JP2009065488A - 無線送信機エミュレータおよびこれを用いた無線試験システム - Google Patents

Abstract

【課題】シミュレーションによる無線通信の評価と、無線通信機に実際にＲＦ信号を与える信号発生部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線送信機エミュレータおよびこれを用い無線試験システムを実現することにある。
【解決手段】外部機器によって作成されたシミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に送信する無線送信機エミュレータに改良を加えたものである。本装置は、外部機器でシミュレーションされた送信データが入力され、この送信データを無線信号に変換すると共に、変換途中のデータを外部機器に出力する信号発生部を有することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、シミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に無線信号を送信する無線送信機エミュレータおよびこの無線送信機エミュレータを用いた無線試験システムに関し、詳しくは、シミュレーション側による無線通信の評価と、無線送信機エミュレータ側の信号発生部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線送信機エミュレータおよびこれを用いた無線試験システムに関するものである。

移動端末（携帯電話機や携帯情報端末等）、この移動端末と無線通信する基地局等からなる移動体通信システムは、様々な通信方式、規格（例えば、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）等）が存在している。そして現在も新たな無線通信の方式や規格が次々に研究、開発され、標準化に向けて提案され、規格化されている。

このような新たな無線通信の方式や規格、無線通信装置等の研究・開発においては、一般的に、市販のシミュレーションソフトをパソコン上で実行させてシミュレーションを行なう。シミュレーションソフトでは、被試験対象に出力するＲＦ信号まで容易にシミュレーションでき、所定の評価が終了したところで、そのシミュレーション結果に基づいて実際に無線通信機を試作して無線通信を行なわせ、試験を行なっている。

試作した無線通信機（無線受信機）を試験する場合、新しい方式や規格に準拠した専用の信号発生装置を製作することは困難なため、市販の汎用の信号発生装置（いわゆる任意波形発生装置やベクトルシンセサイザ）を用いて被試験対象にＲＦ信号を送信する。

例えば、パソコン上でシミュレーションソフトを実行させて、デジタルのベースバンド信号（送信用のデジタルの信号波形）の計算および作成を行なって、ベースバンド信号をメモリに記憶する。また、実際の信号発生装置の機能もシミュレーションしてＲＦ信号を作成する。試験を行なうユーザは、この作成されたＲＦ信号が所望の送信波形（例えば、所定のフェージングノイズが重畳できているか等）であるかを確認する。

そして、シミュレーション上で作成し、メモリに格納したベースバンド信号を、例えば、ＧＰ−ＩＢバス（ＩＥＥＥ−４８８バス）を用いて、パソコンから信号発生装置内の波形メモリに転送する。

そして、信号発生装置が、波形メモリのベースバンド信号を所定のデータ長ごとに繰り返し読み出し、ＤＡ変換器によってアナログのベースバンド信号に変換し、高周波部でアナログのベースバンド信号をＲＦ信号に周波数変換する。さらに、信号発生装置が、ＲＦ信号を被試験対象のＲＦ入力端子に入力させる。

また、汎用の信号発生装置よりも無線通信に特化した信号発生装置もあり、例えば、複素信号（Ｉ−Ｑ信号）発生器としてのマルチプレクサ、コーダ、デジタル変調器、フィルタ等をハード的に信号発生装置内に内蔵している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３１７７１０号公報

任意波形発生装置等の汎用の信号発生装置の場合、パソコン上で実行されるシミュレーションソフトウェアがシミュレーションを完成（つまり、送信用のベースバンド信号の波形データの作成およびＲＦ信号の作成）させた後、作成した送信用の波形データを信号発生装置に転送し、信号発生装置が実際のＲＦ信号を出力する。

そのため、シミュレーションの実行（シミュレーション上でのＲＦ信号）と、信号発生装置によるＲＦ信号出力とがパラレルでなくシリーズに行なわれている。これにより、シミュレーションとＲＦ信号出力とを同時にリアルタイムで行なうことが困難であった。

すなわち、無線通信の評価では、例えば、被試験対象が携帯電話機等の場合、無線信号を受信した携帯電話機が返す応答に対して試験信号を変更する必要があるが、上述のように、シミュレーションとＲＦ信号の出力とを同時に行なえず、携帯電話機の応答に反応する試験を行なうことができないという問題があった。

また、シミュレーション上で作成したベースバンド信号の波形データを、順次、パソコンから汎用の信号発生装置に送信する方法も考えられるが、近年の無線通信の信号帯域幅は、パソコンと信号発生装置間の伝送速度よりも格段に速く、波形データを信号発生装置に伝送するには伝送速度が不十分である。また、ベースバンド信号を作成する処理は重く、シミュレーションソフトウェアの実行速度が、リアルタイムで波形データを計算するには不足している。

従って、シミュレーション上で作成したベースバンド信号の波形データを、順次、パソコンから汎用の信号発生装置に送信するというのは現実的には困難である。

一方、無線通信に特化した信号発生装置の場合、信号発生装置でベースバンド信号の作成処理を行なうので、パソコン側のシミュレーションソフトウェアの実行速度が改善され、汎用の信号発生装置を用いた場合よりも、より、リアルタイムに近い出力を行なえる。

