JP2004532539A - 無線チャネルをシミュレートするための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、チャネル・シミュレーションを実行する方法及び装置に関し、該装置は無線チャネルをシミュレートするための１組のチャネル・シミュレーション・ユニット（２００〜２１４）を含み、各ユニットは、無線周波数部（２００Ａ〜２１４Ａ）及びベースバンド部（２００Ｂ〜２１４Ｂ）を含む。本発明の解決策では、いくつかの異なるユニット（２００〜２１４）のベースバンド部が、同じチャネルをシミュレートするためにアレンジされる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線チャネルをシミュレートするための方法を実現する方法及び装置に関する。特に、本発明は、多重経路の無線チャネル・シミュレータを実現することに関係する。
【背景技術】
【０００２】
無線システム内の１つの主要な問題は、時間とともに現れる、無線チャネルの特性の急速な変異である。これは、特に、接続に関与している少なくとも一方の側が度々移動する移動システムに関係する。そして、無線チャネルの減衰及びインパルス応答は、広い位相及び振幅範囲内で毎秒何千回という割合で変化する。その現象は、もともとランダムであるので数学的に統計手段によって説明されることができる。このような現象により、無線接続の設計及び使用される装置が複雑になってしまう。
【０００３】
無線チャネルにおける変異には、多くの理由がある。無線チャネル上で無線周波数信号を送信器から受信器へ転送する場合、その信号は１又は複数の経路に沿って伝播し、該経路の各々において、信号の位相及び振幅が変化し、それが信号内に異なる長さ及び強度を持つフェード現象を引き起こす。さらに、他の送信器からのノイズ及び干渉がまた、無線接続を妨害する。
【０００４】
無線チャネルを、実際の状況下か又は実際の状況をシミュレートするシミュレータを用いるかのいずれかで、テストすることができる。実際の状況の中で行なわれるテストは困難である。一例をあげると、戸外でなされるテストは、例えば絶えず変化する天気及び季節によって影響されるからである。同じ場所で得られた計測さえ、時期が異なれば、異なる結果を生む。さらに、１つの環境（都市Ａ）の中で行なわれたテストは、第２の対応する環境（都市Ｂ）に対して完全には当てはまるものではない。実際の状況下で、可能な最悪の状態をテストすることは、通常、不可能である。
【０００５】
しかしながら、無線チャネルをシミュレートする装置を用いて、あたかも実際に動作している状態のように、無線装置がそれらの自然な伝送速度で動作するような方式で、２つの無線装置間での所要のタイプの無線チャネルを極めて自由にシミュレートすることが可能である。図１は、無線チャネルをシミュレートするための装置の一例を示す。この図は、第１の組の装置１００〜１０８及び第２の組の装置１１０〜１１８、並びにチャネル・シミュレータ１２０を示す。第１の組の送信器１００〜１０８は、例えば、それらのアンテナ・コネクタを通してチャネル・シミュレータ１２０の入力に接続される、携帯電話を含むことができる。次に、第２の組の装置１１０〜１１８は、チャネル・シミュレータの出力に接続される基地局設備のうちの受信器となることができる。第１及び第２の組の装置の数は同じである必要はない。図の例では、各セットに５つの装置がある。
【０００６】
チャネル・シミュレータは、通常、所要のチャネル・タイプをシミュレートしモデル化することができる、いくつかのチャネル・エレメントを含む。図１のチャネル・シミュレータは、８つのエレメントを含む。各エレメントは、無線周波数部及びベースバンド部の両方を含む。無線周波数又はベースバンドの形式のいずれかで、信号がチャネル・シミュレータの入力に供給される。後者の場合では、チャネル・エレメントの無線周波数部がバイパスされる。無線周波数部では、信号がベースバンドに変換され、その結果生じたベースバンド信号がベースバンド部に転送され、その中でチャネル・フェードの影響が信号に加えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の解決策では、チャネル・エレメントが固定ユニットを形成する。図１の例のように、シミュレーション中の状態において、装置がシミュレーション用に持っている容量よりもシミュレートすべきチャネルが少ししかない場合があり、これにより、すべてのチャネル・エレメントが使用されるとは限らない。
