JP2013211689A - フェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができるフェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法を提供する。
【解決手段】フェージングシミュレータは、フェージング演算部１５を備え、フェージング演算部１５は、複数のマルチパス生成部１００と、これらの出力信号を合成するマルチパス合成部１０１と、を備え、マルチパス生成部１００は、フェージング設定を変更する前後において、遅延のスムージング処理を行う遅延変更スムージング処理部１１２、相関変更のスムージング処理を行う相関変更スムージング処理部１３３、パスロスのスムージング処理を行うパスロス変更スムージング処理部１５２を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば携帯電話やモバイル端末等の移動通信端末に対して電波伝搬環境を模擬するフェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法に関する。

近年、携帯電話やモバイル端末等の移動通信端末が急速に発達している。基地局から移動通信端末に到達する電波は、その伝搬経路の地形や構造物などによる反射、散乱、あるいは回折などにより多重波になり、電波の振幅及び位相は場所によってランダムに変化する。この伝搬経路内を移動しながら基地局からの電波を受信する場合には、電波のマルチパス伝搬によるフェージングが生じる。その結果、デジタル方式の通信環境では符号誤りが増大し、伝送品質が大きく劣化する。そのため、移動通信端末の通信性能を評価する際には、基地局を模擬した基地局擬似装置とともに電波伝搬環境を模擬するフェージングシミュレータと呼ばれる装置が利用されている。

複数の電波伝搬環境下での試験を複数のパラメータの変更により連続的に行う際には、基地局擬似装置と移動通信端末との間での接続を維持したままフェージングシミュレータの動作を変更できることが望ましい。このため、例えば、特許文献１に記載されたフェージングシミュレータが提案されている。

特許文献１記載のフェージングシミュレータは、入力信号に対して伝送路を模擬する処理を施し、入力信号について得られる最初の有効な処理結果から順次出力する信号処理部と、入力信号に対する蓄積を行い、信号処理部から最初の有効な処理結果が出力されるタイミングに合わせて、蓄積した入力信号の読出しを開始する信号バイパス部と、信号処理部の出力又は信号バイパス部の出力のいずれかを選択的に出力する信号選択部と、信号処理部に対するパラメータ又は機能の変更処理を行っている期間を除く期間には信号処理部の出力を信号選択部から出力させ、変更処理を行っている期間は、信号バイパス部から読出された信号を信号選択部から出力させる制御部と、を備えている。

この構成により、特許文献１記載のものは、信号処理部が入力信号について得られる最初の有効な処理結果データの出力タイミングを信号バイパス部に通知し、そのタイミングに合わせて信号バイパス部が蓄積していた入力信号の読出しを開始するので、信号バイパス部の遅延を信号処理部と同等の遅延に自動で合わせることができ、パラメータの変更の際に信号を途切れさせることがなくなる。

特開２００９−１８８９３２号公報

ところで、近時、より現実に近い電波伝搬環境を模擬するため、フェージングシミュレータの動作設定を試験中に動的に変更することが求められている。とりわけ、無線通信高速化技術の１つであるＭＩＭＯ（Multi Input - Multi Output：多元入力多元出力通信システム）方式の実用化により、その要求は今後さらに高まるものと考えられる。

しかしながら、特許文献１記載のものでは、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更すると不連続点が生じるという課題があった。すなわち、フェージングの各パラメータが瞬時に変更されるので、信号の振幅、位相に急激な変化や不連続点を生じ、移動通信端末の通信性能の評価に影響を与えるおそれがあった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができるフェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るフェージングシミュレータは、入力信号にフェージング効果を付加することにより、多元入力多元出力通信システム（ＭＩＭＯ）方式の伝送路を模擬するフェージングシミュレータ（１０）であって、前記入力信号に、電波の伝搬距離に相当する遅延を付加するための遅延パラメータと、電波の散乱の効果を付加するための散乱パラメータと、電波の伝搬距離及び反射によって生じるレベル低下を示すパスロスを付加するためのパスロスパラメータと、のうちの少なくとも１つを含むフェージングパラメータを設定するパラメータ設定手段（１２ａ）と、前記フェージングパラメータによるフェージング設定を切り替える際に、切り替え前のフェージング設定と切り替え後のフェージング設定との間に所定の遷移時間を設定する遷移時間設定手段（１２ｂ）と、前記遷移時間において、前記遅延パラメータ、前記散乱パラメータ及び前記パスロスパラメータのうちの少なくとも１つについて前記切り替え前の値を前記切り替え後の値にスムーズに変更するスムージング処理手段（１１２、１３３、１５２）と、を備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１に係るフェージングシミュレータは、スムージング処理手段が、遅延パラメータ、散乱パラメータ及びパスロスパラメータのうちの少なくとも１つについて切り替え前の値を切り替え後の値にスムーズに変更するので、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができる。

本発明の請求項２に係るフェージングシミュレータは、前記スムージング処理手段は、所定の時間応答関数に基づいて、前記散乱パラメータについて前記切り替え前の値を前記切り替え後の値にスムーズに変更するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項２に係るフェージングシミュレータは、所定の時間応答関数の特性に基づいて、散乱パラメータについての切り替えをスムーズに行うことができる。