しかしながら、信号発生装置内の複素信号発生部で作成したベースバンド信号は、マルチプレクサ、コーダ、デジタル変調器、フィルタ等の信号発生装置に内蔵された処理と、シミュレーションソフトが行なう処理が等価であることを確認する手段が無い。そのため、シミュレーションソフトによって信号発生装置の機能も模擬して作成したＲＦ信号と、信号発生装置によって実際に作成され出力されるたＲＦ信号との同一性を保証することができないという問題があった。これにより、信号発生装置を用いた無線通信の評価の正当性を保証することが困難であった。

そこで本発明の目的は、シミュレーション側による無線通信の評価と、無線通信機（例えば、試作受信機）に実際の信号を出力する信号発生部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線送信機エミュレータを実現することにある。

請求項１記載の発明は、
外部機器によって作成されたシミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に送信する無線送信機エミュレータにおいて、
前記外部機器でシミュレーションされた送信データが入力され、この送信データを前記無線信号に変換すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する信号発生部を有することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
信号発生部は、
前記送信データからデジタルのベースバンド信号を生成すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する変調器と、
この変調器からのデジタル信号のベースバンド信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、
このＤＡ変換器のアナログ信号を前記無線信号に変換して前記試験対象に送信する高周波部と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、
変調器は、
無線通信方式それぞれに対応したプログラムを格納する記憶部と、
所望の論理回路にプログラミング可能な信号処理回路と、
前記記憶部からプログラムを読み出して前記信号処理回路をプログラミングし、前記送信データの伝送路符号化処理を行なったデータの変調をプログラミング後の信号処理回路に行なわせると共に、変換途中のデータを読み出して前記外部機器に出力する実行部と
を有することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、
被試験対象と無線通信を行なって試験を行なう無線試験システムにおいて、
各レイヤのデータをシミュレーションするシミュレーション部と、
前記シミュレーション部からレイヤ２の送信データが入力され、レイヤ２とレイヤ１間のデータ変換を行なって前記被試験対象にレイヤ１の無線信号を出力し、変換途中のデータを前記シミュレーション部に出力する請求項１〜３のいずれかに記載の無線送信機エミュレータと
を設けたことを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、
シミュレーション部は、前記無線送信機エミュレータが接続されていない場合、前記無線送信機エミュレータの信号発生部を摸擬して無線信号を計算し、接続されている場合、前記無線送信機エミュレータからのデータに基づいて無線信号を計算することを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、
シミュレーション部は、固定パターンの無線信号の場合、前記無線送信機エミュレータに固定パターンの送信の指示を行なうことを特徴とするものである。

本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１〜３の発明によれば、信号発生部が、外部機器でシミュレーションされた結果から実際に空間を介して授受する無線信号を作成すると共に無線信号への変換途中のデータを外部機器に返送するので、外部機器においてシミュレーション側と実際に無線信号を作成する側とのデータの比較を行なえる。これにより、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号発生部とを用いた無線通信の評価との同一性を図ることができる。
請求項４〜６の発明によれば、シミュレーション部がレイヤ２の送信データを作成し、無線送信機エミュレータがレイヤ２の送信データからレイヤ１の無線信号を作成すると共に無線信号への変換途中のデータをシミュレーション部に返送するので、シミュレーション側と実際に無線信号を作成する側とのデータの比較を行なえる。これにより、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号発生器とを用いた無線通信の評価との同一性を図ることができる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例（無線試験システム）を示した構成図である。図１において、被試験対象ＤＵＴは、試験対象の機器・装置（基地局、移動端末等に相当するもの）である。

無線送信機エミュレータ１０は、信号発生部２０を有し、所望の通信方式で被試験装置ＤＵＴと無線通信を行なう。

シミュレーション部３０は、記憶媒体３１、生成部３２、信号発生部摸擬部３２ａとを有し、信号処理および通信プロトコルの開発用のシミュレーションソフトウェアが実装されている。記憶媒体３１は、例えば、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）、ＳＤＬ処理系のような一般に市販されているソフトウェアが格納される。生成部３２は、記憶媒体３１のソフトウェアを読み出して実行し、所望の通信方式（評価対象の通信方式）で作成したレイヤ２のデータを出力したり、レイヤ２、レイヤ２からレイヤ１への変換途中のデータ、レイヤ１のデータが入力され変調信号処理を行なう。信号発生部摸擬部３２ａは、無線機エミュレータ１０の信号発生部２０を摸擬したものであり、レイヤ１の信号処理（レイヤ２のデータをレイヤ１のデータに変換して）を行なって無線信号を計算する。

なお、ＯＳＩ参照モデルでは、レイヤ１から順に物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層が存在するが、各レイヤそれぞれでも通信方式ごとの様々なプロトコルが存在する。

