JP5307249B2 - 静的チャネル・シミュレーションにより、移動体無線装置を検査する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、時間的に独立であるが、周波数選択性のチャネル・シミュレーションを使用するマルチアンテナ・システムにおいて移動体無線装置を検査する装置及び方法に関する。

移動体無線手法におけるデータ又はマルチメディア・サービスの伝送速度に対して増大する需要を満たすために、空間的寸法を駆使する高スペクトル効率を有する無線伝送手法が情報の伝送のために使用される。よって、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）変調手法は、例えば、３ＧＰＰ標準化の移動体無線標準であるロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）において使用されている。この意味合いで、高速データ・レートを有するペイロード情報は、より遅いデータ・レートを有するいくつかの部分データ・ストリームに分割される。前述の部分データ・ストリームは、低帯域幅を有する４相振幅変調（ＱＡＭ）などの変調手法で別個に変調され、キャリア周波数に施される。以下の説明では、これらは、変調されたキャリア信号として表す。個々の部分データ・ストリームの変調されたキャリア信号は次いで送信信号に加えられ、変調されたキャリア信号は、搬送波関数の直交性が理由で、互いに対して直交方向に配置される。

信号が送信されるマルチアンテナ・システム（ＭＩＭＯ＝複数入力複数出力）が、例えば、基地局内の２つ又は４つのアンテナから、例えば、移動体無線装置における２つ又は４つのアンテナへの送信のために更に使用される。よって、別々のペイロード情報又は部分的データ・ストリームは、同じ周波数で、しかし、別々のアンテナを介して送信することが可能である。データ・ストリームを復号化し、再合成するために、個々のチャネルを区別可能にしなければならない。このことは、アンテナそれぞれに対する、異なる伝搬特性の割り当てを介して達成される。別々の基地局と無線装置アンテナ間の別々の伝搬路により、反射等による信号の消去が更に最小にされる。これは、伝送品質と同時に、高速のデータ・レートを可能にする。

検査装置は、定義された、容易に再生可能な状態でのＯＦＤＭ変調による、マルチアンテナ・システムにおける移動体無線システムの機能を検査するために使用される。よって、伝送チャネルに対する外部の影響は通常、時間領域において、すなわち、伝送路上で、検査器から移動体無線装置に伝送される信号に影響を及ぼすチャネル・シミュレータによってシミュレートされる。

ＤＥ１１２００６０００２０７Ｔ５には、マルチアンテナ・システムにも適したチャネル・シミュレーションを実現する方法及び装置が記載されている。この意味合いでは、受信器と、少なくとも１つの雑音信号源との間の無線接続がリアルタイムでシミュレートされ、シミュレーション結果がバッファに記憶される。バッファが、先行するシミュレートされた信号源からの結果を含む場合、結果は同期して合成される。その後、送信器と受信器との間の無線接続のシミュレーション中、バッファリングされたシミュレーション結果がバッファからリアルタイムで入力され、入力結果がシミュレーションに加えられる。

上記チャネル・シミュレーションは、周波数領域において規定されたＭＩＭＯシステム内のアルゴリズム及び／又は機能的装置の検査（例えば、移動体無線装置におけるチャネル推定）には適していない。個々の歪みはそれぞれ、複数の雑音周波数からなり、特に、経時的に変動する。したがって、特定の時点における送信周波数に関する送信信号の明確な構成、及び前述の送信周波数の配列に対する、検査対象の機能的装置の反応は、多大な費用を伴ってのみ求めることが可能である。更に、上述の装置は、使用されるバッファ及びソフトウェア構成部分の速度及び容量に対して重い要求を科す。

よって、本発明の目的は、移動体無線装置のＭＩＭＯ性能を検査するための改良された方法及び改良された装置を提供することである。更に、チャネル・シミュレーションは、単純であり、かつコスト的に有利な実現が可能であるべきである。

前述の目的は、請求項１記載の発明による方法、及び請求項５記載の発明による装置によって達成される。

本発明による方法では、送信する対象のペイロード・データはまず、部分データ・ストリームに小分けされ、上記部分データ・ストリームは、複数のキャリア周波数、及びアンテナ毎の関連付けられた符号化パラメータに割り当てられる。この後、ペイロード・データは、上記割り当てに応じてキャリア周波数に対して変調される。以下の説明では、これらは、変調されたキャリア信号として表す。伝搬チャネルをシミュレートするために、１つ又は複数のキャリア信号を次いで、周波数領域において、周波数選択性静的チャネル・モデルに応じて歪ませる。チャネルモデリングされ、変調されたキャリア信号を含む送信信号は次いで、時間領域において、検査対象の移動体無線装置に送信される。

