JP5195214B2 - Antenna characteristic evaluation system - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ特性の評価を行うアンテナ特性評価システムに関する。   The present invention relates to an antenna characteristic evaluation system for evaluating antenna characteristics.

アンテナは、無線伝送特性を左右するキー部品の1つであり、高品質なワイヤレス通信を実現するためには、高性能なアンテナが要求される。このため、電波伝搬環境に応じて、電波の放射・吸収特性を最適化したアンテナ設計を行う必要があり、最適化設計のためには、アンテナの特性を測定・評価するアンテナ特性評価技術が重要となる。   An antenna is one of the key components that influence radio transmission characteristics, and a high-performance antenna is required to realize high-quality wireless communication. For this reason, it is necessary to design an antenna that optimizes the radiation and absorption characteristics of radio waves according to the radio wave propagation environment. For optimization design, antenna characteristic evaluation technology that measures and evaluates antenna characteristics is important. It becomes.

一方、近年のワイヤレス通信の分野では、MIMO(Multi Input Multi Output:複数のアンテナを用いて、データの送受信を行うワイヤレス通信技術)方式を使った高速無線通信が開発されており、将来、携帯端末などの小型の機器においても、マルチアンテナの実装が必須となると予測される。   On the other hand, in the field of wireless communication in recent years, high-speed wireless communication using the MIMO (Multi Input Multi Output: wireless communication technology for transmitting and receiving data using a plurality of antennas) method has been developed. Even in small devices such as those, it is predicted that the mounting of a multi-antenna will be essential.

図27はマルチアンテナの放射パターンを説明するための図である。通信端末MSにアンテナA1、A2のマルチアンテナが設けられている。マルチアンテナ技術では、アンテナA1、A2で受信状態を異なるようにし、片側のアンテナで受信困難な場合でも、反対側のアンテナで受信可能としたダイバーシティ受信を行うことで、通信品質を向上させる。   FIG. 27 is a diagram for explaining a radiation pattern of a multi-antenna. The communication terminal MS is provided with multiple antennas A1 and A2. In the multi-antenna technique, the reception state is made different between the antennas A1 and A2, and even when it is difficult to receive with the antenna on one side, the diversity reception is made possible to receive with the antenna on the other side, thereby improving the communication quality.

アンテナA1、A2の受信状態が異なるほど、ダイバーシティ受信の効果が上がるので、例えば図27のように、一方のアンテナであるアンテナA1の指向性が、左方向に電波を強く放射し(左方向に放射電力が強い)、右方向には電波を弱く放射するといった(右方向は放射電力が弱い)、放射パターンp1である場合には、他方のアンテナには、左方向に電波を弱く放射し、右方向には電波を強く放射する放射パターンp2となるような指向性を持つアンテナA2を、放射パターン同士が重ならない位置に配置する。   As the reception states of the antennas A1 and A2 are different, the effect of diversity reception increases. For example, as shown in FIG. 27, the directivity of the antenna A1, which is one of the antennas, strongly radiates radio waves in the left direction (in the left direction). If the radiation pattern is p1, such as radiating power is strong (radiated power is strong) or radiating radio waves weakly in the right direction (right direction is weak radiating power), the other antenna emits radio waves weakly in the left direction, An antenna A2 having directivity that forms a radiation pattern p2 that radiates radio waves strongly in the right direction is disposed at a position where the radiation patterns do not overlap.

ここで、電波が左から右の方向に送信されて、通信端末MSに到来した場合を考える。電波の放射パターンの強弱は、電波の吸収パターンの強弱と同じであるため、到来電波(到来電波b1とする)に対して、アンテナA2では、吸収電力が弱いので受信困難となるが、アンテナA1では、吸収電力が強いので受信可能となる。   Here, consider a case where radio waves are transmitted from the left to the right and arrive at the communication terminal MS. Since the strength of the radio wave radiation pattern is the same as the strength of the radio wave absorption pattern, it is difficult for the antenna A2 to receive the incoming radio wave (the incoming radio wave b1) because the absorbed power is weak in the antenna A2. Then, since the absorbed power is strong, reception is possible.

また、通信端末MSが移動し、その移動地点において、電波が右から左の方向に送信されて通信端末MSに到来したとすると、この到来電波(到来電波b2とする)に対しては、アンテナA1では、吸収電力が弱いので受信困難であるが、アンテナA2では、吸収電力が強いので受信可能となる。   Further, if the communication terminal MS moves and the radio wave is transmitted from the right to the left direction and arrives at the communication terminal MS at the moving point, the antenna is applied to the incoming radio wave (referred to as the incoming radio wave b2). In A1, it is difficult to receive the signal because the absorbed power is weak. However, the antenna A2 can receive the signal because the absorbed power is strong.

このように、マルチアンテナの設計を行う場合は、電波伝搬環境において、アンテナA1、A2の指向性を互いに補完して、アンテナ間での受信状態の相関(アンテナ間相関)が小さくなるように、放射パターンの最適化を行うことが必要である。   Thus, when designing a multi-antenna, in a radio wave propagation environment, the directivities of the antennas A1 and A2 are complemented with each other so that the reception state correlation between the antennas (inter-antenna correlation) becomes small. It is necessary to optimize the radiation pattern.

図28はアンテナ間相関が小さい場合の電波受信強度を示す図である。縦軸は電波受信強度、横軸は時間である。図27で示したアンテナA1、A2で、到来電波b1、b2を受信したときの受信強度を示している。   FIG. 28 is a diagram showing the radio wave reception intensity when the correlation between the antennas is small. The vertical axis represents radio wave reception intensity, and the horizontal axis represents time. The reception intensity when the incoming radio waves b1 and b2 are received by the antennas A1 and A2 shown in FIG.

時間t0〜t1で到来電波b1があったときは、アンテナA2の受信強度は低下するが、アンテナA1の受信強度は上昇する。また、時間t1以降で到来電波b2があったときは、アンテナA1の受信強度は低下するが、アンテナA2の受信強度は上昇する。このように、アンテナ間相関を小さくして、受信強度の劣化をアンテナ間で補うことができる。   When there is an incoming radio wave b1 at time t0 to t1, the reception intensity of the antenna A2 decreases, but the reception intensity of the antenna A1 increases. Further, when there is an incoming radio wave b2 after time t1, the reception intensity of the antenna A1 decreases, but the reception intensity of the antenna A2 increases. In this way, the correlation between the antennas can be reduced, and the deterioration of the reception intensity can be compensated between the antennas.

図29はアンテナ間相関が大きい場合の電波受信強度を示す図である。縦軸は電波受信強度、横軸は時間である。通信端末MSaには、図27で示したアンテナA1と同じ放射パターンを持つアンテナA2−1が設置しているとする。   FIG. 29 is a diagram showing the radio wave reception intensity when the correlation between antennas is large. The vertical axis represents radio wave reception intensity, and the horizontal axis represents time. It is assumed that the antenna A2-1 having the same radiation pattern as the antenna A1 shown in FIG. 27 is installed in the communication terminal MSa.

時間t0〜t1で到来電波b1があったときは、アンテナA1、A2−1ともに受信強度は上昇するが、時間t1以降で到来電波b2があったときは、アンテナA1、A2−1ともに受信強度は低下してしまう。このように、アンテナ間相関が大きい場合は、放射パターンが落ち込む部分において、アンテナA1、A2−1ともに受信強度が劣化することになる。   When there is an incoming radio wave b1 at time t0 to t1, the reception intensity of both antennas A1 and A2-1 increases. However, when there is an incoming radio wave b2 after time t1, the reception intensity of both antennas A1 and A2-1. Will fall. As described above, when the correlation between the antennas is large, the reception strength of both the antennas A1 and A2-1 deteriorates in the portion where the radiation pattern falls.

アンテナの最適化設計を行う場合には、アンテナ特性評価を行うことが不可欠であるが、特にマルチアンテナの特性を評価する場合は、アンテナ単体の特性ばかりでなく、上述のように、アンテナ間相関が、アンテナ特性を決める際の重要な評価指標となる。   When designing an optimized antenna, it is essential to evaluate the antenna characteristics.In particular, when evaluating the characteristics of a multi-antenna, not only the characteristics of a single antenna but also the correlation between antennas as described above. This is an important evaluation index when determining antenna characteristics.

一方、実際の電波伝搬環境においては、基地局から送信された搬送電波(キャリア)は、マルチパス(信号波が山やビルなどの反射によって複数の経路を伝搬する現象)を経由して通信端末に到達するので、通信端末が移動していた場合には、各パスでキャリアの到来角度に依存してキャリア周波数が異なるドップラシフトを受けることになる(キャリア周波数にあらたなドップラ周波数が加わり、受信周波数が変位することになる)。   On the other hand, in an actual radio wave propagation environment, the carrier wave (carrier) transmitted from the base station is a communication terminal via multipath (a phenomenon in which signal waves propagate through multiple paths due to reflections from mountains, buildings, etc.). Therefore, when the communication terminal is moving, the carrier frequency is subject to different Doppler shifts depending on the arrival angle of the carrier in each path (a new Doppler frequency is added to the carrier frequency and received). Frequency will be displaced).

このため、通信端末では、周波数領域において広がった複数の信号を受信することにより、レベルが激しく変動するフェージング(時間差をもって到達した電波の波長が干渉し合うことによって電波レベルの強弱が変化する現象またはその変動波)を受ける。フェージングによる受信レベル変動は、無線通信における情報伝送の誤り率を増大する原因となる。   For this reason, the communication terminal receives a plurality of signals spread in the frequency domain, thereby fading that the level fluctuates drastically (a phenomenon in which the strength of the radio wave level changes due to interference of the wavelengths of radio waves that arrive with a time difference or The fluctuation wave). The reception level fluctuation due to fading causes an increase in the error rate of information transmission in wireless communication.

したがって、アンテナ間相関を精度よく評価するには、計算機シミュレーション等によって、実際の電波伝搬環境を模擬したフェージング環境を再現することが必要であり、そのときに測定した値を統計処理して最適化設計を実現することで、アンテナの品質向上を可能にするものである。   Therefore, in order to accurately evaluate the correlation between antennas, it is necessary to reproduce the fading environment simulating the actual radio wave propagation environment by computer simulation etc., and optimize the value measured at that time by statistical processing By realizing the design, it is possible to improve the quality of the antenna.

図30は従来のアンテナ特性評価を行っているときの様子を示す図である。通信端末MSの周辺に信号発生源5−1〜5−5が配置する。信号発生源5−1〜5−5のそれぞれは、キャリア周波数に対して互いに異なるドップラ周波数Δf1〜Δf5シフトした周波数を持つ正弦波の電波を発生する。なお、信号発生源5−1〜5−5からは、素波(複数の信号波が合成されていない単一の信号波)の状態で各正弦波電波が放射される。   FIG. 30 is a diagram showing a state in which conventional antenna characteristic evaluation is performed. Signal generation sources 5-1 to 5-5 are arranged around the communication terminal MS. Each of the signal generation sources 5-1 to 5-5 generates a sine wave having a frequency shifted from the carrier frequency by different Doppler frequencies Δf1 to Δf5. In addition, each sine wave radio wave is radiated from the signal generation sources 5-1 to 5-5 in a state of an elementary wave (a single signal wave in which a plurality of signal waves are not combined).

通信端末MSの周囲に配置された複数の信号発生源5−1〜5−5から、異なるドップラ周波数シフトした電波を放射させて、電波を合成させ、通信端末MSが合成波を受信することで、模擬的なフェージング環境を生成している。   By radiating different Doppler frequency-shifted radio waves from a plurality of signal generation sources 5-1 to 5-5 arranged around the communication terminal MS to synthesize the radio waves, the communication terminal MS receives the synthesized wave. Generates a simulated fading environment.

ここで、ドップラ周波数の定義について説明する。図31はドップラ周波数を説明するための図である。マルチパス中の1つのパスから到来したキャリア周波数fcが、通信端末MSの進行方向に対して角度θで到来する場合を考える。   Here, the definition of the Doppler frequency will be described. FIG. 31 is a diagram for explaining the Doppler frequency. Consider a case where the carrier frequency fc that arrives from one path in the multipath arrives at an angle θ with respect to the traveling direction of the communication terminal MS.

通信端末MSの移動速度をv、キャリアの波長をλ、到来角度をθとすると、ドップラ周波数Δfは、進行方向を基準としたときの見かけ上の電波の波長によって次式のように表せる。   If the moving speed of the communication terminal MS is v, the wavelength of the carrier is λ, and the arrival angle is θ, the Doppler frequency Δf can be expressed by the following equation depending on the apparent wavelength of the radio wave when the traveling direction is the reference.

Δf=v/(λ/cosθ)=vcosθ/λ・・・(1)
図32は通信端末MSの進行方向と電波の到来角とに応じたドップラ周波数の変化を示す図である。(A)は通信端末MSの進行方向に対し同一方向のパスから電波を受けた場合、(B)は通信端末MSの進行方向に対し垂直方向から電波を受けた場合を示している。
Δf = v / (λ / cos θ) = v cos θ / λ (1)
FIG. 32 is a diagram illustrating a change in Doppler frequency according to the traveling direction of the communication terminal MS and the arrival angle of the radio wave. (A) shows a case where radio waves are received from a path in the same direction as the traveling direction of the communication terminal MS, and (B) shows a case where radio waves are received from a direction perpendicular to the traveling direction of the communication terminal MS.

(A)のように、通信端末MSの進行方向と同一方向のパスから電波を受ければ、θ=0、πとなり、式(1)より、ドップラ周波数の絶対値|Δf|は最大となる。
また、(B)のように、通信端末MSの進行方向に対し垂直方向から電波を受ける場合は、進行方向に対する見かけ上の電波の波長は生成されないので、通信端末MSが移動していないのと同じことになり、ドップラシフトの影響は受けない(θ=π/2、3π/2となり、Δf=0)。
When a radio wave is received from a path in the same direction as the traveling direction of the communication terminal MS as shown in (A), θ = 0 and π are obtained, and the absolute value | Δf | of the Doppler frequency is maximized from the equation (1).
Further, as shown in (B), when receiving radio waves from the direction perpendicular to the traveling direction of the communication terminal MS, the apparent wavelength of the radio waves with respect to the traveling direction is not generated, and therefore the communication terminal MS is not moving. This is the same and is not affected by the Doppler shift (θ = π / 2, 3π / 2, and Δf = 0).

ここで、図30で示した評価環境において、通信端末MSが、ある方向に移動すると仮定すると、信号発生源5−1〜5−5には、通信端末MSの移動方向に対する電波の到来角度に応じたドップラ周波数を設定して、そのドップラ周波数を持つ電波を放射させることになる。   Here, in the evaluation environment shown in FIG. 30, assuming that the communication terminal MS moves in a certain direction, the signal generation sources 5-1 to 5-5 have a radio wave arrival angle with respect to the movement direction of the communication terminal MS. A corresponding Doppler frequency is set, and radio waves having the Doppler frequency are radiated.

例えば図30に示すように、通信端末MSが矢印Xの信号発生源5−4の方向に移動すると仮定すると、信号発生源5−1〜5−5の周波数設定としては、式(1)からわかるように、信号発生源5−4のドップラ周波数Δf4が最も高くなるように設定し、その他の信号発生源からのドップラ周波数は、ドップラ周波数Δf4と比べて低くなるように設定する。   For example, as shown in FIG. 30, assuming that the communication terminal MS moves in the direction of the signal generation source 5-4 indicated by the arrow X, the frequency settings of the signal generation sources 5-1 to 5-5 can be obtained from Equation (1). As can be seen, the Doppler frequency Δf4 of the signal generation source 5-4 is set to be the highest, and the Doppler frequencies from the other signal generation sources are set to be lower than the Doppler frequency Δf4.

通信端末MSは、固定しており、実際は移動させることはなく、その代わりに、通信端末MSの移動方向に沿って変化するドップラ周波数の変化を、信号発生器5−1〜5−5側で可変に設定して、設定された電波を放射させるものである。このように、通信端末MSが移動したとみなしたときのドップラシフトを信号発生源側で生成し、このときに評価アンテナに生じる受信強度の落ち込みなどを測定評価したりする。   The communication terminal MS is fixed and is not actually moved. Instead, a change in the Doppler frequency that changes along the moving direction of the communication terminal MS is caused on the signal generators 5-1 to 5-5 side. It is set to be variable, and the set radio wave is emitted. In this way, a Doppler shift when the communication terminal MS is considered to have moved is generated on the signal generation source side, and a drop in received intensity or the like occurring at the evaluation antenna at this time is measured and evaluated.

アンテナ特性評価の従来技術として、複数の散乱体アンテナを配置して、電波の振幅と位相を制御してアンテナ評価を行う技術が特許文献1に提案されている。また、端末の周囲において、反射板および散乱体を移動させて、電波の振幅、位相等を制御してフェージング環境を模擬する技術が特許文献2に提案されている。さらに、端末の周囲に複数のアンテナを配置し、アンテナから放射する電波が、端末からみた各アンテナ方向の実環境の特性を持つように制御する技術が特許文献3に提案されている。
特開2005−227213号公報(段落番号〔0031〕,第1図) 特開平07−162376号公報(段落番号〔0045〕、〔0046〕,第1図) 特開平11−340930号公報(段落番号〔0024〕〜〔0031〕,第1図)
As a conventional technique for antenna characteristic evaluation, Patent Document 1 proposes a technique for performing antenna evaluation by arranging a plurality of scatterer antennas and controlling the amplitude and phase of a radio wave. Further, Patent Document 2 proposes a technique that simulates a fading environment by moving a reflector and a scatterer around a terminal and controlling the amplitude, phase, and the like of radio waves. Further, Patent Document 3 proposes a technique in which a plurality of antennas are arranged around a terminal and a radio wave radiated from the antenna is controlled so as to have real environment characteristics in each antenna direction viewed from the terminal.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-227213 (paragraph number [0031], FIG. 1) JP 07-162376 (paragraph numbers [0045], [0046], FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 11-340930 (paragraph numbers [0024] to [0031], FIG. 1)

図30で示したような評価環境を具体的なシステムで実現する場合、通常は、電波暗室内に複数のアンテナを配置した測定環境を構築し、この電波暗室内でアンテナ特性評価を行う。なお、電波暗室とは、室内の天井、壁、および床の全面に、電波吸収体を取り付けて、室内での電波の反射を抑えた部屋のことである。   When the evaluation environment as shown in FIG. 30 is realized by a specific system, usually, a measurement environment in which a plurality of antennas are arranged in an anechoic chamber is constructed, and antenna characteristics are evaluated in the anechoic chamber. An anechoic chamber is a room in which a radio wave absorber is attached to the entire surface of the indoor ceiling, wall, and floor to suppress reflection of radio waves in the room.

