JP3609305B2 - フェージングシミュレータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信部と受信部との間に生じるマルチパスフェージングを擬似的に発生させるフェージングシミュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、移動通信では、移動通信局が建物等の電波伝搬上の障害物に囲まれた環境を移動しながら通信するため、信号送信部から受信部までの伝搬路は複数存在し、受信部には各伝搬路を経由した多重波が到達することになる。このため、それぞれの多重波が干渉を起こし、受信特性の劣化の要因となる。これは、マルチパスフェージングと呼ばれている。
【0003】
従って、移動通信機は、マルチパスフェージングに対してどの程度影響を受けるかを評価する必要があり、従来より、フェージングシミュレータが用いられている。フェージングシミュレータは、送信部と受信部との間に介置され、擬似的にマルチパスフェージングを発生するための装置であり、従来例として例えば、特開平4−351024号公報(以下、従来例という)に記載されたものが知られている。
【0004】
該従来例に記載されたフェージングシミュレータは、ディジタル回路で構成される複数チャンネルを具備しており、各チャンネル毎に、入力信号に対してそれぞれ異なる遅延量を与えることにより、マルチパスフェージングを擬似的に発生させている。
【0005】
図3は、従来例に記載された、フェージングシミュレータに搭載される各チャンネル毎のDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)101の構成を示す回路図であり、同図に示すように、該DSP101は、2つのRAM102,103、乗算器104、ALU105、アキュムレータ106を具備している。そして、RAM102,103に記憶されているデータをシフトさせることにより、遅延量を変更することができるので、各チャンネル毎に任意の遅延量を設定することができ、自由度の高いフェージングのシミュレーションが可能となる。
【0006】
ところが、上記した従来におけるフェージングシミュレータにおいては、DSP101で任意の遅延量を得ることができるものの、この遅延量はディジタル信号のサンプリング周期を単位として遅延量が決定されることになるので、サンプリング周期以下の遅延量を得ることができず、より緻密なフェージング現象をシミュレートすることができないという欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来におけるフェージングシミュレータにおいては、DSP101を使用することにより、容易に各チャンネル毎の遅延量を設定することができるものの、ディジタル信号のサンプリング周期よりも短い時間を遅延させることができず、緻密なフェージング現象を再現することができないという問題があった。
【0008】
この発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ディジタル信号のサンプリング周期以下の短い時間を遅延させることのできるフェージングシミュレータを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のフェージングシミュレータは、送信部と受信部との間に介置し、当該送信部と受信部との間に擬似的にマルチパスフェージングを発生させるフェージングシミュレータにおいて、ローカル周波数信号を発生する局部発振器と、前記送信部から送信されるRF信号に前記ローカル周波数信号を乗じて中間周波数信号を得る第1のミキサと、前記中間周波数信号を所定のサンプリング周期でディジタル化するA/D変換手段と、前記ディジタル化された信号に対して任意のフェージングパスを擬似的に設定する複数系列の信号処理手段と、前記各信号処理手段の出力信号を加算する加算手段と、前記加算された信号に前記局部発振器よりのローカル周波数を乗じてRF信号に変換する第2のミキサと、を有し、前記各信号処理手段は、入力される信号を前記サンプリング周期に対応する時間の整数倍となる時間を遅延させる第1の遅延手段と、タップ係数の操作により、前記第1の遅延手段から出力された信号に対し、前記サンプリング周期よりも短い時間だけ遅延させた出力信号を得るFIRフィルタを有する第2の遅延手段と、前記第2の遅延手段より出力される信号に、任意の位相を与える位相器と、前記位相器より出力される信号をアナログ化するD/A変換手段と、を具備し、さらに前記第2の遅延手段は、前記FIRフィルタのタップ係数を操作することにより遅延処理を行う遅延器で構成され、前記位相器は、該遅延器における位相ズレを補正する処理を行うことを特徴とする。
【0011】
また、前記D/A変換手段の前段にディジタル減衰器を設置し、且つ、該D/A変換手段の後段にアナログ減衰器を設置してもよい。
【0012】
上述の如く構成された本発明によれば、送信部より与えられるRF信号にローカル周波数信号を乗じることにより中間周波数信号に変換し、該中間周波数信号を所定のサンプリング周期でディジタル化する。ディジタル化された信号は、複数系列の信号処理手段に与えられる。
【0013】
各信号処理手段は、第1の遅延手段、第2の遅延手段を具備し、このうち第1の遅延手段では、入力される信号をサンプリング周期に対応する時間の整数倍となる時間だけ遅延させることができる。また、第2の遅延手段では、サンプリング周期よりも短い時間分遅延させることができる。従って、きめの細かい遅延量の設定が可能となる。
