JP2000261386A - マルチセル伝搬環境模擬装置 - Google Patents
マルチセル伝搬環境模擬装置Info
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Abstract
行えるように、シャドーイング及び距離減衰を模擬する
マルチセル伝搬環境模擬装置を提供する。 【解決手段】 複数の減衰器と、該減衰器の減衰量を制
御する制御装置とを有しており、該制御装置は、1台の
移動局及び複数の基地局の仮想的な位置及び各基地局の
セクタアンテナの指向パターンを予め設定し、移動局と
基地局との間の複数伝搬路の伝搬損を疑似するように減
衰器の減衰量を制御するように構成されているマルチセ
ル伝搬環境模擬装置である。また、フェージングシミュ
レータを制御することにより、瞬時変動、距離減衰及び
シャドーイングの全ての模擬を可能とする。
Description
線伝搬環境を簡易に模擬するための、伝搬環境模擬装置
に関する。
変動、(b)シャドーイングによる短区間中央値変動及び
(c)距離減衰の3種類の特性が重畳した結果として考え
られている(進士昌明著「移動通信」P.55、丸善
(株)刊)。従来、伝搬環境模擬装置は、無線伝搬の基本
特性を測定するために作られており、瞬時変動のみを模
擬対象としている。
シミュレータは、シャドーイング及び距離減衰を模擬で
きないため、移動局が移動している場合に、ハンドオー
バ(移動局の移動に伴って、基地局を切り替える動作)
等の応用特性の動作・性能の評価を行えなかった。
場合にも特性の評価を行えるように、シャドーイング及
び距離減衰を模擬するマルチセル伝搬環境模擬装置を提
供する。
ルチセル伝搬環境模擬装置は、複数の減衰器と、該減衰
器の減衰量を制御する制御装置とを有しており、該制御
装置は、1台の移動局及び複数の基地局の仮想的な位置
及び各基地局のセクタアンテナの指向パターンを予め設
定し、移動局と基地局との間の複数伝搬路の伝搬損を疑
似するように減衰器の減衰量を制御する。これにより、
複数基地局(マルチセル及びマルチセクタセル)環境下
での移動局の動作・性能を評価できる。
は、距離減衰及び/又はシャドーイングである。
は、移動局の仮想的な移動経路及び移動速度を予め設定
し、移動局の移動に応じて伝搬損を変化させる。これに
より、移動局の移動パターンの影響を評価できる。
タとして標準偏差及び平均値を用いて対数正規分布に従
う乱数を、平均ビル幅及び移動局移動速度から求まる平
均周期毎に、複数基地局間の相関を含めて生成し、該乱
数の移動平均を基地局毎のシャドーイングとする。
は、設定されている基地局位置及び各基地局のセクタア
ンテナの指向パターン、伝搬路パラメータ並びに移動局
移動経路及び移動速度をもとに、時間の経過と共に前記
移動局を仮想的に移動させて、該移動局の移動に伴って
変化する前記伝搬損を計算し、該伝搬損に従って逐次外
部の複数の減衰器を制御する。
は、移動局送信及び基地局受信の上りリンクと、基地局
送信及び移動局受信の下りリンクとを別々に制御する。
これにより、上りリンクと下りリンクの伝搬特性の違い
を反映できる。
は、基地局毎に、シャドーイングの変化のタイミングを
ランダムに変える。これにより、更に現実に近い陸上移
動通信伝搬環境を模擬することが可能となる。
は、距離減衰を一定のまま、シャドーイングを変化させ
る。これにより、シャドーイングのみの影響を切り分け
て評価できる。
ングシミュレータを組み合わせて、前記制御装置が該フ
ェージングシミュレータも制御する。これにより、瞬時
変動、距離減衰及びシャドーイングの全ての模擬を可能
とする。
は、移動局の移動速度の変化に応じてフェージングを変
化させる。
が、PINダイオード連続可変減衰器である。これによ
り、減衰量を連続的に変化させられるため、減衰量の瞬
断があると評価が狂うCDMA方式の特性を評価でき
る。
は、伝搬路のパラメータ並びに移動局の移動経路及び移
動速度を外部から設定されるように構成されている。
マルチセル伝搬環境模擬装置を詳細に説明する。
装置の基本構成図である。該装置は、制御装置2と、該
制御装置2から制御される減衰器111、112、11
3、114、1n1、1n2、1n3及び1n4と、減
衰器制御線36とを有する。制御装置2は、パラメータ
設定部21と、制御部22と、基地局1〜nシャドーイ
ング生成部23と、基地局1〜n距離変動生成部29
と、減衰器制御部35とを有する。基地局1〜nシャド
ーイング生成部23は、パラメータ変換部24と、対数
正規分布に従う乱数生成部25と、相関処理部26と、
時間サンプリング部27と、移動平均部28とを有す
る。基地局1〜n距離変動生成部29は、パラメータ変
換部30と、移動局走行速度,走行コース処理部31
と、移動局〜基地局間距離計算部32と、距離変動生成