図33は従来のアンテナ特性評価システムの構成を示す図である。アンテナ特性評価システム5aは、電波暗室50、ベースバンド信号生成部51、アップコンバータ52−1〜52−4、送信アンテナ53a〜53d、評価アンテナ54a、54b、アンテナ特性評価ボード55、評価用端末56から構成される(以降、評価用の電波を放射するアンテナを送信アンテナ、評価対象のアンテナを評価アンテナと呼ぶ)。   FIG. 33 is a diagram showing a configuration of a conventional antenna characteristic evaluation system. The antenna characteristic evaluation system 5a includes an anechoic chamber 50, a baseband signal generation unit 51, upconverters 52-1 to 52-4, transmission antennas 53a to 53d, evaluation antennas 54a and 54b, an antenna characteristic evaluation board 55, and an evaluation terminal 56. (Hereinafter, an antenna that radiates radio waves for evaluation is referred to as a transmitting antenna, and an antenna to be evaluated is referred to as an evaluation antenna).

電波暗室50内に、電波を送信する送信アンテナ53a〜53dと、評価対象の評価アンテナ54a、54bとが配置される。送信アンテナ53a〜53dは、アップコンバータ52−1〜52−4のそれぞれと接続し、アップコンバータ52−1〜52−4は、ベースバンド信号生成部51と接続する。評価アンテナ54a、54bは、アンテナ特性評価ボード55と接続し、アンテナ特性評価ボード55は、評価用端末56と接続する。   In the anechoic chamber 50, transmission antennas 53a to 53d for transmitting radio waves and evaluation antennas 54a and 54b to be evaluated are arranged. Transmission antennas 53a to 53d are connected to each of up-converters 52-1 to 52-4, and up-converters 52-1 to 52-4 are connected to baseband signal generation unit 51. The evaluation antennas 54 a and 54 b are connected to the antenna characteristic evaluation board 55, and the antenna characteristic evaluation board 55 is connected to the evaluation terminal 56.

ベースバンド信号生成部51は、ベースバンド信号を発生する。アップコンバータ52−1〜52−4は、ベースバンド信号をRF(Radio Frequency)信号の周波数帯にアップコンバートする。   The baseband signal generation unit 51 generates a baseband signal. The up-converters 52-1 to 52-4 up-convert the baseband signal into a frequency band of an RF (Radio Frequency) signal.

アップコンバータ52−1は、ベースバンド信号をキャリア周波数に対してドップラ周波数Δf1シフトした周波数のRF信号にアップコンバートする。アップコンバータ52−2は、ベースバンド信号をドップラ周波数がΔf2のRF信号にアップコンバートする。   The up-converter 52-1 up-converts the baseband signal into an RF signal having a frequency shifted by a Doppler frequency Δf1 with respect to the carrier frequency. The up-converter 52-2 up-converts the baseband signal into an RF signal having a Doppler frequency of Δf2.

アップコンバータ52−3は、ベースバンド信号をドップラ周波数がΔf3のRF信号にアップコンバートする。アップコンバータ52−4は、ベースバンド信号をドップラ周波数がΔf4のRF信号にアップコンバートする。   The up-converter 52-3 up-converts the baseband signal into an RF signal having a Doppler frequency of Δf3. The up-converter 52-4 up-converts the baseband signal into an RF signal having a Doppler frequency of Δf4.

送信アンテナ53aは、アップコンバータ52−1でアップコンバートされたキャリア周波数に対してドップラ周波数Δf1シフトした周波数の電波を放射し、送信アンテナ53bは、アップコンバータ52−2でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf2の電波を放射する。   The transmission antenna 53a radiates radio waves having a frequency shifted by the Doppler frequency Δf1 with respect to the carrier frequency upconverted by the upconverter 52-1, and the transmission antenna 53b has the Doppler frequency upconverted by the upconverter 52-2. A radio wave of Δf2 is radiated.

また、送信アンテナ53cは、アップコンバータ52−3でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf3の電波を放射し、送信アンテナ53dは、アップコンバータ52−4でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf4の電波を放射する。   The transmission antenna 53c radiates a radio wave having a Doppler frequency of Δf3 upconverted by the upconverter 52-3, and the transmission antenna 53d radiates a radio wave of a Doppler frequency upconverted by the upconverter 52-4. To do.

評価アンテナ54a、54bは、送信された電波を受信する。アンテナ特性評価ボード55は、評価アンテナ54a、54bで受信された電波をダウンコンバートして、ベースバンド信号に変換する。評価用端末56は、ダウンコンバート後のベースバンド信号にもとづいて、アンテナ特性を解析する。   The evaluation antennas 54a and 54b receive the transmitted radio waves. The antenna characteristic evaluation board 55 down-converts the radio waves received by the evaluation antennas 54a and 54b and converts them into baseband signals. Evaluation terminal 56 analyzes antenna characteristics based on the baseband signal after down-conversion.

従来のアンテナ特性評価システム5aによるシステム構成では、主に以下のような問題点があった。
(1)フェージング精度の劣化。
The system configuration using the conventional antenna characteristic evaluation system 5a mainly has the following problems.
(1) Degradation of fading accuracy.

送信アンテナに無指向性のアンテナを使用すると、無指向性アンテナから放射された電波が他の送信アンテナで反射して、反射波が生成し、その反射波が評価アンテナへ届くと、フェージング精度が劣化するといった問題があった。   When an omnidirectional antenna is used as the transmitting antenna, the radio waves radiated from the omnidirectional antenna are reflected by other transmitting antennas to generate a reflected wave. When the reflected wave reaches the evaluation antenna, fading accuracy is improved. There was a problem of deterioration.

(2)フェージング周期を十分長くとれない場合がある。
電波暗室には、複数の送信アンテナを配置するが、実際には所望の送信アンテナ数を必ずしも設置できるとは限らない。従来のアンテナ特性評価システム5aの構成では、送信アンテナの設置数が少ないと、測定に必要な十分長いフェージング周期を得られることができず、アンテナ特性評価を効率的にかつ精度よく実行できないといった問題があった。
(2) The fading period may not be sufficiently long.
A plurality of transmission antennas are arranged in the anechoic chamber, but in practice, a desired number of transmission antennas cannot always be installed. In the configuration of the conventional antenna characteristic evaluation system 5a, when the number of transmission antennas is small, a sufficiently long fading period necessary for measurement cannot be obtained, and the antenna characteristic evaluation cannot be performed efficiently and accurately. was there.

(3)マルチパス環境(MIMOより発生するパスを含む)を再現しようとすると、信号発生源および送信アンテナの数が増加する。さらにマルチパス間の相関を所望の値にすることができない。   (3) If a multipath environment (including a path generated by MIMO) is to be reproduced, the number of signal generation sources and transmission antennas increases. Furthermore, the correlation between multipaths cannot be a desired value.

従来のアンテナ特性評価システム5aの構成では、マルチパス環境を生成して、周波数選択性フェージング下におけるアンテナ特性評価を実施するには、パス数に応じた信号発生器(アップコンバータ)および送信アンテナが必要となり、装置規模が増大するといった問題があった。さらに信号発生器(アップコンバータ)間の信号を、マルチパス間で発生する相関を適当な値とする制御ができなかった。   In the configuration of the conventional antenna characteristic evaluation system 5a, in order to generate a multipath environment and perform antenna characteristic evaluation under frequency selective fading, a signal generator (up converter) and a transmission antenna corresponding to the number of paths are required. There is a problem that the scale of the apparatus increases. Further, it has been impossible to control the signal generated between the signal generators (upconverters) so that the correlation generated between the multipaths is an appropriate value.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、少ない装置数で、効率よくかつ高精度に、アンテナ特性の評価を行うアンテナ特性評価システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an antenna characteristic evaluation system that efficiently and accurately evaluates antenna characteristics with a small number of devices.

上記課題を解決するために、アンテナ特性の評価を行うアンテナ特性評価システムが提供される。このアンテナ特性評価システムは、評価対象のアンテナである評価アンテナと、前記評価アンテナに電波を放射する複数の送信アンテナと、ベースバンド信号を発生するベースバンド信号生成部と、合成信号を生成する合成信号発生部と、前記送信アンテナに接続し、前記合成信号の周波数を前記電波の周波数までアップコンバートするアップコンバータと、前記評価アンテナと接続し、前記電波を受信したときの前記評価アンテナの前記アンテナ特性の評価を行う評価部とを備える。   In order to solve the above problems, an antenna characteristic evaluation system for evaluating antenna characteristics is provided. This antenna characteristic evaluation system includes an evaluation antenna that is an antenna to be evaluated, a plurality of transmission antennas that radiate radio waves to the evaluation antenna, a baseband signal generation unit that generates a baseband signal, and a synthesis that generates a composite signal A signal generator, an up-converter connected to the transmitting antenna and up-converting the frequency of the combined signal to the frequency of the radio wave; and the antenna of the evaluation antenna when connected to the evaluation antenna and receiving the radio wave And an evaluation unit for evaluating characteristics.

ここで、合成信号発生部は、周波数が互いに異なる複数の正弦波を生成して、複数の正弦波に所望の相関性を与え、相関性が与えられた正弦波と、ベースバンド信号とを乗算して合成し、複数の合成信号を発生することで、フェージングを生成する。   Here, the synthesized signal generation unit generates a plurality of sine waves having different frequencies, gives a desired correlation to the plurality of sine waves, and multiplies the given sine wave by the baseband signal. Are combined to generate a plurality of combined signals, thereby generating fading.

少ない装置数で、模擬的なマルチパスのフェージング環境を生成し、効率よくかつ高精度に、アンテナ特性の評価を行う。   A simulated multipath fading environment is generated with a small number of devices, and antenna characteristics are evaluated efficiently and with high accuracy.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1はアンテナ特性評価システムの原理図である。アンテナ特性評価システム1は、送信アンテナ23a〜23d、評価アンテナ24a、24b、ベースバンド信号生成部21、合成信号発生部10、アップコンバータ22−1〜22−4、評価部30とから構成され、電波暗室20内でアンテナ特性の評価を行うシステムである(図の例では、電波暗室20内に送信アンテナが4つ、評価アンテナが2つ配置しているが、これらの個数は任意である)。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a principle diagram of an antenna characteristic evaluation system. The antenna characteristic evaluation system 1 includes transmission antennas 23a to 23d, evaluation antennas 24a and 24b, a baseband signal generation unit 21, a combined signal generation unit 10, upconverters 22-1 to 22-4, and an evaluation unit 30. This is a system for evaluating antenna characteristics in the anechoic chamber 20 (in the example shown in the figure, four transmission antennas and two evaluation antennas are arranged in the anechoic chamber 20, but the number of these is arbitrary). .

評価アンテナ24a、24bは、電波暗室20内に配置され、アンテナ特性評価対象のアンテナである。送信アンテナ23a〜23dは、評価アンテナ24a、24bに電波を放射するアンテナであり、電波暗室20内の適切な位置に分散して配置される。   The evaluation antennas 24a and 24b are arranged in the anechoic chamber 20 and are antennas for antenna characteristic evaluation. The transmission antennas 23 a to 23 d are antennas that radiate radio waves to the evaluation antennas 24 a and 24 b, and are distributed at appropriate positions in the anechoic chamber 20.

ベースバンド信号生成部21は、ベースバンド信号を発生する。合成信号発生部10は、周波数が互いに異なる複数の正弦波を生成して、複数の正弦波に所望の相関性を与え、相関性が与えられた正弦波と、ベースバンド信号とを乗算して合成し、複数の合成信号を発生することで、フェージングを生成する(模擬的なマルチパスのフェージング環境を電波暗室20内に生成する)。   The baseband signal generator 21 generates a baseband signal. The synthesized signal generating unit 10 generates a plurality of sine waves having different frequencies, gives a desired correlation to the plurality of sine waves, and multiplies the correlated sine wave by the baseband signal. By combining and generating a plurality of combined signals, fading is generated (a simulated multipath fading environment is generated in the anechoic chamber 20).

アップコンバータ22−1〜22−4(総称する場合は、アップコンバータ22)は、送信アンテナ23a〜23dにそれぞれ接続し、合成信号の周波数を電波の周波数までアップコンバートする。評価部30は、アンテナ特性評価ボード31および評価用端末32を含む。アンテナ特性評価ボード31は、評価アンテナ24a、24bと接続する。   Upconverters 22-1 to 22-4 (upconverter 22 in the case of generic name) are connected to transmitting antennas 23a to 23d, respectively, and upconvert the frequency of the synthesized signal to the frequency of the radio wave. The evaluation unit 30 includes an antenna characteristic evaluation board 31 and an evaluation terminal 32. The antenna characteristic evaluation board 31 is connected to the evaluation antennas 24a and 24b.

アンテナ特性評価ボード31は、評価アンテナ24a、24bで受信された電波をダウンコンバートして、ベースバンド信号に変換する。評価用端末32は、ダウンコンバート後のベースバンド信号にもとづいて、アンテナ特性を解析する。   The antenna characteristic evaluation board 31 down-converts the radio waves received by the evaluation antennas 24a and 24b and converts them into baseband signals. The evaluation terminal 32 analyzes antenna characteristics based on the baseband signal after down-conversion.

次にアンテナ特性評価システム1の構成・動作を説明する前に、解決すべき課題について詳しく説明する。なお、アンテナ特性評価システム1の詳細については図8以降で説明する。   Next, before describing the configuration and operation of the antenna characteristic evaluation system 1, problems to be solved will be described in detail. Details of the antenna characteristic evaluation system 1 will be described with reference to FIG.

(1)フェージング精度の劣化。
送信アンテナに無指向性アンテナを使用すると、フェージング精度が劣化するといった問題があった。図2は無指向性アンテナによるフェージング精度の劣化を示す図である。通信端末MSの周囲に、アンテナA3、A4が配置し、アンテナA3は、ドップラ周波数がΔfaの電波R1を放射し、アンテナA4は、ドップラ周波数がΔfbの電波R2を放射する。
(1) Degradation of fading accuracy.
When an omnidirectional antenna is used as a transmission antenna, there is a problem that fading accuracy deteriorates. FIG. 2 is a diagram showing deterioration of fading accuracy due to the omnidirectional antenna. Antennas A3 and A4 are arranged around the communication terminal MS. The antenna A3 radiates a radio wave R1 having a Doppler frequency of Δfa, and the antenna A4 radiates a radio wave R2 having a Doppler frequency of Δfb.

アンテナA3が無指向性アンテナであった場合、電波R1は、360°に渡って放射される。このため、アンテナA4方向に向かうものもあり、アンテナA4方向に向かった電波R1は、アンテナA4で反射し、反射波R1−1が通信端末MSへ到達するといった経路ができてしまう。   When the antenna A3 is an omnidirectional antenna, the radio wave R1 is radiated over 360 °. For this reason, there are those that go in the direction of the antenna A4, and the radio wave R1 that goes in the direction of the antenna A4 is reflected by the antenna A4, and a path is formed in which the reflected wave R1-1 reaches the communication terminal MS.

通信端末MSが矢印XのアンテナA3の方向に移動すると仮定したとき、上述したように、アンテナA3から放射される電波のドップラ周波数Δfaは高くし、アンテナA4から放射される電波のドップラ周波数Δfbは低くなるように設定して、アンテナ特性の評価を行うことになる。   Assuming that the communication terminal MS moves in the direction of the antenna A3 indicated by the arrow X, as described above, the Doppler frequency Δfa of the radio wave radiated from the antenna A3 is increased, and the Doppler frequency Δfb of the radio wave radiated from the antenna A4 is The antenna characteristics are evaluated by setting so as to be low.

しかし、このような状況では、本来は移動方向とは異なる方向からの到来波のドップラ周波数は、移動方向からの到来波のドップラ周波数と比べれば小さくなるはずなのに、不要な反射波R1−1が通信端末MSに届いているために、移動方向の逆方向からも、アンテナA3から放射された同じ値の大きなドップラ周波数Δfaの到来波も受けることになる。このため、あらかじめ想定したものとは異なるフェージング変動を受けてしまい、フェージング精度が劣化することになる。   However, in such a situation, although the Doppler frequency of the incoming wave from a direction different from the moving direction is supposed to be smaller than the Doppler frequency of the incoming wave from the moving direction, an unnecessary reflected wave R1-1 is generated. Since it reaches the communication terminal MS, an incoming wave of the same value and a large Doppler frequency Δfa radiated from the antenna A3 is also received from the direction opposite to the moving direction. For this reason, fading fluctuations different from those assumed in advance are received, and fading accuracy deteriorates.

ここで、フェージング精度について説明する。フェージング環境の振幅変動を表現する分布に、レイリー分布(Rayleigh distribution)があり、レイリー分布は、多重波伝播の基本分布として広く用いられている。   Here, fading accuracy will be described. A distribution that expresses amplitude fluctuations in a fading environment is a Rayleigh distribution, and the Rayleigh distribution is widely used as a basic distribution of multiwave propagation.