本発明の請求項３に係るフェージングシミュレータは、試験者が操作する操作部（１１）をさらに備え、前記遷移時間設定手段は、前記試験者が前記操作部を操作して入力した遷移時間を設定するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項３に係るフェージングシミュレータは、フェージング設定の前後で任意の遷移時間を試験者に設定させることができる。

本発明の請求項４に係るフェージングシミュレータは、前記スムージング処理手段が行ったスムージング結果を解析するスムージング結果解析手段（１６）と、前記スムージング結果解析手段の解析結果を表示する表示手段（１３）と、をさらに備えた構成を有している。

この構成により、本発明の請求項４に係るフェージングシミュレータは、スムージング結果解析手段の解析結果を表示するので、本試験前における試験条件の設定に資することができる。

本発明の請求項５に係るフェージングシミュレータは、前記スムージング結果解析手段は、前記散乱パラメータのスムージング結果を解析する際に、前記遷移時間内における前記散乱の変化の緩やかさを求めるものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項５に係るフェージングシミュレータは、散乱パラメータのスムージング結果を適切に解析することができる。

本発明の請求項６に係るフェージングシミュレータは、前記表示手段は、前記スムージング結果解析手段の解析結果をグラフ表示するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項６に係るフェージングシミュレータは、スムージング結果解析手段の解析結果を、視認性を高めて試験者に提示することができる。

本発明の請求項７に係るフェージングシミュレーション方法は、入力信号にフェージング効果を付加することにより、多元入力多元出力通信システム（ＭＩＭＯ）方式の伝送路を模擬するフェージングシミュレーション方法であって、前記入力信号に、電波の伝搬距離に相当する遅延を付加するための遅延パラメータと、電波の散乱の効果を付加するための散乱パラメータと、電波の伝搬距離及び反射によって生じるレベル低下を示すパスロスを付加するためのパスロスパラメータと、のうちの少なくとも１つを含むフェージングパラメータを設定するパラメータ設定ステップ（Ｓ１１）と、前記フェージングパラメータによるフェージング設定を切り替える際に、切り替え前のフェージング設定と切り替え後のフェージング設定との間に所定の遷移時間を設定する遷移時間設定ステップ（Ｓ１２）と、前記遷移時間において、前記遅延パラメータ、前記散乱パラメータ及び前記パスロスパラメータのうちの少なくとも１つについて前記切り替え前の値を前記切り替え後の値にスムーズに変更するスムージング処理ステップ（Ｓ１６）と、を含む構成を有している。

この構成により、本発明の請求項７に係るフェージングシミュレーション方法は、スムージング処理ステップにおいて、遅延パラメータ、散乱パラメータ及びパスロスパラメータのうちの少なくとも１つについて切り替え前の値を切り替え後の値にスムーズに変更するので、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができる。

本発明は、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができるという効果を有するフェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法を提供することができるものである。

本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるブロック構成図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態において、ＭＩＭＯ方式の説明図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるフェージング設定の説明図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるフェージング演算部の詳細なブロック構成図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるスムージング処理についての説明図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態における遅延変更スムージング処理部が行う遅延のスムージング処理の説明図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるドップラ効果源信号生成部及び相関演算部の構成例を示す図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるパスロス変更スムージング処理部が行うパスロスのスムージング処理の説明図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態において、解析相関値の算出についての説明図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるスムージング結果解析部が表示部にリスト表示する解析結果表の一例を示す図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態におけるスムージング結果解析部が表示部にグラフ表示する解析結果グラフの一例を示す図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態における動作を示すフローチャートである。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態における動作を示すタイミングチャートである。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態において、ドップラ効果生成部の他の態様を示すブロック構成図である。 本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態の他の態様を示すブロック構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

まず、本発明に係るフェージングシミュレータの一実施形態における構成について説明する。

図１に示すように、フェージングシミュレータ１０は、操作部１１、設定手段１２、表示部１３、設定変更サイクル生成部１４、フェージング演算部１５、スムージング結果解析部１６を備えている。このフェージングシミュレータ１０は、ＭＩＭＯ方式のＭ×Ｎの伝送路を模擬するものである。なお、フェージングシミュレータ１０が入出力する信号は、デジタル信号とする。

ＭＩＭＯ方式は、図２に示すように、基地局側で移動通信端末に伝達したい情報を複数ＭのアンテナＴｘ_１、Ｔｘ_２、...、Ｔｘ_Ｍから同一周波数で同時に出力し、これを移動通信端末が複数ＮのアンテナＲｘ_１、Ｒｘ_２、...、Ｒｘ_Ｎで受信し、移動通信端末の内部で情報の分離処理を行い、情報伝達量の向上を実現しようとするものである。

フェージングシミュレータ１０は、試験者が設定した各種のフェージング効果を入力信号に付加するためのパラメータ（例えば、遅延、減衰、散乱等の設定パラメータ）による設定（以下「フェージング設定」という。）によって定められる各種の信号を順次、予め定められた回数だけ繰り返しながら移動通信端末（図示せず）に出力するようになっている。本実施形態では、フェージング設定をＰとおりとし、フェージング設定＃１〜＃Ｐで示す。

