DE102013111777B4

DE102013111777B4 - Testvorrichtung und Verfahren für Mimo-Systeme

Info

Publication number: DE102013111777B4
Application number: DE102013111777.5A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kobayashi; Kazunori Kitagawa; Masaki Hizume
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2033-10-26
Also published as: CN103812802B; US20140126618A1; CN103812802A; DE102013111777A1; JP2014093758A; US8867643B2; JP5650706B2

Abstract

Testvorrichtung zum Testen eines Testziels, aufweisend ein Endgerät, eine im Endgerät integrierte Leiterplatte, oder einen auf der Leiterplatte angeordneten Schaltkreis, wobei das Endgerät ein M × N (M > N) MIMO-Schema benutzt, in dem M Antennen auf einer Basisstationsseite bereitgestellt sind und N Antennen auf einer Endgeräteseite bereitgestellt sind, wobei die Testvorrichtung eine Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit (21) aufweist, die konfiguriert ist, Übertragungsinformation von M Seriensignalen auszugeben, die an das Testziel gesendet werden müssen, wobei die Testvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes umfasst:eine Linearumwandlungs-Einheit (28), die konfiguriert ist für Empfangen der Übertragungsinformation von M Seriensignalen und zugeordneter Parameterinformation, und für Umwandeln der empfangenen Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale durch lineare Umwandlung, ausgedrückt durch Multiplikation mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, die komplexe Zahlen als Elemente enthält;N Signalverarbeitungs-Einheiten (25), die konfiguriert sind, um an den N Synthesesignalen eine Signalverarbeitung entsprechend einer Modulationstechnik des Testziels auszuführen;eine N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit (26), die konfiguriert ist, um eine N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung an N Signalausgängen von den N Signalverarbeitungs-Einheiten auf Basis von zugeordneter Kanalausbreitungsinformation durchzuführen, und für Zuführen von resultierenden N Signalen zum Testziel; undeine Parametereinstell-Einheit (27), die konfiguriert ist, um Information in der linearen Umwandlungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit einzustellen um gewünschte M × N Ausbreitungskanaleigenschaften wie Syntheseeigenschaften der linearen Umwandlungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit zu erlangen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung und ein Testverfahren für MIMO-Systeme. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Testvorrichtung und ein Testverfahren für M x N MIMO- (Multiple Input Multiple Output)-Systeme, die den von M × N Ausbreitungskanälen übertragenen Signalen erzeugten entsprechen und die erzeugten Signale auf ein mobiles Endgerät als Testziel anwenden, wie zum Beispiel ein Mobiltelefon, das das MIMO-Schema benutzt, oder eine darin integrierte Leiterplatte, oder ein auf der Leiterplatte angeordneter Schaltkreis für die Überprüfung. Konkret betrifft die Erfindung eine Testvorrichtung und ein Testverfahren für MIMO-Systeme, bei denen bei theoretischer Aufrechterhaltung des M × N MIMO-Schemas eine Technik zur Reduzierung des Umfangs der Schaltung einer für die Modulationstechnik des Testziels unentbehrlichen Signalverarbeitungsschaltung angewendet werden.
Bei mobilen Endgeräten wie Mobiltelefonen und Smartphones besteht ein Bedarf an Hochgeschwindigkeitskommunikation einer großen Menge von Information wie Bildinformation. Um diesen Bedarf Rechnung zu tragen, wird das MIMO-Schema als ein Schema für Kommunikation zwischen Basisstationen und mobilen Endgeräten benutzt.
Das MIMO-Schema ist bekannt als ein Schema für gleichzeitiges Senden, von der Basisstationsseite über M Antennen, L Sequenzen von Daten (L ist eine Anzahl von Sequenzen von Daten, die als Schichtnummer bezeichnet wird) als ein Übertragungssignal, das mit einer im Voraus festgelegten Modulationstechnik (z. B. OFDM, OFDMA oder WCDMA) moduliert wird, und Empfangen des Übertragungssignals auf der Seite des mobilen Endgeräts durch N Antennen, um dabei L Sequenzen von Daten vom Übertragungssignal zu trennen (demodulieren).
Im MIMO-Schema kann eine Übertragungsdatenrate von L-mal (L hat den höchsten Wert von min {M, N}) die Übertragungsdatenrate eines Standard-1 × 1-Kommunikationsschemas realisiert werden, wobei „min {M, N}“ eines von M und N angibt, wobei das eine von M und N niedriger ist als das andere von M und N, und L kann höchstens die niedrigere Zahl davon aufweisen.
Im MIMO-Schema sind die M Antennen der Basisstation durch die M × N Ausbreitungskanäle jeweils mit den N Antennen des mobilen Endgeräts verbunden. Der Status jedes Ausbreitungskanals ist unterschiedlich abhängig von zum Beispiel den Standorten zwischen der Basisstation und dem mobilen Endgerät und deren Verhalten. Entsprechend dem Status jedes Ausbreitungskanals variieren die von den N Antennen empfangenen Signale.
In den MIMO-Schemas werden, um die L Sequenzen von Daten korrekt von den von N empfangenen Signalen, deren Pegel entsprechend den Status der Ausbreitungskanäle variieren, zu trennen, werden die Status der Ausbreitungskanäle durch Übertragen bereits bekannter Signale (Pilotsignale) von der Basisstationsseite und durch Ausführen einer einzelnen Berechnung unter Anwendung der bekannten Signale und der tatsächlich auf der Seite des mobilen Endgeräts empfangenen Signale geschätzt. Ferner werden Daten bestimmt, die es der Senderseite ermöglichen, eine Informationsübertragung von höchster Qualität in den geschätzten Kanalstatus durchzuführen, und zur Basisstationsseite gesendet.
Die für die Signalverarbeitung auf der Senderseite benutzten Daten werden als Vorcodierungsvektor bezeichnet. Im MIMO-Schema, das ein Codebuch auf Basis der Vorcodierung benutzt, wird ein Satz von Vorcodierungsvektoren, der für eine Anwendung für die M × N Ausbreitungskanäle vorausgesetzt wird, im Voraus an der Basisstationssite vorbereitet, und Übertragungsinformation wird unter Anwendung des von der Seite des mobilen Endgeräts berichteten Vorcodierungsvektors bearbeitet, wobei sich die Qualität (z.B. die Signalintensität) des auf der Empfängerseite (mobiles Endgerät) empfangenen Signals verbessert.
Vor diesem Hintergrund ist es bei einem Testverfahren für ein Testziel, wie ein mobiles Endgerät, das das M × N MIMO-Schema benutzt, eine darin enthaltene Leiterplatt oder ein auf der Leiterplatte angeordneter, integrierter Schaltkreis, erforderlich zu bestimmen, ob das Testziel einen geeigneten Vorcodierungsvektor wählt, der den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanälen entspricht, wenn Referenzsignale auf die M × N Ausbreitungskanäle angewendet werden, deren Eigenschaften bereits bekannt sind, und deren Ausgänge auf das Testziel angewendet werden.
Als Vorrichtung, die für den vorstehend genannten Test angewendet wird, kann eine Endgerät-Testvorrichtung 10 vorgeschlagen werden, die die in 9 dargestellte Konfiguration aufweist.
Die Endgerät-Testvorrichtung 10 entspricht einem MIMO-Schema von M = 4 und N = 2, und mit einer darin enthaltenen Übertragungsinformations-Erzeugungs-Einheit 11 werden vier (= M) Übertragungsinformationssignale s0 - s3 erzeugt und ausgegeben. Das Übertragungsinformationssignal ist ein für die Modulationstechnik eindeutiges Quellensignal. Zum Beispiel sind im Fall der OFDMA-Modulation, die in LTE zur Anwendung kommt, oder der bei Wireless LAN benutzten OFDM-Modulation das Übertragungsinformationssignal Symboldaten für jeden Subcarrier. Die Übertragungsinformations-Erzeugungs-Einheit 11 gibt die Symboldaten direkt aus oder bearbeitet die Symboldaten unter Anwendung eines der Vorcodierungsvektoren, die in einem (nicht abgebildeten) Codebuch vorgespeichert sind, und gibt die resultierenden Daten aus.
Die vier Übertragungsinformationssignale s0 - s3 werden jeweils in Signalverarbeitungs-Einheiten 12₁ - 12₄ eingegeben, wo sie einer für die Modulationstechnik eindeutigen Signalverarbeitung unterzogen werden. Wenn es sich zum Beispiel um die vorgenannte Modulationstechnik OFDM handelt, werden Übertragungsinformationssignale s0 - s3 entsprechend den Subcarriern (in der Frequenzdomäne) durch eine umgekehrte schnelle Fourier-Transformation (Inverse Fourier Transformator - IFFT) 12a in Signale in der Zeitdomäne umgewandelt. Die resultierenden Signale werden an eine CP-Einfüge-Einheit 12b (CP = Cyclic Prefix) gesendet, wo die Kopie eines Teils ihres eigenen Signals in die Signale eingefügt wird. Die Ausgangssignale der Einfüge-Einheit 12b werden an ein Bandpassfilter (BPF) 12c gesendet, wo die Signale durch Bandbegrenzungsverarbeitung in OFDM-Modulationssignale s0' bis s3' umgewandelt werden. Auch in anderen Modulationstechniken ist es erforderlich, bei jeder Signalsequenz eine dementsprechende Signalverarbeitung auszuführen.
Diese vier modulierten Signale s0' bis s3' werden an eine 4 × 2-Kanal-Verarbeitungs-Einheit 13 gesendet, in der acht Pseudo-Ausbreitungskanäle, die die vier Eingangsports mit den zwei Ausgangsports verbinden, definiert werden, und die Ausbreitungskanal-Informations-Einheiten h11 - h24, die die Eigenschaften der Pseudo-Ausbreitungskanäle angeben, werden definiert. Die Ausbreitungskanal-Informations-Einheiten werden von einer Parameterfestlegungs-Einheit 14 definiert.
Die 4 × 2 Kanal-Verarbeitungs-Einheit 13 gibt durch einen der zwei Ausgangsports ein Signal r1 aus, das durch Multiplizieren der Eingangssignale s0' bis s3' mit den vier Ausbreitungskanal-Informationsposten h11 - h14 bezüglich der vier Ausbreitungskanäle, die mit dem einen Ausgangsport verbunden sind. Auf gleiche Weise gibt die 4 × 2 Kanal-Verarbeitungs-Einheit 13 über den anderen Ausgangsport ein Signal r2 aus, das durch Multiplizieren der Eingangssignale s0' bis s3' mit den vier Ausbreitungskanal-Informationsposten h21 - h24 bezüglich der vier Ausbreitungskanäle, die mit dem anderen Ausgangsport verbunden sind. Diese beiden Signale r1 und r2 werden auf ein Testziel 1 angewendet.
Die Signale r1 und r2 werden wie folgt ausgedrückt:

r1 = h11·s0' + h12·s1¹ + h13·s2' + h14·s3'
r2 = h21-s0' + h22·s1' + h23·s2' + h24·s3'