部33とを有する。
生成部23の機能動作を説明する。シャドーイングの生
成法は多数あり、例えば、乱数を生成してシャドーイン
グとする生成法がある。本実施形態では、例えば、乱数
として正規分布に従う乱数(正規乱数)を生成して、正
規乱数からシャドーイングを生成する方法を以下に説明
する。
部21から設定されるパラメータを管理し、その後の処
理に必要な別のパラメータを求める。その設定されるパ
ラメータとは、対数正規乱数標準偏差st、対数正規乱数
平均値av、平均ビル幅W、移動平均幅Nw、移動局移動速
度V0、移動局移動時間T1、相関係数ρ、サンプリング周
波数Fsである。これらのパラメータから、シャドーイン
グ平均周期ΔTf、正規乱数個数N1が求められる。 ΔTf=W/V0 N1=T1/ΔTf
数正規乱数標準偏差st、対数正規乱数平均値avを用いて
対数が正規分布に従う乱数(対数正規乱数)N1個を、
(N3+α)組生成する。N3は制御したい伝搬路数に応じ
て異なる。例えば、N制御する基地局数N4、1基地局あ
たりの制御する伝搬路数N5から、N3=N4×N5のようにも
表せる。例えば、N5は、上りリンク/下りリンクの伝搬
路数、上り下りリンクの独立/共通制御により変化す
る。αは、相関を求める伝搬路数の組合わせにより変化
する。例えば、N4=n、N5=1、n組(=n基地局)間の相
関を求める場合には、α=1を用いることもできる。
ドーイング平均周期ΔTf毎に発生するデータと考えられ
る。
毎の対数正規乱数N1個を、サンプリング周期Δ1/Fsでサ
ンプリングして、N2個のデータを生成する。N3+α組の
全組分のデータをサンプリングする。
リング済みのデータから、相関演算によって、N3組(各
組毎にN2個から構成される)のデータを生成する。例え
ば、N4=n、N5=1、α=1の場合には、N3=nであり、組
番号i=1〜n+1(=N3+α)、組毎のデータ番号j=1〜N2に
対して、下記のようにn組分の相関演算を行うこともで
きる。i組目(基地局i)用のシャドーイングデータ[i,
j]は、シャト゛ーインク゛テ゛ータ [i=1,j] = sqrt(ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ
[i=n+1,j] +sqrt(1-ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ[i=1,j]シャト゛ーインク゛テ゛ータ [i=2,j] = sqrt(ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ
[i=n+1,j] +sqrt(1-ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ[i=2,j] :シャト゛ーインク゛テ゛ータ [i=n,j] = sqrt(ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ
[i=n+1,j] +sqrt(1-ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ[i=n,j]
の処理結果の移動平均を求める。i組目(基地局i)用の
移動平均データ[i,j]の求め方の一例を次のように示
す。
機能動作を以下に説明する。距離変動の生成法は多数あ
り、関数f(パラメータ)で表せる。このパラメータ
は、周波数、基地局高さ、移動局高さ、移動局基地局間
距離等である。本実施例では、例えば、関数f()を f(移動局基地局間距離)=A×10・log10(移動局基地局間
距離)+B とした例を以下の通りに示す。
部21から設定されるパラメータを管理し、その後の処
理に必要な別パラメータに変換する。設定されるパラメ
ータとは、基地局座標、移動局走行コース(初期位置,
最終位置、移動速度、移動座標)、パラメータA,Bであ
る。この他に用いるパラメータは、パラメータ変換部2
4の変換結果を流用する。
出される。本発明では、パラメータA,Bをパラメータ設
定部21から直接設定してもよいし、距離変動式に必要
なパラメータをパラメータ設定部から入力して、距離変
動式の演算をパラメータ変換部30内で行ってパラメー
タA,Bを算出してもよい。
は、移動局の走行コースを求める。移動局の初期位置、
最終位置,移動速度から、移動局の直線移動コースや円
移動コースを仮定して、各時刻毎の移動局位置を求めて
もよいし、時刻毎の移動局座標を収めた座標データを直
接にパラメータ設定部21から設定してもよい。
間隔Δ1/FS毎の移動局座標とN4個の基地局間座標から各
時刻毎の移動局と基地局間距離を、1基地局あたりN2個
ずつ求める。
局毎の距離変動をパラメータA,Bを用いて求める。i組目
(基地局i用)の距離変動データ[i,j]は、次のように求