図３に示すように、フェージングシミュレータ１０は、フェージング設定＃１〜＃Ｐの各種のフェージング効果が入力信号に付加された信号を、順次、例えば１０時間連続して繰り返しながら移動通信端末に出力するものである。

操作部１１は、移動通信端末の試験における各試験条件の入力や、表示部１３の表示内容を設定するため、試験者が操作するものであって、例えば、キーボード、ダイヤル又はマウスのような入力デバイス、これらを制御する制御回路やソフトウェア等で構成されている。

操作部１１に入力される試験条件としては、例えば、フェージング設定＃１〜＃Ｐの各パラメータ設定値、試験信号の通信方式、遷移時間、設定変更サイクルなどである。

試験信号の通信方式としては、例えば、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）やＬＴＥ（Long Term Evolution）等である。ここで、移動通信においては、通信データを時間軸方向で区分した通信データ単位が規定されるのが一般的である。この通信データ単位は、フレーム、サブフレーム、スロット等と呼称される。そして、通信方式によっては、この通信データ単位が複数種類規定されている。その場合、後述する設定変更サイクルの基準として、どの通信データ単位を用いるかを試験者が選択できるようになっていてもよい。以後、この通信データ単位をフレームと呼ぶ。通信方式（及びフレーム種別）が指定されれば、フレーム長や、１フレームに含まれるサンプル数が決まる。

遷移時間は、あるフェージング設定から、それに続くフェージング設定に切り換える際に、両者間でフェージング設定を遷移させる時間であり、試験者は遷移時間を任意の時間に設定できる。

設定変更サイクルは、フェージング設定＃１〜＃Ｐの各種のフェージング効果が入力信号に付加された信号を移動通信端末に出力する各時間長である。例えば、フェージング設定＃１では２００ミリ秒、フェージング設定＃２では３００ミリ秒、といった時間長である。この時間長は、フェージング設定＃１〜＃Ｐにおいて同じであってもよいし、互いに異なっていてもよく、試験内容に応じて試験者が、設定されたフレーム長を最小分解能として任意に設定できる。この設定変更サイクルは、フレーム数で表すこともできる。さらに、試験信号の通信方式を参照すれば、１フレーム信号に含まれるサンプル数が決まるので、設定変更サイクルはサンプル数で表すこともできる。

設定手段１２は、試験者が操作部１１を操作することによって入力したフェージング設定、遷移時間及び設定変更サイクルの情報をフェージング演算部１５に出力するようになっている。具体的には、設定手段１２は、フェージング設定を行うためのパラメータを設定するパラメータ設定部１２ａ、遷移時間を設定する遷移時間設定部１２ｂ、設定変更サイクルを設定する設定変更サイクル設定部１２ｃを有している。ここで、パラメータ設定部１２ａは、本発明に係るパラメータ設定手段を構成する。また、遷移時間設定部１２ｂは、本発明に係る遷移時間設定手段を構成する。

また、設定手段１２は、試験者が操作部１１を操作した情報を表示部１３に出力するようになっている。

表示部１３は、試験者が操作部１１を操作した情報を表示するとともに、フェージング試験の動作状態を表示するようになっている。この表示部１３は、本発明に係る表示手段を構成する。

設定変更サイクル生成部１４は、入力信号のサンプル数をカウントし、カウントしたサンプル数に基づいて、フェージング設定の設定を変更するための設定変更情報をフェージング演算部１５に出力するようになっている。具体的には、設定変更サイクル生成部１４は、カウントしたサンプル数が設定変更サイクル値相当になったとき、設定変更情報をフェージング演算部１５に出力する。なお、設定変更サイクル値は、設定変更サイクル設定部１２ｃから入力する。

フェージング演算部１５は、入力信号と、設定手段１２が設定したフェージング設定のデータ及び遷移時間と、設定変更サイクル生成部１４が生成した設定変更情報とを入力するようになっている。そして、フェージング演算部１５は、フェージング設定で示されるフェージング効果を入力信号に付加して出力するようになっている。

次に、フェージング演算部１５の詳細な構成について、図４を用いて説明する。

図４に示すように、フェージング演算部１５は、複数のマルチパス生成部１００と、これらの出力信号を合成するマルチパス合成部１０１と、を備えている。複数のマルチパス生成部１００は、それぞれ、フェージングが発生するパスを模擬するものであり、最終的にマルチパス合成部１０１で合成することによって実際のフェージングが模擬できる。

フェージングを模擬するため、マルチパス生成部１００は、電波の伝搬距離分に相当する遅延を生成する遅延生成部１１０、電波の散乱の効果を付加するためのドップラ効果を生成するドップラ効果生成部１３０、電波の伝搬距離及び反射によって生じるレベル低下を示すパスロスを生成するパスロス生成部１５０を備えている。

遅延生成部１１０は、遅延設定手段１２０、遅延設定選択部１１１、遅延変更スムージング処理部１１２、遅延演算部１１３を備えている。

遅延設定手段１２０は、フェージング設定＃１〜＃Ｐに対応して、遅延設定部１２１〜１２ＰのＰ個で構成されている。遅延設定部１２１〜１２Ｐは、それぞれ、フェージング設定＃１〜＃Ｐの設定パラメータのうち遅延に係るパラメータが設定されるようになっている。

