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JP2009065488A - 無線送信機エミュレータおよびこれを用いた無線試験システム - Google Patents

無線送信機エミュレータおよびこれを用いた無線試験システム Download PDF

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JP2009065488A
JP2009065488A JP2007232168A JP2007232168A JP2009065488A JP 2009065488 A JP2009065488 A JP 2009065488A JP 2007232168 A JP2007232168 A JP 2007232168A JP 2007232168 A JP2007232168 A JP 2007232168A JP 2009065488 A JP2009065488 A JP 2009065488A
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Mitsuru Iwaoka
満 岩岡
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

【課題】シミュレーションによる無線通信の評価と、無線通信機に実際にRF信号を与える信号発生部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線送信機エミュレータおよびこれを用い無線試験システムを実現することにある。
【解決手段】外部機器によって作成されたシミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に送信する無線送信機エミュレータに改良を加えたものである。本装置は、外部機器でシミュレーションされた送信データが入力され、この送信データを無線信号に変換すると共に、変換途中のデータを外部機器に出力する信号発生部を有することを特徴とするものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、シミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に無線信号を送信する無線送信機エミュレータおよびこの無線送信機エミュレータを用いた無線試験システムに関し、詳しくは、シミュレーション側による無線通信の評価と、無線送信機エミュレータ側の信号発生部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線送信機エミュレータおよびこれを用いた無線試験システムに関するものである。
移動端末(携帯電話機や携帯情報端末等)、この移動端末と無線通信する基地局等からなる移動体通信システムは、様々な通信方式、規格(例えば、PDC(Personal Digital Cellular)、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)等)が存在している。そして現在も新たな無線通信の方式や規格が次々に研究、開発され、標準化に向けて提案され、規格化されている。
このような新たな無線通信の方式や規格、無線通信装置等の研究・開発においては、一般的に、市販のシミュレーションソフトをパソコン上で実行させてシミュレーションを行なう。シミュレーションソフトでは、被試験対象に出力するRF信号まで容易にシミュレーションでき、所定の評価が終了したところで、そのシミュレーション結果に基づいて実際に無線通信機を試作して無線通信を行なわせ、試験を行なっている。
試作した無線通信機(無線受信機)を試験する場合、新しい方式や規格に準拠した専用の信号発生装置を製作することは困難なため、市販の汎用の信号発生装置(いわゆる任意波形発生装置やベクトルシンセサイザ)を用いて被試験対象にRF信号を送信する。
例えば、パソコン上でシミュレーションソフトを実行させて、デジタルのベースバンド信号(送信用のデジタルの信号波形)の計算および作成を行なって、ベースバンド信号をメモリに記憶する。また、実際の信号発生装置の機能もシミュレーションしてRF信号を作成する。試験を行なうユーザは、この作成されたRF信号が所望の送信波形(例えば、所定のフェージングノイズが重畳できているか等)であるかを確認する。
そして、シミュレーション上で作成し、メモリに格納したベースバンド信号を、例えば、GP−IBバス(IEEE−488バス)を用いて、パソコンから信号発生装置内の波形メモリに転送する。