Das Testziel 1 hat eine Funktion zum Messen von Ausbreitungskanal-Eigenschaften auf Basis der Eingangssignale r1 und r2, Wählen eines geeigneten Vorcodierungsvektors entsprechend den gemessenen Eigenschaften und Ausgeben und Berichten eines Codebuch-Indexwerts, der dem Vorcodierungsvektor entspricht. Dementsprechend wird es als eine der Betriebsbestätigungen des Testziels 1 im Testverfahren betrachtet, um zu überprüfen, ob das Testziel 1 einen passenden Vorcodierungsvektor für einen Ziel-Ausbreitungskanal wählt, dessen Eigenschaften bereits bekannt sind.
Die japanische Patentanmeldung KOKAI, Veröffentlichung Nr. 2009-171502 , offenbart eine Technik zum Testen eines mobilen Endgeräts durch Anwenden des MIMO-Schemas.
Zur Bildung von Ausbreitungskanälen des 4 × 2 MIMO-Schemas erfordert die Testvorrichtung, die in der vorstehend genannten Veröffentlichung offenbart wird, Ressourcen an logischen Schaltungen entsprechend vier Übertragungsantennen, genauer ausgedrückt, sind vier Signalverarbeitungs-Einheiten 121 bis 124 erforderlich, die ein Signalverarbeitung durchführen, die eindeutig für die Modulationstechnik an den vier Informationssignalausgängen von der Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 11 sind. Bei den Vorrichtungen, deren Kosten niedrig gehalten werden müssen, dürfen die anfallenden Kosten für die Verarbeitung der vier Signalverarbeitungs-Einheiten 121 bis 124 nicht unbeachtet bleiben.
Darüber hinaus ist es schwierig, vorhandene Testvorrichtungen, die eine Testfunktion entsprechend dem 2 × 2 MIMO-Schema aufweisen, so zu modifizieren, dass sie zum Beispiel dem 4 × 2 MIMO-Schema entsprechen, bei dem eine größere Anzahl von Übertragungsantennen zum Einsatz kommt.
Die deutsche Patentanmeldung Nr. DE 10 2008 055 759 A1 offenbart eine Testvorrichtung zum Testen eines Endgeräts bei MIMO-Übertragung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Testvorrichtung bereitzustellen, die die vorstehend genannten Probleme löst und dabei ein Testen von M × N MIMO-Systemen mit einer kostengünstigen Struktur realisiert und einfach geändert werden kann, um Systeme mit einer größeren Anzahl von Übertragungsantennen handzuhaben.
Die Lösung der Aufgabe besteht in der nach Anspruch 1 bereitgestellten Testvorrichtung zum Testen eines Testziels, das ein Endgerät, eine im Endgerät angeordnete Leiterplatte oder einen auf der Leiterplatte integrierten Schaltkreis aufweist, wobei das Endgerät ein M × N (M > N) MIMO-Schema benutzt, die M Antennen auf einer Basisstationsseite bereitgestellt sind, N Antennen auf einer Endgerätseite bereitgestellt sind, die Testvorrichtung eine Übertragungsinformations-Erzeugungs-Einheit (21) konfiguriert für Ausgabe von Übertragungsinformation von M Seriensignalen, welche an das Testziel zu senden sind, aufweist.
Die Testvorrichtung weist Folgendes auf:

eine Linearumwandlungs-Einheit (28), die konfiguriert ist für Empfangen der Übertragungsinformation von M Seriensignalen und zugeordneter Parameterinformation und für Umwandeln der empfangenen Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthese-Signale durch lineare Umwandlung, ausgedrückt durch Multiplikation mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, die komplexe Zahlen als Elemente enthält;
N Signal-Verarbeitungs-Einheiten (25), die konfiguriert sind, um an den N Synthese-Signalen eine Signalverarbeitung entsprechend einer Modulationstechnik des Testziels durchzuführen;
eine N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit (26), die konfiguriert ist, um, auf Basis der zugeordneten Ausbreitungskanalinformation, eine N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung an von den N Signal-Verarbeitungs-Einheiten ausgegebenen N Signalen, durchzuführen, und um die resultierenden N Signale dem Testziel zuzuführen; und
eine Parametereinstell-Einheit (27), die konfiguriert ist, um Information in der Linearumwandlungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit festzulegen, um gewünschte M × N Ausbreitungskanal-Eigenschaften wie Syntheseeigenschaften der Linearumwandlungs-Einheit zu erhalten, und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit festzulegen.

Gemäß Anspruch 2 wird eine Testvorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt, wobei die Linearumwandlungs-Einheit zugeordnete N × M komplexe Zahlen zum Multiplieren der Übertragungsinformation von M-Seriensignalen mit der Matrix von N Zeilen und M Spalten empfängt, um dadurch die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale umzuwandeln.
Gemäß Anspruch 3 wird eine Testvorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt, wobei die Linearumwandlungs-Einheit Folgendes aufweist:

eine Kombinationsauswähl-Einheit (22), die konfiguriert ist zum Klassifizieren der Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Gruppen in Übereinstimmung mit der zugeordneten Kombinationsinformation;
eine Phasenverschiebungs-Einheit (23), die für ein Verschieben eines relativen Phasenverhältnisses zwischen den N klassifizierten Übertragungsinformationssignalen durch Rotation auf einer komplexen Ebene in Übereinstimmung mit der zugeordneten Phaseninformation; und
eine additive Synthese-Einheit (24), die für ein Hinzufügen von in jeder der N Gruppen enthaltenen Signalen und phasenverschoben zueinander sind, um N Synthese-Signale zu bilden, und
die Parametereinstell-Einheit stellt Information in der Kombinationsauswähl-Einheit, der Phasenverschiebungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit ein, um Eigenschaften entsprechend den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle zu erfassen, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der in einem Satz von in Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierter Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.

In Anspruch 4 wird eine Testvorrichtung nach Anspruch 3 bereitgestellt, wobei die Parametereinstell-Einheit, als eine Matrix, die eine dem gewünschten Vorcodierungsvektor entsprechende Matrix enthält, eine unitäre Matrix mit M Zeilen und M Spalten, die als einer der Faktoren im Produkt der unitären Matrix von M Zeilen und M Spalten erhalten worden ist, eine diagonale Matrix von N Zeilen und M Spalten und eine unitäre Matrix von N Zeilen und N Spalten bei Durchführen einer Singulärwertzerlegung einer Ausbreitungskanalmatrix von N Zeilen und M Spalten, die Eigenschaften von M × N Ausbreitungskanalmodell, gebildet durch die Kombinationsauswähl-Einheit, die Phasenverschiebungs-Einheit, die additive Synthese-Einheit und die N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit, zuordnet, wobei geeignete Werte für die Kombinationsauswähl-Einheit, die Phasenverschiebungs-Einheit und die N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit so festgelegt werden, dass die Syntheseausbreitungs-Eigenschaften gleich den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle sind, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der in einem Satz von in Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierter Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.
Ferner wird in Anspruch 5 eine Testvorrichtung nach Anspruch 4 bereitgestellt, wobei beim Auswählen eines optimalen Vorcodierungsvektors unter beliebigen, nicht auf vordefinierte Vorcodierungsvektoren beschränkten Vektoren die Parametereinstell-Einheit konfiguriert ist für ein Verschieben eines Teils der Parameterinformation von den geeigneten Werten, so dass der optimale Vorcodierungsvektor nicht in den vordefinierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist.
In Anspruch 6 wird ein Testverfahren zum Testen eines Testziels bereitgestellt, das ein Endgerät, eine im Endgerät eingebaute Leiterplatte oder einen auf der Leiterplatte angeordneten, integrierten Schaltkreis aufweist, wobei das Endgerät ein M × N (M > N) MIMO-Schema benutzt, bei dem M Antennen auf einer Basisstationsseite bereitgestellt werden und N Antennen auf einer Endgeräteseite bereitgestellt werden, wobei das Testverfahren einen Schritt der Ausgabe von Übertragungsinformation von M-Seriensignalen für Senden an das Testziel umfasst.
Dieses Testverfahren weist die folgenden Schritte auf:

Umwandeln der Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale auf Basis der zugeordneten Parameterinformation durch lineare Umwandlung, ausgedrückt durch Multiplikation mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, die komplexe Zahlen als Elemente enthält;
Ausführen einer Signalverarbeitung an den N Synthesesignalen entsprechend einer Modulationstechnik des Testziels;
Ausführen einer N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung an N Signalen, die der Signalverarbeitung ausgesetzt sind, auf Basis der zugeordneten Ausbreitungskanalinformation, und Zuführen der resultierenden N Signale dem Testziel; und
Festlegen, vor Ausgabe der Übertragungsinformation von M Seriensignalen, von für die lineare Umwandlung und die N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung erforderlicher Information, um gewünschte M × N Ausbreitungskanal-Eigenschaften wie Syntheseeigenschaften für die Linearumwandlungs-Einheit und die N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung zu erhalten.
In dem Testverfahren nach Anspruch 6, auf das auch in Anspruch 7 Bezug genommen wird, umfasst der Schritt des Umwandelns der Übertragungsinformation von M Seriensignalen einen Schritt des Empfangens zugeordneter N × M komplexer Zahlen zum Multiplizieren der Übertragungsinformation von M Seriensignalen mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, um dadurch die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale umzuwandeln.

