JP3730961B2 - チャンネル・シミュレーションの実行方法及びチャンネル・シミュレータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、無線チャンネルをシミュレーションするための無線チャンネル・シミュレータに関係する。
【０００２】
【従来の技術】
無線周波数信号が送信機から受信機に送信される場合、その信号は、異なる信号位相及び振幅を有する１つ以上の経路に沿って無線チャンネルの中を伝播し、このとき、異なる持続時間及び強度のフェージングを信号内に引き起こす。さらに、他の送信機によって引き起こされるノイズ及び干渉が、無線接続を妨害する。
送信機及び受信機を、実際の環境の中で、又は実際の環境をシミュレーションする無線チャンネル・シミュレータを使用することによって、テストすることができる。戸外で実施されるテストは、例えば、絶えず変化する天気及び時季のような統制不能な現象に制約されるので、実際の環境の中で実行されるテストは、厄介である。さらに、１つの環境（都市Ａ）の中で実行されたテストが、第２の対応する環境（都市Ｂ）の中で、完全に有効であるとは言えない。起こりうる最悪の状況を、一般に、実際の環境の中でテストすることはできない。
【０００３】
しかしながら、無線チャンネルをシミュレーションする装置であれば、要求された種類の無線チャンネルをシミュレーションするために、極めて自由に用いることができる。デジタル無線チャンネル・シミュレータでは、チャンネルが、通常、チャンネル係数、つまりタップ係数でもって、異なる遅延により遅延された信号に重み付けすることによって、及び重み付けられた信号コンポーネントを合計することによって、チャンネル・モデルと適用される信号間のコンボリューション（畳み込み）を生成する、ＦＩＲフィルタ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（有限インパルス反応）フィルタ）でモデル化される。チャンネル係数は、実際のチャンネルの挙動に対応するように改善される。
【０００４】
しかしながら、無線チャンネルをシミュレーションする装置内の問題は、アナログでもデジタルでも、現在のコンポーネント技術が、リアルタイムで正確でかつ広域帯のシミュレータを生成することができないということである。例えば、ダウン・ミキシングとアップ・ミキシングが、広域帯のシミュレーション内のコンポーネントに高い要求を設定する。ディジタル・シミュレータにおいて、変換の精度は、帯域が広くなるにつれて変換の精度が低下するというように、帯域幅の関数であるので、チャンネル内の広域帯信号の挙動を、一斉に、高速かつ正確にシミュレーションすることができない。他方、無線チャンネル・シミュレーションについては、ますます、より高精度が必要とされる。
【０００５】
【発明の概要】
したがって、本発明の目的は、改良されたチャンネル・シミュレーションの方法、並びに、正確で高速のチャンネル・シミュレーションを実行するためのチャンネル・シミュレーションの方法を実現するチャンネル・シミュレータを提供することである。これは、無線データ転送において、無線周波数信号にチャンネル・シミュレーションを実行する方法によって達成される。その方法は、チャンネル・シミュレーションに適用される信号用に予約された全帯域を、少なくとも２つのサブ帯域（sub-band）に分割するステップと、各サブ帯域に対応する信号にチャンネル・シミュレーションを実行するステップと、チャンネル・シミュレーションの後に、全体の帯域信号を形成するために、それぞれのサブ帯域でシミュレーションされた信号を結合するステップとを含む。
【０００６】
また本発明は、無線データ転送において使用される無線周波数信号にチャンネル・シミュレーションを実行するためのチャンネル・シミュレータに関係する。チャンネル・シミュレータは、チャンネル・シミュレーションに適用される信号用に予約された全帯域を、少なくとも２つのサブ帯域に分割するように構成され、また、チャンネル・シミュレータは、各サブ帯域に対応する信号にチャンネル・シミュレーションを実行する少なくとも２つのチャンネル・シミュレータ・ユニットと、チャンネル・シミュレーションの後に、全体の帯域信号を形成するために、異なるサブ帯域でシミュレーションされた信号を結合するためのコンバイナとを含む。
【０００７】
本発明の望ましい実施例は、従属請求項に開示される。
本発明は、シミュレーションされるべき周波数帯を少なくとも２つのサブ帯域に分割すること、並びに各サブ帯域に対応する信号を別々にチャンネル・シミュレーションすることに基づいている。
本発明の方法及びシステムには、いくつかの利点がある。信号用に予約された全帯域がサブ帯域に分割され、各サブ帯域をチャンネル・シミュレータの可能な最良の精度でシミュレーションすることができるので、無線チャンネルを、一斉に、正確にかつ速くシミュレーションすることができる。
【０００８】
【発明の実施の態様】
本発明による解決法は、特に、広域帯の無線周波数信号（ＲＦ信号）のチャンネル・シミュレーションにとって、たいへん有効である。適切なアプリケーションの例は、それに制限されるものではないが、例えば、ＷＬＡＮ（ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク）、周波数ホッピングを使用する無線移動通信システム、並びに他の第二、第三及び第四世代の移動通信システムを含む。
【０００９】
