WO2010131423A1 - アンテナ評価装置及びアンテナ評価方法 - Google Patents

アンテナ評価装置及びアンテナ評価方法 Download PDF

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山本温
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    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
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    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Definitions

  • FIG. 33 is a schematic diagram showing a MIMO wireless communication system including a MIMO transmitter 200 having two transmitting antennas 201 and 202 and a MIMO receiver 210 having two receiving antennas 211 and 212.
  • MIMO transmitter 200 multiplexes a data stream to be transmitted into a plurality of (in this case, two) substreams, and transmits each substream from corresponding transmitting antennas 201 and 202.
  • Control means for controlling the first high-frequency circuit means so as to generate For each of a plurality of radio frequency signals generated by the plurality of signal generators, a plurality of radio frequency signals after phase and amplitude adjustment by the first high frequency circuit means are radiated from the plurality of scatterer antennas. And generating a multiple wave including the delay and the first fading around the receiving antenna.
  • the antenna evaluation apparatus further includes a plurality of combiners, and each combiner is generated by a different signal generator among the plurality of radio frequency signals after the phase and amplitude adjustment by the first high frequency circuit means.
  • a plurality of radio frequency signals respectively corresponding to the radio frequency signals are combined with each other, At least one scatterer antenna among the plurality of scatterer antennas radiates each combined radio frequency signal.
  • the different second fading is a non-correlated fading.
  • the antenna evaluation apparatus and the antenna evaluation method according to the present invention when evaluating the performance of the receiving antenna of the MIMO wireless communication system, generating spatial fading and generating a plurality of delayed waves, It is possible to simultaneously generate different fading (preferably, non-correlated fading) for each delayed wave.
  • the antenna evaluation apparatus of the present embodiment radiates a radio frequency signal generated by the signal generator 11a from the scatterer antennas 21a-1 to 21a-N, thereby receiving multiple waves including delay and fading at the receiving antenna 22a. , 22b, and the radio frequency signal generated by the signal generator 11b is radiated from the scatterer antennas 21b-1 to 21b-N, so that multiple waves including delay and fading are received by the receiving antennas 22a, 22b. It is generated around.
  • the antenna evaluation apparatus of this embodiment when evaluating the performance of the receiving antenna of the MIMO wireless communication system, it is assumed that each substream transmitted from the MIMO transmitter follows various propagation paths. A multi-wave propagation environment including different fading and delay for each substream can be generated.
  • each distributed radio frequency signal is adjusted so as to have a predetermined arrival wave distribution, and the adjusted radio frequency signals are sent to the combiners 64-1 to 64-N, respectively.
  • Each of the combiners 64-1 to 64-N includes one of the radio frequency signals generated and distributed by the signal generator 11a and one of the radio frequency signals generated and distributed by the signal generator 11b. Synthesize one.
  • a phase shift circuit 65 including phase shifters 65-1 to 65-N and an attenuation circuit 66 including attenuators 66-1 to 66-N are provided. .
  • phase shift circuit 85-1 including phase shifters 85-1-1 to 85-1-N and attenuation including attenuators 86-1-1 to 86-1-N Circuit 86-1 and phase shifters 85-1-1 to 85-1-N and attenuators 86-1-1 to 86-1-N are provided for the phase and phase of each distributed radio frequency signal.
  • the amplitude is adjusted, and the adjusted radio frequency signal is radiated from each of the scatterer antennas 21-1-1 to 21-1-N.
  • the delay circuits 83-2, 83-3,..., 83-M corresponding to the second, third,... M-th clusters C-2, C-3,. , Second, third,...
  • FIG. 12 is a plan view showing the antenna arrangement of the antenna evaluation apparatus of FIG. 11 and the incoming wave clusters C-1, C-2,..., CM.
  • the first scatterer antenna set 21C-1 includes N scatterer antennas 21-1-1 to 21-1-N arranged in a predetermined angular direction, and these scatterer antennas 21-1 are included.
  • the radio frequency signals radiated from -1 to 21-1-N as a whole produce a cluster C-1 having an average arrival angle ⁇ C-1 .
  • Set 21C-2 of the other scatterers antenna, ..., Telecommunications similarly emitted from 21C-M, the average arrival angle phi C-2, ..., cluster C-2 having a phi C-M, ..., C- M is generated.
  • the Gaussian noise generator 304 generates Gaussian noise and outputs it to the Doppler spectrum filter 305.
  • the Doppler spectrum filter 305 filters Gaussian noise so as to have a spread corresponding to the maximum Doppler frequency.
  • the complex multiplier 306 is prepared for the maximum number of paths Np, and multiplies the output signal of each complex multiplier 302 by the complex coefficient obtained by the filtering of the Doppler spectrum filter 305.
  • a combiner 307 combines the output signals of the complex multipliers 306.
  • the synthesized signal is converted from the baseband frequency (BB) to the radio frequency (RF) by the frequency converter 322 and sent to the distributor 84-1.
  • each of the M radio frequency signals distributed by the distributor 82 is included in any one of the scatterer antenna sets 21C-1 to 21C-M.
  • the computer 10 controls the fading circuits 91-1 to 91-M so that predetermined delay times and phase adjustment amounts are independently added to the M radio frequency signals distributed by the distributor 82. Further, the attenuation circuits 86-1 to 86-M are controlled.
  • FIG. 20A is a second example for explaining the generation of fading and is a graph showing the first fading generated by the fading circuit 91a of FIG. 15, and FIG. 20B explains the generation of fading.
  • FIG. 16 is a graph showing the second fading generated by the fading circuit 91a of FIG. 15.
  • FIG. 20A is a second example for explaining the generation of fading and is a graph showing the first fading generated by the fading circuit 91a of FIG. 15, and FIG. 20B explains the generation of fading.
  • FIG. 16 is a graph showing the second fading generated by the fading circuit 91a of FIG. 15.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of an antenna evaluation apparatus according to a fourth modification of the third embodiment of the present invention.
  • the antenna evaluation apparatus of this modification has a configuration similar to that of the antenna evaluation apparatus of FIG. 8 and includes fading circuits 91a and 91b as in FIG. 15 instead of the delay circuits 12a and 12b.
  • the circuit configuration of this modification includes, for example, a phase shifter and attenuator 1.5 times that of the circuit configuration of FIG. 22, but the phase shifter 65-1 operates continuously in time. Since only -65-N, the control load by the computer 10 is halved.
