JP3137187B2 - フェージングシミュレータ - Google Patents
フェージングシミュレータInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電波伝搬路をシ
ミュレートするフェージングシミュレータに関し、特
に、移動体通信の分野における距離による減衰やシャド
ウイング等による電界変動を正確にシミュレートするこ
とができるフェージングシミュレータに関する。
ミュレートするフェージングシミュレータに関し、特
に、移動体通信の分野における距離による減衰やシャド
ウイング等による電界変動を正確にシミュレートするこ
とができるフェージングシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】受信電力の短区間における瞬時値の確率
分布は、多くの場合、仲上―ライス分布またはレイリー
分布に従うことが知られている。すなわち、受信電力の
安定成分が無視できない程度であれば、仲上―ライス分
布に従い、安定成分が非常に小さくて無視できる程度で
あれば、レイリー分布に従う。また、電子情報通信学会
アンテナ伝播研究会の信学技報「マイクロ波帯市街地伝
搬における瞬時変動特性の統計的性質」（A・P98-33, p
p.1-7, Jul.1998）によれば、電力の対数値の短区間標
準偏差はフェージングの安定成分と変動成分の比に関連
して決められ、送信点付近の過渡的な場所を除くと、あ
る一定値に漸近する関数を中心に対数正規分布する傾向
をもち、短区間中央値もある減衰特性を示す曲線を中心
に対数正規分布する傾向にある。さらに、信学技報「低
アンテナ高移動機に対する市街地見通し内マイクロ波伝
搬損失」（A・P98-86, pp.77-82, Oct.1998）によれ
ば、短区間中央値の減衰特性を示す曲線は指数関数とべ
き関数の組み合わせで表すことが考えられる。
分布は、多くの場合、仲上―ライス分布またはレイリー
分布に従うことが知られている。すなわち、受信電力の
安定成分が無視できない程度であれば、仲上―ライス分
布に従い、安定成分が非常に小さくて無視できる程度で
あれば、レイリー分布に従う。また、電子情報通信学会
アンテナ伝播研究会の信学技報「マイクロ波帯市街地伝
搬における瞬時変動特性の統計的性質」（A・P98-33, p
p.1-7, Jul.1998）によれば、電力の対数値の短区間標
準偏差はフェージングの安定成分と変動成分の比に関連
して決められ、送信点付近の過渡的な場所を除くと、あ
る一定値に漸近する関数を中心に対数正規分布する傾向
をもち、短区間中央値もある減衰特性を示す曲線を中心
に対数正規分布する傾向にある。さらに、信学技報「低
アンテナ高移動機に対する市街地見通し内マイクロ波伝
搬損失」（A・P98-86, pp.77-82, Oct.1998）によれ
ば、短区間中央値の減衰特性を示す曲線は指数関数とべ
き関数の組み合わせで表すことが考えられる。
【０００３】このような複雑な伝搬環境をシミュレート
するために、本発明者により、受信電力の中央値だけで
なく、受信電力の安定成分と変動成分の比の時間的変化
による標準偏差の変化まで含めたシャドウイングを正し
くシミュレートすることのできるフェージングシミュレ
ータが提案されている（特願平１０−１９０１６３
号）。
するために、本発明者により、受信電力の中央値だけで
なく、受信電力の安定成分と変動成分の比の時間的変化
による標準偏差の変化まで含めたシャドウイングを正し
くシミュレートすることのできるフェージングシミュレ
ータが提案されている（特願平１０−１９０１６３
号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案されているフェージングシミュレータは、送信機に直
交変調器を用いる場合でも、それとは独立して変調がか
かったキャリアの正弦波成分と余弦波成分をつくり、そ
れぞれ独立なガウス波形を乗算しその結果を加算する等
の処理をする構成になっていたため、回路構成上の無駄
になっていた。特に、高周波回路を簡潔にすることが課
題になっていた。また、数ｍ程度の短区間の中央値およ
び同程度の短区間の標準偏差の数百ｍ〜数ｋｍ程度の距
離による変化については容易に距離特性を設定できる構
成になっておらず、送信点からの距離特性も含めてフェ
ージングをシミュレートすることは容易ではなかった。
案されているフェージングシミュレータは、送信機に直
交変調器を用いる場合でも、それとは独立して変調がか
かったキャリアの正弦波成分と余弦波成分をつくり、そ
れぞれ独立なガウス波形を乗算しその結果を加算する等
の処理をする構成になっていたため、回路構成上の無駄
になっていた。特に、高周波回路を簡潔にすることが課
題になっていた。また、数ｍ程度の短区間の中央値およ
び同程度の短区間の標準偏差の数百ｍ〜数ｋｍ程度の距
離による変化については容易に距離特性を設定できる構
成になっておらず、送信点からの距離特性も含めてフェ
ージングをシミュレートすることは容易ではなかった。
【０００５】そこで本発明は、上述した論文により明ら
かにされたマイクロ波帯市街地伝搬におけるフェージン
グをシミュレートして、受信電力の中央値だけでなく、
受信電力の安定成分と変動成分の比の時間的変化による
標準偏差の変化まで含めたシャドウイングを正しくシミ