図１Ａは、本発明の解決法による、無線データ転送用の無線チャンネル・シミュレータを示す。無線チャンネル・シミュレータに到来するＲＦ信号は、デジタルであるか、あるいは、より一般的にはアナログである。本解決法は、周波数帯域幅に制限されないが、周波数帯域Ｂは、広帯域の信号用に予約されていて、例えば数十メガヘルツである。ディバイダ（分割器）１００によって、ＲＦ信号は元の種類のＭ個の信号に分割される、ただし、Ｍは２以上である。バンドパス・フィルタ１０２〜１０６において、サブ帯域の合計がＲＦ信号の全体の帯域Ｂとなるように、つまりＢ＝ΔＢ1＋．．．＋ΔＢMとなるように、各分割された信号は、バンドパス・フィルタを通してサブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢMになる。各サブ帯域の帯域幅は、等しいか又は異なる。ミキサ１０８〜１１２において、サブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢMの周波数は、例えば、各サブ帯域の信号に局部発振器１１４の信号を掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタを通すことによって、減少させられ、これにより、より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dが生成される。各ミキサ１０８〜１１２に到来する局部発振器１１４の信号は、同じか又は異なる周波数である。異なる周波数の局部発振器１１４信号が、異なるミキサ１０８〜１１２で使用される時、より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの中間周波数が同じになるように設定することができ、その結果、サブ帯域がすべて同じ帯域幅を持っている場合、サブ帯域すべてを同じ精度でシミュレーションすることが可能になる。より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの各々は、ユニットの数がＭである異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット１１６〜１２０へ伝播する。チャンネル・シミュレーションがチャンネル・シミュレータ・ユニット１１６〜１２０によって実行された後に、サブ帯域の信号は、局部発振器１２８からの信号をミキサ１２２〜１２６内の信号に掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタを通すことによって、元のＲＦ周波数に戻される。これらサブ帯域のＲＦ周波数信号は、広帯域の全帯域を形成するよう、コンバイナ１３０において結合される。
【００１０】
図１Ｂは、サブ帯域への分割を実現するための別の方式を示す。この解決法では、広帯域のＲＦ信号の周波数帯域Ｂが、ディバイダ２００においてＭ個の帯域に分割される。Ｍ個の帯域の各々が、元の周波数帯域と同じ帯域幅を持つ。分割されたＲＦ信号には、ミキサ２０２〜２０６において、局部発振器２０９の信号が乗算される。各ミキサ２０２〜２０６に到来する局部発振器２０９の信号は、同じか又は異なる周波数である。その信号は、ミキサ２０２〜２０６で混合され、バンドパス・フィルタ２０８〜２１２にかけられて、図１Ａのサブ帯域に対応するサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dになる。より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの各々は、ユニットの数がＭである異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット２１４〜２１８へ伝播する。本解決法に関しては、図１Ａ及び図１Ｂの両方とも、少なくとも２つの並列チャンネル・シミュレーション内でチャンネル・シミュレーションを実行するために、チャンネル・シミュレータ・ユニットに適用されるべき信号の周波数帯域が、少なくとも２つのサブ帯域に分割されることが必須事項である。その後、チャンネル・シミュレーションは、図１Ａの場合と同じように働く。チャンネル・シミュレーションがチャンネル・シミュレータ・ユニット２１４〜２１８によって実行された後に、サブ帯域の信号は、局部発振器２２６から来る信号をミキサ２２０〜２２４内において信号に掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタにかけることによって、元のＲＦ周波数に戻される。サブ帯域のＲＦ周波数信号は、広帯域の全帯域を形成するようコンバイナ２２８において結合される。
【００１１】
図１Ｃは、図１Ｂに従った、アナログＲＦ信号が到来する無線チャンネル・シミュレータを示す。ディバイダ３００では、ＲＦ信号が元の種類のＭ個の信号に分割される。分割されたＲＦ信号に、ミキサ３０２〜３０６によって局部発振器３１４の信号が乗算される。各ミキサ３０２〜３０６に到達する局部発振器３１４の信号は、同じか又は異なる周波数である。ミキサによってミキシングされた信号は、バンドパス・フィルタ３０８〜３１２を通ってサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dになる。アナログのサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dは、アナログ・ディジタル変換器３１６〜３２０（Ａ／Ｄ変換器）においてデジタルに変換される。デジタルのサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの各々は、ユニットの数がＭである異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット３２２〜３２６へ伝播する。チャンネル・シミュレーションがチャンネル・シミュレータ・ユニット３２２〜３２６によって実行された後に、それらのサブ帯域は、デジタル／アナログ変換器３２８〜３３２（Ｄ／Ａ変換器）においてアナログに変換される。アナログのサブ帯域は、局部発振器３４０から来る信号をミキサ３３４〜３３８内の信号に掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタにかけることによって、元のＲＦ周波数に戻される。サブ帯域のＲＦ周波数信号は、広帯域の全帯域を形成するよう、コンバイナ３４２において結合される。