In Anspruch 8 wird ein Testverfahren nach Anspruch 6 bereitgestellt, wobei der Schritt des Umwandelns der Übertragungsinformation von M Seriensignalen die folgenden Schritte umfasst:

Zuweisen der Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Gruppen auf Basis von zugeordneter Kombinationsinformation;
Ausführen einer Phasenverschiebung, um ein relatives positionsbezogenes Verhältnis zwischen dem Übertragungsinformationssignalen, die in N Gruppen klassifiziert sind, durch Rotation auf einer komplexen Ebene auf Basis zugeordneter Phaseninformation zu ändern; und
Ausführen einer additiven Synthese zum Hinzufügen von Signalen, die in jeder der N Gruppen enthalten sind und verschobenes Phasenverhältnis aufweisen, um N Synthese-Signale zu bilden,
der Schritt des Festlegens der Information umfasst einen Schritt des Festlegens von Information für den Schritt des Kombinierens der Übertragungsinformation von M Seriensignalen, den Schritt des Ausführens der Phasenverschiebung, den Schritt des Ausführens der N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung, so dass die Syntheseausbreitungseigenschaften gleichwertig den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle sind, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der im Satz von in Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierter Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.

In Anspruch 9 wird ein Testverfahren nach Anspruch 8 bereitgestellt, wobei der Schritt des Festlegens der Information einen Schritt der Zuordnung, als eine Matrix, die eine dem gewünschten Vorcodierungsvektor entsprechende Matrix, einer unitären Matrix von M Zeilen und M Spalten, die als einer der Faktoren im Produkt der unitären Matrix von M Zeilen und M Spalten, einer diagonalen Matrix von N Zeilen und M Spalten und einer unitären Matrix von N Zeilen und N Spalten erhalten wird, wenn ein Ausführen einer Einzelwertzerlegung einer Ausbreitungskanalmatrix von N Zeilen und M Spalten, die Eigenschaften eines M × N Ausbreitungskanalmodells anzeigt, die durch Anwenden des Schritts des Zuteilens, des Schritts des Ausführens der Phasenverschiebung, den Schritt des Ausführens der additiven Synthese und den Schritt des Ausführens der N × N Pseudoausbreitungskanal-Verarbeitung festgelegt wird, wobei geeignete Werte für den Schritt des Kombinierens der Übertragungsinformation von M Seriensignalen, den Schritt des Ausführens der Phasenverschiebung und den Schritt des Ausführens der additiven Synthese auf solche Weise festgelegt werden, dass die Syntheseausbreitungseigenschaften gleichwertig mit den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle sind, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass der gewünschte Vorcodierungsvektor, der in dem Satz von in Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.
In Anspruch 10 wird ein Testverfahren nach Anspruch 9 bereitgestellt, wobei beim Auswählen eines optimalen Vorcodierungsvektors unter beliebigen, nicht auf vordefinierte Vorcodierungsvektoren beschränkten Vektoren der Schritt des Festlegens der Information den Schritt des Verschiebens eines Teils der Parameterinformation von den geeigneten Werten umfasst, so dass der optimale Vorcodierungsvektor nicht in den vordefinierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist. Wie vorstehend beschrieben, stellt die Testvorrichtung für MIMO-Systeme gleichwertige M × N Ausbreitungskanäle bereit, indem sie, in Übereinstimmung mit der zugeordneten Information, Übertragungsinformation von M Seriensignalen linearer Umwandlungsverarbeitung unterzieht, ausgedrückt durch Multiplikation mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, die komplexe Zahlen als Elemente aufweist, um dadurch die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale umzuwandeln, danach Ausführen einer Signalverarbeitung an den N Synthesesignalen entsprechend der Modulationstechnik eines Testziels, und Ausführen von N × N Pseudoausbreitungskanal-Verarbeitung an den verarbeiteten N Signalen in Übereinstimmung mit zugeordneter Information. Somit wird Information festgelegt, die für die lineare Umwandlungsverarbeitung und die N × N Pseudoausbreitungskanal-Verarbeitung erforderlich ist, damit die gewünschten M × N Ausbreitungskanaleigenschaften wie die Syntheseeigenschaften der linearen Umwandlungsverarbeitung und der N × N Pseudo Ausbreitungskanal-Verarbeitung erhalten werden.
Als ein Ergebnis kann die Anzahl von Signalverarbeitungs-Einheiten, die großmaßstäbliche Hardwarestrukturen erfordert, von M auf N reduziert werden.
Ferner können, wenn die lineare Umwandlungs-Einheit für Empfangen von zugeordneten N × M komplexen Zahlen und Multiplizieren der Übertragungsinformation von M Seriensignalen durch eine Matrix von N Zeilen und M Spalten, um dadurch die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale konfiguriert ist, M × N Ausbreitungskanäle von beliebigen Eigenschaften als die Synthese-Eigenschaften der linearen Umwandlungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit realisiert werden.
Außerdem kann, wenn die lineare Umwandlungs-Einheit aus der Kombinationsauswähl-Einheit, der Phasenverschiebungs-Einheit und der additiven Synthese-Einheit gebildet ist, eine lineare Umwandlung durch einen extrem einfachen Auswählvorgang unter Anwenden eines Schalters, Multiplikationsvorgangs und Additionsvorgangs ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass eine Umwandlungsverarbeitung mit einem Schaltkreis-Größenmaßstab realisiert werden kann, der signifikant kleiner ist als der eines Schaltkreises für das Ausführung komplexer Verarbeitung wie IFFT, wobei sich die erforderlichen Gerätekosten signifikant reduzieren.
Ferner kann die Funktion von jedem von Kombinationsauswähl-Einheit, Phasenverschiebungs-Einheit und additiver Synthesen-Einheit einfach durch Neuprogrammieren hinzugefügt werden, wenn die Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit von einem programmierbaren Prozessor in einer vorhandenen MIMO-System-Testvorrichtung gebildet wird. Dies führt mit sich, dass eine N × N MIMO-Testvorrichtung im Wesentlichen in eine M × N (M > N) MIMO-Testvorrichtung erweitert werden kann.
Darüber hinaus kann, wenn ein optimaler Vorcodierungsvektor unter beliebigen, nicht auf vordefinierte Vorcodierungsvektoren beschränkten Vektoren, wenn ein Teil der Parameterinformation von den geeigneten Werten verschoben ist, so dass der optimale Vorcodierungsvektor nicht in den vordefinierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist, ein Testen in einem Status durchgeführt werden, der der tatsächlichen Ausbreitungskanalumgebung sehr ähnlich ist.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten sind und einen Teil derselben ausmachen, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, und zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsformen dienen sie der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.