ュレートすることができるフェージングシミュレータを
提供することを目的とする。また、回路構成上の無駄を
省き、受信電力の短区間中央値および短区間標準偏差の
距離特性を含めたフェージングを容易にシミュレートす
ることができるフェージングシミュレータを提供するこ
とを目的としている。
かにされたマイクロ波帯市街地伝搬におけるフェージン
グをシミュレートして、受信電力の中央値だけでなく、
受信電力の安定成分と変動成分の比の時間的変化による
標準偏差の変化まで含めたシャドウイングを正しくシミ
ュレートすることができるフェージングシミュレータを
提供することを目的とする。また、回路構成上の無駄を
省き、受信電力の短区間中央値および短区間標準偏差の
距離特性を含めたフェージングを容易にシミュレートす
ることができるフェージングシミュレータを提供するこ
とを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載のフェージングシミュレータは、送
信デジタル情報波形に対応するデータｘ(t)およびｙ(t)
を出力するデジタル情報波形出力手段と、同じ標準偏差
で、かつ、独立な２つの正規確率過程Ｘc(t)およびＸs
(t)を発生する正規確率過程発生手段と、電界強度の安
定成分Ｃを発生する安定成分発生手段と、前記ｘ(t)、
ｙ(t)、Ｘc(t)、Ｘs(t)、Ｃについて、 Ｐ(t)＝(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｘ(t)−Ｘs(t)・ｙ(t) …(1) Ｑ(t)＝−(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｙ(t)−Ｘs(t)・ｘ(t) …(2) なる演算を行って、Ｐ(t)およびＱ(t)を出力する演算手
段と、前記演算手段の出力Ｐ(t)およびＱ(t)で高周波信
号を変調する直交変調器とを有するものである。
に、請求項１に記載のフェージングシミュレータは、送
信デジタル情報波形に対応するデータｘ(t)およびｙ(t)
を出力するデジタル情報波形出力手段と、同じ標準偏差
で、かつ、独立な２つの正規確率過程Ｘc(t)およびＸs
(t)を発生する正規確率過程発生手段と、電界強度の安
定成分Ｃを発生する安定成分発生手段と、前記ｘ(t)、
ｙ(t)、Ｘc(t)、Ｘs(t)、Ｃについて、 Ｐ(t)＝(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｘ(t)−Ｘs(t)・ｙ(t) …(1) Ｑ(t)＝−(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｙ(t)−Ｘs(t)・ｘ(t) …(2) なる演算を行って、Ｐ(t)およびＱ(t)を出力する演算手
段と、前記演算手段の出力Ｐ(t)およびＱ(t)で高周波信
号を変調する直交変調器とを有するものである。
【０００７】また、請求項２に記載のフェージングシミ
ュレータは、前記請求項１記載のものに、さらに、距離
情報ｄを発生する手段と、電力の対数値に対して正規分
布をする確率過程Ｇ(d)を発生する対数正規確率過程発
生手段と、前記距離情報ｄに従って、 Ｌ(d)＝Ａ・exp(−δ・ｄ)・ｄ-α （Ａ、α、δは定数） …(3) で与えられる減衰情報Ｌ(d)を発生する減衰情報発生手
段とを設け、前記演算手段において、前記Ｘc(t)、Ｘs
(t)、Ｃのそれぞれに√{Ｇ(d)Ｌ(d)}を乗算して前記演
算を実行することにより、電力の対数値の短区間中央値
が前記減衰情報Ｌ(d)を中心に正規分布するフェージン
グを得るようにしたものである。
ュレータは、前記請求項１記載のものに、さらに、距離
情報ｄを発生する手段と、電力の対数値に対して正規分
布をする確率過程Ｇ(d)を発生する対数正規確率過程発
生手段と、前記距離情報ｄに従って、 Ｌ(d)＝Ａ・exp(−δ・ｄ)・ｄ-α （Ａ、α、δは定数） …(3) で与えられる減衰情報Ｌ(d)を発生する減衰情報発生手
段とを設け、前記演算手段において、前記Ｘc(t)、Ｘs
(t)、Ｃのそれぞれに√{Ｇ(d)Ｌ(d)}を乗算して前記演
算を実行することにより、電力の対数値の短区間中央値
が前記減衰情報Ｌ(d)を中心に正規分布するフェージン
グを得るようにしたものである。
【０００８】さらに、請求項３に記載のフェージングシ
ミュレータは、前記請求項１記載のものに、さらに、距
離情報ｄを発生する手段を設け、前記Ｘc(t)とＸs(t)の
短区間標準偏差をσ(d)とし、このときの電界強度の安
定成分をＣ(d)として、 Ｋ(d)＝Ｃ2(d)／(２σ2(d)) …(4) を変数とする電力の対数値の短区間標準偏差σs(Ｋ(d))
が、ある一定値を中心に正規分布するように、前記正規
確率過程発生手段および前記安定成分発生手段の内容が
定められているものである。
ミュレータは、前記請求項１記載のものに、さらに、距
離情報ｄを発生する手段を設け、前記Ｘc(t)とＸs(t)の
短区間標準偏差をσ(d)とし、このときの電界強度の安
定成分をＣ(d)として、 Ｋ(d)＝Ｃ2(d)／(２σ2(d)) …(4) を変数とする電力の対数値の短区間標準偏差σs(Ｋ(d))
が、ある一定値を中心に正規分布するように、前記正規
確率過程発生手段および前記安定成分発生手段の内容が
定められているものである。
