JP4519936B2

JP4519936B2 - マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション

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Publication number: JP4519936B2
Application number: JP2008517520A
Authority: JP
Inventors: サークキネン，ティモ; ジェムセ，トンミ
Original assignee: エレクトロビット・システム・テスト・オサケユキテュア
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: US7970595B2; JP2008544668A; WO2006136645A1; DK1894328T3; DE602005024627D1; CA2611923A1; ATE487293T1; US20080215300A1; EP1894328B1; EP1894328A1

Description

本発明は、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション装置、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーションを行うチャネル・モジュール、及びマルチアンテナ無線チャネルのシミュレーションを行う方法に関する。

ＭＩＭＯ（多重入力多重出力）マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーションでは、送信アンテナと受信アンテナとの間の無線サブチャネルを通じた無線信号の伝搬のシミュレーションが必要となる。典型的な無線チャネル・シミュレータでは、無線チャネル・ユニットにおいて各無線サブチャネルのシミュレーションを行う。通常、無線チャネル・ユニットの前にはプレルータ(pre-router)が置かれており、これがアンテナ信号を該当する無線チャネル・ユニットに切り換える。無線チャネル・ユニットから出力される信号は、ポストルータ(post-router)に供給され、これらの信号を結合して、該当する出力チャネルに誘導する。

しかしながら、誘導及び結合ルーチンには、障害が起きやすい外部配線や、複雑な切換マトリクス及び加算器が必要となる。したがって、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーションを行う方法を検討し一層発展させれば有用であろう。
本発明の目的は、改良した装置、モジュール、及び方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション装置を提供する。この装置は、伝搬効果を、伝搬経路を沿って伝搬する無線信号を表すチャネル信号に組み込むチャネル・モジュールを備えており、チャネル・モジュールは、（ｍ×ｎ）アレイ構成を形成するために、隣接するチャネル・モジュールに電気的に接続されており、少なくとも１つの（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールが第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を受け取るように構成されている。少なくとも１つの（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールは、チャネル・モデルに応じて第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号を処理して、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生する、少なくとも１つの処理リソースと、処理済（ｍ，ｎ）信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を発生する、コンバイナとを備えており、少なくとも１つの（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールは、更に、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を出力するように構成されている。

本発明の第２の態様によれば、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーションを行うチャネル・モジュールを提供する。このチャネル・モジュールは、（ｍ×ｎ）アレイ構成を形成するために、隣接するチャネル・モジュールに電気的に接続されており、チャネル・モジュールが第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を受け取るように構成されている。チャネル・モジュールは、チャネル・モデルに応じて第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号を処理して、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生する少なくとも１つの処理リソースと、処理済（ｍ，ｎ）信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生するコンバイナとを備えている。チャネル・モジュールは更に、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号を出力するように構成されている。

本発明の別の態様によれば、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション方法を提供する。この方法は、アレイ構成に編成されている隣接チャネル・モジュールに電気的に接続されている（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールにおいて、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を受け取るステップと、チャネル・モデルに応じて第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号を処理することにより、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生するステップと、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生するステップと、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号を出力するステップとを備えている。

本発明から様々な利点が得られる。無線チャネル・シミュレータ内を伝搬するチャネル信号の誘導は、伝搬効果をチャネル信号に組み入れるチャネル・モジュールの電気接続及びアレイ構造によって内部で実現する。内部で誘導することにより、複雑な誘導及び切換システムの必要性が低下し、無線チャネル・シミュレータの構造が簡素化する。一実施形態では、本発明は、更に、無線チャネル・シミュレータを、容易に拡張可能なモジュール構造で実施することも可能にする。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明について更に詳細に説明する。
図１は、送信受信アンテナ対によって形成された伝搬チャネル１１４を示す。アンテナ対は、送信アンテナ１００と、受信アンテナ１０２とを備えている。送信信号１１６が送信アンテナ１００に入力され、送信アンテナ１００は、送信信号１１６を電磁波１２０に変換する。電磁波１２０の一部は受信アンテナ１０２に伝搬し、受信アンテナ１０２は、この電磁波１２０の一部を受信信号１１８に変換する。