1 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration einer Testvorrichtung zum Testen von MIMO-Systemen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A, 2B und 2C sind Verbindungsschaltbilder, die hilfreich bei der Erläuterung des Arbeitsablaufs einer in der Testvorrichtung nach 1 enthaltenen Kombinationsauswähl-Einheit ist;
3 ist ein Blockschaltbild, das die Testvorrichtung nach 1 insofern vereinfacht, als die Aufmerksamkeit nur auf den Informationsfluss gerichtet ist;
4 zeigt eine Tabelle mit Kombinationen von Vorcodierungsvektorindexwerten und Einstellparametern zum Realisieren der Ausbreitungskanalmatrix, die den Vorcodierungsvektor jedes Index optimal für die Strahlformung macht;
5 zeigt eine Tabelle mit anderen Kombinationen von Vorcodierungsvektorindexwerten und Einstellparametern zum Realisieren der Ausbreitungskanalmatrix, die den Vorcodierungsvektor jedes Index optimal für die Strahlformung macht;
6 ist ein Blockschaltbild, das hilfreich bei der Erläuterung der in der Testvorrichtung nach 1 enthaltenen Anwenderschnittstelle ist;
7 ist eine Tabelle, die Veränderungen des als optimal in Übereinstimmung mit den Veränderungen der verschobenen Phase ϕ bestimmten Indexwertes;
8 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration einer Testvorrichtung zum Testen von MIMO-Systemen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
9 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration einer konventionellen M × N Ausbreitungskanal-Testvorrichtung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben.
1 zeigt die Konfiguration einer Testvorrichtung 20 für M × N (M > N) MIMO-Systeme gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Testvorrichtung 20 der Ausführungsform ist vom Typ M × N (M = 4, N = 2).
Die Testvorrichtung 20 weist eine Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21, eine Kombinationsauswähl-Einheit 22, eine Phasenverschiebungs-Einheit 23, eine additive Synthese-Einheit 24, zwei (= N) Signalverarbeitungs-Einheiten 25₁ und 25₂ , eine 2 × 2 (= N × N) Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 und eine Parametereinstell-Einheit 27 auf.
Von der Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21 werden vier (= M) Übertragungssignale s0 bis s3 erzeugt und ausgegeben, um an ein Testziel 1 übertragen zu werden. Die Übertragungsinformationssignale s0 bis s3 sind Quellensignale, die eindeutig für eine Modulationstechnik sind. Zum Beispiel entsprechen im Fall der Modulationstechnik OFDMA für Anwendung in LTE oder der Modulationstechnik OFDM für Anwendung in Wireless LAN die Übertragungssignale s0 bis s3 den Symboldaten für jeden Subcarrier. Die Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21 kann Symboldaten direkt ausgeben, der sie kann die modifizierten Symboldaten nach Vorcodierung unter Anwenden eines der in einem (nicht abgebildeten) Codebuch im Voraus gespeicherten Vorcodierungsvektoren ausgeben.
Wie in 2A bis 2C dargestellt, klassifiziert die Kombinationsauswähl-Einheit 22 die vier (= M) Übertragungsinformationssignale s0 bis s3 in zwei Gruppen in Übereinstimmung mit zugeordneter Kombinationsinformation P (#1 bis #3), und gibt die resultierenden Signale an die Phasenverschiebungs-Einheit 23 aus.
Die Phasenverschiebungseinheit 23 verschiebt das relative Phasenverhältnis zwischen den Übertragungsinformationssignalen, die in zwei Gruppen klassifiziert sind, in Übereinstimmung mit zugeordneter Phaseninformation (einschließlich Verstärkungsinformation), bei Anwenden von Rotation auf der komplexen Ebene. Genauer ausgedrückt umfasst die Phasenverschiebungs-Einheit 23 Multiplizierer 23a bis 23d, die für ein Multiplizieren von vier Eingangsinformationssequenzen mit den jeweiligen Koeffizienten g0, g1, g2ejθ2 und g3ejθ3 konfiguriert sind, und Ausgänge an die additive Synthese-Einheit 24, wobei die Signale durch Multiplizieren mit diesen Koeffizienten erhalten werden, wobei die jeweiligen Signale von der Kombinationsauswähl-Einheit 22 ausgewählt werden. Die Parameter g0 bis g3, θ2 und θ3 werden von der Parametereinstell-Einheit 27 festgelegt.
Die additive Synthese-Einheit 24 umfasst Addierer 24a und 24b und bildet zwei Synthesesignale durch Addieren der Signale von jeder der zwei (= N) Gruppen, deren Phasen verschoben worden sind.
Durch dieses Verschieben der Phase bei jedem Paar von den vier (= M) Übertragungsinformationssignalen und Umwandeln der resultierenden vier Signale in zwei Synthesesignale Sa und Sb durch additive Synthese kann die überragungsseitige Anzahl Signale von 4 (= M) in 2 (= N) geändert werden,
Die Kombinationsauswähl-Einheit 22, die Phasenverschiebungs-Einheit 23 und die additive Synthese-Einheit 24 führen eine lineare Umwandlung aus, bei der Paare von Eingangssignalen ausgewählt und einer Phasenrotation und additiven Synthese unterzogen werden. Deshalb wird die Kombination dieser Elemente als ein Beispiel einer Linearumwandlungs-Einheit 28 betrachtet, die nachstehend beschrieben wird.
Die zwei Synthesesignale Sa und Sb werden in die zwei Signalverarbeitungs-Einheiten 25₁ und 25₂ eingegeben, wo sie einer Signalverarbeitung entsprechend der Modulationstechnik des Testziels 1 unterzogen werden.
Wenn zum Beispiel OFDMA oder OFDM die Modulationstechnik ist, weist, wie im vorstehend genannten konventionellen Fall, jede der Signalverarbeitungs-Einheiten 25₁ und 25₂ , eine umgekehrte schnelle Fourier-Transformation (IFFT) 25a, eine CP-Einfüge-Einheit 25b und ein Bandpassfilter (BPF) 25c auf.
Die zwei von den zwei Signalverarbeitungs-Einheiten 25₁ und 25₂ ausgegebenen zwei Signale Sa' und Sb' werden in die 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheiten 26 eingegeben, wo die Signale einer 2 × 2 Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung auf Basis zugeordneter Ausbreitungskanalinformation unterzogen werden. Die zwei Signale r1 und r2, die durch diese Verarbeitung erhalten werden, werden auf das Testziel 1 angewendet.
Wenn das Testziel 1 ein Endgerät, zum Beispiel ein mobiles Endgerät ist, das für ein Durchführen von Kommunikation unter Anwenden von Funksignalen (HF-Signalen) konfiguriert ist, wird eine (nicht abgebildete) ÜbertragungsEinheit zum Ausführen einer orthogonalen Modulationsverarbeitung und einer Frequenzumwandlungsverarbeitung nach der 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 bereitgestellt.
Die 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 weist vier Pfade auf, die die zwei Eingangsports mit jedem der zwei Ausgangsports verbinden. Ausbreitungskanaleigenschaften h11, h12, h21 und h22 sind für die jeweiligen Pfade definiert.
Wenn das Testziel 1 nach Empfangen der zwei Signale r1 und r2 von der Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 für normal gehalten wird, werden von der Parametereinstell-Einheit 27 Information P der Kombinationsauswähl-Einheit 22, Phaseninformation (Koeffizienteninformation) der Phasenverschiebungs-Einheit 23 und Ausbreitungskanalinformation der 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 zugeordnet, so dass Eigenschaften gleich denen der 4 × 2 Ausbreitungskanäle, wie ein optimaler Vorcodierungsvektor, ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der in einem Satz von in Voraus für die 4 × 2 Ausbreitungskanäle definierter Vorcodierungsvektoren enthalten ist, angefordert werden kann.
Dies gilt namentlich für die Testvorrichtung 20, da die Kombinationsauswähl-Einheit 22, die Phasenverschiebungs-Einheit 23, die additive Synthese-Einheit 24 und die 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 4 × 2 Ausbreitungskanäle bereitstellen, die gleich den konventionellen 4 × 2 Ausbreitungskanälen sind. Hierdurch kann die Anzahl der Signalverarbeitungs-Einheiten von großmaßstäblicher Hardware bei der Realisierung eines 4 × 2 MIMO-Schemas auf zwei (d. h. die Signalverarbeitungs-Einheiten 25₁ und 25₂ ) reduziert werden. Dies ermöglicht eine signifikante Reduzierung des Kostenaufwands.
Da es ferner ausreichend ist, wenn die Kombinationsauswähl-Einheit 22, die Phasenverschiebungseinheit 23 und die additive Synthese-Einheit 24 extrem einfache Verarbeitungen, wie Auswählen. Multiplizieren und Addieren, ausführen, können diese Elemente durch Schaltkreise von viel geringerem Schaltkreismaßstab realisiert werden als in einem Schaltkreis, der komplexe Verarbeitung durchführt, wie IFFT.
Auch wenn in einer vorhandenen 2 × 2 MIMO-Testvorrichtung die Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21 zum Beispiel ein Field Programmable Gate Array (FPGA) aufweist, können die Funktionen der Kombinationsauswähl-Einheit 22, der Phasenverschiebungs-Einheit 23 und der additiven Synthese-Einheit 24 durch Programmänderungen einfach hinzugefügt werden, wobei die 2 × 2 MIMO-Testvorrichtung im Wesentlichen auf eine 4 × 2 MIMO-Testvorrichtung erweitert werden kann.
Bei der Testvorrichtung 20 in der vorstehend beschriebenen Konfiguration können jedoch, da die Anzahl Übertragungssignale von 4 auf 2 reduziert worden ist, 4 × 2 Ausbreitungskanäle der konventionelle Vorrichtung, bei der Eigenschaften beliebig jedem Pfad zugeordnet werden können, im Prinzip nicht realisiert werden, sondern es lassen sich nur unter bestimmten Einschränkungen Parameter für Ausbreitungskanäle festlegen. Und zwar kann eine einfache Anwenderschnittstelle, die beliebige Eigenschaften für jeden Pfad festlegt, wie in den konventionellen 4 × 2 Ausbreitungskanälen, nicht zur Anwendung kommen. Dies kann einem Anwender das Einstellen von Parametern erschweren.
In Anbetracht des vorstehend zur vorliegenden Erfindung Gesagten wird ein Vorcodierungsvektor, der selbst auf einer normalen Testzielseite als optimal zu beurteilen ist, als einer der Einstellparameter für Ausbreitungskanäle festgelegt. Zu diesem Zweck wird eine M × N Ausbreitungskanalmatrix als eine Singulärwertzerlegungsform ausgedrückt. Wenn eine Anwenderschnittstelle, die konfiguriert ist, um die Ausbreitungskanaleigenschaften für jede in Singulärwerte zerlegte Matrix unter Anwendung einer Kombination einer finiten Anzahl von Parametern zuzuordnen, eingesetzt wird, kann sie Parameter einstellen, die ein Anwender intuitiv verstehen kann. Dieser Punkt wird nun beschrieben.