従って、本発明の目的は、異なる状態においてチャネル・シミュレータの容量が最適に利用され、かつシミュレータを容易に更新することができるような手法で、方法及びその方法を実施する装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的は、無線チャネルが無線周波数部及びベースバンド部を含むチャネル・エレメントによってシミュレートされ、また、１つの無線周波数部の信号が１又は複数のベースバンド部の中で処理される、無線チャネルをシミュレートするための方法によって達成される。
また本発明は、チャネル・シミュレーションを実行するための装置に関連し、該装置は、無線チャネルをシミュレートするための１組の手段を含み、そして各手段は無線周波数部及びベースバンド部を含んでいる。本発明の装置では、いくつかの異なる手段のベースバンド部が、同じチャネルをシミュレートするようにアレンジされる。
本発明の望ましい実施例は、従属する特許請求の範囲の中で開示される。
【０００９】
本発明は、各ベースバンド部が、隣接したベースバンド部にベースバンド部の入力及び出力を接続することができるというアイデアに基づく。デジタル無線チャネル・シミュレータでは、異なる遅延によって遅らせられる信号がチャネル係数、つまりタップ係数によって重み付けされ、その重み付けされた信号成分が合計されるという手法で、チャネル・モデルと入力信号との間の畳込を行うＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（有限インパルス応答））フィルタを備えたベースバンド部の中で、チャネルがモデル化される。チャネル係数は、実際のチャネルの挙動に対応するように修正される。ベースバンド部の融通性のある分配を可能にすることによって、必要であれば、チャネル内の多重信号伝送路がシミュレートされる。多重伝送路は、複数のＦＩＲタップを必要とするが、本発明の望ましい実施例に従う解決策において、異なるベースバンド部を結合することによって、従来技術の解決策によるよりも、より多数のタップを達成することが可能となる。
【００１０】
実行されるべきシミュレーションが、チャネル・シミュレータ内で定義される場合、つまり、シミュレートすべきチャネル数、入力と出力信号の数及び接続といったようなそれのパラメータが与えられる場合、チャネル・シミュレータの制御ユニットが、パラメータに基づいてシミュレータ装置の使用を最適化する。装置のすべての無線周波数ユニットがシミュレーション中に必要とされるとは限らない場合には、必要とされるユニットに対応するベースバンド・ユニットがシミュレーション中に利用される。いくつかのベースバンド部が同じチャネルをシミュレートすることができるように、制御ユニットが、ベースバンド・ユニットの入力と出力信号の接続を制御し、これにより、装置の全容量が利用される。
【００１１】
本発明の望ましい実施例では、ベースバンド部が、２つの別個のモジュール、つまり、ベースバンド部の入力と出力部を含むインターフェース・モジュールと、ＦＩＲフィルタのような実際のチャネルのモデル化に対して必要とされる成分を含むデジタル・モジュールと、に分割される。このようにベースバンド部を異なる２つのモジュールに分割することによって、装置の維持及び更新能力において著しい利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を、好適な実施例を用いそして図面を参照して、詳細に説明する。
図２のチャネル・シミュレータを説明する。シミュレータは、８つのチャネル・エレメント２００〜２１４を含み、その各々が、無線周波数部２００Ａ〜２１４Ａ、及びベースバンド部２００Ｂ〜２１４Ｂにより構成される。各無線周波数部は、送信器からの無線周波数入力信号、及び受信器への出力信号２００Ｃ〜２１４Ｃを含む。シミュレータは、さらに１又は複数の無線周波数局部発振信号２１８を入力として受信する、局部発振器ディバイダ２１６を含む。ディバイダ２１６は、各無線周波数ユニット２００Ａ〜２１４Ａに対して、適切な無線周波数信号２２０〜２３４を分配する。
【００１３】
無線周波数ユニット２００Ａ〜２１４Ａでは、送信器からの信号が、例えばそれらに局部発振信号を乗じることによって、ベースバンドに変換され、その後、そのベースバンド信号２００Ｄ〜２１４Ｄが、ベースバンド・ユニットに転送される。ベースバンド信号２００Ｅ〜２１４Ｅは、シミュレートされたチャネルを通して、ベースバンド・ユニットから無線周波数ユニットに到達し、無線周波数ユニットで無線周波数に変換して戻され、受信器に伝送される。
【００１４】
