JP2010183552A - Doppler shift generating apparatus - Google Patents

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Genichiro Ota
現一郎 太田
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YOKOSUKA TELECOM RES PARK KK
Yokosuka Telecom Research Park Inc
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YOKOSUKA TELECOM RES PARK KK
Yokosuka Telecom Research Park Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To add a speed difference (Doppler shift effect) in order of time to a high-frequency signal in a radio wave state. <P>SOLUTION: A directional antenna 6 transmits radio waves toward a rotary reflecting body 1 via a radio propagation path 8. The rotary reflecting body 1 and a rotary shaft body 2 rotate about a rotation axis 3 in a rotational direction 4 by a drive means. At this time, the reflecting surface of the rotary reflecting body 1 moves in a direction shown by 5 in order to form a spiral shape. Radio waves reflected from the rotary reflecting body 1 are received by a test radio device 10 via a reflection propagation path 9. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線通信および電波伝搬の試験に用いられるドップラーシフト生成装置に関する。   The present invention relates to a Doppler shift generation apparatus used for wireless communication and radio wave propagation tests.

周波数資源は自然界に存在する有用な通信手段の必須要素である。このため、ほぼ全ての周波数は利用が公的に制限されている。したがって、無線通信機器の研究・開発・製造においても電波暗室や電波遮蔽室などを用いて行うことが前提である。しかし、実際の無線機器が利用する電波伝搬環境は、フェージング効果やドップラー効果などの影響により、複雑で時々刻々変化する。   Frequency resources are an essential element of useful communication means that exist in nature. For this reason, almost all frequencies are publicly restricted. Therefore, it is assumed that the research, development, and manufacture of wireless communication devices are performed using an anechoic chamber or a radio wave shielding room. However, the radio wave propagation environment used by an actual wireless device is complicated and changes from time to time due to influences such as fading effects and Doppler effects.

このため、従来は、屋外環境を模すために、フェージングシミュレータなどを用いて試験を行ってきた(特許文献1、特許文献2、非特許文献1、非特許文献2)。   For this reason, conventionally, in order to simulate an outdoor environment, a test has been performed using a fading simulator or the like (Patent Document 1, Patent Document 2, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2).

フェージングシミュレータは、送信出力を一旦サンプリング手段でデジタル化した後、ベースバンド信号を取り出してフェージング効果に相当する遅延波合成を施し、変調ならびに周波数変換を行い、原信号の搬送波周波数に戻すものである。   The fading simulator digitizes the transmission output by the sampling means, then extracts the baseband signal, performs delay wave synthesis corresponding to the fading effect, performs modulation and frequency conversion, and returns to the carrier frequency of the original signal. .

特許文献2は、アレーアンテナ用フェージングシミュレータであり、アレーアンテナの各素子から出力される複数の到来波によるフェージング信号を模擬する模擬フェージング信号を発生するものである。   Patent Document 2 is a fading simulator for an array antenna, which generates a simulated fading signal that simulates a fading signal based on a plurality of incoming waves output from each element of the array antenna.

このフェージングシミュレータでは、送り出すべき情報を送信信号発生器により生成し、アレーアンテナの素子数に等しい電波伝搬路を回路上に構成し、送出するものである。模擬フェージング信号として、到来波の入射方向の角度広がりを持つ模擬フェージング信号を発生させることにより、より実際に近い条件のもとで受信系と信号処理系とを含む受信装置の特性や機能の評価を実現可能とするように構成されている。   In this fading simulator, information to be transmitted is generated by a transmission signal generator, and a radio wave propagation path equal to the number of elements of the array antenna is configured on the circuit and transmitted. By generating a simulated fading signal with an angular spread in the incident direction of the incoming wave as a simulated fading signal, the characteristics and functions of the receiving device including the receiving system and the signal processing system can be evaluated under conditions that are closer to actual conditions. Is configured to be feasible.

角度広がりを持つ模擬フェージング信号を発生する手段は、アレーアンテナの素子と同数のDDS(ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ)、および、これらDDSのそれぞれに設定する位相と振幅とを更新する手段から構成され、実際に近い模擬フェージング信号を発生させることができる。   The means for generating a simulated fading signal having an angular spread is composed of the same number of DDSs (direct digital synthesizers) as the elements of the array antenna, and means for updating the phase and amplitude set for each of these DDSs, A simulated fading signal that is close to reality can be generated.

この方法では、各DDSに設定する位相と振幅とを信号の最大ドップラー周波数のナイキスト条件を満足する周期で更新することにより、現実的な模擬フェージング信号を発生することができる。さらに各DDSの出力と変調信号とをアナログ乗算することにより、より広ダイナミックレンジの模擬フェージング信号を発生させることができる。さらに、複数の到来波の入射方向の角度広がりを持つ模擬フェージング信号を発生する手段を複数備え、かつそれぞれから出力されるアレーアンテナの素子数と同数の出力信号を合成して対応の素子ごとに出力する信号合成手段を備えることにより、より実際的な模擬フェージング信号を発生させることができる。   In this method, a realistic simulated fading signal can be generated by updating the phase and amplitude set in each DDS at a period that satisfies the Nyquist condition of the maximum Doppler frequency of the signal. Furthermore, a simulated fading signal with a wider dynamic range can be generated by analog multiplication of the output of each DDS and the modulation signal. In addition, a plurality of means for generating a simulated fading signal having an angular spread in the incident direction of a plurality of incoming waves are provided, and the same number of output signals as the number of elements of the array antenna output from each are synthesized to each corresponding element. By providing the signal synthesis means for outputting, a more realistic simulated fading signal can be generated.

また、従来のドップラーシフト生成装置は、対象とする高周波信号を、一旦受信して検波ならびにA/D変換した後に、DDS(ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ)等を用いて位相と振幅とを信号の最大ドップラー周波数のナイキスト条件を満足する周期で更新させ、そのディジタルデータをD/A変換し変調ならびに周波数変換を行う。   In addition, the conventional Doppler shift generator receives a target high-frequency signal, detects and A / D-converts it, and then uses a DDS (Direct Digital Synthesizer) or the like to obtain the maximum phase and amplitude of the signal. The digital data is updated at a period that satisfies the Nyquist condition of the Doppler frequency, and the digital data is D / A converted and modulated and frequency converted.

特開2003−298536号公報JP 2003-298536 A 特開2002−325011号公報JP 2002-325011 A

大國英徳,工藤栄亮, 安達文幸, "任意の多重波到来角分布のフェージング波を発生する周波数選択性フェージングシミュレータ," 第5回DSP教育者会議, pp.55-60, 2002年9月. 公開URL: http://www.mobile.ecei.tohoku.ac.jp/paper/pdf/rcs_2002/09_rcs_2002_sao.pdf(図2)Hidenori Oguni, Eisuke Kudo, Fumiyuki Adachi, "Frequency-selective fading simulator that generates fading waves with arbitrary multi-wave arrival angle distribution," 5th DSP Educator Conference, pp.55-60, September 2002. Public URL: http://www.mobile.ecei.tohoku.ac.jp/paper/pdf/rcs_2002/09_rcs_2002_sao.pdf (Figure 2) Agilent社Multipath Fading Simulator/Signature Test Set製品品番11757BのProduct Overview 掲載URL:[http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5091-1052EN.pdf]“Agilent 11757B Multipath Fading Simulator/Signature Test Set Product Overview”Product Overview of Agilent Multipath Fading Simulator / Signature Test Set product number 11757B URL: [http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5091-1052EN.pdf] “Agilent 11757B Multipath Fading Simulator / Signature Test Set Product Overview ”