インターフェース部（以下、Ｉ／Ｆ部と略す）４０は、生成部３２と相互に接続されると共に、無線送信機エミュレータ１０、被測定対象ＤＵＴとも相互に接続（例えば、ギガビットイーサネット（登録商標）（登録商標）、１０ギガビットイーサネット（登録商標）、ＵＳＢ２．０等）される。Ｉ／Ｆ部４０は、エミュレータ１０、被試験対象ＤＵＴと高速ディジタル通信を行なって、シミュレーション部３０へのデータ（レイヤ２のデータ、レイヤ２からレイヤ１への変換途中のデータ、レイヤ１のデータ等）の入出力を行なう。

なお、シミュレーション部３０、Ｉ／Ｆ部４０は、例えば、パソコンＰＣに設けられる。また、シミュレーション部３０が設けられるパソコンＰＣは、無線送信機エミュレータ１０からみて、特許請求の範囲の外部機器に相当する。

続いて、無線送信機エミュレータ１０について詳細に説明する。
信号発生部２０は、リアルタイム変調器２１、ＤＡ変換器２２、送信用の高周波部２３を有し、Ｉ／Ｆ部４０を介してシミュレーション部３０からのデータが入力され、このデータをレイヤ１のデータ（無線用の信号：以下、ＲＦ（Radio Frequency）信号と略す）にフォーマット変換し、被試験対象ＤＵＴに出力する。また、信号発生部２０は、レイヤ２のデータをレイヤ１に変換する途中のデータをシミュレーション部３０にＩ／Ｆ部４０を介して出力する。

リアルタイム変調器２１は、Ｉ／Ｆ部４０と相互に接続されデータの授受を行ない、レイヤ２のデータを評価対象の通信方式で規定された伝送路符号化処理、変調等を行なうと共に変換途中のデータをＩ／Ｆ部４０に出力する。

ＤＡ変換器２２は、変調器２１のデータをアナログ信号に変換する。高周波部２３は、ＤＡ変換器２２からのアナログ信号をＲＦ信号に変調・周波数変換し、被試験装置ＤＵＴに出力する。

図２、図３は、リアルタイム変調器２１の構成例を示した図である。
図２、図３において、高速ディジタル通信用のインターフェース部２１ａ、ＤＳＰ２１ｂ、記憶部２１ｃ、ＦＰＧＡ２１ｄを有する。

Ｉ／Ｆ部２１ａは、ギガビットイーサネット（登録商標）、１０ギガビットイーサネット（登録商標）等で高速ディジタル通信を行なってパソコンＰＣのＩ／Ｆ部４０と通信を行なう。また、Ｉ／Ｆ部２１ａは、ＤＳＰ２１ｂと相互に接続される。

ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２１ｂは、実行部であり、プログラミング手段２１ｅ、データ処理手段２１ｆを有し、憶部２１ｃのプログラムを読み出し、プログラムを実行する。プログラミング手段２１ｅは、読み出したプログラムに従って、ＦＰＧＡ２１ｄをプログラミングする。データ処理手段２１ｆは、読み出したプログラムに従って、Ｉ／Ｆ部２１ａからのデータを伝送路符号化処理してＦＰＧＡ２１ｄに出力し、ＦＰＧＡ２１ｄからのデータをＩ／Ｆ部２１ａに出力する。

記憶部２１ｃは、プログラムを記憶する。ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Alley）２１ｄは、信号処理回路であり、ＤＳＰ２１ｂからの指示によって所望の電子回路にプログラミングされ、ＤＳＰ２１ｂからのデータのデータ処理（例えば、変調）を行って、ＤＡ変換器２２に出力する。また、ＦＰＧＡ２１ｄは、変換途中のデータをＤＳＰ２１ｂに出力する。

なお、送信用の高周波部２３は、各種無線通信方式に対して対応できるように、出力できる周波数範囲や変調帯域幅が十分に広く取られているものを用いる。

このような装置の動作を説明する。
まず、変調器２１の設定の動作を説明し、その後無線通信の評価やデバックを行なう動作を説明する。また、ここでは、変調方式の一種であるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重）を一例として説明する。

図３は、ＯＦＤＭ用の変調器２１の構成を示した図である。ＯＦＤＭでは、マルチパス干渉による妨害を抑えるためのガード・インターバルの設定（時間設定）および変調するための逆ＦＦＴの設定（変換ポイント点）等のパラメータが無線通信機の開発では重要である。

無線通信機の開発者が、ＤＳＰ２１ｂを実行させるためのプログラムを作成する。このプログラムには、ＦＰＧＡ２１ｄをＯＦＤＭの変調器とするためのプログラムも含まれる。プログラムは、パソコンＰＣのシミュレーション部３０で作成したものでもよく、他の機器で作成したものでもよい。そして、作成したプログラムＰ１を記憶部２１ｃに格納する。

そして、無線通信機の開発者が、シミュレーション部３０でシミュレーションする通信方式（ここでは、ＯＦＤＭ）を選択し、選択した通信方式が、Ｉ／Ｆ部４０、２１ａを介してＤＳＰ２１ｂに送信される。

これにより、ＤＳＰ２１ｂが、記憶部２１ｃからＯＦＤＭの通信方式がプログラミングされたプログラムＰ１を読み出してメモリ（図示せず）に展開し、このプログラムＰ１に従ってＤＳＰ２１ｂ内のプログラミング手段２１ｅが、ＦＰＧＡ２１ｄをプログラミングする。すなわち、小さな論理回路を複数個生成し、チップ内部の配線領域で論理回路を接続して組み合わせる。これにより、自由度が非常に高く、大規模で高速な電子回路を構成する。