遅延設定選択部１１１は、設定変更サイクル生成部１４から設定変更情報を入力し、設定変更情報に基づいて、遅延設定部１２１〜１２Ｐから該当する遅延設定値を選択して遅延変更スムージング処理部１１２に出力するようになっている。すなわち、遅延設定選択部１１１は、設定変更前後の２つの遅延設定を選択する。例えば、設定変更情報がフェージング設定＃１からフェージング設定＃２に変更する情報を含む場合、遅延設定選択部１１１は、これらに対応した遅延設定部１２１及び１２２を選択し、フェージング設定＃１及びフェージング設定＃２の遅延設定値を遅延変更スムージング処理部１１２に出力するようになっている。

遅延変更スムージング処理部１１２は、遷移時間設定部１２ｂから遷移時間情報を入力し、遷移時間内において遅延のスムージング処理を行うようになっている。この遅延変更スムージング処理部１１２は、本発明に係るスムージング処理手段を構成する。

ここで、スムージング処理について、図５を用いて説明する。

図５は、フェージング設定を、フェージング設定ｎからフェージング設定ｎ＋１に遷移させる場合におけるスムージング処理を概念的に示したものである。図示のように、試験者が任意に設定した遷移時間だけ時間をかけて、フェージング設定ｎとフェージング設定ｎ＋１との間の振幅、位相の変化がスムーズに（滑らかに）変化するよう、フェージング設定ｎの設定値をフェードアウト、フェージング設定ｎ＋１の設定値をフェードインする。

遅延変更スムージング処理部１１２においては、例えば、図６に示す遅延のスムージング処理を行う。すなわち、遅延変更スムージング処理部１１２は、遅延時間が１０μｓのフェージング設定＃１から、遅延時間が２０μｓのフェージング設定＃２に切り替える場合、遷移時間内に、両者間の遅延時間差を例えば１０分割して補間することにより、両者間で遅延時間がスムーズに変化するよう処理する。

遅延演算部１１３は、遅延変更スムージング処理部１１２の出力信号に従って入力信号に遅延処理を行うようになっている。

遅延変更スムージング処理部１１２は、前述の処理を行うため、例えば、ＲＡＭ、遅延フィルタ及びフィルタ係数のテーブルで構成されている。なお、フィルタ係数のテーブルを持つ代わりに、例えばリアルタイムでフィルタ係数を算出する構成としてもよい。

ドップラ効果生成部１３０は、ドップラ効果源信号生成部１３１、相関演算手段１４０、相関設定選択部１３２、相関変更スムージング処理部１３３、ドップラ効果演算部１３４を備えている。

ドップラ効果源信号生成部１３１は、例えば、ＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise）信号生成器で構成される。

相関演算手段１４０は、フェージング設定＃１〜＃Ｐに対応して、相関演算部１４１〜１４ＰのＰ個で構成されている。相関演算部１４１〜１４Ｐは、それぞれ、フェージング設定＃１〜＃Ｐの設定パラメータのうちドップラ効果（散乱）に係るパラメータが設定されるようになっている。

ここで、図７を参照して、ドップラ効果源信号生成部１３１及び相関演算部１４１の構成例を説明する。

図７は、図２に示したＭＩＭＯ方式において、送信アンテナ２本（Ｍ＝２）、受信アンテナ２本（Ｎ＝２）の構成とした場合の電波伝搬路の伝送特性を示すチャネルインパルス応答のうち、Ｔｘ_１とＲｘ_１との間のチャネルインパルス応答ｈ１１を求めるための構成図である。

図示のように、ドップラ効果源信号生成部１３１は、互いに独立事象である４つのＡＷＧＮ信号生成器１３１ａ〜１３１ｄで構成されている。ＡＷＧＮ信号生成器１３１ａ〜１３１ｄの各出力値はＮ１〜Ｎ４である。この出力値は時間とともに変化する。

相関演算部１４１は、乗算器１４１ａ〜１４１ｄ、加算器１４１ｅで構成されている。乗算器１４１ａ〜１４１ｄは、それぞれ、ＡＷＧＮ信号生成器１３１ａ〜１３１ｄの出力値と、重み付け係数ａ１１〜ａ１４とを乗算して重み付け処理を行うようになっている。重み付け係数ａ１１〜ａ１４は、設定手段１２からのフェージング設定に含まれているデータである。加算器１４１ｅは、各重み付け結果を加算して、例えばチャネルインパルス応答ｈ１１に対応するＡＷＧＮ信号を求めるようになっている。

相関演算部１４１以外の相関演算部１４２〜１４Ｐも、前述の相関演算部１４１と同様な構成を有している。すなわち、相関演算手段１４０は、ＭＩＭＯ方式に対応して、［数１］に示すクロネッカーモデルに基づいて生成されたＡＷＧＮ信号を出力するものである。このＡＷＧＮ信号により、チャネルインパルス応答ｈ１１、ｈ２１、ｈ１２、ｈ２２の相互間の相関（似かより具合）が示される。