そして、信号発生装置が、波形メモリのベースバンド信号を所定のデータ長ごとに繰り返し読み出し、DA変換器によってアナログのベースバンド信号に変換し、高周波部でアナログのベースバンド信号をRF信号に周波数変換する。さらに、信号発生装置が、RF信号を被試験対象のRF入力端子に入力させる。
また、汎用の信号発生装置よりも無線通信に特化した信号発生装置もあり、例えば、複素信号(I−Q信号)発生器としてのマルチプレクサ、コーダ、デジタル変調器、フィルタ等をハード的に信号発生装置内に内蔵している(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−317710号公報
任意波形発生装置等の汎用の信号発生装置の場合、パソコン上で実行されるシミュレーションソフトウェアがシミュレーションを完成(つまり、送信用のベースバンド信号の波形データの作成およびRF信号の作成)させた後、作成した送信用の波形データを信号発生装置に転送し、信号発生装置が実際のRF信号を出力する。
そのため、シミュレーションの実行(シミュレーション上でのRF信号)と、信号発生装置によるRF信号出力とがパラレルでなくシリーズに行なわれている。これにより、シミュレーションとRF信号出力とを同時にリアルタイムで行なうことが困難であった。
すなわち、無線通信の評価では、例えば、被試験対象が携帯電話機等の場合、無線信号を受信した携帯電話機が返す応答に対して試験信号を変更する必要があるが、上述のように、シミュレーションとRF信号の出力とを同時に行なえず、携帯電話機の応答に反応する試験を行なうことができないという問題があった。
また、シミュレーション上で作成したベースバンド信号の波形データを、順次、パソコンから汎用の信号発生装置に送信する方法も考えられるが、近年の無線通信の信号帯域幅は、パソコンと信号発生装置間の伝送速度よりも格段に速く、波形データを信号発生装置に伝送するには伝送速度が不十分である。また、ベースバンド信号を作成する処理は重く、シミュレーションソフトウェアの実行速度が、リアルタイムで波形データを計算するには不足している。
従って、シミュレーション上で作成したベースバンド信号の波形データを、順次、パソコンから汎用の信号発生装置に送信するというのは現実的には困難である。
一方、無線通信に特化した信号発生装置の場合、信号発生装置でベースバンド信号の作成処理を行なうので、パソコン側のシミュレーションソフトウェアの実行速度が改善され、汎用の信号発生装置を用いた場合よりも、より、リアルタイムに近い出力を行なえる。
しかしながら、信号発生装置内の複素信号発生部で作成したベースバンド信号は、マルチプレクサ、コーダ、デジタル変調器、フィルタ等の信号発生装置に内蔵された処理と、シミュレーションソフトが行なう処理が等価であることを確認する手段が無い。そのため、シミュレーションソフトによって信号発生装置の機能も模擬して作成したRF信号と、信号発生装置によって実際に作成され出力されるたRF信号との同一性を保証することができないという問題があった。これにより、信号発生装置を用いた無線通信の評価の正当性を保証することが困難であった。
そこで本発明の目的は、シミュレーション側による無線通信の評価と、無線通信機(例えば、試作受信機)に実際の信号を出力する信号発生部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線送信機エミュレータを実現することにある。
請求項1記載の発明は、
外部機器によって作成されたシミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に送信する無線送信機エミュレータにおいて、
前記外部機器でシミュレーションされた送信データが入力され、この送信データを前記無線信号に変換すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する信号発生部を有することを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
信号発生部は、
前記送信データからデジタルのベースバンド信号を生成すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する変調器と、
この変調器からのデジタル信号のベースバンド信号をアナログ信号に変換するDA変換器と、
このDA変換器のアナログ信号を前記無線信号に変換して前記試験対象に送信する高周波部と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、
変調器は、
無線通信方式それぞれに対応したプログラムを格納する記憶部と、
所望の論理回路にプログラミング可能な信号処理回路と、
前記記憶部からプログラムを読み出して前記信号処理回路をプログラミングし、前記送信データの伝送路符号化処理を行なったデータの変調をプログラミング後の信号処理回路に行なわせると共に、変換途中のデータを読み出して前記外部機器に出力する実行部と