具体的には、ＤＳＰ２１ｂのプログラミング手段２１ｅが、ＦＰＧＡ２１ｄに逆ＦＦＴ回路２１ｇ、ガードインターバル付加回路２１ｈ、フィルタ回路２１ｉ、サンプリングレート変換回路２１ｊを生成する。これにより、ＦＰＧＡ２１ｄの信号処理用の回路生成が生成されＯＦＤＭの通信方式に準拠した変調回路の設定が終了する。そして、被試験装置ＤＵＴとの実際の無線通信を開始する。

続いて、無線通信の評価の動作を説明する。
シミュレーション部３０の生成部３２が、シミュレーションソフトを記憶媒体３１から読み出してメモリ（図示せず）に展開して実行し、上位レイヤから順に下位レイヤに対して所望の通信方式（ここでは、ＯＦＤＭ）の規定に従った送信データを出力していきレイヤ２の送信データを作成する。また、必要に応じて固定パターンの送信を指示するデータを作成する。

そして、送信データおよび指示用のデータをＩ／Ｆ部４０に出力する。レイヤ２の送信データや指示用のデータは、シミュレーションの評価が終了するまで繰り返し作成し、順次送信機エミュレータ１０に送信される。なお、固定パターンの送信の指示とは、ＡＣＫ信号やビーコン等の規格化された固定パターンの送信データを送信させるための指示であり、レイヤ２の送信データは、画像データ、音声データ等のシミュレーションソフトで生成したものである。

そして、Ｉ／Ｆ部４０が、レイヤ２の送信データや指示用のデータをＩ／Ｆ部４０、２１ａの仕様に沿ったデータに変換し、変調器２１のＩ／Ｆ部２１ａと通信を行なってデータの授受を行なう。さらに、Ｉ／Ｆ部２１ａが、元のデータ（Ｉ／Ｆ部４０による変換前のデータ）に変換し、ＤＳＰ２１ｂに出力する。そして、ＤＳＰ２１ｂが、順次、シミュレーション部３０から受信した送信データや指示用のデータ等をメモリ（図示せず）に格納する。

ここで、図４は、無線送信機エミュレータの動作を説明したフローチャートである。
ＤＳＰ２１ｂ内のデータ処理手段２１ｆが、記憶部２１ｃから読み出したプログラムＰ１を実行するが、多くの無線通信の方式では、２［ｍｓ］〜数十［ｍｓ］のフレームを周期として送信を行なう。

そのため、データ処理手段２１ｆが、送信が必要なタイミング、すなわちフレームの先頭になるのを待つ。なお、無線ＬＡＮのようにフレーム周期に関係なく送信を行なう場合は、シミュレーション部３０から１送信フレーム分のデータが送られた時点を送信が必要なタイミングとしてもよい（Ｓ１０）。

そして、送信が必要なタイミングになったら、シミュレーション部３０からのデータをメモリから読み出し、読み出したデータが固定パターンの送信を指示したものかまたはシミュレーションで生成した送信データかを判断し（Ｓ１１）、固定パターンの場合は、データ処理手段２１ｆが、規格で定まったＡＣＫ信号やビーコンのデータを作成し、送信データとする（Ｓ１２）。固定パターンでない場合は、メモリから読み出した送信データそのものを用いる（Ｓ１３）。

さらに、データ処理手段２１ｆが、レイヤ２の送信データをＯＦＤＭで規定された伝送路符号化処理（ＯＦＤＭシンボルを構成する各サブキャリアの位相・振幅情報の計算等）を行なっている。具体的には、レイヤ２の送信データをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアに割り当て変調マッピングを行ない、ＯＦＤＭシンボルにパイロットサブキャリアを挿入しＯＦＤＭシンボルデータを作成し、作成したＯＦＤＭシンボルデータを一つのフレームにまとめてＦＰＧＡ２１ｄに出力する（Ｓ１４）

そして、ＦＰＧＡ２１ｄの逆ＦＦＴ回路２１ｇが、データ処理手段２１ｆからの位相・振幅情報のＯＦＤＭシンボルデータを、一ＯＦＤＭシンボル単位で逆ＦＦＴ変換して時間波形に変換する。さらに、ガードインターバル付加回路２１ｈが、逆ＦＦＴ回路の時間波形にカードインターバルを付加してＯＦＤＭシンボル波形を生成する。そして、フィルタ回路２１ｉが、ガードインターバルが付加されたＯＦＤＭシンボル波形の帯域外成分を除去・抑圧するフィルタ処理をして送信信号波形を生成する。さらに、サンプリングレート変換回路２１ｊが、所定のサンプリングレートに変換する。これによって、ＯＦＤＭシンボルデータからデジタルのベースバンド信号（送信用のデジタルの信号波形）が生成される（Ｓ１５）。