  • Distribution is divided into N according to the number of scatterer antennas 21a-1-1 to 21a-1-N included in the set of body antennas 21aC-1.
  • a phase shift circuit 85a-1 including phase shifters 85a-1-1 to 85a-1-N and an attenuation including attenuators 86a-1-1 to 86a-1-N.
  • Circuit 86a-1, and phase shifters 85a-1-1 to 85a-1-N and attenuators 86a-1-1 to 86a-1-N are provided for the phase of each distributed radio frequency signal and The amplitude is adjusted, and the adjusted radio frequency signal is radiated from each of the scatterer antennas 21a-1-1 to 21a-1-N.
  • FIGS. 26 to 31 show the case where all scatterer antenna sets include the same number (N) of scatterer antennas, but each scatterer antenna set includes a different number of scatterer antennas. It may be configured.

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Abstract

　アンテナ評価装置は、評価対象の受信アンテナ(２２ａ,２２ｂ)と、その周囲に設けられた散乱体アンテナ(２１ａ-１～２１ａ-Ｎ,２１ｂ-１～２１ｂ-Ｎ)と、信号発生器(１１ａ,１１ｂ)と、遅延回路(１２ａ,１２ｂ)と、分配器(１３ａ,１３ｂ)と、移相回路(１４ａ,１４ｂ)と、減衰回路(１５ａ,１５ｂ)とを備える。コンピュータ(１０)は、無線周波信号に対して遅延時間を付加するように遅延回路(１２ａ,１２ｂ)を制御し、無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように移相回路(１４ａ,１４ｂ)と及び減衰回路(１５ａ,１５ｂ)を制御する。無線周波信号を散乱体アンテナアンテナから放射することによって、遅延及びフェージングを含む多重波を受信アンテナの周囲に生成する。

Description

アンテナ評価装置及びアンテナ評価方法
　本発明は、無線通信装置のアンテナの性能を評価するためのアンテナ評価装置及び当該アンテナ評価装置を用いたアンテナ評価方法に関する。
　近年、携帯電話機などの移動通信用無線端末装置が急速に発達している。基地局から無線端末装置に到達する電波は、その伝搬経路の地形や構造物などによる反射、散乱、あるいは回折などにより多重波になり、電波の振幅及び位相は場所によってランダムに変化する。この伝搬経路内を移動しながら基地局からの電波を受信する場合には、電波のマルチパス伝搬によるフェージング（すなわち、瞬時値変動を含む信号レベルの落ち込み）が生じ、この結果、ディジタル方式の通信環境では符号誤りが増大し、伝送品質が大きく劣化する（非特許文献１を参照）。このように、無線端末装置の通信性能を評価する場合には、電波暗室内での静特性評価はもちろんのこと、多重波伝搬環境中における性能評価を行うことが望ましい。このため、本願出願人は、特許文献１及び非特許文献２～５に記載のようなアンテナ評価装置（空間多重波生成装置又はフェージングエミュレータともいう。）を提案してきた。
　図３２は、特許文献１記載の従来技術のアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。アンテナ評価装置は、半径ｒの円周上に等間隔に配置された複数の送信アンテナ（以下、散乱体アンテナという。）１２１－１～１２１－７と、円の中心部付近に配置されたダイバーシチアンテナ等の被測定アンテナ１２２と、これらに接続された制御及び測定装置１００とを備える。制御及び測定装置１００は、ネットワークアナライザ１１１と、分配器１１２と、移相回路１１３と、減衰回路１１４と、Ｄ／Ａコンバータ１１５と、コンピュータ１１０とを備える。ネットワークアナライザ１１１は無線周波信号を発生し、分配器１１２は、発生された無線周波信号を、散乱体アンテナ１２１－１～１２１－７の個数に合わせて分配する。移相回路１１３及び減衰回路１１４は、分配された無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は各散乱体アンテナ１２１－１～１２１－７から放射される。ネットワークアナライザ１１１には、被測定アンテナ１２２で受信された無線周波信号が入力される。コンピュータ１１０は、ネットワークアナライザ１１１を制御するとともに、Ｄ／Ａコンバータ１１５を介して移相回路１１３の位相調整量と減衰回路１１４の振幅調整量（減衰量）とを制御する。このアンテナ評価装置では、散乱体アンテナ１２１－１～１２１－７から放射される無線周波信号の振幅と位相を制御することにより、この放射された無線周波信号によって円の中心部付近に構成される多重波伝搬環境（フェージング環境など）の性質を制御する。このとき、円の中心部付近に配置された被測定アンテナ１２２によって、実使用環境中の性能評価を行う。
　また、近年、複数のアンテナ素子を用いて複数のチャネルの無線信号を同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ－Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉ－Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナ装置が開発されている。図３３は、２つの送信アンテナ２０１，２０２を備えたＭＩＭＯ送信機２００と、２つの受信アンテナ２１１，２１２を備えたＭＩＭＯ受信機２１０とを含むＭＩＭＯ無線通信システムを示す概略図である。ＭＩＭＯ送信機２００は、送信すべきデータストリームを複数（この場合は２つ）のサブストリームに多重化し、各サブストリームを、対応する送信アンテナ２０１，２０２から送信する。この場合、送信アンテナ２０１から送信された第１のサブストリームは、第１のチャネル２２１を伝搬して受信アンテナ２１１に到来し、第２のチャネル２２２を伝搬して受信アンテナ２１２に到来する。同様に、送信アンテナ２０２から送信された第２のサブストリームは、第３のチャネル２２３を伝搬して受信アンテナ２１１に到来し、第４のチャネル２２４を伝搬して受信アンテナ２１２に到来する。
特開２００５－２２７２１３号公報。 特許第３８１６４９９号公報。
唐沢好男、「ディジタル移動通信の電波伝搬基礎」、コロナ社、５～８ページ、２００３年３月。 坂田勉ほか、「空間フェージングエミュレータによる端末アンテナの実効性能評価」、松下テクニカルジャーナル、第５２巻、第５号、７０頁～７５頁、２００６年１０月。 坂田勉ほか、「空間フェージングエミュレータによるＭＩＭＯアンテナのチャネル容量測定」、電子情報通信学会２００７年ソサイエティ大会講演論文集、Ｂ－１－９，２００７年９月。 坂田勉ほか、「角度スペクトラムが設定可能な端末ＭＩＭＯアンテナ測定用空間多重波生成装置」、電子情報通信学会技術研究報告、第１０８巻、第５号、１３頁～１８頁、２００８年４月。 坂田勉ほか、「多重波生成装置による複数クラスタ伝搬環境下における端末ＭＩＭＯアンテナ測定用空間多重波生成装置によるアンテナの伝送特性評価」、電子情報通信学会技術研究報告、第１０８巻、第４２９号、１２１頁～１２６頁、２００９年４月。
　多重波伝搬環境におけるアンテナの性能評価をする際に、電波がさまざまな伝搬経路をたどることによって生じる伝搬時間の差、すなわちマルチパスによる遅延を考慮する必要がある。
　さらに、図３２のアンテナ評価装置を図３３のＭＩＭＯ無線通信システムの性能評価に適用しようとする場合、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームが異なる伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を設定する必要がある。
　現在、ＥＵで無線通信システムの測定方法の規格化が行われているが、電波のモデルはＳＣＭＥ（Spatial Channel Model Extended）と呼ばれる複雑なモデルがスタンダード化されつつある。ＳＣＭＥは、複数の遅延波が存在するモデルを規定しているが、異なる遅延波はそれぞれ、互いに異なるフェージング、好ましくは相関が０になるフェージングを生成する必要がある。
　本発明の目的は、以上の課題を解決し、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、電波のマルチパス伝搬によるフェージング及び遅延を含む多重波伝搬環境を生成することができるアンテナ評価装置を提供し、また当該アンテナ評価装置を用いたアンテナ評価方法を提供することにある。
　本発明の第１の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
　上記発生された各無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
　上記遅延手段から出力された無線周波信号のそれぞれを分配する分配手段と、
　上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整する第１の高周波回路手段と、
　上記発生された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記遅延手段を制御し、上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定の第１のフェージングを生成するように上記第１の高周波回路手段を制御する制御手段とを備え、
　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号のそれぞれについて、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナから放射することによって、遅延及び第１のフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
　上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、上記各合成器は、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号のうちで、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を互いに合成し、
　上記複数の散乱体アンテナのうちの少なくとも１つの散乱体アンテナは上記合成後の各無線周波信号を放射することを特徴とする。
　また、上記アンテナ評価装置において、
　上記第１の高周波回路手段は、複数の移相手段及び複数の振幅調整手段を備え、
　上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、上記各合成器は、上記分配手段により分配されかつ上記各移相手段により位相調整された複数の無線周波信号のうちで、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を互いに合成し、
　上記各振幅調整手段は上記合成後の各無線周波信号の振幅を調整することを特徴とする。
　さらに、上記アンテナ評価装置は、上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号を互いに合成して上記分配手段に送る合成器をさらに備え、
　上記分配手段により分配された無線周波信号のそれぞれは、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を含むことを特徴とする。
　またさらに、上記アンテナ評価装置は、上記分配手段と上記第１の高周波回路手段との間に設けられ、上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整する第２の高周波回路手段をさらに備え、
　上記制御手段は、上記複数の無線周波信号の位相及び振幅を調整して所定の到来波分布を設定するように上記第２の高周波回路手段を制御することを特徴とする。
　また、上記アンテナ評価装置において、上記遅延手段はさらに、上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号のそれぞれから、少なくとも１つの遅延された無線周波信号を生成し、上記発生された各無線周波信号と上記遅延された各無線周波信号とに対して、互いに異なる第２のフェージングをそれぞれ付加し、上記第２のフェージングが付加された各無線周波信号を互いに合成して出力することを特徴とする。
　さらに、上記アンテナ評価装置において、上記互いに異なる第２のフェージングは、互いに無相関なフェージングであることを特徴とする。
　またさらに、上記アンテナ評価装置において、上記遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする。
　本発明の第２の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、
　上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、
　上記アンテナ評価装置は、
　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号をそれぞれ含むＭ個の無線周波信号を出力する第１の分配手段と、
　上記第１の分配手段によって出力されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力するＭ個の遅延手段と、
　上記遅延手段から出力されたＭ個の無線周波信号のそれぞれを分配するＭ個の第２の分配手段と、
　上記Ｍ個の第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整するＭ個の高周波回路手段と、
　上記第１の分配手段によって出力された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記各遅延手段を制御し、上記Ｍ個の第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各高周波回路手段を制御する制御手段とを備え、
　上記第１の分配手段によって出力された上記Ｍ個の無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、到来波のクラスタを上記受信アンテナの周囲に生成するとともに、遅延及びフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
　本発明の第３の態様に係るアンテナ評価装置によれば、
　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、
　上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、
　上記アンテナ評価装置は、
　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号をそれぞれ含むＭ個の無線周波信号を出力する第１の分配手段と、
　上記第１の分配手段によって出力されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間及び位相調整量を付加して出力するＭ個の遅延手段と、
　上記遅延手段から出力されたＭ個の無線周波信号のそれぞれを分配するＭ個の第２の分配手段と、
　上記Ｍ個の第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の振幅をそれぞれ調整するＭ個の高周波回路手段と、