また、マルチパス環境の中でも直接波のない見通し外の通信路からなるフェージング環境における振幅変動は、レイリー分布とかなり近くなることが知られており、振幅変動がレイリー分布となる環境は、レイリーフェージング環境と呼ばれている。さらに端末の移動と電波の到来方向を考慮したドップラ周波数の分布(ドップラスペクトラム)も含めて、ここではレイリーフェージング環境と呼ぶ。   In addition, it is known that the amplitude fluctuation in a fading environment consisting of a non-line-of-sight channel with no direct wave in a multipath environment is very close to the Rayleigh distribution, and the environment where the amplitude fluctuation becomes a Rayleigh distribution is known as Rayleigh fading. It is called the environment. Furthermore, including the Doppler frequency distribution (Doppler spectrum) in consideration of the movement of the terminal and the arrival direction of the radio wave, it is referred to herein as a Rayleigh fading environment.

アンテナ特性評価を行う場合に模擬するフェージング環境は、具体的には、レイリーフェージング環境を生成するものであり、モデル化したレイリーフェージング環境上で、アンテナ特性を測定し、測定値の統計処理を行ってデータ解析を行うものである。アンテナ特性の評価用に生成したフェージング環境が、モデル化したレイリーフェージング環境に対して、どれぐらい近いかの度合いがフェージング精度になる。   Specifically, the fading environment that is simulated when performing antenna characteristic evaluation is to generate a Rayleigh fading environment. In the modeled Rayleigh fading environment, the antenna characteristics are measured and the measured values are statistically processed. Data analysis. The degree to which the fading environment generated for evaluating the antenna characteristics is close to the modeled Rayleigh fading environment is the fading accuracy.

したがって、生成したフェージング環境と、レイリーフェージング環境とのずれが小さければ、フェージング精度は良好であり、そのずれが大きければフェージング精度は劣化していることになる。または、生成したフェージングによる振幅変動が、レイリー分布および設定したドップラスペクトラムに近ければフェージング精度は良好であり、生成したフェージングによる振幅変動が、レイリー分布および設定したドップラスペクトラムにならなければフェージング精度は劣化しているといえる。   Therefore, if the deviation between the generated fading environment and the Rayleigh fading environment is small, the fading accuracy is good, and if the deviation is large, the fading accuracy is degraded. Or, fading accuracy is good if the amplitude fluctuation due to the generated fading is close to the Rayleigh distribution and the set Doppler spectrum, and if the amplitude fluctuation due to the generated fading does not become the Rayleigh distribution and the set Doppler spectrum, the fading accuracy is degraded. It can be said that.

したがって、図2のような想定外の反射波R1−1が発生すると、設定したドップラスペクトラムからのずれが大きくなり(フェージング精度が劣化し)、前提としていたフェージング環境とは異なるために、高精度のアンテナ特性評価を実施できなくなる。   Therefore, when an unexpected reflected wave R1-1 as shown in FIG. 2 is generated, the deviation from the set Doppler spectrum becomes large (fading accuracy is deteriorated), which is different from the predicated fading environment. It becomes impossible to evaluate the antenna characteristics.

(2)フェージング周期を十分長くとれない場合がある。
図33で示した従来のアンテナ特性評価システム5aの構成では、所望のフェージング周期を確保することができないおそれがあった。図3はフェージング周期を示す図である。縦軸は電力、横軸は時間である。
(2) The fading period may not be sufficiently long.
In the configuration of the conventional antenna characteristic evaluation system 5a shown in FIG. 33, there is a possibility that a desired fading cycle cannot be secured. FIG. 3 is a diagram showing a fading cycle. The vertical axis is power, and the horizontal axis is time.

フェージング周期がTのフェージングを示している。ここで、アンテナ特性評価の評価項目として、例えば、伝送レート、スループットおよび誤り率があるとし、これらの項目を測定する際には、少なくとも周期Tの長さのフェージングが必要であるとする。   Fading period indicates T fading. Here, as evaluation items for antenna characteristic evaluation, for example, there are a transmission rate, a throughput, and an error rate. When these items are measured, it is assumed that fading of at least the length of the period T is necessary.

フェージングの振幅分布はレイリー分布となる必要があるが、そのために十分に長い周期Tのフェージングを発生させなくてはならない。
このように、1つの評価項目を測定する場合に、周期Tのフェージングを評価アンテナが受信することが必要であるならば、従来のアンテナ特性評価システムの構成では、1周期がTとなるようなフェージングを生成するのに必要な数の送信アンテナを電波暗室内に立てる必要がある。
The fading amplitude distribution needs to be a Rayleigh distribution. For this purpose, fading with a sufficiently long period T must be generated.
In this way, when measuring one evaluation item, if it is necessary for the evaluation antenna to receive fading of period T, in the configuration of the conventional antenna characteristic evaluation system, one period becomes T. It is necessary to set up as many transmitting antennas as necessary to generate fading in the anechoic chamber.

しかし、必要な数の送信アンテナを電波暗室内に立てられないと、周期Tのフェージングが生成されずに、周期Tよりも短い周期を持ったフェージングが生成されることになり(異なる周波数を持った正弦波の電波が多いほど、その合成波形の電波強度はランダム化し、フェージング周期も長くなるが、正弦波の合成数が少ないと、短い周期の単調な振幅の合成波になってしまう)、評価すべき項目の測定を精度よく行えないといった問題があった。   However, if the required number of transmitting antennas cannot be set in the anechoic chamber, fading with a period shorter than the period T is generated without generating a fading with a period T (having different frequencies). The more sine wave radio waves, the more random the radio wave intensity of the composite waveform and the longer the fading period, but the smaller the number of sine wave composites, the shorter the monotonic amplitude composite wave), There was a problem that it was not possible to accurately measure the items to be evaluated.

(3)マルチパス環境を再現しようとすると、信号発生源および送信アンテナの数が増加する。
図33で示したアンテナ特性評価システム5aでは、送信アンテナ53a〜53dからの放射電波は、評価アンテナ54a、54bに同時に到達するために、フェージングの環境としては、1パス環境を生成していることになり、フラットフェージングの影響下におけるアンテナ特性評価を行うものである。
(3) When trying to reproduce a multipath environment, the number of signal generation sources and transmission antennas increases.
In the antenna characteristic evaluation system 5a shown in FIG. 33, since the radiated radio waves from the transmission antennas 53a to 53d reach the evaluation antennas 54a and 54b at the same time, a one-path environment is generated as a fading environment. Thus, the antenna characteristics are evaluated under the influence of flat fading.

これに対し、周波数選択性フェージングの影響下でのアンテナ特性評価を実施したい場合には、フェージングの環境としては、マルチパス環境を生成することが必要である。例えば、評価アンテナ54a、54bへの到着遅延時間差を持たせた2つのパスの電波による2パス環境を生成したりする。   On the other hand, when it is desired to perform antenna characteristic evaluation under the influence of frequency selective fading, it is necessary to generate a multipath environment as the fading environment. For example, a two-path environment is generated by radio waves of two paths having a difference in arrival delay time to the evaluation antennas 54a and 54b.

ここで、(3)の問題点の説明をする前に、1パス環境およびマルチパス環境と、フラットフェージングおよび周波数選択性フェージングとについて説明する。図4は1パス環境およびマルチパス環境の概念を示す図である。1パス環境とは、通信端末MSへの到来波の経路が1つの場合の環境であり、図4ではパスP1の経路で、到来波が通信端末MSに到達している様子を示している。   Here, before describing the problem (3), the 1-pass environment and the multi-path environment, flat fading and frequency selective fading will be described. FIG. 4 is a diagram showing the concept of a one-path environment and a multipath environment. The one-path environment is an environment in which there is one incoming wave path to the communication terminal MS, and FIG. 4 shows a state in which the incoming wave reaches the communication terminal MS along the path P1.

また、マルチパス環境とは、通信端末MSへの到来波の経路が複数ある場合の環境であり、図4では2パス環境を示しており、パスP1の経路による到来波と、反射物に反射されて生成したパスP2の経路による到来波とが、通信端末MSに到達している様子を示している。なお、パスP1とパスP2とには到達時間差τが生じている。   The multipath environment is an environment when there are a plurality of paths of incoming waves to the communication terminal MS, and FIG. 4 shows a two-path environment. The state where the incoming wave generated by the path P2 thus generated reaches the communication terminal MS is shown. An arrival time difference τ is generated between the path P1 and the path P2.

図5はフラットフェージングと周波数選択性フェージングを示す図である。縦軸は電力(dB)、横軸は周波数(Hz)である。フラットフェージングは、フェージングの周波数成分において、振幅・位相の変動がほぼ一様となり、すべてのチャネルの周波数で同じレベルで減衰するフェージング変動のことである。   FIG. 5 is a diagram showing flat fading and frequency selective fading. The vertical axis represents power (dB), and the horizontal axis represents frequency (Hz). Flat fading is fading fluctuation in which the amplitude and phase fluctuations are substantially uniform in the frequency component of fading and attenuates at the same level at the frequencies of all channels.

また、フラットフェージングは、1パス環境の場合に発生する。
一方、周波数選択性フェージングは、フェージング波の周波数成分毎に、振幅・位相が時間と共に変動し、チャネルの周波数毎に減衰レベルが異なるフェージング変動のことである。
Flat fading occurs in a one-pass environment.
On the other hand, frequency selective fading is fading fluctuation in which the amplitude and phase vary with time for each frequency component of the fading wave, and the attenuation level differs for each channel frequency.

また、周波数選択性フェージングは、マルチパス環境の場合に、遅延の異なるフェージング波が、周波数毎に異なる位相で合成されるために生じる。
次に周波数選択性フェージングの原理について数式を用いて説明する。時間tのときの周波数f0の正弦波の関数(正弦波の振幅)は、式(2)で表すことができる。
Further, frequency selective fading occurs because fading waves with different delays are synthesized with different phases for each frequency in a multipath environment.
Next, the principle of frequency selective fading will be described using mathematical expressions. The function of the sine wave of the frequency f 0 at the time t (amplitude of the sine wave) can be expressed by Expression (2).

cos(2πf0t)+jsin(2πf0t)=exp(j2πf0t)・・・(2)
また、パスiにおける、時間tのときの周波数fnのフェージングは、以下の式(3)で表せる(ai,nは係数である)。
cos (2πf 0 t) + jsin (2πf 0 t) = exp (j2πf 0 t) (2)
Further, fading of the frequency f n at time t in the path i can be expressed by the following equation (3) (a i, n is a coefficient).

Figure 0005195214
マルチパス環境として、パス間の遅延時間差がτである2パス環境について考えると、周波数fcの1つ目のパスg1(t)と、周波数fcの2つ目のパスg2(t−τ)とが合成したときのフェージングをν(t)とした場合、ν(t)は、式(3)から以下の式(4)となる。
Figure 0005195214
As a multi-path environment, considering the two-path environment delay time difference between the paths is tau, 1 single and eye path g 1 (t) of frequency f c, 2 nd paths g 2 (t of frequency f c When the fading when combined with -τ) is ν (t), ν (t) becomes the following equation (4) from equation (3).

ν(t)=g1(t)exp(j2πfct)+g2(t−τ)exp(j2πfc(t−τ))
=[g1(t)+g2(t−τ)exp(−j2πfcτ)]exp(j2πfct)・・・(4)
図6はフェージングをベクトル表現した図である。座標軸上に、ベクトルg1(t)とベクトルg2(t−τ)とが示されている。ここで、fc=1/τのときのベクトルg1(t)とベクトルg2(t−τ)との合成ベクトルν(t)は、ベクトルg1(t)+g2(t−τ)となる。また、fc=1/(2τ)のときのベクトルg1(t)とベクトルg2(t−τ)との合成ベクトルν(t)は、ベクトルg1(t)−g2(t−τ)となる。
ν (t) = g 1 (t) exp (j2πf c t) + g 2 (t−τ) exp (j2πf c (t−τ))
= [G 1 (t) + g 2 (t−τ) exp (−j2πf c τ)] exp (j2πf c t) (4)
FIG. 6 is a vector representation of fading. A vector g 1 (t) and a vector g 2 (t−τ) are shown on the coordinate axes. Here, the combined vector ν (t) of the vector g 1 (t) and the vector g 2 (t−τ) when f c = 1 / τ is the vector g 1 (t) + g 2 (t−τ). It becomes. A composite vector ν (t) of the vector g 1 (t) and the vector g 2 (t−τ) when f c = 1 / (2τ) is a vector g 1 (t) −g 2 (t− τ).

図6からわかるように、周波数fcの値により、パスg1(t)と、パスg2(t−τ)との合成のされ方が異なり、合成後の振幅の大きさが異なることになる。このように、周波数によって振幅変動が異なるフェージングが、周波数選択性フェージングと呼ばれるものである。 As can be seen from FIG. 6, the value of the frequency f c, the path g 1 (t), differs how it was synthesized in the path g 2 (t-τ), it is different from the magnitude of the amplitude after the synthesis Become. In this way, fading with different amplitude fluctuations depending on frequency is called frequency selective fading.

(3)の問題点について説明する。図7はアンテナ特性評価システムの構成を示す図である。電波暗室50内で2パス環境を生成している従来のアンテナ特性評価システムの構成を示している。   The problem (3) will be described. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the antenna characteristic evaluation system. The structure of the conventional antenna characteristic evaluation system which has produced | generated 2 path | pass environment within the anechoic chamber 50 is shown.

アンテナ特性評価システム5bは、電波暗室50、ベースバンド信号生成部51、アップコンバータ52−1〜52−8、送信アンテナ53a〜53h、評価アンテナ54a、54b、アンテナ特性評価ボード55、評価用端末56、遅延部57から構成される。   The antenna characteristic evaluation system 5b includes an anechoic chamber 50, a baseband signal generation unit 51, upconverters 52-1 to 52-8, transmission antennas 53a to 53h, evaluation antennas 54a and 54b, an antenna characteristic evaluation board 55, and an evaluation terminal 56. The delay unit 57 is configured.

なお、アップコンバータ52−1〜52−4および送信アンテナ53a〜53dは、1パス目の電波を発生する信号発生源および送信アンテナであり、アップコンバータ52−5〜52−8および送信アンテナ53e〜53hは、2パス目の電波を発生する信号発生源および送信アンテナである。   The up converters 52-1 to 52-4 and the transmission antennas 53a to 53d are a signal generation source and a transmission antenna that generate a first-path radio wave, and the up converters 52-5 to 52-8 and the transmission antennas 53e to 53e. Reference numeral 53h denotes a signal generation source and a transmission antenna that generate radio waves of the second path.

電波暗室50内に、電波を送信する送信アンテナ53a〜53d、53e〜53hと、評価対象の評価アンテナ54a、54bとが配置される。送信アンテナ53a〜53dは、アップコンバータ52−1〜52−4のそれぞれと接続し、送信アンテナ53e〜53hは、アップコンバータ52−5〜52−8のそれぞれと接続する。   In the anechoic chamber 50, transmission antennas 53a to 53d and 53e to 53h for transmitting radio waves and evaluation antennas 54a and 54b to be evaluated are arranged. Transmission antennas 53a to 53d are connected to each of up-converters 52-1 to 52-4, and transmission antennas 53e to 53h are connected to each of up-converters 52-5 to 52-8.

アップコンバータ52−1〜52−8は、ベースバンド信号生成部51と接続する。評価アンテナ54a、54bは、アンテナ特性評価ボード55と接続し、アンテナ特性評価ボード55は、評価用端末56と接続する。   The up converters 52-1 to 52-8 are connected to the baseband signal generation unit 51. The evaluation antennas 54 a and 54 b are connected to the antenna characteristic evaluation board 55, and the antenna characteristic evaluation board 55 is connected to the evaluation terminal 56.

ベースバンド信号生成部51は、ベースバンド信号を発生し、アップコンバータ52−1〜52−4は、ベースバンド信号をRF信号にアップコンバートする。遅延部57は、ベースバンド信号を時間Dだけ遅延させ、アップコンバータ52−5〜52−8は、時間D分遅延したベースバンド信号をRF信号にアップコンバートする。   The baseband signal generation unit 51 generates a baseband signal, and the upconverters 52-1 to 52-4 upconvert the baseband signal into an RF signal. Delay unit 57 delays the baseband signal by time D, and upconverters 52-5 to 52-8 upconvert the baseband signal delayed by time D into an RF signal.

送信アンテナ53aは、アップコンバータ52−1でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf1の電波を放射し、送信アンテナ53bは、アップコンバータ52−2でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf2の電波を放射する。また、送信アンテナ53cは、アップコンバータ52−3でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf3の電波を放射し、送信アンテナ53dは、アップコンバータ52−4でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf4の電波を放射する。   The transmission antenna 53a radiates a radio wave whose Doppler frequency is up-converted by the up-converter 52-1, and a transmission antenna 53b radiates a radio wave whose Doppler frequency is up-converted by the up-converter 52-2. The transmission antenna 53c radiates a radio wave having a Doppler frequency of Δf3 upconverted by the upconverter 52-3, and the transmission antenna 53d radiates a radio wave of a Doppler frequency upconverted by the upconverter 52-4. To do.

一方、送信アンテナ53eは、アップコンバータ52−5でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf5の電波を放射し、送信アンテナ53fは、アップコンバータ52−6でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf6の電波を放射する。また、送信アンテナ53gは、アップコンバータ52−7でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf7の電波を放射し、送信アンテナ53hは、アップコンバータ52−8でアップコンバートされたドップラ周波数がΔf8の電波を放射する。なお、ドップラ周波数Δf5〜Δf8の電波と、ドップラ周波数Δf1〜Δf4の電波との評価アンテナ54a、54bへの到達時間差は、時間Dとなる。   On the other hand, the transmitting antenna 53e radiates a radio wave whose Doppler frequency is Δf5 up-converted by the up-converter 52-5, and the transmitting antenna 53f radiates a radio wave whose Doppler frequency is up-converted by the up-converter 52-6. To do. The transmitting antenna 53g radiates radio waves having a Doppler frequency of Δf7 up-converted by the up-converter 52-7, and the transmitting antenna 53h radiates radio waves having a Doppler frequency of Δf8 up-converted by the up-converter 52-8. To do. The difference in arrival time between the radio waves having the Doppler frequencies Δf5 to Δf8 and the radio waves having the Doppler frequencies Δf1 to Δf4 to the evaluation antennas 54a and 54b is time D.