伝搬チャネル１１４は、電磁波１２０のために少なくとも１つの伝搬経路１０４、１０６を含む。伝搬経路１０４、１０６は、送信アンテナ１００から受信アンテナ１１８への電磁波１２０の異なるルートを表す。伝搬経路１０４、１０６は、受信アンテナ１０２における電磁波１２０の受信電力に関して、電磁波１２０にとって最も好ましい伝搬効果が得られるルートを表す。各伝搬経路１０４、１０６は、電磁波１２０に対してその特性的な伝搬効果を有することができる。

無線システムでは、電磁波１２０は送信アンテナ１００から受信アンテナ１０２に情報を搬送する。マルチパス伝搬では、伝搬チャネル１１４は複数の伝搬経路１０４、１０６を含む。一般に、受信信号１８１の振幅は、電磁場１２０のマルチパス成分のベクトル和である。

送信アンテナ１００から受信アンテナ１０２に伝搬している間、電磁波１２０は、減衰、吸収、反射、散乱、回折、及び屈折というような伝搬効果を受ける。吸収、反射、散乱、回折、及び屈折のような伝搬効果の一部は、電磁波１２０が遭遇する障害物１０８、１１０、１１２によって生ずる場合がある。障害物１０８、１１０、１１２の一部は、送信アンテナ１００及び／又は受信アンテナ１０２に対しての方が関係が深い場合もある。通例、減衰は、伝搬経路１０４、１０６の物理的長さの関数として電磁波１２０の電力低下によって生ずる。電磁波１２０の特性に関して、伝搬効果は、電磁波１２０の振幅、位相及び周波数に影響を及ぼす可能性がある。

更に、電磁波１２０は、無線送信機のようなその他の信号源や、熱ノイズによる干渉も受ける可能性がある。
更に、伝搬チャネル１１４は、送信アンテナ１００及び受信アンテナ１０２の特性にも依存する。電磁波１２０に付随する波頭は、送信アンテナ１００の形式に依存する。更に、受信アンテナ１０２に到達する電磁波１２０の部分のサンプリングは、受信アンテナ１０２の形式に依存する。したがって、無線チャネル・シミュレーションにおいては、送信アンテナ１００及び受信アンテナ１０２のアンテナ特性を考慮に入れることが好ましい。

尚、図１に示す伝搬チャネル１１４の一例は、１つの送信アンテナ１００及び１つの受信アンテナ１０２を適用した場合を示している。マルチアンテナ無線チャネルの場合、少なくとも３本のアンテナを用いて無線チャネルを形成する。各送信−受信アンテナ対は、アンテナ対特定の伝搬経路と共に、アンテナ対特定伝搬チャネルを形成する。

通例、無線チャネル・シミュレーションは、伝搬チャネルを特徴化するチャネル・モデルに基づく。図２は、無線チャネル及び付随する無線チャネル・パラメータのブロック図表現を示す。図２に示す無線チャネルの一例はＭＩＭＯ（多重入力多重出力）であり、少なくとも２つの送信アンテナ２０６、２０８及び少なくとも２つの受信アンテナ２１０、２１２を用いることによって形成する。

無線チャネル・シミュレーションは、ワイヤレス電気通信システムの既知の送受信局と移動局というように、２つの送受信機の間で行うことができる。しかしながら、本発明は電気通信システムに限定されるのではなく、無線チャネルを形成する際に少なくとも３つのアンテナを提供するいずれのシステムにでも適用することができる。
ＭＩＭＯチャネルから習得した教示を、ＭＩＳＯ（多重入力単一出力）及びＳＩＭＯ（単一入力多重出力）のような、もっと単純なシステムにどのように適用するかは、当業者には明らかであろう。

図２は、送信アンテナ２０６、２０８に接続されている送信機２００、受信アンテナ２１０、２１２に接続されている受信機２０２、ならびに伝搬経路１０４、１０６及びアンテナ２０８〜２１２からの影響を含む無線チャネル２０４を示す。
送信機２００は、信号２２０Ａ及び２２０Ｂを送信アンテナ２０６及び２０８にそれぞれ入力する。受信機２０２は、送信アンテナ２０６、２０８が生成する電磁波の一部を受信し、受信アンテナ２１０及び２１２から受信信号２２２Ａ及び２２Ｂをそれぞれ出力する。