Zuerst wird in Betracht gezogen, wie die Eigenschaften des Ausbreitungskanals eingeschränkt sind, wenn eine räumliche Multiplex-Übertragung von zwei Schichten mit vier Antennen unter Anwendung von zwei physikalischen Antennen durchgeführt wird.
Es wird ein Modell gemäß Darstellung in 3 beschrieben, bei dem das Augenmerk nur auf den Informationsfluss gerichtet ist und die Signalverarbeitungs-Einheiten 25₁ und 25₂ gemäß 1 ausgelassen sind.
Bei diesem Modell sind die zwei Eingangssignale R (= r1 und r2) durch die folgende Gleichung (1) gegeben: $\begin{array}{l} [R] = [H] [T] [S] \\ = [\begin{matrix} r_{1} \\ r_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} g_{0} & 0 & g_{2} e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & g_{3} e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P] [\begin{matrix} s_{0} \\ s_{1} \\ s_{2} \\ s_{3} \end{matrix}] \end{array}$
$[P] = \begin{matrix} {[\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}]}_{oder} & {[\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}]}_{oder} & [\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{matrix}] \\ (# 1) & (# 1) & (# 3) \end{matrix}$
dabei repräsentieren eine Matrix S von vier Zeilen und einer Spalte ausgegebene Übertragungsinformationssignale von der Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21, eine Matrix P von vier Zeilen und vier Spalten die Kombinationsauswähl-Einheit 22, eine Matrix G von zwei Zeilen und vier Spalten die Phasenverschiebungs-Einheit 23 und die additive Synthese-Einheit 24, und eine Matrix H von zwei Zeilen und zwei Spalten die 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26.
Ferner gilt, dass, wenn die erste Matrix (#1) (ganz links) als die Matrix P ausgewählt worden ist, die Eingänge und Ausgänge von der Kombinationsauswähl-Einheit 22 so werden, wie in 2A dargestellt. Gleicherweise gilt, dass, wenn die zweite Matrix (#2) (n der Mitte) als die Matrix P ausgewählt worden ist, die Eingänge und Ausgänge von der Kombinationsauswähl-Einheit 22 so werden, wie in 2B dargestellt, und wenn die dritte Matrix (#3) (ganz rechts) als die Matrix P ausgewählt worden ist, die Eingänge und Ausgänge von der Kombinationsauswähl-Einheit 22 so werden, wie in 2C dargestellt.
Im Folgenden wird nun ein Beispiel mit der Anwendung von LTE beschrieben. Wenn ein Vorcodierungsvektor W in die zweischichtige Multiplex-Übertragung eingebracht wird, wird der Fall ohne CDD (TM3: räumliches Multiplexen mit geschlossenem Regelkreis) durch die folgende Gleichung (2) vorgegeben, und der Fall von großer Verzögerung CDD (TM4: räumliches Multiplexen mit geöffnetem Regelkreis) wird durch die folgende Gleichung (3) vorgegeben: $[\begin{matrix} r_{1} \\ r_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} g_{0} & 0 & g_{2} e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & g_{3} e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P] [\begin{array}{l} w_{11} & w_{12} \\ w_{21} & w_{22} \\ w_{31} & w_{32} \\ w_{41} & w_{42} \end{array}] [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}]$
$[\begin{matrix} r_{1} \\ r_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} g_{0} & 0 & g_{2} e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & g_{3} e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P] [\begin{array}{l} w_{11} & w_{12} \\ w_{21} & w_{22} \\ w_{31} & w_{32} \\ w_{41} & w_{42} \end{array}] [D] [U] [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}]$
wobei [D] und [U] in der Gleichung (3) 2 × 2 Matrizen sind, die in der Tabelle 6.3.4.2.2-1 von TS36.211 definiert sind.
In den vorstehenden Gleichungen (2) und (3) hat die Ausbreitungskanalmatrix H den Rang 1 oder 2, und der von [D] [U] in Gleichung (3) ist immer 2. Der Matrixrang ist nicht größer als der Mindestrank jeder Matrix. Der „Matrixrang“ gibt die Anzahl von unabhängigen Informationskanälen an, die unter der Annahme gemultiplext werden können, dass die Ausbreitungskanäle, die von jeder Matrix repräsentiert werden, einem räumlichen Multiplexen unterzogen werden.
Dementsprechend ist der Rang der gesamten Ausbreitungskanäle abhängig vom Rand der Matrix W_2×2, der durch folgenden mathematischen Ausdruck vorgegeben wird: $W_{2 \times 2} = [\begin{matrix} g_{0} & 0 & g_{2} e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & g_{3} e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P] [\begin{array}{l} w_{11} & w_{12} \\ w_{21} & w_{22} \\ w_{31} & w_{32} \\ w_{41} & w_{42} \end{array}]$
Wenn zum Beispiel die Matrix W_2×2 den Rang 1 hat, ist der Rang der gesamten Ausbreitungskanäle 0 oder 1, und wenn die Matrix W_2×2 den Rang 0 hat, ist der Rang der gesamten Ausbreitungskanäle 0.
Ferner gilt, dass wenn die Elemente der Matrix G festgelegt sind, zum Beispiel so, dass g0 = g1 = g3 =1, θ2 = θ3 = 0, P = 14 (eine Identitätsmatrix von vier Zeilen und vier Spalten), wird der Rang der Matrix W_2×2 in einem bestimmten Codebuchindex 0 oder 1. Aus diesem Grund können diese Parameter nicht fixiert werden.
Angenommen, der nachstehende Teil, der in den obigen Gleichungen (2) und (3) enthalten ist, ist als 4 × 2 Ausbreitungskanäle H_4×2 wie nachstehend vorgegeben definiert: $H_{4 \times 2} = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} g_{0} & 0 & g_{2} e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & g_{3} e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P]$
Ferner angenommen, dass die folgende Gleichung (4) erhalten wird. wenn Obiges Einzelwertzerlegung unterzogen wird: $H_{4 \times 2} = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} g_{0} & 0 & g_{2} e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & g_{3} e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P] = [U] [D] [V^{H}]$
[V], [U]: Unitäre Matrix [D]: Diagonale Matrix
In der obigen Gleichung (4) repräsentiert eine 4 × 2 Matrix, die in vier Spaltenvektoren einer unitären Matrix V von vier Zeilen und vier Spalten enthalten ist und die gleichen Spaltenvektoren enthält wie die zwei Spaltenvektoren entsprechend den zwei Einzelwerten, die nicht 0 sind, Vorcodierungsvektoren zum Realisieren einer optimalen Strahlformung. Der Ausdruck „die zwei Spaltenvektoren entsprechend den zwei Einzelwerten, die nicht 0 sind!“ gilt den zwei Spaltenvektoren, die mit den Einzelwerten multipliziert werden, wenn [D] [V^H] erhalten wird.
Wenn die im Testziel 1 integrierte Funktion des Auswählens eines optimalen Vorcodierungsvektors getestet wird, gilt, dass eine Umgebung, in der Ausbreitungskanaleigenschaften, die ein optimales Einstellen der einzelnen Vorcodierungsvektoren entsprechend den Codebuchindizes 0 bis 15 ermöglichen, als Testumgebung erforderlich ist (in diesem Fall nur ein Fall, bei dem statische Ausbreitungskanäle eines flachen Frequenzgangs benutzt werden).
Nachstehend folgt eine Beschreibung der Tatsache, dass bei Anwendung eines Ausbreitungskanalmodells unter Vorgabe der vorstehenden Gleichung (4) Ausbreitungskanäle, die jeden Vorcodierungsvektor für die vier Antennen und zwei Schichten unter den LTE-Normen optimal machen, eingestellt werden können. $[\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] = [U] [D_{0}] [V_{0}^{H}]$
[U], [V₀] : 2x2 unitäre Matrix
[D₀]: 2x2 diagonale Matrix
Wenn die obige Gleichung (5) erfüllt ist, kann die Gleichung (4) als die folgende Gleichung (6) neu geschrieben werden, sofern g0 bis g3 mit 1 angesetzt werden: $\begin{matrix} H_{4 \times 2} = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} 0 & 0 & e^{j θ_{2}} & 0 \\ 0 & 1 & 0 & e^{j θ_{3}} \end{matrix}] [P] = [U] [D_{0}] {[\overset{[V_{0}]}{[\begin{matrix} e^{-j θ_{2}} & 0 \\ 0 & e^{-j θ_{3}} \end{matrix}]} [V_{0}]]}^{H} [P] \\ = [U] (\sqrt{2} [D_{0}]) {({[P]}^{H} [\begin{matrix} e^{j θ_{11}} & e^{j θ_{12}} \\ e^{j θ_{21}} & e^{j θ_{22}} \\ e^{j (θ_{11} - θ_{2})} & e^{j (θ_{12} - θ_{2})} \\ e^{j (θ_{21} - θ_{3})} & e^{j (θ_{22} - θ_{3})} \end{matrix}] / \sqrt{4})}^{H} \end{matrix}$
wobei, $[V_{0}] = [\begin{matrix} e^{j θ_{11}} & e^{j θ_{12}} \\ e^{j θ_{21}} & e^{j θ_{22}} \end{matrix}] / \sqrt{2}$
Wenn [P] eine Identitätsmatrix ist, wird die folgende Gleichung (7) erstellt: $\begin{array}{l} (# 1) \\ Wenn [P] = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{array}], \\ H_{4 \times 2} = [U] (\sqrt{2} [D_{0}]) {([\begin{matrix} e^{j θ_{11}} & e^{j θ_{12}} \\ e^{j θ_{21}} & e^{j θ_{22}} \\ e^{j (θ_{11} - θ_{2})} & e^{j (θ_{12} - θ_{2})} \\ e^{j (θ_{21} - θ_{3})} & e^{j (θ_{22} - θ_{3})} \end{matrix}] / \sqrt{4})}^{H} \end{array}$
Ferner gilt, dass [P] erfüllt, dass die nachstehende Gleichung (8) erstellt wird: $\begin{array}{l} (# 2) \\ Wenn [P] = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{array}], \\ H_{4 \times 2} = [U] (\sqrt{2} [D_{0}]) {([\begin{matrix} e^{j θ_{11}} & e^{j θ_{12}} \\ e^{j (θ_{11} - θ_{2})} & e^{j (θ_{12} - θ_{2})} \\ e^{j θ_{21}} & e^{j θ_{22}} \\ e^{j (θ_{21} - θ_{3})} & e^{j (θ_{22} - θ_{2}) 3} \end{matrix}] / \sqrt{4})}^{H} \end{array}$
Noch außerdem gilt, dass [P] erfüllt, dass die nachstehende Gleichung (9) erstellt wird: $\begin{array}{l} (# 3) \\ Wenn [P] = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{array}], \\ H_{4 \times 2} = [U] (\sqrt{2} [D_{0}]) {([\begin{matrix} e^{j θ_{11}} & e^{j θ_{12}} \\ e^{j (θ_{21} - θ_{3})} & e^{j (θ_{22} - θ_{3})} \\ e^{j θ_{21}} & e^{j θ_{22}} \\ e^{j (θ_{11} - θ_{2})} & e^{j (θ_{12} - θ_{2})} \end{matrix}] / \sqrt{4})}^{H} \end{array}$
4 und 5 zeigen beispielhaft die Phasen der Vorcodierungsvektorkomponenten für in den LTE-Normen definierte vier Antennen und zwei Schichten und die Ergebnisse von Versuchen, eine Einstellung für Erzeugen der Ausbreitungskanalmatrix zu erhalten, die die Vorcodierungsvektoren auf Basis der vorstehend genannten Gleichungen (die Winkelmaßeinheit ist „Grad“) optimal für eine Strahlformung entsprechend den Phasen zu machen.