本発明による装置はしたがって、アンテナ毎に使用される対象の符号化パラメータ及びキャリア周波数に、送信する対象のペイロード・データを割り当てる割り当て装置を含み、更に、アンテナ毎の対応する変調されたキャリア信号を生成する信号生成装置を含む。チャネル・シミュレータ装置は、周波数特有の時定数チャネル・モデルに対応する、周波数領域における標的化されたやり方で変調された個々のキャリア信号を歪ませる。チャネル・シミュレーション装置により、個々のキャリア周波数の標的化された歪みを達成することが可能である。例えば、検査器から移動体無線装置までの伝送路上の時間変動歪みを伴う、時間領域におけるチャネル・シミュレーションの場合に生じる、キャリア周波数の時間変動は、よって、最小にされる。周波数領域において動作するアルゴリズム及び／又は装置構成部分は効果的には、複雑でなく、高速のやり方で検査することが可能である。好ましくは、キャリア信号全てを歪ませるが、しかし、個々のキャリア信号の歪みは異なり得る。

２×２のＭＩＭＯアンテナ・システムを有する、ＬＴＥ標準による移動体無線装置の検査のための、本発明による装置を示すブロック回路図である。 本発明による方法を示すフロー図である。 チャネル・シミュレーション前後のアンテナの例示的な送信信号を示す図である。

本発明による方法及び本発明による装置の効果的な更なる展開は、従属請求項において示す。

効果的には、検査対象の移動体無線装置からの個々の送信信号それぞれの符号化パラメータ及び受信されたキャリア周波数についての情報が求められ、検査器に戻され、対応する、元のキャリア周波数、及び割り当ての符号化パラメータと検査器において比較される。これは特に単純なやり方で可能である。チャネル・モデルは周波数特有に動作し、周波数領域において動作し、送信信号のパラメータもキャリア周波数毎に求められるからである。

更に、一体化された構成部分として検査器にチャネル・シミュレータを一体化させることが効果的である。よって、他の無線源からの雑音信号などの外部の影響が最小にされる。検査器はコンパクトに構成し得、既存の構成部分も、チャネル・シミュレーションに使用することが可能である。これは、検査器のコンパクトであり、更に、コスト的に有利な設計を可能にする。

互いに対応する部分には、図全てにおいて同じ参照符号でマーキングしている。

本発明は以下に、例示的な実施例を参照して、図面に基づいて説明する。

本発明による装置の例示的な実施例は図１におけるブロック図を参照して説明する。図示した装置は、例えば、ＬＴＥ標準に応じて動作する移動体無線装置を検査するために使用される。ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調手法は、本明細書及び特許請求の範囲では検査器１０としてシミュレートされた、基地局から移動体無線装置３０への無線伝送に使用される。

移動体無線装置における２つの入力３１及び３２、並びに検査器１０における２つの出力２３及び２４を有するマルチアンテナ・システム（ＭＩＭＯ）を介した送信に送信信号を適合させる。図示した例示的な実施例では、検査出力２３及び２４がそれぞれ、移動体無線装置入力３１及び３２に、それぞれの場合においてケーブルによって接続される。その代わりに、送信は検査器出力２３及び２４毎の１つのアンテナそれぞれから、それぞれの場合において、移動体無線入力３１、３２毎に１つのアンテナに向けて実現することも可能である。装置は２×２ＭＩＭＯシステムに限定されず、より多くのアンテナ、又はより少ないアンテナを有する送信システムに使用することも可能である。

送信される対象のペイロード・データ１２、１２’は、割り当て装置１４に供給され、そこで送信アンテナ２３、２４に割り当てられ、対応する符号化パラメータが与えられる。符号化パラメータは例えば、いわゆる前置符号化マトリクスにおいて表される伝搬特性のパラメータ、及び使用される対象のキャリア周波数に関する情報を含む。無線チャネルの伝送品質に対応する別々の前置符号化マトリクス及び周波数範囲が規定される。使用される対象のキャリア周波数範囲及び前置符号化マトリクスの選択は、移動体無線装置３０からの要求を介して制御される。

ペイロード・データと同様に、送信アンテナ毎の、使用される対象のキャリア周波数、及び対応する符号化パラメータは、割り当て装置１３においてシグナリング・データ１１に割り当てられる。

