JP3109997B2 - フェーディングシミュレータ - Google Patents
フェーディングシミュレータInfo
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- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
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Description
ム、携帯電話システム、簡易携帯電話システム等のデジ
タル通信システムに組込まれている各種電子装置に対し
て変調試験信号を印加する変調信号発生装置に係わり、
特に、この変調信号発生装置内に組込まれたフェーディ
ングシミュレータに関する。
に示すように、一つの基地局1に対して複数の移動局2
が通信可能である。基地局1と移動局2との間で送受信
される信号は一般に高周波の搬送波信号を伝送データで
変調した変調信号である。したがって、このデジタル通
信システムに組込まれている各種電子装置の性能を測定
する場合には、図8(a)に示すように、変調信号発生
装置3で変調試験信号aを作成して、この変調試験信号
aを被測定装置4へ印加し、この被測定装置4の出力信
号bを測定装置5へ入力する。そして、この測定装置5
で出力信号bを解析することによって被測定装置4の各
種性能を測定する。
基地局1と移動局2との間を電波媒体を用いて接続する
場合は、送受信される信号に電波の特有の現象であるフ
ェーティング現象が発生する。よって、基地局1及び各
移動局2に入力される信号にもフェーディイング現象が
発生している。
種電子装置の耐フェーティング性能を測定する必要があ
る。このため、図8(b)に示すように、変調信号発生
装置3と被試験装置4との間にフェーディングシミュレ
ータ6を挿入する。変調信号発生装置3から出力される
変調試験信号aにこのフェーディングシユレータ6を用
いて強制的にフェーディングを発生させて、フェーディ
ングを含む変調試験信号a1 を被試験装置4へ印加す
る。試験装置5は被試験装置4の出力信号b1 を解析す
ることによって被試験装置4の耐フェーティング性能を
測定する。
9に示すように構成されている。変調信号発生装置3は
複数のデータで直交変調されたアナログの変調試験信号
aを出力する。この変調試験信号aは、tを時刻、jを
虚数単位とすると、例えば(1) 式のように同相成分と直
交成分とを加算した式で表現できる。
信号aは直交復調器7へ入力される。
数fc を用いて、この変調試験信号aを同相成分信号R
e{r(t)}と直交成分信号Im{r(t)}とからなるベースバ
ンド信号に復調する。ベースバンド信号の同相成分信号
Re{r(t)}と直交成分信号Im{r(t))はそれぞれ乗算器
8a,8b,9a,9bへ入力される。
性雑音(White Gaussian Noise) を発生する。各雑音発
生器10a,10bから出力された白色ガウス性雑音は
次のフェーディングフィルタ11a,11bで周波数規
制が施され、それぞれフェーディング信号として出力さ
れる。
数特性を有するフェーディングフィルタで周波数規制し
て極めて狭帯域の有色雑音とすると、この有色雑音でフ
ェーディング現象を極めてよく近似させることが実証さ
れている。
ングフィルタ11a,11bとで発生するフェーディン
グ信号CN(t)を、(2) 式に示すように、同相フェー
ディング信号Re{CN(t)} と直交フェーディング信号I
m{CN(t)} とを加算した式で表現する。
フェーディング信号Re{CN(t)} が出力され、他方のフ
ェーディングフィルタ11bから直交フェーディング信
号Im{CN(t)} が出力される。
算器8a,9aへ印加され、直交フェーディング信号I
m{CN(t)} は乗算器8b,9bへ印加される。各乗算器
8a,9bの出力信号は加算器12aで加算され新たな
同相成分信号Re{S(t)}として直交変調器13の一方の
端子へ入力される。各乗算器9a,8bの出力信号は加
算器12bで加算され新たな直交成分信号Im{S(t)}と
して直交変調器13の他方の端子へ入力される。
フェーディング加工された新たな同相成分信号Re{S
(t)}及び直交成分信号Im{S(t)}は(3)(4)式となる。 Re{S(t)}=[Re{r(t)}×Re{CN(t)} ]+[Im{r(t)}×Im{CN(t)} ] …(3) Im{S(t)}=[Re{r(t)}×Im{CN(t)} ]+[Im{r(t)}×Re{CN(t)} ] …(4) 直交変調器13は周波数fc の搬送波信号を同相成分信