ベースバンド・ユニット２００Ｂ〜２１４Ｂにおいて、チャネル・フェードの影響が信号に加えられる。これは、通常はＦＩＲフィルタによって行われる。チャネルの好適な構成は、ＦＩＲフィルタのタップ係数を調整することにより達成される。チャネル・シミュレータは、制御バス２３８によって、ベースバンド・ユニットのＦＩＲフィルタのタップ係数を制御するシミュレータ制御ユニット（ＳＣＵ）２３６を含む。またシミュレータ制御ユニットは、制御バス２４０によって全シミュレータの動作を制御する。周波数パラメータ、利得、及びその他の同種のものといったような、シミュレーション・パラメータについての情報は、制御バスを通して装置の異なる部に、シミュレーションに先立って伝送される。
【００１５】
チャネル・シミュレータは、さらに、全シミュレータの動作を制御する制御手段２４２を含む。その制御手段は、プロセッサ又はコンピュータ、及び適切なソフトウェアによって実現されることが望ましい。当然、そのプロセッサを、別個の成分で構成されるプログラマブル・ロジックに置き換えることができる。制御手段は、さらに、ディスプレイ及びキーボードのようなインターフェース装置を含み、その手段によって、シミュレーション・パラメタが装置に入力される。パラメータは、通常、送信器の数、受信器の数、シミュレートされるべきチャネル数、及びそれらの特性を含む。制御手段２４２は、シミュレーション制御ユニット２３６を通してシミュレータを制御する。シミュレーション制御ユニット２３６はまた、同期信号の入力及び出力２４４を含み、それによって、いくつかのチャネル・シミュレータが同期される。従って、いくつかの装置を、広大なシミュレーションを実現するために、並列に接続することができる。
【００１６】
またチャネル・シミュレータのベースバンド・ユニットは、相互の間の接続も含む。ＦＩＲフィルタを通り抜けていない無線周波数ユニットから来る信号は、各ベースバンド・ユニットから、隣接したベースバンド・ユニットに、できればこれらのユニット内のＦＩＲフィルタの入力に、接続されることが望ましい。これらの接続は、接続２４８〜２６０によって図２に示される。さらに、各ベースバンド・ユニットから、ＦＩＲフィルタ出力信号が、隣接したベースバンド・ユニットに、できればこれらのユニット内のＦＩＲフィルタの出力において合計されるように接続されることが望ましい。これらの接続は、図２に接続２６２〜２７４によってに示される。
【００１７】
またチャネル・シミュレータは、ベースバンド上でダイレクトに動作することができ、その場合には、ベースバンドへの変換及びベースバンドからの変換は、無線周波数ユニットにおいて必要ではない。無線周波数、アナログ又はデジタル信号は、チャネル・シミュレータへの入力信号として供給される。
【００１８】
図３は、本発明の望ましい実施例によるベースバンド・ユニットの構造を示している。図２のベースバンド・ユニット２０２Ｂを、例として使用する。ベースバンド・ユニットは、２つの分離したモジュール、つまりベースバンド部の入力及び出力部を含むインターフェース・モジュール３００と、実際のチャネル・モデル化で必要とされる成分を含むデジタル・モジュール３０２とに分けられる。アナログ３０４又はデジタル３０６の送信信号は、無線周波数ユニットからの入力としてインターフェース・モジュールに到達する。信号は、分離したＩ分岐信号及びＱ分岐信号を含む。アナログ入力３０４は、低域通過フィルタ３０８及び３１０を通って、アナログ／デジタル変換器３１２に転送される。
【００１９】
次に、デジタルＩ及びＱ信号３１４が、デジタル・モジュール３０２内のマルチプレクサ３１６に転送される。デジタル形式のＩ及びＱ信号２４８〜２５０は、隣接したベースバンド・ユニットからマルチプレクサへの他の入力として到達する。同様に、Ｉ及びＱ信号は、出力２４８〜２５０として隣接したベースバンド・ユニットへ転送される。
【００２０】
多重化されたＩ及びＱ信号は、既知のやり方でＦＩＲフィルタリングされ、それによって、チャネルの影響が信号に加えられる。Ｉ及びＱ信号は、エレメントの各々の遅延が別々に設定可能な１組の遅延素子３１８〜３２４に最初に伝達される。異なって遅延された信号が、遅延素子から複雑なＦＩＲフィルタ素子３２６〜３３２へ伝達される。シミュレーション制御ユニットからの制御バス２３８が、ＦＩＲエレメントのタップ係数を設定するが、その制御バスは、バス・アダプタ３３４を通して制御データ３３６としてＦＩＲエレメントに伝達される。ＦＩＲエレメントの出力は、加算器３３８〜３４４で合計され、そしてそれらに、隣接したベースバンド・ユニットのＦＩＲエレメントの出力２６２もまた、マルチプレクサ３４６を通して合計されるように伝達される。その合計２６４は、隣接したベースバンド・エレメントに取り込まれる。また、その合計は、インターフェース・モジュール３００にも転送され、そしてそこから、ダイレクトにデジタル形式の出力３４８か、あるいは、アナログ／デジタル変換器３５０及び低域通過フィルタ３５２及び３５４を通してアナログ形式の出力２５６かのどちらかで、無線周波数ユニットに転送される。