を有することを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、
被試験対象と無線通信を行なって試験を行なう無線試験システムにおいて、
各レイヤのデータをシミュレーションするシミュレーション部と、
前記シミュレーション部からレイヤ2の送信データが入力され、レイヤ2とレイヤ1間のデータ変換を行なって前記被試験対象にレイヤ1の無線信号を出力し、変換途中のデータを前記シミュレーション部に出力する請求項1〜3のいずれかに記載の無線送信機エミュレータと
を設けたことを特徴とするものである。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、
シミュレーション部は、前記無線送信機エミュレータが接続されていない場合、前記無線送信機エミュレータの信号発生部を摸擬して無線信号を計算し、接続されている場合、前記無線送信機エミュレータからのデータに基づいて無線信号を計算することを特徴とするものである。
請求項6記載の発明は、請求項4または5記載の発明において、
シミュレーション部は、固定パターンの無線信号の場合、前記無線送信機エミュレータに固定パターンの送信の指示を行なうことを特徴とするものである。
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項1〜3の発明によれば、信号発生部が、外部機器でシミュレーションされた結果から実際に空間を介して授受する無線信号を作成すると共に無線信号への変換途中のデータを外部機器に返送するので、外部機器においてシミュレーション側と実際に無線信号を作成する側とのデータの比較を行なえる。これにより、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号発生部とを用いた無線通信の評価との同一性を図ることができる。
請求項4〜6の発明によれば、シミュレーション部がレイヤ2の送信データを作成し、無線送信機エミュレータがレイヤ2の送信データからレイヤ1の無線信号を作成すると共に無線信号への変換途中のデータをシミュレーション部に返送するので、シミュレーション側と実際に無線信号を作成する側とのデータの比較を行なえる。これにより、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号発生器とを用いた無線通信の評価との同一性を図ることができる。
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例(無線試験システム)を示した構成図である。図1において、被試験対象DUTは、試験対象の機器・装置(基地局、移動端末等に相当するもの)である。
無線送信機エミュレータ10は、信号発生部20を有し、所望の通信方式で被試験装置DUTと無線通信を行なう。
シミュレーション部30は、記憶媒体31、生成部32、信号発生部摸擬部32aとを有し、信号処理および通信プロトコルの開発用のシミュレーションソフトウェアが実装されている。記憶媒体31は、例えば、MATLAB(登録商標)、SDL処理系のような一般に市販されているソフトウェアが格納される。生成部32は、記憶媒体31のソフトウェアを読み出して実行し、所望の通信方式(評価対象の通信方式)で作成したレイヤ2のデータを出力したり、レイヤ2、レイヤ2からレイヤ1への変換途中のデータ、レイヤ1のデータが入力され変調信号処理を行なう。信号発生部摸擬部32aは、無線機エミュレータ10の信号発生部20を摸擬したものであり、レイヤ1の信号処理(レイヤ2のデータをレイヤ1のデータに変換して)を行なって無線信号を計算する。
なお、OSI参照モデルでは、レイヤ1から順に物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層が存在するが、各レイヤそれぞれでも通信方式ごとの様々なプロトコルが存在する。
インターフェース部(以下、I/F部と略す)40は、生成部32と相互に接続されると共に、無線送信機エミュレータ10、被測定対象DUTとも相互に接続(例えば、ギガビットイーサネット(登録商標)(登録商標)、10ギガビットイーサネット(登録商標)、USB2.0等)される。I/F部40は、エミュレータ10、被試験対象DUTと高速ディジタル通信を行なって、シミュレーション部30へのデータ(レイヤ2のデータ、レイヤ2からレイヤ1への変換途中のデータ、レイヤ1のデータ等)の入出力を行なう。
なお、シミュレーション部30、I/F部40は、例えば、パソコンPCに設けられる。また、シミュレーション部30が設けられるパソコンPCは、無線送信機エミュレータ10からみて、特許請求の範囲の外部機器に相当する。