　上記第１の分配手段によって出力された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記各遅延手段を制御し、上記各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各遅延手段及び上記各高周波回路手段を制御する制御手段とを備え、
　上記第１の分配手段によって出力された上記Ｍ個の無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、到来波のクラスタを上記受信アンテナの周囲に生成するとともに、遅延及びフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価装置。
　上記アンテナ評価装置において、上記各遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする。
　本発明の第４の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、
　上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、
　上記アンテナ評価装置は、
　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
　上記発生された無線周波信号をそれぞれ処理する複数の信号処理手段と
　制御手段とをそなえ、
　上記信号処理手段のそれぞれは、
　上記発生された無線周波信号を分配する第１の分配手段と、
　上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力する複数の遅延手段と、
　上記遅延手段から出力された無線周波信号のそれぞれを分配する複数の第２の分配手段と、
　上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整する複数の高周波回路手段とを備え、
　上記制御手段は、上記第１の分配手段によって分配された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記各遅延手段を制御し、上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定の第１のフェージングを生成するように上記各高周波回路手段を制御し、
　上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、到来波のクラスタを上記受信アンテナの周囲に生成するとともに、遅延及び第１のフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とする。
　上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、上記各合成器は、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号のうちで、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を互いに合成し、
　上記複数の散乱体アンテナのうちの少なくとも１つの散乱体アンテナは上記合成後の各無線周波信号を放射することを特徴とする。
　上記アンテナ評価装置において、上記遅延手段のそれぞれはさらに、上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号から、少なくとも１つの遅延された無線周波信号を生成し、上記分配された無線周波信号と上記遅延された各無線周波信号とに対して、互いに異なる第２のフェージングをそれぞれ付加し、上記第２のフェージングが付加された各無線周波信号を互いに合成して出力することを特徴とする。
　上記アンテナ評価装置において、上記互いに異なる第２のフェージングは、互いに無相関なフェージングであることを特徴とする。
　上記アンテナ評価装置において、上記各遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする。
　また、上記アンテナ評価装置において、上記複数の無線周波信号は、ＭＩＭＯ通信方式で送信される複数の無線周波信号であることを特徴とする。
　本発明の第５の態様に係るアンテナ評価方法によれば、
　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
　上記発生された各無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
　上記遅延手段から出力された無線周波信号のそれぞれを分配する分配手段と、
　上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整する高周波回路手段とを備え、
　上記アンテナ評価方法は、
　上記発生された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記遅延手段を制御し、上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように上記高周波回路手段を制御するステップと、
　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号のそれぞれについて、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナから放射することによって、遅延及び第１のフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成するステップとを含むことを特徴とする。
　本発明に係るアンテナ評価装置及びアンテナ評価方法によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームがさまざまな伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なるフェージング及び遅延を含む多重波伝搬環境を生成することができる。
　また、本発明に係るアンテナ評価装置及びアンテナ評価方法によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを有する多重波伝搬環境を生成することができる。
　さらに、本発明に係るアンテナ評価装置及びアンテナ評価方法によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、空間的なフェージングを生成することと、複数の遅延波を発生させ、遅延波毎に互いに異なるフェージング（好ましくは、互いに無相関なフェージング）を生成することとを同時に実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 図１の遅延回路１２ａの詳細構成を示すブロック図である。 図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 図４のアンテナ評価装置のアンテナ配置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 例示的なＭＩＭＯ無線通信システムにおける到来波のクラスタを示す概略図である。 本発明の第２の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 図１１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、到来波のクラスタＣ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍを示す平面図である。 本発明の第２の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 図１３のフェージング回路９１－１の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 複数の遅延波の存在を説明するための概略図である。 図１６の第１波及び第２波が互いに異なるフェージングを含んでいる状態を示すグラフである。 フェージングの生成を説明するための第１の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成される第１のフェージングを示すグラフである。 フェージングの生成を説明するための第１の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成される第２のフェージングを示すグラフである。 フェージングの生成を説明するための第１の例であって、図１５の移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａによって生成されるフェージングを示すグラフである。 図１８Ａ及び図１８Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフである。 図１８Ｂ及び図１８Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフである。 フェージングの生成を説明するための第２の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成される第１のフェージングを示すグラフである。 フェージングの生成を説明するための第２の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成される第２のフェージングを示すグラフである。 フェージングの生成を説明するための第２の例であって、図１５の移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａによって生成されるフェージングを示すグラフである。 図２０Ａ及び図２０Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフである。 図２０Ｂ及び図２０Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 図２６の信号処理回路４０１ａの詳細構成を示すブロック図である。 図２６のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、到来波のクラスタＣａ－１，Ｃｂ－１，…，Ｃｂ－Ｍを示す平面図である。 図２６のアンテナ評価装置のアンテナ配置の変形例と、到来波のクラスタＣ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍを示す平面図である。 本発明の第２の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ評価装置の信号処理回路４０１ａの詳細構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の第５の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 従来技術のアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。 ＭＩＭＯ無線通信システムを示す概略図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
第１の実施形態．
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。アンテナ評価装置は、互いに近接して配置された２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂと、それらを包囲するように配置された複数の散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎとを備える。本実施形態では、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、例えば評価対象であるＭＩＭＯ受信機の２つの受信アンテナとして設けられる。また、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎは、例えば２つの送信アンテナを備えて２つのサブストリームを送信するＭＩＭＯ送信機の第１の送信アンテナから放射される第１のサブストリームに対応する多重波を受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に生成し、散乱体アンテナ２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎは、同じＭＩＭＯ送信機の第２の送信アンテナから放射される第２のサブストリームに対応する多重波を受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に生成する。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、図３３のように２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機と２つの受信アンテナを備えたＭＩＭＯ受信機とを含むＭＩＭＯ無線通信システムにおける多重波伝搬環境を発生させる。
　図１のアンテナ評価装置において、信号発生器１１ａ，１１ｂは、ＭＩＭＯ送信機から送信される２つのサブストリームにそれぞれ相当する信号であって、互いに無相関である（又は、互いに直交する）、所定の変調された無線周波信号を発生する。信号発生器１１ａ，１１ｂの後段には、遅延回路１２ａ，１２ｂがそれぞれ設けられる。本実施形態では、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームがさまざまな伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に独立に所定の遅延時間を付加する。遅延回路１２ａ，１２ｂの後段には、分配器１３ａ，１３ｂがそれぞれ設けられ、分配器１３ａは、遅延回路１２ａから入力された無線周波信号を、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎの個数に合わせてＮ個に分配し、同様に、分配器１３ｂは、遅延回路１２ｂから入力された無線周波信号を、散乱体アンテナ２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎの個数に合わせてＮ個に分配する。分配器１３ａの後段には、移相器１４ａ－１～１４ａ－Ｎを含む移相回路１４ａと、減衰器１５ａ－１～１５ａ－Ｎを含む減衰回路１５ａとが設けられ、各移相器１４ａ－１～１４ａ－Ｎ及び減衰器１５ａ－１～１５ａ－Ｎは、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎからそれぞれ放射される。同様に、分配器１３ｂの後段には、移相器１４ｂ－１～１４ｂ－Ｎを含む移相回路１４ｂと、減衰器１５ｂ－１～１５ｂ－Ｎを含む減衰回路１５ｂとが設けられ、各移相器１４ｂ－１～１４ｂ－Ｎ及び減衰器１５ｂ－１～１５ｂ－Ｎは、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎからそれぞれ放射される。放射された２Ｎ個の無線周波信号は、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎで包囲された中心付近の空間で重ね合わされて多重波となり、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来する。受信アンテナ２２ａ，２２ｂに到来した無線周波信号はそれぞれ、受信機１７ａ，１７ｂによって測定される。コンピュータ１０は、信号発生器１１ａ，１１ｂを制御し、遅延回路１２ａ，１２ｂの遅延時間を制御し、Ｄ／Ａコンバータ１６ａを介して移相回路１４ａの位相調整量及び減衰回路１５ａの振幅調整量（減衰量）を制御し、Ｄ／Ａコンバータ１６ｂを介して移相回路１４ｂの位相調整量及び減衰回路１５ｂの振幅調整量（減衰量）を制御する。コンピュータ１０はまた、受信機１７ａ，１７ｂから無線周波信号の測定結果を取得する。さらに、信号発生器１１ａ，１１ｂ及び受信機１７ａ，１７ｂは、公知の方法により互いに同期している。