【０００９】さらにまた、請求項４に記載のフェージン
グシミュレータは、前記請求項１に記載のものに、さら
に、距離情報ｄを発生する手段を設け、前記Ｘc(t)とＸ
s(t)の短区間標準偏差をσ(d)とし、このときの電界強
度の安定成分をＣ(d)として、前記距離情報ｄに従う関
数 Ｈ(d)＝Ｂ・{１−exp(−β・ｄ)} （Ｂ、βは定数） …(5) に対して、前記距離情報ｄに従う Ｋ(d)＝Ｃ2(d)／(２σ2(d)) …(6) を変数とする電力の対数値の短区間標準偏差σs(Ｋ(d))
が、前記Ｈ(d)を中心に正規分布するように、前記正規
確率過程発生手段および前記安定成分発生手段の内容が
定められているものである。
グシミュレータは、前記請求項１に記載のものに、さら
に、距離情報ｄを発生する手段を設け、前記Ｘc(t)とＸ
s(t)の短区間標準偏差をσ(d)とし、このときの電界強
度の安定成分をＣ(d)として、前記距離情報ｄに従う関
数 Ｈ(d)＝Ｂ・{１−exp(−β・ｄ)} （Ｂ、βは定数） …(5) に対して、前記距離情報ｄに従う Ｋ(d)＝Ｃ2(d)／(２σ2(d)) …(6) を変数とする電力の対数値の短区間標準偏差σs(Ｋ(d))
が、前記Ｈ(d)を中心に正規分布するように、前記正規
確率過程発生手段および前記安定成分発生手段の内容が
定められているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、この発明のフェージング
シミュレータの一実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。はじめに、このフェージングシミュレータの全体
の動作概要について説明する。図１において、１および
２は、それぞれ、送信するデジタル情報波形に対応する
データを出力するデジタル情報波形出力手段であり、例
えば、それぞれ対応するデータを格納するメモリにより
構成されている。このデジタル情報波形出力手段１およ
び２の出力は、演算手段１２および切り換えスイッチ３
に供給されており、スイッチ３は前記演算手段１２から
の出力と前記デジタル情報波形出力手段１および２から
の出力のうちの一方を選択して、直交変調器４へ入力す
る。
シミュレータの一実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。はじめに、このフェージングシミュレータの全体
の動作概要について説明する。図１において、１および
２は、それぞれ、送信するデジタル情報波形に対応する
データを出力するデジタル情報波形出力手段であり、例
えば、それぞれ対応するデータを格納するメモリにより
構成されている。このデジタル情報波形出力手段１およ
び２の出力は、演算手段１２および切り換えスイッチ３
に供給されており、スイッチ３は前記演算手段１２から
の出力と前記デジタル情報波形出力手段１および２から
の出力のうちの一方を選択して、直交変調器４へ入力す
る。
【００１１】ここで、このフェージングシミュレータか
らフェージングのない出力を得る場合には、前記スイッ
チ３が前記デジタル情報波形出力手段１および２の出力
を選択するように設定される。このときには、前記デジ
タル情報波形出力手段１および２からの出力が直交変調
器４に入力され、デジタルアナログ変換された後、キャ
リア周波数発振器５からの高周波信号ｆcを直交変調す
る。すなわち、前記スイッチ３の出力の一方は乗算器６
で高周波信号ｆcと、他方は９０°移相器７により高周
波信号ｆcを９０°移相したものと乗算器８で乗算さ
れ、それぞれの乗算結果は加算器９で加算されて出力さ
れる。この直交変調器４の出力は、フィルタ１０によっ
て不要波を除去され、電力増幅器１１によって所定のレ
ベルまで電力増幅されて出力される。
らフェージングのない出力を得る場合には、前記スイッ
チ３が前記デジタル情報波形出力手段１および２の出力
を選択するように設定される。このときには、前記デジ
タル情報波形出力手段１および２からの出力が直交変調
器４に入力され、デジタルアナログ変換された後、キャ
リア周波数発振器５からの高周波信号ｆcを直交変調す
る。すなわち、前記スイッチ３の出力の一方は乗算器６
で高周波信号ｆcと、他方は９０°移相器７により高周
波信号ｆcを９０°移相したものと乗算器８で乗算さ
れ、それぞれの乗算結果は加算器９で加算されて出力さ
れる。この直交変調器４の出力は、フィルタ１０によっ
て不要波を除去され、電力増幅器１１によって所定のレ
ベルまで電力増幅されて出力される。
【００１２】一方、フェージングのある出力を得るとき
には、前記スイッチ３は演算手段１２の出力を選択する
ように設定される。演算手段１２は、短区間標準偏差情
報発生手段１３と短区間中央値情報発生手段１４からの
出力を受けて、デジタル情報波形出力手段１および２の
出力に対しフェージングによる変化を加える演算を実行
する。そして、フェージングによる変化を加えられた演
算手段１２からの出力信号が、前記直交変調器４に入力
され、前述の場合と同様に、フィルタ１０および電力増
幅器１１を介して出力される。
には、前記スイッチ３は演算手段１２の出力を選択する
ように設定される。演算手段１２は、短区間標準偏差情
報発生手段１３と短区間中央値情報発生手段１４からの
出力を受けて、デジタル情報波形出力手段１および２の