相関設定選択部１３２は、設定変更サイクル生成部１４から設定変更情報を入力し、設定変更情報に基づいて、相関演算部１４１〜１４Ｐから該当する相関演算出力を選択して相関変更スムージング処理部１３３に出力するようになっている。すなわち、相関設定選択部１３２は、設定変更前後の２つの相関演算出力を選択する。例えば、設定変更情報がフェージング設定＃１からフェージング設定＃２に変更する情報を含む場合、相関設定選択部１３２は、相関演算部１４１及び１４２を選択し、フェージング設定＃１及びフェージング設定＃２の相関演算出力を相関変更スムージング処理部１３３に出力するようになっている。

相関変更スムージング処理部１３３は、遷移時間設定部１２ｂから遷移時間情報を入力し、遷移時間内において相関変更のスムージング処理を、例えば所定の時間応答関数（窓関数）を用いて行うようになっている。窓関数としては、［数２］に示すブラックマン窓関数や、ハン、ハミング、カイザー、三角、方形などがある。相関変更スムージング処理部１３３は、これら複数の窓関数のうち、試験者が操作部１１を介して指定した窓関数を選択して処理を行うようになっていてもよい。［数２］において、ｎは個々のサンプル、Ｎはサンプル数を示し、遷移時間（図５参照）の最終のサンプルをＮ−１としている。なお、相関変更スムージング処理部１３３は、本発明に係るスムージング処理手段を構成する。

ドップラ効果演算部１３４は、相関変更スムージング処理部１３３の出力信号に従って入力信号にドップラ効果を付加する処理を行うようになっている。

パスロス生成部１５０は、パスロス設定手段１６０、パスロス設定選択部１５１、パスロス変更スムージング処理部１５２、パスロス演算部１５３を備えている。

パスロス設定手段１６０は、フェージング設定＃１〜＃Ｐに対応して、パスロス設定部１６１〜１６ＰのＰ個で構成されている。パスロス設定部１６１〜１６Ｐは、それぞれ、フェージング設定＃１〜＃Ｐの設定パラメータのうちパスロス（減衰）に係るパラメータが設定されるようになっている。

パスロス設定選択部１５１は、設定変更サイクル生成部１４から設定変更情報を入力し、設定変更情報に基づいて、パスロス設定部１６１〜１６Ｐから該当するパスロス設定値を選択してパスロス変更スムージング処理部１５２に出力するようになっている。すなわち、パスロス設定選択部１５１は、設定変更前後の２つのパスロス設定値を選択する。例えば、設定変更情報がフェージング設定＃１からフェージング設定＃２に変更する情報を含む場合、パスロス設定選択部１５１は、パスロス設定部１６１及び１６２を選択し、フェージング設定＃１及びフェージング設定＃２のパスロス設定値をパスロス変更スムージング処理部１５２に出力するようになっている。

パスロス変更スムージング処理部１５２は、遷移時間設定部１２ｂから遷移時間情報を入力し、遷移時間内においてパスロスのスムージング処理を行うようになっている。このパスロス変更スムージング処理部１５２は、本発明に係るスムージング処理手段を構成する。

具体的には、パスロス変更スムージング処理部１５２は、例えば、図８の概念図に示すように、フェージング設定を変更する遷移時間において移動平均を求めることにより、パスロスの変更をスムーズにする。図８に示した例では、遷移時間において、７個のサンプル点のパスロスの平均値を求める処理を時間方向に移動して計５段で行っている。この処理段数を増やす程パスロスの変更がスムーズになる。

パスロス演算部１５３は、パスロス変更スムージング処理部１５２の出力信号に従って入力信号にパスロスを付加する処理を行うようになっている。

図１に戻り、スムージング結果解析部１６は、フェージング演算部１５から演算結果のデータを取得して表示部１３に表示するようになっている。このスムージング結果解析部１６は、本発明に係るスムージング結果解析手段を構成する。

以下、フェージング演算部１５の相関変更スムージング処理部１３３が行ったドップラ効果に関するスムージング処理の解析表示について説明する。

スムージング結果解析部１６は、相関変更スムージング処理部１３３がフェージング設定の変更時において相関値をフェードアウト、フェードインした結果について、［数３］に示す解析相関値を算出するようになっている。

［数３］について、図９を用いて具体的に説明する。図９は、フェージング設定が、フェージング設定＃１からフェージング設定＃４まで順次切り替えられた場合を示している。図９において、時刻ｔ０は、フェージング設定の切り替え開始時刻又は解析相関値の解析基準の時刻を示す。時刻（ｔ０＋Δｔ）は、ｔ０よりΔｔだけ経過した時刻を示す。

［数３］の分母及び分子に記載した関数Ｅ（ ）は、フェージング設定の切り替えポイントにおける時刻ｔ０、時刻（ｔ０＋Δｔ）での相関値の平均を示している。図９に示した例では、分母は［数４］で示され、分子は［数５］で示される。