　図２は、図１の遅延回路１２ａの詳細構成を示すブロック図である。本実施形態の遅延回路１２ａは、信号の遅延処理をベースバンドで行う。詳しくは、遅延回路１２ａにおいて、信号発生器１１ａから入力された無線周波信号は、最初に周波数変換器１２ａａによって無線周波数（ＲＦ）からベースバンド周波数（ＢＢ）に変換され、遅延処理回路１２ａｂに送られる。遅延処理回路１２ａｂは、電気的な遅延線又はＦＩＦＯ型メモリ等の公知の遅延素子により構成され、コンピュータ１０の制御下で、入力されたベースバンドの信号を所定時間だけ遅延させる。遅延された信号は、周波数変換器１２ａｃによってベースバンド周波数（ＢＢ）から無線周波数（ＲＦ）に変換され、分配器１３ａに送られる。もう１つの遅延回路１２ｂも、遅延回路１２ａと同様に構成される。
　図３は、図１のアンテナ評価装置のアンテナ配置を示す平面図である。図３に示すように、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎは、半径ｒの円周上に所定幅で互いに離隔して配置され、２つの受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、その円の中心部付近に配置される。円の中心に対して散乱体アンテナ２１ａ－１が位置する方向を基準方向の角度φ１＝０として、散乱体アンテナ２１ａ－２が位置する方向を角度φ２とし、散乱体アンテナ２１ａ－３が位置する方向を角度φ３とし、以下同様に配置し、散乱体アンテナ２１ａ－Ｎが位置する方向を角度φＮとする。円周上において、散乱体アンテナ２１ａ－１に対して所定距離ｄ（例えば送信する無線周波信号の半波長に等しい距離）だけ離して散乱体アンテナ２１ｂ－１を設け、散乱体アンテナ２１ａ－２に対して距離ｄだけ離して散乱体アンテナ２１ｂ－２を設け、散乱体アンテナ２１ａ－３に対して距離ｄだけ離して散乱体アンテナ２１ｂ－３を設け、以下同様に配置し、散乱体アンテナ２１ａ－Ｎに対して距離ｄだけ離して散乱体アンテナ２１ｂ－Ｎを設ける。散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎの配置は、図３の配置に限定されるものではなく、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近に所望の多重波を生成可能であれば任意の配置を用いてもよい。例えば、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎは、円周上で互いに等しい角度幅で配置されてもよい。受信アンテナ２２ａ，２２ｂは、評価対象であるＭＩＭＯ受信機の構造に応じて、所定距離（例えば受信する無線周波信号の半波長に等しい距離）だけ互いに離隔される。散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎは、例えば図３２に示す散乱体アンテナ支持台１０１により、床面から所定高さＨに位置するように設けられる。同様に、受信アンテナ２２ａ，２２は、例えば図３２に示す受信アンテナ支持台１０２により、床面から所定高さＨに位置するように設けられる。本実施形態において、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば半波長ダイポールアンテナとして構成されるが、これに限定されるものではない。また、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば床面に対して垂直に設けられ、垂直偏波の電波を送受信するが、このような配置に限定されるものではない。
　本実施形態のアンテナ評価装置において、コンピュータ１０は、信号発生器１１ａ，１１ｂによってそれぞれ発生された無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加するように遅延回路１２ａ，１２ｂを制御し、分配器１３ａによって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａを制御し、分配器１３ｂによって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように移相回路１４ｂ及び減衰回路１５ｂを制御する。さらに、本実施形態のアンテナ評価装置は、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号を散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎから放射することによって、遅延及びフェージングを含む多重波を受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に生成し、信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号を散乱体アンテナ２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎから放射することによって、遅延及びフェージングを含む多重波を受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に生成することを特徴とする。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームがさまざまな伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なるフェージング及び遅延を含む多重波伝搬環境を生成することができる。
　以下、本実施形態のアンテナ評価装置がフェージングを含む多重波伝搬環境を生成するときの動作原理について説明する。
　本実施形態のアンテナ評価装置は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動することによって生じるフェージングを仮想的に発生させることができる。ここでは、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号を参照して説明する。また、説明の簡単化のために、到来波分布が全方位角にわたって一様であると仮定し、さらに受信アンテナ２２ａ，２２ｂの放射指向性が水平面内に無指向性であると仮定する。コンピュータ１０は、分配器１３ａによって分配されたＮ個の無線周波信号の位相を移相回路１４ａによって独立に瞬時制御することにより、フェージング特性を制御することができる。すなわち、各散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎから放射される無線周波信号の位相変化を制御することにより、中心付近にフェージング変動（例えばレイリーフェージング、又はその他のフェージング）を有する多重波の重ね合わせを発生させることが可能となる。図３に示すように、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが角度φ０の方向に、速度ｖで移動する場合を想定する。この場合、角度φｉの方向に位置した散乱体アンテナ２１ａ－ｉ（ｉ≦１≦Ｎ）から放射される無線周波信号に対して移相器１４ａ－ｉにより設定する位相変化量をｐｉ（ｔ）とすると、次式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｆＤは、無線周波信号の波長をλとするときの最大ドップラー周波数ｖ／λであり、ｔは時間であり、αｉは、散乱体アンテナ２１ａ－ｉから放射される無線周波信号に設定される初期位相である。角度φ０は任意に設定可能であり、最大ドップラー周波数ｆＤは、歩行に相当する値（数Ｈｚ）から、高速移動に相当する値（数百Ｈｚ）まで任意に設定可能である。
　数１の位相変化量ｐｉ（ｔ）を設定し、βを伝搬定数とするとき、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎで包囲された中心付近に発生した多重波は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂで受信されたとき次式の受信信号波形Ｓｎ（ｔ）を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　下付き添字ｎは、ｎ番目の受信アンテナ（すなわち、受信アンテナ２２ａ，２２ｂのいずれか）を示す。Ｅｎ，ｉは、散乱体アンテナ２１ａ－ｉで放射された無線周波信号に対応する、ｎ番目の受信アンテナの放射指向性である。放射指向性Ｅｎ，ｉは、振幅及び位相を含み、複素数で表される。
　これにより、本実施形態のアンテナ評価装置では、実際に人が移動することにより生じる各到来波の位相変化を、放射される各無線周波信号に与えることにより、中心付近に所望の多重波伝搬環境を発生させる。信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号についても、上記の説明と同様に多重波伝搬環境を生成することができる。この場合、数１において、散乱体アンテナ２１ａ－ｉが位置する角度φｉに代えて、各散乱体アンテナ２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎが位置する角度を用いればよい。この結果、実際には受信アンテナ２２ａ，２２ｂは静止しているにもかかわらず、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動している状況を発生させることができる。
　本実施形態では、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームが異なる伝搬経路をたどることを想定し、このため、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を設定するために、信号発生器１１ａ，１１ｂによってそれぞれ発生された無線周波信号に対して、移相回路１４ａ，１４ｂによって独立に所定の初期位相αｉを設定してもよい。
　全方位角にわたって一様ではない到来波分布を生成する場合には、減衰回路１５ａ，１５ｂを用いて所望の分布を設定することができる。また、サブストリーム毎に異なる多重波伝搬環境を設定するために、信号発生器１１ａ，１１ｂによってそれぞれ発生された無線周波信号に対して、減衰回路１５ａ，１５ｂによって独立に所定の振幅調整量を設定してもよい。
　無線周波信号として例えば２ＧＨｚ付近の周波数帯域の信号を用いた場合、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎ及び受信アンテナ２２ａ，２２ｂの床面からの高さＨは１．５ｍに設定され、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎと受信アンテナ２２ａ，２２ｂとの距離、すなわち散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎが配置された円周の半径ｒは１．５ｍに設定される。使用する周波数帯域及びアンテナ配置はこれに限定せず、他の値を用いてもよい。
　本実施形態のアンテナ評価装置は、好ましくは、電波暗室内に設置される。これにより、天井、床面、壁面などで反射する反射波の影響は直接波に比較して十分小さくなり、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの付近において、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎから放射された直接波からなる多重波が生成される。
　図４は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図であり、図５は、図４のアンテナ評価装置のアンテナ配置を示す平面図である。信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号と、信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号とのために、図１のように散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎと、散乱体アンテナ２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎとを別個に設けることなく、共通の散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎを用いてもよい。本変形例において、減衰器１５ａ－１～１５ａ－Ｎの出力信号と、減衰器１５ｂ－１～１５ｂ－Ｎの出力信号とは、合成器３１－１～３１－Ｎによってそれぞれ合成され、合成後の無線周波信号が散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎからそれぞれ放射される。信号発生器１１ａ，１１ｂによってそれぞれ発生される無線周波信号は互いに直交しているので、本変形例のアンテナ評価装置は、共通の散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎを使用していても、図１の構成と同様に動作可能である。少なくとも１つ以上の散乱体アンテナから、合成後の無線周波信号を放射するように構成してもよい。散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎは、例えば図３２に示す散乱体アンテナ支持台１０１により設けられてもよい。本変形例のアンテナ評価装置によれば、放射される多重波の分布の自由度を増大させることができ、図１の構成に比べて散乱体アンテナの個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化し、コストを削減することができる。
　図６は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。信号発生器１１ａ，１１ｂによってそれぞれ発生された無線周波信号が同じ到来波分布を有する場合には、図１のように減衰回路１５ａ，１５ｂを別個に設けることなく、共通の減衰回路４２を用いてもよい。本変形例において、移相器１４ａ－１～１４ａ－Ｎの出力信号と、移相器１４ｂ－１～１４ｂ－Ｎの出力信号とは、合成器４１－１～４１－Ｎによってそれぞれ合成され、合成後の無線周波信号が減衰回路４２の減衰器４２－１～４２－Ｎにそれぞれ入力される。各減衰器４２－１～４２－Ｎは、入力された各無線周波信号の振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎから放射される。コンピュータ１０は、図１のＤ／Ａコンバータ１６ａ，１６ｂに代えて、Ｄ／Ａコンバータ４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して移相回路１４ａ，１４ｂの位相調整量及び減衰回路４２の振幅調整量を制御する。本変形例のアンテナ評価装置によれば、図１の構成に比べて散乱体アンテナ及び減衰器の個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
　図７は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。信号発生器１１ａ，１１ｂによってそれぞれ発生された無線周波信号が同じ位相及び同じ到来波分布を有する場合には、図１のように移相回路１４ａ，１４ｂ及び減衰回路１５ａ，１５ｂを別個に設けることなく、共通の移相回路５３及び減衰回路５４を用いてもよい。各遅延回路１２ａ，１２ｂの出力信号は、合成器５１によっていったん合成され、次いで分配器５２により、散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎの個数に合わせてＮ個に分配される。分配器５２の後段には、移相器５３－１～５３－Ｎを含む移相回路５３と、減衰器５４－１～５４－Ｎを含む減衰回路５４とが設けられ、各移相器５３－１～５３－Ｎ及び減衰器５４－１～５４－Ｎは、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎから放射される。コンピュータ１０は、Ｄ／Ａコンバータ５５を介して移相回路５３の位相調整量及び減衰回路５４の振幅調整量を制御する。本変形例のアンテナ評価装置によれば、図１の構成に比べて散乱体アンテナ、減衰器及び移相器の個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
　図８は、本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ評価装置は、図７の移相回路５３及び減衰回路５４と同様に構成された移相回路６５及び減衰回路６６を備えたことに加えて、到来波分布を調整するための移相回路６１ａ，６１ｂ及び減衰回路６２ａ，６２ｂをさらに備えたことを特徴とする。