しかしながら、従来のドップラーシフト生成装置は、対象とする高周波信号を、本来の搬送波周波数という高い周波数の上ではなく、一旦受信して検波ならびにA/D変換した後に、位相と振幅とを信号の最大ドップラー周波数のナイキスト条件を満足する周期で更新させ、そのディジタルデータをD/A変換し変調ならびに周波数変換を施すため、本来の高周波信号が有する変調精度や周波数特性が、ドップラーシフト生成装置に内在する誤差や雑音で劣化する。さらに、従来のドップラーシフト生成装置は、周波数帯の異なる複数の高周波信号が存在する場合に対処できない。また、電波伝搬路は、無線通信システムにとって、ダウンリンクとアップリンクすなわち、無線基地局に代表されるネットワーク系から無線端末への伝搬と、無線端末から基地局への伝搬の双方に対してドップラー効果を必要とするが、従来のドップラーシフト生成装置は、前述のとおり、一旦通信を受信し、その成分を抽出した後にドップラーシフト効果なりフェージング効果を付加する、一方向の通信となるため、実態に即した試験環境を構築することが難しい。   However, the conventional Doppler shift generation device receives the target high frequency signal, not on the high frequency of the original carrier frequency, and once receives and detects and A / D converts the phase and amplitude to the maximum of the signal. Since the digital data is updated at a period satisfying the Nyquist condition of the Doppler frequency, and the digital data is D / A converted and subjected to modulation and frequency conversion, the modulation accuracy and frequency characteristics inherent in the high frequency signal are inherent in the Doppler shift generation device. Deteriorated by errors and noise. Furthermore, the conventional Doppler shift generation device cannot cope with a case where a plurality of high-frequency signals having different frequency bands exist. Further, the radio wave propagation path is a Doppler for a radio communication system for both downlink and uplink, that is, propagation from a network system represented by a radio base station to a radio terminal and propagation from the radio terminal to the base station. As described above, the conventional Doppler shift generation device receives a communication, extracts its components, and then adds a fading effect that becomes a Doppler shift effect as described above. It is difficult to build a test environment that suits

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高周波信号に、電波状態のままで時系列的な速度差(ドップラーシフト効果)を付加することができるドップラーシフト生成装置を提供することを目的とする。   This invention is made in view of this point, and provides a Doppler shift production | generation apparatus which can add a time-sequential speed difference (Doppler shift effect) to a high frequency signal with a radio wave state. Objective.

本発明のドップラーシフト生成装置は、指向性アンテナから送信された指向性を有する電波に対してドップラーシフトを付加する生成装置であって、一つの回転軸周りに回転可能な回転軸体と、前記回転軸体に取り付けられ、前記電波を反射させる反射面が螺旋形を為し、前記反射面の半径方向が前記回転軸に対して約90度の角度を有する回転反射体と、前記回転軸体を所定の速度で回転させる駆動手段と、を具備する構成を採る。   The Doppler shift generation device of the present invention is a generation device that adds a Doppler shift to a radio wave having directivity transmitted from a directional antenna, the rotation shaft body being rotatable around one rotation axis, A rotating reflector that is attached to a rotating shaft and has a reflecting surface that reflects the radio wave in a spiral shape, and a radial direction of the reflecting surface has an angle of about 90 degrees with respect to the rotating shaft; and the rotating shaft And a driving means for rotating the at a predetermined speed.

本発明によれば、反射面が螺旋形を為す高速回転体を備えることにより、高周波信号を高速回転体に反射させれば、電波状態の高周波信号に時系列的な速度差(ドップラーシフト効果)を付加することができる。   According to the present invention, by providing a high-speed rotating body having a spiral reflecting surface, if a high-frequency signal is reflected by the high-speed rotating body, the time-series speed difference (Doppler shift effect) Can be added.

本発明の実施の形態1に係るシステムの構造を示す図The figure which shows the structure of the system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1のドップラーシフト生成装置の構造を示す図The figure which shows the structure of the Doppler shift production | generation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2のドップラーシフト生成装置の構造を示す図The figure which shows the structure of the Doppler shift production | generation apparatus of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るシステムの構造を示す図The figure which shows the structure of the system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るシステムの構造を示す図The figure which shows the structure of the system which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るシステムの構造を示す図The figure which shows the structure of the system which concerns on Embodiment 5 of this invention. 図6に概念を示したマルチパスフェージング生成用のアンテナ群を含むマルチパスフェージング生成装置の構成を示した図The figure which showed the structure of the multipath fading production | generation apparatus containing the antenna group for the multipath fading production | generation which showed the concept in FIG. 移動体と伝搬路との間の位置関係によるドップラーシフト周波数の関係を示す図The figure which shows the relationship of the Doppler shift frequency by the positional relationship between a mobile body and a propagation path 本発明の実施の形態6に係るシステムの構成を示す図The figure which shows the structure of the system which concerns on Embodiment 6 of this invention. アンテナに生じるドップラーシフト周波数について説明する図The figure explaining the Doppler shift frequency which arises in an antenna レイリーフェージングあるいはライスフェージングを生成する場合のシステム全体を示す図Diagram showing the entire system when generating Rayleigh fading or rice fading 都市環境本来の状況を考慮した場合のマルチパスフェージング生成システムを示す図Diagram showing the multipath fading generation system when considering the actual situation of the urban environment

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係るシステムの構成を示す図である。1は回転反射体、2は回転軸体、3は回転反射体1および回転軸体2の回転軸、4は回転反射体1および回転軸体2の回転方向、5は回転反射体1の反射面の移動方向を示す。6は回転反射体1に向けて指向性を有する電波(高周波信号)を送信する指向性アンテナ、7は指向性アンテナ6に接続する無線システムとの接続線、8は指向性アンテナ6から送信された電波が通過する無線伝搬路、9は無線伝搬路8を通過した電波が回転反射体1により反射された後に通過する反射伝搬路、10は反射伝搬路を通過した電波を受信する供試無線機、11は電波暗室、12は指向性アンテナ6と供試無線機10との直接の無線結合を防ぐ手段を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system according to the first embodiment. 1 is a rotating reflector, 2 is a rotating shaft body, 3 is a rotating shaft of the rotating reflector 1 and the rotating shaft body 2, 4 is a rotating direction of the rotating reflector 1 and the rotating shaft body 2, and 5 is a reflection of the rotating reflector 1. Indicates the direction of movement of the surface. Reference numeral 6 denotes a directional antenna that transmits a directional radio wave (high-frequency signal) toward the rotary reflector 1, 7 denotes a connection line with a wireless system connected to the directional antenna 6, and 8 denotes a transmission from the directional antenna 6. A radio propagation path through which the transmitted radio wave passes, 9 is a reflection propagation path through which the radio wave that has passed through the radio propagation path 8 is reflected by the rotating reflector 1, and 10 is a test radio that receives the radio wave that has passed through the reflection propagation path. , 11 is an anechoic chamber, and 12 is a means for preventing direct wireless coupling between the directional antenna 6 and the test radio 10.

図1を用いて、本実施の形態に係るシステムの作用を説明する。任意の無線システムからの接続線7と接続された指向性アンテナ6は、無線伝搬路8を経由して回転反射体1に向けて電波を送信する。回転反射体1および回転軸体2は、図示しない駆動手段により、回転軸3の回りを回転方向4の方向に回転する。このとき、回転反射体1は、らせん形(螺旋形)を成すために反射面は5に示す方向に移動する。回転反射体1に反射された電波は反射伝搬路9を経由して供試無線機11に受信される。これらの構成は電波暗室11内に置かれる。電波暗室11と無線結合の防止手段12とにより、所望の無線伝搬路以外の無線伝搬路の発生を防止する。   The operation of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. A directional antenna 6 connected to a connection line 7 from an arbitrary wireless system transmits a radio wave toward the rotating reflector 1 via a wireless propagation path 8. The rotary reflector 1 and the rotary shaft 2 are rotated in the direction of the rotation direction 4 around the rotary shaft 3 by a driving means (not shown). At this time, since the rotary reflector 1 has a spiral shape (spiral shape), the reflecting surface moves in the direction indicated by 5. The radio wave reflected by the rotary reflector 1 is received by the test radio device 11 via the reflection propagation path 9. These components are placed in the anechoic chamber 11. The anechoic chamber 11 and the wireless coupling prevention means 12 prevent the generation of a wireless propagation path other than the desired wireless propagation path.