［数３］において、解析相関値が、例えば０．９になる時間Δｔを９０％コヒーレンス時間と呼ぶ。スムージング結果解析部１６は、例えば、９０％コヒーレンス時間、５０％コヒーレンス時間を算出して、その算出結果を表示部１３に表やグラフにより表示する。その結果、試験者は、フェージング設定の変更箇所での変化の緩やかさを評価することができる。

解析相関値は前述のように算出されるので、解析相関値の解析結果の更新間隔と、解析相関値の表示結果の信頼度とはトレードオフの関係を有する。すなわち、［数４］、［数５］に示したような、相関値の平均を求める処理において平均回数を増加させると、解析相関値の更新間隔が長時間となるが、解析相関値の表示結果の信頼度は高くなる。一方、平均回数を減少させると、解析相関値の更新間隔が短時間となるが、解析相関値の表示結果の信頼度は低くなってしまう。

このため、ユーザが使用状況に応じて前述のトレードオフを調整できるよう、解析相関値の計算に要する平均回数をフェージングシミュレータ１０に設定できる構成とするのが好ましい。例えば、平均回数の設定機能を操作部１１に持たせ、ユーザが入力した平均回数の設定情報を操作部１１からスムージング結果解析部１６に送信する構成とすれば、前述のトレードオフを調整することが可能となる。

図１０に、スムージング結果解析部１６が表示部１３にリスト表示する解析結果表の一例を示す。この解析結果表は、チャネルインパルス応答ｈ１１、ｈ２１、ｈ１２、ｈ２２について、９０％コヒーレンス時間、５０％コヒーレンス時間を求めた場合のものである。

例えば、フェージングシミュレータ１０は、フェージング設定＃１〜＃３の３つが設定された場合、＃１→＃２→＃３→＃１→＃２・・・というループを繰り返す。フェージングシミュレータ１０の動作中にコヒーレンス時間をモニタするためのボタンが表示部１３に設けられているとする。試験者がモニタ用のボタンを押すごとに表示結果が更新される。このボタンが押されたときの直近のコヒーレンス時間のデータが「ｃｕｒｒｅｎｔ」欄に表示される。試験開始からボタンが押されるまでの期間の平均値が「ａｖｅ」欄に、最大値が「ｍａｘ」欄に、最小値が「ｍｉｎ」欄に表示される。

図１１に、スムージング結果解析部１６が表示部１３にグラフ表示する解析結果グラフの一例を示す。横軸を試験時間、縦軸をコヒーレンス時間として、チャネルインパルス応答ｈ１１、ｈ２１、ｈ１２、ｈ２２の結果が示されている。なお、図１１では、各結果を実線で示しているが、結果を互いに識別できるよう、線の太さ、形状を変更したり、色付けしたりしてもよい。

図１０に示した解析結果表や、図１１に示した解析結果グラフをスムージング結果解析部１６が表示部１３に表示することにより、試験者は、例えば、本試験を実施する前に、遷移時間や窓関数の設定を事前確認でき、適切な条件設定が行える。

なお、スムージング結果解析部１６が、解析結果のデータを保存するログ機能を有する構成としてもよい。これにより、試験者は、保存されたログを確認したり、ログのデータを加工して異なる解析に用いたりすることができる。

図１に戻り、マルチパス合成部１０１は、複数のマルチパス生成部１００の出力信号を合成し、合成した信号を出力するようになっている。

次に、本実施形態におけるフェージングシミュレータ１０の動作について図１２を用いて説明する。このフローチャートにより、本発明に係るフェージングシミュレーション方法を示している。

パラメータ設定部１２ａは、試験者が操作部１１を操作して入力した情報に基づいて、フェージング設定を行うための各パラメータを設定し（ステップＳ１１）、フェージング演算部１５に出力する。

各パラメータは、例えば、電波の伝搬距離に相当する遅延を付加するための遅延パラメータ、電波の散乱の効果を付加するための散乱パラメータ、電波の伝搬距離及び反射によって生じるレベル低下を示すパスロスを付加するためのパスロスパラメータ等である。

遷移時間設定部１２ｂは、試験者が操作部１１を操作して入力した情報に基づいて、遷移時間を設定し（ステップＳ１２）、フェージング演算部１５に出力する。

設定変更サイクル設定部１２ｃは、設定変更サイクルを設定し（ステップＳ１３）、設定変更サイクル値を設定変更サイクル生成部１４に出力する。

設定変更サイクル生成部１４は、入力信号のサンプル数をカウントし、カウントしたサンプル数に基づいて、フェージング設定の設定を変更するための設定変更情報をフェージング演算部１５に出力する（ステップＳ１４）。

遅延生成部１１０の遅延設定選択部１１１、ドップラ効果生成部１３０の相関設定選択部１３２、パスロス生成部１５０のパスロス設定選択部１５１は、それぞれ、設定変更サイクル生成部１４から設定変更情報を入力し、選択処理を行う（ステップＳ１５）。