　図８において、信号発生器１１ａ，１１ｂ、遅延回路１２ａ，１２ｂ及び分配器１３ａ，１３ｂは、図１のアンテナ評価装置と同様に構成される。分配器１３ａの後段には、移相器６１ａ－１～６１ａ－Ｎを含む移相回路６１ａと、減衰器６２ａ－１～６２ａ－Ｎを含む減衰回路６２ａとが設けられる。各移相器６１ａ－１～６１ａ－Ｎ及び減衰器６２ａ－１～６２ａ－Ｎは、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号が散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎから放射されるときに所定の到来波分布を有するように、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の各無線周波信号を合成器６４－１～６４－Ｎにそれぞれ送る。同様に、分配器１３ｂの後段には、移相器６１ｂ－１～６１ｂ－Ｎを含む移相回路６１ｂと、減衰器６２ｂ－１～６２ｂ－Ｎを含む減衰回路６２ｂとが設けられる。各移相器６１ｂ－１～６１ｂ－Ｎ及び減衰器６２ｂ－１～６２ｂ－Ｎは、信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号が散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎから放射されるときに所定の到来波分布を有するように、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の各無線周波信号を合成器６４－１～６４－Ｎにそれぞれ送る。合成器６４－１～６４－Ｎのそれぞれは、信号発生器１１ａによって発生されて分配された無線周波信号のうちの１つと、信号発生器１１ｂによって発生されて分配された無線周波信号のうちの１つとを合成する。合成器６４－１～６４－Ｎの後段には、移相器６５－１～６５－Ｎを含む移相回路６５と、減衰器６６－１～６６－Ｎを含む減衰回路６６とが設けられる。各移相器６５－１～６５－Ｎ及び減衰器６６－１～６６－Ｎは、所定のフェージングを生成するように各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎから放射される。コンピュータ１０は、Ｄ／Ａコンバータ６３ａを介して移相回路６１ａの位相調整量及び減衰回路６２ａの振幅調整量を制御し、Ｄ／Ａコンバータ６３ｂを介して移相回路６１ｂの位相調整量及び減衰回路６２ｂの振幅調整量を制御し、Ｄ／Ａコンバータ６７を介して移相回路６５の位相調整量及び減衰回路６６の振幅調整量を制御する。移相回路６１ａ及び減衰回路６２ａと、移相回路６１ｂ及び減衰回路６２ｂとを別個に設けたことにより、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号に係る到来波分布と、信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号に係る到来波分布とを、独立に変化させることができる。
　本変形例のアンテナ評価装置において、コンピュータ１０は、分配器１３ａによって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定の到来波分布を設定するように移相回路６１ａ及び減衰回路６２ａを制御し、分配器１３ｂによって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定の到来波分布を設定するように移相回路６１ｂ及び減衰回路６２ｂを制御し、さらに、分配器１３ｂによって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように移相回路６５及び減衰回路６６を制御する。
　到来波分布は常に変化するものではなく、ある期間内では一定の同じ到来波分布のままであるとみなすことができる。すなわち、この期間内では、所望の到来波分布を生成するために移相回路６１ａ，６１ｂ及び減衰回路６２ａ，６２ｂをただ１度だけ制御すればよい。一方、フェージングを生成する移相回路６５には、フェージングを生成するために常に時間的な変動を与え続ける必要がある。本変形例の回路構成は、例えば図４の回路構成に比べると１．５倍の移相器及び減衰器を含んでいるが、時間的に連続して動作するのは移相器６５－１～６５－Ｎのみであるので、コンピュータ１０による制御の負荷は半分になる。
　本変形例のアンテナ評価装置では、振幅に関して校正する場合には、到来波分布を調整するための減衰回路６２ａ，６２ｂとは異なる、フェージングを生成するための減衰回路６６を用いることができる。これによれば、アンテナ評価装置において、校正用の回路素子と、到来波分布の調整用の回路素子とを分離することができる。
第２の実施形態．
　図９は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では、到来波が全角度方向にわたって一様に分布しているのではなく、電波が少数の方向にかたまって、かつ小さな角度広がりを有して到来するような多重波伝搬環境を生成することを特徴とする。本明細書において、所定角度方向における到来波のかたまりを「クラスタ」と呼ぶ。図１０は、例示的なＭＩＭＯ無線通信システムにおける到来波のクラスタを示す概略図である。ＭＩＭＯ送信機２００から放射された電波は、建物等の障害物Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４によって反射され、ＭＩＭＯ受信機２１０に対してさまざまな方向から、クラスタＣ－１，Ｃ－２，Ｃ－Ｍとして到来する。クラスタを含む多重波伝搬環境は、例えば、ビルなどの建物に囲まれた道路沿いの伝搬環境（ストリートマイクロセル）に相当し、ここでは、電波は道路に沿って前方あるいは背後から到来し、到来波の空間的な角度広がりは小さくなる。本実施形態のアンテナ評価装置は、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを各到来波に付加する。
　図９のアンテナ評価装置において、各信号発生器１１ａ，１１ｂによって発生された無線周波信号は、合成器７１によっていったん合成され、次いで分配器７２により、散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎの個数に合わせてＮ個に分配される。分配器１３ａの後段には、遅延回路７３－１～７３－Ｎ（総称して参照番号「７３」で表す）が設けられ、分配された各無線周波信号に対して、生成するクラスタに応じた遅延時間を付加する。遅延回路７３の後段には、移相器７４－１～７４－Ｎを含む移相回路７４と、減衰器７５－１～７５－Ｎを含む減衰回路７５とが設けられ、各移相器７４－１～７４－Ｎ及び減衰器７５－１～７５－Ｎは、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎから放射される。コンピュータ１０は、遅延回路７３－１～７３－Ｎの遅延時間を制御し、Ｄ／Ａコンバータ７６を介して移相回路７４の位相調整量及び減衰回路７５の振幅調整量を制御する。
　以下、本実施形態のアンテナ評価装置が到来波のクラスタを含む多重波伝搬環境を生成するときの動作原理について説明する。
　図３３のように２つの送信アンテナを備えたＭＩＭＯ送信機と２つの受信アンテナを備えたＭＩＭＯ受信機とを含むＭＩＭＯ無線通信システムにおける多重波伝搬環境を発生させる場合を想定する。本実施形態のアンテナ評価装置により、複数Ｍ個のクラスタが生成されると仮定する。ＭＩＭＯ送信機の２つの送信アンテナから放射された電波は互いに異なった伝搬経路でＭＩＭＯ受信機の２つの受信アンテナに到来すると考えられるので、２次波源の初期位相も異なったものになると考えられる。クラスタの到来波分布をガウス分布によってモデル化するとき、ｑ番目（１≦ｑ≦Ｍ）のクラスタＣ－ｑの到来波電力分布Ωｑ（φ）と、全クラスタの到来波電力分布Ω（φ）とを次式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、ＰｑはクラスタＣ－ｑの電力であり、φＣ－ｑはクラスタＣ－ｑの平均到来角度であり、σｑはクラスタＣ－ｑの角度広がりである。本実施形態のアンテナ評価装置では、数４の到来波電力分布を実現するために、各散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎに接続された減衰器７５－１～７５－Ｎの振幅調整量を制御し、最終的にＮ個の離散的な放射電力を設定する。なお、数３のガウス分布は周期関数ではないので、中心から１８０度離れたところ（φＣ－ｑ＋１８０°，φＣ－ｑ－１８０°）では回り込みが発生するが、クラスタを生成する際には、１８０°以上の角度幅については考慮しない。
　次に、ＭＩＭＯ伝送特性の測定方法を示す。数１及び数２と同じモデルを参照するとき、ＭＩＭＯ送信機のｍ番目の送信アンテナ（ｍ＝１，２）と、ＭＩＭＯ受信機のｎ番目の受信アンテナ（ｎ＝１，２）のチャネル応答ｈｎｍは、次式によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　Ｅｎ，ｉは、前述のように、散乱体アンテナ２１ａ－ｉで放射された無線周波信号に対応する、ｎ番目の受信アンテナの放射指向性である。Ω（φｉ）は数４で定義したｉ番目の散乱体アンテナ２１－ｉの放射電力である。αｍｉはｉ番目の散乱体アンテナ２１－ｉにおけるｍ番目の送信アンテナに係る初期位相である。
　コンピュータ１０は、移相回路７４の位相調整量及び減衰回路７５の振幅調整量を制御して、数５のチャネル応答ｈｎｍで表される多重波伝搬環境、すなわち空間的なクラスタを含む多重波伝搬環境を生成する。空間的なクラスタは、散乱体アンテナ２１－１～２１－Ｎが全到来角度にわたって空間的に配置されているので、各減衰器７５－１～７５－Ｎの振幅調整量を制御することにより生成できる。コンピュータ１０はさらに、遅延回路７３－１～７３－Ｎの遅延時間を制御して、同じクラスタの無線周波信号には同じ遅延時間が付加されるように各無線周波信号に所定の遅延時間を付加し、時間的なクラスタを含む多重波伝搬環境を生成する。時間的なクラスタは、各遅延回路７３－１～７３－Ｎの遅延時間を制御することにより生成できる。
　以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを有する多重波伝搬環境を生成することができる。
　図１１は、本発明の第２の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。前述のように、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定した場合、あるクラスタに含まれる複数の到来波は、同じ遅延時間を有すると考えられる。このため、本変形例のアンテナ評価装置は、生成する複数Ｍ個のクラスタＣ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍ毎に１つずつの遅延回路を備えたことを特徴とする。
　図１１のアンテナ評価装置では、複数の散乱体アンテナは、Ｍ個のクラスタＣ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍのそれぞれに対応し、受信アンテナ２２ａ，２２ｂに対してＭ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられたＭ個の散乱体アンテナの組２１Ｃ－１～２１Ｃ－Ｍを構成する。各散乱体アンテナの組は任意個数の散乱体アンテナを含んでいてもよいが、以下の説明では、それぞれＮ個の散乱体アンテナを含むものとする。各信号発生器１１ａ，１１ｂによって発生された無線周波信号は、合成器８１によっていったん合成され、次いで分配器８２により、クラスタの個数に合わせてＭ個にそれぞれ分配される。分配器８２の後段には、遅延回路８３－１～８３－Ｍ（総称して参照番号「８３」で表す）が設けられ、各遅延回路８３－１～８３－Ｍは、分配された無線周波信号に対して、生成するクラスタ毎に独立に所定の遅延時間を付加する。第１のクラスタＣ－１に対応する遅延回路８３－１の後段には分配器８４－１が設けられ、分配器８４－１は、遅延回路８３－１から入力された無線周波信号を、散乱体アンテナの組２１Ｃ－１に含まれる散乱体アンテナ２１－１－１～２１－１－Ｎの個数に合わせてＮ個に分配する。分配器８４－１の後段には、移相器８５－１－１～８５－１－Ｎを含む移相回路８５－１と、減衰器８６－１－１～８６－１－Ｎを含む減衰回路８６－１とが設けられ、各移相器８５－１－１～８５－１－Ｎ及び減衰器８６－１－１～８６－１－Ｎは、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１－１－１～２１－１－Ｎから放射される。以下同様に、第２、第３、…第ＭのクラスタＣ－２，Ｃ－３，…，Ｃ－Ｍに対応する遅延回路８３－２，８３－３，…，８３－Ｍの後段には、第２、第３、…第ＭのクラスタＣ－２，Ｃ－３，…，Ｃ－Ｍに対応する分配器８４－２，８４－３，…，８４－Ｍ、移相回路８５－２，８５－３，…，８５－Ｍ及び減衰回路８６－２，８６－３，…，８６－Ｍがそれぞれ設けられる。コンピュータ１０は、遅延回路８３－１～８３－Ｍの遅延時間を制御し、Ｄ／Ａコンバータ８７－１～８７－Ｍを介して移相回路８５－１～８５－Ｍの位相調整量及び減衰回路８６－１～８６－Ｍの振幅調整量を制御する。
　図１２は、図１１のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、到来波のクラスタＣ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍを示す平面図である。第１の散乱体アンテナの組２１Ｃ－１は、所定角度方向にかたまって設けられたＮ個の散乱体アンテナ２１－１－１～２１－１－Ｎを含み、これらの散乱体アンテナ２１－１－１～２１－１－Ｎから放射される無線周波信号は、全体として、平均到来角度φＣ－１を有するクラスタＣ－１を生成する。他の散乱体アンテナの組２１Ｃ－２，…，２１Ｃ－Ｍから放射される電波も同様に、平均到来角度φＣ－２，…，φＣ－Ｍを有するクラスタＣ－２，…，Ｃ－Ｍを生成する。
　このように、本変形例のアンテナ評価装置によれば、分配器８２によって分配されたＭ個の無線周波信号のそれぞれについて、散乱体アンテナの組２１Ｃ－１～２１Ｃ－Ｍのうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナを用いて放射することによって、到来波のクラスタを受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に生成することができる。このとき、コンピュータ１０は、分配器８２によって分配されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加するように遅延回路８３－１～８３－Ｍを制御し、分配器８４－１によって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように移相回路８５－１及び減衰回路８６－１を制御し、以下同様に、移相回路８５－２～８５－Ｍ及び減衰回路８６－２～８６－Ｍを制御する。以上説明したように、本変形例のアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを有する多重波伝搬環境を生成することができる。
　本変形例のアンテナ評価装置によれば、遅延回路を図９の構成のように散乱体アンテナ毎に設けるのではなく、あるクラスタに含まれる複数の到来波は同じ遅延時間を有するという仮定に基づいて遅延回路をクラスタ毎に設けたことにより、遅延回路の個数を図９の構成に比較して削減し、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
　本変形例に係るアンテナ評価装置において、分配器８２によって出力されたＭ個の無線周波信号のすべてをクラスタの生成に利用しなくてもよく、いずれかの無線周波信号をその対応する減衰回路によって減衰することにより、Ｍ個よりも少ないクラスタを生成してもよい。また、図１１及び図１２では、すべての散乱体アンテナの組２１Ｃ－１～２１Ｃ－Ｍが同一個数（Ｎ個）の散乱体アンテナを含む場合を示したが、散乱体アンテナの組毎に異なる個数の散乱体アンテナを含むように構成してもよい。