【００１２】
図１Ｃでは、ミキサ３０２〜３０６、及びバンドパス・フィルタ３０８〜３１２の順番が、図１Ｂの場合に似ている、つまり、ミキシングがバンドパス・フィルタリングの前に行われている。
【００１３】
異なるチャンネル・シミュレータ・ユニットにおいて、無線チャンネル・モデルは同じか又は異なるが、各チャンネル・シミュレータ・ユニットをチャンネル・シミュレーションを別々に実行するために使用することができる。すべてのチャンネル・シミュレータ・ユニット内に同じチャンネル・モデルを持つことは、１つのチャンネル・シミュレータ・ユニットだけが利用可能な状況に相当する。特にシミュレーションされる全体の帯域が広い場合、異なるサブ帯域でチャンネルが大きく異なるので、異なるチャンネル・モデルが、異なるサブ帯域に対して必要となる。示された解決法の利点は、シミュレーションが、わずかに１つのチャンネル・シミュレータ・ユニットの使用によるよりも、正確に実行されることができるということである。その正確さは、デジタル・チャンネル・シミュレーションにおいて、１つのチャンネル・シミュレータと比較して、本発明による解決法が、同じ全帯域に対して、少なくとも２倍の数のサンプルを持っているということから、理解されるであろう。これにより、無線チャンネルのより正確なモデリングを可能にする。またチャンネル・シミュレータを、例えば、ミキシング及びアナログ・ディジタル変換の際に発生する増幅や位相エラーを補正するために使用することができる。
【００１４】
各チャンネル・シミュレータにおいて、無線チャンネルは、図２にブロック図を示した例えばデジタルＦＩＲフィルタによってシミュレーションすることができる。ＦＩＲフィルタは、シフト・レジスタとして構成される遅延素子４００、重み係数ブロック４０２及び加算器４０４を含む。入力信号ｘ（ｎ）は、遅延時間が同じか又は異なる遅延素子４００で遅らせられ、そして、遅延された信号は、重み係数ブロック４０２において、所要の重み係数ｈ（ｉ）（ただし、ｉ＝［０、．．．、Ｎ］）によって重み付けされる。重み係数ｈ＝［ｈ（０）、．．．、ｈ（Ｎ）］は、無線チャンネルのチャンネル推定値であり、ＦＩＲフィルタのタップ係数とも呼ばれる。重み係数は、実際の無線チャンネルの特性が変化すると推定されるのと同じように変化させられる。通常、重み係数は、短期的には全く安定しているが、信号の変位の速度に比べて、ゆっくりと変化する。遅らされ重み付けられた信号は、加算器４０４で加算される。
【００１５】
一般に、重み係数は実数であるか又は複素数である。例えば、ＧＳＭ（移動通信の世界的システム）あるいはＣＤＭＡ無線システム（コード分割多重アクセス）の無線チャンネルは、信号が２つの部分に分割される直交変調を使用するので、複素数の重み係数が必要となる。実数の信号部分Ｉ（同相）は、位相シフトのないキャリア波を乗算され、虚数の信号部分Ｑ（直交）は、位相シフトされたキャリア波を乗算される。従って、信号ｘは、式ｘ＝Ｉ＋ｊＱで表わされ、Ｉは実数の信号部分で、Ｑは虚数の信号部分であり、ｊは虚数単位である。
【００１６】
数学的な式では、ＦＩＲフィルタの出力信号ｙ（ｎ）は、遅延された信号と重み係数との積の合計のようなコンボリューション（畳み込み）によって表すことができる。
ｙ（ｎ）＝ｘ＊ｈ＝Σｈ（ｋ）ｘ（ｎ−ｋ） （１）
（Σは、ｋ＝１〜Ｎまでの加算を表す）
ここで、＊がコンボリューション操作を表わし、ｎが信号エレメントのインデックスを表わす。信号ｘ及びｙ並びにチャンネル・インパルス応答ｈは、周知のベクトル形式、又はマトリックス形式での、スカラとして処理可能である。
【００１７】
無線チャンネルを、変換空間内で各チャンネル・シミュレータにおいてシミュレーション可能である。そのようなチャンネル・シミュレータのブロック図を、図３に示す。この例では、シミュレーションに適用される信号５０６（ｘ（ｎ））は、変換手段５００におけるコンボリューション変換によって変換空間に変換され、その結果、変換された信号５０８（Ｘ）を生成する。その変換された信号５０８（Ｘ）は、重み付け手段５０２において、コンボリューション変換によって変換されたチャンネル応答Ｈによって重み付けされて、信号５１０（ＨＸ）を生成する。重み付けは、例えば乗算操作によって実行されることができる。しかしながら、その乗算は、本来、計算速度を上げるために、実際の乗算ではなく、１つ以上の数学的な操作によって実現することができる。最終的に、逆変換手段５０４は、入力する信号５１０（ＨＸ）を、時間空間に逆変換して出力信号５１２（ｙ（ｎ））を生成する。チャンネル・シミュレーションの中で使用されるコンボリューション変換は、例えば、ラプラス、Ｚ、フーリエ変換、又はその他同種のものである。
【００１８】
サブ帯域への分割は、サブ帯域間の周波数範囲に干渉及び不整合を引き起こす。これはサブ帯域が結合されるときに生じる。図４は、サブ帯域の結合を示す。縦軸は、自由に選定されたスケールで、帯域特定の増幅を示し、水平軸は周波数を示す。曲線６０２〜６０６は、サブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢMを描写し、曲線６０８は、全帯域を描写している。結合された全帯域上の干渉６１０は、サブ帯域とサブ帯域との間の区域に現われる。干渉の大きさは、異なるサブ帯域内の信号の位相に依存する。その問題は、サブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢM間の任意の干渉をフィルタで取り除くエコライザ（等化器）の使用によって緩和される。干渉をフィルタリングするために、既知のフィルタリング方法を、高い急な偏りを切り取るために使用することができる。均等化するフィルタリングを、サブ帯域を結合する前後に実行することができる（例えば、図１Ｃでは、コンバイナ３４２内で）。