【００２１】
本発明の望ましい実施例では、シミュレーション制御ユニットからの制御バス２４０が、マルチプレクサ３１６及び３４６を制御し、そのことによって、異なるベースバンド・ユニット間の接続が調整される。
【００２２】
本発明の望ましい実施例では、いくつかの異なるベースバンド部のシミュレーション手段が、同じチャネルをシミュレートすることができるように、ベースバンド・ユニットのチャネル・シミュレーション手段が分割される。実施例の方法のステップを示す図４のフローチャートを参照する。この例において、装置の構成がモジュル方式であると仮定されている。つまり、装置の構成を、各シミュレーションに適するように、異なるタイプのシミュレーション間で変更することができる。
【００２３】
ステップ４００において、電流が装置に供給される。この後に、ステップ４０２において、装置の制御手段２４２が、現在の装置の構成をチェックする。これにより、制御手段は、装置の構成がどうなっているかを知る、つまり、どのモジュールで装置が構成されているかを知る。ステップ４０４では、シミュレーションのパラメータをユーザから受け取る。これは、適宜のインターフェース・ソフトウェア、ディスプレイ及びキーボードによって行われることが望ましい。シミュレーションのパラメータは、通常、送信器の数、受信器の数、シミュレートされるチャネル数、及びそれらの特性を含む。テスト環境が、例えば、送信又は受信の多様性、あるいは可能な干渉している送信器を含む場合、送信器と受信器の数は必ずしも同じであるとは限らない。
【００２４】
ステップ４０６において、制御手段２４２は、パラメータに基づいて、装置のチャネル・エレメント間の接続を定義し、シミュレーション制御ユニット２３６及びバス２４０によって、チャネル・エレメントに必要なコマンドを伝送する。例えば、装置内にあるチャネル・エレメントよりも、シミュレートされるべきチャネル・エレメントが少ししかない場合、システムは、すべての無線周波数ユニットが使用されるわけではないということを知り、未使用のものに対応するベースバンド・ユニットを、チャネル・シミュレーションを助けるために、使用されている無線周波数ユニットに対応するベースバンド・ユニットに並列で接続することができる。シミュレーションのパラメータに基づいて選定されるところに、どのベースバンド・ユニットがどこに接続されるかは、シミュレーション・パラメータに基づいて選択される。例えば、シミュレートすべき１つの無線チャネルがあり、そのモデル化がいくつかのＦＩＲタップを要求する場合、いくつかのベースバンド・ユニットをこの演算のために割り当てることができる。シミュレーションが単純なチャネルは、追加の演算容量を必要としない。
【００２５】
ステップ４０８において、制御手段２４２は、シミュレーションに先立って、シミュレーション制御ユニット２３６によって制御バス２４０を介して、周波数パラメータ及び利得といったようなシミュレーション・パラメータについての情報を、装置の異なる部に送信する。ステップ４１０において、シミュレーションが所定のパラメータに従って実行される。シミュレーション制御ユニット２３６は、バス２３８を介してＦＩＲフィルタ・タップを制御する。
【００２６】
図５Ａ及び図５Ｂは、同じ装置内にあるが、異なるシミュレーション・パラメータを備えた異なる接続についての２つの例を示している。図５Ａは、２つの無線周波数ユニット２００Ａ及び２１４Ａが使用される状態を示す。第１の無線周波数ユニット２００Ａから、信号が５つのベースバンド・ユニット２００Ｂ〜２０８Ｂに接続される。第２の無線周波数ユニット２１４Ａから、信号が３つのベースバンド・ユニット２１０Ｂ〜２１４Ｂに接続される。そのベースバンド・ユニットから、出力信号が無線周波数ユニットに戻される。その図を明確にするために、受信側無線周波数ユニット５００Ａ及び５１４Ａが、別々に図示されている。
【００２７】
図５Ｂは、２つの無線周波数ユニット２００Ａ及び２１４Ａが、信号源として使用され、４つの無線周波数ユニット５００Ａ、５０６Ａ、５０８Ａ及び５１４Ａが、信号の受信器として使用されている状態を示す。この例において、ベースバンド・ユニットは、異なる送信／受信無線ユニット間に多用途に使えるやり方で接続されている。このように、１つのそして同一の物理的な構成が、効率的に装置を利用できるように、多用途のシミュレーション環境を提供する。