められる。 距離変動テ゛ータ[i=1,j]=A×log10(移動局と基地局1間距
離のj番目)+B 距離変動テ゛ータ[i=2,j]=A×log10(移動局と基地局2間距
離のj番目)+B : 距離変動テ゛ータ[i=n,j]=A×log10(移動局と基地局n間距
離のj番目)+B
能動作を以下に説明する。
算して、伝搬損データを生成する。i組目(基地局i用)
の伝搬損データ[i,j]は、次のように求められる。 伝搬損テ゛ータ[i=1,j] = 移動平均テ゛ータ[i=1,j]+距離変動
データ[i=1,j] 伝搬損テ゛ータ[i=2,j] = 移動平均テ゛ータ[i=2,j]+距離変動
データ[i=2,j] : 伝搬損テ゛ータ[i=n,j] = 移動平均テ゛ータ[i=n,j]+距離変動
データ[i=n,j]
を加算して、制御データを生成する。i組目(基地局i
用)の制御データ[i,j]は、次のように求められる。 制御テ゛ータ[i=1,j] = f1(伝搬損テ゛ータ[i=1,j]、Θ1) 制御テ゛ータ[i=2,j] = f2(伝搬損テ゛ータ[i=2,j]、Θ2) : 制御テ゛ータ[i=n,j] = fn(伝搬損テ゛ータ[i=n,j]、Θn)
ンの関数であり、Θ1〜Θnはアンテナ利得の指向特性の
中心方向と、基地局と移動局を結ぶ直線がなす角度であ
る。
に説明する。
加算されて、アンテナ利得指向性パターンが加味された
制御データから、減衰器を制御する制御信号を生成す
る。
圧に応じて、減衰量が変化する)であれば、制御データ
を減衰器の制御電圧対減衰量特性に合わせて、アナログ
電圧信号に変換する。
V時に60dBの減衰器であれば、D/A変換を行って、
0dBのデータを0Vに、60dBのデータを10Vの
アナログ電圧に変換する。
減衰器の場合、制御電流対減衰量特性に合わせて、制御
データをアナログ電流信号に換算する。
る減衰器の場合、ディジタル制御信号対減衰量特性に合
わせて、制御データをディジタル制御信号に換算する。
114、1n1〜1n4の制御範囲を超えている場合、
補正を行う。例えば、制御データが90dB〜150d
Bの範囲で変化している場合には、これを(固定分90
dB+可変分60dB)に分割して、可変分のみを制御
装置2の制御対象とすることで、制御データを減衰器1
11〜114、1n1〜1n4の制御範囲に収められ
る。この場合、固定分90dBを別途用意する固定減衰
器で設定し、0〜60dBの可変分のみをアナログ電圧
信号、アナログ電流信号、ディジタル制御信号等の制御
信号に変換する。
36を経由して、減衰器111〜114、1n1〜1n
4に送られて、制御が行われる。
データを制御の開始以前に一括して作成するものであっ
た。
の作成を、制御の実行と同時並行して行うリアルタイム
制御データ生成→制御実行の形式をとる実装も、何の問
題もなく可能である。この場合、移動平均処理時、制御
時点の時刻よりも、先の時刻のデータが必要になるが、
それを見越して先行してデータを作成することで対処可
能である。
衰器に、PINダイオード連続可変減衰器を用いること
で、途切れることが無い連続した減衰量の変化が可能で
ある。
プ減衰器を用いると、制御信号量の変化毎に瞬間的に減
衰量が予期しない値(例:制御信号の大きさが変わる毎
に、減衰量が瞬間的に最大になり、しばらく時間が経過
すると、制御信号通りの減衰量に収束する)に設定され
る場合があるため、CDMA方式を用いる陸上移動通信
の評価には適さない。
の指向性パターンに指向性アンテナパターンを用いるこ
とで、陸上移動通信におけるセクタセルを実現できる。
セクタセルは、1個のセルを、セクタと呼ばれる複数の
領域に分割して、セクタ毎に専用のアンテナを用意し
て、セルをカバーする手法である。
を120度毎にずらして配置するセルは3セクタセルと
呼ばれる。制御装置2に、基地局位置座標を同一とする
3個の基地局を設定して、各基地局のアンテナ利得の指
向性パターンを120度ずつずらして制御装置2に設定
することで、本発明は3セクタセルを実現できる。この
ようにすれば、6セクタセル,12セクタセル等のよう
に、3セクタセル以外のセクタセルも模擬可能である。
模擬装置を用いて構成した、3基地局及び1移動局の陸
上移動通信測定環境の構成図である。該図2は、本発明
を、瞬時変動を模擬するフェージングシミュレータと組
み合わせることにより、陸上移動伝搬環境を模擬してい
る。
1送信アンテナ端37、基地局n送信アンテナ端38、
基地局1受信アンテナ端1及び2である39、基地局n
受信アンテナ端1及び2である40、フェージングシミ
ュレータ5、分配器41、合成器42、制御範囲補正用
固定減衰器43、移動局受信アンテナ端1及び2である
61、移動局送信アンテナ端62を含む。該制御範囲補
正用固定減衰器43は、減衰器制御部35の機能動作で
説明した制御範囲補正用の固定減衰器である。