ペイロード及びシグナリング・データは、次いで、信号生成装置１５、１６の各ケースにおいて装置１３、１４からの割り当て規定に対応するアンテナ毎に供給され、変調されたキャリア信号を生成するために複数のキャリア周波数に変調される。アンテナ毎の前述の変調されたキャリア信号は次いで、チャネル・シミュレータ１７に転送される。後者は、チャネル・モデルに応じて（例えば、事前に定義することが可能なパターンに応じて）時間的に不変な態様で個々のキャリア周波数の変調されたキャリア信号を変調する。これは、周波数領域における変調されたキャリア信号の離散的な干渉を有する静的チャネルに対応する。チャネル・シミュレーションから生じる変調されたキャリア信号は、アンテナ毎の一送信信号を形成するよう逆フーリエ変換１８、１９によって合計され、時間領域に変換される。歪ませる対象のキャリア周波数の選択は、好ましくは、チャネル・モデルにおいて調節可能である。

更に、２つのアンテナの送信信号は、検査器出力２３及び２４それぞれにおいて結果として生じる信号が、移動体無線装置入力３１及び３２それぞれにおける２つのアンテナ入力のスーパインポーズされた受信信号に対応する。よって、検査器出力２３及び２４は、移動体無線装置入力３１、３２にケーブルによって接続することが可能である。検査器と移動体無線アンテナとの間の無線伝送路を介した干渉はしたがって排除される。これは、厳密に、検査器１０によって生成された送信信号が移動体無線装置３０に到着することを確実にする。

移動体無線装置３０では、移動体無線装置３１及び３２の受信信号は、チャネル推定器３４に供給され、そこで、個々の変調されたキャリア信号に分けられる。この目的で、フーリエ変換は、２つのアンテナの受信信号それぞれに施される。チャネル推定器３４は、受信されたキャリア周波数及びその符号化パラメータについての情報を求め、移動体無線装置入力３１及び３２において受信された受信信号からのデータ３５、３５’の回復のために等化器３３にこれを再ルーティングする。

よって、チャネル推定器３４によって求められる符号化パラメータ及びキャリア周波数についての情報は、接続２２を介して検査器において評価装置２０に並列に転送し、チャネル・シミュレータからのチャネル・モデル２６及び変調されたキャリア信号を生成するために使用される値２１と比較される。

更に、チャネル推定器３４は、受信信号内の個々のキャリア周波数の品質から、後の送信信号において使用される対象のキャリア周波数及び符号化パラメータの新たな値を導き出す。

アンテナ特性の符号化パラメータは例えば、特定された組（いわゆるコードブック）からの特定の前置符号化マトリクスの選択によって示される。個々のキャリア周波数又は周波数ブロックの品質は、チャネル品質表示子によって示される。前述の２つのパラメータは、求められるパラメータの例に過ぎず、更なるパラメータによって補うことが可能である。前述の値は、シグナリング・メッセージを介して検査器１０の割り当て装置１４に戻され、通信される対象の、次のペイロード及びシグナリング・データ１２、１３にそこで使用される。チャネル・シミュレーション装置からのチャネル・モデル２６についての情報、割り当て装置からのキャリア周波数２１に関する情報、及び前述の値の複製２５を、更なる評価測定のために評価機能に再ルーティングすることが可能である。

よって、例えば、チャネル推定器の機能は、単純なやり方で検査することが可能である。

図２は、フロー図において、本発明による方法の個々の工程を示す。通信する対象のデータ１２、１２’は開始点を表す。これらは工程４２においてキャリア周波数及び符号化パラメータに２つの基地局アンテナ２３、２４を介して割り当てられる。工程４３では、変調されたキャリア信号が、割り当てられたキャリア周波数及び符号化パラメータに応じてアンテナ毎に生成される。よって、アンテナに割り当てられる変調されたキャリア信号はそれぞれ、矢印でマーキングされている。変調されたキャリア信号又はその少なくとも一部は次いで、周波数領域において周波数選択性チャネル・モデルを介して工程４４で変更され、逆フーリエ変換を介して時間領域内の時間変動送信信号に変えられ、移動体無線装置３０に送信される。任意的には、２つのアンテナの擾乱した送信信号は、２つのアンテナ入力のスーパインポーズされた受信信号に対応するように合成される。

移動体無線装置３０におけるチャネル推定を介して、２つのアンテナ信号の個々の変調されたキャリア信号の送信周波数、品質及び伝搬特性が求められる。チャネル推定からの値が次いで、工程４２において、送信する対象のペイロード・データに対する割り当てにおいて使用されていた値と、工程４６において比較される。

図３は、周波数領域における周波数選択性を有するが時間的に静的なチャネル・シミュレーションを介して一アンテナの変調されたキャリア信号の変動を略示する。図５０は、方法工程４３後のキャリア周波数５１、５２、…５７を有する個々の変調されたキャリア信号を示し、変調されたキャリア信号の生成は、チャネル・シミュレーション４４前のキャリア周波数及び符号化パラメータ割り当てに対応する。図６０は、ここでは矢印によって示すチャネル・シミュレーション４４後のキャリア信号を示す。キャリア周波数５３’、５６’及び５７を有する変調されたキャリア信号は変更されている。ここの変形は、キャリア信号電力、伝搬特性、又は位相位置に関係し得る。