【0014】
また、ディジタル減衰器及びアナログ減衰器を設置することにより、入力信号を減衰する処理を行う際に、ダイナミックレンジがサンプリングビット以下に減少することを防止することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明が適用されたフェージングシミュレータ1の一実施形態の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該フェージングシミュレータ1は、送信機側から伝送されるRF信号から所望の周波数帯域の信号を取り出す第1のBPF(バンドパスフィルタ)2と、ローカル周波数信号を出力する局部発振器3と、第1のBPF2で取り出されたRF信号に局部発振器3より出力されるローカル周波数信号を乗じてIF信号(中間周波数信号)を得る第1のミキサ4と、第1のミキサ4を介して得られるIF信号を所望のサンプリング周波数でディジタル化するA/D変換器5と、該A/D変換器5の出力側に設置される複数系列の信号処理手段6−1〜6−n(nはマルチパスフェージングのパス数であり、例えばn=12)と、を有している。
【0016】
更に、各信号処理手段6−1〜6−nより出力される信号(アナログ信号)を加算する加算器(加算手段)7と、加算器7の出力信号(IF信号)に、局部発振器3より出力されるローカル周波数信号を乗じることにより、RF信号を出力する第2のミキサ8と、第2のミキサ8より出力されるRF信号から所望の周波数信号を取り出す第2のBPF9と、を具備している。
【0017】
各信号処理手段6(6−1〜6−n)は、それぞれ同一の構成を有しており、A/D変換器5の出力側に接続される遅延メモリ(第1の遅延手段)11と、遅延器(第2の遅延手段)12と、位相器13と、ディジタル減衰器14と、D/A変換器15と、アナログ減衰器16と、補間フィルタ17と、から構成されている。
【0018】
遅延メモリ11は、各サンプリング周期で得られるデータをメモり内に記憶しておき、記憶したデータを遅延させて出力させるものであり、これにより、A/D変換器5のサンプリング周期の整数倍となる時間だけ、入力信号に対して出力信号を遅延させることができる。
【0019】
遅延器12は、例えば、図2に示す如くのFIR型フィルタで構成されており、該FIRフィルタに搭載される係数器C0〜Cmの計数を適宜変更することにより、入力信号に対してサンプリング周期よりも短い時間だけ遅延させた出力信号を得ることができる。位相器13は、遅延器12より出力された信号に任意の位相を与えると共に、遅延器12で発生する位相ズレを補正するためのものである。
【0020】
ディジタル減衰器14は、遅延メモリ11、遅延器12、及び位相器13で遅延された信号(ディジタル信号)を所望のレベルまで減衰させるためのものである。アナログ減衰器16は、D/A変換器15によりアナログ化された信号を所望のレベルまで減衰させるものである。
【0021】
そして、遅延メモリ11、遅延器12、位相器13、ディジタル減衰器14、及びアナログ減衰器16は、それぞれレートコンバータ18を介して状態入力部19に接続されており、該状態入力部19にて設定入力操作することにより、レートコンバータ18の制御下で各パラメータが設定されるようになっている。
【0022】
次に、上記のように構成された本実施形態の作用について説明する。図1に示したフェージングシミュレータ1は、送信機と移動受信機との間に設置して使用される。まず、送信機側からRF信号が出力されると、このRF信号は第1のBPF2により、所望の周波数帯域成分が取り出され、第1のミキサ4に供給される。
【0023】
第1のミキサ4には、局部発振器3より出力されるローカル周波数信号が与えられるので、RF信号にローカル周波数信号が乗じられ、第1のミキサ4からは、IF信号(中間周波数信号)が出力される。
IF信号は、A/D変換器5によりディジタル化された後、複数系列の信号処理手段6(6−1〜6−n)の遅延メモリ11に供給される。
【0024】
遅延メモリ11では、レートコンバータ18の制御下で予め遅延量が設定されているので、この遅延量だけ出力信号を遅延させて出力する。即ち、該遅延メモリ11では、A/D変換器5のサンプリング周期で入力される信号を記憶保存し、出力するタイミングを遅延させることにより、入力信号に対して出力信号を、サンプリング周期の整数倍となる時間だけ遅延させることができる。
【0025】
次いで、遅延器12では、図2に示すFIRフィルタの係数器C0〜Cmの計数を適宜設定することにより、サンプリング周期よりも短い時間分遅延させる。また、この遅延器12の出力信号は、位相器13により任意の位相が与えられると共に、遅延器12の処理で発生する位相ズレを補正する処理を行う。
【0026】
その後、ディジタル減衰器14及び、アナログ減衰器16により、位相器13より出力された信号を減衰させる処理を行う。つまり、通常マルチパスフェージングでは、障害物等に反射して得られる信号は、正規のパスを介して得られる信号に対して減衰しているので、これをシミュレートするために、信号を減衰させる処理を行う。ここで、全ての減衰処理をディジタル減衰器14で行うと、信号系のダイナミックレンジがサンプリングビット以下に減少してしまうので、一定のレベルまでディジタル減衰器14にて減衰させ、それ以上の減衰処理は、D/A変換器15でアナログ化した後、アナログ減衰器16により減衰させている。そして、減衰処理された信号は、補間フィルタ17により補間処理され、その後、加算器7に供給されて各信号処理手段6(6−1〜6−n)より出力された信号が加算処理される。