更に、図２は伝搬チャネル２１４、２１６、２１８、及び２２０も示している。
一実施形態では、無線チャネルは、チャネル方程式を用いて特徴化することができる。

ここで、送信信号ベクトルのベクトル成分ｘ_ｋ（ｋ＝１，．．．Ｍ）は、ｋ番目の送信アンテナに送出された送信信号を表し、受信信号ベクトルｙ_ｊ（ｊ＝１，．．．，Ｎ）のベクトル成分は、ｊ番目の受信アンテナが出力する受信信号を表し、係数ｈ_ｋｊは、ｋ番目の送信アンテナ及びｊ番目の受信アンテナに付随する無線チャネルの部分を表す。また、チャネル係数は、チャネル・タップ及び／又はインパルス応答と呼ぶこともできる。帯域幅Ｂの広帯域チャネルでは、チャネル・タップは、更に、伝搬チャネルの周波数応答も特徴化することができる。

無線チャネルの時間変動、及びマルチパス伝搬は、以下のように記述することによって考慮に入れることができる。

ここで、上付き文字Ｉは、Ｉ番目の伝搬経路を示す。各伝搬経路Ｉには、伝搬経路特定のチャネル係数h^l _kj(t)及び受信信号y^l _j(t)を関連付けることができる。チャネル係数h^l _kj(t)及び受信信号y^l _j (t)は、時間依存性があってもなくてもよい。チャネル係数h^l _kj(t)は、通常、複素変数である。

図３に示す例を参照すると、マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション装置３００は、入力無線周波数ドメイン（ＩＲＦＤ）３０２を含む。入力無線周波数ドメイン３０２は、無線周波数入力信号３１２を受信し、無線周波数入力信号３１２をベースバンド入力信号３１４に変換する。
無線周波数入力信号３１２は、例えば、基地局又は移動局のような無線送信機を代表する装置において発生するＭＩＭＯ送信信号のような、無線周波数チャネル信号とすることができる。

ベースバンド入力信号３１４は、前処理ユニット（ＰＲＰＵ）３０４に入力される。前処理ユニット３０４は、ベースバンド入力信号３１４のスケーリング、パケット化、タイム・シェアリング、分周、及び／又はＩＱ−分割のようなタスクを責務とする。
前処理ユニット３１４は、シミュレーションを行おうとする伝搬経路１０４、１０６に入力する無線信号を表すチャネル信号３１６を出力する。

チャネル信号３１６は、シミュレーション・アレイ（ＳＡ）に入力され、シミュレーション・アレイ３０６はマルチアンテナ無線チャネルの伝搬効果をチャネル信号３１６に組み込む。マルチアンテナ無線チャネルにおけるチャネル信号の伝搬のシミュレーションを行うには、チャネル信号に対して一連の数学的演算を実行する。

本発明の一実施形態では、シミュレーション・アレイ３０６は、Ｍ個の送信アンテナ及びＮ個の受信アンテナによって設けられるＭ×Ｎ個のＭＩＭＯ無線チャネルのシミュレーションを行うために用いられる。このような場合、シミュレーション・マトリクスの各列は、シミュレーションのＭ×１部分のシミュレーションを行う。
シミュレーション・アレイ３０６は、チャネル信号３１８を出力する。チャネル信号３１８は、伝搬経路１０４、１０６から出射する無線信号を表す。

チャネル信号３１８は、後処理ユニット（ＰＯＰＵ）３０８に入力され、後処理ユニット３０８は、例えば、チャネル信号３１８を結合することによって、チャネル信号３１８を処理する。
後処理ユニット３０８は、ベースバンド出力信号３２０を出力無線周波数ドメイン（ＯＲＦＤ）３１０に出力し、出力無線周波数ドメイン３１０はベースバンド出力信号３２０を無線周波数出力信号３２２に変換する。無線周波数出力信号は、例えば、ＭＩＭＯ受信信号とすることができる。