図2は、本実施の形態のドップラーシフト生成装置の構造を示す図である。なお、図2において、図1と共通する部分には図1と同一符号を付して説明を省略する。13は回転反射体1の回転半径、14は回転反射体1の反射面部分の径、15は回転反射体1の回転軸部分の径、16は回転反射体1のらせん形状が有するピッチ、17は回転反射体1の反射面の半径との法線方向、18は回転反射体1の回転軸と反射面法線方向との成す角度を示す。   FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of the Doppler shift generation apparatus according to the present embodiment. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 13 is the radius of rotation of the rotating reflector 1, 14 is the diameter of the reflecting surface portion of the rotating reflector 1, 15 is the diameter of the rotating shaft portion of the rotating reflector 1, 16 is the pitch of the helical shape of the rotating reflector 1, 17 Denotes a normal direction to the radius of the reflecting surface of the rotary reflector 1, and 18 denotes an angle formed by the rotation axis of the rotary reflector 1 and the normal direction of the reflecting surface.

図2を用いて、本実施の形態のドップラーシフト生成装置の作用を説明する。回転反射体1は、ピッチ16を有する螺旋形を有する。螺旋の効果により、反射面は回転反射体1が1回転するとピッチ16に相当する移動距離が与えられる。他方、回転反射体1の反射面は、反射面と回転軸3との成す角度18を直角にしている。このため反射体が供する移動距離は、そのまま無線伝搬路に対して伝搬路長変化として扱える。すなわち、反射面と回転軸3の成す角度18をθとし、ピッチ16をp(mm)とし、回転速度をr(回転/分)とすると、1時間当たりの反射面が示す移動距離l(mm)は、以下の式(1)で与えられる。ここで、式(1)の初項の数値「2」は、後述の図10に示すように電波の波源の反射面内の虚像が反射体の移動速度の2倍の速度で移動しているように作用することを意味する。
The operation of the Doppler shift generation apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The rotary reflector 1 has a spiral shape with a pitch 16. Due to the effect of the spiral, the reflecting surface is given a movement distance corresponding to the pitch 16 when the rotating reflector 1 rotates once. On the other hand, the reflection surface of the rotary reflector 1 has an angle 18 formed by the reflection surface and the rotary shaft 3 at a right angle. For this reason, the movement distance provided by the reflector can be directly treated as a propagation path length change with respect to the wireless propagation path. That is, if the angle 18 formed by the reflecting surface and the rotating shaft 3 is θ, the pitch 16 is p (mm), and the rotational speed is r (rotation / min), the moving distance l (mm) per hour indicated by the reflecting surface is shown. ) Is given by the following equation (1). Here, the numerical value “2” in the first term of the expression (1) indicates that the virtual image in the reflection surface of the radio wave source is moving at a speed twice the moving speed of the reflector as shown in FIG. It means to act as follows.

θ=90°であるので、移動距離l(mm)は、以下の式(2)となる。
Since θ = 90 °, the movement distance l (mm) is expressed by the following equation (2).

今、ピッチpを50mm、回転速度rを15,000回/分とすると、反射面の移動距離lは、90,000,000mm、すなわち90kmとなる。これは回転反射体1により、電波伝搬路上で時速90kmの移動効果を生成することとなる。   Now, assuming that the pitch p is 50 mm and the rotation speed r is 15,000 times / minute, the moving distance l of the reflecting surface is 90,000,000 mm, that is, 90 km. This means that the rotating reflector 1 generates a moving effect of 90 km / h on the radio wave propagation path.

例えば、周波数1,000MHzの無変調波で考えると、ドップラーシフト周波数fは以下の式(3)で与えられる。
For example, considering an unmodulated wave with a frequency of 1,000 MHz, the Doppler shift frequency fd is given by the following equation (3).

また周波数を2,000MHとすれば、容易に166.6Hzのドップラーシフト周波数が得られるだけでなく、1,000MHzと2,000MHzの2種類の電波に対して同時に機能する。さらに、本方式は電波伝搬路の方向性を限定するものではなく、図1の伝搬路の矢印の向きと逆方向の伝搬に対しても、同時かつ同等にドップラーシフトを与えるものである。   If the frequency is 2,000 MH, not only the Doppler shift frequency of 166.6 Hz can be easily obtained, but also functions simultaneously for two types of radio waves of 1,000 MHz and 2,000 MHz. Further, the present system does not limit the directionality of the radio wave propagation path, and applies Doppler shift to the propagation in the direction opposite to the arrow direction of the propagation path in FIG.

このように、本実施の形態によれば、反射面が螺旋形を為す高速回転体を備えることにより、高周波信号を高速回転体に反射させれば、電波状態の高周波信号に時系列的な速度差(ドップラーシフト効果)を付加することができ、従来のドップラーシフト生成装置の前述の課題をすべて解決することができる。   As described above, according to the present embodiment, by providing the high-speed rotating body having a reflecting surface in a spiral shape, if the high-frequency signal is reflected on the high-speed rotating body, the time-series speed of the high-frequency signal in the radio wave state is obtained. A difference (Doppler shift effect) can be added, and all the above-mentioned problems of the conventional Doppler shift generation device can be solved.

(実施の形態2)
上記本実施の形態1に示したドップラーシフト生成装置は、螺旋形の反射体を高速に回転することが必要である。この装置によれば、円盤の空気抵抗による発熱が、円盤を破壊する可能性がある。実施の形態2は、この課題を解決するものである。
(Embodiment 2)
The Doppler shift generating apparatus shown in the first embodiment needs to rotate the spiral reflector at high speed. According to this apparatus, the heat generated by the air resistance of the disk may destroy the disk. Embodiment 2 solves this problem.

図3は、本実施の形態のドップラーシフト生成装置の構造を示す図である。なお、図3において、図1あるいは図2と共通する部分には図1あるいは図2と同一符号を付して説明を省略する。21は第1の羽根、22は第2の羽根、23は第1の羽根21の第1の先端部と切り替わる第2の羽根22の先端部の間に存するピッチ、24は第1の羽根21の第2の先端部と切り替わる第2の羽根22の先端部の間に存するピッチを示す。   FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of the Doppler shift generation apparatus according to the present embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 or FIG. 21 is the first blade, 22 is the second blade, 23 is the pitch existing between the first tip of the first blade 21 and the second blade 22 that is switched, and 24 is the first blade 21. The pitch which exists between the front-end | tip part of the 2nd blade | wing 22 which switches to the 2nd front-end | tip part of this is shown.

図3を用いて本実施の形態のドップラーシフト生成装置の作用を説明する。図2に示したドップラーシフト生成装置は、ピッチ部すなわち円盤不連続部での段差が大きい。図3に示すドップラーシフト生成装置は、円盤を2枚の羽根に分割しており、ピッチ部での段差を図2に対して2分の1にすることができる。これにより、不連続部の断面に生成する空気流体抵抗を半減させることができる。さらに、本実施の形態では、分割数を増やすこともできる。分割数をn、ピッチ16をp(mm)とし、回転速度をr(回転/分)とすると、上記式(2)を次の式(4)に変形することができる。
The operation of the Doppler shift generation apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The Doppler shift generator shown in FIG. 2 has a large step at the pitch portion, that is, the disc discontinuous portion. The Doppler shift generation device shown in FIG. 3 divides the disk into two blades, and the step at the pitch portion can be halved with respect to FIG. Thereby, the air fluid resistance produced | generated in the cross section of a discontinuous part can be halved. Furthermore, in this embodiment, the number of divisions can be increased. When the number of divisions is n, the pitch 16 is p (mm), and the rotation speed is r (rotation / minute), the above equation (2) can be transformed into the following equation (4).