号Re{S(t)}と直交成分信号Im{S(t)}との各ベースバ
ンド信号で直交変調して、新たな変調試験信号a1 とし
て外部へ出力する。
れたフェーディング加工された変調試験信号a1 は被試
験装置4へ入力される。したがって、このフェーディン
グ加工された変調試験信号a1 における振幅のフェーデ
ィング外乱要因A(t)は(5) 式で示される。
外乱要因ψ(t)は(6) 式で示される。
位相が変化するフェーディング加工された変調試験信号
a1 が入力される。試験装置5は被試験装置4の出力信
号b1 を解析して、被試験装置4における耐フェーディ
ンク特性を測定する。
示すフェーディングシミュレータ6においても、まだ改
良すべき次のような課題があった。すなわち、雑音発生
器10a,10bで発生する雑音信号は真の白色ガウス
性雑音であるので、振幅方向にも位相方向にも不規則過
程信号である。したがって、この雑音発生器10a,1
0bとフェーディングフィルタ11a,11bとで作成
されたフェーディング信号CN(t)における振幅特性
も位相特性も統計量で定まる一定の範囲内でしか変化し
ない。
ータ6から出力される変調試験信号a1 の取り得る振幅
特性及び位相特性は一定範囲内で不規則に変化するため
に、実際の使用条件に即した任意の振幅特性及び位相特
性を有したフェーディング現象が生じた変調試験信号a
1 を作成することができなかった。
6においては、図9に示すように、変調信号発生装置3
で作成された高周波の変調試験信号aを直交復調器7で
元のベースバンド信号に変換して、このベースバンド信
号に対してフェーディング信号を乗算処理及び加算処理
等のフェーディング付加信号処理を実施した後、再度直
交変調器13で直交変調を実施して、フェーディング付
加された高周波の変調試験信号a1 を得ている。
変調試験信号a1 への振幅バランス不整合、位相バラン
ス不整合、周波数誤差等の影響が生じる。その結果、被
測定装置4へ印加されるフェーディング付加された変調
試験信号a1 に、フェーディング特性要素以外の外乱が
混入する。試験装置5で被試験装置4の耐フェーディン
グ特性を、変調信号発生装置3から出力された変調試験
信号aと被試験装置4から出力された出力信号b1 とを
比較対照することによって求めた場合には、フェーディ
ング以外の外乱要素のために、正確な耐フェーディング
特性を得ることができない問題がある。
ものであり、変調信号発生装置内における直交変調器へ
入力される前のベースバンド信号に対してフェーディン
グ付加演算を施すことによって、出力される変調試験信
号に任意の振幅特性及び任意の位相特性を有するフェー
ディングを付加することができ、かつ高い信号精度を維
持したままの変調試験信号を出力でき、さらに、必要と
する部品点数を大幅に低減でき製造費を大幅に節減でき
るとともに被試験装置に対する試験作業能率をを向上で
きるフェーディングシミュレータを提供することを目的
とする。
に、本発明のフェーディングシミュレータは、ベースバ
ンド信号発生部から出力されるデジタルのベースバンド
信号を、D/A変換器でD/A変換したのち直交変調器
で直交変調して変調試験信号として出力する変調信号発
生装置に組込まれている。
レータにおいては、フェーディング要素メモリと、操作
部から入力された操作指示に基づいて、デジタルのベー
スバンド信号の出力時系列における任意の時刻における
フェーディングの振幅方向要素列とフェーディングの位
相方向要素列とを定めるフェーディング編集手段と、フ
ェーディング編集手段で定められた振幅方向要素列と位
相方向要素列とを同相要素成分と直交要素成分とに変換
して、この同相要素成分と直交要素成分とをフェーディ
ング要素としてフェーデイング要素メモリに書込む直交
変換部と、ベースバンド信号発生部からベースバンド信
号と共に順次出力される時刻情報を受けて、フェーディ
ング要素メモリに記憶されている各時刻における各フェ
ーディング要素を順次読出すタイミング制御手段と、ベ
ースバンド信号発生部とD/A変換器との間に介挿さ
れ、ベースバンド信号発生部から出力されたデジタルの
ベースバンド信号に対して読出されたフェーディング要
素を用いて所定のフェーディング付加演算を実行し、そ
の結果をD/A変換器へ出力する演算手段とを備えてい
る。
ュレータは、変調試験信号を出力する変調信号発生装置
内に組込まれている。そして、変調信号発生装置内のベ
ースバンド信号発生部から出力されてD/A変換器へ入
力されるデジタルのベースバンド信号に対してフェーデ
ィング要素を用いて所定のフェーディング付加演算を実
行している。