具体的には、設定変更情報がフェージング設定＃１からフェージング設定＃２に変更する情報を含む場合は、以下のように選択処理を行う。

遅延設定選択部１１１は、これらに対応した遅延設定部１２１及び１２２を選択し、フェージング設定＃１及びフェージング設定＃２の遅延設定値を入力する。

相関設定選択部１３２は、相関演算部１４１及び１４２を選択し、フェージング設定＃１及びフェージング設定＃２の相関演算出力を入力する。

パスロス設定選択部１５１は、パスロス設定部１６１及び１６２を選択し、フェージング設定＃１及びフェージング設定＃２のパスロス設定値を入力する。

遅延生成部１１０の遅延変更スムージング処理部１１２、ドップラ効果生成部１３０の相関変更スムージング処理部１３３、パスロス生成部１５０のパスロス変更スムージング処理部１５２は、それぞれ、遷移時間情報を入力し、スムージング処理を行う（ステップＳ１６）。

遅延変更スムージング処理部１１２は、例えば、フェージング設定の切り替え前後の遅延時間差を所定数に分割して補間することにより、両者間で遅延時間がスムーズに変化するよう処理する。

相関変更スムージング処理部１３３は、所定の時間応答関数（例えばブラックマン窓関数）を用いて、相関変更のスムージング処理を行う。

パスロス変更スムージング処理部１５２は、例えば、フェージング設定を変更する遷移時間において移動平均を求めることにより、パスロスの変更をスムーズにする。

マルチパス合成部１０１は、複数のマルチパス生成部１００の出力信号を合成し（ステップＳ１７）、合成した信号を出力する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１７、Ｓ１８と並行して、スムージング結果解析部１６は、フェージング演算部１５から演算結果のデータを取得して、スムージング処理結果の解析を行い（ステップＳ１９）、表示部１３はスムージング処理結果を表示する（ステップＳ２０）。

次に、フェージングシミュレータ１０の動作をタイミングチャートでは図１３に示すようになる。

設定変更情報が＃１を示す場合は、フェージング設定は＃１になり、出力信号はフェージング設定＃１が適用されたものとなる。

次に、設定変更情報が＃２に変更されると、フェージング設定は＃２になり、フェージング設定＃２が適用された信号が出力される。

ここで、設定変更情報が＃１が設定変更情報＃２に変更される設定変更ポイントにおいて、前述のスムージング処理が実行される。

なお、設定変更情報が最後の＃Ｐになってフェージング設定＃Ｐが適用された信号が出力された後は、設定変更情報は＃１に戻り、以降繰り返す。

以上のように、本実施形態におけるフェージングシミュレータ１０は、切り替え前の値を切り替え後の値にスムーズに変更する構成を備えたので、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができる。

なお、前述の実施形態において、フェージング設定＃１〜＃Ｐに対応して、遅延設定部、相関演算部、パスロス設定部をそれぞれＰ個で構成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、遅延設定部、相関演算部、パスロス設定部をそれぞれ２個で構成し、演算で使用されていない方の設定部を設定手段１２が逐次更新する構成としてもよい。

また、前述の実施形態では、遅延生成部１１０、ドップラ効果生成部１３０、パスロス生成部１５０の３つを含む構成を例に挙げたが、これらの少なくとも１つを備えるフェージングシミュレータとしてもよい。

また、前述の実施形態のドップラ効果生成部１３０の代わりに、図１４に示す構成のドップラ効果生成部１７０を用いてもよい。相関設定部１８０は、設定手段１２（図１参照）からのフェージング設定に含まれている重み付け係数ａ１１〜ａ１４が設定される。相関設定選択部１７１は、Ｐ個の相関設定部１８１〜１８Ｐから、該当する２つの相関設定部を選択して、それぞれの重み付け係数を２つの相関演算部１９１、１９２に分けて出力する。２つの相関演算部１９１、１９２は、前述の実施形態の相関演算部１４１と同様にそれぞれ相関演算処理を行って、相関変更スムージング処理部１３３に出力する。相関変更スムージング処理部１３３及びドップラ効果演算部１３４は、前述の実施形態と同様に機能し、ドップラ効果を付加する処理を行う。この構成では、相関演算部が２つで済むので、より簡易な構成とすることができる。

次に、フェージングシミュレータの他の態様を説明する。前述の実施形態では、入出力信号はデジタル信号としていた。図１５に示すフェージングシミュレータ２０は、入出力信号としてアナログ信号を扱う構成を有する。

すなわち、フェージングシミュレータ２０は、ダウンコンバート部２１、ＡＤ変換部２２、ＤＡ変換部２３、アップコンバート部２４、クロック発生部２５を備えている。

ダウンコンバート部２１は、アナログ値のＲＦ（無線周波数）信号を入力信号として入力し、ベースバンド信号に変換するようになっている。

ＡＤ変換部２２は、アナログ値のベースバンド信号をデジタル値のベースバンド信号に変換後にサンプリングしてフェージング演算部１５に出力するようになっている。

ＤＡ変換部２３は、フェージング演算部１５が出力するデジタル値のベースバンド信号をアナログ値のベースバンド信号に変換するようになっている。

アップコンバート部２４は、ＤＡ変換部２３が出力するアナログ値のベースバンド信号を所定のＲＦ信号に変換するようになっている。

クロック発生部２５は、入出力信号をサンプリングするためのクロックを生成し、設定変更サイクル生成部１４に出力するようになっている。

したがって、フェージングシミュレータ２０は、アナログ信号を入出力する構成において、前述のフェージングシミュレータ１０と同様な効果が得られる。

以上のように、本発明に係るフェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法は、フェージングの模擬試験中に動作設定を変更しても不連続点の発生を回避することができるという効果を有し、携帯電話やモバイル端末等の移動通信端末に対して電波伝搬環境を模擬するフェージングシミュレータ及びフェージングシミュレーション方法として有用である。