装置３００は更に、装置３００の機能ブロック３０２〜３１０を制御するコントローラ３２４も備えている。制御は、装置３００におけるビット・フローの同期、チャネル・モデルに応じたシミュレーション・アレイ３０６のチャネル・モジュールのプログラミング、及び入力／出力トラフィックの制御のようなタスクを含むことができる。

図４Ａを参照すると、シミュレーション・アレイ３０６は、チャネル・モジュール（ＣＭ）４Ａ〜４Ｉを備えており、これらは伝搬効果をチャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃに組み込む。３Ａ〜３Ｒは、伝搬経路１０４、１０６に沿って伝搬する無線信号を表す。チャネル・モジュール４Ａ〜４Ｉは、電気的に（ｍ×ｎ）アレイ構成に接続されており、各（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールが、隣接する（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールに電気的に接続されている。採用した表記では、各（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールには、異なる（ｍ，ｎ）インデックスが付随し、ｍ及びｎがシミュレーション・アレイ３０６の行及び列をそれぞれ示すようになっている。

チャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃ、３Ａ〜３Ｒは、パラレル・バス上を伝達する３２ビットを含むことができる。チャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃ、３Ａ〜３Ｒは、Ｑ成分専用の１６ビットと、Ｉ成分専用の１６ビットとを含むことができる。データ伝達のクロック周波数は、例えば、２００ＭＨｚとすることができる。
シミュレーション・アレイ３０６の寸法は、Ｍ及びＮであり、Ｍ及びＮは、それぞれ、ｍ及びｎの最大値である。

チャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃ、３Ａ〜３Ｒは、（ｍ，ｎ）表記で識別する。第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃ、３Ａ〜３Ｃ、３Ｇ〜３Ｉ、３Ｐ〜３Ｒは、（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール及び／又は前処理ユニット３０４において発生し、（ｍ，ｎ＋１）チャネル・モジュールが受け取るチャネル信号である。第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃ、３Ａ〜３Ｃ、３Ｇ〜３Ｉ、３Ｐ〜３Ｒは、シミュレーション・アレイ３０６内を水平方向に伝搬する。

第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｃ、３Ｄ〜３Ｆ、３Ｊ〜３Ｌ、３Ｍ〜３Ｏは、（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールによって出力され、（ｍ＋１，ｎ）チャネル・モジュール又は後処理ユニット３０８が受け取るチャネル信号である。第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｃ、３Ｄ〜３Ｆ、３Ｊ〜３Ｌ、３Ｍ〜３Ｏは、シミュレーション・アレイ３０６内を垂直方向に伝搬する。

前処理ユニット３０４が出力するチャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃを、（ｍ，ｎ＝１）で示す。チャネル方程式（１）に関して、前処理ユニット３０４が出力するチャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｃは、式（１）の右辺の列ベクトルのｘ_ｍ成分を表すことができる。
シミュレーション・アレイ３０６が出力するチャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｃを（Ｍ，ｎ）で示す。チャネル方程式（１）に関して、シミュレーション・アレイ３０６が出力するチャネル信号４０６Ａ〜４０６ｃは、式（１）の左辺のベクトルのｙ_ｎ成分を表すことができる。

前処理ユニット３０４には、ベースバンド・ドメインにおける送信アンテナ信号を表すことができる複数のベースバンド入力信号４０２Ａ〜４０２Ｃを供給することができる。本発明の一実施形態では、前処理ユニット３０４は、各ベースバンド入力信号４０２Ａ〜４０２Ｃをいずれかの（ｍ，ｎ−１）チャネル・モジュール４Ａ、４Ｄ、４Ｇに誘導することができる。誘導は、コントローラ３２４が制御するスイッチによって実施することができる。

本発明の一実施形態では、後処理ユニット３０８はいずれの（ｍ＝Ｍ，ｎ）チャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｃをいずれのベースバンド出力信号４０８Ａ〜４０８Ｃにでも変換することができる。変換は、コントローラ３２４が制御するスイッチを用いて実施することができる。後処理ユニット３０８は、更に、少なくとも２つの（ｍ＝Ｍ，ｎ）チャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｃを１つのベースバンド出力信号４０８Ａ〜４０８Ｃに結合する、加算器のようなコンバイナを備えることができる。

