配された送信信号を、それぞれ独立した移相器２８ａ〜２８ｃでランダムに変化させ、測定空間フィールド内の電界を乱すことでフェージング環境を実現した。
【００３１】
携帯無線端末機２２はシールドボックス２０内部の任意の位置に固定するため、実際の携帯無線端末２２の移動速度（移動局速度）は移相器２８ａ〜２８ｃを制御するスイッチング間隔で制御した。これによって、フェージングピッチを変化させることが可能になり、様々な伝搬環境を実現することができた。
更に、このシステムでは、測定条件の影響を最小限にするために携帯無線端末機２２にケーブル等を接続せずに、携帯無線端末機２２が受信した信号レベルをＩＦに変換してＲＳＳＩ出力電圧信号を再び携帯無線端末機２２から送信する。これによって、この信号を受信アンテナ２４で受信して携帯無線端末機２２の受信信号レベルを得ることができる。
【００３２】
このようなハードウェア構成として評価試験を実施し、下記のような解析によって、シールドボックス２０内の電界強度分布を計算により求め、また、測定エリアにおける累積確率分布、相関係数の検討を行い、交差偏波識別度（ＸＰＤ）も明らかにした。
【００３３】
シールドボックス２０の解析は、形状が直方体であること、回折波や透過波を考慮しないこと、およびＦＤＴＤ法のようなＭａｘｗｅｌｌ方程式を数値的に計算する方法と比較して計算時間が大幅に少なくて済むことにより、鏡像点法（イメージ法）によるレイトレーシングを用いた。その鏡像点法について簡単に説明する。
【００３４】
送信点から放射された電波はボックス２０内の壁面で幾何学的な反射を繰り返して様々な軌跡で受信点に到達する。その到達した全ての電波を重ね合わせて電界強度を算出する。この時、反射点では入射角と反射角が等しいとし、図１０に示すように、送信点の鏡像送信点を考えることによって受信点に到達する直接波と反射波とを全て直線として考えることができる。したがって、鏡像送信点から受信点までの距離がそれぞれの反射する電波の伝搬距離になり、電界強度はその距離に反比例して減衰する。以上のことから受信点での電界強度Ｅは式（１）で表せる。
ただし、Ｅ₀は送信点での電界強度、ｋは伝搬定数、Ｒ_iは各送信点からの距離、ｎは全送信点の数である。なお、図１０では境界面での交差回数、すなわち反射回数を１回と考えた２次元のモデルであるが、計算では３次元的に複数回の反射を考える。
【００３５】
【数１】

【００３６】
次に、図１１に示す解析モデルについて、シールドボックス２０内の電界強度分布の解析を行った。
解析空間の１面には電波吸収体２１があり、反射面への入射角度、偏波、及び材質によって反射係数が大きく異なる。
使用した単層形電波吸収体におけるＴＥ波およびＴＭ波の入射角をθ、電界吸収体の複素比誘電率、複素透磁率をε_r、μ_r、厚さをＤとするフレネルの複素反射係数は式（２）〜（５）で表せる。
【００３７】
【数２】

【００３８】
【数３】

【００３９】
【数４】

【００４０】
【数５】

【００４１】
また、受信点での電界強度は、各反射点における反射係数を考慮して入射波を各偏波成分に分解して計算しなければならない。このため、図１２のように法線ベクトルをｎとする反射面に対して送信点Ｔ、受信点Ｒ、鏡像点Ｔ’を含む面を入射面と定義し、その入射面の法線ベクトルをｐとする。
鏡像点Ｔ’から受信点Ｒへの方向ベクトルをｒ、鏡像点Ｔ’での電界ベクトルをｅとする。鏡像点Ｔ’での電界ベクトルｅは方向ベクトルｒと垂直な成分のみを考えればよいので、ベクトルｅの入射面に対して平行な成分（反射面に対してはＴＭ反射）とベクトルｅの入射面に対して垂直な成分（反射面に対してはＴＥ反射）だけを考慮すると、受信点での電界強度は式（６）で表すことができる。
【００４２】
【数６】