　図１３は、本発明の第２の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のように、電波の到来角度が狭い場合には、フェージングを生成するために散乱体アンテナ毎に位相を調整することに代えて、クラスタ毎に位相を調整してもよい。これにより、移相器を削減することができる。本変形例のアンテナ評価装置では、図１１の構成における移相回路８５－１～８５－Ｍを除去し、図１１の遅延回路８３－１～８３－Ｍに代えてフェージング回路９１－１～９１－Ｍ（総称して参照番号「９１」で表す）を備えたことを特徴とする。
　フェージング回路９１－１～９１－Ｍは、図１０の構成における遅延回路８３－１～８３－Ｍ及び移相回路８５－１～８５－Ｍの機能を少なくとも備え、分配器８２によって出力されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間及び位相調整量を付加して出力する。フェージング回路９１－１～９１－Ｍは、コンピュータ１０の制御下で、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの指向性、到来波の情報、移動速度等の条件を仮想的に設定し、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動した場合に受信されるであろう信号を出力する。この出力信号は、フェージングに相当する時間的な変動を含む。このように、フェージング回路９１－１～９１－Ｍは、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動することによって生じるフェージングを仮想的に発生させることができる。
　現実の無線通信環境では、受信アンテナが方向φ０に移動し、かつ電波が受信アンテナに対して方向θから到来するとき、電波はｃｏｓ（φ０－θ）のドップラーシフトを受ける。すなわち、ドップラーシフトは電波の到来角度に依存して変化する。従って、電波がマルチパスで到来するときには、さまざまなドップラーシフトをうけた複数の到来波の重畳によってフェージングが生じる。このフェージングの発生原理は、移相器を用いたフェージングの生成方法の原理と一致している。一方、本変形例のフェージングは、時間的な変動を予め付加した信号をフェージング回路９１－１～９１－Ｍにより出力するだけで発生され、電波の到来角度に依存したドップラーシフトを考慮することができない。従って、本変形例のフェージングの発生原理は、現実の無線通信環境のものとは異なっている。ただし、本実施形態のように電波がクラスタとして到来する場合には、電波の到来角度が狭い範囲に限定されるので、電波の到来角度に依存したドップラーシフトを無視したことの影響は十分に小さくなる。
　フェージング回路９１－１～９１－Ｍは、例えば特許文献２に開示されるようなフェージングシミュレータに基づいて構成されてもよい。特許文献２には、空間的な広がりを持ったレイリーフェージングを表現することができる３次元モデルを用いたフェージングシミュレータ（送信機と受信機との間にケーブルを接続して使用し、実際の通信環境の時空間特性を模擬的に作り出す装置）が開示されている。以下の説明では、フェージング回路９１－１～９１－Ｍが特許文献２のフェージングシミュレータに基づいて構成されたものとする。
　図１４は、図１３のフェージング回路９１－１の詳細構成を示すブロック図である。フェージング回路９１－１は、ＦＩＦＯ型メモリ３０１と、複素乗算器３０２と、ＤＳＰ３０３と、ガウスノイズ発生器３０４と、ドップラースペクトラムフィルタ３０５と、複素乗算器３０６と、合成器３０７とから主に構成される。フェージング回路９１－１は、ベースバンドで動作するため、図２の周波数変換器１２ａａ，１２ａｃと同様の周波数変換器３２１，３２２をさらに備える。分配器８２から入力された無線周波信号は、最初に周波数変換器３２１によって無線周波数（ＲＦ）からベースバンド周波数（ＢＢ）に変換され、ＦＩＦＯ型メモリ３０１に送られる。ＦＩＦＯ型メモリ３０１は、最大パス数Ｎｐ個だけ用意され、ＤＳＰ３０３により制御された遅延量だけ入力信号を遅延させる。複素乗算器３０２は、最大パス数Ｎｐ個だけ用意され、ＦＩＦＯ型メモリ３０１にて遅延された入力信号に対して、ＤＳＰ３０３により制御された複素係数を乗算する。ＤＳＰ３０３は、遅延量設定部３１１と、パス数設定部３１２と、複素係数設定部３１３を備える。遅延量設定部３１１は、遅延時間のパラメータに応じてＦＩＦＯ型メモリ３０１の遅延量を設定する。パス数設定部３１２は、各電波の受信電力の大きさに基づいて、複数のパスを利用してレイリーフェージングを表現する電波（以下、「第１電波」という）とドップラースペクトラムフィルタ３０５でフィルタリングしてレイリーフェージングを表現する電波（以下、「第２電波」という）とを選別し、第１電波に割り当てるパス数を設定する。また、パス数設定部３１２は、第２電波について、最大ドップラー周波数をドップラースペクトラムフィルタ３０５に出力する。複素係数設定部３１３は、第１電波について、受信電力、位相及びドップラー周波数のパラメータに基づいて複素乗算器３０２の複素係数を設定する。ガウスノイズ発生器３０４は、ガウスノイズを発生させて、ドップラースペクトラムフィルタ３０５に出力する。ドップラースペクトラムフィルタ３０５は、最大ドップラー周波数に応じた広がりを持つように、ガウスノイズをフィルタリングする。複素乗算器３０６は、最大パス数Ｎｐ個だけ用意され、各複素乗算器３０２の出力信号に、ドップラースペクトラムフィルタ３０５のフィルタリングによって得られた複素係数を乗算する。合成器３０７は、各複素乗算器３０６の出力信号を合成する。合成された信号は、周波数変換器３２２によってベースバンド周波数（ＢＢ）から無線周波数（ＲＦ）に変換され、分配器８４－１に送られる。これにより、入力信号をマルチパス化し、それぞれのパスに対して位相回転とレベル制御を行うことができ、実際の通信環境の時空間特性を模擬的に作り出すことができる。他のフェージング回路９１－２，…，９１－Ｍも、フェージング回路９１－１と同様に構成される。
　フェージング回路９１－１～９１－Ｍは、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの移動によって生じる所定周波数の時間軸上における受信電力の変動（「狭帯域フェージング」という）を発生させることに加えて、到来波の伝搬経路の違いによる遅延によって生じる周波数軸の変動（「広帯域フェージング」という）を発生させる。
　本変形例のアンテナ評価装置によれば、分配器８２によって分配されたＭ個の無線周波信号のそれぞれについて、散乱体アンテナの組２１Ｃ－１～２１Ｃ－Ｍのうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナを用いて放射することによって、到来波のクラスタを受信アンテナ２２ａ，２２ｂの周囲に生成することができる。このとき、コンピュータ１０は、分配器８２によって分配されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間及び位相調整量を付加するようにフェージング回路９１－１～９１－Ｍを制御し、さらに減衰回路８６－１～８６－Ｍを制御する。以上説明したように、本変形例のアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを有する多重波伝搬環境を生成することができる。
第３の実施形態．
　背景技術の箇所で説明したように、ＳＣＭＥは、複数の遅延波が存在するモデルを規定し、ここで、異なる遅延波はそれぞれ、互いに異なるフェージング、好ましくは相関が０になるフェージングを生成する必要がある。図１６は、複数の遅延波の存在を説明するための概略図であり、図１７は、図１６の第１波及び第２波が互いに異なるフェージングを含んでいる状態を示すグラフである。このため、本実施形態のアンテナ評価装置は、複数の遅延波を含む多重波伝搬環境を生成し、さらに、遅延波ごとに異なるフェージングを生成する。
　図１５は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ評価装置は、図１のアンテナ評価装置と同様の構成において、その遅延回路１２ａ，１２ｂに代えて、図１４のフェージング回路９１－１と同様に構成されたフェージング回路９１ａ，９１ｂを備えたことを特徴とする。フェージング回路９１ａは、入力された無線周波信号から少なくとも１つの遅延波を発生させ、入力された無線周波信号と遅延された各無線周波信号とに対して、互いに任意の相関を有するフェージングをそれぞれ付加することができ、好ましくは互いに無相関なフェージングをそれぞれ付加することができる。フェージング回路９１ｂもまた、フェージング回路９１ａと同様に動作する。本実施形態のアンテナ評価装置は、フェージングを生成するために、移相回路１４ａ，１４ｂ及び減衰回路１５ａ，１５ｂによって生成されるフェージング（すなわち、無線周波のアナログ回路で生成されるフェージング）と、フェージング回路９１ａ，９１ｂによって生成されるフェージング（すなわち、ベースバンドのディジタル回路又はアナログ回路で生成されるフェージング）とを合成して用いる。
　フェージング回路９１ａは、コンピュータ１０の制御下で、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号から複数の遅延波を生成し、元の無線周波信号と、その遅延波のそれぞれに対して、互いに異なる所定のフェージングを付加する。フェージング回路９１ａによって付加されるフェージングは、第１の最大ドップラー周波数ｆＤ１を共通に有し、さらに互いに異なり、好ましくは互いに無相関である。フェージングの生成方法としては、一般的には、複素ガウス分布に従う乱数を発生させ、最大ドップラー周波数に対応した周波数フィルタで周波数帯域を制限する方法を使用する場合がある。この方法は、一般的にはディジタル回路で実現される。一方、フェージング信号をアナログ回路で生成することも可能であり、以下、この場合のモデルについて説明する。
　例示的なフェージング回路９１ａの出力信号ｆ（ｔ）を、次式で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、ωは搬送波の角周波数である。ｌ（１≦ｌ≦Ｌ）はそれぞれ、異なる遅延波に対応し、遅延波の個数Ｌは、フェージング回路９１ａにより設定可能な最大パス数Ｎｐ（図１４を参照）以下である。ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）は、フェージングを生成するための信号成分の個数である。Ｋは、フェージング回路９１ａ内での単なる計算上のパラメータであり、任意に設定可能であるが、フェージング回路９１ａの出力信号がレイリーフェージングを含むようにする場合には、Ｋは一般的に最低で５に設定され、望ましくは７以上に設定される。ψｌ，ｋは、フェージングを生成するために、フェージング回路９１ａ内で仮想的に設定した電波の到来角度を表す変数である。例えば、所定のｌに対してψｌ，１，ψｌ，２，…，ψｌ，Ｋが互いに２π／Ｋの間隔を有するように設定され、他のｌに対しても同様に等間隔に設定されてもよい。τｌは、τ１＝０から次第に増大し、互いに異なる遅延時間を示す。γｌ，ｋは、所定の初期位相である。数６のモデルにおいて、仮想的な到来角度ψｌ，ｋ及び初期位相γｌ，ｋは遅延波毎に異なるが、最大ドップラー周波数ｆＤ１は、受信アンテナ２２ａ，２２ｂの仮想的な移動速度によって決まるので、遅延波によらず一定である。なお、数６では、フェージングを生成するためにパラメータｋについて異なるψｌ，ｋ及びγｌ，ｋを含む式の総和を計算しているが、フェージングを生成するためのモデルは数６に限定されるものではない。
　フェージング回路９１ａは、フェージングが付加された無線周波信号及びその遅延波を合成して、合成後の出力信号ｆ（ｔ）を分配器１３ａに送る。その後の処理は、図１のアンテナ評価装置と同様であり、移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａは、分配器１３ａによって分配された無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成する。各移相器１４ａ－ｉには、最大ドップラー周波数として、第１の最大ドップラー周波数ｆＤ１よりもずっと大きな第２の最大ドップラー周波数ｆＤ２（例えば、ｆＤ２≧１０×ｆＤ１）を用いて、数１の位相変化量ｐｉ（ｔ）が設定される。フェージング回路９１ａの出力信号ｆ（ｔ）の位相及び振幅が移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａにより変化した後、散乱体アンテナ２１ａ－１～２１ａ－Ｎから放射される多重波Ｆ（ｔ）を次式で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　フェージング回路９１ａの出力信号ｆ（ｔ）が数６で表されるときは、数７は次式のように変形される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　前述のように、第２の最大ドップラー周波数ｆＤ２は第１の最大ドップラー周波数ｆＤ１よりもずっと大きいので、最終的な多重波Ｆ（ｔ）の最大ドップラー周波数は、実質的にｆＤ２とみなすことができる。
　以上、信号発生器１１ａ、フェージング回路９１ａ、分配器１３ａ、移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａの動作を説明したが、信号発生器１１ｂ、フェージング回路９１ｂ、分配器１３ｂ、移相回路１４ｂ及び減衰回路１５ｂも同様に動作する。
　以上説明したように、移相回路１４ａ，１４ｂ及び減衰回路１５ａ，１５ｂは、第１の実施形態と同様に、受信アンテナ２２ａ，２２ｂが移動することによって生じるフェージング（空間的なフェージング）を仮想的に生成し、その一方で、フェージング回路９１ａ，９１ｂは、複数の遅延波を発生させ、遅延波毎に互いに異なるフェージング（好ましくは、互いに無相関なフェージング）を生成する。これにより、本実施形態のアンテナ評価装置は、空間的なフェージングを生成することと、複数の遅延波を発生させ、遅延波毎に互いに異なるフェージング（好ましくは、互いに無相関なフェージング）を生成することとを同時に実現することができる。
　次に、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃ、図１９Ａ及び図１９Ｂの例示的な信号波形を参照して、フェージングの生成について説明する。図１８Ａは、フェージングの生成を説明するための第１の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成され、フェージング回路９１ａの出力信号に含まれる第１のフェージングを示すグラフであり、図１８Ｂは、フェージングの生成を説明するための第１の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成され、フェージング回路９１ａの出力信号に含まれる第２のフェージングを示すグラフである。図１８Ａ及び図１８Ｂは、同じ最大ドップラー周波数ｆＤ１＝１Ｈｚを有し、互いに無相関である信号を示す。第１のフェージングは、例えば、所定の第１の遅延時間だけ遅延された無線周波信号に付加されるフェージングであり、第２のフェージングは、例えば、第１の遅延時間とは異なる所定の第２の遅延時間だけ遅延された無線周波信号に付加されるフェージングである。図１８Ｃは、図１５の移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａによって生成されるフェージング、すなわち、分配器１３ａを介して送られたフェージング回路９１ａの出力信号に対して移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａによって付加されるフェージングを示すグラフである。移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａによって付加されるフェージングは、フェージング回路９１ａによって生成されるフェージングの最大ドップラー周波数ｆＤ１よりもずっと大きな最大ドップラー周波数ｆＤ２＝１０Ｈｚを有する。図１９Ａは、図１８Ａ及び図１８Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフであり、図１９Ｂは、図１８Ｂ及び図１８Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフである。図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、フェージング回路９１ａ，９１ｂにより互いに無相関なフェージングを生成することにより、最終的な多重波のフェージングも互いに無相関にすることができる。従って、例えば、図１６の第１波と、その遅延波（第２波及び第３波等）とを、互いに無相関にすることができる。