5を制御する機能を制御装置2に付加した陸上移動通信
測定環境の構成図である。制御信号線36は、フェージ
ングシミュレータの制御用信号も転送する。
メータと、本発明が用いるパラメータに共通するパラメ
ータは、移動局移動速度、パラメータA,Bの算出式に必
要なパラメータ類であり、それらは制御装置2から一括
して設定される。
部23では、時間サンプリング部27処理後の(N3+
α)組のサンプリング済みデータは、全て同期して値が
変化する。これを変更し、各組毎に、値が変化するタイ
ミングを変更することにより、より現実に近い伝搬環境
を再現できる。
位でずらすことは、例えば(N3+α)組の一様乱数Ri(i
=1〜N3+α、Riの値域0〜1)を発生し、Si = Ri×ΔTf
×Fsサンプリング(サンプリング周波数Fs)を求めて、
相関処理部26で演算をする際に、各組毎にSiサンプリ
ングタイミングずつずらして、演算をすることで可能で
ある。すなわち、i組目の相関処理後のシャト゛ーインク゛テ゛ータ
[i,j]は、次のように求められる。シャト゛ーインク゛テ゛ータ [i=1,j+S1] = sqrt(ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ
゛ータ[i=n+1,j+Sn+1] +sqrt(1-ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ[i
=1,j+S1]シャト゛ーインク゛テ゛ータ [i=2,j+S2] = sqrt(ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ
゛ータ[i=n+1,j+Sn+1] +sqrt(1-ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ[i
=2,j+S2] :シャト゛ーインク゛テ゛ータ [i=n,j+Sn] = sqrt(ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ
゛ータ[i=n+1,j+Sn+1] +sqrt(1-ρ)×サンフ゜リンク゛済みテ゛ータ[i
=n,j+Sn]
際に、ずらした分のデータには一律0を入れる等の工夫
を行う。
単位でランダムに変化させることは例えば、(N3+α)
組の一様乱数Ri,j(i=1〜N3+α、j=1〜N1、Riの値域-
0.5〜0.5)を発生し、Ti,j = Ri,j×ΔTf×Fsを求
めて、(N3+α)組のサンプリング済みデータに対して、
データが変化するタイミングをTi,jサンプリングタイミ
ングずつずらすことで可能である。
て、更に対数正規乱数単位でランダムに変化させるため
には、本実施形態内の上記2種類の処理を併せて行えば
実現される。
本発明の技術思想及び見地の範囲内での種々の変更、修
正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができ
る。従って、前述した実施形態はあくまで例であって、
何等制約しようとするものではない。本発明は、特許請
求の範囲及びその均等物として限定されるものだけに制
約される。
チセル伝搬環境模擬装置によれば、複数基地局(マルチ
セル及びマルチセクタセル)環境下での移動局の動作・
性能を評価できる。
ンクを個別に制御することにより、上りリンクと下りリ
ンクの伝搬特性の違いを反映できる。
して、シャドーイングのみを制御することにより、シャ
ドーイングのみの影響を切り分けて評価できる。
することにより、移動局の移動パターンの影響を評価で
きる。
用いることにより、減衰量を連続的に変化させられるた
め、減衰量の瞬断があると評価が狂うCDMA方式の特
性を評価できる。
のタイミングをランダムに変えることにより、更に現実
に近い陸上移動通信伝搬環境を模擬することが可能とな
る。
を組み合わせて、本発明からフェージングシミュレータ
を制御することにより、任意の陸上移動通信伝搬環境を
模擬することが可能となる。
成図である。
いて構成した、3基地局及び1移動局の陸上移動通信測
定環境の構成図である。
機能を制御装置2に付加した陸上移動通信測定環境の構
成図である。
離変動+アンテナ指向性) 35 減衰器制御部 36 減衰器制御線 37 基地局1送信アンテナ端 38 基地局n送信アンテナ端 39 基地局1受信アンテナ端1及び2 40 基地局n十進アンテナ端1及び2 41 分配器 42 合成器 43 制御範囲補正用固定減衰器 5 フェージングシミュレータ 61 移動局受信アンテナ端1及び2 62 移動局受信送信アンテナ端
Claims (12)
- 【請求項1】 複数の減衰器と、該減衰器の減衰量を制
御する制御装置とを有しており、該制御装置は、1台の
移動局及び複数の基地局の仮想的な位置及び各基地局の
セクタアンテナの指向パターンを予め設定し、移動局及