デバック動作時の場合、データ処理手段２１ｆが、各回路２１ｇ〜２１ｊから変換途中のデータ（時間波形、ＯＦＤＭシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号）を読み出し、メモリ等の記憶手段（図示せず）に一旦格納し、そしてＩ／Ｆ部２１ａ、４０を介してシミュレーション部３０へ送信し（Ｓ１７）、次のタイミングになるのを待つ（Ｓ１０）。

デバック動作で無い場合、ＤＡ変換器２２が、変換回路２１ｊからのベースバンド信号を、アナログのベースバンド信号に変換し、高周波部２３が、アナログ信号をＲＦ信号に周波数変換して変調し、被試験対象ＤＵＴに送信する（Ｓ１８）。そして、次のタイミングになるのを待つ（Ｓ１０）。

次に、信号発生部模擬部３２ａの動作について説明する。ここで、図５は、生成部３２、信号発生部模擬部３２ａの動作を説明したフローチャートである。

無線送信機エミュレータ１０が、生成部３２と接続されていない場合（つまり、データの授受が不可能な場合）、模擬部３２ａが、生成部３２によって作成されたレイヤ２の送信データからデジタルのベースバンド信号（送信用のデジタルの信号波形）、ＲＦ信号を計算して求める。もちろん、データ処理手段２１ｆ、ＦＰＧＡ２１ｄの各回路２１ｇ〜２１ｊと同様の計算方法で各データを順に求めてベースバンド信号、ＲＦ信号を計算する（Ｓ２０、Ｓ２１）。

そして、生成部３２が、模擬部３２ａの求めたベースバンド信号、ベースバンド信号への変換途中のデータ（ＯＦＤＭシンボルデータ、時間波形、ＯＦＤＭシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等）をファイルに保存や評価をし（例えば、レイヤ２以上のデータに変換して各プロトコルの処理や評価）または他の評価用の入力データとして出力する（Ｓ２２）。

一方、エミュレータ１０が接続され（Ｓ２０）、信号発生部２０が未設定の場合（所望の通信方式に対応したプログラムがＤＳＰ２１ｂで実行されておらず、ＦＰＧＡ２１ｄで各回路のプログラミングが終了していない状態）、シミュレーション条件である評価対象の通信方式を、Ｉ／Ｆ部４０、２１ａを介してＤＳＰ２１ｂに送信し、変調器２１に設定を行なわせる（Ｓ２３、Ｓ２４）

信号発生部２０が設定済みの場合または設定が終了した後（Ｓ２３）、レイヤ２の送信データや指示用のデータをＩ／Ｆ部４０、２１ａを介してＤＳＰ２１ｂに送信する。これにより、図４に示す変調器２１側のステップＳ１０〜Ｓ１８の動作が開始される（Ｓ２５）。

デバック動作時の場合（Ｓ２６）、生成部３２が、変調器２１からのデジタルのベースバンド信号や変換途中のデータ（ＯＦＤＭシンボルデータ、時間波形、ＯＦＤＭシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等）を読み出す（Ｓ２７）。さらに、生成部３２が、変調器２１が実際に求めたベースバンド信号、ベースバンド信号への変換途中のデータ（ＯＦＤＭシンボルデータ、時間波形、ＯＦＤＭシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等）をファイルに保存や評価をし（例えば、レイヤ２以上のデータに変換して各プロトコルの処理や評価）または他の評価用の入力データとして出力する。また、必要に応じて、被試験対象ＤＵＴから被試験対象ＤＵＴが受信したＲＦ信号に関する情報がＩ／Ｆ部４０を介して入力される（Ｓ２８）。

そして、シミュレーションを停止する場合（Ｓ２９）、シミュレーションを終了し、続行する場合は各ステップを繰り返し行なう（Ｓ２９、Ｓ２０〜Ｓ２８）。

このように、エミュレータ１０が接続されない場合、模擬部３２ａが、変調器２１をシミュレーションしてデータを作成し、保存、評価等を行なう。一方、エミュレータ１０が接続された場合、変調器２１で計算されたデータで保存、評価等を行なう。このようにして、両者のデータを比較することにより、パソコンＰＣのシミュレーションソフトだけを実行させた場合と、実際にエミュレータ１０によってリアルタイムにＲＦ信号を送信した場合とで、同じデータ（ＯＦＤＭシンボルデータ、時間波形、ＯＦＤＭシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等）が生成されていることが確認できる。従って、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号発生部とを用いた無線通信の評価との同一性を保証することができる。

また、変調器２１が、レイヤ２の送信データからレイヤ１のＲＦ信号を生成するので、シミュレーション部３０での処理（例えば、ＯＦＤＭ変調に必要なＯＦＤＭフレーム構成、逆ＦＦＴ演算、ガードインターバル付加、フィルタリング、サンプリングレート変換等）が減り、シミュレーション部３０のシミュレーションの実行速度が向上する。これにより、パソコンＰＣの処理能力が低くとも、シミュレーション部３０のシミュレーションと、エミュレータ１０の信号発生部２０からのＲＦ信号の送信をリアルタイムに並行して行なうことができる。