図４Ｂを参照しながら、４×４ＭＩＭＯシステムのシミュレーションを行うことができるシミュレーション・アレイ４１０について検討する。
この場合、前処理ユニット３０４は、４つのベースバンド入力信号４０２Ａ〜４０２Ｄを受け取り、４つのチャネル信号４０４Ａ〜４０４Ｄをシミュレーション・アレイ４１０に入力する。シミュレーション・アレイ４１０は、チャネル信号を誘導及び処理して、４つのチャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｄを後処理ユニット３０８に出力する。後処理ユニット３０８は、４つのチャネル信号４０６Ａ〜４０６Ｄを受け取り、４つのベースバンド出力信号４０８Ａ〜４０８Ｄを出力する。この場合、シミュレーション・アレイの各列は、４×１ＭＩＭＯサブチャネルのシミュレーションを行うために用いられる。

前処理ユニット３０４及び後処理ユニット３０８によって誘導及び変換が可能となることにより、処理パワーを所望のサブチャネルに割り当てることが可能になる。例えば、４×４シミュレーション・アレイ４１０は、チャネル信号４０６Ａ及び４０６Ｂを１つのベースバンド出力信号４０８Ａに結合することによって、４×３ＭＩＭＯシステムのシミュレーションを行うために用いることができる。この場合、点線の矩形の内側にある列は、１×３ＭＩＭＯサブチャネルの１つに割り当てられる。

シミュレーションを行おうとする無線信号の帯域幅が狭い場合、複数のサブチャネルのシミュレーションを行うために１つのチャネル・モジュール５Ａ〜５Ｐを用いることもできる。式（１）のチャネル・モデルに関して、１つのチャネル・モジュール５Ａ〜５Ｐは、１つよりも多いｈ_ｍｎチャネル・タップを実施する。サブチャネル間でチャネル・モジュールを時間多重化することによって、サブチャネルのシミュレーションを行うことができる。

図５を参照すると、（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール５００は、処理リソース（ＰＲ）５０２と、処理リソース５０２に接続されているコンバイナ（ＣＯＭＢ）５０４とを備えている。
処理リソース５０２は、第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号５０８を（ｍ，ｎ−１）チャネル・モジュール又は前処理ユニット３０４から受け取り、無線チャネル・シミュレーションに適用するチャネル・モデルに応じて、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８を処理する。処理の結果、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号５１４が得られる。チャネル方程式（１）に関して、（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールは、式（２）に示すｈ_ｍｎ（ｔ）チャネル・タップを実現することができる。

処理リソース５０２は、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号５１４をコンバイナ５０４に入力し、コンバイナ５０４は、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号５１４を、（ｍ−１，ｎ）チャネル・モジュールから受け取った第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号５０６と結合することによって、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１２を得る。コンバイナ５０４は、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１２を、（ｍ＋１，ｎ）チャネル・モジュール又は後処理ユニット３０８に出力する。

シミュレーション・アレイ３０６の同じ行にある各チャネル・モジュールには、同じ第１チャネル信号を供給する。例えば、チャネル信号４０４Ａに等しいチャネル信号３Ａ〜３Ｃ、チャネル信号４０４Ｂに等しいチャネル信号３Ｇ〜３Ｉ、及びチャネル信号４０４Ｃに等しいチャネル信号３Ｐ〜３Ｒである。
本発明の一実施形態では、同じ行にあるチャネル・モジュールは、外部接続を介して、隣接するチャネル・モジュールと電気的に接続されている。外部接続は、チャネル・モジュール４Ａ〜４Ｉを取り付けてある印刷基板又はその他の構造によって設けることができる。

本発明の一実施形態では、（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール５００は、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８を第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１０として出力することによって、シミュレーション・アレイ３０６における水平信号の内部誘導(local routing)を可能にするように構成されている。内部誘導は、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５１０の入力バスを第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１０の出力バスに接続することによって実現することができる。
コンバイナ５０４は、例えば、加算器又は乗算器とすることができる。