Demzufolge kann der Betrieb des Testziels 1 erkannt werden durch vorheriges Speichern der in 4 und 5 gezeigten Information in einem (nicht abgebildeten) Speicher und durch Veranlassen der Parametereinstell-Einheit 27, Folgendes auszuführen, wenn ein Codebuchindexwert k, der einem gewünschten Vorcodierungsvektor entspricht, durch eine (nicht abgebildete) Betriebseinheit zugeordnet wird. Und zwar liest die Parametereinstell-Einheit 27, wenn der Codebuchindexwert k zugeordnet ist, aus dem Speicher eine Auswählmatrix P aus, und jeder Phasenverschiebungsposten θ11 bis θ22, θ2, θ3, der dem Indexwert k entspricht, stellt die Auswählmatrix P in der Kombinationsauswähl-Einheit 22 ein und stellt θ2, θ3, g0 bis g3 (= 1) in der Phasenverschiebungs-Einheit 23 ein.
Wenn das Testziel 1 zu diesem Zeitpunkt den gleichen Indexwert berichtet hat wie der zugeordnete Codebuchindex k, kann das Testziel 1 für normal befunden werden, wird dagegen für das Testziel 1 ein abweichender Indexwert berichtet, kann dessen Betrieb für anormal befunden werden.
Es wird der Anwenderkomfort bei der Ausführung der vorstehenden Ausbreitungskanaleinstellung beschrieben.
Für bestes intuitives Verständnis wird als Form von Einzelwertzerlegung der 4 θ 2 Ausbreitungskanäle der Anteil der unitären Matrix der Eingangsstufe der Ausbreitungskanäle auf eine Basis von 16 Arten von Vorcodierungsvektoren gesetzt, die in den LTE-Normen vorgeschrieben sind. Und zwar wird eine Tabellennummer, die als Strahlformungsvektor zu benutzen ist, festgelegt.
Angenommen jedoch, dass die folgenden Matrizen in der vorhergehenden Stufe bereitgestellt werden, um ein Testen in einem Zustand zu ermöglichen, der nahe an der tatsächlichen Ausbreitungskanalumgebung liegt, deren Einstellung, in der ein optimaler Vorcodierungsvektor immer in der Vorcodierungsvektor-Tabelle von 4 Zeilen und zwei Spalten, vorgeschrieben in TS36.211 Tabelle 6.3.4.2.3-2 der 3GPP-Standards, enthalten ist, wechseln (wenn in dieser Verarbeitung, ein Winkelwechsel von θ11 in θ22, θ2 und θ3, wird wie in 4 und 5 dargestellt, in jedem Fall ausgeführt, kann der vorstehende Wechsel realisiert werden). $[\begin{matrix} g_{0} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & g_{1} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & g_{2} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & g_{3} \end{matrix}] [\begin{matrix} e^{j \frac{ϕ}{2}} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & e^{-j \frac{ϕ}{2}} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & e^{j \frac{ϕ}{2}} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & e^{-j \frac{ϕ}{2}} \end{matrix}]$
Die Verschiebungsverarbeitung auf Basis von ϕ ist durch folgenden mathematischen Ausdruck vorgegeben: $\begin{array}{l} (# 1) \\ Wenn [P] = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{array}], [\begin{array}{l} θ_{11}' = θ_{11} - ϕ / 2 θ_{12}' = θ_{12} - ϕ / 2 \\ θ_{21}' = θ_{21} - ϕ / 2 θ_{22}' = θ_{22} - ϕ / 2 \\ θ_{2}' = θ_{2} \\ θ_{3}' = θ_{3} \end{array} \end{array}$
$\begin{array}{l} (# 2) \\ \begin{matrix} Wenn [P] = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{array}], oder \end{matrix} \end{array}$
$\begin{array}{l} (# 3) \\ Wenn [P] = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{array}], [\begin{array}{l} θ_{11}' = θ_{11} - ϕ / 2 θ_{12}' = θ_{12} - ϕ / 2 \\ θ_{21}' = θ_{21} - ϕ / 2 θ_{22}' = θ_{22} - ϕ / 2 \\ θ_{2}' = θ_{2} - ϕ \\ θ_{3}' = θ_{3} - ϕ \end{array} \end{array}$
Diese Verarbeitung wird von der Parametereinstell-Einheit 27 ausgeführt, wobei θ11 bis θ22, θ2 und θ3 durch die Resultanten θ11' bis θ22', θ2' und θ3' ersetzt werden. Ferner kann auch durch Einstellen von g0 bis g3 auf andere Werte als 1 die Einstellung von der geändert werden, in der optimale Vorcodierungsvektoren erkannt werden können.
6 zeigt eine Anwenderschnittstelle zum Realisieren des Obigen. Diese Anwenderschnittstelle wird gezeigt, um Parameter anzuzeigen, die von einem Anwender durch eine (nicht abgebildete) Zuordnungs-Einheit zugeordnet werden müssen. In der Anwenderschnittstelle kann ein beliebiges Zuordnungsverfahren angewendet werden.
Wenn zum Beispiel der Inhalt von 6 auf dem Bildschirm einer (nicht abgebildeten) Anzeige-Einheit angezeigt wird, um dem Anwender das Einstellen der gewünschten Parameter φ und g0 bis g3, einen Codebuchindexwert, Einzelwerte λ1 und λ2 und die unitäre Matrix U auf dem Bildschirm zu ermöglichen, ist dies für den Anwender komfortabel. Alternativ kann eine beliebige Kombination aus den voreingestellten Parameterkombinationen ausgewählt werden.
Die Einstellung der Koeffizienten g0 bis g3, die in 6 dargestellt sind, unterscheidet sich in der Übereinstimmung von den gleichen Koeffizienten, die in 1 und 3 gezeigt sind, wenn die Wege der Kombinationsauswähl-Einheit 22 neu angeordnet werden.
Die technische Bedeutung der in 6 gezeigten Anwenderschnittstelle wird nachstehend beschrieben.
Wenn Parameter unter Anwendung der Anwenderschnittstelle für Ausbreitungskanäle zugeordnet werden, können die optimalen Vorcodierungsvektoren, die anzuwenden sind, einfach zugeordnet werden. Unter „optimaler Vorcodierungsvektor“ ist ein Vorcodierungsvektor zu verstehen, der die empfangene Signalleistung des Testziels 1 durch die Wirkung der Strahlformung maximiert.
Angenommen, dass g0 bis g3 = 0 dB und die verschobene Phase ϕ = 0 Grad, ergibt sich die 4 × 2 Ausbreitungskanalmatrix aus dem folgenden mathematischen Ausdruck (10): $[\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix} \begin{matrix} h_{13} & h_{14} \\ h_{23} & h_{24} \end{matrix}] = [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix}] {[\begin{array}{l} w_{11} & w_{12} \\ w_{21} & w_{22} \\ w_{31} & w_{32} \\ w_{41} & w_{42} \end{array}]}^{H}$
Wenn die folgende Matrix, die in dem obigen Ausdruck (10) enthalten ist, den Codebuchindex k für einen Vorcodierungsvektor für vier Antennen und zwei Schichten, die in den Kommunikationsstandards vorgeschrieben sind, angibt, $[\begin{array}{l} w_{11} & w_{12} \\ w_{21} & w_{22} \\ w_{31} & w_{32} \\ w_{41} & w_{42} \end{array}]$
kann getestet werden, ob das Testziel 1, das über die Ausbreitungskanäle angeschlossen ist, den entsprechenden Codebuchindex angibt.
Wenn das Testziel 1 unter Anwendung des Vorcodierungsvektors die Codebuchindex = i angibt, und wenn die Zwei-Schichten-Information gesendet ist, ergibt sich folgende Gleichung: $\begin{array}{l} [\begin{matrix} y_{1} \\ y_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix} \begin{matrix} h_{13} & h_{14} \\ h_{23} & h_{24} \end{matrix}] ([\begin{array}{l} w_{i 11} & w_{i 12} \\ w_{i 21} & w_{i 22} \\ w_{i 31} & w_{i 32} \\ w_{i 41} & w_{i 42} \end{array}] / \sqrt{2}) [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] \\ = [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix}] {[\begin{array}{l} w_{k 11} & w_{k 12} \\ w_{k 21} & w_{k 22} \\ w_{k 31} & w_{k 32} \\ w_{k 41} & w_{k 42} \end{array}]}^{H} ([\begin{array}{l} w_{i 11} & w_{i 12} \\ w_{i 21} & w_{i 22} \\ w_{i 31} & w_{i 32} \\ w_{i 41} & w_{i 42} \end{array}] \sqrt{2}) [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] \\ = [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix}] {[w_{k1} w_{k2}]}^{H} ([w_{i1} w_{i2}] / \sqrt{2}) [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] \\ = \frac{1}{\sqrt{2}} [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} w_{k1}^{H} w_{i1} & w_{k1}^{H} w_{i2} \\ w_{k2}^{H} w_{i1} & w_{k2}^{H} w_{i2} \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] \\ = \frac{1}{\sqrt{2}} [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} {<w}_{k1} {,w}_{i1} > & {<w}_{k1} {,w}_{i2} > \\ {<w}_{k2} {,w}_{i1} > & {<w}_{k2} {,w}_{i2} > \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{1} \\ x_{2} \end{matrix}] \end{array}$
$wobei {, w}_{k1} \equiv [\begin{matrix} w_{k 11} \\ w_{k 21} \\ w_{k 31} \\ w_{k 41} \end{matrix}] w_{k1} \equiv [\begin{matrix} w_{k 12} \\ w_{k 22} \\ w_{k 32} \\ w_{k 42} \end{matrix}]$
wobei <a, b> das innere Produkt von zwei Vektoren a und b repräsentiert.
Da die Spaltenvektoren w, x und y Einheitenvektoren sind, ist das innere Produkt der zwei Vektoren maximal, wenn die beiden Vektoren identisch sind. Namentlich sind die Codebuchindizes, die vom normalen Testziel 1 in der obigen Gleichung (11) zu wählen sind, die gleichen wie der k, der in der Matrix für Ausbreitungskanäle enthalten ist.
Mit anderen Worten entspricht die Anwenderschnittstelle nach 6 von der Form her der Gleichung (10), die erhalten wird, wenn die 4 × 2 Ausbreitungskanäle einer Einzelwertzerlegung unterzogen werden, und eine (W^H) der unitären Matrizen auf der Senderseite kann aus einem auf der Senderseite benutzten Codebuch ausgewählt werden. Ferner kann der Einzelwert λ1 als ein Element einer diagonalen Matrix (D₀) als ein Koeffizient gesetzt werden, der die Verstärkung jedes der zwei Signalströme repräsentiert, und die unitäre Matrix U auf der Empfängerseite kann aus den im Voraus eingestellten unitären Matrizen ausgewählt werden, die ein Beispiel für eine Schnittstelle ist.
Da ferner die Parameter φ und g0 bis g3 für Einbeziehung von Verschiebungen in der unitären Matrix auf der Senderseite vorbereitet sind, können optimale Vorcodierungsvektoren von den im Codebuch gespeicherten Werten verschoben werden.
Der Vorteil, die Phase ϕ in 6 zu ändern, wird anhand eines einfachen Beispiels erläutert.
Angenommen, hier ist Folgendes erfüllt: $[\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{matrix}]$
$[\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{matrix}]$
$g_{0} \sim g_{3} = 1$
In diesem Fall kann das Ausbreitungskanalmodell wie folgender mathematischer Ausdruck (12) ausgedrückt werden. Das Ausbreitungskanalmodell wird abhängig von Änderungen im Codebuchindex k und Wechsel der Phase ϕ variieren. $H (k, ϕ) \equiv [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{matrix}] {[\begin{array}{l} w_{k 11} & w_{k 12} \\ w_{k 21} & w_{k 22} \\ w_{k 31} & w_{k 32} \\ w_{k 41} & w_{k 42} \end{array}]}^{H} [\begin{matrix} e^{j \frac{ϕ}{2}} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & e^{-j \frac{ϕ}{2}} & 0 & 0 \\ 0 & 0 & e^{j \frac{ϕ}{2}} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & e^{-j \frac{ϕ}{2}} \end{matrix}]$
Im Fall von zum Beispiel TM4 mit einer Schicht (ein räumlicher Multiplexbetriebsmodus einer Schicht) von LTE können die Vorcodierungsvektoren, die es ermöglichen, dass das Testziel 1 maximale Signalleistung empfangen kann, durch die folgende Gleichung (13) erkannt werden: $i best = {argmax}_{i} {‖ H (k, ϕ) [\begin{matrix} w_{i11} \\ w_{i21} \\ w_{i31} \\ w_{i41} \end{matrix}] [x_{1}] ‖}^{2}$