続いて、無線送信機エミュレータ10について詳細に説明する。
信号発生部20は、リアルタイム変調器21、DA変換器22、送信用の高周波部23を有し、I/F部40を介してシミュレーション部30からのデータが入力され、このデータをレイヤ1のデータ(無線用の信号:以下、RF(Radio Frequency)信号と略す)にフォーマット変換し、被試験対象DUTに出力する。また、信号発生部20は、レイヤ2のデータをレイヤ1に変換する途中のデータをシミュレーション部30にI/F部40を介して出力する。
リアルタイム変調器21は、I/F部40と相互に接続されデータの授受を行ない、レイヤ2のデータを評価対象の通信方式で規定された伝送路符号化処理、変調等を行なうと共に変換途中のデータをI/F部40に出力する。
DA変換器22は、変調器21のデータをアナログ信号に変換する。高周波部23は、DA変換器22からのアナログ信号をRF信号に変調・周波数変換し、被試験装置DUTに出力する。
図2、図3は、リアルタイム変調器21の構成例を示した図である。
図2、図3において、高速ディジタル通信用のインターフェース部21a、DSP21b、記憶部21c、FPGA21dを有する。
I/F部21aは、ギガビットイーサネット(登録商標)、10ギガビットイーサネット(登録商標)等で高速ディジタル通信を行なってパソコンPCのI/F部40と通信を行なう。また、I/F部21aは、DSP21bと相互に接続される。
DSP(Digital Signal Processor)21bは、実行部であり、プログラミング手段21e、データ処理手段21fを有し、憶部21cのプログラムを読み出し、プログラムを実行する。プログラミング手段21eは、読み出したプログラムに従って、FPGA21dをプログラミングする。データ処理手段21fは、読み出したプログラムに従って、I/F部21aからのデータを伝送路符号化処理してFPGA21dに出力し、FPGA21dからのデータをI/F部21aに出力する。
記憶部21cは、プログラムを記憶する。FPGA(Field Programmable Gate Alley)21dは、信号処理回路であり、DSP21bからの指示によって所望の電子回路にプログラミングされ、DSP21bからのデータのデータ処理(例えば、変調)を行って、DA変換器22に出力する。また、FPGA21dは、変換途中のデータをDSP21bに出力する。
なお、送信用の高周波部23は、各種無線通信方式に対して対応できるように、出力できる周波数範囲や変調帯域幅が十分に広く取られているものを用いる。
このような装置の動作を説明する。
まず、変調器21の設定の動作を説明し、その後無線通信の評価やデバックを行なう動作を説明する。また、ここでは、変調方式の一種であるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重)を一例として説明する。
図3は、OFDM用の変調器21の構成を示した図である。OFDMでは、マルチパス干渉による妨害を抑えるためのガード・インターバルの設定(時間設定)および変調するための逆FFTの設定(変換ポイント点)等のパラメータが無線通信機の開発では重要である。
無線通信機の開発者が、DSP21bを実行させるためのプログラムを作成する。このプログラムには、FPGA21dをOFDMの変調器とするためのプログラムも含まれる。プログラムは、パソコンPCのシミュレーション部30で作成したものでもよく、他の機器で作成したものでもよい。そして、作成したプログラムP1を記憶部21cに格納する。
そして、無線通信機の開発者が、シミュレーション部30でシミュレーションする通信方式(ここでは、OFDM)を選択し、選択した通信方式が、I/F部40、21aを介してDSP21bに送信される。
これにより、DSP21bが、記憶部21cからOFDMの通信方式がプログラミングされたプログラムP1を読み出してメモリ(図示せず)に展開し、このプログラムP1に従ってDSP21b内のプログラミング手段21eが、FPGA21dをプログラミングする。すなわち、小さな論理回路を複数個生成し、チップ内部の配線領域で論理回路を接続して組み合わせる。これにより、自由度が非常に高く、大規模で高速な電子回路を構成する。
具体的には、DSP21bのプログラミング手段21eが、FPGA21dに逆FFT回路21g、ガードインターバル付加回路21h、フィルタ回路21i、サンプリングレート変換回路21jを生成する。これにより、FPGA21dの信号処理用の回路生成が生成されOFDMの通信方式に準拠した変調回路の設定が終了する。そして、被試験装置DUTとの実際の無線通信を開始する。
続いて、無線通信の評価の動作を説明する。