評価アンテナ54a、54bは、送信された電波を受信する。アンテナ特性評価ボード55は、評価アンテナ54a、54bで受信された電波をダウンコンバートして、ベースバンド信号に変換する。評価用端末56は、ダウンコンバート後のベースバンド信号にもとづいて、アンテナ特性を解析する。   The evaluation antennas 54a and 54b receive the transmitted radio waves. The antenna characteristic evaluation board 55 down-converts the radio waves received by the evaluation antennas 54a and 54b and converts them into baseband signals. Evaluation terminal 56 analyzes antenna characteristics based on the baseband signal after down-conversion.

このように、マルチパス環境を生成して、周波数選択性フェージング下におけるアンテナ特性評価を実施するには、パス数に応じた信号発生源(アップコンバータ)および送信アンテナが必要となり、装置規模が増大するといった問題があった。   Thus, in order to generate a multipath environment and perform antenna characteristic evaluation under frequency selective fading, a signal generation source (upconverter) and a transmission antenna corresponding to the number of paths are required, and the scale of the apparatus increases. There was a problem such as.

また、アップコンバータなどの装置は、アナログ回路で構成されるため、周波数精度の高いRF信号を必ずしも生成できるとは限らず、アップコンバータの数が多くなると、その分、周波数精度に依存した誤差も大きくなり、アンテナ特性評価の精度も劣化するといった問題があった。   In addition, since devices such as up-converters are composed of analog circuits, it is not always possible to generate RF signals with high frequency accuracy, and as the number of up-converters increases, errors that depend on the frequency accuracy also increase. There is a problem that the accuracy of the antenna characteristic evaluation is deteriorated.

次に上記の課題を解決するアンテナ特性評価システム1について詳しく説明する。最初に、送信アンテナの指向性について説明する。図8は指向性のある送信アンテナを使用したときに反射波が抑制される様子を示す図である。指向性送信アンテナA3−1を用いて、通信端末MS(評価アンテナ)に対して、所定の向きに電波を放射させることにより、電波暗室内で不要な反射波が生成されることを抑制することができ、フェージング精度を向上させることが可能になる。したがって、図1に示した送信アンテナ23a〜23dには、指向性のアンテナを使用する。   Next, the antenna characteristic evaluation system 1 that solves the above problem will be described in detail. First, the directivity of the transmission antenna will be described. FIG. 8 is a diagram showing how reflected waves are suppressed when a directional transmitting antenna is used. By using the directional transmission antenna A3-1 to radiate radio waves in a predetermined direction to the communication terminal MS (evaluation antenna), it is possible to suppress generation of unnecessary reflected waves in the anechoic chamber. And fading accuracy can be improved. Therefore, directional antennas are used for the transmission antennas 23a to 23d shown in FIG.

図9は指向性の送信アンテナを使用したときのアンテナ配置例を示す図である。通信端末MS(評価アンテナ)の周囲に5個の送信アンテナA〜Eが正五角形となるように配置されている。送信アンテナA〜Eは、すべて指向性アンテナである。   FIG. 9 is a diagram illustrating an antenna arrangement example when a directional transmission antenna is used. Around the communication terminal MS (evaluation antenna), five transmission antennas A to E are arranged in a regular pentagon. The transmission antennas A to E are all directional antennas.

送信アンテナAから通信端末MSに対して、指向性の強い電波R1を放射した場合、反射が起きやすい箇所は、送信アンテナC、Dである。したがって、送信アンテナAから放射すべき電波の放射パターンは、放射角度を36°として、通信端末MSの到達地点である放射パターンの中心部では減衰量は小さく(例えば、減衰量=0dB)、放射パターンの広がる縁部分では、減衰量が大きくなるような(例えば、減衰量=−10dB)指向性を持たせる。   When the highly directional radio wave R1 is radiated from the transmission antenna A to the communication terminal MS, the locations where reflection is likely to occur are the transmission antennas C and D. Therefore, the radiation pattern of the radio wave to be radiated from the transmitting antenna A is set to a radiation angle of 36 °, and the attenuation amount is small (for example, attenuation = 0 dB) at the center of the radiation pattern that is the arrival point of the communication terminal MS. The edge portion where the pattern spreads has directivity that increases the attenuation (for example, attenuation = −10 dB).

送信アンテナAから、このような指向性を持たせた電波R1を放射させることにより、送信アンテナC、Dで反射が生じることを抑制することが可能になる(当然、放射パターンの広がる範囲よりも外側にある送信アンテナB、Eでは反射は起きない)。   By radiating the radio wave R1 having such directivity from the transmitting antenna A, it becomes possible to suppress the occurrence of reflection at the transmitting antennas C and D (of course, from the range where the radiation pattern spreads). Reflection does not occur at the outer transmitting antennas B and E).

したがって、電波暗室内に5個の送信アンテナA〜Eが正五角形状に配置する場合、送信アンテナA〜Eは、放射電力が最大となる点から左右に−10dBのレベル低下が生じるときの放射角度の指向性を持つようにする。これにより、不要な反射を低減することが可能になる。   Therefore, when the five transmission antennas A to E are arranged in a regular pentagon shape in the anechoic chamber, the transmission antennas A to E emit radiation when a level decrease of −10 dB occurs to the left and right from the point where the radiated power becomes maximum. Try to have an angle directivity. Thereby, unnecessary reflection can be reduced.

次に合成信号発生部(合成信号発生装置に該当)について説明する。図10は合成信号発生部の構成を示す図である。合成信号発生部10は、信号生成部11、演算部12、A/D部13−1〜13−m、正弦波乗算・遅延部14、合成部15、出力処理部16から構成される。なお、信号生成部11、演算部12、正弦波乗算・遅延部14および合成部15は、ディジタル信号処理により動作する構成要素である。   Next, a synthesized signal generator (corresponding to a synthesized signal generator) will be described. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the combined signal generator. The combined signal generation unit 10 includes a signal generation unit 11, a calculation unit 12, A / D units 13-1 to 13 -m, a sine wave multiplication / delay unit 14, a combination unit 15, and an output processing unit 16. The signal generation unit 11, the calculation unit 12, the sine wave multiplication / delay unit 14, and the synthesis unit 15 are components that operate by digital signal processing.

信号生成部11は、複数の正弦波生成部11−1〜11−(m×k)を含み(mはベースバンド信号入力本数、kはパス数)、正弦波生成部11−1〜11−(m×k)は、周波数の互いに異なる複数の初期正弦波(正弦波生成部から発生したそのままの正弦波)を発生する。   The signal generation unit 11 includes a plurality of sine wave generation units 11-1 to 11- (m × k) (m is the number of baseband signal inputs, k is the number of paths), and the sine wave generation units 11-1 to 11-. (M × k) generates a plurality of initial sine waves having different frequencies (sine waves generated from the sine wave generator).

演算部12は、初期正弦波に対して、所望の相関性を与えるための相関パラメータを乗算して、所望の相関性を与えた正弦波である複数の相関正弦波を生成する。A/D部13−1〜13−mは、ベースバンド信号生成部21から出力された、アナログのベースバンド信号をA/D変換して、ディジタルのベースバンド信号に変換する。ベースバンド信号の入力本数がmならば、A/D部もm個配置される。   The computing unit 12 multiplies the initial sine wave by a correlation parameter for giving a desired correlation, and generates a plurality of correlated sine waves that are sine waves given the desired correlation. The A / D units 13-1 to 13-m A / D convert the analog baseband signals output from the baseband signal generation unit 21 to convert them into digital baseband signals. If the number of input baseband signals is m, m A / D sections are also arranged.

図10では、ベースバンド信号生成部21からアナログのベースバンド信号が入力されるとしたため、A/D部を含む構成としたが、ベースバンド信号生成部21からディジタル入力される場合は、A/Dを含まない構成となる。   In FIG. 10, since an analog baseband signal is input from the baseband signal generation unit 21, the A / D unit is included. However, when digital input is performed from the baseband signal generation unit 21, D is not included.

正弦波乗算・遅延部14は、受信したベースバンド信号にマルチパス用の遅延を与え、必要な遅延が付加されたベースバンド信号と、相関正弦波とを乗算して乗算値を生成する。合成部15は、乗算値に重み付けを行って合成し、合成信号を生成する。   The sine wave multiplication / delay unit 14 gives a multipath delay to the received baseband signal, and multiplies the baseband signal to which the necessary delay is added by the correlated sine wave to generate a multiplication value. The synthesizer 15 weights the multiplication values and synthesizes them to generate a synthesized signal.

出力処理部16は、D/A部16a−1〜16a−Nと、フィルタ部16b−1〜16b−Nとから構成される。D/A部16a−1〜16a−Nは、合成部15から出力されたディジタルの合成信号をアナログの合成信号に変換する。フィルタ部16b−1〜16b−Nは、アナログ合成信号をフィルタリングして、D/A変換時に生じた折り返し歪を除去して、合成信号Dout1〜DoutNを生成し、アップコンバータ22側へ送信する(合成信号をN個生成したら、アップコンバータ22はN個、送信アンテナもN個と必要となる)。送信アンテナの幾つかを垂直偏波を送信するアンテナ、残りを水平偏波に対応したアンテナとする場合もある。   The output processing unit 16 includes D / A units 16a-1 to 16a-N and filter units 16b-1 to 16b-N. The D / A units 16a-1 to 16a-N convert the digital combined signal output from the combining unit 15 into an analog combined signal. The filter units 16b-1 to 16b-N filter the analog composite signal to remove the aliasing distortion generated during the D / A conversion, generate the composite signals Dout1 to DoutN, and transmit them to the upconverter 22 side ( If N composite signals are generated, N upconverters 22 and N transmission antennas are required). Some of the transmission antennas may be antennas that transmit vertically polarized waves, and the remaining antennas may be antennas that support horizontally polarized waves.

次にフェージング周期を長く設定する場合の構成について説明する。信号生成部11内の正弦波生成部11−1〜11−(m×k)は、互いの周期が素の関係となるような初期正弦波を発生する。   Next, a configuration for setting a long fading cycle will be described. The sine wave generation units 11-1 to 11- (m × k) in the signal generation unit 11 generate an initial sine wave whose period is a prime relationship.

図11は周波数が素の関係となる正弦波の一例を示す図である。縦軸は振幅、横軸は時間である。互いに素の関係となる周波数f1〜f4を示している。素の関係とは、1以外の公約数がない関係ということである。例えば、f1=3、f2=5、f3=7、f4=8であるとき、周波数f1〜f4には、1以外の公約数がないので素の関係となる。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a sine wave having a prime frequency relationship. The vertical axis is amplitude, and the horizontal axis is time. The frequencies f 1 to f 4 that are in a prime relationship are shown. A prime relationship is one in which there is no common divisor other than one. For example, when f 1 = 3, f 2 = 5, f 3 = 7, and f 4 = 8, there is no common divisor other than 1 in the frequencies f 1 to f 4 , so that there is a prime relationship.

または、すべての周波数値を掛け算した値が最小公倍数となる関係と言い換えることもできる。この例では、周波数f1〜f4の最小公倍数は、840(=3×5×7×8)であるので、周波数f1〜f4は素の関係となる。 Or it can be paraphrased as a relationship in which a value obtained by multiplying all frequency values is the least common multiple. In this example, since the least common multiple of the frequencies f 1 to f 4 is 840 (= 3 × 5 × 7 × 8), the frequencies f 1 to f 4 have a prime relationship.

素の関係の周波数を持つ複数の正弦波が合成した合成波の周期(周期T1とする)と、素の関係でない周波数を持つ複数の正弦波が合成した合成波の周期(周期T2とする)とを比較すると、T2<T1となる。   A cycle of a synthesized wave (cycle T1) composed of a plurality of sine waves having a prime frequency and a cycle of a synthesized wave (cycle T2) synthesized of a plurality of sine waves having a non-primary frequency. And T2 <T1.

したがって、互いに素の関係となる周波数を持つ複数の正弦波の合成波は、素の関係を持たない周波数を持つ複数の正弦波の合成波と比べて、フェージング周期を長くすることができる。   Accordingly, the combined wave of a plurality of sine waves having a frequency that is a prime relationship can have a longer fading cycle than the combined wave of a plurality of sine waves having a frequency that is not a prime relationship.

次に素の関係となる周波数の設定方法の一例について説明する。周波数f1〜f4(f1<f2<f3<f4)に対して、互いに素の関係となるような周波数値をそれぞれ設定する場合を考える。 Next, an example of a method for setting a frequency that is a prime relationship will be described. Consider a case in which frequency values that are relatively prime to each other are set for frequencies f 1 to f 4 (f 1 <f 2 <f 3 <f 4 ).

最初に、f1、f4については、素の関係となる周波数値を設定して固定する。f2、f3については、f2はf1の近傍の値に仮設定し、f3はf4の近傍の値に仮設定する(f2、f3は、素の関係となるか否かは関係なく、この段階では単にf1、f4の近傍の値に設定する)。仮設定したf2をf2´、仮設定したf4をf4´とする。 First, for f 1 and f 4 , a frequency value that is a prime relationship is set and fixed. For f 2 and f 3 , f 2 is temporarily set to a value in the vicinity of f 1 , and f 3 is temporarily set to a value in the vicinity of f 4 (whether or not f 2 and f 3 have a prime relationship) Regardless, at this stage, it is simply set to a value in the vicinity of f 1 and f 4 ). The temporarily set f 2 is f 2 ′, and the temporarily set f 4 is f 4 ′.

式(2)で示したように、周波数f1を持つ正弦波は、exp(j2πf1t)と表せる。同様に、周波数f2、f3、f4はそれぞれ、exp(j2πf2t)、exp(j2πf3t)、exp(j2πf4t)と表せる。 As shown in Expression (2), a sine wave having a frequency f 1 can be expressed as exp (j2πf 1 t). Similarly, the frequencies f 2 , f 3 , and f 4 can be expressed as exp (j2πf 2 t), exp (j2πf 3 t), and exp (j2πf 4 t), respectively.

ここで、周波数f1〜f4が素の関係となるには、各周波数の正弦波の周期(振幅)が等しいということなので、
exp(j2πf1t)=exp(j2πf2t)=exp(j2πf3t)=exp(j2πf4t)・・・(5)
となる。式(5)をexp(j2πf1t)で割ると、
1=exp(j2π(f2−f1)t)=exp(j2π(f3−f1)t)=exp(j2π(f4−f1)t)・・・(6)
となる。式(6)の各エクスポネンシャルが1となるには、(f2−f1)t、(f3−f1)t、(f4−f1)tがそれぞれ整数となればよい。なぜなら、式(2)から、cos(2πft)+jsin(2πft)=exp(j2πft)なので、ftが整数のとき、左辺のcos(2πft)+jsin(2πft)は、cosの項が1、sinの項が0となるからである。
Here, in order for the frequencies f 1 to f 4 to have a prime relationship, the period (amplitude) of the sine wave of each frequency is equal.
exp (j2πf 1 t) = exp (j2πf 2 t) = exp (j2πf 3 t) = exp (j2πf 4 t) (5)
It becomes. Dividing equation (5) by exp (j2πf 1 t)
1 = exp (j2π (f 2 -f 1) t) = exp (j2π (f 3 -f 1) t) = exp (j2π (f 4 -f 1) t) ··· (6)
It becomes. In order for each exponential in equation (6) to be 1, (f 2 −f 1 ) t, (f 3 −f 1 ) t, and (f 4 −f 1 ) t may be integers. Because, from equation (2), cos (2πft) + jsin (2πft) = exp (j2πft), so that when ft is an integer, cos (2πft) + jsin (2πft) on the left side is the term of sin and the term of sin This is because 0 becomes 0.

したがって、(f2−f1)t=N2、(f3−f1)t=N3、(f4−f1)t=N4とおくと(N2、N3、N4は整数)、式(7)のように表せる。
2/(f2−f1)=N3/(f3−f1)=N4/(f4−f1)=t・・・(7)
式(7)を展開して、
2´=(f2´−f1)・N4/(f4−f1)・・・(8)
となり、式(8)のN2´と最も近いN4と素の関係にあるN2を求める(N4は1980以上の整数とする)。
Therefore, if (f 2 −f 1 ) t = N 2 , (f 3 −f 1 ) t = N 3 , (f 4 −f 1 ) t = N 4 (N 2 , N 3 , N 4 are (Integer) and equation (7).
N 2 / (f 2 −f 1 ) = N 3 / (f 3 −f 1 ) = N 4 / (f 4 −f 1 ) = t (7)
Expand Equation (7)
N 2 '= (f 2' -f 1) · N 4 / (f 4 -f 1) ··· (8)
N 2 having a prime relationship with N 4 ′ closest to N 2 ′ in Expression (8) is obtained (N 4 is an integer equal to or greater than 1980).

そして、f2の算出式は、
2=((f4−f1)・N2/N4)+f1・・・(9)
となるから、求めたN2を式(9)に代入して、f2を求める。
And the calculation formula of f 2 is
f 2 = ((f 4 −f 1 ) · N 2 / N 4 ) + f 1 (9)
Therefore, the obtained N 2 is substituted into the equation (9) to obtain f 2 .

また、式(7)を展開して、
3´=(f3´−f1)・N4/(f4−f1)・・・(10)
となり、式(10)のN3´と最も近いN4と素の関係にあるN3を求める。
Also, expand equation (7) and
N 3 '= (f 3' -f 1) · N 4 / (f 4 -f 1) ··· (10)
Thus, N 3 having a prime relationship with N 4 ′ closest to N 3 ′ in Expression (10) is obtained.

そして、f3の算出式は、
3=((f4−f1)・N3/N4)+f1・・・(11)
となるから、求めたN3を式(11)に代入して、f3を求める。このようなアルゴリズムによって、周波数f1、f2、f3、f4に対して、互いに素の関係となる値を求めることができる。
And the calculation formula of f 3 is
f 3 = ((f 4 −f 1 ) · N 3 / N 4 ) + f 1 (11)
Therefore, the obtained N 3 is substituted into the equation (11) to obtain f 3 . With such an algorithm, values that are relatively prime to each other can be obtained for the frequencies f 1 , f 2 , f 3 , and f 4 .