【００１９】
本発明を添附図面に従った例を参照して上述したが、本発明はそれに制限されるものではなく、添付された特許請求の範囲の中で開示される発明のアイデアの範囲内の様々な点において変更することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａは、チャンネル・シミュレータのブロック図である。
Ｂは、チャンネル・シミュレータのブロック図である。
Ｃは、チャンネル・シミュレータのブロック図である。
【図２】 ＦＩＲフィルタを示す図である。
【図３】 コンボリューション変換に基づくチャンネル・シミュレータを示す図である。
【図４】 サブ帯域、及びサブ帯域の組合せを示す図である。
【発明の技術分野】
本発明は、無線チャンネルをシミュレーションするための無線チャンネル・シミュレータに関係する。
【０００２】
【従来の技術】
無線周波数信号が送信機から受信機に送信される場合、その信号は、異なる信号位相及び振幅を有する１つ以上の経路に沿って無線チャンネルの中を伝播し、このとき、異なる持続時間及び強度のフェージングを信号内に引き起こす。さらに、他の送信機によって引き起こされるノイズ及び干渉が、無線接続を妨害する。
送信機及び受信機を、実際の環境の中で、又は実際の環境をシミュレーションする無線チャンネル・シミュレータを使用することによって、テストすることができる。戸外で実施されるテストは、例えば、絶えず変化する天気及び時季のような統制不能な現象に制約されるので、実際の環境の中で実行されるテストは、厄介である。さらに、１つの環境（都市Ａ）の中で実行されたテストが、第２の対応する環境（都市Ｂ）の中で、完全に有効であるとは言えない。起こりうる最悪の状況を、一般に、実際の環境の中でテストすることはできない。
【０００３】
しかしながら、無線チャンネルをシミュレーションする装置であれば、要求された種類の無線チャンネルをシミュレーションするために、極めて自由に用いることができる。デジタル無線チャンネル・シミュレータでは、チャンネルが、通常、チャンネル係数、つまりタップ係数でもって、異なる遅延により遅延された信号に重み付けすることによって、及び重み付けられた信号コンポーネントを合計することによって、チャンネル・モデルと適用される信号間のコンボリューション（畳み込み）を生成する、ＦＩＲフィルタ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ（有限インパルス反応）フィルタ）でモデル化される。チャンネル係数は、実際のチャンネルの挙動に対応するように改善される。
【０００４】
しかしながら、無線チャンネルをシミュレーションする装置内の問題は、アナログでもデジタルでも、現在のコンポーネント技術が、リアルタイムで正確でかつ広域帯のシミュレータを生成することができないということである。例えば、ダウン・ミキシングとアップ・ミキシングが、広域帯のシミュレーション内のコンポーネントに高い要求を設定する。ディジタル・シミュレータにおいて、変換の精度は、帯域が広くなるにつれて変換の精度が低下するというように、帯域幅の関数であるので、チャンネル内の広域帯信号の挙動を、一斉に、高速かつ正確にシミュレーションすることができない。他方、無線チャンネル・シミュレーションについては、ますます、より高精度が必要とされる。
【０００５】
【発明の概要】
したがって、本発明の目的は、改良されたチャンネル・シミュレーションの方法、並びに、正確で高速のチャンネル・シミュレーションを実行するためのチャンネル・シミュレーションの方法を実現するチャンネル・シミュレータを提供することである。これは、無線データ転送において、無線周波数信号にチャンネル・シミュレーションを実行する方法によって達成される。その方法は、チャンネル・シミュレーションに適用される信号用に予約された全帯域を、少なくとも２つのサブ帯域（sub-band）に分割するステップと、各サブ帯域に対応する信号にチャンネル・シミュレーションを実行するステップと、チャンネル・シミュレーションの後に、全体の帯域信号を形成するために、それぞれのサブ帯域でシミュレーションされた信号を結合するステップとを含む。
【０００６】
また本発明は、無線データ転送において使用される無線周波数信号にチャンネル・シミュレーションを実行するためのチャンネル・シミュレータに関係する。チャンネル・シミュレータは、チャンネル・シミュレーションに適用される信号用に予約された全帯域を、少なくとも２つのサブ帯域に分割するように構成され、また、チャンネル・シミュレータは、各サブ帯域に対応する信号にチャンネル・シミュレーションを実行する少なくとも２つのチャンネル・シミュレータ・ユニットと、チャンネル・シミュレーションの後に、全体の帯域信号を形成するために、異なるサブ帯域でシミュレーションされた信号を結合するためのコンバイナとを含む。
【０００７】
本発明の望ましい実施例は、従属請求項に開示される。
本発明は、シミュレーションされるべき周波数帯を少なくとも２つのサブ帯域に分割すること、並びに各サブ帯域に対応する信号を別々にチャンネル・シミュレーションすることに基づいている。
本発明の方法及びシステムには、いくつかの利点がある。信号用に予約された全帯域がサブ帯域に分割され、各サブ帯域をチャンネル・シミュレータの可能な最良の精度でシミュレーションすることができるので、無線チャンネルを、一斉に、正確にかつ速くシミュレーションすることができる。