Die Tabelle von 7 zeigt das Ergebnis der Berechnung.
In der Gleichung (13) ist, wenn ϕ = 0, der zugeordnete Indexwert k identisch mit dem Indexwert, der als optimal auf der Empfängerseite bestimmt worden ist, was bedeutet, dass ein optimaler Vorcodierungsvektor im Codebuch gefunden worden ist. Wenn im Gegensatz die verschobene Phase ϕ variiert, beginnend mit 0, wird ein Zustand, in dem der zugeordnete Indexwert k von dem als optimal auf der Empfängerseite bestimmten Indexwert abweicht, d. h. es kann ein allgemeiner Zustand, in dem ein exakt optimaler Vorcodierungsvektor nicht im Codebuch gefunden wird, erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben, sind in der in 6 dargestellten Anwenderschnittstelle die 4 × 2 Ausbreitungskanäle für Übereinstimmen mit einem Einzelwertzerlegungsausdruck gestaltet, um als Einstellparameter einen Indexwert zuzuordnen, den das normale Testziel 1 als einen optimalen Vorcodierungsvektor für jeden Ausbreitungskanal berichtet. Dies erleichtert die Parametereinstellung Ferner kann, da der zugeordnete Indexwert einfach mit dem tatsächlich vom Testziel 1 berichteten verglichen werden kann, der Betrieb des Testziels 1 einfach bestätigt werden.
Darüber hinaus können, da die verschobene Phase ϕ das Einstellen eines allgemeinen Ausbreitungszustands, in dem ein exakt optimaler Vorcodierungsvektor nicht im Codebuch gefunden worden ist, Tests in einem Zustand ausgeführt werden, der der nahe an der tatsächlichen Ausbreitungskanalumgebung liegt.
Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform die Testvorrichtung 20 konfiguriert ist, um ein M × N MIMO-Testziel 1 mit N Testsignalen zu beaufschlagen, kann sie eine Funktion zum Empfangen und Decodieren von Signalen, die vom Testziel 1 als Antwort auf die Testsignale gesendet worden sind, und zum Extrahieren des Indexwerts des vom Testziel 1 berichteten Vorcodierungsvektors aus den decodierten Signalen. In diesem Fall liest die Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21 aus einem Codebuch einen Vorcodierungsvektor entsprechend dem extrahierten Indexwert, und erzeugt ein Informationssignal, das einer Vorcodierung auf Basis des gelesenen Vorcodierungsvektors unterzogen wird. Somit kann ein Test, der auf den unter Anwenden des Vorcodierungsvektors, der vom Testziel 1 zugeordnet worden ist, Signalen basiert, realisiert werden.
Obwohl in der obigen Ausführungsform ein Testen eines MIMO-Systems von M = 4 und N = 2 beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch auf andere M × N MIMO-Systeme (M > N ≥ 1, z. B. 4 × 1, 8 × 2, 8 × 4 usw.) angewendet werden (wobei jedoch Einschränkungen in Bezug auf die Ausbreitungskanäle gelten, die eingestellt werden können). Im weiteren Sinne umfasst das MIMO-Schema einen Fall, in dem die Endgerätseite nur eine Antenne aufweist.
In Bezug auf die Modulationstechnik ist die Ausführungsform nicht nur bei OFDMA für Anwendung in LTE und OFDM für Anwendung in Wireless LAN anwendbar, sondern auch bei einem MIMO-Schema, das W-CDMA benutzt. Im letzteren Fall ist es ausreichend, wenn eine Signalverarbeitungsstruktur, die für diese Modulationstechnik erforderlich ist, eingesetzt wird.
In der obigen Ausführungsform werden N (= 2) Synthesesignale Sa und Sb durch Verarbeitung der Übertragungsinformationssignale s0 bis s3, ausgegeben von der Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21, Verarbeiten der Kombinationsauswähl-Einheit 22, Phasenverschiebungs-Einheit 23 und der additiven Synthese-Einheit 24, erzeugt werden.
Die Vorgänge der Kombinationsauswähl-Einheit 22, der Phasenverschiebungs-Einheit 23 und der additiven Synthese-Einheit 24 sind gleich einem linearen Vorgang, der durch die Multiplikation der Matrizen P und G, die in der vorgenannten Gleichung (1) enthalten sind, ausgedrückt ist.
Wenn dieser lineare Vorgang durch den folgenden Ausdruck ersetzt wird und 1 und die Gleichung (1) neu gefasst wird, $[G] [P] [T] [\begin{matrix} t_{11} & t_{12} \\ t_{21} & t_{22} \end{matrix} \begin{matrix} t_{13} & t_{14} \\ t_{23} & t_{24} \end{matrix}]$
kann die Konfiguration von 8 und die folgende Gleichung (14) erhalten werden: $\begin{array}{l} [R] = [H] [T] [S] \\ = [\begin{matrix} r_{1} \\ r_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} t_{11} & t_{12} \\ t_{21} & t_{22} \end{matrix} \begin{matrix} t_{13} & t_{14} \\ t_{23} & t_{24} \end{matrix}] [\begin{matrix} s_{0} \\ s_{1} \\ s_{3} \\ s_{4} \end{matrix}] \end{array}$
Es sei auch erläutert, dass die N (=2)-Synthesesignale Sa und Sb erzeugt werden durch Ausgabe der Übertragungsinformationssignale s0 bis s3 von der Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit 21 an die lineare Umwandlungs-Einheit 28, wo die Signale einer Umwandlung unterzogen werden, die durch Multiplikation mit einer komplexen Matrix ausgedrückt wird.
Wenn, wie in 8, für t11 bis tl4 und t21 bis t24 in der linearen Umwandlungs-Einheit 28 beliebige komplexe Zahlen angesetzt werden können, kann der gleiche Vorgang wie in den vorstehend genannten Ausbreitungskanälen (in 1 dargestellt) ausgeführt werden, und ein zusätzlicher, erweiterter Vorgang kann auch eingeschlossen werden.
In der vorstehend genannten Konfiguration können keine durch eine beliebige komplexe Matrix von N Zeilen und M spalten (in der obigen Ausführungsform N = 2 und M = 4) ausgedrückte Ausbreitungskanäle konstruiert werden, und Ausbreitungskanalparameter können nur mit einer bestimmten Einschränkung festgelegt werden. Im Gegensatz können in der Konfiguration gemäß 8 Ausbreitungskanäle konstruiert werden, die durch eine beliebige komplexe Matrix von N Zeilen und M Spalten ausgedrückt sind.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass, obwohl in der in 1 dargestellt und durch die Gleichung (1) ausgedrückt, Ausbreitungskanäle, die durch eine beliebige komplexe Matrix von N Zeilen und M Spalten ausgedrückt sind, nicht konstruiert werden können, sie mit einer kleineren Anzahl von Komplexzahl-Multiplikatoren als durch die von der Gleichung (14) vorgegebene Konfiguration konstruiert werden können.
Nachstehend wird der Umstand beschrieben, dass durch eine beliebige komplexe Matrix von N Zeilen und M Spalten ausgedrückte Ausbreitungskanäle durch die von der Gleichung (14) ausgedrückte und in 8 gezeigte Konfiguration realisiert werden können.
Es wird hier angenommen, dass 4 × 2 MIMO-Ausbreitungskanäle, ausgedrückt durch eine komplexe Matrix von zwei Zeilen und vier Spalten, durch die folgende Ausbreitungskanalmatrix [F] vorgegeben ist. In diesem Fall legt der Anwender der Testvorrichtung eine Kombination von bestimmten komplexen Zahlen f11 - f14 und f21 bis f24, wie unten angegeben, über eine Anwenderschnittstelle in der Testvorrichtung fest, wobei die Eigenschaften der für das Testen benutzten Ausbreitungskanäle zugeordnet werden. $[F] = [\begin{matrix} f_{11} & f_{12} \\ f_{21} & f_{22} \end{matrix} \begin{matrix} f_{13} & f_{14} \\ f_{23} & f_{24} \end{matrix}]$
Obige Matrix wird [F] wird in die folgende Form umgewandelt, indem Sie einer Einzelwertzerlegung unterzogen wird: $\begin{array}{l} [F] = [\begin{matrix} f_{11} & f_{12} \\ f_{21} & f_{22} \end{matrix} \begin{matrix} f_{13} & f_{14} \\ f_{23} & f_{24} \end{matrix}] \\ = [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix} \begin{matrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{matrix}] {[\begin{matrix} v_{11} & v_{12} & v_{13} & v_{14} \\ v_{21} & v_{22} & v_{23} & v_{24} \\ v_{31} & v_{32} & v_{33} & v_{34} \\ v_{41} & v_{42} & v_{43} & v_{44} \end{matrix}]}^{H} \end{array}$
wobei λ1 und λ2 reale singuläre Werte sind, und die folgenden Matrizen sind unitäre Matrizen einschließlich komplexer Zahlen als Elementen: $[\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] und [\begin{matrix} v_{11} & v_{12} & v_{13} & v_{14} \\ v_{21} & v_{22} & v_{23} & v_{24} \\ v_{31} & v_{32} & v_{33} & v_{34} \\ v_{41} & v_{42} & v_{43} & v_{44} \end{matrix}]$
In 8 legt die Parametereinstell-Einheit 27 in der linearen Umwandlungs-Einheit 28, t11 bis t14 und t21 bis t24 fest, berechnet nach dem folgenden Ausdruck: $\begin{array}{l} [\begin{matrix} λ_{1} & 0 \\ 0 & λ_{2} \end{matrix} \begin{matrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{matrix}] {[\begin{matrix} v_{11} & v_{12} & v_{13} & v_{14} \\ v_{21} & v_{22} & v_{23} & v_{24} \\ v_{31} & v_{32} & v_{33} & v_{34} \\ v_{41} & v_{42} & v_{43} & v_{44} \end{matrix}]}^{H} \\ = [\begin{array}{l} λ_{1} v_{11} * & λ_{1} v_{21} * & λ_{1} v_{31} * & λ_{1} v_{41} * \\ λ_{2} v_{21} * & λ_{2} v_{22} * & λ_{2} v_{32} * & λ_{2} v_{42} * \end{array}] \equiv [\begin{matrix} t_{11} & t_{12} \\ t_{21} & t_{22} \end{matrix} \begin{matrix} t_{13} & t_{14} \\ t_{23} & t_{24} \end{matrix}] \end{array}$
Ferner legt die Parametereinstell-Einheit 27 in der 2 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 26 h11 bis h22, fest, die durch nachfolgenden Ausdruck vorgegeben werden: $[\begin{matrix} u_{11} & u_{12} \\ u_{21} & u_{22} \end{matrix}] \equiv [\begin{matrix} h_{11} & h_{12} \\ h_{21} & h_{22} \end{matrix}]$
Aufgrund dieser Konfiguration von 8 sind N (= 2) Signale r1 und r2 gleichwertig denen, die erhalten werden, wenn die Ausbreitungskanalmatrix [F] in der konventionellen 4 × 2 Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit 13, die in 9 dargestellt ist, dem Testziel zugeleitet werden kann, wodurch es möglich wird, die Anzahl von Signalverarbeitungs-Einheiten 25 von M (= 4) auf N (= 2) zu reduzieren.
Weitere Vorteile und Modifikationen lassen sich vom Fachmann leicht erkennen. Deshalb ist die Erfindung im weiteren Sinne nicht auf hierin beschriebene spezifische Einzelheiten und repräsentative Ausführungsformen beschränkt. Demzufolge können verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen darin vorgenommen werden, ohne vom wahren Wesen und angemessenen Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie durch die beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert.