この方法によれば、上記実施の形態1で必要な回転速度とピッチの積を同一にした上で、分割数により回転速度を低下させたり、ピッチ幅を少なくさせたりすることが自由にできるようになる。   According to this method, it is possible to freely reduce the rotation speed or reduce the pitch width depending on the number of divisions after making the product of the rotation speed and the pitch required in the first embodiment equal. become.

このように、本実施の形態によれば、反射回転体の生成する発熱を軽減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the heat generated by the reflection rotator can be reduced.

(実施の形態3)
都市部における移動体でのドップラーシフト作用は、建造物等からの反射が移動体の前方だけでなく、後方からも到来することを考慮すべきである。実施の形態3は、この課題を解決する方法を提供する。図4は、本実施の形態に係るシステムの構造を示す図である。なお、図4において、図1と共通する部分には図1と同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
It should be considered that the Doppler shift effect in a moving body in an urban area is that reflection from a building or the like comes not only from the front of the moving body but also from the back. The third embodiment provides a method for solving this problem. FIG. 4 is a diagram showing the structure of the system according to the present embodiment. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG.

図4において、31は回転反射体、32は回転軸体、33は回転反射体31および回転軸体32の回転軸、34は回転反射体31および回転軸体32の回転方向、35は回転反射体31の反射面の移動方向を示す。36は回転反射体31に向けて指向性を有する電波(高周波信号)を送信する指向性アンテナ、37は指向性アンテナ6と指向性アンテナ36に接続する無線システムとの接続線7を接続するための分配器、38は指向性アンテナ36から送信された電波が通過する無線伝搬路、39は無線伝搬路38を通過した電波が回転反射体31により反射された後に通過する反射伝搬路を示す。   In FIG. 4, 31 is a rotary reflector, 32 is a rotary shaft body, 33 is a rotary shaft of the rotary reflector 31 and the rotary shaft body 32, 34 is a rotation direction of the rotary reflector 31 and the rotary shaft body 32, and 35 is a rotary reflection. The moving direction of the reflective surface of the body 31 is shown. Reference numeral 36 denotes a directional antenna that transmits a directional radio wave (high-frequency signal) toward the rotating reflector 31. Reference numeral 37 denotes a connection line 7 between the directional antenna 6 and a wireless system connected to the directional antenna 36. , 38 is a wireless propagation path through which the radio wave transmitted from the directional antenna 36 passes, and 39 is a reflection propagation path through which the radio wave that has passed through the wireless propagation path 38 is reflected by the rotating reflector 31.

図4を用いて、本実施の形態に係るシステムの作用を説明する。任意の無線システムからの接続線7と接続された指向性アンテナ6と指向性アンテナ36は、それぞれの無線伝搬路8と無線伝搬路38により回転反射体1および回転反射体31に向けている。回転反射体31は、回転反射体1が有する反射面の移動方向5とは異なる移動方向35を有しており、回転反射体31により反射伝搬路39に生成されるドップラーシフト周波数は、回転反射体1により反射伝搬路9に生成されるドップラーシフト周波数に対して、相反した極性を有する。図4において、回転反射体1と回転反射体31は、同一形状をしており、それぞれの回転方向4と回転方向34を相反する方向にしてこれを実現している。これにより供試無線機10に到達する電波は、正負のドップラーシフト周波数を得る。   The operation of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The directional antenna 6 and the directional antenna 36 connected to the connection line 7 from an arbitrary radio system are directed to the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 by the radio propagation path 8 and the radio propagation path 38, respectively. The rotating reflector 31 has a moving direction 35 different from the moving direction 5 of the reflecting surface of the rotating reflector 1, and the Doppler shift frequency generated in the reflection propagation path 39 by the rotating reflector 31 is the rotational reflection. The body 1 has a reciprocal polarity with respect to the Doppler shift frequency generated in the reflection propagation path 9. In FIG. 4, the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 have the same shape, and the rotation direction 4 and the rotation direction 34 are opposite to each other. As a result, the radio waves reaching the test radio device 10 obtain positive and negative Doppler shift frequencies.

なお、回転反射体1および回転反射体31の反射面のピッチ方向を相反するものとして、回転方向4および回転方向34を同一にすることによっても、供試無線機10に到達する電波は、正負のドップラーシフト周波数を得る。   Note that even if the rotation direction 4 and the rotation direction 34 are made the same, assuming that the pitch directions of the reflecting surfaces of the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 are opposite to each other, the radio waves reaching the test radio device 10 are positive and negative. To obtain the Doppler shift frequency.

このように、本実施の形態によれば、都市部に発生することが多い正負のドップラーシフト作用を提供することができる。また、本方式が電波伝搬路の方向性を限定するものではなく、図4の伝搬路の矢印の向きと逆方向の伝搬に対しても、同時かつ同等にドップラーシフトを与えるものであることは、上記実施の形態1と同様である。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide a positive and negative Doppler shift action that often occurs in urban areas. In addition, this method does not limit the directionality of the radio wave propagation path, and it also applies a Doppler shift to the propagation in the direction opposite to the arrow direction of the propagation path in FIG. This is the same as in the first embodiment.

(実施の形態4)
従来のドップラーシフト生成装置は、対象とする高周波信号を、一旦受信して検波ならびにA/D変換した後に、位相と振幅とを信号の最大ドップラー周波数のナイキスト条件を満足する周期で更新させ、そのディジタルデータをD/A変換し変調ならびに周波数変換を施すものである。この方法では、周波数帯の異なる複数の高周波信号が存在する場合に対処できない。実施の形態4では、この従来の課題を解決する方法を提供する。図5は、本実施の形態に係るシステムの構造を示す図である。なお、図5において、図4と共通する部分には図4と同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4)
A conventional Doppler shift generator receives a target high-frequency signal, detects and A / D-converts it, updates the phase and amplitude at a period that satisfies the Nyquist condition of the maximum Doppler frequency of the signal, Digital data is D / A converted and subjected to modulation and frequency conversion. This method cannot cope with a case where there are a plurality of high-frequency signals having different frequency bands. The fourth embodiment provides a method for solving this conventional problem. FIG. 5 is a diagram showing the structure of the system according to the present embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG.

図5において、40は回転反射体1および回転反射体31に向けて指向性を有する電波を送信する指向性アンテナ、41は指向性アンテナ40に接続する第2の無線システムとの接続線、42は指向性アンテナ6から回転反射体1に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、43は無線伝搬路42を通過した電波が回転反射体1により反射された後に通過する反射伝搬路、44は指向性アンテナ6から回転反射体31に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、45は無線伝搬路44を通過した電波が回転反射体31により反射された後に通過する反射伝搬路、46は指向性アンテナ40から回転反射体1に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、47は無線伝搬路46を通過した電波が回転反射体1により反射された後に通過する反射伝搬路、48は指向性アンテナ40から回転反射体31に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、49は無線伝搬路48を通過した電波が回転反射体31により反射された後に通過する反射伝搬路を示す。   In FIG. 5, 40 is a directional antenna that transmits radio waves having directivity toward the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31, 41 is a connection line with the second wireless system that is connected to the directional antenna 40, 42. Is a radio propagation path through which a radio wave transmitted from the directional antenna 6 toward the rotary reflector 1 passes, 43 is a reflection propagation path through which the radio wave passed through the radio propagation path 42 is reflected by the rotary reflector 1, 44 is a radio propagation path through which the radio wave transmitted from the directional antenna 6 toward the rotary reflector 31 passes, and 45 is a reflection propagation path through which the radio wave passed through the radio propagation path 44 is reflected by the rotary reflector 31. , 46 is a radio propagation path through which the radio wave transmitted from the directional antenna 40 toward the rotary reflector 1 passes, and 47 is a radio propagation path after the radio wave that has passed through the radio propagation path 46 is reflected by the rotary reflector 1. 48 is a radio propagation path through which a radio wave transmitted from the directional antenna 40 toward the rotary reflector 31 passes, and 49 is after the radio wave that has passed through the radio propagation path 48 is reflected by the rotary reflector 31. The reflection propagation path which passes is shown.