【０００８】
【発明の実施の態様】
本発明による解決法は、特に、広域帯の無線周波数信号（ＲＦ信号）のチャンネル・シミュレーションにとって、たいへん有効である。適切なアプリケーションの例は、それに制限されるものではないが、例えば、ＷＬＡＮ（ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク）、周波数ホッピングを使用する無線移動通信システム、並びに他の第二、第三及び第四世代の移動通信システムを含む。
【０００９】
図１Ａは、本発明の解決法による、無線データ転送用の無線チャンネル・シミュレータを示す。無線チャンネル・シミュレータに到来するＲＦ信号は、デジタルであるか、あるいは、より一般的にはアナログである。本解決法は、周波数帯域幅に制限されないが、周波数帯域Ｂは、広帯域の信号用に予約されていて、例えば数十メガヘルツである。ディバイダ（分割器）１００によって、ＲＦ信号は元の種類のＭ個の信号に分割される、ただし、Ｍは２以上である。バンドパス・フィルタ１０２〜１０６において、サブ帯域の合計がＲＦ信号の全体の帯域Ｂとなるように、つまりＢ＝ΔＢ1＋．．．＋ΔＢMとなるように、各分割された信号は、バンドパス・フィルタを通してサブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢMになる。各サブ帯域の帯域幅は、等しいか又は異なる。ミキサ１０８〜１１２において、サブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢMの周波数は、例えば、各サブ帯域の信号に局部発振器１１４の信号を掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタを通すことによって、減少させられ、これにより、より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dが生成される。各ミキサ１０８〜１１２に到来する局部発振器１１４の信号は、同じか又は異なる周波数である。異なる周波数の局部発振器１１４信号が、異なるミキサ１０８〜１１２で使用される時、より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの中間周波数が同じになるように設定することができ、その結果、サブ帯域がすべて同じ帯域幅を持っている場合、サブ帯域すべてを同じ精度でシミュレーションすることが可能になる。より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの各々は、ユニットの数がＭである異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット１１６〜１２０へ伝播する。チャンネル・シミュレーションがチャンネル・シミュレータ・ユニット１１６〜１２０によって実行された後に、サブ帯域の信号は、局部発振器１２８からの信号をミキサ１２２〜１２６内の信号に掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタを通すことによって、元のＲＦ周波数に戻される。これらサブ帯域のＲＦ周波数信号は、広帯域の全帯域を形成するよう、コンバイナ１３０において結合される。
【００１０】
図１Ｂは、サブ帯域への分割を実現するための別の方式を示す。この解決法では、広帯域のＲＦ信号の周波数帯域Ｂが、ディバイダ２００においてＭ個の帯域に分割される。Ｍ個の帯域の各々が、元の周波数帯域と同じ帯域幅を持つ。分割されたＲＦ信号には、ミキサ２０２〜２０６において、局部発振器２０９の信号が乗算される。各ミキサ２０２〜２０６に到来する局部発振器２０９の信号は、同じか又は異なる周波数である。その信号は、ミキサ２０２〜２０６で混合され、バンドパス・フィルタ２０８〜２１２にかけられて、図１Ａのサブ帯域に対応するサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dになる。より低い周波数を持つサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの各々は、ユニットの数がＭである異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット２１４〜２１８へ伝播する。本解決法に関しては、図１Ａ及び図１Ｂの両方とも、少なくとも２つの並列チャンネル・シミュレーション内でチャンネル・シミュレーションを実行するために、チャンネル・シミュレータ・ユニットに適用されるべき信号の周波数帯域が、少なくとも２つのサブ帯域に分割されることが必須事項である。その後、チャンネル・シミュレーションは、図１Ａの場合と同じように働く。チャンネル・シミュレーションがチャンネル・シミュレータ・ユニット２１４〜２１８によって実行された後に、サブ帯域の信号は、局部発振器２２６から来る信号をミキサ２２０〜２２４内において信号に掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタにかけることによって、元のＲＦ周波数に戻される。サブ帯域のＲＦ周波数信号は、広帯域の全帯域を形成するようコンバイナ２２８において結合される。
【００１１】