次に合成信号発生部10の各構成要素について詳しく説明する。以降では、複数のベースバンド信号をベースバンド信号B1〜Bm(m=1、2、・・・)と表記し、マルチパスを構成する際の複数のパスをパスP1〜Pk(k=1、2、・・・)と表記する(ベースバンド信号の入力本数はm、想定するパス数はkである)。   Next, each component of the synthetic signal generator 10 will be described in detail. Hereinafter, a plurality of baseband signals are represented as baseband signals B1 to Bm (m = 1, 2,...), And a plurality of paths when configuring a multipath are paths P1 to Pk (k = 1, 2) (the number of input baseband signals is m, and the number of paths assumed is k).

また、具体的な値で構成例を示す場合には、ベースバンド信号の入力本数を4(=m)とし、また、マルチパスのフェージング環境として、パス数を9(=k)とした9パス環境を生成するものとして説明する。   Further, when a configuration example is shown with specific values, the number of input baseband signals is 4 (= m), and the number of paths is 9 (= k) as a multipath fading environment. It will be described as creating an environment.

図12は信号生成部11の構成を示す図である。信号生成部11は、(m×k)個の複数の正弦波生成部を含み、1つの正弦波生成部は、異なる周波数の複数の初期正弦波を発生させるディジタル・ジェネレータである。   FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the signal generation unit 11. The signal generation unit 11 includes a plurality of (m × k) sine wave generation units, and one sine wave generation unit is a digital generator that generates a plurality of initial sine waves having different frequencies.

ここで、説明をわかりやすくするために、行方向にm個、列方向にk個の正弦波生成部を配置させたと仮定して、m行k列に位置する正弦波生成部を正弦波生成部Xm-kと表記する。図12には、m行k列の場合の正弦波生成部の配置と、4行9列の場合の正弦波生成部の配置とを示している。 Here, for easy understanding, it is assumed that m sine wave generation units are arranged in the row direction and k sine wave generation units are arranged in the column direction, and the sine wave generation unit located in m rows and k columns is generated. It is written as part X mk . FIG. 12 shows the arrangement of the sine wave generation unit in the case of m rows and k columns and the arrangement of the sine wave generation unit in the case of 4 rows and 9 columns.

図13〜図16は正弦波生成部で生成される初期正弦波を示す図である。正弦波生成部Xm-kは、ベースバンド信号Bmに対応するn個の初期正弦波を生成する。
すなわち、1つの正弦波生成部は、n個の初期正弦波を生成する。したがって、信号生成部11の全体では、(n×m×k)個の互いに異なる周波数を持つ初期正弦波が生成されることになる。
13 to 16 are diagrams illustrating an initial sine wave generated by the sine wave generation unit. The sine wave generation unit X mk generates n initial sine waves corresponding to the baseband signal Bm.
That is, one sine wave generation unit generates n initial sine waves. Therefore, the entire signal generator 11 generates (n × m × k) initial sine waves having different frequencies.

図13〜図16では、n=8としたとき、すなわち、1つの正弦波生成部からは、8波の初期正弦波を生成する様子を示している。したがって、信号生成部11の全体では、288(=8×4×9)種類の互いに異なる周波数を持つ初期正弦波を生成することになる。   FIGS. 13 to 16 show a state in which n = 8, that is, one initial sine wave is generated from one sine wave generation unit. Therefore, the entire signal generator 11 generates 288 (= 8 × 4 × 9) types of initial sine waves having different frequencies.

また、正弦波生成部Xm-kにおいて、垂直偏波・水平偏波に対応したアンテナが同数ある場合、垂直偏波に対応するn/2個の初期正弦波を、初期正弦波XmVk-nと表記し、水平偏波に対応するn/2個の初期正弦波を、初期正弦波XmHk-nと表記する。 In addition, in the sine wave generation unit X mk , when there are the same number of antennas corresponding to vertical polarization and horizontal polarization, n / 2 initial sine waves corresponding to vertical polarization are changed to initial sine waves X mVk-n . The n / 2 initial sine waves corresponding to the horizontal polarization are expressed as an initial sine wave X mHk-n .

一例を示すと、図13の正弦波生成部X1-1において、ベースバンド信号B1に対応する、垂直偏波の4個の初期正弦波は、初期正弦波X1V1-1、X1V1-2、X1V1-3、X1V1-4と表記される。また、ベースバンド信号B1に対応する、水平偏波の4個の初期正弦波は、初期正弦波X1H1-1、X1H1-2、X1H1-3、X1H1-4と表記される。 As an example, the sine wave generating unit X 1-1 of FIG. 13, corresponding to the base band signal B1, 4 pieces initial sinusoidal of vertical polarization, the initial sinusoidal X 1V1-1, X 1V1-2 , X 1V1-3 , and X 1V1-4 . Further, the four initial sine waves of horizontal polarization corresponding to the baseband signal B1 are expressed as initial sine waves X 1H1-1 , X 1H1-2 , X 1H1-3 , and X 1H1-4 .

これら初期正弦波を表す関数を示すと、X1V1-1=exp(j・2π・δf1V1-1・t+j・θ1V1-1)、X1V1-2=exp(j・2π・δf1V1-2・t+j・θ1V1-2)、X1V1-3=exp(j・2π・δf1V1-3・t+j・θ1V1-3)、X1V1-4=exp(j・2π・δf1V1-4・t+j・θ1V1-4)、X1H1-1=exp(j・2π・δf1H1-1・t+j・θ1H1-1)、X1H1-2=exp(j・2π・δf1H1-2・t+j・θ1H1-2)、X1H1-3=exp(j・2π・δf1H1-3・t+j・θ1H1-3)、X1H1-4=exp(j・2π・δf1H1-4・t+j・θ1H1-4)となる。なお、δf(Δf)はドップラ周波数、tは時間、θは位相である。その他の正弦波生成部も同様である。 The functions representing these initial sine waves are represented by X 1V1-1 = exp (j · 2π · δf 1V1-1 · t + j · θ 1V1-1 ), X 1V1-2 = exp (j · 2π · δf 1V1-2) T + j · θ 1V1-2 ), X 1V1-3 = exp (j · 2π · δf 1V1-3 · t + j · θ 1V1-3 ), X 1V1-4 = exp (j · 2π · δf 1V1-4 · t + j・ Θ 1V1-4 ), X 1H1-1 = exp (j · 2π · δf 1H1-1 · t + j · θ 1H1-1 ), X 1H1-2 = exp (j · 2π · δf 1H1-2 · t + j · θ 1H1-2 ), X 1H1-3 = exp (j · 2π · δf 1H1-3 · t + j · θ 1H1-3 ), X 1H1-4 = exp (j · 2π · δf 1H1-4 · t + j · θ 1H1- 4 ) Note that δf (Δf) is a Doppler frequency, t is time, and θ is a phase. The same applies to other sine wave generators.

次に演算部12について説明する。演算部12は、信号生成部11で生成された複数の初期正弦波に相関パラメータを乗算して、初期正弦波に所望の相関性を与えた相関正弦波を生成する。   Next, the calculation unit 12 will be described. The calculation unit 12 multiplies the plurality of initial sine waves generated by the signal generation unit 11 by a correlation parameter to generate a correlated sine wave that gives the desired correlation to the initial sine wave.

相関パラメータの値により、相関度合いを大きくしたり、小さくしたりすることができる。
図17は演算部12の演算処理例を示す図である。演算部12では、図12に示したk列目に位置するm個の正弦波生成部Xm-kのそれぞれから、初期正弦波XmVk-aと初期正弦波XmHk-aとを抽出して(1≦a≦n/2:aは自然数)、n個の要素からなる初期正弦波の列ベクトルを生成する。
The degree of correlation can be increased or decreased depending on the value of the correlation parameter.
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of calculation processing of the calculation unit 12. The arithmetic unit 12 extracts the initial sine wave X mVk-a and the initial sine wave X mHk-a from each of the m sine wave generation units X mk located in the k-th column shown in FIG. 1 ≦ a ≦ n / 2: a is a natural number), and a column vector of an initial sine wave composed of n elements is generated.

そして、この列ベクトルに対して、n×nの行列要素を持つ相関パラメータを乗算して、n個の要素からなる相関正弦波の列ベクトルを生成して、全体で(n×m×k)個の相関正弦波を生成する。   Then, this column vector is multiplied by a correlation parameter having n × n matrix elements to generate a correlated sine wave column vector composed of n elements, and the total (n × m × k) Generate correlated sine waves.

例えば図17に示す演算例で示すように、図12に示した、1(=k)列目に位置する4(=m)個の正弦波生成部X1-1、X2-1、X3-1、X4-1のそれぞれから初期正弦波を抽出して列ベクトルを生成する場合、正弦波生成部X1-1から正弦波X1V-1、X1H1-1を抽出し、正弦波生成部X2-1から正弦波X2V-1、X2H1-1を抽出し、正弦波生成部X3-1から正弦波X3V-1、X3H1-1を抽出し、正弦波生成部X4-1から正弦波X4V-1、X4H1-1を抽出する。 For example, as shown in the calculation example shown in FIG. 17, the 4 (= m) sine wave generators X 1-1 , X 2-1 , X 2 located in the 1 (= k) column shown in FIG. 3-1, when extracting the initial sinusoidal from each X 4-1 generates a column vector, and extracts a sine wave X 1V-1, X 1H1-1 sine wave generator X 1-1, sine from the wave generating unit X 2-1 extracts a sine wave X 2V-1, X 2H1-1, extracts the sine-wave X 3V-1, X 3H1-1 sine wave generator X 3-1, sine wave generating The sine waves X 4V-1 and X 4H1-1 are extracted from the part X 4-1 .

抽出した正弦波の列ベクトルX=(X1V-1、X1H1-1、X2V-1、X2H1-1、X3V-1、X3H1-1、X4V-1、X4H1-1)に対して、n=8であるから、8×8の行列要素であり、列ベクトルXの各要素の相関性を決めるための相関パラメータH1を乗算する。 Extracted sinusoidal column vector X = (X 1V-1, X 1H1-1, X 2V-1, X 2H1-1, X 3V-1, X 3H1-1, X 4V-1, X 4H1-1) On the other hand, since n = 8, it is an 8 × 8 matrix element and is multiplied by a correlation parameter H 1 for determining the correlation of each element of the column vector X.

乗算結果は、列ベクトルY=(Y1V-1、Y1H1-1、Y2V-1、Y2H1-1、Y3V-1、Y3H1-1、Y4V-1、Y4H1-1)となり、例えば、相関パラメータH1が相関性を0にするものであれば、列ベクトルYの各要素は、相関性が互いに0となっていることになる。行列計算式を以下に示す。 The multiplication result, a column vector Y = (Y 1V-1, Y 1H1-1, Y 2V-1, Y 2H1-1, Y 3V-1, Y 3H1-1, Y 4V-1, Y 4H1-1) becomes For example, if the correlation parameter H 1 sets the correlation to 0, the elements of the column vector Y have a correlation of 0 to each other. The matrix calculation formula is shown below.

Figure 0005195214
なお、1(=k)列目に位置する4(=m)個の正弦波生成部X1-1、X2-1、X3-1、X4-1からは、上記の行列演算の他にさらに、以下の3種類の行列演算が行われる(計算式のみ示す)。
Figure 0005195214
From the 4 (= m) sine wave generators X1-1 , X2-1 , X3-1 , and X4-1 located in the 1 (= k) column, the above matrix calculation is performed. In addition, the following three types of matrix operations are performed (only the calculation formula is shown).

Figure 0005195214
Figure 0005195214

Figure 0005195214
Figure 0005195214

Figure 0005195214
図12に示す正弦波生成部の配置にもとづいて、演算部12では、1列から4種類の行列演算を行い、全部で9列あるので、36種類の行列演算を行うことになる(288種類の正弦波の中から8つの正弦波を抽出して行列演算を行うので、36種類の行列演算を行うことになる)。
Figure 0005195214
Based on the arrangement of the sine wave generation unit shown in FIG. 12, the calculation unit 12 performs four types of matrix calculations from one column and has nine columns in total, so that 36 types of matrix calculations are performed (288 types). Since eight sine waves are extracted from the sine waves and matrix calculation is performed, 36 types of matrix calculations are performed).

また、8×8の行列要素である相関パラメータH1〜H36は、36種類の行列演算に対して、すべて同じ値(H1=H2=・・・=H36)としてもよいし、異なる値に設定してもよい。なお、相関パラメータは、演算部12内の記憶領域に保持されており、ユーザによって相関パラメータの値は、任意の値に設定可能である。 In addition, the correlation parameters H 1 to H 36 that are 8 × 8 matrix elements may all have the same value (H 1 = H 2 =... = H 36 ) for 36 types of matrix operations. Different values may be set. The correlation parameter is held in a storage area in the calculation unit 12, and the value of the correlation parameter can be set to an arbitrary value by the user.

ここで、簡単な例として、2×2の相関パラメータを用いて、2つの周波数の相関性を決める場合について説明する。相関パラメータの行列要素を例えば、a、b、c、dとすると、行列演算は以下の式(16)となる。   Here, as a simple example, a case where the correlation between two frequencies is determined using a 2 × 2 correlation parameter will be described. If the matrix elements of the correlation parameter are, for example, a, b, c, d, the matrix operation is expressed by the following equation (16).

Figure 0005195214
式(16)から、y1=a・x1+b・x2、y2=c・x1+d・x2である。相関パラメータの要素が、a=1、b=0、c=1、d=0のとき、y1=y2=x1となる。y1、y2の値が同じであるので、相関性が1となり、y1、y2の相関性は強くなる。
Figure 0005195214
From the equation (16), y1 = a · x1 + b · x2, and y2 = c · x1 + d · x2. When the correlation parameter elements are a = 1, b = 0, c = 1, and d = 0, y1 = y2 = x1. Since the values of y1 and y2 are the same, the correlation is 1, and the correlation between y1 and y2 is strong.

また、相関パラメータの要素が、a=1、b=0、c=0、d=1のとき、y1=x1、y2=x2となり、y1、y2は完全に異なる値となる。y1、y2の相関性は0となって、y1、y2の相関性を無くしていることになる(a、b、c、dに端数を用いれば、相関性を細かく設定できる)。   When the correlation parameter elements are a = 1, b = 0, c = 0, and d = 1, y1 = x1 and y2 = x2, and y1 and y2 are completely different values. The correlation between y1 and y2 is 0, and the correlation between y1 and y2 is eliminated (the correlation can be set finely by using fractions for a, b, c, and d).

次に正弦波乗算・遅延部14について説明する。図18は正弦波乗算・遅延部14の全体構成を示す図である。ベースバンド信号の入力本数が4、パス数を9としたときの構成を示している。   Next, the sine wave multiplication / delay unit 14 will be described. FIG. 18 is a diagram showing the overall configuration of the sine wave multiplication / delay unit 14. The configuration when the number of input baseband signals is 4 and the number of paths is 9 is shown.

正弦波乗算・遅延部14は、ベースバンド信号B1に対しては、乗算処理部14ν1-1〜14ν1-9と、遅延部14a−1〜14a−8とが配置される。ベースバンド信号B2に対しては、乗算処理部14ν2-1〜14ν2-9と、遅延部14b−1〜14b−8とが配置される。 The sine wave multiplication / delay unit 14 includes multiplication processing units 14ν 1-1 to 14ν 1-9 and delay units 14a-1 to 14a-8 for the baseband signal B1. For baseband signal B2, multiplication processing units 14v 2-1 to 14v 2-9 and delay units 14b-1 to 14b-8 are arranged.

ベースバンド信号B3に対しては、乗算処理部14ν3-1〜14ν3-9と、遅延部14c−1〜14c−8とが配置される。ベースバンド信号B4に対しては、乗算処理部14ν4-1〜14ν4-9と、遅延部14d−1〜14d−8とが配置される。 For baseband signal B3, multiplication processing units 14ν 3-1 to 14ν 3-9 and delay units 14c-1 to 14c-8 are arranged. For baseband signal B4, multiplication processing units 14ν 4-1 to 14ν 4-9 and delay units 14d-1 to 14d-8 are arranged.

ここで、ベースバンド信号Bmは、A/D部13−1〜13−4によりディジタル信号に変換される。A/D変換後のベースバンド信号Bmは、パスP1に対する乗算処理を行う乗算処理部14ν1-1〜14ν4-1には、遅延されずに入力する。 Here, the baseband signal Bm is converted into a digital signal by the A / D units 13-1 to 13-4. The baseband signal Bm after A / D conversion is input without delay to the multiplication processing units 14ν 1-1 to 14ν 4-1 that perform multiplication processing on the path P1.

また、パスPs(2≦s≦k:sは自然数)に対する乗算処理を行う場合は、遅延単位時間をDとしたとき、ベースバンド信号Bmには(s−1)×Dの遅延を与えて、乗算処理部14νm-sに入力させる。 Further, when performing a multiplication process on the path Ps (2 ≦ s ≦ k: s is a natural number), when the delay unit time is D, a delay of (s−1) × D is given to the baseband signal Bm. , Input to the multiplication processing unit 14 ν ms .

例えば、ベースバンド信号B1について見ると、パスP2(s=2)に対する乗算処理を行う場合は、ベースバンド信号B1には、遅延部14a−1により、時間1Dの遅延を与えて、乗算処理部14ν1-2に入力させる。また、パスP9(s=9)に対する乗算処理を行う場合は、ベースバンド信号B1には、遅延部14a−1〜14a−8によって生成された時間8Dの遅延を与えて、乗算処理部14ν1-9に入力させる。 For example, when looking at the baseband signal B1, when performing the multiplication process for the path P2 (s = 2), the baseband signal B1 is given a delay of time 1D by the delay unit 14a-1, and the multiplication processing unit Input to 14ν 1-2 . Further, when performing multiplication processing for the path P9 (s = 9), the baseband signal B1 is given a delay of time 8D generated by the delay units 14a-1 to 14a-8, and the multiplication processing unit 14ν 1. Let -9 input.