び基地局の間の複数伝搬路の伝搬損を疑似するように減
衰器の減衰量を制御することを特徴とするマルチセル伝
搬環境模擬装置。 - 【請求項2】 前記伝搬損は、距離減衰及び/又はシャ
ドーイングであることを特徴とする請求項1に記載の装
置。 - 【請求項3】 前記制御装置は、前記移動局の仮想的な
移動経路及び移動速度を予め設定し、前記移動局の移動
に応じて伝搬損を変化させることを特徴とする請求項1
又は2に記載の装置。 - 【請求項4】 パラメータとして標準偏差及び平均値を
用いて対数正規分布に従う乱数を、平均ビル幅及び移動
局移動速度から求まる平均周期毎に、複数基地局間の相
関を含めて生成し、該乱数の移動平均を前記基地局毎の
前記シャドーイングとすることを特徴とする請求項2又
は3に記載の装置。 - 【請求項5】 前記制御装置は、設定されている基地局
位置及び各基地局のセクタアンテナの指向パターン、伝
搬路パラメータ並びに移動局移動経路及び移動速度をも
とに、時間の経過と共に前記移動局を仮想的に移動させ
て、該移動局の移動に伴って変化する前記伝搬損を計算
し、該伝搬損に従って逐次外部の複数の減衰器を制御す
ることを特徴とする請求項3又は4に記載の装置。 - 【請求項6】 前記制御装置は、移動局送信及び基地局
受信の上りリンクと、基地局送信及び移動局受信の下り
リンクとを別々に制御することを特徴とする請求項2か
ら5のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項7】 前記制御装置は、前記基地局毎に、前記
シャドーイングの変化のタイミングをランダムに変える
ことを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載
の装置。 - 【請求項8】 前記制御装置は、前記距離減衰を一定の
まま、前記シャドーイングを変化させることを特徴とす
る請求項2から7のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項9】 フェージングシミュレータを組み合わせ
て、前記制御装置が該フェージングシミュレータも制御
することを特徴とする請求項2から8のいずれか1項に
記載の装置。 - 【請求項10】 前記制御装置は、前記移動局の移動速
度の変化に応じてフェージングを変化させることを特徴
とする請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 前記減衰器が、PINダイオード連続
可変減衰器であることを特徴とする請求項1から10の
いずれか1項に記載の装置。 - 【請求項12】 前記制御装置は、伝搬路のパラメータ
並びに移動局の移動経路及び移動速度を外部から設定で
きることを特徴とする請求項3から11のいずれか1項
に記載の装置。
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---|---|---|---|
JP06324299A JP4069540B2 (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | マルチセル伝搬環境模擬装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP4069540B2 JP4069540B2 (ja) | 2008-04-02 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7650261B2 (en) | 2003-02-21 | 2010-01-19 | Ntt Docomo, Inc. | Multi-path generating apparatus, a multi-path fading simulator, and a multi-path generating method |
JP2010268251A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-11-25 | Ntt Docomo Inc | シミュレータ装置及びシミュレート方法 |
JP2012114627A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Japan Radio Co Ltd | ハンドオーバ試験システム |
-
1999
- 1999-03-10 JP JP06324299A patent/JP4069540B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP4069540B2 (ja) | 2008-04-02 |
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