出力に対しフェージングによる変化を加える演算を実行
する。そして、フェージングによる変化を加えられた演
算手段１２からの出力信号が、前記直交変調器４に入力
され、前述の場合と同様に、フィルタ１０および電力増
幅器１１を介して出力される。
【００１３】次に、前記短区間標準偏差情報発生手段１
３について説明する。数ｍ程度の短区間における瞬時変
動の対数値の標準偏差は、この短区間標準偏差情報発生
手段１３により与えられる。図示するように、短区間標
準偏差情報発生手段１３は、安定成分発生手段１５と正
規確率過程発生手段１６および１７の３つの構成要素に
別れている。ここで、安定成分発生手段１５は、受信電
界強度の短区間における安定成分Ｃに対応するデータを
出力する。この安定成分Ｃが大きいほど安定成分の占め
る割合が大きくなる。また、２つの正規確率過程発生手
段１６および１７は、お互いに独立で同じ標準偏差σの
正規分布する確率過程を出力する。この標準偏差σの値
が大きい程、受信電力の短区間における変動成分が大き
くなる。なお、安定成分発生手段１５、正規確率過程発
生手段１６および１７は、いずれも、それぞれに対応す
るデータを格納したメモリにより構成することができ
る。
３について説明する。数ｍ程度の短区間における瞬時変
動の対数値の標準偏差は、この短区間標準偏差情報発生
手段１３により与えられる。図示するように、短区間標
準偏差情報発生手段１３は、安定成分発生手段１５と正
規確率過程発生手段１６および１７の３つの構成要素に
別れている。ここで、安定成分発生手段１５は、受信電
界強度の短区間における安定成分Ｃに対応するデータを
出力する。この安定成分Ｃが大きいほど安定成分の占め
る割合が大きくなる。また、２つの正規確率過程発生手
段１６および１７は、お互いに独立で同じ標準偏差σの
正規分布する確率過程を出力する。この標準偏差σの値
が大きい程、受信電力の短区間における変動成分が大き
くなる。なお、安定成分発生手段１５、正規確率過程発
生手段１６および１７は、いずれも、それぞれに対応す
るデータを格納したメモリにより構成することができ
る。
【００１４】ここで、正規確率過程発生手段１６および
１７から出力される２つの正規確率過程をＸc(t)、Ｘs
(t)とすると、次式で与えられるＲ(t)はレイリー分布に
なることが知られている。
１７から出力される２つの正規確率過程をＸc(t)、Ｘs
(t)とすると、次式で与えられるＲ(t)はレイリー分布に
なることが知られている。
【数１】 さらに、安定成分Ｃの電力の平均Ｅ(Ｃ2)と変動成分の
電力の平均Ｅ(Ｒ2(t))の比Ｋは次式で与えられる。 Ｋ＝Ｅ(Ｃ2)/Ｅ(Ｒ2(t))=Ｃ2/(2σ2) …(8)
電力の平均Ｅ(Ｒ2(t))の比Ｋは次式で与えられる。 Ｋ＝Ｅ(Ｃ2)/Ｅ(Ｒ2(t))=Ｃ2/(2σ2) …(8)
【００１５】ここで、Ｃ及びσはともに数ｍ程度の短区
間では変化しない定数と見なすことができるが、数百ｍ
〜数ｋｍ程度の長区間では送信点からの距離ｄに従って
変化する。従ってＣ＝Ｃ(d)、σ＝σ(d)と表現すること
ができる。この場合Ｋは距離ｄの関数であるから、Ｋ＝
Ｋ(d)と表現する。数ｍ程度の短区間における受信電力
の対数値の標準偏差σs（短区間標準偏差）は、このＫ
(d)の値と１対１の対応がとれており、Ｋ(d)の値が大き
い、すなわち安定成分の占める割合が大きいとき、σs
の値は小さくなる関係にある。そこで、σsはＫ(d)を変
数とする関数とみなすことができる。すなわち、σs＝
σs(Ｋ(d))と表す。
間では変化しない定数と見なすことができるが、数百ｍ
〜数ｋｍ程度の長区間では送信点からの距離ｄに従って
変化する。従ってＣ＝Ｃ(d)、σ＝σ(d)と表現すること
ができる。この場合Ｋは距離ｄの関数であるから、Ｋ＝
Ｋ(d)と表現する。数ｍ程度の短区間における受信電力
の対数値の標準偏差σs（短区間標準偏差）は、このＫ
(d)の値と１対１の対応がとれており、Ｋ(d)の値が大き
い、すなわち安定成分の占める割合が大きいとき、σs
の値は小さくなる関係にある。そこで、σsはＫ(d)を変
数とする関数とみなすことができる。すなわち、σs＝
σs(Ｋ(d))と表す。
【００１６】図１において、１８は距離情報ｄを発生す
る距離情報発生手段である。本発明では、この距離情報
ｄに従って短区間標準偏差σsの値が変化する場合、σs
の統計的性質を次のいずれかに定めている。 （イ）短区間標準偏差σs(Ｋ(d))が、ある定まった値を
中心に正規分布するように、安定成分発生手段１５と正
規確率過程発生手段１６および１７との内容を定める。 （ロ）距離情報ｄに従う漸近関数 Ｈ(d)＝Ｂ・{１−exp(−β・ｄ)} （Ｂ、βはある定数） …(9) に対して、短区間標準偏差σs(Ｋ(d))がＨ(d)を中心に
正規分布するように、安定成分発生手段１５と正規確率
過程発生手段１６および１７の内容を定める。
る距離情報発生手段である。本発明では、この距離情報
ｄに従って短区間標準偏差σsの値が変化する場合、σs
の統計的性質を次のいずれかに定めている。 （イ）短区間標準偏差σs(Ｋ(d))が、ある定まった値を
中心に正規分布するように、安定成分発生手段１５と正
規確率過程発生手段１６および１７との内容を定める。 （ロ）距離情報ｄに従う漸近関数 Ｈ(d)＝Ｂ・{１−exp(−β・ｄ)} （Ｂ、βはある定数） …(9) に対して、短区間標準偏差σs(Ｋ(d))がＨ(d)を中心に