図19、図20は正弦波乗算・遅延部14の内部構成を示す図である。ベースバンド信号B1の乗算処理を行う部分の内部構成のみ示している(ベースバンド信号B2〜B4の乗算処理を行う部分も同様の構成である)。乗算処理部14ν1-1〜14ν1-9は、乗算器#1〜#8をそれぞれ含む。遅延部14a−1〜14a−8はそれぞれ、入力信号に対して時間1Dの遅延を与えて出力する。遅延部14a−1〜14a−8によってパス毎に遅延を与えることで、周波数選択性フェージングの環境を生成するものである。 19 and 20 are diagrams showing the internal configuration of the sine wave multiplication / delay unit 14. Only the internal configuration of the portion that performs the multiplication processing of the baseband signal B1 is shown (the portion that performs the multiplication processing of the baseband signals B2 to B4 has the same configuration). Multiplication processing units 14ν 1-1 to 14ν 1-9 include multipliers # 1 to # 8, respectively. Each of the delay units 14a-1 to 14a-8 gives a delay of time 1D to the input signal and outputs it. By providing a delay for each path by the delay units 14a-1 to 14a-8, an environment for frequency selective fading is generated.

乗算処理部14ν1-1内の乗算器#1〜#8には、A/D変換後の、ベースバンド信号B1が入力する。そして、ベースバンド信号B1と、演算部12から出力された相関正弦波(Y1V1-1、Y1V1-2、Y1V1-3、Y1V1-4、Y1H-1、Y1H1-2、Y1H1-3、Y1H1-4)の各要素が乗算されて、乗算値(ν1V1-1、ν1V1-2、ν1V1-3、ν1V1-4、ν1H-1、ν1H1-2、ν1H1-3、ν1H1-4)が出力する。 The baseband signal B1 after A / D conversion is input to the multipliers # 1 to # 8 in the multiplication processing unit 14ν 1-1 . The baseband signal B1 and the correlated sine wave ( Y1V1-1 , Y1V1-2 , Y1V1-3 , Y1V1-4 , Y1H -1 , Y1H1-2 , Y) 1H1-3 , Y 1H1-4 ) are multiplied, and multiplied values (ν 1V1-1 , ν 1V1-2 , ν 1V1-3 , ν 1V1-4 , ν 1H-1 , ν 1H1-2 , ν 1H1-3 , ν 1H1-4 ) is output.

すなわち、乗算器#1は、相関正弦波Y1V1-1とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1V1-1を生成する。乗算器#2は、相関正弦波Y1V1-2とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1V1-2を生成する。乗算器#3は、相関正弦波Y1V1-3とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1V1-3を生成する。乗算器#4は、相関正弦波Y1V1-4とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1V1-4を生成する。乗算器#5は、相関正弦波Y1H-1とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1H-1を生成する。乗算器#6は、相関正弦波Y1H1-2とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1H1-2を生成する。乗算器#7は、相関正弦波Y1H1-3とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1H1-3を生成する。乗算器#8は、相関正弦波Y1H1-4とベースバンド信号B1とを乗算して乗算値ν1H1-4を生成する。 That is, multiplier # 1 multiplies correlated sine wave Y 1V1-1 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1V1-1 . Multiplier # 2 multiplies correlated sine wave Y 1V1-2 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1V1-2 . Multiplier # 3 multiplies correlated sine wave Y 1V1-3 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1V1-3 . Multiplier # 4 multiplies correlated sine wave Y 1V1-4 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1V1-4 . Multiplier # 5 multiplies correlated sine wave Y 1H-1 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1H-1 . Multiplier # 6 multiplies correlated sine wave Y 1H1-2 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1H1-2 . Multiplier # 7 multiplies correlated sine wave Y 1H1-3 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1H1-3 . Multiplier # 8 multiplies correlated sine wave Y 1H1-4 and baseband signal B1 to generate multiplication value ν 1H1-4 .

一方、遅延部14a−1は、A/D変換直後のベースバンド信号B1を時間D1だけ遅延する。乗算処理部14ν1-2内の乗算器#1〜#8には、時間1Dだけ遅延した、ベースバンド信号B1が入力する。 On the other hand, the delay unit 14a-1 delays the baseband signal B1 immediately after the A / D conversion by a time D1. The baseband signal B1 delayed by time 1D is input to the multipliers # 1 to # 8 in the multiplication processing unit 14ν 1-2 .

そして、時間D1だけ遅延したベースバンド信号B1と、相関正弦波である(Y1V2-1、Y1V2-2、Y1V2-3、Y1V2-4、Y1H2-1、Y1H2-2、Y1H2-3、Y1H2-4)の各要素が乗算されて、乗算値として(ν1V2-1、ν1V2-2、ν1V2-3、ν1V2-4、ν1H2-1、ν1H2-2、ν1H2-3、ν1H2-4)が出力する。 The baseband signal B1 delayed by the time D1 and correlated sine waves (Y 1V2-1 , Y 1V2-2 , Y 1V2-3 , Y 1V2-4 , Y 1H2-1 , Y 1H2-2 , Y 1H2-3 , Y 1H2-4 ) are multiplied, and multiplication values (ν 1V2-1 , ν 1V2-2 , ν 1V2-3 , ν 1V2-4 , ν 1H2-1 , ν 1H2-2) , Ν 1H2-3 , ν 1H2-4 ).

乗算処理部14ν1-3〜14ν1-9においても同様な演算処理が行われる。なお、最終段の乗算処理部14ν1-9についてのみ簡単に示すと、遅延部14a−8の出力信号は、乗算処理部14ν1-1に入力したベースバンド信号B1と比べて、時間(D1+・・・+D8)だけ遅延している。なお、以降では、時間(D1+・・・+Dn)を時間ΣDb(b=1〜n)と表記する。 The same arithmetic processing is performed in the multiplication processing units 14ν 1-3 to 14ν 1-9 . It is to be noted that only the final stage multiplication processing unit 14ν 1-9 is simply shown. The output signal of the delay unit 14a-8 is compared with the baseband signal B1 input to the multiplication processing unit 14ν 1-1 in time (D1 + ... + D8) is delayed. Hereinafter, the time (D1 +... + Dn) is expressed as time ΣDb (b = 1 to n).

乗算処理部14ν1-9内の乗算器#1〜#4には、時間ΣDb(b=1〜8)だけ遅延した、ベースバンド信号B1が入力する。そして、時間ΣDb(b=1〜8)だけ遅延したベースバンド信号B1と、相関正弦波である(Y1V9-1、Y1V9-2、Y1V9-3、Y1V9-4、Y1H9-1、Y1H9-2、Y1H9-3、Y1H9-4)の各要素が乗算されて、乗算値として(ν1V9-1、ν1V9-2、ν1V9-3、ν1V9-4、ν1H9-1、ν1H9-2、ν1H9-3、ν1H9-4)が出力する。 A baseband signal B1 delayed by time ΣDb (b = 1 to 8) is input to the multipliers # 1 to # 4 in the multiplication processing unit 14ν 1-9 . The baseband signal B1 delayed by time ΣDb (b = 1 to 8) and correlated sine waves (Y 1V9-1 , Y 1V9-2 , Y 1V9-3 , Y 1V9-4 , Y 1H9-1). , Y 1H9-2 , Y 1H9-3 , Y 1H9-4 ) and multiplied by (ν 1V9-1 , ν 1V9-2 , ν 1V9-3 , ν 1V9-4 , ν 1H9) -1 , ν 1H9-2 , ν 1H9-3 , ν 1H9-4 ).

ここで、正弦波乗算・遅延部14の動作内容を一般化して記載すると、パスP1に対する乗算処理に対しては、ベースバンド信号Bmには遅延を与えず、ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmV1-nを乗算して乗算値νmV1-nを生成し、ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmH1-nを乗算して乗算値νmH1-nを生成する。 Here, the operation contents of the sine wave multiplication / delay unit 14 are generalized and described. For the multiplication processing for the path P1, the baseband signal Bm is not delayed, and the baseband signal Bm is correlated with the correlated sine wave. by multiplying the Y mV1-n generates the multiplication value ν mV1-n, the baseband signal Bm, to generate a multiplication value [nu MH1-n multiplies the correlation sine wave Y mH1-n.

また、パスPs(2≦s≦k:sは自然数)に対する乗算処理を行う場合は、ベースバンド信号Bmには時間ΣDb(b=1〜m−1)の遅延を与えて、ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmVs-nを乗算して乗算値νmVs-nを生成し、ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmHs-nを乗算して乗算値νmHs-nを生成する。 Further, when performing a multiplication process on the path Ps (2 ≦ s ≦ k: s is a natural number), the baseband signal Bm is given a delay of time ΣDb (b = 1 to m−1). a, by multiplying the correlation sine wave Y mVs-n generates the multiplication value [nu mVs-n, the baseband signal Bm, to generate a multiplication value [nu MHS-n multiplies the correlation sine wave Y MHS-n.

図21〜図24は正弦波乗算・遅延部14の乗算値を行列表現した図である。図21は、ベースバンド信号B1に対する乗算処理部14ν1-1〜14ν1-9の出力である乗算値を行列表現したものである。また、8×9の行列の各行ベクトル(乗算値ベクトル)をV11〜V14およびH11〜H14と表す。 FIGS. 21 to 24 are matrix representations of the multiplication values of the sine wave multiplication / delay unit 14. FIG. 21 is a matrix representation of the multiplication values that are the outputs of the multiplication processing units 14ν 1-1 to 14ν 1-9 for the baseband signal B1. In addition, each row vector (multiplication value vector) of the 8 × 9 matrix is expressed as V 11 to V 14 and H 11 to H 14 .

例えば、V11=(ν1V1-1、ν1V2-1、ν1V3-1、ν1V4-1、ν1V5-1、ν1V6-1、ν1V7-1、ν1V8-1、ν1V9-1)である。また、H11=(ν1H1-1、ν1H2-1、ν1H3-1、ν1H4-1、ν1H5-1、ν1H6-1、ν1H7-1、ν1H8-1、ν1H9-1)である。 For example, V 11 = (ν 1V1-1 , ν 1V2-1 , ν 1V3-1 , ν 1V4-1 , ν 1V5-1 , ν 1V6-1 , ν 1V7-1 , ν 1V8-1 , ν 1V9-1 ). Also, H 11 = (ν 1H1-1 , ν 1H2-1 , ν 1H3-1 , ν 1H4-1 , ν 1H5-1 , ν 1H6-1 , ν 1H7-1 , ν 1H8-1 , ν 1H9-1 ).

図22は、ベースバンド信号B2に対する乗算処理部14ν2-1〜14ν2-9の出力である乗算値を行列表現しており、8つの行ベクトルをそれぞれV21〜V24およびH21〜H24と表している。図23は、ベースバンド信号B3に対する乗算処理部14ν3-1〜14ν3-9の出力である乗算値を行列表現しており、8つの行ベクトルをそれぞれV31〜V34およびH31〜H34と表している。図24は、ベースバンド信号B4に対する乗算処理部14ν4-1〜14ν4-9の出力である乗算値を行列表現しており、8つの行ベクトルをそれぞれV41〜V44およびH41〜H44と表している。 FIG. 22 is a matrix representation of the multiplication values that are the outputs of the multiplication processing units 14ν 2-1 to 14ν 2-9 for the baseband signal B2, and the eight row vectors are represented by V 21 to V 24 and H 21 to H, respectively. 24 . FIG. 23 is a matrix representation of the multiplication values that are the outputs of the multiplication processing units 14ν 3-1 to 14ν 3-9 for the baseband signal B3, and the eight row vectors are represented by V 31 to V 34 and H 31 to H, respectively. 34 . FIG. 24 is a matrix representation of the multiplication values that are the outputs of the multiplication units 14ν 4-1 to 14ν 4-9 for the baseband signal B4, and the eight row vectors are represented by V 41 to V 44 and H 41 to H, respectively. 44 .

ここで、一般的に、正弦波乗算・遅延部14の乗算値ベクトルをVmn=(νmVk-n)およびHmn=(νmHk-n)と表記できる。例えば、m=1、n=1ならば、V11=(ν1Vk-1)=(ν1V1-1、ν1V2-1、ν1V3-1、ν1V4-1、ν1V5-1、ν1V6-1、ν1V7-1、ν1V8-1、ν1V9-1)となる。また、H11=(ν1Hk-1)=(ν1H1-1、ν1H2-1、ν1H3-1、ν1H4-1、ν1H5-1、ν1H6-1、ν1H7-1、ν1H8-1、ν1H9-1)となる。 Here, generally, the multiplication value vector of the sine wave multiplication / delay unit 14 can be expressed as V mn = (ν mVk−n ) and H mn = (ν mHk−n ). For example, if m = 1 and n = 1, V 11 = (ν 1Vk-1 ) = (ν 1V1-1 , ν 1V2-1 , ν 1V3-1 , ν 1V4-1 , ν 1V5-1 , ν 1V6 −1 , ν 1V7-1 , ν 1V8-1 , ν 1V9-1 ). H 11 = (ν 1Hk-1 ) = (ν 1H1-1 , ν 1H2-1 , ν 1H3-1 , ν 1H4-1 , ν 1H5-1 , ν 1H6-1 , ν 1H7-1 , ν 1H8 −1 , ν 1H9-1 ).

次に合成部15について説明する。図25、図26は合成部15の構成を示す図である。合成部15は、n個の重み付け合成部V−1〜V−nと、n個の重み付け合成部H−1〜H−nとから構成される。この例では、n=4なので、重み付け合成部V−1〜V−4と、重み付け合成部H−1〜H−4とから構成される。   Next, the synthesis unit 15 will be described. 25 and 26 are diagrams showing the configuration of the synthesis unit 15. The combining unit 15 includes n weighting combining units V-1 to Vn and n weighting combining units H-1 to Hn. In this example, since n = 4, the weighting synthesis units V-1 to V-4 and the weighting synthesis units H-1 to H-4 are configured.

また、重み付け合成部V−nには、乗算値ベクトルVmnが入力する。すなわち、重み付け合成部V−1には、乗算値ベクトルVm1=(V11、V21、V31、V41)が入力し、重み付け合成部V−2には、乗算値ベクトルVm2=(V12、V22、V32、V42)が入力する。 Further, the multiplication value vector V mn is input to the weighting synthesis unit V-n. That is, the multiplication value vector V m1 = (V 11 , V 21 , V 31 , V 41 ) is input to the weighting synthesis unit V-1, and the multiplication value vector V m2 = (( V 12, V 22, V 32 , V 42) is inputted.

また、重み付け合成部V−3には、乗算値ベクトルVm3=(V13、V23、V33、V43)が入力し、重み付け合成部V−4には、乗算値ベクトルVm4=(V14、V24、V34、V44)が入力する。 Further, the multiplication value vector V m3 = (V 13 , V 23 , V 33 , V 43 ) is input to the weighting synthesis unit V-3, and the multiplication value vector V m4 = (( V 14, V 24, V 34 , V 44) is inputted.

同様に、重み付け合成部H−nには、乗算値ベクトルHmnが入力する。すなわち、重み付け合成部H−1には、乗算値ベクトルHm1=(H11、H21、H31、H41)が入力し、重み付け合成部H−2には、乗算値ベクトルHm2=(H12、H22、H32、H42)が入力する。 Similarly, the multiplication value vector H mn is input to the weighting synthesis unit H-n. That is, the multiplication value vector H m1 = (H 11 , H 21 , H 31 , H 41 ) is input to the weighting synthesis unit H-1, and the multiplication value vector H m2 = (( H 12 , H 22 , H 32 , H 42 ) are input.

また、重み付け合成部H−3には、乗算値ベクトルHm3=(H13、H23、H33、H43)が入力し、重み付け合成部H−4には、乗算値ベクトルHm4=(H14、H24、H34、H44)が入力する。 Further, the multiplication value vector H m3 = (H 13 , H 23 , H 33 , H 43 ) is input to the weighting synthesis unit H-3, and the multiplication value vector H m4 = (( H 14 , H 24 , H 34 , H 44 ) are input.

ここで、重み付け合成部V−nは、乗算値ベクトルVmnの要素であるk個の乗算値νmVk-nに、k個の重み付け係数Wr(1≦r≦k:rは自然数)をそれぞれ乗算し、乗算結果を加算したm個の加算値Vaddm-nを求め、加算値Vaddm-nの総和を、垂直偏波に対応する合成信号として生成する。 Here, the weighting synthesis unit V-n adds k weighting factors W r (1 ≦ r ≦ k: r is a natural number) to k multiplication values ν mVk-n that are elements of the multiplication value vector V mn. Multiplication is performed, m addition values Vadd mn obtained by adding the multiplication results are obtained, and the sum of the addition values Vadd mn is generated as a combined signal corresponding to vertical polarization.

同様に、重み付け合成部H−nは、乗算値ベクトルHmnの要素であるk個の乗算値νmHk-nに、k個の重み付け係数Wrをそれぞれ乗算し、乗算結果を加算したm個の加算値Haddm-nを求め、加算値Haddm-nの総和を、水平偏波に対応する合成信号として生成する。 Similarly, the weighting combining unit H-n multiplies k multiplication values ν mHk-n that are elements of the multiplication value vector H mn by k weighting factors W r and adds the multiplication results. obtains the sum value Hadd mn, the sum of the sum Hadd mn, it generates a synthesized signal corresponding to the horizontal polarized wave.

具体的に、重み付け合成部V−1に関して示すと、行ベクトル(V11、V21、V31、V41)の各要素に重み係数Wk(k=1,2,3,4,5,6,7,8,9)を乗算して乗算結果を加算した加算値Vadd1-1、Vadd2-1、Vadd3-1、Vadd4-1を求め、かつこれらの総和を求める。 Specifically, with regard to the weighting synthesis unit V-1, the weighting factor Wk (k = 1, 2, 3, 4, 5, 6) is applied to each element of the row vector (V 11 , V 21 , V 31 , V 41 ). , 7, 8, 9), and the addition values Vadd 1-1 , Vadd 2-1 , Vadd 3-1 , and Vadd 4-1 obtained by adding the multiplication results are obtained, and the sum of these values is obtained.