図5を用いて、本実施の形態に係るシステムの作用を説明する。一般にアンテナは周波数特性を有する。このため、複数種の周波数帯に対応した無線システムを構築するためには、周波数帯に対応したそれぞれのアンテナを用いることが自然である。いま、第1の周波数に指向性アンテナ6を、第2の周波数に指向性アンテナ40を対応させるとする。図5に示す本実施の形態のシステムでは、この2基の指向性アンテナのそれぞれが、無線伝搬路42、44、46および48を介して回転反射体1と回転反射体31に電波を送信する。回転反射体1と回転反射体31にて反射された電波は、それぞれ反射伝搬路43、45、47および49を介して、供試無線機10に受信される。   The operation of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In general, an antenna has frequency characteristics. For this reason, in order to construct a radio system corresponding to a plurality of types of frequency bands, it is natural to use respective antennas corresponding to the frequency bands. Now, assume that the directional antenna 6 corresponds to the first frequency and the directional antenna 40 corresponds to the second frequency. In the system of the present embodiment shown in FIG. 5, each of the two directional antennas transmits radio waves to the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 via the radio propagation paths 42, 44, 46 and 48. . The radio waves reflected by the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 are received by the test radio device 10 via the reflection propagation paths 43, 45, 47 and 49, respectively.

このように、本実施の形態によれば、異なる周波数帯の無線システムの電波に対して、同時に正負のドップラーシフト周波数を提供することができる。また、本方式が電波伝搬路の方向性を限定するものではなく、図5の伝搬路の矢印の向きと逆方向の伝搬に対しても、同時かつ同等にドップラーシフトを与えるものであることは、上記実施の形態1および実施の形態3と同様である。   Thus, according to the present embodiment, positive and negative Doppler shift frequencies can be simultaneously provided for radio waves of radio systems in different frequency bands. In addition, this method does not limit the directionality of the radio wave propagation path, and it also applies a Doppler shift to the propagation in the direction opposite to the arrow direction of the propagation path in FIG. This is the same as the first embodiment and the third embodiment.

なお、図5のシステムにおいて、正負のドップラーシフト周波数の一方が不要の場合に、回転反射体を単一にすることも可能である。   In the system of FIG. 5, when one of the positive and negative Doppler shift frequencies is unnecessary, it is possible to use a single rotating reflector.

(実施の形態5)
都市部においては、建物反射が単純ではなく、複数の建物からの反射を考慮する必要がある。従来、複数の周波数帯の無線システムに対するマルチパスフェージング環境を擬似する手段の実現が困難であるという課題がある。本実施の形態は、この従来の課題に対して解決の方法を提供するものである。図6は、本実施の形態に係るシステムの構造を示す図である。なお、図6において、図5と共通する部分には図5と同一符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
In urban areas, building reflections are not simple, and reflections from multiple buildings must be taken into account. Conventionally, there is a problem that it is difficult to realize means for simulating a multipath fading environment for a radio system of a plurality of frequency bands. The present embodiment provides a method for solving this conventional problem. FIG. 6 is a diagram showing the structure of the system according to the present embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG.

図6において、50は無線システムとの接続線7に接続された第1のマルチパスフェージング生成用のアンテナ群、51は第2の無線システムとの接続線41に接続された第2のマルチパスフェージング生成用のアンテナ群、52はアンテナ群50から回転反射体1に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、53は無線伝搬路52を通過した電波が回転反射体1により反射された後に通過する反射伝搬路、54はアンテナ群50から回転反射体31に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、55は無線伝搬路54を通過した電波が回転反射体31により反射された後に通過する反射伝搬路、56はアンテナ群51から回転反射体1に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、57は無線伝搬路56を通過した電波が回転反射体1により反射された後に通過する反射伝搬路、58はアンテナ群51から回転反射体31に向けて送信された電波が通過する無線伝搬路、59は無線伝搬路58を通過した電波が回転反射体31により反射された後に通過する反射伝搬路を示す。   In FIG. 6, 50 is a first multipath fading antenna group connected to the connection line 7 with the wireless system, and 51 is a second multipath connected to the connection line 41 with the second wireless system. An antenna group for fading generation, 52 is a wireless propagation path through which radio waves transmitted from the antenna group 50 toward the rotary reflector 1 pass, and 53 is a radio propagation path through which the radio propagation path 52 is reflected by the rotary reflector 1 A reflection propagation path that passes later, 54 is a radio propagation path through which radio waves transmitted from the antenna group 50 toward the rotary reflector 31 pass, and 55 is a radio propagation path through which the radio propagation path 54 is reflected by the rotary reflector 31 A reflection propagation path that passes later, 56 is a radio propagation path through which radio waves transmitted from the antenna group 51 toward the rotary reflector 1 pass, and 57 is a rotation reflection of radio waves that have passed through the radio propagation path 56. 1 is a reflection propagation path that passes after being reflected by 1, 58 is a radio propagation path through which a radio wave transmitted from the antenna group 51 toward the rotary reflector 31 passes, and 59 is a radio wave transmission path that passes through the radio propagation path 58. The reflection propagation path which passes after being reflected by 31 is shown.

図6を用いて、本実施の形態に係るシステムの作用を説明する。いま、第1の周波数にマルチパスフェージング生成用のアンテナ群50を、第2の周波数にアンテナ群51を対応させるとする。図6に示すシステムでは、この2群のアンテナ群のそれぞれが、無線伝搬路52、54、56および58を介して回転反射体1と回転反射体31に電波を送信する。回転反射体1と回転反射体31にて反射された電波は、それぞれ反射伝搬路53、55、57および59を介して、供試無線機10に受信される。   The operation of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Now, it is assumed that the antenna group 50 for generating multipath fading corresponds to the first frequency, and the antenna group 51 corresponds to the second frequency. In the system shown in FIG. 6, each of the two groups of antennas transmits radio waves to the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 via the radio propagation paths 52, 54, 56 and 58. The radio waves reflected by the rotary reflector 1 and the rotary reflector 31 are received by the test radio device 10 via the reflection propagation paths 53, 55, 57 and 59, respectively.

図7は、図6に概念を示したマルチパスフェージング生成用のアンテナ群を含むマルチパスフェージング生成装置の構成を示した図である。図7において、61は図6における無線システムとの接続線7に相当する。62は分配器、63は電子制御可能な伝送量調整部、64は伝送量調整部63の伝送量調整素子、65はパスである伝搬路のそれぞれの遅延量調整部、66は遅延量調整部65の遅延量調整素子、67は伝搬路のアンテナ群、68はアンテナにより生成される電波伝搬路を示す。69は電子制御部、70は制御信号線である。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a multipath fading generation apparatus including the antenna group for multipath fading generation whose concept is shown in FIG. In FIG. 7, 61 corresponds to the connection line 7 with the wireless system in FIG. 62 is a distributor, 63 is an electronically controllable transmission amount adjustment unit, 64 is a transmission amount adjustment element of the transmission amount adjustment unit 63, 65 is a delay amount adjustment unit of each propagation path as a path, and 66 is a delay amount adjustment unit 65 is a delay amount adjusting element, 67 is an antenna group of the propagation path, and 68 is a radio wave propagation path generated by the antenna. 69 is an electronic control unit, and 70 is a control signal line.