【００２８】
本発明を添附図面に従った例を参照して上述したが、本発明はそれらに限定されず、特許請求の範囲内で、多くの点で修正可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】上述したチャネル・シミュレータの一般的な構造を示す図である。
【図２】チャネル・シミュレータの構造の一例をより詳細に示す図である。
【図３】ベースバンド部の構造の一例の図である。
【図４】実施例の解決策の一例を示すフローチャートである。
【図５】ａ及びｂは、異なる接続の例を示す図である。

Claims (14)

1. チャネル・シミュレーションを実行するための装置であって、無線チャネルをシミュレートするための１組の手段（２００〜２１４）を含み、各々の手段が無線周波数部（２００Ａ〜２１４Ａ）及びベースバンド部（２００Ｂ〜２１４Ｂ）を含んでいる装置において、いくつかの異なる手段（２００〜２１４）のベースバンド部が、同じチャネルをシミュレートするようにアレンジされることを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置において、該装置はベースバンド部の入力及び出力を接続するようアレンジされた制御手段（２４２）を備え、これにより、いくつかの異なる手段のベースバンド部が同じチャネルをシミュレートするために使用されるようにしたことを特徴とする装置。
3. 請求項１記載の装置において、各ベースバンド部が、ベースバンド部の入力及び出力を含むインターフェース・モジュール（３００）と、チャネルをシミュレートするための手段（３１８〜３３２）を含むデジタル・モジュール（３０２）とを含むことを特徴とする装置。
4. 請求項２記載の装置において、制御手段（２４２）は、実行されるシミュレーションのパラメータに基づいて、ベースバンド部の入力及び出力を接続するように、アレンジされることを特徴とする装置。
5. 請求項２記載の装置において、制御手段（２４２）は、シミュレーション中に必要とされない無線周波数部に対応するベースバンド部の入力及び出力を接続するように、アレンジされることを特徴とする装置。
6. 請求項２及び３いずれかに記載の装置において、各々のデジタル・モジュールのシミュレーション手段の入力及び出力は、隣接するデジタル・モジュールの入力及び出力に接続されることを特徴とする装置。
7. 無線チャネルをシミュレートするための方法において、
   無線チャネルは、無線周波数部（２００Ａ〜２１４Ａ）及びベースバンド部（２００Ｂ〜２１４Ｂ）を含むチャネル・エレメント（２００〜２１４）によってシミュレートされ、
   １又は複数のベースバンド部（２００Ｂ〜２１４Ｂ）において１つの無線周波数部の信号を処理する
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項７記載の方法において、異なるチャネル・エレメントのベースバンド部の入力及び出力の接続が、実行されるシミュレーションのパラメータに基づいて選定されることを特徴とする方法。
9. 請求項８記載の方法において、シミュレーション中に必要とされない無線周波数部に対応するベースバンド部に対して、前記接続がなされることを特徴とする方法。
10. 請求項８記載の方法において、使用されるチャネル・モデルが、前記接続に影響を与えることを特徴とする方法。
11. 請求項８記載の方法において、シミュレートすべきチャネルの数が、前記接続に影響を与えることを特徴とする方法。
12. 請求項８記載の方法において、シミュレーション中に使用される送信器及び受信器の数、並びにそれらの間の接続が、前記接続に影響を与えることを特徴とする方法。
13. 請求項８記載の方法において、装置内のチャネル・エレメントの数が、前記接続に影響を与えることを特徴とする方法。
14. 請求項７記載の方法において、装置が、
    起動後にそれの構成をチェックし、
    ユーザからシミュレーションのパラメータを受け取り、
    シミュレーションのパラメータに基づいて、異なるチャネル・エレメントのベースバンド部の入力及び出力の接続を選定し、
    装置の異なる部に対してシミュレーションのパラメータを設定して、そのパラメータに従ってシミュレーションを実行する
    ステップを行うことを特徴とする方法。

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