すなわち、V11=(ν1V1-1、ν1V2-1、ν1V3-1、ν1V4-1、ν1V5-1、ν1V6-1、ν1V7-1、ν1V8-1、ν1V9-1)のそれぞれの要素に対して、重み係数W1〜W9を乗算して乗算値の和Vadd1-1を求める(式(17))。 That is, V 11 = (ν 1V1-1 , ν 1V2-1 , ν 1V3-1 , ν 1V4-1 , ν 1V5-1 , ν 1V6-1 , ν 1V7-1 , ν 1V8-1 , ν 1V9-1 ) Is multiplied by weighting factors W 1 to W 9 to obtain a sum Vadd 1-1 of the multiplication values (formula (17)).

Vadd1-1=W1・ν1V1-1+W2・ν1V2-1+W3・ν1V3-1+W4・ν1V4-1+W5・ν1V5-1+W6・ν1V6-1+W7・ν1V7-1+W8・ν1V8-1+W9・ν1V9-1
・・・(17)
また、V21=(ν2V1-1、ν2V2-1、ν2V3-1、ν2V4-1、ν2V5-1、ν2V6-1、ν2V7-1、ν2V8-1、ν2V9-1)のそれぞれの要素に対して、重み係数W1〜W9を乗算して乗算値の和Vadd2-1を求める(式(18))。
Vadd 1-1 = W 1 · ν 1V1-1 + W 2 · ν 1V2-1 + W 3 · ν 1V3-1 + W 4 · ν 1V4-1 + W 5 · ν 1V5-1 + W 6 · ν 1V6-1 + W 7 · ν 1V7-1 + W 8・ ν 1V8-1 + W 9・ ν 1V9-1
... (17)
V 21 = (ν 2V1-1 , ν 2V2-1 , ν 2V3-1 , ν 2V4-1 , ν 2V5-1 , ν 2V6-1 , ν 2V7-1 , ν 2V8-1 , ν 2V9-1 ) Are multiplied by weighting factors W 1 to W 9 to obtain a sum Vadd 2-1 of the multiplication values (formula (18)).

Vadd2-1=W1・ν2V1-1+W2・ν2V2-1+W3・ν2V3-1+W4・ν2V4-1+W5・ν2V5-1+W6・ν2V6-1+W7・ν2V7-1+W8・ν2V8-1+W9・ν2V9-1
・・・(18)
さらに、V31=(ν3V1-1、ν3V2-1、ν3V3-1、ν3V4-1、ν3V5-1、ν3V6-1、ν3V7-1、ν3V8-1、ν3V9-1)のそれぞれの要素に対して、重み係数W1〜W9を乗算して乗算値の和Vadd3-1を求める(式(19))。
Vadd 2-1 = W 1・ ν 2V1-1 + W 2・ ν 2V2-1 + W 3・ ν 2V3-1 + W 4・ ν 2V4-1 + W 5・ ν 2V5-1 + W 6・ ν 2V6-1 + W 7・ν 2V7-1 + W 8・ ν 2V8-1 + W 9・ ν 2V9-1
... (18)
Further, V 31 = (ν 3V1-1, ν 3V2-1, ν 3V3-1, ν 3V4-1, ν 3V5-1, ν 3V6-1, ν 3V7-1, ν 3V8-1, ν 3V9-1 ) Is multiplied by weighting factors W 1 to W 9 to obtain a sum Vadd 3-1 of the multiplication values (formula (19)).

Vadd3-1=W1・ν3V1-1+W2・ν3V2-1+W3・ν3V3-1+W4・ν3V4-1+W5・ν3V5-1+W6・ν3V6-1+W7・ν3V7-1+W8・ν3V8-1+W9・ν3V9-1
・・・(19)
さらにまた、V41=(ν41-1、ν4V2-1、ν4V3-1、ν4V4-1、ν4V5-1、ν4V6-1、ν4V7-1、ν4V8-1、ν4V9-1)のそれぞれの要素に対して、重み係数W1〜W9を乗算して乗算値の和Vadd4-1を求める(式(20))。
Vadd 3-1 = W 1・ ν 3V1-1 + W 2・ ν 3V2-1 + W 3・ ν 3V3-1 + W 4・ ν 3V4-1 + W 5・ ν 3V5-1 + W 6・ ν 3V6-1 + W 7・ν 3V7-1 + W 8・ ν 3V8-1 + W 9・ ν 3V9-1
... (19)
Furthermore, V 41 = (ν 41-1, ν 4V2-1, ν 4V3-1, ν 4V4-1, ν 4V5-1, ν 4V6-1, ν 4V7-1, ν 4V8-1, ν 4V9- 1 ) Multiply each of the elements by weighting factors W 1 to W 9 to obtain a sum Vadd 4-1 of the multiplication values (formula (20)).

Vadd4-1=W1・ν4V1-1+W2・ν4V2-1+W3・ν4V3-1+W4・ν4V4-1+W5・ν4V5-1+W6・ν4V6-1+W7・ν4V7-1+W8・ν4V8-1+W9・ν4V9-1
・・・(20)
重み付け合成部V−1は、Vadd1-1+Vadd2-1+Vadd3-1+Vadd4-1を計算し、総和である計算結果をディジタルの合成信号として生成し、D/A部16a−1へ出力する。その他の重み付け合成部についても同様な合成演算を行うので説明は省略する。なお、重み係数は、合成部15内の記憶領域に保持されており、ユーザによって重み係数の値は、任意の値に設定可能である。
Vadd 4-1 = W 1・ ν 4V1-1 + W 2・ ν 4V2-1 + W 3・ ν 4V3-1 + W 4・ ν 4V4-1 + W 5・ ν 4V5-1 + W 6・ ν 4V6-1 + W 7・ν 4V7-1 + W 8・ ν 4V8-1 + W 9・ ν 4V9-1
... (20)
The weighting synthesis unit V-1 calculates Vadd 1-1 + Vadd 2-1 + Vadd 3-1 + Vadd 4-1 and generates a calculation result that is the sum as a digital synthesized signal, to the D / A unit 16a-1. Output. The same weighting / synthesizing unit performs the same combining operation, and the description is omitted. Note that the weighting coefficient is held in a storage area in the synthesis unit 15, and the value of the weighting coefficient can be set to an arbitrary value by the user.

以上説明したように、アンテナ特性評価システム1では、合成信号発生部10によって、周波数が互いに異なる複数の正弦波を生成し、ベースバンド信号と正弦波とを乗算して合成し、複数の合成信号を発生し、複数の合成信号に所望の相関性を与えて、マルチパスのフェージングを生成する構成とした。   As described above, in the antenna characteristic evaluation system 1, the combined signal generation unit 10 generates a plurality of sine waves having different frequencies, combines the baseband signal and the sine wave, and combines the plurality of combined signals. And a desired correlation is given to a plurality of synthesized signals to generate multipath fading.

これにより、パス毎に所望の相関性が設定された合成波を、送信アンテナから放射することができるので、従来のシステム構成と比べて、少ない装置数で、マルチパスのフェージング環境を模擬することができる。このため、格段にフェージング精度を向上させることが可能となり、効率よく高精度のアンテナ特性評価を行うことが可能になる。   This makes it possible to radiate a composite wave with a desired correlation for each path from the transmitting antenna, thus simulating a multipath fading environment with a smaller number of devices compared to the conventional system configuration. Can do. For this reason, fading accuracy can be remarkably improved, and highly accurate antenna characteristic evaluation can be performed efficiently.

(付記1) アンテナ特性の評価を行うアンテナ特性評価システムにおいて、
評価対象のアンテナである評価アンテナと、
前記評価アンテナに電波を放射する複数の送信アンテナと、
ベースバンド信号を発生するベースバンド信号生成部と、
合成信号を生成する合成信号発生部と、
前記送信アンテナに接続し、前記合成信号の周波数を前記電波の周波数までアップコンバートするアップコンバータと、
前記評価アンテナと接続し、前記電波を受信したときの前記評価アンテナの前記アンテナ特性の評価を行う評価部と、
を備え、
前記合成信号発生部は、
周波数が互いに異なる複数の正弦波を生成して、複数の前記正弦波に所望の相関性を与え、
相関性が与えられた前記正弦波と、前記ベースバンド信号とを乗算して合成し、複数の前記合成信号を発生することで、フェージングを生成する、
ことを特徴とするアンテナ特性評価システム。
(Supplementary note 1) In an antenna characteristic evaluation system for evaluating antenna characteristics,
An evaluation antenna that is an antenna to be evaluated; and
A plurality of transmitting antennas that radiate radio waves to the evaluation antenna;
A baseband signal generator for generating a baseband signal;
A combined signal generator for generating a combined signal;
An up-converter connected to the transmitting antenna and up-converting the frequency of the combined signal to the frequency of the radio wave;
An evaluation unit that is connected to the evaluation antenna and performs evaluation of the antenna characteristics of the evaluation antenna when the radio wave is received;
With
The synthesized signal generator is
Generating a plurality of sine waves having different frequencies to give a desired correlation to the plurality of sine waves;
The sine wave given correlation and the baseband signal are multiplied and combined to generate a plurality of the combined signals, thereby generating fading.
An antenna characteristic evaluation system characterized by that.

(付記2) 前記送信アンテナが放射した前記電波が、他の前記送信アンテナに反射した際に、生成される反射波が十分小さくなるように、指向性を絞った前記送信アンテナを用いることを特徴とする付記1記載のアンテナ特性評価システム。   (Additional remark 2) When the said electromagnetic wave which the said transmission antenna radiated | emitted is reflected on the said other transmission antenna, the said transmission antenna which restrict | squeezed directivity is used so that the reflected wave produced | generated may become small enough. The antenna characteristic evaluation system according to appendix 1.

(付記3) 前記合成信号発生部は、
周波数の互いに異なる複数の初期正弦波を生成する複数の正弦波生成部を含む信号生成部と、
前記初期正弦波に、所望の相関性を与えるための相関パラメータを乗算して、所望の相関性を与えた正弦波である複数の相関正弦波を生成する演算部と、
マルチパス用の遅延を与えた前記ベースバンド信号と、前記相関正弦波とを乗算して乗算値を生成する正弦波乗算・遅延部と、
前記乗算値に重み付けを行って合成し、前記合成信号を生成する合成部と、
から構成され、ディジタル信号処理により各機能が動作することを特徴とする付記1記載のアンテナ特性評価システム。
(Supplementary Note 3) The synthesized signal generator is
A signal generation unit including a plurality of sine wave generation units for generating a plurality of initial sine waves having different frequencies;
An arithmetic unit that multiplies the initial sine wave by a correlation parameter for giving a desired correlation to generate a plurality of correlated sine waves that are a sine wave giving the desired correlation;
A sine wave multiplying / delaying unit that multiplies the baseband signal to which a multipath delay is given and the correlated sine wave to generate a multiplication value;
A combining unit that weights and combines the multiplication values to generate the combined signal;
The antenna characteristic evaluation system according to appendix 1, wherein each function operates by digital signal processing.

(付記4) 前記正弦波生成部は、互いの周波数が素の関係となる前記初期正弦波を生成することを特徴とする付記3記載のアンテナ特性評価システム。
(付記5) 前記演算部は、複数の前記合成信号の相関性が互いに0になるような、または複数の前記合成信号の相関性が互いに十分小さくなるような、前記相関パラメータを用いることを特徴とする付記3記載のアンテナ特性評価システム。
(Supplementary note 4) The antenna characteristic evaluation system according to supplementary note 3, wherein the sine wave generation unit generates the initial sine wave having a prime frequency relationship.
(Additional remark 5) The said calculating part uses the said correlation parameter so that the correlation of the said some synthesized signal becomes mutually 0, or the correlation of the said some synthesized signal becomes mutually small enough The antenna characteristic evaluation system according to Appendix 3.

(付記6) 前記合成信号発生部に入力する複数の前記ベースバンド信号をベースバンド信号B1〜Bm(m=1、2、・・・)とし、マルチパスを構成する際の複数のパスをパスP1〜Pk(k=1、2、・・・)とし、
前記信号生成部は、前記正弦波生成部を(m×k)個含み、行方向にm個、列方向にk個の前記正弦波生成部を配置させたとして、m行k列に位置する前記正弦波生成部を正弦波生成部Xm-kとした場合に、
正弦波生成部Xm-kは、ベースバンド信号BmのI信号成分に対応する、n個の前記初期正弦波である初期正弦波XmVk-nと、ベースバンド信号BmのQ信号成分に対応する、n個の前記初期正弦波である初期正弦波XmHk-nとを生成して、前記信号生成部から(2n×m×k)個の前記初期正弦波を生成し、
前記演算部は、
k列目に位置するm個の正弦波生成部Xm-kのそれぞれから、初期正弦波XmVk-aと初期正弦波XmHk-aとを抽出し(1≦a≦n/2:aは自然数)、n個の要素からなる初期正弦波の列ベクトルに、n×nの行列要素を持つ前記相関パラメータを乗算して、n個の要素からなる前記相関正弦波の列ベクトルを生成することで、(n×m×k)個の前記相関正弦波を生成し、
初期正弦波XmVk-nに対応する前記相関正弦波を相関正弦波YmVk-n、初期正弦波XmHk-nに対応する前記相関正弦波を相関正弦波YmHk-nとした場合に、
前記正弦波乗算・遅延部は、
パスP1に対する乗算処理を行う場合は、ベースバンド信号Bmには遅延を与えず、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmV1-nを乗算して乗算値νmV1-nを生成し、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmH1-nを乗算して乗算値νmH1-nを生成し、
パスPs(2≦s≦k:sは自然数)に対する乗算処理を行う場合は、各パス間の遅延をDs−1(2≦s≦k:sは自然数)としたとき、ベースバンド信号BmにはD1+D2+・・・+Ds−1の遅延を与えて、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmVs-nを乗算して乗算値νmVs-nを生成し、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmHs-nを乗算して乗算値νmHs-nを生成し、
前記正弦波乗算・遅延部で求められた、I信号成分に対応する乗算値ベクトルをVmn=(νmVk-n)とし、Q信号成分に対応する乗算値ベクトルをHmn=(νmHk-n)とし、
前記合成部は、n個の重み付け合成部V−1〜V−nと、n個の重み付け合成部H−1〜H−nとから構成され、
重み付け合成部V−nには、乗算値ベクトルVmnが入力し、重み付け合成部H−nには、乗算値ベクトルHmnが入力し、
重み付け合成部V−nは、乗算値ベクトルVmnの要素であるk個の乗算値νmVk-nに、k個の重み付け係数Wr(1≦r≦k:rは自然数)をそれぞれ乗算し、乗算結果を加算したm個の加算値Vaddm-nを求め、加算値Vaddm-nの総和を、1つの合成信号として生成し、
重み付け合成部H−nは、乗算値ベクトルHmnの要素であるk個の乗算値νmHk-nに、k個の重み付け係数Wrをそれぞれ乗算し、乗算結果を加算したm個の加算値Haddm-nを求め、加算値Haddm-nの総和を、1つの合成信号として生成する、
ことを特徴とする付記3記載のアンテナ特性評価システム。
(Supplementary Note 6) The plurality of baseband signals input to the combined signal generation unit are set as baseband signals B1 to Bm (m = 1, 2,...), And a plurality of paths when forming a multipath are passed. P1 to Pk (k = 1, 2,...)
The signal generator includes (m × k) sine wave generators, and is arranged in m rows and k columns, assuming that m sine wave generators are arranged in the row direction and k in the column direction. When the sine wave generator is a sine wave generator X mk ,
The sine wave generator X mk corresponds to the n initial sine waves X mVk-n corresponding to the I signal component of the baseband signal Bm and the Q signal component of the baseband signal Bm. n initial sine waves X mHk-n that are the initial sine waves are generated, and (2n × m × k) initial sine waves are generated from the signal generation unit,
The computing unit is
An initial sine wave X mVk-a and an initial sine wave X mHk-a are extracted from each of the m sine wave generation units X mk located in the k-th column (1 ≦ a ≦ n / 2: a is a natural number) ), Multiplying the column vector of the initial sine wave consisting of n elements by the correlation parameter having n × n matrix elements to generate the column vector of the correlated sine wave consisting of n elements , (N × m × k) number of the correlated sine waves,
Initial sinusoidal X correlation sinusoidal said correlation sine waves corresponding to mVk-n Y mVk-n, the correlation sine waves corresponding to the initial sinusoidal X MHK-n when the correlation sine wave Y mHk-n,
The sine wave multiplication / delay unit is
When performing multiplication processing for the path P1, without giving a delay to the baseband signal Bm, the baseband signal Bm, generates a multiplied value [nu mV1-n multiplies the correlation sine wave Y mV1-n, wherein the baseband signal Bm, generates a multiplied value [nu MH1-n multiplies the correlation sine wave Y mH1-n,
When performing a multiplication process on the path Ps (2 ≦ s ≦ k: s is a natural number), when the delay between the paths is Ds−1 (2 ≦ s ≦ k: s is a natural number), the baseband signal Bm is given a delay of D1 + D2 + ··· + Ds- 1, to the baseband signals Bm, by multiplying the correlation sine wave Y mVs-n generates the multiplication value ν mVs-n, the baseband signal Bm, correlated Multiply the sine wave Y mHs -n to generate the multiplication value ν mHs-n ,
The multiplication value vector corresponding to the I signal component obtained by the sine wave multiplication / delay unit is V mn = (ν mVk−n ), and the multiplication value vector corresponding to the Q signal component is H mn = (ν mHk− n )
The combining unit includes n weighting combining units V-1 to Vn and n weighting combining units H-1 to Hn.
A multiplication value vector V mn is input to the weighting synthesis unit Vn, and a multiplication value vector H mn is input to the weighting synthesis unit H-n.
The weighting synthesis unit Vn multiplies k multiplication values ν mVk-n that are elements of the multiplication value vector V mn by k weighting factors W r (1 ≦ r ≦ k: r is a natural number). , M addition values Vadd mn obtained by adding the multiplication results are obtained, and the sum of the addition values Vadd mn is generated as one synthesized signal,
The weighting synthesis unit H-n multiplies k multiplication values ν mHk-n that are elements of the multiplication value vector H mn by k weighting factors W r , respectively, and adds m multiplication values. Hadd mn is obtained, and the sum of the added values Hadd mn is generated as one composite signal.
The antenna characteristic evaluation system according to supplementary note 3, wherein

(付記7) 複数の信号を合成して合成信号を発生する合成信号発生装置において、
周波数の互いに異なる複数の初期正弦波を生成する複数の正弦波生成部を含む信号生成部と、
前記初期正弦波に、所望の相関性を与えるための相関パラメータを乗算して、所望の相関性を与えた正弦波である複数の相関正弦波を生成する演算部と、
パス毎に遅延を与えたベースバンド信号と、前記相関正弦波とを乗算して乗算値を生成する正弦波乗算・遅延部と、
前記乗算値に重み付けを行って合成し、前記合成信号を生成する合成部と、
を有することを特徴とする合成信号発生装置。
(Supplementary note 7) In a combined signal generator for generating a combined signal by combining a plurality of signals,
A signal generation unit including a plurality of sine wave generation units for generating a plurality of initial sine waves having different frequencies;
An arithmetic unit that multiplies the initial sine wave by a correlation parameter for giving a desired correlation to generate a plurality of correlated sine waves that are a sine wave giving the desired correlation;
A sine wave multiplication / delay unit that multiplies the baseband signal delayed for each path and the correlated sine wave to generate a multiplication value;
A combining unit that weights and combines the multiplication values to generate the combined signal;
A combined signal generator.