また、シミュレーション部３０から変調器２１へは、レイヤ２のデータを送信するので、Ｉ／Ｆ部４０、２１ａ間のデータ伝送量が非常に少なくなり、市販されている通信インターフェースの伝送速度でも十分になる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式の無線ＬＡＮの場合で比較する。

ＯＦＤＭ変調前のデータ量は、
１ＯＦＤＭシンボルあたり＝６［ｂｉｔ］×４８［サブキャリア］＝２８８［ｂｉｔ］
になる。

一方、ＯＦＤＭ変調後のデータ量は、
１ＯＦＤＭシンボルあたり＝８０［サンプル］×４×１６［ｂｉｔ］×２＝１０，２４０［ｂｉｔ］
になる。ただし、ＦＦＴサンプリングクロックの４倍にサンプリングレート変換を行ない、波形データの分解能を１６ビットとしている。

従って、レイヤ２の送信データでシミュレーション部３０から変調器２１への通信を行なうことにより、データの伝送量を約１／３６に減少できる。これにより、通信インターフェース部２１ａ、４０の伝送速度を非常に高速にしなくとも、シミュレーション部３０のシミュレーションと、エミュレータ１０の信号発生部２０からのＲＦ信号の送信をリアルタイムに並行して行なうことができる。

また、信号発生部２０のデータ処理手段２１ｆが、固定パターンの送信データを生成するので、シミュレーション部３０は、固定パターンを送信するタイミングごとに固定パターンの送信データを計算する必要が無く、データ処理手段２１ｆに固定パターンデータの作成を指示するだけでよく、送信するデータ量、シミュレーション部３０の処理を軽減することができる。これにより、パソコンＰＣの処理能力が低かったり、通信インターフェース部２１ａ、４０の伝送速度が低速でも、シミュレーション部３０のシミュレーションと、エミュレータ１０の信号発生部２０からのＲＦ信号の送信をリアルタイムに並行して行なうことができる。

また、ＤＳＰ２１ｂが、所望の通信方式のＯＦＤＭに対応させてＦＰＧＡ２１ｄをプログラミングし、レイヤ２からのデータを変調して被試験対象ＤＵＴと無線通信する。これにより、上位レイヤ（レイヤ２〜レイヤ７）で通信方式の変更を行なったとしても、各通信方式ごとに物理層のハードウェアを試作する必要が無く、所望の通信方式に物理層を容易に対応させることができる。従って、所望の通信方式の無線通信機の開発を早期に行なうことができる。また、この無線送信機エミュレータ１０を用いることによって試験システム全体としても所望の通信方式において無線通信機の早期に開発を行なうことができる。

すなわち、ＯＦＤＭにおいて無線通信機の開発を行なう場合、ガードインターバルの長さ、ＦＦＴの点数、フレーム同期の方法等のパラメータを様々に変更して試験を行なう必要がある。このように各回路のパラメータを変更して無線通信機の開発等を行なう場合でも、生成部３２が、そのパラメータをＤＳＰ２１ｂに送信し、ＤＳＰ２１ｂが、送信されたパラメータとプログラムＰ１によって、各回路２１ｇ〜２１ｊの論理回路をプログラミングし直すだけで、所望のパラメータので様々な無線通信の評価を行なうことができる。

［第２の実施例］
図６は、本発明の第２の実施例を示した構成図である。図１〜図３と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図６において、波形メモリ２１ｋが新たに設けられ、固定パターンの送信データ（ＯＦＤＭシンボル波形に変換されたもの）が格納される。また、ＦＰＧＡ２１ｄ内にスイッチ２１ｍが新たに設けられ、付加回路２１ｈまたは波形メモリ２１からのデータの一方を選択し、フィルタ回路２１ｉに出力する。

このような装置の動作を説明する。
あらかじめ波形メモリ２１ｋに、固定パターンの信号であるＡＣＫ信号、ビーコン等の送信データを格納しておく。

そして、送信が必要なタイミング（フレームの先頭）になったら、データ処理手段２１ｆが、シミュレーション部３０からのデータをメモリから読み出し、このデータが固定パターンの送信を指示したものの場合（Ｓ１１）、データ処理手段２１ｆが、スイッチ２１ｍを、波形メモリ２１ｋ側に切り替え、波形メモリ２１ｋから固定パターンの送信データをフィルタ回路２１ｉに出力させる。その他の動作は図１〜図３に示す装置と同様なので説明を省略する。なお、固定パターン送信用の指示でない場合、データ処理手段２１ｆが、スイッチ２１ｍを付加回路２１ｈ側に切り替える。

このように、送信のタイミングにおいて、固定パターンの送信の指示の場合、データ処理手段２１ｆが、波形メモリ２１ｋに予め格納した送信データをフィルタ回路２１ｉに出力するので、データ処理手段２１ｆが固定パターンの送信データを作成する必要がない。これにより、ＤＳＰ２１ｂ全体の処理を軽減することができる。