本発明の一実施形態では、シミュレーション・アレイ３０６のチャネル・モジュール４Ａ〜４Ｉは、互いに同一であり、処理リソース５０２及びコンバイナ５０４を備えている。（ｍ＝１，ｎ）で示す最上位のチャネル・モジュール４Ａ〜４Ｃには、第２の（ｍ＝０，ｎ）チャネル信号として０ビットを供給することができる。０ビットは、最上位のチャネル・モジュール４Ａ〜４Ｃにおいて発生してもよい。

図６を参照すると、本発明の一実施形態において、（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール６００は、第１の（ｍ＝１，ｎ−１）チャネル信号６０２を受け取るように構成されている。（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール６００は、例えば、図４Ａのチャネル・モジュール４Ａ〜４Ｃに対応する。（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール６００は、伝搬効果（伝搬上の影響）を第１の（ｍ＝１，ｎ−１）チャネル信号６０２に組み込むために少なくとも１つの処理リソース５０２を備えており、こうして第２の（ｍ＝１，ｎ）チャネル信号６０４を発生する。（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール６００は、更に、第２の（ｍ＝１，ｎ）チャネル信号６０４も出力する。
チャネル・モジュール６００は、第１の（ｍ＝１，ｎ）チャネル信号６０２を無視し、第１の（ｍ＝１，ｎ＋１）チャネル信号６０６を出力することができる。

図７を参照すると、（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール７００は、Ｋ個の遅延エレメント７０４Ａ〜７０４Ｃ、Ｋ個の乗算器７０６Ａ〜７０６Ｃ、及び加算器７０８を備えている。遅延エレメント７０４Ａ、７０４Ｂ及び７０３Ｃの遅延長は、それぞれ、τ_１、τ_２、τ_Ｋで表される。乗算器７０６Ａ、７０６Ｂ及び７０６Ｃの乗算係数は、それぞれ、ｇ_１、ｇ_２及びｇ_Ｋで表される。遅延長及び乗算係数の値は、例えば、コントローラ３２４の制御に応じて変更することもできる。更に、遅延エレメント７０４Ａ〜７０４Ｃの相対的位置及び乗算器７０６Ａ〜７０６Ｃの相対的位置は、図７には示さないスイッチによって制御することもできる。スイッチの構成は、コントローラ３２４によって制御することができる。

図７において、遅延エレメント７０４Ａ及び乗算器７０６Ａは、（ｍ，ｎ）伝搬チャネルの第１伝搬経路を表し、遅延エレメント７０４Ｂ及び乗算器７０６Ｂは、第２伝搬経路を表し、遅延エレメント７０４Ｃ及び乗算器７０６Ｃは第３伝搬経路を表す。３つの伝搬経路の所望の特性に応じて、第１（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８を、遅延エレメント７０４Ａ〜７０４Ｃにおいて遅延させ、乗算器７０６Ａ〜７０６Ｃにおいて乗算する。伝搬経路を伝搬したチャネル信号を、加算器７０８において結合する。更に、加算器７０８において、第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号５０６をチャネル信号と結合することができる。

図８に示すように、Ｌ−１個の遅延エレメント８０４Ａ〜８０４Ｃは直列に接続されている。第１（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８を一連の遅延エレメント８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃに入力し、各遅延エレメント８０６Ａ、８０６Ｂ、８０６Ｃの後、信号を乗算器８０６Ａ〜８０６Ｄに導く。乗算器８０６Ａ〜８０６Ｄが出力した信号を、加算器８０８において互いに加算する。加算器８０８は、第２（ｍ−１，ｎ）チャネル信号８１０を出力する。
チャネル・モジュール７００、８００は、ＡＳＩＣ（特定用途集積回路）及び／又はＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）によって実施することができる。

図９を参照すると、装置は印刷基板９００を備えることができ、その上にチャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉを実装し接続することができる。印刷基板９００は、チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉに合わせたチャネル・モジュール・インターフェース１０Ａ〜１０Ｌを備えることができる。
チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉは、チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉをチャネル・モジュール・インターフェース１０Ａ〜１０Ｌに取り付けるためにバス１１Ａ〜１１Ｃを備えている。