(付記8) 装置に入力する複数の前記ベースバンド信号をベースバンド信号B1〜Bm(m=1、2、・・・)とし、複数のパスをパスP1〜Pk(k=1、2、・・・)とし、
前記信号生成部は、前記正弦波生成部を(m×k)個含み、行方向にm個、列方向にk個の前記正弦波生成部を配置させたとして、m行k列に位置する前記正弦波生成部を正弦波生成部Xm-kとした場合に、
正弦波生成部Xm-kは、送信アンテナ数の半分に対応する、n/2個の前記初期正弦波である初期正弦波XmVk-nと、送信アンテナ数の残り半分に対応する、n/2個の前記初期正弦波である初期正弦波XmHk-nとを生成して、前記信号生成部から(n×m×k)個の前記初期正弦波を生成し、
前記演算部は、
k列目に位置するm個の正弦波生成部Xm-kのそれぞれから、初期正弦波XmVk-aと初期正弦波XmHk-aとを抽出し(1≦a≦n/2:aは自然数)、n個の要素からなる初期正弦波の列ベクトルに、n×nの行列要素を持つ前記相関パラメータを乗算して、n個の要素からなる前記相関正弦波の列ベクトルを生成することで、(n×m×k)個の前記相関正弦波を生成し、
初期正弦波XmVk-nに対応する前記相関正弦波を相関正弦波YmVk-n、初期正弦波XmHk-nに対応する前記相関正弦波を相関正弦波YmHk-nとした場合に、
前記正弦波乗算・遅延部は、
パスP1に対する乗算処理を行う場合は、ベースバンド信号Bmには遅延を与えず、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmV1-nを乗算して乗算値νmV1-nを生成し、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmH1-nを乗算して乗算値νmH1-nを生成し、
パスPs(2≦s≦k:sは自然数)に対する乗算処理を行う場合は、各パス間の遅延をDs−1(2≦s≦k:sは自然数)としたとき、ベースバンド信号Bmには(D1+D2+・・・+Ds−1の遅延を与えて、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmVs-nを乗算して乗算値νmVs-nを生成し、前記ベースバンド信号Bmに、相関正弦波YmHs-nを乗算して乗算値νmHs-nを生成し、
前記正弦波乗算・遅延部で求められた、I信号成分に対応する乗算値ベクトルをVmn=(νmVk-n)とし、Q信号成分に対応する乗算値ベクトルをHmn=(νmHk-n)とし、
前記合成部は、n個の重み付け合成部V−1〜V−nと、n個の重み付け合成部H−1〜H−nとから構成され、
重み付け合成部V−nには、乗算値ベクトルVmnが入力し、重み付け合成部H−nには、乗算値ベクトルHmnが入力し、
重み付け合成部V−nは、乗算値ベクトルVmnの要素であるk個の乗算値νmVk-nに、k個の重み付け係数Wr(1≦r≦k:rは自然数)をそれぞれ乗算し、乗算結果を加算したm個の加算値Vaddm-nを求め、加算値Vaddm-nの総和を、1つの合成信号として生成し、
重み付け合成部H−nは、乗算値ベクトルHmnの要素であるk個の乗算値νmHk-nに、k個の重み付け係数Wrをそれぞれ乗算し、乗算結果を加算したm個の加算値Haddm-nを求め、加算値Haddm-nの総和を、1つの合成信号として生成する、
ことを特徴とする付記7記載の合成信号発生装置。
(Supplementary Note 8) The plurality of baseband signals input to the apparatus are baseband signals B1 to Bm (m = 1, 2,...), And the plurality of paths are paths P1 to Pk (k = 1, 2,. ··)age,
The signal generator includes (m × k) sine wave generators, and is arranged in m rows and k columns, assuming that m sine wave generators are arranged in the row direction and k in the column direction. When the sine wave generator is a sine wave generator X mk ,
The sine wave generation unit X mk corresponds to half of the number of transmission antennas, n / 2 initial sine waves X mVk-n corresponding to the initial sine waves, and n / 2 corresponding to the other half of the number of transmission antennas. Generating initial sine waves X mHk-n that are the initial sine waves, and generating (n × m × k) initial sine waves from the signal generation unit,
The computing unit is
An initial sine wave X mVk-a and an initial sine wave X mHk-a are extracted from each of the m sine wave generation units X mk located in the k-th column (1 ≦ a ≦ n / 2: a is a natural number) ), Multiplying the column vector of the initial sine wave consisting of n elements by the correlation parameter having n × n matrix elements to generate the column vector of the correlated sine wave consisting of n elements , (N × m × k) number of the correlated sine waves,
Initial sinusoidal X correlation sinusoidal said correlation sine waves corresponding to mVk-n Y mVk-n, the correlation sine waves corresponding to the initial sinusoidal X MHK-n when the correlation sine wave Y mHk-n,
The sine wave multiplication / delay unit is
When performing multiplication processing for the path P1, without giving a delay to the baseband signal Bm, the baseband signal Bm, generates a multiplied value [nu mV1-n multiplies the correlation sine wave Y mV1-n, wherein the baseband signal Bm, generates a multiplied value [nu MH1-n multiplies the correlation sine wave Y mH1-n,
When performing a multiplication process on the path Ps (2 ≦ s ≦ k: s is a natural number), when the delay between the paths is Ds−1 (2 ≦ s ≦ k: s is a natural number), the baseband signal Bm is given a delay of (D1 + D2 + ··· + Ds -1, to the baseband signals Bm, generates a multiplied value [nu mVs-n multiplies the correlation sine wave Y mVs-n, the baseband signal Bm, Multiply the correlated sine wave Y mHs -n to generate the multiplication value ν mHs-n ,
The multiplication value vector corresponding to the I signal component obtained by the sine wave multiplication / delay unit is V mn = (ν mVk−n ), and the multiplication value vector corresponding to the Q signal component is H mn = (ν mHk− n )
The combining unit includes n weighting combining units V-1 to Vn and n weighting combining units H-1 to Hn.
A multiplication value vector V mn is input to the weighting synthesis unit Vn, and a multiplication value vector H mn is input to the weighting synthesis unit H-n.
The weighting synthesis unit Vn multiplies k multiplication values ν mVk-n that are elements of the multiplication value vector V mn by k weighting factors W r (1 ≦ r ≦ k: r is a natural number). , M addition values Vadd mn obtained by adding the multiplication results are obtained, and the sum of the addition values Vadd mn is generated as one synthesized signal,
The weighting synthesis unit H-n multiplies k multiplication values ν mHk-n that are elements of the multiplication value vector H mn by k weighting factors W r , respectively, and adds m multiplication values. Hadd mn is obtained, and the sum of the added values Hadd mn is generated as one composite signal.
The combined signal generator according to appendix 7, wherein

アンテナ特性評価システムの原理図である。It is a principle diagram of an antenna characteristic evaluation system. 無指向性アンテナによるフェージング精度の劣化を示す図である。It is a figure which shows deterioration of the fading accuracy by an omnidirectional antenna. フェージング周期を示す図である。It is a figure which shows a fading period. 1パス環境およびマルチパス環境の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of 1 path environment and multipath environment. フラットフェージングと周波数選択性フェージングを示す図である。It is a figure which shows flat fading and frequency selective fading. フェージングをベクトル表現した図である。It is the figure which represented fading as a vector. アンテナ特性評価システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an antenna characteristic evaluation system. 指向性のある送信アンテナを使用したときに反射波が抑制される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a reflected wave is suppressed when a transmitting antenna with directivity is used. 指向性の送信アンテナを使用したときのアンテナ配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of antenna arrangement | positioning when a directional transmission antenna is used. 合成信号発生部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a synthetic | combination signal generation part. 周波数が素の関係となる正弦波の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sine wave from which a frequency becomes a prime relationship. 信号生成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a signal generation part. 正弦波生成部で生成される初期正弦波を示す図である。It is a figure which shows the initial stage sine wave produced | generated by a sine wave production | generation part. 正弦波生成部で生成される初期正弦波を示す図である。It is a figure which shows the initial stage sine wave produced | generated by a sine wave production | generation part. 正弦波生成部で生成される初期正弦波を示す図である。It is a figure which shows the initial stage sine wave produced | generated by a sine wave production | generation part. 正弦波生成部で生成される初期正弦波を示す図である。It is a figure which shows the initial stage sine wave produced | generated by a sine wave production | generation part. 演算部の演算処理例を示す図である。It is a figure which shows the example of a calculation process of a calculating part. 正弦波乗算・遅延部の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of a sine wave multiplication and delay part. 正弦波乗算・遅延部の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a sine wave multiplication and delay part. 正弦波乗算・遅延部の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a sine wave multiplication and delay part. 正弦波乗算・遅延部の乗算値を行列表現した図である。It is the figure which expressed the multiplication value of the sine wave multiplication and the delay part by matrix. 正弦波乗算・遅延部の乗算値を行列表現した図である。It is the figure which expressed the multiplication value of the sine wave multiplication and the delay part by matrix. 正弦波乗算・遅延部の乗算値を行列表現した図である。It is the figure which expressed the multiplication value of the sine wave multiplication and the delay part by matrix. 正弦波乗算・遅延部の乗算値を行列表現した図である。It is the figure which expressed the multiplication value of the sine wave multiplication and the delay part by matrix. 合成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a synthetic | combination part. 合成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a synthetic | combination part. マルチアンテナの放射パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the radiation pattern of a multi-antenna. アンテナ間相関が小さい場合の電波受信強度を示す図である。It is a figure which shows the radio wave receiving intensity when the correlation between antennas is small. アンテナ間相関が大きい場合の電波受信強度を示す図である。It is a figure which shows the radio wave reception intensity | strength when the correlation between antennas is large. 従来のアンテナ特性評価を行っているときの様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when performing conventional antenna characteristic evaluation. ドップラ周波数を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a Doppler frequency. 通信端末の進行方向と電波の到来角とに応じたドップラ周波数の変化を示す図である。(A)は通信端末の進行方向に対し同一方向のパスから電波を受けた場合、(B)は通信端末の進行方向に対し垂直方向から電波を受けた場合を示している。It is a figure which shows the change of the Doppler frequency according to the advancing direction of a communication terminal, and the arrival angle of an electromagnetic wave. (A) shows a case where radio waves are received from a path in the same direction with respect to the traveling direction of the communication terminal, and (B) shows a case where radio waves are received from a direction perpendicular to the traveling direction of the communication terminal. 従来のアンテナ特性評価システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional antenna characteristic evaluation system.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンテナ特性評価システム
10 合成信号発生部
20 電波暗室
21 ベースバンド信号生成部
22−1〜22−4 アップコンバータ
23a〜23d 送信アンテナ
24a、24b 評価アンテナ
30 評価部
31 アンテナ特性評価ボード
32 評価用端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna characteristic evaluation system 10 Synthetic signal generation part 20 Anechoic chamber 21 Baseband signal generation part 22-1 to 22-4 Up converter 23a-23d Transmitting antenna 24a, 24b Evaluation antenna 30 Evaluation part 31 Antenna characteristic evaluation board 32 Evaluation terminal

Claims (6)

アンテナ特性の評価を行うアンテナ特性評価システムにおいて、
評価対象のアンテナである評価アンテナと、
前記評価アンテナに電波を放射する複数の送信アンテナと、
ベースバンド信号を発生するベースバンド信号生成部と、
合成信号を生成する合成信号発生部と、
前記送信アンテナに接続し、前記合成信号の周波数を前記電波の周波数までアップコンバートするアップコンバータと、
前記評価アンテナと接続し、前記電波を受信したときの前記評価アンテナの前記アンテナ特性の評価を行う評価部と、
を備え、
前記合成信号発生部は、
周波数が互いに異なる複数の正弦波を生成して、複数の前記正弦波に所望の相関性を与え、
相関性が与えられた前記正弦波と、前記ベースバンド信号とを乗算して合成し、複数の前記合成信号を発生することで、フェージングを生成する、
ことを特徴とするアンテナ特性評価システム。
In the antenna characteristics evaluation system that evaluates antenna characteristics,
An evaluation antenna that is an antenna to be evaluated; and
A plurality of transmitting antennas that radiate radio waves to the evaluation antenna;
A baseband signal generator for generating a baseband signal;
A combined signal generator for generating a combined signal;
An up-converter connected to the transmitting antenna and up-converting the frequency of the combined signal to the frequency of the radio wave;
An evaluation unit that is connected to the evaluation antenna and performs evaluation of the antenna characteristics of the evaluation antenna when the radio wave is received;
With
The synthesized signal generator is
Generating a plurality of sine waves having different frequencies to give a desired correlation to the plurality of sine waves;
The sine wave given correlation and the baseband signal are multiplied and combined to generate a plurality of the combined signals, thereby generating fading.
An antenna characteristic evaluation system characterized by that.
前記送信アンテナが放射した前記電波が、他の前記送信アンテナに反射した際に、生成される反射波が十分小さくなるように、指向性を絞った前記送信アンテナを用いることを特徴とする請求項1記載のアンテナ特性評価システム。   The transmission antenna having a reduced directivity is used so that a reflected wave generated when the radio wave radiated from the transmission antenna is reflected by another transmission antenna is sufficiently small. The antenna characteristic evaluation system according to 1. 前記合成信号発生部は、
周波数の互いに異なる複数の初期正弦波を生成する複数の正弦波生成部を含む信号生成部と、
前記初期正弦波に、所望の相関性を与えるための相関パラメータを乗算して、所望の相関性を与えた正弦波である複数の相関正弦波を生成する演算部と、
マルチパス用の遅延を与えた前記ベースバンド信号と、前記相関正弦波とを乗算して乗算値を生成する正弦波乗算・遅延部と、
前記乗算値に重み付けを行って合成し、前記合成信号を生成する合成部と、
から構成され、ディジタル信号処理により各機能が動作することを特徴とする請求項1記載のアンテナ特性評価システム。
The synthesized signal generator is
A signal generation unit including a plurality of sine wave generation units for generating a plurality of initial sine waves having different frequencies;
An arithmetic unit that multiplies the initial sine wave by a correlation parameter for giving a desired correlation to generate a plurality of correlated sine waves that are a sine wave giving the desired correlation;
A sine wave multiplying / delaying unit that multiplies the baseband signal to which a multipath delay is given and the correlated sine wave to generate a multiplication value;
A combining unit that weights and combines the multiplication values to generate the combined signal;
The antenna characteristic evaluation system according to claim 1, wherein each function operates by digital signal processing.
前記正弦波生成部は、互いの周波数が素の関係となる前記初期正弦波を生成することを特徴とする請求項3記載のアンテナ特性評価システム。   The antenna characteristic evaluation system according to claim 3, wherein the sine wave generation unit generates the initial sine wave having a prime frequency relationship. 前記演算部は、複数の前記合成信号の相関性が互いに0になるような、または複数の前記合成信号の相関性が互いに十分小さくなるような、前記相関パラメータを用いることを特徴とする請求項3記載のアンテナ特性評価システム。   The arithmetic unit uses the correlation parameter such that a plurality of the combined signals have a correlation of 0 with each other, or a plurality of the combined signals have a sufficiently small correlation with each other. 3. The antenna characteristic evaluation system according to 3. 複数の信号を合成して合成信号を発生する合成信号発生装置において、
周波数の互いに異なる複数の初期正弦波を生成する複数の正弦波生成部を含む信号生成部と、
前記初期正弦波に、所望の相関性を与えるための相関パラメータを乗算して、所望の相関性を与えた正弦波である複数の相関正弦波を生成する演算部と、
パス毎に遅延を与えたベースバンド信号と、前記相関正弦波とを乗算して乗算値を生成する正弦波乗算・遅延部と、
前記乗算値に重み付けを行って合成し、前記合成信号を生成する合成部と、
を有することを特徴とする合成信号発生装置。
In a combined signal generator for generating a combined signal by combining a plurality of signals,
A signal generation unit including a plurality of sine wave generation units for generating a plurality of initial sine waves having different frequencies;
An arithmetic unit that multiplies the initial sine wave by a correlation parameter for giving a desired correlation to generate a plurality of correlated sine waves that are a sine wave giving the desired correlation;
A sine wave multiplication / delay unit that multiplies the baseband signal delayed for each path and the correlated sine wave to generate a multiplication value;
A combining unit that weights and combines the multiplication values to generate the combined signal;
A combined signal generator.
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