正規分布するように、安定成分発生手段１５と正規確率
過程発生手段１６および１７の内容を定める。
【００１７】ここで、（イ）は送信点からある程度以上
離れた場合である。例えば低アンテナ高で送信した場
合、送信点からある程度離れると、見通し内マイクロ波
市街地伝搬では、瞬時受信電力の対数値の短区間標準偏
差は、５．０〜５．５ｄＢ程度の一定値を中心に、正規
分布する傾向にある。また、（ロ）は送信点に近い場合
である。送信点付近では安定成分が強いため、短区間標
準偏差はほとんど０ｄＢになる。送信点から遠ざかるに
連れて、短区間標準偏差はＨ(d)を中心に変動しながら
次第に高い値を示し、５．０〜５．５ｄＢ付近（式(9)
におけるＢの値）を中心に正規確率過程に従う。
離れた場合である。例えば低アンテナ高で送信した場
合、送信点からある程度離れると、見通し内マイクロ波
市街地伝搬では、瞬時受信電力の対数値の短区間標準偏
差は、５．０〜５．５ｄＢ程度の一定値を中心に、正規
分布する傾向にある。また、（ロ）は送信点に近い場合
である。送信点付近では安定成分が強いため、短区間標
準偏差はほとんど０ｄＢになる。送信点から遠ざかるに
連れて、短区間標準偏差はＨ(d)を中心に変動しながら
次第に高い値を示し、５．０〜５．５ｄＢ付近（式(9)
におけるＢの値）を中心に正規確率過程に従う。
【００１８】次に、前記短区間中央値情報発生手段１４
について説明する。この短区間中央値情報発生手段１４
は送信点からの距離情報ｄに従って減衰情報を発生する
減衰情報発生手段１９と、電力の対数値に対して正規確
率過程を発生する対数正規確率過程発生手段２０からな
る。ここで、送信点からの距離情報ｄとして前記距離情
報発生手段１８の出力を用いる。減衰情報発生手段１９
は次式で与えられる減衰情報Ｌ(d)を出力する。
について説明する。この短区間中央値情報発生手段１４
は送信点からの距離情報ｄに従って減衰情報を発生する
減衰情報発生手段１９と、電力の対数値に対して正規確
率過程を発生する対数正規確率過程発生手段２０からな
る。ここで、送信点からの距離情報ｄとして前記距離情
報発生手段１８の出力を用いる。減衰情報発生手段１９
は次式で与えられる減衰情報Ｌ(d)を出力する。
【数２】 この(10)式は受信電力の短区間中央値の送信点からの減
衰特性の平均を与える。短区間中央値の対数値は(10)式
で与えられる減衰特性の対数値を中心に正規分布をす
る。このときの正規分布は対数正規確率過程発生手段２
０の出力に従う。なお、前記距離情報発生手段１８、前
記減衰発生手段１９および対数正規確率過程発生手段２
０は、いずれも、それぞれ対応するデータを格納したメ
モリにより構成することができる。
衰特性の平均を与える。短区間中央値の対数値は(10)式
で与えられる減衰特性の対数値を中心に正規分布をす
る。このときの正規分布は対数正規確率過程発生手段２
０の出力に従う。なお、前記距離情報発生手段１８、前
記減衰発生手段１９および対数正規確率過程発生手段２
０は、いずれも、それぞれ対応するデータを格納したメ
モリにより構成することができる。
【００１９】以上により、短区間標準偏差情報と短区間
中央値情報を得ると、演算手段１２によって、デジタル
情報波形出力手段１および２の出力に対して、フェージ
ングをかける。以下、演算手段１２の動作を説明する。
なお、この演算手段１２としては、例えばデジタルシグ
ナルプロセッサ等が使われる。
中央値情報を得ると、演算手段１２によって、デジタル
情報波形出力手段１および２の出力に対して、フェージ
ングをかける。以下、演算手段１２の動作を説明する。
なお、この演算手段１２としては、例えばデジタルシグ
ナルプロセッサ等が使われる。
【００２０】まず、短区間におけるフェージングのシミ
ュレーションについては、次のような演算処理を行う。
デジタル情報波形出力手段１および２の出力をそれぞれ
ｘ(t)およびｙ(t)とする。短区間内では安定成分発生手
段出力Ｃ(d)は距離情報ｄに対する変化がほとんど無い
ため、Ｃは一定と見なせる。短区間標準偏差情報発生手
段１３の安定成分発生手段１５の出力Ｃ、正規確率過程
発生手段１６、１７のそれぞれの出力Ｘc(t)、Ｘs(t)に
対して、演算手段１２において、次の演算を行う。 Ｐ(t)＝(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｘ(t)−Ｘs(t)・ｙ(t) …(11) Ｑ(t)＝−(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｙ(t)−Ｘs(t)・ｘ(t) …(12) (11)、(12)式で使われるＸc(t)、Ｘs(t)の標準偏差σに
ついても短区間内では距離情報ｄに対する変化は無く一
定である。
ュレーションについては、次のような演算処理を行う。
デジタル情報波形出力手段１および２の出力をそれぞれ
ｘ(t)およびｙ(t)とする。短区間内では安定成分発生手
段出力Ｃ(d)は距離情報ｄに対する変化がほとんど無い
ため、Ｃは一定と見なせる。短区間標準偏差情報発生手
段１３の安定成分発生手段１５の出力Ｃ、正規確率過程
発生手段１６、１７のそれぞれの出力Ｘc(t)、Ｘs(t)に