【００４３】
【表１】

【００４４】
表１に示す解析パラメータを用いて、式（６）を計算することにより垂直偏波の電界強度分布及び水平偏波の電界強度分布を求め、解析すると以下の通りとなる。
これらの分布は、全ての波源が垂直で等振幅同相給電したものである。ただし、解析した断面（観測断面）は波源、金属壁面、および吸収体から１波長以内の近傍は解析範囲としていない。これは反射面も２次波源と考えられるので計算する領域として望ましくないからである。
【００４５】
次に、観測断面における交差偏波識別度（ＸＰＤ）についての検討を行う。式（６）を計算することにより求めた垂直偏波の電界強度分布及び水平偏波の電界強度分布で、全ての波源が垂直のときの各偏波成分の正規化レベルの差は１１．６ｄＢである。一方、すべての波源を水平としたとき、すなわち波源である送信用アンテナをＸＹ断面内で９０度傾けたときの電界強度分布は、水平偏波成分の方が若干強く、ＸＰＤは−０．７ｄＢである。したがって、フィールド全体のＸＰＤは最大で１２．３ｄＢの範囲で可変できることがわかる。
また、垂直偏波成分は、送信用アンテナを垂直から徐々に傾けることで、波源から離れた場所の電界強度レベルが相対的に強くなり、水平偏波成分についてもフィールド全体の電界強度レベルが大きくなる。
【００４６】
次に、実際の移動環境で起こるフェージングを実現するために、すべての波源の位相をランダムに変化させてフィールド内の電界強度を変動させた。この時の観測断面（Ｙ＝１．８２λにおけるＺＸ平面）におけるフェージング分布を求めたところ、フィールド内の多くの測定点においてレイリー分布、ライス分布に従うフェージングが起きていることがわかった。このとき、いずれの分布においても、測定可能範囲は最大で０．５λ×０．５λ程度である。
また、観測断面内では、波源のある壁面から携帯無線端末機２２方向であるＺ方向への距離が２．５λ以内の範囲にレイリー分布となるエリアが多く存在し、逆に２．５λよりも離れた吸収体方向にはライス分布を示すエリアが多く存在した。これは吸収体２１から反射する電界強度レベルが他の壁面からの反射電界レベルに比べて非常に小さいために、吸収体２１に近い場所では直接波の電界強度レベルが支配的になるためと考えられる。
【００４７】
次に、レイリー分布、およびライス分布となる測定点の累積確率分布を求めたところ、図４に示した分布が得られた。
図４中の分布Ｂは、累積確率が０．１パーセント、正規化受信電界強度レベルが約−２８ｄＢまではレイリー分布と極めて良く一致しており、この測定点は実際の屋外移動伝播路に非常に近い状態と判断できる。そして、このときの電界強度変動は図５に示したようになり、フェージング速度は移相器２８ａ〜２８ｃを制御するスイッチング周期に依存するので、この周期時間を制御して所望の移動局の移動速度に合わせることができる。なお、スイッチング周期を半分にするとフェージングピッチも半分になる。
このときの短区間中央値はともに−７．５４ｄＢである。したがって、移相器を制御することにより、フェージングを起こして移動局速度も制御できることがわかった。
【００４８】
以上より平面においての検討は明らかになったが、実際は空間に携帯無線端末機２２を設置するので測定空間の大きさを正確に把握する必要がある。上記で求めたフェージング分布について、Ｚ方向が１．５λから２．５λまでの範囲において空間的な広がり（レイリーゾーン）を調べた結果、観測断面（Ｙ＝１．８２λ）を含むものにはＡ、Ｂ、Ｃの３つの断面があった。ＡはＹ軸正負方向ともに０．３６λ、Ｂは空間として最も広く正方向に０．５５λ、負方向に０．７３λ、Ｃは正方向が０．１８λ、負方向が０．３６λであった。これらをまとめたものを表２に示す。
Ａ、Ｂともに携帯無線端末機２２を置くのに充分な空間であり、周波数が８２０ＭＨｚではＡで約５，０００ｃｃ、Ｂで約６，６００ｃｃの測定可能領域がある。また、最も広い空間ＢのＸＰＤは、およそ−１０ｄＢから３０ｄＢまでの４０ｄＢの範囲に置いてランダムに変化し、このときの中央値は１０．６９ｄＢであることがわかった。
【００４９】
【表２】

【００５０】
シールドボックス２０内で各特性を評価する上で重要なことは、各測定点で低い相関を示すことである。任意の２点のデータをＸ_i、Ｙ_iとすれば相関係数Ｒは式（７）で求められる。
ただし、Ｎはデータ数、Ｘ（オーバーバー）、Ｙ（オーバーバー）はそれぞれＸ、Ｙの平均値、Ｓ_X、Ｓ_YはそれぞれＸ、Ｙの標準偏差である。
【００５１】
【数７】

【００５２】
相関係数Ｒは−１≦Ｒ≦１の範囲にあり、Ｘが大きいほどＹも大きいという関係が強いときは１に近づき、逆にＸが大きいほどＹが小さいという関係が強ければ−１に近づく。
屋外環境を再現するには、屋外と同様に相関が低いことが必須条件である。シールドボックス２０内レイリーゾーンであるＡ、Ｂの２つの空間の相関係数は図１３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す通りであり、実際のフィールドでの相関係数と同様に値がある程度ばらつき、相関が低いことが分かる。特に、広い空間Ａは相関が低く、特性評価を行うのには最適であることがわかった。
【００５３】
上記の実施例によって、送信用アンテナ２３ａ〜２３ｃから送信する信号の位相をランダムに変化させることで、シールドボックス２０内のフィールド電界強度を乱れさせ、レイリー分布、ライス分布を再現できることが確認できた。また、フェージングピッチは、移相器２８ａ〜２８ｃを制御するスイッチング周期を変えることで実現できる。また、実際に携帯無線端末機２２を評価する空間が充分に広いこと、測定空間内の相関係数が低いことから移動体通信環境での特性評価を行うのに充分な条件であることが確認できた。
【００５４】
【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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】本発明の他の一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７】従来の屋外評価方法の一例を説明する図である。
【図８】従来の屋内評価方法の一例を説明する図である。
【図９】従来の屋内評価方法の他の一例を説明する図である。
【図１０】鏡像点法を説明する図である。
【図１１】解析モデルを説明する図である。
【図１２】入射面における成分分解を説明する図である。
【図１３】相関係数ヒストグラムを示すグラフある。
【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・・・受信用アンテナ、
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、

Claims

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電磁界環境特性評価システムであって、
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、無線端末機に受信信号に関する情報信号を無線電波として送信する手段を設け、
更に、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受信用アンテナを配設して、シールドボックスの外部に設けた評価制御手段に当該受信用アンテナを介して無線端末機の受信情報信号を入力することを特徴とする無線端末機の電磁界環境特性評価システム。
請求項１に記載の無線端末機の電磁界環境特性評価システムにおいて、
各送信用アンテナは互いに約１波長以上の間隔を隔てて配設されていることを特徴とする無線端末機の電磁界環境特性評価システム。
請求項１又は請求項２に記載の無線端末機の電磁界環境特性評価システムにおいて、
シールドボックス内に回転テーブルを設置し、当該回転テーブル上に無線端末機を設置したことを特徴とする無線端末機の電磁界環境特性評価システム。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線端末機の電磁界環境特性評価システムにおいて、
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たことを特徴とする無線端末機の電磁界環境特性評価システム。