　図１８Ａ及び図１８Ｂのようにフェージング回路９１ａの複数の出力信号が同じ最大ドップラー周波数を有する場合に限定されるものではない。図２０Ａは、フェージングの生成を説明するための第２の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成される第１のフェージングを示すグラフであり、図２０Ｂは、フェージングの生成を説明するための第２の例であって、図１５のフェージング回路９１ａによって生成される第２のフェージングを示すグラフである。ここでは、一方の出力信号のみに最大ドップラー周波数ｆＤ１＝１Ｈｚのフェージングを付加し（図２０Ａ）、他方の出力信号を振幅０の定常状態にしている（図２０Ｂ）。図２０Ｃは、図１５の移相回路１４ａ及び減衰回路１５ａによって生成されるフェージングを示すグラフである。図２０Ｃのフェージングは、図１８Ｃのものと同じ最大ドップラー周波数ｆＤ２＝１０Ｈｚを有する。図２１Ａは、図２０Ａ及び図２０Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフであり、図２１Ｂは、図２０Ｂ及び図２０Ｃのフェージングを合成して得られるフェージングを示すグラフである。図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、一方の出力信号のみに所定のフェージングを付加し、他方の出力信号を定常状態にすることによっても、最終的な多重波のフェージングを互いに無相関にすることができる。最終的な多重波のフェージングを互いに無相関にするためには、フェージング回路９１ａによって生成される複数の信号が互いに異なってさえいればよい。
　図１８Ａ～図１８Ｃ、図２０Ａ～図２０Ｃでは説明の簡単化のために、生成されるフェージングを正弦波で示したが、より複雑な波形を有するフェージングであっても、同様に生成可能である。
　以上説明したように、本実施形態のアンテナ評価装置によれば、空間的なフェージングを生成することと、複数の遅延波を発生させ、遅延波毎に互いに異なるフェージング（好ましくは、互いに無相関なフェージング）を生成することとを同時に実現することができる。
　図２２は、本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ評価装置は、図４のアンテナ評価装置と同様の構成において、その遅延回路１２ａ，１２ｂに代えて、図１５と同様にフェージング回路９１ａ，９１ｂを備えたことを特徴とする。本変形例のアンテナ評価装置によれば、図１５の構成に比べて散乱体アンテナの個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
　図２３は、本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ評価装置は、図６のアンテナ評価装置と同様の構成において、その遅延回路１２ａ，１２ｂに代えて、図１５と同様にフェージング回路９１ａ，９１ｂを備えたことを特徴とする。本変形例のアンテナ評価装置によれば、図１５の構成に比べて散乱体アンテナ及び減衰器の個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
　図２４は、本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ評価装置は、図７のアンテナ評価装置と同様の構成において、その遅延回路１２ａ，１２ｂに代えて、図１５と同様にフェージング回路９１ａ，９１ｂを備えたことを特徴とする。本変形例のアンテナ評価装置によれば、図１５の構成に比べて散乱体アンテナ、減衰器及び移相器の個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化することができる。
　図２５は、本発明の第３の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ評価装置は、図８のアンテナ評価装置と同様の構成において、その遅延回路１２ａ，１２ｂに代えて、図１５と同様にフェージング回路９１ａ，９１ｂを備えたことを特徴とする。本変形例の回路構成は、例えば図２２の回路構成に比べると１．５倍の移相器及び減衰器を含んでいるが、時間的に連続して動作するのは移相器６５－１～６５－Ｎのみであるので、コンピュータ１０による制御の負荷は半分になる。本変形例のアンテナ評価装置では、振幅に関して校正する場合には、到来波分布を調整するための減衰回路６２ａ，６２ｂとは異なる、フェージングを生成するための減衰回路６６を用いることができる。これによれば、アンテナ評価装置において、校正用の回路素子と、到来波分布の調整用の回路素子とを分離することができる。
変形例．
　以上説明した各実施形態を組み合わせてもよい。図２６は、本発明の第２の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図であり、図２７は、図２６の信号処理回路４０１ａの詳細構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ評価装置は、第１の実施形態と、第２の実施形態で説明した「クラスタ」の概念とを組み合わせた構成を有する。
　図２７において、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号は、分配器８２ａにより、クラスタの個数に合わせてＭ個に配される。分配器８２ａの後段には、遅延回路８３ａ－１～８３ａ－Ｍ（総称して参照番号「８３ａ」で表す）が設けられ、各遅延回路８３ａ－１～８３ａ－Ｍは、分配された無線周波信号に対して、生成するクラスタ毎に独立に所定の遅延時間を付加する。第１のクラスタＣａ－１に対応する遅延回路８３ａ－１の後段には分配器８４ａ－１が設けられ、分配器８４ａ－１は、遅延回路８３ａ－１から入力された無線周波信号を、散乱体アンテナの組２１ａＣ－１に含まれる散乱体アンテナ２１ａ－１－１～２１ａ－１－Ｎの個数に合わせてＮ個に分配する。分配器８４ａ－１の後段には、移相器８５ａ－１－１～８５ａ－１－Ｎを含む移相回路８５ａ－１と、減衰器８６ａ－１－１～８６ａ－１－Ｎを含む減衰回路８６ａ－１とが設けられ、各移相器８５ａ－１－１～８５ａ－１－Ｎ及び減衰器８６ａ－１－１～８６ａ－１－Ｎは、分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整し、調整後の無線周波信号は、各散乱体アンテナ２１ａ－１－１～２１ａ－１－Ｎから放射される。以下同様に、第２、第３、…第ＭのクラスタＣａ－２，Ｃａ－３，…，Ｃａ－Ｍに対応する遅延回路８３ａ－２，８３ａ－３，…，８３ａ－Ｍの後段には、第２、第３、…第ＭのクラスタＣａ－２，Ｃａ－３，…，Ｃａ－Ｍに対応する分配器８４ａ－２，８４ａ－３，…，８４ａ－Ｍ、移相回路８５ａ－２，８５ａ－３，…，８５ａ－Ｍ及び減衰回路８６ａ－２，８６ａ－３，…，８６ａ－Ｍがそれぞれ設けられる。コンピュータ１０は、遅延回路８３ａ－１～８３ａ－Ｍの遅延時間を制御し、Ｄ／Ａコンバータ８７ａ－１～８７ａ－Ｍを介して移相回路８５ａ－１～８５ａ－Ｍの位相調整量及び減衰回路８６ａ－１～８６ａ－Ｍの振幅調整量を制御する。信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号もまた、信号処理回路４０１ｂによって同様に処理され、散乱体アンテナの組２１ｂＣ－１～２１ｂＣ－Ｍに含まれる各散乱体アンテナ２１ｂ－１－１～２１ｂ－１－Ｎ，…，２１ｂ－Ｍ－１～２１ｂ－Ｍ－Ｎから放射される。また、受信アンテナ２２ａ，２２ｂ及び受信機１７ａ，１７ｂ等は、図１のアンテナ評価装置と同様に構成される。
　図２８は、図２６のアンテナ評価装置のアンテナ配置と、到来波のクラスタＣａ－１，Ｃｂ－１，…，Ｃｂ－Ｍを示す平面図である。散乱体アンテナの組２１ａＣ－１は、所定角度方向にかたまって設けられたＮ個の散乱体アンテナ２１ａ－１－１～２１ａ－１－Ｎを含み、これらの散乱体アンテナ２１ａ－１－１～２１ａ－１－Ｎから放射される無線周波信号は、全体として、平均到来角度φＣａ－１を有するクラスタＣａ－１を生成する。散乱体アンテナの組２１ｂＣ－１は、所定角度方向にかたまって設けられたＮ個の散乱体アンテナ２１ｂ－１－１～２１ｂ－１－Ｎを含み、これらの散乱体アンテナ２１ｂ－１－１～２１ｂ－１－Ｎから放射される無線周波信号は、全体として、平均到来角度φＣｂ－１を有するクラスタＣｂ－１を生成する。他の散乱体アンテナの組２１ａＣ－２，…，２１ａＣ－Ｍ及び２１ｂＣ－２，…，２１ｂＣ－Ｍから放射される電波も同様に、平均到来角度φＣａ－２，…，φＣａ－Ｍ及びφＣｂ－２，…，φＣｂ－Ｍを有するクラスタＣａ－２，…，Ｃａ－Ｍ及びＣｂ－２，…，Ｃｂ－Ｍを生成する。
　図２９は、図２６のアンテナ評価装置のアンテナ配置の変形例と、到来波のクラスタＣ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍを示す平面図である。異なる信号発生器によって発生された無線周波信号に対応する無線周波信号をそれぞれ放射する異なるクラスタは、互いに重なりあっていてもよい。散乱体アンテナの組２１ａＣ－１及び２１ｂＣ－１は、所定角度方向にかたまって設けられた２Ｎ個の散乱体アンテナ２１ａ－１－１～２１ａ－１－Ｎ及び２１ｂ－１－１～２１ｂ－１－Ｎを含み、これらの散乱体アンテナ２１－１－１～２１－１－Ｎ及び２１ｂ－１－１～２１ｂ－１－Ｎから放射される無線周波信号は、全体として、平均到来角度φＣ－１を有するクラスタＣ－１を生成する。他の散乱体アンテナの組２１ａＣ－２及び２１ｂＣ－２，…，２１ａＣ－Ｍ及び２１ｂＣ－Ｍから放射される電波も同様に、平均到来角度φＣ－２，…，φＣ－Ｍを有するクラスタＣ－２，…，Ｃ－Ｍを生成する。図２９のようにすべてのクラスタが重なりあっていなくてもよく、少なくとも一部のクラスタが互いに重なりあっていてもよい。
　本変形例のアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを有する多重波伝搬環境を生成することができる。
　図３０は、本発明の第２の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ評価装置の信号処理回路４０１ａの詳細構成を示すブロック図である。本変形例の信号処理回路４０１ａは、図２７の遅延回路８３ａに代えて、図１４のフェージング回路９１－１と同様のフェージング回路９１ａ－１～９１ａ－Ｍ（総称して参照番号「９１ａ」で表す）を備えたことを特徴とする。信号処理回路４０１ｂもまた、図３０の信号処理回路４０１ａと同様に構成される。アンテナ配置は、図２８及び図２９に示す配置のいずれかを用いることができる。このように、本変形例のアンテナ評価装置は、第３の実施形態と、第２の実施形態で説明した「クラスタ」の概念とを組み合わせた構成を有する。従って、本変形例のアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）を設定するとともに、クラスタ毎に複数の遅延波を発生させ、さらにその遅延波毎に互いに異なるフェージング（好ましくは、互いに無相関なフェージング）を生成することができる。
　図３１は、本発明の第２の実施形態の第５の変形例に係るアンテナ評価装置の構成を示すブロック図である。図２９のように、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号に対応する無線周波信号をそれぞれ放射する異なるクラスタが互いに重なりあっているとき、信号発生器１１ａによって発生された無線周波信号と、信号発生器１１ｂによって発生された無線周波信号とのために、散乱体アンテナを別個に設けることなく、共通の散乱体アンテナを用いてもよい。本変形例のアンテナ評価装置は、図２６の構成に加えて、合成器４１１－１－１～４１１－１－Ｎ，…，４１１－Ｍ－１～４１１－Ｍ－Ｎをさらに備え、これらの合成器は、図１２と同様に配置された散乱体アンテナ２１－１－１～２１－１－Ｎ，…，２１－Ｍ－１～２１－Ｍ－Ｎにそれぞれ接続されている。合成器４１１－１－１は、図２６のアンテナ評価装置では散乱体アンテナ２１ａ－１－１及び２１ｂ－１－１により放射されていた無線周波信号を互いに合成し、合成後の無線周波信号は散乱体アンテナ２１－１－１から放射される。他の合成器も同様に無線周波信号を合成し、合成後の無線周波信号は、対応する散乱体アンテナから放射される。信号処理回路４０１ａ，４０１ｂは、図２７及び図３０に示す構成のいずれかを用いることができる。また、すべての散乱体アンテナにおいて、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号に対応する無線周波信号を合成して放射しなくてもよく、少なくとも一部のみの散乱体アンテナにおいて合成後の無線周波信号を放射してもよい。本変形例のアンテナ評価装置によれば、放射される多重波の分布の自由度を増大させることができ、図２６の構成に比べて散乱体アンテナの個数を削減することにより、アンテナ評価装置の構成を簡単化し、コストを削減することができる。
　図２６～図３１では、すべての散乱体アンテナの組が同一個数（Ｎ個）の散乱体アンテナを含む場合を示したが、散乱体アンテナの組毎に異なる個数の散乱体アンテナを含むように構成してもよい。
　以上説明した本発明の実施形態に係るアンテナ評価装置のさらなる変形例として、３つ以上の信号発生器及び３つ以上の受信機を用いて、互いに無相関である２つの無線周波信号に代えて、互いに無相関である３つ以上の無線周波信号を発生して多重波伝搬環境を生成してもよい。これにより、より多数の送信アンテナ及び受信アンテナを用いたＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価することができる。また、複数の信号発生器により発生される無線周波信号は、互いに無相関であるものに限定されず、互いに区別可能であれば他の適切な無線周波信号を使用可能である。
　以上説明した本発明の第１の実施形態に係るアンテナ評価装置によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、ＭＩＭＯ送信機から送信される各サブストリームがさまざまな伝搬経路をたどることを想定し、サブストリーム毎に異なるフェージング及び遅延を含む多重波伝搬環境を生成するアンテナ評価装置を提供することができる。
　また、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ評価装置及びアンテナ評価方法によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、各到来波がクラスタ毎にさまざまな異なる伝搬経路をたどることを想定し、クラスタ毎に異なる到来角度（空間的なクラスタ）と、クラスタ毎に異なる遅延時間（時間的なクラスタ）とを有する多重波伝搬環境を生成することができる。
　さらに、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ評価装置及びアンテナ評価方法によれば、ＭＩＭＯ無線通信システムの受信アンテナの性能を評価する際に、空間的なフェージングを生成することと、複数の遅延波を発生させ、遅延波毎に無相関なフェージングを生成することとを同時に実現することができる。
１０…コンピュータ、
１１ａ，１１ｂ…信号発生器、
１２ａ，１２ｂ，７３，７３－１～７３－Ｎ，８３，８３－１～８３－Ｍ，８３ａ，８３ａ－１～８３ａ－Ｍ…遅延回路、
１２ａａ，１２ａｃ…周波数変換器、
１２ａｂ…遅延処理回路、
１３ａ，１３ｂ，５２，７２，８２，８２ａ，８４－１～８４－Ｍ，８４ａ－１～８４ａ－Ｍ…分配器、
１４ａ，１４ｂ，５３，６１ａ，６１ｂ，６５，７４，８５－１～８５－Ｍ，８５ａ－１～８５ａ－Ｍ…移相回路、
１４ａ－１～１４ａ－Ｎ，１４ｂ－１～１４ｂ－Ｎ，５３－１～５３－Ｎ，６１ａ－１～６１ａ－Ｎ，６１ｂ－１～６１ｂ－Ｎ，６５－１～６５－Ｎ，７４－１～７４－Ｎ，８５－１－１～８５－１－Ｎ，…，８５－Ｍ－１～８５－Ｍ－Ｎ，８５ａ－１－１～８５ａ－１－Ｎ，…，８５ａ－Ｍ－１～８５ａ－Ｍ－Ｎ…移相器、
１５ａ，１５ｂ，４２，５４，６２ａ，６２ｂ，６６，７５，８６－１～８６－Ｍ，８６ａ－１～８６ａ－Ｍ…減衰回路、