対して、演算手段１２において、次の演算を行う。 Ｐ(t)＝(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｘ(t)−Ｘs(t)・ｙ(t) …(11) Ｑ(t)＝−(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｙ(t)−Ｘs(t)・ｘ(t) …(12) (11)、(12)式で使われるＸc(t)、Ｘs(t)の標準偏差σに
ついても短区間内では距離情報ｄに対する変化は無く一
定である。
【００２１】(11)、(12)式で与えられる演算手段１２の
出力Ｐ(t)、Ｑ(t)をスイッチ３を通して直交変調器４へ
入力する。その結果、直交変調器４の出力は次のように
なる。
出力Ｐ(t)、Ｑ(t)をスイッチ３を通して直交変調器４へ
入力する。その結果、直交変調器４の出力は次のように
なる。
【数３】 ここで、
【数４】 であり、Ｒ(t)はすでに述べたようにレイリー分布に従
う。
う。
【００２２】(13)式の第１項はフェージングの安定成分
であり、第２項は変動成分である。√{ｘ2(t)＋ｙ2(t)}
cos(ωcｔ＋ψ)はデジタル情報信号の直交変調波形であ
る。(13)式の第１項には安定成分として係数Ｃが乗算さ
れている。また、√{ｘ2(t)＋ｙ2(t)}cos(ωcｔ＋ψ＋
θ)はフェージングによって位相がランダム化された項
である。ここで、θは一様分布することが知られてい
る。(13)式の第２項はＲ(t)を乗算することによって振
幅がレイリー分布する変動成分を与える。以上のよう
に、短区間内では、本発明によって安定成分と変動成分
を容易に与えることが可能である。
であり、第２項は変動成分である。√{ｘ2(t)＋ｙ2(t)}
cos(ωcｔ＋ψ)はデジタル情報信号の直交変調波形であ
る。(13)式の第１項には安定成分として係数Ｃが乗算さ
れている。また、√{ｘ2(t)＋ｙ2(t)}cos(ωcｔ＋ψ＋
θ)はフェージングによって位相がランダム化された項
である。ここで、θは一様分布することが知られてい
る。(13)式の第２項はＲ(t)を乗算することによって振
幅がレイリー分布する変動成分を与える。以上のよう
に、短区間内では、本発明によって安定成分と変動成分
を容易に与えることが可能である。
【００２３】次に、長区間におけるフェージングのシミ
ュレーションについて説明する。長区間では距離情報ｄ
による変化を受ける。すなわち、短区間中央値は前記(1
0)式による減衰と該(10)式で与えられる減衰曲線を中心
とする対数正規確率過程に従う。短区間標準偏差は送信
点から遠方ではある一定の値を中心とする対数正規確率
過程に従うが、送信点の近くでは、(9)式で与えられる
漸近関数を中心とする対数正規確率過程に従う。この場
合、短区間標準偏差σs＝σs(Ｋ(d))は安定成分発生手
段１５から得られるＣ＝Ｃ(d)と２つの正規確率過程発
生手段１６、１７から得られる正規確率過程の標準偏差
σ＝σ(d)を基にして、(9)式を中心として対数正規確率
過程に従う様に、それぞれの発生手段１５〜１７の内容
を予め決めておく。
ュレーションについて説明する。長区間では距離情報ｄ
による変化を受ける。すなわち、短区間中央値は前記(1
0)式による減衰と該(10)式で与えられる減衰曲線を中心
とする対数正規確率過程に従う。短区間標準偏差は送信
点から遠方ではある一定の値を中心とする対数正規確率
過程に従うが、送信点の近くでは、(9)式で与えられる
漸近関数を中心とする対数正規確率過程に従う。この場
合、短区間標準偏差σs＝σs(Ｋ(d))は安定成分発生手
段１５から得られるＣ＝Ｃ(d)と２つの正規確率過程発
生手段１６、１７から得られる正規確率過程の標準偏差
σ＝σ(d)を基にして、(9)式を中心として対数正規確率
過程に従う様に、それぞれの発生手段１５〜１７の内容
を予め決めておく。
【００２４】ここでは長区間における短区間中央値の変
化に関する演算処理について説明する。長区間における
変化を加えるため、演算手段１２では次の処理を行う。
先ず、距離情報ｄに対して、減衰情報発生手段１９から
前記(10)式で表される減衰情報Ｌ(d)を得る。
化に関する演算処理について説明する。長区間における
変化を加えるため、演算手段１２では次の処理を行う。
先ず、距離情報ｄに対して、減衰情報発生手段１９から
前記(10)式で表される減衰情報Ｌ(d)を得る。
【数５】 さらに、対数正規確率過程発生手段２０より、対数値が
正規分布する対数正規確率過程Ｇ(d)を得る。次に、Ｘc
(t)、Ｘs(t)、Ｃ(t)のそれぞれに√{Ｇ(d)Ｌ(d)}を乗算
する。
正規分布する対数正規確率過程Ｇ(d)を得る。次に、Ｘc
(t)、Ｘs(t)、Ｃ(t)のそれぞれに√{Ｇ(d)Ｌ(d)}を乗算
する。
【００２５】以下、前述した短区間内の場合と同様に、
次の式(18)、(19)の演算を行う。
次の式(18)、(19)の演算を行う。
【数６】 上記(18)、(19)式で与えられる演算手段１２の出力Ｐ
(t)およびＱ(t)をスイッチ３を通して直交変調器４へ入
力する。
(t)およびＱ(t)をスイッチ３を通して直交変調器４へ入
力する。
【００２６】この場合、直交変調器４の出力は次のよう
になる。
になる。
【数７】 この場合も、ωc＝２πｆc、Ｒ(t)、tanψ、tanθは、
前記式(14)〜(17)によって与えられる。また、｛｝内は