シミュレーション部30の生成部32が、シミュレーションソフトを記憶媒体31から読み出してメモリ(図示せず)に展開して実行し、上位レイヤから順に下位レイヤに対して所望の通信方式(ここでは、OFDM)の規定に従った送信データを出力していきレイヤ2の送信データを作成する。また、必要に応じて固定パターンの送信を指示するデータを作成する。
そして、送信データおよび指示用のデータをI/F部40に出力する。レイヤ2の送信データや指示用のデータは、シミュレーションの評価が終了するまで繰り返し作成し、順次送信機エミュレータ10に送信される。なお、固定パターンの送信の指示とは、ACK信号やビーコン等の規格化された固定パターンの送信データを送信させるための指示であり、レイヤ2の送信データは、画像データ、音声データ等のシミュレーションソフトで生成したものである。
そして、I/F部40が、レイヤ2の送信データや指示用のデータをI/F部40、21aの仕様に沿ったデータに変換し、変調器21のI/F部21aと通信を行なってデータの授受を行なう。さらに、I/F部21aが、元のデータ(I/F部40による変換前のデータ)に変換し、DSP21bに出力する。そして、DSP21bが、順次、シミュレーション部30から受信した送信データや指示用のデータ等をメモリ(図示せず)に格納する。
ここで、図4は、無線送信機エミュレータの動作を説明したフローチャートである。
DSP21b内のデータ処理手段21fが、記憶部21cから読み出したプログラムP1を実行するが、多くの無線通信の方式では、2[ms]〜数十[ms]のフレームを周期として送信を行なう。
そのため、データ処理手段21fが、送信が必要なタイミング、すなわちフレームの先頭になるのを待つ。なお、無線LANのようにフレーム周期に関係なく送信を行なう場合は、シミュレーション部30から1送信フレーム分のデータが送られた時点を送信が必要なタイミングとしてもよい(S10)。
そして、送信が必要なタイミングになったら、シミュレーション部30からのデータをメモリから読み出し、読み出したデータが固定パターンの送信を指示したものかまたはシミュレーションで生成した送信データかを判断し(S11)、固定パターンの場合は、データ処理手段21fが、規格で定まったACK信号やビーコンのデータを作成し、送信データとする(S12)。固定パターンでない場合は、メモリから読み出した送信データそのものを用いる(S13)。
さらに、データ処理手段21fが、レイヤ2の送信データをOFDMで規定された伝送路符号化処理(OFDMシンボルを構成する各サブキャリアの位相・振幅情報の計算等)を行なっている。具体的には、レイヤ2の送信データをOFDMシンボルのサブキャリアに割り当て変調マッピングを行ない、OFDMシンボルにパイロットサブキャリアを挿入しOFDMシンボルデータを作成し、作成したOFDMシンボルデータを一つのフレームにまとめてFPGA21dに出力する(S14)
そして、FPGA21dの逆FFT回路21gが、データ処理手段21fからの位相・振幅情報のOFDMシンボルデータを、一OFDMシンボル単位で逆FFT変換して時間波形に変換する。さらに、ガードインターバル付加回路21hが、逆FFT回路の時間波形にカードインターバルを付加してOFDMシンボル波形を生成する。そして、フィルタ回路21iが、ガードインターバルが付加されたOFDMシンボル波形の帯域外成分を除去・抑圧するフィルタ処理をして送信信号波形を生成する。さらに、サンプリングレート変換回路21jが、所定のサンプリングレートに変換する。これによって、OFDMシンボルデータからデジタルのベースバンド信号(送信用のデジタルの信号波形)が生成される(S15)。
デバック動作時の場合、データ処理手段21fが、各回路21g〜21jから変換途中のデータ(時間波形、OFDMシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号)を読み出し、メモリ等の記憶手段(図示せず)に一旦格納し、そしてI/F部21a、40を介してシミュレーション部30へ送信し(S17)、次のタイミングになるのを待つ(S10)。
デバック動作で無い場合、DA変換器22が、変換回路21jからのベースバンド信号を、アナログのベースバンド信号に変換し、高周波部23が、アナログ信号をRF信号に周波数変換して変調し、被試験対象DUTに送信する(S18)。そして、次のタイミングになるのを待つ(S10)。
次に、信号発生部模擬部32aの動作について説明する。ここで、図5は、生成部32、信号発生部模擬部32aの動作を説明したフローチャートである。
無線送信機エミュレータ10が、生成部32と接続されていない場合(つまり、データの授受が不可能な場合)、模擬部32aが、生成部32によって作成されたレイヤ2の送信データからデジタルのベースバンド信号(送信用のデジタルの信号波形)、RF信号を計算して求める。もちろん、データ処理手段21f、FPGA21dの各回路21g〜21jと同様の計算方法で各データを順に求めてベースバンド信号、RF信号を計算する(S20、S21)。