１０、２０ フェージングシミュレータ
１１ 操作部
１２ 設定手段
１２ａ パラメータ設定部（パラメータ設定手段）
１２ｂ 遷移時間設定部（遷移時間設定手段）
１２ｃ 設定変更サイクル設定部
１３ 表示部（表示手段）
１４ 設定変更サイクル生成部
１５ フェージング演算部
１６ スムージング結果解析部（スムージング結果解析手段）
１００ マルチパス生成部
１０１ マルチパス合成部
１１０ 遅延生成部
１１１ 遅延設定選択部
１１２ 遅延変更スムージング処理部（スムージング処理手段）
１１３ 遅延演算部
１２０ 遅延設定手段
１２１〜１２Ｐ 遅延設定部
１３０、１７０ ドップラ効果生成部
１３１ ドップラ効果源信号生成部
１３２、１７１ 相関設定選択部
１３３ 相関変更スムージング処理部（スムージング処理手段）
１３４ ドップラ効果演算部
１４０ 相関演算手段
１４１〜１４Ｐ、１９１、１９２ 相関演算部
１５０ パスロス生成部
１５１ パスロス設定選択部
１５２ パスロス変更スムージング処理部（スムージング処理手段）
１５３ パスロス演算部
１６０ パスロス設定手段
１６１〜１６Ｐ パスロス設定部
１８０（１８１〜１８Ｐ） 相関設定部

Claims (7)

1. 入力信号にフェージング効果を付加することにより、多元入力多元出力通信システム（ＭＩＭＯ）方式の伝送路を模擬するフェージングシミュレータ（１０）であって、
   前記入力信号に、電波の伝搬距離に相当する遅延を付加するための遅延パラメータと、電波の散乱の効果を付加するための散乱パラメータと、電波の伝搬距離及び反射によって生じるレベル低下を示すパスロスを付加するためのパスロスパラメータと、のうちの少なくとも１つを含むフェージングパラメータを設定するパラメータ設定手段（１２ａ）と、
   前記フェージングパラメータによるフェージング設定を切り替える際に、切り替え前のフェージング設定と切り替え後のフェージング設定との間に所定の遷移時間を設定する遷移時間設定手段（１２ｂ）と、
   前記遷移時間において、前記遅延パラメータ、前記散乱パラメータ及び前記パスロスパラメータのうちの少なくとも１つについて前記切り替え前の値を前記切り替え後の値にスムーズに変更するスムージング処理手段（１１２、１３３、１５２）と、
   を備えたことを特徴とするフェージングシミュレータ。
2. 前記スムージング処理手段は、所定の時間応答関数に基づいて、前記散乱パラメータについて前記切り替え前の値を前記切り替え後の値にスムーズに変更するものであることを特徴とする請求項１に記載のフェージングシミュレータ。
3. 試験者が操作する操作部（１１）をさらに備え、
   前記遷移時間設定手段は、前記試験者が前記操作部を操作して入力した遷移時間を設定するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフェージングシミュレータ。
4. 前記スムージング処理手段が行ったスムージング結果を解析するスムージング結果解析手段（１６）と、
   前記スムージング結果解析手段の解析結果を表示する表示手段（１３）と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のフェージングシミュレータ。
5. 前記スムージング結果解析手段は、前記散乱パラメータのスムージング結果を解析する際に、前記遷移時間内における前記散乱の変化の緩やかさを求めるものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のフェージングシミュレータ。
6. 前記表示手段は、前記スムージング結果解析手段の解析結果をグラフ表示するものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のフェージングシミュレータ。
7. 入力信号にフェージング効果を付加することにより、多元入力多元出力通信システム（ＭＩＭＯ）方式の伝送路を模擬するフェージングシミュレーション方法であって、
   前記入力信号に、電波の伝搬距離に相当する遅延を付加するための遅延パラメータと、電波の散乱の効果を付加するための散乱パラメータと、電波の伝搬距離及び反射によって生じるレベル低下を示すパスロスを付加するためのパスロスパラメータと、のうちの少なくとも１つを含むフェージングパラメータを設定するパラメータ設定ステップ（Ｓ１１）と、
   前記フェージングパラメータによるフェージング設定を切り替える際に、切り替え前のフェージング設定と切り替え後のフェージング設定との間に所定の遷移時間を設定する遷移時間設定ステップ（Ｓ１２）と、
   前記遷移時間において、前記遅延パラメータ、前記散乱パラメータ及び前記パスロスパラメータのうちの少なくとも１つについて前記切り替え前の値を前記切り替え後の値にスムーズに変更するスムージング処理ステップ（Ｓ１６）と、
   を含むことを特徴とするフェージングシミュレーション方法。

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