すでに説明した通り、短区間におけるフェージング変動
を与える。さらに、式全体に掛かる√{Ｇ(d)Ｌ(d)}は電
界強度の長区間における変動を表す。この値を２乗すれ
ば電力に比例する値が得られ（電力に対する補正は式(1
0)の係数Ａで可能である。）、さらに対数で表した
前記式(14)〜(17)によって与えられる。また、｛｝内は
すでに説明した通り、短区間におけるフェージング変動
を与える。さらに、式全体に掛かる√{Ｇ(d)Ｌ(d)}は電
界強度の長区間における変動を表す。この値を２乗すれ
ば電力に比例する値が得られ（電力に対する補正は式(1
0)の係数Ａで可能である。）、さらに対数で表した
【数８】 は第１項が正規確率過程を、第２項が距離に従う減衰特
性を表す。
性を表す。
【００２７】以上のようにして、移動体が送信点から遠
ざかっていく場合や近づく場合の長区間の距離による変
化も含めて、フェージング変動を表すことができる。ま
た、受信電力の中央値だけでなく、受信電力の安定成分
と変動成分の比で決まる標準偏差の時間的変化について
もシャドウイングの影響をシミュレートすることができ
る。そして、短区間中央値および短区間標準偏差に関す
る統計的性質を予め前記短区間標準偏差情報発生手段１
３および短区間中央値情報発生手段１４内の各発生手段
（例えば、メモリ）に格納しておくことにより、任意の
フェージングをシミュレートすることができる。この場
合、距離による減衰も含めて、それぞれの統計的性質を
独立してシミュレート可能であり、各発生手段の情報の
設定も容易である。また、前述したように、前記デジタ
ル情報波形出力手段１および２、各発生手段１５〜２０
は、いずれも、メモリにより構成することができ、これ
らすべてをハードウエアとして１つのメモリに収めるこ
とができる。
ざかっていく場合や近づく場合の長区間の距離による変
化も含めて、フェージング変動を表すことができる。ま
た、受信電力の中央値だけでなく、受信電力の安定成分
と変動成分の比で決まる標準偏差の時間的変化について
もシャドウイングの影響をシミュレートすることができ
る。そして、短区間中央値および短区間標準偏差に関す
る統計的性質を予め前記短区間標準偏差情報発生手段１
３および短区間中央値情報発生手段１４内の各発生手段
（例えば、メモリ）に格納しておくことにより、任意の
フェージングをシミュレートすることができる。この場
合、距離による減衰も含めて、それぞれの統計的性質を
独立してシミュレート可能であり、各発生手段の情報の
設定も容易である。また、前述したように、前記デジタ
ル情報波形出力手段１および２、各発生手段１５〜２０
は、いずれも、メモリにより構成することができ、これ
らすべてをハードウエアとして１つのメモリに収めるこ
とができる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明のフェージングシ
ミュレータによれば、距離による短区間中央値の変化だ
けでなく、フェージングの安定成分と変動成分の比が変
わることによる短区間標準偏差の変化まで含めたシャド
ウイングを正しくシミュレートすることができる。ま
た、フェージングの発生メカニズムが分かりやすく、使
い勝手がよい。また、複数の発生手段をハードウエアと
して１つのメモリに納めることができるため、構成を簡
単なものとすることができ、装置を小型化することが可
能である。それにより、経済的メリットもある。さら
に、直交変調器が１つで済み、高周波回路の無駄を省く
ことができる。
ミュレータによれば、距離による短区間中央値の変化だ
けでなく、フェージングの安定成分と変動成分の比が変
わることによる短区間標準偏差の変化まで含めたシャド
ウイングを正しくシミュレートすることができる。ま
た、フェージングの発生メカニズムが分かりやすく、使
い勝手がよい。また、複数の発生手段をハードウエアと
して１つのメモリに納めることができるため、構成を簡
単なものとすることができ、装置を小型化することが可
能である。それにより、経済的メリットもある。さら
に、直交変調器が１つで済み、高周波回路の無駄を省く
ことができる。
【図１】本発明の実施例を説明するための構成図であ
る。
る。
１ デジタル情報波形出力手段 ２ デジタル情報波形出力手段 ３ スイッチ ４ 直交変調器 ５ キャリア周波数発振器 ６ 乗算器 ７ ９０°移相器 ８ 乗算器 ９ 加算器 １０ フィルタ １１ 電力増幅器 １２ 演算手段 １３ 短区間標準偏差情報発生手段 １４ 短区間中央値情報発生手段 １５ 安定成分発生手段 １６ 正規確率過程発生手段 １７ 正規確率過程発生手段 １８ 距離情報発生手段 １９ 減衰情報発生手段 ２０ 対数正規確率過程発生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−145917（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−104855（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−186509（ＪＰ，Ａ) 特許2942250（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 17/00 G01R 29/00
Claims (4)