上述し、かつ／又は例証した構成は全て、効果的に、本発明の枠組み内で、互いに組み合わせ得る。本発明は、本願開示の例示的な実施例に限定されるものでない。

Claims (6)

1. 検査器で移動体無線装置を検査する方法であって、ペイロード・データが検査器と移動体無線装置との間でマルチアンテナ・システムを介して送信され、送信される信号は、異なるキャリア周波数を有する変調された複数のキャリア信号を含み、
   送信アンテナ毎の複数のキャリア周波数及び符号化パラメータに対して、送信する対象のデータを割り当てる工程、
   前記割り当てられたキャリア周波数及び符号化パラメータに対応する変調された複数のキャリア信号を生成する工程、
   周波数領域において、周波数選択性静的チャネル・モデルにより、変調された複数のキャリア信号のうちの１つ又は複数の変調されたキャリア信号を歪ませる工程、
   チャネルモデリングされた変調されたキャリア信号を含む送信信号を時間領域において移動体無線装置に送信する工程、及び
   前記移動体無線装置における受信信号の符号化パラメータ及びキャリア周波数に関する情報を求め、前記求められた情報を前記検査器に送信する工程
   の方法工程によって送信され、
   前記検査器では、前記移動体無線装置が求める、個々の変調されたキャリア信号の符号化パラメータ及び前記移動体無線装置において受信されたキャリア周波数に関する情報が、使用される静的チャネル・モデルに関する情報、及び前記検査器における送信アンテナ毎の割り当て中に送信する対象の前記データに割り当てられた元の割り当て情報とともに評価され、
   通信する対象の次のデータの送信アンテナ毎の複数のキャリア周波数及び符号化パラメータに対する、送信する対象の前記データの割り当てが、前記移動体無線装置において受信された符号化パラメータ及びキャリア周波数に関し、前記検査器において評価された情報に基づいて実現される方法。
2. 請求項１記載の、移動体無線装置を検査する方法であって、
   予期する対象の受信信号は、移動体無線装置入力毎の送信アンテナ全ての送信信号から前記検査器によって算出される方法。
3. 請求項１乃至２に記載の、移動体無線装置を検査する方法であって、
   チャネル・モデルに対応する１つ又は複数の変調されたキャリア信号を歪ませる工程は、前記検査器において実現され、前記個々の変調されたキャリア信号の受信されたキャリア周波数及び符号化パラメータに関する情報を求める工程は、前記移動体無線装置において実現される方法。
4. マルチアンテナ・システムにおける移動体無線装置検査装置であって、
   複数のキャリア周波数及び符号化パラメータに対して、送信する対象のデータを割り当てる割り当て装置と、
   アンテナ毎の、割り当てられた送信周波数及び符号化パラメータに対応する複数のキャリア信号を生成する信号生成装置と、
   周波数領域における周波数特有の静止チャネル・モデルに対応する複数のキャリア信号からの変調された１つ又は複数のキャリア信号を歪ませるチャネル・シミュレータ装置と、
   チャネル変調されたキャリア信号を含む送信信号を移動体無線装置に時間領域において送信する出力装置と
   を備え、
   前記移動体無線装置が求める、個々の変調されたキャリア信号の符号化パラメータ及び受信されたキャリア周波数に関する情報が、使用される静的チャネル・モデルに関する情報、及び割り当て中に送信する対象の前記データに割り当てられた元の割り当て情報とともに評価され、
   通信する対象の次のデータの送信アンテナ毎の複数のキャリア周波数及び符号化パラメータに対する、送信する対象の前記データの割り当てが、前記移動体無線装置において受信された符号化パラメータ及びキャリア周波数に関し、検査器において評価された情報に基づいて実現される移動体無線装置検査装置。
5. 請求項４記載の、移動体無線装置検査装置であって、
   個々の変調されたキャリア信号の、受信されたキャリア周波数及び符号化パラメータに関する情報を前記移動体無線装置から受け取るように設定される評価装置が提供され、前記移動体無線装置は、使用される静的チャネル・モデルに関する情報、及び前記割り当て中に送信される対象の前記データに割り当てられた割り当て情報とこれを比較する移動体無線装置検査装置。
6. 請求項４又は５に記載の、移動体無線装置検査装置であって、
   一体化された構成部分としてチャネル・シミュレータが前記移動体無線装置検査装置に一体化され、周波数領域において動作する移動体無線装置検査装置。

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