また、通常の送信データ（シミュレーション部３０からの送信データ）とは異なる変調方式で固定パターンの送信データを格納することもでき、評価の手法がひろがる。

［第３の実施例］
図７は、本発明の第３の実施例を示した構成図である。図１と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図７において、エミュレータ１０に信号発生部２０’が設けられる。信号発生部２０’は、変調器２１’、ＤＡ変換器２２’、高周波部２３’が設けられる。ここで、変調器２１’、ＤＡ変換器２２’、高周波部２３’は、信号発生部２０の変調器２１、ＤＡ変換器２２、高周波部２３と同様である。また、信号発生部２０’の変調器２１’内の各回路の図示は省略するが、対応する回路には「’」の符号をつけて以下本実施例においては説明する。

このような装置の動作を説明する。
シミュレーション部３０でシミュレーションする通信方式（例えば、方式１、方式２）を選択し、選択した通信方式１が、Ｉ／Ｆ部４０、信号発生部２０のＩ／Ｆ部２１ａを介して信号発生部２０のＤＳＰ２１ｂに送信され、通信方式２が、Ｉ／Ｆ部４０、信号発生部２０’のＩ／Ｆ部２１ａ’を介して信号発生部２０’のＤＳＰ２１ｂ’に送信される。

これにより、信号発生部２０、２０’のＤＳＰ２１ｂ、２１ｂ’が、記憶部２１ｃ、２１ｃ’から指定された通信方式１、方式２がプログラミングされたプログラムを読み出してメモリ（図示せず）に展開し、このプログラムに従ってＤＳＰ２１ｂ、２１ｂ’内のプログラミング手段２１ｅ、２１ｅ’が、それぞれのＦＰＧＡ２１ｄ、２１ｄ’をプログラミングする。

そして、各信号発生部２０、２０’が、シミュレーション部３０からのレイヤ２のデータに基づいてＲＦ信号を被試験対象ＤＵＴに送信したり、変調器２１、２１’が計算したベースバンド信号、ベースバンド信号への変換途中のデータをシミュレーション部３０に送信する。その他の動作は図１に示す装置と同様なので説明を省略する。

このように、信号発生部２０、２０’を複数台並列に動作させ異なる信号、例えば、送信するデータやパイロット信号を変えて、被試験対象ＤＵＴにＲＦ信号を出力することができるので、複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（Multi In Multi Out）方式、スマートアンテナ等の無線通信方式の評価、このような方式に対応した装置の評価を行なうことができる。なお、信号発生部２０、２０’それぞれの変調器２１ａ同士で同期を図り、時空間符号化、空間分割多重化等の処理を行なうとよい。

［第４の実施例］
図８は、本発明の第４の実施例を示した構成図である。図１と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図８において、被試験対象ＤＵＴがはずされ、アンプ５０、アンテナ５１が設けられる。アンプ５０は、高周波部２３からＲＦ信号が入力され、アンテナ５１を介してＲＦ信号を送信する。

このような装置の動作を説明する。
アンプ５０が、高周波部２３からのＲＦ信号を所定のゲインで増幅し、アンテナ５１を介して増幅したＲＦ信号を出力する。

このように、高周波部２３からのＲＦ信号をアンプ５０が増幅して送信するので、図８に示す装置でいわゆる基地局としてＲＦ信号を出力でき、無線通信方式自体の評価を行なうことができる。すなわち、図１に示す装置では、被試験対象ＤＵＴを対象として無線方式の評価等を行なうが、アンプ５０でＲＦ信号を増幅してアンテナ５１で送信することにより、実際に空間を伝搬させてＲＦ信号を被試験対象ＤＵＴ等に送信でき、実際の基地局と同様の無線送信機を実現できる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
（１）図１〜図３、図６〜図８に示す装置において、変調方式の一例としてＯＦＤＭ方式で説明を行なったが、異なる変調方式、例えば、直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）でもよく、このような場合、この直交振幅変調での通信方式をＤＳＰ２１ｂに送信する。そして、ＤＳＰ２１ｂが、この通信方式に対応するプログラムを読み出してＦＰＧＡ２１ｄをプログラミングし直す。例えば、ＦＰＧＡ２１ｄの回路２１ｇ、２１ｈを消去して、変調マッピング回路を生成させる。

また、変調器２１の一例としてＤＳＰ２１ｂでＯＦＤＭフレームを生成し、ＦＰＧＡ２１ｄで逆ＦＦＴ以降の処理を行なってベースバンド信号を生成したが、どのような構成としてもよい。ＤＳＰ２１ｂ、ＦＰＧＡ２１ｄでは、例えば、下記のような処理を行なう回路としてもよい。
・誤り訂正符号付加
・インターリーブ
・時空間符号化
・空間分割多重処理
・フレーム構成
・パイロット信号挿入
・変調マッピング
・逆ＦＦＴ
・ガードインターバル付加
・ノイズ加算
・フィルタ
・サンプリング周波数変換
・歪み付加
・伝搬路特性付加

（２）図１〜図３、図６〜図８に示す装置において、エミュレータ１０が接続されていない場合は摸擬部３２ａが、レイヤ２の送信データからベースバンド信号を計算して保存し、エミュレータ１０が接続されかつデバック動作時の場合は摸擬部３２ａが、変調器２１からの変換途中のデータ等に基づいてベースバンド信号を計算し保存した。摸擬部３２ａは、レイヤ２の送信データから求めた変換途中のデータと、変調器２１から読み出した変換途中のデータとを比較し、データ間の誤差を求め、この後に生成部３２が作成する送信データの補正に用いるようにしてもよい。