レータのように、別途復調器や変調器を設ける必要がな
いので、フェーディングシミュレータの構成を簡素化で
きるとともに、出力されるフェーディング付加された変
調試験信号に対して、アナログ系の外乱要素が混入する
ことによる所望以上の外乱を未然に防止できる。
部からの操作者(オペレータ)による操作指示に基づい
て、ベースバンド信号の出力時系列における任意の時刻
におけるフェーディングの振幅方向要素列と位相方向要
素列とを任意に設定可能とし、直交変換部にて、これら
を同相要素成分と直交要素成分とに変換して、フェーデ
ィング要素としてフェーデイング要素メモリに書込むよ
うにしている。したがって、操作者(オペレータ)は、
実際の運用に即した種々の特性を有したフェーディング
要素をフェーディング要素メモリ内に設定することによ
って、出力される変調試験信号に対して予め計画可能な
振幅特性や位相特性を含む種々の特性をそれぞれ個別に
有したフェーディングを付加でき、被試験装置に対する
種々の耐フェーディンク特性を測定できる。
ュレータにおいては、出力される変調試験信号に付加す
るフェーディグの振幅特性及び位相特性をそれぞれ個別
にかつ任意に設定可能である。
いて説明する。図1は本発明のフェーディングシミュレ
ータが組込まれた変調信号発生装置の概略構成を示すブ
ロック図である。
数チャネルのデータをCDMA(符号分割多元接続)方
式を用いて各チャネル毎に異なるPNパターン符号列で
スペクトラム拡散して、そののち加算して得られたデー
タを、このデータの送信レート(送信速度)に対応する
クロックに同期して、デジタルのベースバンド信号とし
て出力する。
分信号Re{r(n)}と直交成分信号Im{r(n))とで構成さ
れている。但し、n(=0,1,2,3 …)は出力時系列の各
時刻(値)を示し、時刻(値)nが大きいほどベースバ
ンド信号発生部21からの出力時刻が遅いことを示す。
器とキーボード等で構成された操作部29における操作
者の操作入力に基づいて、前記デジタルのベースバンド
信号の出力時系列における任意の時刻(値)nにおける
フェーディング要素CN(n)を作成する。具体的に
は、前記出力時系列の任意の時刻nにおける振幅方向要
素列A(n)と位相方向要素列ψ(n)とを定める。
方向要素列A(n)と位相方向要素列ψ(n)とを直交
変換部30へ送出する。直交変換部30は入力した振幅
方向要素列A(n)と位相方向要素列ψ(n)とを、
(7) (8) 式に示す同相要素成分Re{CN(n)} と直交要素
成分Im{CN(n)} とに座標変換する。
示すように複素数表示できる。
分Re{CN(n)} と直交要素成分Im{CN(n)} とからなる
フェーディング要素CN(n)をフェーディング要素メ
モリ31内に任意のアドレスmと対応させて書込む。
ェーディング要素CN(n)が書込まれた状態におい
て、ベースバンド信号発生部21を起動する。ベースバ
ンド信号発生部21が起動されると、このベースバンド
信号発生部21はデータ伝送ビットレートに対応するク
ロックに同期して前述したデジタルのベースバンド信号
を出力開始する。ベースバンド信号発生部21から出力
されたデジタルのベースバンド信号の同相成分信号Re
{r(n)}と直交成分信号Im{r(n))はそれぞれフェーディ
ング付加演算部22内の乗算部23a,23b,24
a,24bへ入力される。
ースバンド信号の各データの出力タイミング(出力クロ
ック)等に同期して出力時系列の各時刻n(値)(=0,
1,2,3 …)をタイミング制御部32へ送出する。
発生部21から各時刻n(値)が入力する毎に、この時
刻n(値)に対応するアドレスmを前記フェーディング
要素メモリ31へ送出して、このアドレスmに記憶され
ている同一時刻n(値)のフェーディング要素CN
(n)の同相要素成分Re{CN(n)} と直交要素成分Im
{CN(n)} とを読出す。
出される同相要素成分Re{CN(n)}はフェーディング付
加演算部22の各乗算部23a,24aへ入力される。
また、フェーディング要素メモリ31から順次読出され
る直交要素成分Im{CN(n)}はフェーディング付加演算
部22の各乗算部23b,24bへ入力される。
器25aで加算され新たな同相成分信号Re{S(n)}とし
てD/A変換器26aへ送出する。また、各乗算器24
a,23bの出力信号は加算部26bで加算され新たな
直交成分信号Im{S(n)}としてD/A変換器26bへ入
力される。したがって、このフェーディング付加演算部
22でフェーディング加工された新たな同相成分信号R
e{S(n)}及び直交成分信号Im{S(n)}は(10)(11)式とな