図１Ｃは、図１Ｂに従った、アナログＲＦ信号が到来する無線チャンネル・シミュレータを示す。ディバイダ３００では、ＲＦ信号が元の種類のＭ個の信号に分割される。分割されたＲＦ信号に、ミキサ３０２〜３０６によって局部発振器３１４の信号が乗算される。各ミキサ３０２〜３０６に到達する局部発振器３１４の信号は、同じか又は異なる周波数である。ミキサによってミキシングされた信号は、バンドパス・フィルタ３０８〜３１２を通ってサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dになる。アナログのサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dは、アナログ・ディジタル変換器３１６〜３２０（Ａ／Ｄ変換器）においてデジタルに変換される。デジタルのサブ帯域ΔＢ1 D．．．ΔＢM Dの各々は、ユニットの数がＭである異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット３２２〜３２６へ伝播する。チャンネル・シミュレーションがチャンネル・シミュレータ・ユニット３２２〜３２６によって実行された後に、それらのサブ帯域は、デジタル／アナログ変換器３２８〜３３２（Ｄ／Ａ変換器）においてアナログに変換される。アナログのサブ帯域は、局部発振器３４０から来る信号をミキサ３３４〜３３８内の信号に掛けることによって、及び入力信号をローパス又はバンドパス・フィルタにかけることによって、元のＲＦ周波数に戻される。サブ帯域のＲＦ周波数信号は、広帯域の全帯域を形成するよう、コンバイナ３４２において結合される。
【００１２】
図１Ｃでは、ミキサ３０２〜３０６、及びバンドパス・フィルタ３０８〜３１２の順番が、図１Ｂの場合に似ている、つまり、ミキシングがバンドパス・フィルタリングの前に行われている。
【００１３】
異なるチャンネル・シミュレータ・ユニットにおいて、無線チャンネル・モデルは同じか又は異なるが、各チャンネル・シミュレータ・ユニットをチャンネル・シミュレーションを別々に実行するために使用することができる。すべてのチャンネル・シミュレータ・ユニット内に同じチャンネル・モデルを持つことは、１つのチャンネル・シミュレータ・ユニットだけが利用可能な状況に相当する。特にシミュレーションされる全体の帯域が広い場合、異なるサブ帯域でチャンネルが大きく異なるので、異なるチャンネル・モデルが、異なるサブ帯域に対して必要となる。示された解決法の利点は、シミュレーションが、わずかに１つのチャンネル・シミュレータ・ユニットの使用によるよりも、正確に実行されることができるということである。その正確さは、デジタル・チャンネル・シミュレーションにおいて、１つのチャンネル・シミュレータと比較して、本発明による解決法が、同じ全帯域に対して、少なくとも２倍の数のサンプルを持っているということから、理解されるであろう。これにより、無線チャンネルのより正確なモデリングを可能にする。またチャンネル・シミュレータを、例えば、ミキシング及びアナログ・ディジタル変換の際に発生する増幅や位相エラーを補正するために使用することができる。
【００１４】
各チャンネル・シミュレータにおいて、無線チャンネルは、図２にブロック図を示した例えばデジタルＦＩＲフィルタによってシミュレーションすることができる。ＦＩＲフィルタは、シフト・レジスタとして構成される遅延素子４００、重み係数ブロック４０２及び加算器４０４を含む。入力信号ｘ（ｎ）は、遅延時間が同じか又は異なる遅延素子４００で遅らせられ、そして、遅延された信号は、重み係数ブロック４０２において、所要の重み係数ｈ（ｉ）（ただし、ｉ＝［０、．．．、Ｎ］）によって重み付けされる。重み係数ｈ＝［ｈ（０）、．．．、ｈ（Ｎ）］は、無線チャンネルのチャンネル推定値であり、ＦＩＲフィルタのタップ係数とも呼ばれる。重み係数は、実際の無線チャンネルの特性が変化すると推定されるのと同じように変化させられる。通常、重み係数は、短期的には全く安定しているが、信号の変位の速度に比べて、ゆっくりと変化する。遅らされ重み付けられた信号は、加算器４０４で加算される。
【００１５】
一般に、重み係数は実数であるか又は複素数である。例えば、ＧＳＭ（移動通信の世界的システム）あるいはＣＤＭＡ無線システム（コード分割多重アクセス）の無線チャンネルは、信号が２つの部分に分割される直交変調を使用するので、複素数の重み係数が必要となる。実数の信号部分Ｉ（同相）は、位相シフトのないキャリア波を乗算され、虚数の信号部分Ｑ（直交）は、位相シフトされたキャリア波を乗算される。従って、信号ｘは、式ｘ＝Ｉ＋ｊＱで表わされ、Ｉは実数の信号部分で、Ｑは虚数の信号部分であり、ｊは虚数単位である。
【００１６】
数学的な式では、ＦＩＲフィルタの出力信号ｙ（ｎ）は、遅延された信号と重み係数との積の合計のようなコンボリューション（畳み込み）によって表すことができる。
ｙ（ｎ）＝ｘ＊ｈ＝Σｈ（ｋ）ｘ（ｎ−ｋ） （１）
（Σは、ｋ＝１〜Ｎまでの加算を表す）
ここで、＊がコンボリューション操作を表わし、ｎが信号エレメントのインデックスを表わす。信号ｘ及びｙ並びにチャンネル・インパルス応答ｈは、周知のベクトル形式、又はマトリックス形式での、スカラとして処理可能である。
【００１７】
無線チャンネルを、変換空間内で各チャンネル・シミュレータにおいてシミュレーション可能である。そのようなチャンネル・シミュレータのブロック図を、図３に示す。この例では、シミュレーションに適用される信号５０６（ｘ（ｎ））は、変換手段５００におけるコンボリューション変換によって変換空間に変換され、その結果、変換された信号５０８（Ｘ）を生成する。その変換された信号５０８（Ｘ）は、重み付け手段５０２において、コンボリューション変換によって変換されたチャンネル応答Ｈによって重み付けされて、信号５１０（ＨＸ）を生成する。重み付けは、例えば乗算操作によって実行されることができる。しかしながら、その乗算は、本来、計算速度を上げるために、実際の乗算ではなく、１つ以上の数学的な操作によって実現することができる。最終的に、逆変換手段５０４は、入力する信号５１０（ＨＸ）を、時間空間に逆変換して出力信号５１２（ｙ（ｎ））を生成する。チャンネル・シミュレーションの中で使用されるコンボリューション変換は、例えば、ラプラス、Ｚ、フーリエ変換、又はその他同種のものである。