- 【請求項１】 送信デジタル情報波形に対応するデータ
ｘ(t)およびｙ(t)を出力するデジタル情報波形出力手段
と、 同じ標準偏差で、かつ、独立な２つの正規確率過程Ｘc
(t)およびＸs(t)を発生する正規確率過程発生手段と、 電界強度の安定成分Ｃを発生する安定成分発生手段と、 前記ｘ(t)、ｙ(t)、Ｘc(t)、Ｘs(t)、Ｃについて、 Ｐ(t)＝(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｘ(t)−Ｘs(t)・ｙ(t) Ｑ(t)＝−(Ｘc(t)＋Ｃ)・ｙ(t)−Ｘs(t)・ｘ(t) なる演算を行って、Ｐ(t)およびＱ(t)を出力する演算手
段と、 前記演算手段の出力Ｐ(t)およびＱ(t)で高周波信号を変
調する直交変調器とを有することを特徴とするフェージ
ングシミュレータ。 - 【請求項２】 さらに、 距離情報ｄを発生する手段と、 電力の対数値に対して正規分布をする確率過程Ｇ(d)を
発生する対数正規確率過程発生手段と、 前記距離情報ｄに従って、 Ｌ(d)＝Ａ・exp(−δ・ｄ)・ｄ-α （Ａ、α、δは定
数） で与えられる減衰情報Ｌ(d)を発生する減衰情報発生手
段とを設け、 前記演算手段において、前記Ｘc(t)、Ｘs(t)、Ｃのそれ
ぞれに√{Ｇ(d)Ｌ(d)}を乗算して前記演算を実行するこ
とにより、電力の対数値の短区間中央値が前記減衰情報
Ｌ(d)を中心に正規分布するフェージングを得るように
したことを特徴とする前記請求項１記載のフェージング
シミュレータ。 - 【請求項３】 さらに、距離情報ｄを発生する手段を設
け、 前記Ｘc(t)とＸs(t)の短区間標準偏差をσ(d)とし、こ
のときの電界強度の安定成分をＣ(d)として、 Ｋ(d)＝Ｃ2(d)／(２σ2(d)) を変数とする電力の対数値の短区間標準偏差σs(Ｋ(d))
が、ある一定値を中心に正規分布するように、前記正規
確率過程発生手段および前記安定成分発生手段の内容が
定められていることを特徴とする前記請求項１記載のフ
ェージングシミュレータ。 - 【請求項４】 さらに、距離情報ｄを発生する手段を設
け、 前記Ｘc(t)とＸs(t)の短区間標準偏差をσ(d)とし、こ
のときの電界強度の安定成分をＣ(d)として、 前記距離情報ｄに従う関数 Ｈ(d)＝Ｂ・{１−exp(−β・ｄ)} （Ｂ、βは定数） に対して、前記距離情報ｄに従う Ｋ(d)＝Ｃ2(d)／(２σ2(d)) を変数とする電力の対数値の短区間標準偏差σs(Ｋ(d))
が、前記Ｈ(d)を中心に正規分布するように、前記正規
確率過程発生手段および前記安定成分発生手段の内容が
定められていることを特徴とする前記請求項１記載のフ
ェージングシミュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11066210A JP3137187B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | フェージングシミュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11066210A JP3137187B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | フェージングシミュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269900A JP2000269900A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3137187B2 true JP3137187B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=13309248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11066210A Expired - Fee Related JP3137187B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | フェージングシミュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3137187B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5232442B2 (ja) * | 2007-11-01 | 2013-07-10 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 電界強度分布または電力密度分布の評価方法、そのプログラム |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP11066210A patent/JP3137187B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000269900A (ja) | 2000-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001114 |
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