図7を用いて、マルチパスフェージング生成方法を説明する。無線システムとの接続線61は、複数の伝搬路を模擬するために分配器62により複数の線路に分割される。この線路は伝送量調整部63接続され、伝送量調整部63を構成する伝送量調整素子64を通る、その各出力線路は遅延量調整部65に接続し、遅延量調整部65を構成する伝送量調整素子66によりそれぞれの遅延量が与えられる。図7においては、所望の遅延量に相当する線路長を有するケーブルで構成している。それぞれ遅延時間td1、td2、td3、td4、td5、td6、td7、td8を与える。遅延量調整部65の各出力線路は、線路数のアンテナを備えたアンテナ群67に接続されて、電波となり電波伝搬路68を形成する。以上により、電波伝搬路68においてマルチパスフェージング環境が構築される。 A multipath fading generation method will be described with reference to FIG. The connection line 61 with the wireless system is divided into a plurality of lines by a distributor 62 in order to simulate a plurality of propagation paths. This line is connected to the transmission amount adjustment unit 63 and passes through the transmission amount adjustment element 64 constituting the transmission amount adjustment unit 63, and each output line thereof is connected to the delay amount adjustment unit 65, and the transmission constituting the delay amount adjustment unit 65. Each delay amount is given by the amount adjusting element 66. In FIG. 7, a cable having a line length corresponding to a desired delay amount is used. Each delay time t d1, t d2, t d3 , t d4, t d5, t d6, give the t d7, t d8. Each output line of the delay amount adjusting unit 65 is connected to an antenna group 67 having antennas of the number of lines, and becomes a radio wave to form a radio wave propagation path 68. As described above, a multipath fading environment is constructed in the radio wave propagation path 68.

このように、本実施の形態によれば、異なる周波数帯の無線システムの電波に対して、同時に正負のドップラーシフト周波数を有するマルチパスフェージング環境を提供することができる。また、本方式が電波伝搬路の方向性を限定するものではなく、図6の伝搬路の矢印の向きと逆方向の伝搬に対しても、同時かつ同等にドップラーシフトを与えるものであることは、上記実施の形態1、実施の形態3および実施の形態4と同様である。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide a multipath fading environment having simultaneously positive and negative Doppler shift frequencies for radio waves of radio systems in different frequency bands. In addition, this method does not limit the directivity of the radio wave propagation path, and it also applies a Doppler shift to the propagation in the direction opposite to the arrow direction of the propagation path in FIG. This is the same as the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment.

なお、図6のシステムにおいて、正負のドップラーシフト周波数の一方が不要の場合に、回転反射体を単一にすることも可能である。   In the system of FIG. 6, when one of the positive and negative Doppler shift frequencies is unnecessary, it is possible to use a single rotating reflector.

(実施の形態6)
ここで、実際の屋外環境においては、図8に示すように、多重伝搬路すなわちマルチパスによる様々なドップラーシフト周波数が生成される。図8は、移動体と伝搬路との間の位置関係によるドップラーシフト周波数の関係を示す図である。
(Embodiment 6)
Here, in an actual outdoor environment, as shown in FIG. 8, various Doppler shift frequencies are generated by multiple propagation paths, that is, multipaths. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship of the Doppler shift frequency depending on the positional relationship between the moving body and the propagation path.

図8において、移動体81が速度v(t)で進行し、電波伝搬路82が角度θにて到来したとすると、到来波の相対速度はv(t)cosθで与えられる。一般には異なる角度からの到来波が複数存在する。都市部では基地局から送信された電波が、建物などで反射、回折または散乱を受けて受信点に到達する場合が多い。この場合に、基地局からの直接波が見えない環境で移動しながら受信する場合に、到来波の合成波の振幅は、時間の関数において平均値が「0」で、等しい分散を持つ。これをレイリーフェージングと呼ぶ。レイリーフェージングは、受信波の振幅強度の確立分布がレイリー分布するために命名されたものである。理論的には、到来する受信波の数がNで、それぞれの振幅をa、位相をφとすると、受信点での合成波の時間tに対する変動は、搬送波の角周波数をωとして次の式(5)のように表すことができる。
In FIG. 8, if the moving body 81 travels at a speed v (t) and the radio wave propagation path 82 arrives at an angle θ, the relative speed of the incoming wave is given by v (t) cos θ. In general, there are a plurality of incoming waves from different angles. In urban areas, radio waves transmitted from base stations are often reflected, diffracted or scattered by buildings or the like and reach the receiving point. In this case, in the case of receiving while moving in an environment where the direct wave from the base station cannot be seen, the amplitude of the synthesized wave of the incoming wave has an equal variance with an average value of “0” in the function of time. This is called Rayleigh fading. Rayleigh fading is named because the probability distribution of amplitude intensity of received waves is Rayleigh distributed. Theoretically, assuming that the number of incoming received waves is N, the amplitude of each is a i , and the phase is φ i , the fluctuation of the synthesized wave at the receiving point with respect to time t is the angular frequency of the carrier wave as ω c. It can be expressed as the following equation (5).

ここで、Nが十分に大きく、各到来波の振幅aがほぼ等しく、位相φがランダムであるとする。受信点を移動させてaを観測すると、上記式(5)の振幅の正弦の合成値と振幅の余弦の合成値とは、平均値が「0」、等しい分散値の、互いに独立な正規分布を持つものとなる。このとき、受信振幅がRになる確率p(R)は次の式(6)で与えられる。
Here, it is assumed that N is sufficiently large, the amplitude a i of each incoming wave is substantially equal, and the phase φ i is random. When the reception point is moved and a i is observed, the synthesized value of the sine of the amplitude and the synthesized value of the cosine of the amplitude in the above formula (5) are normal values with an average value of “0” and equal variance values, independent of each other. It will have a distribution. At this time, the probability p (R) that the reception amplitude is R is given by the following equation (6).

これは、受信点を移動して観測される、受信波の振幅レベルRの出現確率を表している。これがレイリー分布であり、受信波に対して或る振幅レベルRを設定したとき、R以下となる累積確率分布はP(R)である(式(7)参照)。
This represents the appearance probability of the amplitude level R of the received wave observed by moving the reception point. This is the Rayleigh distribution, and when a certain amplitude level R d is set for the received wave, the cumulative probability distribution that is equal to or less than R d is P (R d ) (see Expression (7)).

これに対して、基地局が見える環境での多重伝搬路においては、ライスフェージングが生成される。基地局アンテナが見える、見通し内伝搬や、到来波の一つEが他の波より非常に強いとき、受信振幅がRになる確率p(R)は次の式(8)で与えられる。これはライス(または仲上-ライス)分布と呼ばれる。なお、式(8)において、σ/2はE以外の到来波の合成電力で、rはEの電力とσ/2の比である。また、I(x)は0次の変形ベッセル関数である。
On the other hand, rice fading is generated in a multiple propagation path in an environment where the base station can be seen. The probability p (R) that the reception amplitude becomes R when the base station antenna is visible, the line-of-sight propagation, or one of the incoming waves E o is much stronger than the other waves, is given by the following equation (8). This is called the Rice (or Nakagami-Rice) distribution. In Equation (8), σ / 2 is the combined power of incoming waves other than E o , and r is the ratio of E o power to σ / 2. I o (x) is a zeroth-order modified Bessel function.

上記式(5)において受信点の移動速度をv(t)で与えると、角周波数ωと位相φを次の式(9)に示す関係にする必要がある。速度v(t)で走行する場合の角度θからの到来波の周波数ωはω(θ)の合成として表されるべきであることから、上記式(5)に式(9)を代入すると次の式(10)になる。
In the above equation (5), when the moving speed of the receiving point is given by v (t), the angular frequency ω c and the phase φ i need to have the relationship shown in the following equation (9). Since the frequency ω c of the incoming wave from the angle θ when traveling at the speed v (t) should be expressed as a synthesis of ω c (θ), the formula (9) is substituted into the formula (5). Then, the following equation (10) is obtained.