【００１８】
サブ帯域への分割は、サブ帯域間の周波数範囲に干渉及び不整合を引き起こす。これはサブ帯域が結合されるときに生じる。図４は、サブ帯域の結合を示す。縦軸は、自由に選定されたスケールで、帯域特定の増幅を示し、水平軸は周波数を示す。曲線６０２〜６０６は、サブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢMを描写し、曲線６０８は、全帯域を描写している。結合された全帯域上の干渉６１０は、サブ帯域とサブ帯域との間の区域に現われる。干渉の大きさは、異なるサブ帯域内の信号の位相に依存する。その問題は、サブ帯域ΔＢ1．．．ΔＢM間の任意の干渉をフィルタで取り除くエコライザ（等化器）の使用によって緩和される。干渉をフィルタリングするために、既知のフィルタリング方法を、高い急な偏りを切り取るために使用することができる。均等化するフィルタリングを、サブ帯域を結合する前後に実行することができる（例えば、図１Ｃでは、コンバイナ３４２内で）。
【００１９】
本発明を添附図面に従った例を参照して上述したが、本発明はそれに制限されるものではなく、添付された特許請求の範囲の中で開示される発明のアイデアの範囲内の様々な点において変更することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａは、チャンネル・シミュレータのブロック図である。
Ｂは、チャンネル・シミュレータのブロック図である。
Ｃは、チャンネル・シミュレータのブロック図である。
【図２】 ＦＩＲフィルタを示す図である。
【図３】 コンボリューション変換に基づくチャンネル・シミュレータを示す図である。
【図４】 サブ帯域、及びサブ帯域の組合せを示す図である。
Claims (18)
- 無線データ転送で無線周波数信号にチャンネル・シミュレーションを実行する方法において、
チャンネル・シミュレーションに適用される信号用に予約された全帯域（１０）を少なくとも２つのサブ帯域（２０）に分割するステップと、
各サブ帯域（２０）に対応する信号にチャンネル・シミュレーションを実行するステップと、
チャンネル・シミュレーションの後に、全帯域信号（４０）を形成するために、それぞれのサブ帯域でシミュレーションされた信号（３０）を結合するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項１記載の方法において、各サブ帯域（２０）に対応する信号に、別々の独立したチャンネル・シミュレーションを実行することを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、チャンネル・シミュレーション中、異なるサブ帯域（２０）に対応する少なくとも２つの信号に対して、異なるチャンネル・モデルを使用することを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、チャンネル・シミュレーション中、異なるサブ帯域（２０）に対応する少なくとも２つの信号に対して、同じチャンネル・モデルを使用することを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、広帯域の信号にチャンネル・シミュレーションを実行し、チャンネル・シミュレーションに適用する前に広帯域の無線周波数信号の周波数を下げ、チャンネル・シミュレーションの後にチャンネル・シミュレーションされた信号を元の無線周波数信号に戻すことを特徴とする方法
- 請求項１記載の方法において、チャンネル・シミュレーションに適用する前にアナログ無線周波数信号の周波数を低下させ、そしてチャンネル・シミュレーションの後にチャンネル・シミュレーションされた信号を元の無線周波数信号に戻し、
周波数を低下させた後にアナログ無線周波数信号をデジタルに変換し、デジタルでチャンネル・シミュレーションを実行し、チャンネル・シミュレーションの後にチャンネル・シミュレーションされた信号をアナログ信号に戻す変換をすること
を特徴とする方法。 - 請求項１記載の方法において、異なるサブ帯域の信号（３０）が結合される時に、等化してフィルタリングする手段によって、サブ帯域間の干渉を減少させることを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、ＦＩＲフィルタでチャンネル・シミュレーションを実行することを特徴とする方法。
- 請求項１記載の方法において、チャンネル・シミュレーションに適用される信号が、コンボリューション変換によって変換空間に変換されて、変換された信号（５０８）を生成することにより、各サブ帯域（２０）のチャンネル・シミュレーションを実行し、
コンボリューション変換によって変換された信号（５０８）に、変換されたチャンネル応答Ｈによって重み付けをして、重み付けされた信号（５１０）を生成し、
重み付けされた信号（５１０）を逆変換して、サブ帯域に特定のチャンネル・シミュレーションされた信号（５１２）を生成する
ことを特徴とする方法。 - 無線データ転送で使用される無線周波数信号にチャンネル・シミュレーションを実行するためのチャンネル・シミュレータであって、チャンネル・シミュレーションに適用される信号用に予約された全帯域を少なくとも２つのサブ帯域に分割するように構成されているチャンネル・シミュレータにおいて、
各サブ帯域に対応する信号にチャンネル・シミュレーションを実行するための少なくとも２つのチャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）と、