チャネル・モジュール・インターフェース１０Ａ〜１０Ｌは、チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉをチャネル・モジュール１０Ａ〜１０Ｌへの瞬時設置を可能とする瞬間切断コネクタとするとよい。一実施形態では、チャネル・モジュールをチャネル・モジュール・インターフェース１０Ａ〜１０Ｌに永続的に接続する。
アレイ構成では、チャネル・モジュール・インターフェース１０Ａ〜１０Ｌを互いに接続することにより、チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉを印刷基板９００に実装するときに、チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉのアレイ構成を形成することが可能になる。

印刷基板９００は、装置の購入後に、印刷基板にチャネル・モジュールを追加することができるように、未使用のチャネル・モジュール・インターフェース１０Ｊ〜１０Ｌを含むこともできる。更に、未使用のチャネル・モジュール・インターフェース１０Ｊ〜１０Ｌによって、チャネル・モジュール９Ａ〜９Ｉをチャネル・モジュール・インターフェース１０Ａ〜１０Ｌ間で移動させることにより、アレイ構成を変更することも可能になる。この手順によって、アレイ構成は、例えば、４×４構成から２×８構成に変更することができる。

図１０を参照すると、印刷基板９０２は、チャネル・モジュール・インターフェース１３Ａ〜１３Ｄを備えており、その各々が複数のチャネル・モジュールに接続することができる。この場合、チャネル・モジュールをサブユニット１２Ａ〜１２Ｄ上に実装する。サブユニット１２Ａ〜１２Ｄの各々は、例えば、シミュレーション・アレイ３０６の１列にあるチャネル・モジュールから成る。この場合、図４に示すチャネル信号３Ｄ〜３Ｆ、３Ｊ〜３Ｌ、３Ｍ〜３Ｏのような垂直信号に必要な接続経路は、サブユニット１２Ａ〜１２Ｄ内部で設定することができる。

図１１を参照すると、本発明の一実施形態による方法論がフロー・チャートで示されている。
ステップ９４０において、本方法が開始する。
ステップ９４２において、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号５０６が、アレイ構成に編成されている隣接チャネル・モジュールに電気的に接続されている（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール５００において受け取られる。
ステップ９４４において、チャネル・モデルに応じて第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８を処理することにより、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号５１４を発生する。

ステップ９４６において、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号５１４及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１２を発生する。
ステップ９４８において、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１２を出力する。
ステップ９５０において、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号５０８を第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号５１０として出力する。
ステップ９５２において、本方法は終了する。

以上、添付図面にしたがって一例を参照しながら本発明について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、添付した特許請求の範囲内で様々な方法で変更することが可能である。

無線システムに典型的な信号伝搬環境を示す図である。チャネル・モジュールの一例を示すブロック図である。マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション装置の構造の一例を示す図である。シミュレーション・アレイの構造を示す図である。シミュレーション・アレイの構造を示す図である。チャネル・モジュールの第１例を示す図である。チャネル・モジュールの第２例を示す図である。チャネル・モジュールの第３例を示す図である。チャネル・モジュールの他の例を示す図である。シミュレーション・アレイの実施態様の第１例を示す図である。シミュレーション・アレイの実施態様の第２例を示す図である。本発明の実施形態による方法論を示す図である。