Claims

Testvorrichtung zum Testen eines Testziels, aufweisend ein Endgerät, eine im Endgerät integrierte Leiterplatte, oder einen auf der Leiterplatte angeordneten Schaltkreis, wobei das Endgerät ein M × N (M > N) MIMO-Schema benutzt, in dem M Antennen auf einer Basisstationsseite bereitgestellt sind und N Antennen auf einer Endgeräteseite bereitgestellt sind, wobei die Testvorrichtung eine Übertragungsinformationserzeugungs-Einheit (21) aufweist, die konfiguriert ist, Übertragungsinformation von M Seriensignalen auszugeben, die an das Testziel gesendet werden müssen, wobei die Testvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes umfasst: eine Linearumwandlungs-Einheit (28), die konfiguriert ist für Empfangen der Übertragungsinformation von M Seriensignalen und zugeordneter Parameterinformation, und für Umwandeln der empfangenen Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale durch lineare Umwandlung, ausgedrückt durch Multiplikation mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, die komplexe Zahlen als Elemente enthält; N Signalverarbeitungs-Einheiten (25), die konfiguriert sind, um an den N Synthesesignalen eine Signalverarbeitung entsprechend einer Modulationstechnik des Testziels auszuführen; eine N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit (26), die konfiguriert ist, um eine N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung an N Signalausgängen von den N Signalverarbeitungs-Einheiten auf Basis von zugeordneter Kanalausbreitungsinformation durchzuführen, und für Zuführen von resultierenden N Signalen zum Testziel; und eine Parametereinstell-Einheit (27), die konfiguriert ist, um Information in der linearen Umwandlungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit einzustellen um gewünschte M × N Ausbreitungskanaleigenschaften wie Syntheseeigenschaften der linearen Umwandlungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit zu erlangen.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Umwandlungs-Einheit zugeordnete N × M Komplexzahlen für Multiplizieren der Übertragungsinformation von M Seriensignalen mit der Matrix von N Zeilen und M Spalten empfängt, um die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale umzuwandeln.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Umwandlungs-Einheit Folgendes aufweist: eine Kombinationsauswähl-Einheit (22), die konfiguriert ist, um die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Gruppen in Übereinstimmung mit zugeordneter Kombinationsinformation zu klassifizieren; eine Phasenverschiebungs-Einheit (23), die konfiguriert ist, um durch Rotation auf einer komplexen Ebene in Übereinstimmung mit zugeordneter Phaseninformation ein relatives Phasenverhältnis zwischen den N-klassifizierten Übertragungsinformationssignalen zu verschieben; und eine additive Synthese-Einheit (24), die konfiguriert ist, um Signale, die in jeder der N Gruppen enthalten sind und in der Phase zueinander verschoben sind, um N Synthesesignale zu bilden, hinzuzufügen, und die Parametereinstell-Einheit Information in der Kombinationsauswähl-Einheit, der Phasenverschiebungs-Einheit und der N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit einstellt, um Eigenschaften gleichwertig mit den Eigenschaften von M × N Ausbreitungskanälen zu erfassen, mit denen erwartet wird, dass das Testziel bestimmt, dass ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der in einem Satz von im Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Parametereinstell-Einheit, als eine Matrix, die eine dem gewünschten Vorcodierungsvektor entsprechende Matrix enthält, eine unitäre Matrix mit M Zeilen und M Spalten, die als einer der Faktoren im Produkt der unitären Matrix von M Zeilen und M Spalten erhalten worden ist, eine diagonale Matrix von N Zeilen und M Spalten und eine unitäre Matrix von N Zeilen und N Spalten bei Durchführen einer Singulärwertzerlegung einer Ausbreitungskanalmatrix von N Zeilen und M Spalten, die Eigenschaften von M × N Ausbreitungskanalmodell, gebildet durch die Kombinationsauswähl-Einheit, die Phasenverschiebungs-Einheit, die additive Synthese-Einheit und die N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit, zuordnet, wobei geeignete Werte für die Kombinationsauswähl-Einheit, die Phasenverschiebungs-Einheit und die N × N Ausbreitungskanal-Verarbeitungs-Einheit so festgelegt werden, dass die Syntheseausbreitungs-Eigenschaften gleich den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle sind, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der in einem Satz von im Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswählen eines optimalen Vorcodierungsvektors unter beliebigen, nicht auf vordefinierte Vorcodierungsvektoren beschränkten Vektoren die Parametereinstell-Einheit konfiguriert ist für ein Verschieben eines Teils der Parameterinformation von den geeigneten Werten, so dass der optimale Vorcodierungsvektor nicht in den vordefinierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist.
Testverfahren zum Testen eines Testziels, das ein Endgerät, eine im Endgerät eingebaute Leiterplatte oder einen auf der Leiterplatte angeordneten, integrierten Schaltkreis aufweist, wobei das Endgerät ein M × N (M > N) MIMO-Schema benutzt, bei dem M Antennen auf einer Basisstationsseite bereitgestellt werden und N Antennen auf einer Endgeräteseite bereitgestellt werden, wobei das Testverfahren einen Schritt der Ausgabe von Übertragungsinformation von M Seriensignalen für Senden an das Testziel umfasst, wobei das Testverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte aufweist: Umwandeln der Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale auf Basis der zugeordneten Parameterinformation durch lineare Umwandlung, ausgedrückt durch Multiplikation mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, die komplexe Zahlen als Elemente enthält; Ausführen einer Signalverarbeitung an den N Synthesesignalen entsprechend einer Modulationstechnik des Testziels; Ausführen einer N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung an N Signalen, die der Signalverarbeitung ausgesetzt sind, auf Basis der zugeordneten Ausbreitungskanalinformation, und Zuführen der resultierenden N Signale dem Testziel; und Festlegen, vor Ausgabe der Übertragungsinformation von M Seriensignalen, von für die lineare Umwandlung und die N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung erforderlicher Information, um gewünschte M × N Ausbreitungskanal-Eigenschaften wie Syntheseeigenschaften für die Linearumwandlungs-Einheit und die N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung zu erhalten.
Testverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Umwandelns der Übertragungsinformation von M Seriensignalen einen Schritt des Empfangens zugeordneter N × M komplexer Zahlen zum Multiplizieren der Übertragungsinformation von M Seriensignalen mit einer Matrix von N Zeilen und M Spalten, um dadurch die Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Synthesesignale umzuwandeln.
Testverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Umwandelns der Übertragungsinformation von M Seriensignalen folgende Schritte aufweist: Zuweisen der Übertragungsinformation von M Seriensignalen in N Gruppen auf Basis von zugeordneter Kombinationsinformation; Ausführen einer Phasenverschiebung, um ein relatives positionsbezogenes Verhältnis zwischen dem Übertragungsinformationssignalen, die in N Gruppen klassifiziert sind, durch Rotation auf einer komplexen Ebene auf Basis zugeordneter Phaseninformation zu ändern; und Ausführen einer additiven Synthese zum Hinzufügen von Signalen, die in jeder der N Gruppen enthalten sind und verschobenes Phasenverhältnis aufweisen, um N Synthese-Signale zu bilden, der Schritt des Festlegens der Information umfasst einen Schritt des Festlegens von Information für den Schritt des Kombinierens der Übertragungsinformation von M Seriensignalen, den Schritt des Ausführens der Phasenverschiebung, den Schritt des Ausführens der N × N Pseudo-Ausbreitungskanal-Verarbeitung, so dass die Syntheseausbreitungseigenschaften gleichwertig den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle sind, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass ein gewünschter Vorcodierungsvektor, der im Satz von in Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierter Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.
Testverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Festlegens der Information einen Schritt der Zuordnung, als eine Matrix, die eine dem gewünschten Vorcodierungsvektor entsprechende Matrix, einer unitären Matrix von M Zeilen und M Spalten, die als einer der Faktoren im Produkt der unitären Matrix von M Zeilen und M Spalten, einer diagonalen Matrix von N Zeilen und M Spalten und einer unitären Matrix von N Zeilen und N Spalten erhalten wird, wenn ein Ausführen einer Einzelwertzerlegung einer Ausbreitungskanalmatrix von N Zeilen und M Spalten, die Eigenschaften eines M × N Ausbreitungskanalmodells anzeigt, die durch Anwenden des Schritts des Zuteilens, des Schritts des Ausführens der Phasenverschiebung, den Schritt des Ausführens der additiven Synthese und den Schritt des Ausführens der N × N Pseudoausbreitungskanal-Verarbeitung festgelegt wird, wobei geeignete Werte für den Schritt des Kombinierens der Übertragungsinformation von M Seriensignalen, den Schritt des Ausführens der Phasenverschiebung und den Schritt des Ausführens der additiven Synthese auf solche Weise festgelegt werden, dass die Syntheseausbreitungseigenschaften gleichwertig mit den Eigenschaften der M × N Ausbreitungskanäle sind, mit denen erwartet wird, dass die Testvorrichtung bestimmt, dass der gewünschte Vorcodierungsvektor, der in dem Satz von in Voraus für die M × N Ausbreitungskanäle definierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist, optimal ist, wenn das Testziel normal ist.
Testverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswählen eines optimalen Vorcodierungsvektors unter beliebigen, nicht auf vordefinierte Vorcodierungsvektoren beschränkten Vektoren der Schritt des Festlegens der Information den Schritt des Verschiebens eines Teils der Parameterinformation von den geeigneten Werten umfasst, so dass der optimale Vorcodierungsvektor nicht in den vordefinierten Vorcodierungsvektoren enthalten ist.