チャンネル・シミュレーションの後に、全帯域信号を形成するために、それぞれのサブ帯域内でシミュレーションされた信号を結合するためのコンバイナ（１３０、２２８、３４２）と
を含むことを特徴とするチャンネル・シミュレータ。 - 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）が、各サブ帯域に対応する信号に、別々の独立したチャンネル・シミュレーションを実行するように構成されることを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
- 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、少なくとも２つの異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）が、チャンネル・シミュレーションにおいて、異なるサブ帯域（２０）に対応する少なくとも２つの信号用の異なったチャンネル・モデルを使用するように構成されることを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
- 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、少なくとも２つの異なるチャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）が、チャンネル・シミュレーションにおいて、異なるサブ帯域（２０）に対応する少なくとも２つの信号用の同じチャンネル・モデルを使用するように構成されることを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
- 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、チャンネル・シミュレータが、無線チャンネル内の広帯域の信号の挙動をシミュレーションするよう構成され、チャンネル・シミュレータが、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）の前段に、広帯域の無線周波数信号の周波数を低下させるためのミキサ（１０８〜１１２、２０２〜２０６、３０２〜３０６）を含み、チャンネル・シミュレータが、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）の後段に、チャンネル・シミュレーションされた信号を元の無線周波数信号に戻すためのミキサ（１２２〜１２６、２２０〜２２４、３３４〜３３８）を含むことを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
- 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、チャンネル・シミュレータは、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）の前段に、アナログ無線周波数信号の周波数を低下させるためのミキサ（１０８〜１１２、２０２〜２０６、３０２〜３０６）を含み、チャンネル・シミュレータは、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）の後段に、チャンネル・シミュレーションされた信号を元の無線周波数信号に戻すためのミキサ（１２２〜１２６、２２０〜２２４、３３４〜３３８）を含み、
チャンネル・シミュレータは、ミキサ（１０８〜１１２、２０２〜２０６、３０２〜３０６）の後段に、アナログ無線周波数信号をデジタルに変換するためのＡ／Ｄ変換器（３１６〜３２０）を含み、チャンネル・シミュレータは、デジタルでチャンネル・シミュレーションを実行するように構成され、チャンネル・シミュレータは、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）の後段に、チャンネル・シミュレーションされた信号をアナログに戻す変換をするためのＤ／Ａ変換器（３２８〜３３２）を含むことを特徴とするチャンネル・シミュレータ。 - 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、ミキサ（１３０，２２８，３４２）は、等化してフィルタリングする手段によって、サブ帯域間の干渉を減少させるように構成されることを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
- 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、チャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）は、ＦＩＲフィルタとして実現されることを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
- 請求項１０記載のチャンネル・シミュレータにおいて、少なくとも１つのチャンネル・シミュレータ・ユニット（１１６〜１２０、２１４〜２１８、３２２〜３２６）は、
変換された信号（５０８）を生成するために、コンボリューション変換によって信号を変換空間に変換する変換手段（５００）と、
コンボリューション変換によって変換された信号（５０８）に重み付けをして、変換されたチャンネル応答Ｈによって重み付けされた信号（５１０）を生成するための重み付け手段（５０２）と、
サブ帯域に特定のチャンネル・シミュレーションされた信号（５１２）を生成するために、入力信号（５１０）を時間空間へと逆変換するための逆変換手段（５０４）と
を含むことを特徴とするチャンネル・シミュレータ。
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