【0027】
次いで、加算器7より出力される信号(IF信号)は、第2のミキサ8にてローカル周波数信号が乗じられ、RF信号(搬送波)に変換される。このRF信号は、第2のBPF9を介して出力され、受信機(図示せず)へ与えられる。これにより、受信機側では、送信機より出力された信号があたかも複数のパス(n系列のパス)を経由して到達した如くの信号、即ち、マルチパスフェージングが発生している如くの信号を得ることができるのである。
【0028】
このようにして、本実施形態に係るフェージングシミュレータにおいては、複数の信号処理手段6(6−1〜6−n)を有し、各信号処理手段6毎にぞれぞれ異なる遅延量及び減衰量を設定することができるので、実際のフェージング減少に則したシュミレーションが可能となる。
【0029】
また、各信号処理手段6は、遅延メモリ11及び遅延器12を具備しており、このうち遅延メモリ11では、A/D変換器5のサンプリング周期を一単位とした遅延量の設定が可能であり、更に、遅延器12では、これよりも細かい時間(即ち、サンプリング周期よりも短い時間)を遅延させることができるので、きわめて自由度が高く、汎用性に富んだ遅延量の設定が可能となる。
【0030】
更に、D/A変換器15の前段側にディジタル減衰器14を設置し、後段側にアナログ減衰器16を設置し、これらを用いて信号を減衰する処理を行っているので、ダイナミックレンジがサンプリングビット以下に減少することなく、信号を減衰させることができる。
【0031】
また、各信号処理手段6(6−1〜6−n)のうち、基準となる信号(送信機側から受信機側へ直接伝送される信号のパスに対応する信号)を与える信号処理手段の遅延メモリ11を、予め複数ステップ遅延させておき、且つ、その他の信号処理手段のうちのいくつかを、これよりも少ない遅延量に設定することにより、基準信号よりも時間的に速く到達するマルチパスフェージング信号をシミュレートすることが可能となる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるフェージングシミュレータでは、複数系列設置された各信号処理手段が、第1の遅延手段、及び第2の遅延手段を具備しているので、入力信号に対してきめの細かい遅延量を与えることができ、より現実に則したフェージング現象をシミュレートすることができる。
【0033】
また、各信号処理手段では、D/A変換手段の前段側にディジタル減衰器が設置され、後段側にアナログ減衰器が設置されるので、ダイナミックレンジがサンプリングビット以下に減少することがなく。円滑な減衰処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るフェージングシミュレータの構成を示す回路図である。
【図2】遅延器として用いられるFIRフィルタの構成を示す回路図である。
【図3】従来におけるフェージングシミュレータに搭載されるDSPの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 フェージングシミュレータ
2 第1のBPF(バンドパスフィルタ)
3 局部発振器
4 第1のミキサ
5 A/D変換器(A/D変換手段)
6(6−1〜6−n) 信号処理手段
7 加算器(加算手段)
8 第2のミキサ
9 第2のBPF
11 遅延メモリ(第1の遅延手段)
12 遅延器(第2の遅延手段)
13 位相器
14 ディジタル減衰器
15 D/A変換器
16 アナログ減衰器
17 補間フィルタ
18 レートコンバータ
19 状態入力部
101 DSP
102,103 RAM
104 乗算器
105 ALU
106 アキュムレータ
Claims (2)
- 送信部と受信部との間に介置し、当該送信部と受信部との間に擬似的にマルチパスフェージングを発生させるフェージングシミュレータにおいて、
ローカル周波数信号を発生する局部発振器と、
前記送信部から送信されるRF信号に前記ローカル周波数信号を乗じて中間周波数信号を得る第1のミキサと、
前記中間周波数信号を所定のサンプリング周期でディジタル化するA/D変換手段と、
前記ディジタル化された信号に対して任意のフェージングパスを擬似的に設定する複数系列の信号処理手段と、
前記各信号処理手段の出力信号を加算する加算手段と、
前記加算された信号に前記局部発振器よりのローカル周波数を乗じてRF信号に変換する第2のミキサと、を有し、
前記各信号処理手段は、
入力される信号を前記サンプリング周期に対応する時間の整数倍となる時間を遅延させる第1の遅延手段と、
タップ係数の操作により、前記第1の遅延手段から出力された信号に対し、前記サンプリング周期よりも短い時間だけ遅延させた出力信号を得るFIRフィルタを有する第2の遅延手段と、
前記第2の遅延手段より出力される信号に、任意の位相を与える位相器と、
前記位相器より出力される信号をアナログ化するD/A変換手段と、を具備し、
さらに前記第2の遅延手段は、前記FIRフィルタのタップ係数を操作することにより遅延処理を行う遅延器で構成され、前記位相器は、該遅延器における位相ズレを補正する処理を行う
ことを特徴とするフェージングシミュレータ。 - 前記D/A変換手段の前段にディジタル減衰器を設置し、且つ、該D/A変換手段の後段にアナログ減衰器を設置した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。
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