る。
ジタルの同相成分信号Re{S(n)}及び直交成分信号Im
{S(n)}をそれぞれアナログの同相成分信号Re{S(t)}及
び直交成分信号Im{S(t)}へ変換して直交変調器27へ
送出する。
送波信号を同相成分信号Re{S(t)}と直交成分信号Im
{S(t)}との各ベースバンド信号で直交変調して、高周波
の変調試験信号a2 として外部へ出力する。
ーディング加工された高周波の変調試験信号a2 は図8
(a)に示す被試験装置4へ入力される。したがって、
このフェーディング加工された変調試験信号a2 におけ
る振幅のフェーディング外乱要因A(n)は(12)式で示
される。
外乱要因ψ(n)は(13)式で示される。
位相が変化するフェーディング加工された変調試験信号
a2 が入力される。試験装置5は被試験装置4の出力信
号bを解析して、被試験装置4における耐フェーディン
ク特性を測定する。
ュレータは変調試験信号a2 を出力する変調信号発生装
置内に組込まれている。そして、変調信号発生装置内の
ベースバンド信号発生部21から出力されてD/A変換
器26a,26bへ入力されるデジタルのベースバンド
信号を構成する同相成分信号Re{r(n)}と直交成分信号
Im{r(n))に対して、フェーディング付加演算部22に
おいて、フェーディング要素メモリ31から読出された
フェーディング要素CN(n)を構成する同相要素成分
Re{CN(n)} と直交要素成分Im{CN(n)} を用いて所定
のフェーディング付加演算を実行している。
ングシミュレータ6のように、別途復調器7や変調器1
3を設ける必要がないので、フェーディングシミュレー
タの構成を簡素化でき製造費を低減できるとともに、出
力されるフェーディング付加された変調試験信号a2 の
例えば周波数特性等の特性劣化、もしくは種々の雑音混
入等を未然に防止できる。
ーディング編集部28において、ベースバンド信号の出
力時系列における任意の時刻n(=0,1,2,3…)における
振幅方向要素列A(n)と位相方向要素列ψ(n)とを
指定すれば、直交変換部30が、この振幅方向要素列A
(n)と位相方向要素列ψ(n)を座標変換して同相要
素成分Re{CN(n)} 及び直交要素成分Im{CN(n)} から
なるフェーディング要素CN(n)を作成して、フェー
デイング要素メモリ31に書込む。
における基地局1と各移動局2との間における実際の運
用に即した種々の特性を有したフェーディング要素CN
(n)をフェーデイング要素メモリ31内に設定するこ
とによって、出力される変調試験信号a2 に対して、例
えば図5(a)(b)に示すように、種々の特性を有し
たフェーディングを付加でき、被試験装置4に対する種
々の耐フェーディンク特性を測定できる。
に組込まれたフェーディングシミュレータを用いて、C
DMA方式を採用したデジタル通信システムの基地局1
及び移動局2に対する試験手法を図2〜図4を用いて説
明する。
1から位置2へ移動して、移動局2と基地局1との間の
上り下りの各通信伝送路32a,32bが別の各通信伝
送路33a,33bへ変化したことを示す。さらに、移
動局2が位置2へ移動した結果、基地局1との間の各通
信伝送路33a,33bに障害物34が介在してしまっ
たと想定する。
テムの規格(IS−95)においては、基地局1と移動
局2との間に存在する上り下りの各通信伝送路32a,
32b,33a,33bで生じるフェーディングに起因
する送受信信号の劣化を、移動局2側が基地局1に対す
る送信電力を自動的に制御することによって、補償する
方法を採用している。
1から位置2へ移動すると、障害部34に起因する伝送
損失が生じて、移動局2の受信電力は図3に示すように
低下する。この受信電力低下に応じて、移動局2は送信
電力を上昇させる。基地局1も同様な手法で送信電力を
上昇させるので、各通信伝送路33a,33bを伝送さ
れる各信号のレベルは共に上昇して、最適受信レベルと
なる。
るデジタル通信システムにおいて、このシステムの試験
の規格(IS−98準拠)においては、被試験装置4に
印加する変調試験信号に、図4(a)に示すように、信
号レベルが100ms毎に20dB低下する矩形波状の
フェーディングが生じることが要求されている。
ディングシミュレータにおけるフェーディング編集部2
8において、図4(b)に示すように、各時刻(値)n
における値が100ms毎に1.0と0.1との間で変
化するように振幅方向要素列A(n)を設定する。
においては、フェーディングにおける位相の変化は要求
されていないので、位相方向要素列ψ(n)は0.0の
一定値に設定する。