式(10)は、様々な方角θと遅延時間から生じる位相φによる係数項が主波cosωtおよびsinωtに乗ぜられていることを示す。ここで、式(10)において、ω×v/cはドップラー周波数であり、ω×(v/c)×cosωθが各方角からのベクトル成分としてのドップラー周波数である。上記式(10)は、標準的な場合として、次の式(11)で表すことができる。
Equation (10) shows that the coefficient terms by the phase phi i resulting from a variety of directions θ and the delay time is multiplied to the main signal cos .omega c t and sin .omega c t. Here, in Expression (10), ω c × v / c is a Doppler frequency, and ω c × (v / c) × cos ωθ i is a Doppler frequency as a vector component from each direction. The above formula (10) can be expressed by the following formula (11) as a standard case.

すなわち、レイリーフェージング環境あるいはライスフェージング環境を模擬するためには、単一のドップラー周波数の生成だけでは、シミュレーションが不十分である場合がある。   That is, in order to simulate a Rayleigh fading environment or a rice fading environment, the simulation may be insufficient only by generating a single Doppler frequency.

そこで、本実施の形態では、上記実施の形態1等で説明した円盤型反射体を用いて、フェイリーフェージング環境あるいはライスフェージング環境が示す複数のドップラーシフト周波数を生成する場合について説明する。具体的には、上記実施の形態1等で説明した円盤型反射体へ、照射角度すなわち入射角と出射角の組が互いに異なる複数の電波を照射する。   Therefore, in the present embodiment, a case will be described in which a plurality of Doppler shift frequencies indicated by the Fay fading environment or the Rice fading environment are generated using the disk-shaped reflector described in the first embodiment or the like. Specifically, a plurality of radio waves having different irradiation angles, that is, sets of incident angles and outgoing angles, are irradiated onto the disk-shaped reflector described in the first embodiment.

図9は、本実施の形態に係るシステムの構成を示す図である。図9に示すように、ドップラーシフト生成装置91は、回転反射体92と、回転反射体92に回転を与える回転手段93と、回転反射体92を収容する容器95と、を有する。なお、図9には、回転反射体92と回転手段93とを結ぶ回転軸94、回転反射体92の反射面の移動方向96、回転反射体92の反射面(反射に利用する部分)97、電波の伝搬路群98、伝搬路98と回転反射体92の軸とのなす角度(入射角)99が示されている。また、図9には、それぞれ異なる角度で電波を回転反射体92に照射し或いは受信する指向性アンテナ群101〜106、111〜116が示されている。   FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a system according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 9, the Doppler shift generation device 91 includes a rotating reflector 92, a rotating unit 93 that rotates the rotating reflector 92, and a container 95 that houses the rotating reflector 92. In FIG. 9, a rotating shaft 94 that connects the rotating reflector 92 and the rotating means 93, a moving direction 96 of the reflecting surface of the rotating reflector 92, a reflecting surface (portion used for reflection) 97 of the rotating reflector 92, A radio wave propagation path group 98 and an angle (incident angle) 99 formed by the propagation path 98 and the axis of the rotary reflector 92 are shown. In addition, FIG. 9 shows directional antenna groups 101 to 106 and 111 to 116 that irradiate or receive the rotating reflector 92 with radio waves at different angles.

以下、図9を用いて、本実施の形態に係るシステムの作用を説明する。いま、アンテナ101からの電波の伝搬路98は、入射角99を以って反射面97に入る。反射面97で反射された電波は、入射角99と等しい角度で反対方向に進みアンテナ111に入る。同様の原理で、アンテナ102からアンテナ112へ、アンテナ103からアンテナ113へ、アンテナ104からアンテナ114へ、アンテナ105からアンテナ115へ、アンテナ106からアンテナ116へ、それぞれ電波が到達する。   Hereinafter, the operation of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Now, the radio wave propagation path 98 from the antenna 101 enters the reflecting surface 97 with an incident angle 99. The radio wave reflected by the reflecting surface 97 travels in the opposite direction at an angle equal to the incident angle 99 and enters the antenna 111. On the same principle, radio waves arrive from the antenna 102 to the antenna 112, from the antenna 103 to the antenna 113, from the antenna 104 to the antenna 114, from the antenna 105 to the antenna 115, and from the antenna 106 to the antenna 116, respectively.

このとき、反射面の速度はvとして、それぞれのアンテナに生じるドップラーシフト周波数について図10を用いて説明する。   At this time, the velocity of the reflecting surface is assumed to be v, and the Doppler shift frequency generated in each antenna will be described with reference to FIG.

図10には、時刻t0における回転反射体の反射面の位置121、時刻t1における回転反射体の反射面の位置122、入射伝搬路123、入射伝搬路123に対する反射点124、入射伝搬路123に対する反射波伝搬路125、時刻t1における反射点126、時刻t1における入射路123に対する反射波伝搬路127、入射路123を形成するアンテナ128、反射波伝搬路125および127を収容するアンテナ129、アンテナ128の電波放射点130、入射伝搬路123の入射角131、反射波伝搬路125の反射角132、時刻t0における反射面121によるアンテナ128の電波放射点130の鏡像134、アンテナ128の時刻t0における鏡像135、時刻t1における電波放射点130の鏡像136、時刻t1におけるアンテナ128の鏡像137が示されている。   FIG. 10 shows the position 121 of the reflecting surface of the rotating reflector at time t0, the position 122 of the reflecting surface of the rotating reflector at time t1, the incident propagation path 123, the reflection point 124 for the incident propagation path 123, and the incident propagation path 123. Reflected wave propagation path 125, reflection point 126 at time t1, reflected wave propagation path 127 with respect to incident path 123 at time t1, antenna 128 forming incident path 123, antenna 129 housing reflected wave propagation paths 125 and 127, antenna 128 Radio wave radiation point 130, incident angle 131 of incident propagation path 123, reflection angle 132 of reflected wave propagation path 125, mirror image 134 of radio wave radiation point 130 of antenna 128 by reflecting surface 121 at time t0, and mirror image of antenna 128 at time t0. 135, mirror image 136 of radio wave radiation point 130 at time t1, time t1 Mirror image 137 of the definitive antenna 128 is shown.

入射波123は、時刻t0において、反射点124において反射され、反射波125となる。このとき、鏡像134は、鏡面(反射面)121からの法線方向lと等しい反対側に位置する。   The incident wave 123 is reflected at the reflection point 124 at time t0 and becomes a reflected wave 125. At this time, the mirror image 134 is located on the opposite side equal to the normal direction l from the mirror surface (reflection surface) 121.

次に、時刻t0から時刻t1の間に反射面121から反射面122に移動すると、鏡像134は鏡像136に移動する。反射波を受信するアンテナ129から見ると、あたかも電波が鏡像アンテナから放射されているように見える。   Next, when moving from the reflecting surface 121 to the reflecting surface 122 between time t0 and time t1, the mirror image 134 moves to the mirror image 136. When viewed from the antenna 129 that receives the reflected wave, it appears as if radio waves are radiated from the mirror image antenna.

ここで、鏡像は、反射面の移動距離Lの2倍を移動するが、鏡像のアンテナ129に対する移動距離は、2Lcosθとなる。次の式(12)に示すように、時刻t0と時刻t1との差で除算することにより、鏡像アンテナのアンテナ129に対する移動速度が、求まる。
Here, the mirror image moves twice the moving distance L of the reflecting surface, but the moving distance of the mirror image with respect to the antenna 129 is 2L cos θ. As shown in the following equation (12), the moving speed of the mirror image antenna with respect to the antenna 129 is obtained by dividing by the difference between the time t0 and the time t1.

この式(12)から明らかなように、鏡像アンテナのアンテナ129に対する移動速度は、入射角度がゼロの時、すなわち反射面に垂直に入射した場合に対して、cosθだけ小さくなる。これは、図8に示した移動体と伝播路のなす角度とから成るドップラーシフト周波数の低下と全く同一効果が得られることを示している。   As is clear from this equation (12), the moving speed of the mirror image antenna with respect to the antenna 129 is reduced by cos θ when the incident angle is zero, that is, when the incident angle is perpendicular to the reflecting surface. This indicates that exactly the same effect as the reduction of the Doppler shift frequency composed of the angle formed by the moving body and the propagation path shown in FIG. 8 can be obtained.