１５ａ－１～１５ａ－Ｎ，１５ｂ－１～１５ｂ－Ｎ，４２－１～４２－Ｎ，５４－１～５４－Ｎ，６２ａ－１～６２ａ－Ｎ，６２ｂ－１～６２ｂ－Ｎ，６６－１～６６－Ｎ，７５－１～７５－Ｎ，８６－１－１～８６－１－Ｎ，…，８６－Ｍ－１～８６－Ｍ－Ｎ，８６ａ－１－１～８６ａ－１－Ｎ，…，８６ａ－Ｍ－１～８６ａ－Ｍ－Ｎ…減衰器、
１６ａ，１６ｂ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，５５，６３ａ，６３ｂ，６７，７６，８７－１～８７－Ｍ，８７ａ－１～８７ａ－Ｍ，９２－１～９２－Ｍ…Ｄ／Ａコンバータ、
１７ａ，１７ｂ…受信機、
２１ａ－１～２１ａ－Ｎ，２１ｂ－１～２１ｂ－Ｎ，２１－１～２１－Ｎ，２１－１－１～２１－１－Ｎ，…，２１－Ｍ－１～２１－Ｍ－Ｎ，２１ａ－１－１～２１ａ－１－Ｎ，…，２１ａ－Ｍ－１～２１ａ－Ｍ－Ｎ，２１ｂ－１－１～２１ｂ－１－Ｎ，…，２１ｂ－Ｍ－１～２１ｂ－Ｍ－Ｎ…散乱体アンテナ、
２１Ｃ－１～２１Ｃ－Ｍ，２１ａＣ－１～２１ａＣ－Ｍ，２１ｂＣ－１～２１ｂＣ－Ｍ…散乱体アンテナの組、
２２ａ，２２ｂ…受信アンテナ、
３１－１～３１－Ｎ，４１－１～４１－Ｎ，５１，６４－１～６４－Ｎ，７１，８１，４１１－１－１～４１１－１－Ｎ，…，４１１－Ｍ－１～４１１－Ｍ－Ｎ…合成器、
９１，９１－１～９１－Ｍ，９１ａ－１～９１ａ－Ｍ，９１ａ，９１ｂ…フェージング回路、
２００…ＭＩＭＯ送信機、
２１０…ＭＩＭＯ受信機、
３０１…ＦＩＦＯ型メモリ、
３０２，３０６…複素乗算器、
３０３…ＤＳＰ、
３０４…ガウスノイズ発生器、
３０５…ドップラースペクトラムフィルタ、
３０７…合成器、
３１１…遅延量設定部、
３１２…パス数設定部、
３１３…複素係数設定部、
３２１，３２２…周波数変換器、
４０１ａ，４０１ｂ…信号処理回路、
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…障害物、
Ｃ－１，Ｃ－２，…，Ｃ－Ｍ，Ｃａ－１，Ｃａ－２，…，Ｃａ－Ｍ，Ｃｂ－１，Ｃｂ－２，…，Ｃｂ－Ｍ…到来波のクラスタ。

Claims (18)

  1. 　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、上記アンテナ評価装置は、
    　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
    　上記発生された各無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
    　上記遅延手段から出力された無線周波信号のそれぞれを分配する分配手段と、
    　上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整する第１の高周波回路手段と、
    　上記発生された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記遅延手段を制御し、上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定の第１のフェージングを生成するように上記第１の高周波回路手段を制御する制御手段とを備え、
    　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号のそれぞれについて、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナから放射することによって、遅延及び第１のフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価装置。
  2. 　上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、上記各合成器は、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号のうちで、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を互いに合成し、
    　上記複数の散乱体アンテナのうちの少なくとも１つの散乱体アンテナは上記合成後の各無線周波信号を放射することを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価装置。
  3. 　上記第１の高周波回路手段は、複数の移相手段及び複数の振幅調整手段を備え、
    　上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、上記各合成器は、上記分配手段により分配されかつ上記各移相手段により位相調整された複数の無線周波信号のうちで、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を互いに合成し、
    　上記各振幅調整手段は上記合成後の各無線周波信号の振幅を調整することを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価装置。
  4. 　上記アンテナ評価装置は、上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号を互いに合成して上記分配手段に送る合成器をさらに備え、
    　上記分配手段により分配された無線周波信号のそれぞれは、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を含むことを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価装置。
  5. 　上記アンテナ評価装置は、上記分配手段と上記第１の高周波回路手段との間に設けられ、上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整する第２の高周波回路手段をさらに備え、
    　上記制御手段は、上記複数の無線周波信号の位相及び振幅を調整して所定の到来波分布を設定するように上記第２の高周波回路手段を制御することを特徴とする請求項１記載のアンテナ評価装置。
  6. 　上記遅延手段はさらに、上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号のそれぞれから、少なくとも１つの遅延された無線周波信号を生成し、上記発生された各無線周波信号と上記遅延された各無線周波信号とに対して、互いに異なる第２のフェージングをそれぞれ付加し、上記第２のフェージングが付加された各無線周波信号を互いに合成して出力することを特徴とする請求項１～５のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
  7. 　上記互いに異なる第２のフェージングは、互いに無相関なフェージングであることを特徴とする請求項６記載のアンテナ評価装置。
  8. 　上記遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする請求項６又は７記載のアンテナ評価装置。
  9. 　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、
    　上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、
    　上記アンテナ評価装置は、
    　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
    　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号をそれぞれ含むＭ個の無線周波信号を出力する第１の分配手段と、
    　上記第１の分配手段によって出力されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力するＭ個の遅延手段と、
    　上記遅延手段から出力されたＭ個の無線周波信号のそれぞれを分配するＭ個の第２の分配手段と、
    　上記Ｍ個の第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整するＭ個の高周波回路手段と、
    　上記第１の分配手段によって出力された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記各遅延手段を制御し、上記Ｍ個の第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各高周波回路手段を制御する制御手段とを備え、
    　上記第１の分配手段によって出力された上記Ｍ個の無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、到来波のクラスタを上記受信アンテナの周囲に生成するとともに、遅延及びフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価装置。
  10. 　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、
    　上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、
    　上記アンテナ評価装置は、
    　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
    　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号をそれぞれ含むＭ個の無線周波信号を出力する第１の分配手段と、
    　上記第１の分配手段によって出力されたＭ個の無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間及び位相調整量を付加して出力するＭ個の遅延手段と、
    　上記遅延手段から出力されたＭ個の無線周波信号のそれぞれを分配するＭ個の第２の分配手段と、
    　上記Ｍ個の第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の振幅をそれぞれ調整するＭ個の高周波回路手段と、
    　上記第１の分配手段によって出力された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記各遅延手段を制御し、上記各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように上記各遅延手段及び上記各高周波回路手段を制御する制御手段とを備え、
    　上記第１の分配手段によって出力された上記Ｍ個の無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、到来波のクラスタを上記受信アンテナの周囲に生成するとともに、遅延及びフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価装置。
  11. 　上記各遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする請求項１０記載のアンテナ評価装置。
  12. 　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置において、
    　上記複数の散乱体アンテナは、上記受信アンテナに対して複数Ｍ個の所定方向にかたまってそれぞれ設けられた所定個数の散乱体アンテナをそれぞれ含むＭ個の組になるように配置され、
    　上記アンテナ評価装置は、
    　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
    　上記発生された無線周波信号をそれぞれ処理する複数の信号処理手段と
    　制御手段とをそなえ、
    　上記信号処理手段のそれぞれは、
    　上記発生された無線周波信号を分配する第１の分配手段と、
    　上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力する複数の遅延手段と、
    　上記遅延手段から出力された無線周波信号のそれぞれを分配する複数の第２の分配手段と、
    　上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅をそれぞれ調整する複数の高周波回路手段とを備え、
    　上記制御手段は、上記第１の分配手段によって分配された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記各遅延手段を制御し、上記第２の分配手段のそれぞれによって分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定の第１のフェージングを生成するように上記各高周波回路手段を制御し、
    　上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号のそれぞれについて、対応する高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を、上記散乱体アンテナの組のうちのいずれか１組に含まれる複数の散乱体アンテナから放射することによって、到来波のクラスタを上記受信アンテナの周囲に生成するとともに、遅延及び第１のフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成することを特徴とするアンテナ評価装置。
  13. 　上記アンテナ評価装置は複数の合成器をさらに備え、上記各合成器は、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号のうちで、異なる信号発生器によって発生された無線周波信号にそれぞれ対応する複数の無線周波信号を互いに合成し、
    　上記複数の散乱体アンテナのうちの少なくとも１つの散乱体アンテナは上記合成後の各無線周波信号を放射することを特徴とする請求項１２記載のアンテナ評価装置。
  14. 　上記遅延手段のそれぞれはさらに、上記第１の分配手段によって分配された無線周波信号から、少なくとも１つの遅延された無線周波信号を生成し、上記分配された無線周波信号と上記遅延された各無線周波信号とに対して、互いに異なる第２のフェージングをそれぞれ付加し、上記第２のフェージングが付加された各無線周波信号を互いに合成して出力することを特徴とする請求項１２又は１３記載のアンテナ評価装置。
  15. 　上記互いに異なる第２のフェージングは、互いに無相関なフェージングであることを特徴とする請求項１４記載のアンテナ評価装置。
  16. 　上記各遅延手段はフェージングシミュレータであることを特徴とする請求項１４又は１５記載のアンテナ評価装置。
  17. 　上記複数の無線周波信号は、ＭＩＭＯ通信方式で送信される複数の無線周波信号であることを特徴とする請求項１～１６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ評価装置。
  18. 　評価対象の受信アンテナと、上記受信アンテナの周囲に設けられた複数の散乱体アンテナとを備えたアンテナ評価装置を用いて上記受信アンテナを評価するアンテナ評価方法において、上記アンテナ評価装置は、
    　無線周波信号をそれぞれ発生する複数の信号発生器と、
    　上記発生された各無線周波信号に対してそれぞれ独立に所定の遅延時間を付加して出力する遅延手段と、
    　上記遅延手段から出力された無線周波信号のそれぞれを分配する分配手段と、
    　上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を調整する高周波回路手段とを備え、
    　上記アンテナ評価方法は、
    　上記発生された各無線周波信号に対して上記所定の遅延時間を付加するように上記遅延手段を制御し、上記分配された各無線周波信号の位相及び振幅を変化させて所定のフェージングを生成するように上記高周波回路手段を制御するステップと、
    　上記複数の信号発生器によって発生された複数の無線周波信号のそれぞれについて、上記第１の高周波回路手段による位相及び振幅調整後の複数の無線周波信号を上記複数の散乱体アンテナから放射することによって、遅延及び第１のフェージングを含む多重波を上記受信アンテナの周囲に生成するステップとを含むことを特徴とするアンテナ評価方法。
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