（３）図１〜図３、図６〜図８に示す装置において、１台のパソコンＰＣ上でシミュレーション部３０を動作させる構成を示したが、複数台のパソコンＰＣをＬＡＮ等で接続し、シミュレーション部３０を各パソコンに分散させて並列処理させてもよい。例えば、レイヤ１の信号処理を行なう模擬部３２ａとレイヤ２〜レイヤ７の信号処理を行なう生成部３２とを異なるパソコンＰＣ上で動作させる。そして、パソコンＰＣのシミュレーション部３０間で必要なデータを交換することにより、シミュレーションを並列処理させられ、シミュレーションの実行速度を向上させることができる。

（４）図１〜図３、図６〜図８に示す装置において、信号処理回路にＦＰＧＡを用いる構成を示したが、プログラミング可能な論理回路ＩＣ、いわゆるＰＬＤ（Programmable Logic Device）であればどのようなものでもよく、ＣＰＬＤ（Complex PLD）、リコンフィギュアブル・プロセッサ（Reconfigurable Processor）でもよい。

（５）図１〜図３、図６〜図８に示す装置において、信号処理回路にプログラミング可能なＦＰＧＡ等を用いて変調方式に応じて回路構成をプログラミングする構成を示したが、固定のハードウェアで構成してもよい。

（６）図７に示す装置において、１台のパソコンＰＣ上で２台の信号発生部２０、２０’とデータの授受を行なう構成を示したが、２台のパソコンを相互に接続し、一方のパソコンで信号発生部２０のシミュレーション、データ解析等を行ない、他方のパソコンで信号発生部２０’のシミュレーション、データ解析等を行なう構成としてもよい。

（７）図７に示す装置において、エミュレータ１０に２台の信号発生部２０、２０’を設ける構成を示したが、信号発生部を何台設けてもよく、また、一つの信号発生部で複数チャネル分のＲＦ信号を発生させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施例を示した構成図である。 図１に示すシステムの変調器の構成例を示した図である。 図１に示すシステムの変調器をＯＦＤＭに適用させた場合の構成例を示した図である。 エミュレータ１０の動作を説明したフローチャートである。 シミュレーション部３０の動作を説明したフローチャートである。 本発明の第２の実施例を示した構成図である。 本発明の第３の実施例を示した構成図である。 本発明の第４の実施例を示した構成図である。

符号の説明

１０ 無線送信機エミュレータ
２０、２０’ 信号発生部
２１、２１’ 変調器
２１ｂ ＤＳＰ
２１ｃ 記憶部
２１ｄ ＦＰＧＡ
２１ｅ プログラミング手段
２１ｆ データ処理手段
２２、２２’ ＤＡ変換器
２３、２３’ 送信用の高周波部
５０ アンプ
５１ アンテナ
Ｐ１ プログラム
ＤＵＴ 被試験対象

Claims (6)

1. 外部機器によって作成されたシミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に送信する無線送信機エミュレータにおいて、
   前記外部機器でシミュレーションされた送信データが入力され、この送信データを前記無線信号に変換すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する信号発生部を有することを特徴とする無線送信機エミュレータ。
2. 信号発生部は、
   前記送信データからデジタルのベースバンド信号を生成すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する変調器と、
   この変調器からのデジタル信号のベースバンド信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、
   このＤＡ変換器のアナログ信号を前記無線信号に変換して前記試験対象に送信する高周波部と
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線送信機エミュレータ。
3. 変調器は、
   無線通信方式それぞれに対応したプログラムを格納する記憶部と、
   所望の論理回路にプログラミング可能な信号処理回路と、
   前記記憶部からプログラムを読み出して前記信号処理回路をプログラミングし、前記送信データの伝送路符号化処理を行なったデータの変調をプログラミング後の信号処理回路に行なわせると共に、変換途中のデータを読み出して前記外部機器に出力する実行部と
   を有することを特徴とする請求項２記載の無線送信機エミュレータ。
4. 被試験対象と無線通信を行なって試験を行なう無線試験システムにおいて、
   各レイヤのデータをシミュレーションするシミュレーション部と、
   前記シミュレーション部からレイヤ２の送信データが入力され、レイヤ２とレイヤ１間のデータ変換を行なって前記被試験対象にレイヤ１の無線信号を出力し、変換途中のデータを前記シミュレーション部に出力する請求項１〜３のいずれかに記載の無線送信機エミュレータと
   を設けたことを特徴とする無線試験システム。
5. シミュレーション部は、前記無線送信機エミュレータが接続されていない場合、前記無線送信機エミュレータの信号発生部を摸擬して無線信号を計算し、接続されている場合、前記無線送信機エミュレータからのデータに基づいて無線信号を計算することを特徴とする請求項４記載の無線試験システム。
6. シミュレーション部は、固定パターンの無線信号の場合、前記無線送信機エミュレータに固定パターンの送信の指示を行なうことを特徴とする請求項４または５記載の無線試験システム。

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