すなわち、図9に示したように、互いに異なる入射角を有する電波を回転反射体の反射面で反射させれば、互いに異なるドップラーシフト周波数を生成することができることは明らかである。   That is, as shown in FIG. 9, it is obvious that different Doppler shift frequencies can be generated if radio waves having different incident angles are reflected by the reflecting surface of the rotary reflector.

図11にレイリーフェージングあるいはライスフェージングを生成する場合のシステム全体を示す。図11は、図7に、本実施の形態の目的に沿う変更を加えたものである。なお、図11において、図7と共通する部分には、図7と同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。   FIG. 11 shows the entire system when Rayleigh fading or rice fading is generated. FIG. 11 is obtained by adding changes to FIG. 7 in accordance with the purpose of the present embodiment. In FIG. 11, the same reference numerals as those in FIG. 7 are given to portions common to those in FIG. 7, and detailed description thereof is omitted.

図11には、図7に対して、新たに、マルチパスを形成するためのアンテナ群71、伝搬路72、反射波を収容するアンテナ群73、アンテナ群73で収容した反射波を合成する合成器74、合成器74の出力75が示されている。   In FIG. 11, a combination of the antenna group 71 for forming a multipath, the propagation path 72, the antenna group 73 for accommodating the reflected wave, and the reflected wave accommodated by the antenna group 73 is newly added to FIG. 7. The output 75 of the combiner 74 and the combiner 74 is shown.

図9のアンテナ群101から106が図11のアンテナ71に対応し、図9の入射伝搬路群および反射伝搬路群が図11の伝搬路72に対応し、図9のアンテナ群111〜116が図11のアンテナ群74に対応する。従って、図11において、上記式(11)に対応する機能が具備されることが明らかである。   The antenna groups 101 to 106 in FIG. 9 correspond to the antenna 71 in FIG. 11, the incident propagation path group and the reflection propagation path group in FIG. 9 correspond to the propagation path 72 in FIG. 11, and the antenna groups 111 to 116 in FIG. This corresponds to the antenna group 74 in FIG. Therefore, in FIG. 11, it is clear that the function corresponding to the above formula (11) is provided.

図12に、都市環境本来の状況を考慮した場合のマルチパスフェージング生成システムを示す。なお、図12において、図11と共通する部分には、図11と同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。   FIG. 12 shows a multipath fading generation system in consideration of the original situation of the urban environment. In FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG. 11 are given to portions common to FIG. 11, and detailed description thereof is omitted.

図12には、図11に対して、新たに、マルチパスの電波強度と遅延量を調整した各パスの出力を束ねる合成器76、合成器76の出力をアンテナ群71に伝える手段77、アンテナ群71に合成器76の出力を分割する分配器78、アンテナ群それぞれに対応した電力調整を図る減衰器群79が示されている。   In FIG. 12, a synthesizer 76 that bundles the outputs of the paths whose multipath radio wave intensity and delay amount are adjusted, and a means 77 for transmitting the output of the synthesizer 76 to the antenna group 71, an antenna, A distributor 78 that divides the output of the combiner 76 into a group 71 and an attenuator group 79 that performs power adjustment corresponding to each antenna group are shown.

すなわち、図12に示したマルチパスフェージング生成システムは、マルチパスで到来した電波群に対して、一律にレイリーフェージングもしくはライスフェージング化を施すものである。   That is, the multipath fading generation system shown in FIG. 12 uniformly applies Rayleigh fading or rice fading to radio waves that arrive via multipath.

このように、本実施の形態によれば、互いに異なる入射角を有する電波を回転反射体の反射面で反射させることにより、互いに異なるドップラーシフト周波数を生成することができ、レイリーフェージング環境あるいはライスフェージング環境を模擬することができる。   Thus, according to the present embodiment, different Doppler shift frequencies can be generated by reflecting radio waves having different incident angles on the reflecting surface of the rotary reflector, and the Rayleigh fading environment or the rice fading can be generated. The environment can be simulated.

本発明は、無線通信および電波伝搬の試験に用いるに好適である。   The present invention is suitable for use in wireless communication and radio wave propagation tests.

1,31 回転反射体
2,32 回転軸体
6,36 指向性アンテナ
10 供試無線機
50,51 アンテナ群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31 Rotating reflector 2,32 Rotating shaft body 6,36 Directional antenna 10 Radio equipment under test 50, 51 Antenna group

Claims (6)

指向性アンテナから送信された指向性を有する電波に対してドップラーシフトを付加する生成装置であって、
一つの回転軸周りに回転可能な回転軸体と、
前記回転軸体に取り付けられ、前記電波を反射させる反射面が螺旋形を為し、前記反射面の半径方向が前記回転軸に対して約90度の角度を有する回転反射体と、
前記回転軸体を所定の速度で回転させる駆動手段と、
を具備するドップラーシフト生成装置。
A generator for adding a Doppler shift to a radio wave having directivity transmitted from a directional antenna,
A rotating shaft body rotatable around one rotating shaft;
A rotating reflector that is attached to the rotating shaft and has a spiral shape that reflects the radio waves, and a radial direction of the reflecting surface has an angle of about 90 degrees with respect to the rotating shaft;
Driving means for rotating the rotating shaft at a predetermined speed;
A Doppler shift generation apparatus comprising:
前記回転反射体は、複数に分割された形状を有する、請求項1に記載のドップラーシフト生成装置。   The Doppler shift generation apparatus according to claim 1, wherein the rotary reflector has a shape divided into a plurality of parts. 前記回転軸体および前記回転反射体からなる対を2つ有し、
前記駆動手段は、第1の回転反射体と第2の回転反射体が同一形状の場合に第1の回転軸体と第2の回転軸体とを相反する方向に回転させ、前記第1の回転反射体と前記第2の回転反射体の反射面のピッチ方向が相反するもので有る場合に前記第1の回転軸体と前記第2の回転軸体とを同一方向に回転させる、
請求項1に記載のドップラーシフト生成装置。
Having two pairs of the rotating shaft body and the rotating reflector,
The driving means rotates the first rotating shaft body and the second rotating shaft body in opposite directions when the first rotating reflector and the second rotating reflector have the same shape, and Rotating the first rotating shaft body and the second rotating shaft body in the same direction when the pitch directions of the reflecting surfaces of the rotating reflector and the second rotating reflector are opposite to each other;
The Doppler shift generation apparatus according to claim 1.
前記回転反射体は、周波数、変復調方式または通信方式の少なくとも一つが互いに異なる複数の装置から照射された複数の電波を反射させる、請求項1から請求項3のいずれかに記載のドップラーシフト生成装置。   4. The Doppler shift generation device according to claim 1, wherein the rotary reflector reflects a plurality of radio waves emitted from a plurality of devices having at least one of a frequency, a modulation / demodulation method, and a communication method. . 前記回転反射体は、互いに異なる入射角により照射された複数の電波を反射させる、請求項1から請求項4のいずれかに記載のドップラーシフト生成装置。   The Doppler shift generation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotary reflector reflects a plurality of radio waves irradiated at different incident angles. 請求項1から請求項5のいずれかに記載のドップラーシフト生成装置と、
複数の遅延手段と減衰量調整手段から成る遅延波群生成手段と、
を組み合わせたドップラーシフト生成装置。
A Doppler shift generation device according to any one of claims 1 to 5,
A delayed wave group generating means comprising a plurality of delay means and attenuation adjustment means;
A Doppler shift generation device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106918903A (en) * 2017-03-29 2017-07-04 西安交通大学 A kind of optics rotates Doppler frequency converter

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