Claims

マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション装置であって、該装置が、伝搬経路を沿って伝搬する無線信号を表すチャネル信号に伝搬効果（伝搬影響）を組み込むチャネル・モジュール（４Ａ〜４Ｉ）を備えており、前記チャネル・モジュール（４Ａ〜４Ｉ）が、ｍ×ｎアレイ構成を形成するために、隣接するチャネル・モジュール（４Ａ〜４Ｉ）に電気的に接続されており、少なくとも１つの（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール（５００）が第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号（５０６）を受け取るように構成されており、前記少なくとも１つの（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール（５００）が、
チャネル・モデルに応じて前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）を処理して、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１４）を発生する、少なくとも１つの処理リソース（５０２）と、
前記処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１４）及び前記第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号（５０６）を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を発生する、コンバイナ（５０４）と、
を備えており、
前記少なくとも１つの（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール（５００）が、更に、前記第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を出力するように構成されている
ことを特徴とするシミュレーション装置。
請求項１記載の装置において、各（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール（５００）は、
チャネル・モデルに応じて前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）を処理して、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１４）を発生する、少なくとも１つの処理リソース（５０２）と、
前記処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１４）及び前記第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号（５０６）を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を発生する、コンバイナ（５０４）と、
を備えており、
各（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール（５００）が更に、前記第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を出力するように構成されている
ことを特徴とする、装置。
請求項１記載の装置において、前記（ｍ，ｎ）チャネル・モジュール（５００）は更に、前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）を第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１０）として出力するように構成されていることを特徴とする装置。
請求項１記載の装置において、（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール（４Ａ〜４Ｃ）が、第１の（ｍ＝１，ｎ−１）チャネル信号（４０４Ａ、３Ａ〜３Ｃ）を受け取るように構成されており、前記少なくとも１つの（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール（６００）は、伝搬効果を前記第１（ｍ＝１，ｎ−１）チャネル信号（６０２）に組み込むことにより、第２の（ｍ＝１，ｎ）チャネル信号（６０４）を発生する少なくとも１つの処理リソース（５０２）を備えており、前記少なくとも１つの（ｍ＝１，ｎ）チャネル・モジュール（６００）は、更に、前記第２の（ｍ＝１，ｎ）チャネル信号（６０４）を出力するように構成されていることを特徴とする装置。
請求項１記載の装置において、該装置は更に、アレイ構成に接続した複数のチャネル・モジュール・インターフェース（１０Ａ〜１０Ｌ）を備えており、各チャネル・モジュール・インターフェースが少なくとも１つのチャネル・モジュール（９Ａ〜９Ｉ）に順応し、
前記チャネル・モジュール（９Ａ〜９Ｉ）は、チャネル・モジュール・インターフェース（１０Ａ〜１０Ｌ）に接続するバス（１１Ａ〜１１Ｉ）を備えていることを特徴とする装置。
マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーションを行うチャネル・モジュールであって、該チャネル・モジュールが、ｍ×ｎアレイ構成を形成するために、隣接するチャネル・モジュール（４Ａ〜４Ｉ）に電気的に接続されており、前記チャネル・モジュールが第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号（５０６）を受け取るように構成されており、前記チャネル・モジュール（５００）は、
チャネル・モデルに応じて前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）を処理して、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１４）を発生する、少なくとも１つの処理リソース（５０２）と、
前記処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１４）及び前記第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号（５０６）を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を発生する、コンバイナ（５０４）と、
を備えており、
前記チャネル・モジュール（５００）が更に、前記第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１２）を出力するように構成されている
ことを特徴とするチャネル・モジュール。
請求項６記載のチャネル・モジュールにおいて、該チャネル・モジュールは更に、前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号（５０８）を第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号（５１０）として出力するように構成されていることを特徴とするチャネル・モジュール。
請求項６記載のチャネル・モジュールにおいて、該チャネル・モジュール（９Ａ〜９Ｉ）は、チャネル・モジュール・インターフェース（１０Ａ〜１０Ｌ）に接続するバス（１１Ａ〜１１Ｉ）を備えていることを特徴とするチャネル・モジュール。
マルチアンテナ無線チャネルのシミュレーション方法であって、
アレイ構成に編成されている隣接チャネル・モジュールに電気的に接続されている（ｍ，ｎ）チャネル・モジュールにおいて、第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号及び第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を受け取るステップ（９４２）と、
チャネル・モデルに応じて前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号を処理することにより、処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生するステップ（９４４）と、
前記処理済（ｍ，ｎ）チャネル信号及び前記第２の（ｍ−１，ｎ）チャネル信号を結合して、第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号を発生するステップ（９４６）と、
前記第２の（ｍ，ｎ）チャネル信号を出力するステップ（９４８）と、
からなることを特徴とする方法。
請求項９記載の方法において、該方法はさらに、前記第１の（ｍ，ｎ−１）チャネル信号を第１の（ｍ，ｎ）チャネル信号として出力するステップ（９５０）を有することを特徴とする方法。