及び位相方向要素列ψ(n)と、フェーディング要素C
N(n)の同相要素成分Re{CN(n)} と直交要素成分I
m{CN(n)} との関係は(14)(15)式で示されるので、これ
らの方程式を解くことによって、フェーディング要素メ
モリ31へ書込む各時刻nにおける同相要素成分Re{C
N(n)} と直交要素成分Im{CN(n)} とが求まる。
Im{CN(n)} とがフェーディング要素メモリ31へ書込
まれた状態において、ベースバンド信号発生装置21を
起動すると、この変調信号発生装置から図4(a)に示
した、信号レベルが100ms毎に20dB低下する矩
形波状のフェーディングが付加された変調試験信号a2
を出力することができる。
に5フレームが出力され、全体で40フレームの周期と
なっている。この図6の設定画面は、そのうち第1フレ
ームのレベル設定画面となっている。ここで例えばマウ
スで[Next Frame] キーを指定すると次のフレームが表
示される。1フレームはさらに16のPGC(Power Con
trol Group) に分割されており、その一つのPCG毎に
PCG1〜PCG16まで全て0に設定したものであ
る。
は、フェーディングの位相に対しては何等言及されてい
ないが、実際のデジタル通信システムにおいては、電波
が障害物に反射や吸収される過程で位相反転が生じるた
り、長さが異なる複数の通信伝送路を経由した信号相互
間における位相差等に起因して、フェーディングの位相
も大きく変化する。
位相を位相方向要素列ψ(n)に設定して、前述した振
幅方向要素列A(n)とで、フェーディング要素CN
(n)の同相要素成分Re{CN(n)} と直交要素成分Im
{CN(n)} とを求めてフェーディング要素メモリ31へ設
定すればよい。
に付加されるフェーディングの振幅特性又は位相特性を
任意に設定可能であるので、被試験装置4に対するより
計画的な耐フェーディング特性を測定できる。
ィングシミュレータにおいては、変調信号発生装置内に
おける直交変調器へ入力される前のベースバンド信号に
対してフェーディング付加演算を施している。
れる変調試験信号に任意の振幅特性及び任意の位相特性
を有するフェーディングを付加することができ、かつ高
い信号精度を維持したままの変調試験信号を出力でき、
さらに、必要とする部品点数を大幅に低減でき製造費を
大幅に節減できるとともに被試験装置に対する試験作業
能率を向上できる。
レータが組込まれた変調信号発生装置の概略構成を示す
ブロック図
物と基地局との関係を示す図
る受信信号の受信電力レベル及び送信信号の送信電力レ
ベルの各時間変化を示す図
の時間変化及び変調試験信号に付加されるフェーディン
グの信号レベルを示す図
信号レベルを示す図
ェーディング編集部におけるフェーディングの設定画面
を示す図
図
成を示すブロック図
Claims (1)
- 【請求項1】 ベースバンド信号発生部(21)から出力さ
れるデジタルのベースバンド信号を、D/A変換器(26
a,26b) でD/A変換したのち直交変調器(27)で直交変
調して変調試験信号として出力する変調信号発生装置に
組込まれたフェーディングシミュレータにおいて、 フェーディング要素メモリ(31)と、操作部(29)から入力された操作指示に基づいて、 前記デ
ジタルのベースバンド信号の出力時系列における任意の
時刻(n) におけるフェーディングの振幅方向要素列(A
(n))とフェーディングの位相方向要素列(ψ(n))とを定
めるフェーディング編集手段(28)と、このフェーディング編集手段で定められた振幅方向要素
列(A(n))と位相方向要素列(ψ(n))とを同相要素成分と
直交要素成分とに変換して、この同相要素成分と直交要
素成分とをフェーディング要素(CN(n))として前記フェ
ーデイング要素メモリに書込む直交変換部(30)と、 前記ベースバンド信号発生部から前記ベースバンド信号
と共に順次出力される時刻情報を受けて、前記フェーデ
ィング要素メモリに記憶されている各時刻における各フ
ェーディング要素を順次読出すタイミング制御手段(32)
と、 前記ベースバンド信号発生部とD/A変換器との間に介
挿され、前記ベースバンド信号発生部から出力されたデ
ジタルのベースバンド信号に対して前記読出されたフェ
ーディング要素を用いて所定のフェーディング付加演算
を実行し、その結果を前記D/A変換器へ出力する演算
手段(22)とを備えたフェーディングシミュレータ。
Priority Applications (4)
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