そして、生成部32が、模擬部32aの求めたベースバンド信号、ベースバンド信号への変換途中のデータ(OFDMシンボルデータ、時間波形、OFDMシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等)をファイルに保存や評価をし(例えば、レイヤ2以上のデータに変換して各プロトコルの処理や評価)または他の評価用の入力データとして出力する(S22)。
一方、エミュレータ10が接続され(S20)、信号発生部20が未設定の場合(所望の通信方式に対応したプログラムがDSP21bで実行されておらず、FPGA21dで各回路のプログラミングが終了していない状態)、シミュレーション条件である評価対象の通信方式を、I/F部40、21aを介してDSP21bに送信し、変調器21に設定を行なわせる(S23、S24)
信号発生部20が設定済みの場合または設定が終了した後(S23)、レイヤ2の送信データや指示用のデータをI/F部40、21aを介してDSP21bに送信する。これにより、図4に示す変調器21側のステップS10〜S18の動作が開始される(S25)。
デバック動作時の場合(S26)、生成部32が、変調器21からのデジタルのベースバンド信号や変換途中のデータ(OFDMシンボルデータ、時間波形、OFDMシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等)を読み出す(S27)。さらに、生成部32が、変調器21が実際に求めたベースバンド信号、ベースバンド信号への変換途中のデータ(OFDMシンボルデータ、時間波形、OFDMシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等)をファイルに保存や評価をし(例えば、レイヤ2以上のデータに変換して各プロトコルの処理や評価)または他の評価用の入力データとして出力する。また、必要に応じて、被試験対象DUTから被試験対象DUTが受信したRF信号に関する情報がI/F部40を介して入力される(S28)。
そして、シミュレーションを停止する場合(S29)、シミュレーションを終了し、続行する場合は各ステップを繰り返し行なう(S29、S20〜S28)。
このように、エミュレータ10が接続されない場合、模擬部32aが、変調器21をシミュレーションしてデータを作成し、保存、評価等を行なう。一方、エミュレータ10が接続された場合、変調器21で計算されたデータで保存、評価等を行なう。このようにして、両者のデータを比較することにより、パソコンPCのシミュレーションソフトだけを実行させた場合と、実際にエミュレータ10によってリアルタイムにRF信号を送信した場合とで、同じデータ(OFDMシンボルデータ、時間波形、OFDMシンボル波形、フィルタリング後の送信信号波形、ベースバンド信号等)が生成されていることが確認できる。従って、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号発生部とを用いた無線通信の評価との同一性を保証することができる。
また、変調器21が、レイヤ2の送信データからレイヤ1のRF信号を生成するので、シミュレーション部30での処理(例えば、OFDM変調に必要なOFDMフレーム構成、逆FFT演算、ガードインターバル付加、フィルタリング、サンプリングレート変換等)が減り、シミュレーション部30のシミュレーションの実行速度が向上する。これにより、パソコンPCの処理能力が低くとも、シミュレーション部30のシミュレーションと、エミュレータ10の信号発生部20からのRF信号の送信をリアルタイムに並行して行なうことができる。
また、シミュレーション部30から変調器21へは、レイヤ2のデータを送信するので、I/F部40、21a間のデータ伝送量が非常に少なくなり、市販されている通信インターフェースの伝送速度でも十分になる。例えば、IEEE802.11a方式の無線LANの場合で比較する。
OFDM変調前のデータ量は、
1OFDMシンボルあたり=6[bit]×48[サブキャリア]=288[bit]
になる。
一方、OFDM変調後のデータ量は、
1OFDMシンボルあたり=80[サンプル]×4×16[bit]×2=10,240[bit]
になる。ただし、FFTサンプリングクロックの4倍にサンプリングレート変換を行ない、波形データの分解能を16ビットとしている。
従って、レイヤ2の送信データでシミュレーション部30から変調器21への通信を行なうことにより、データの伝送量を約1/36に減少できる。これにより、通信インターフェース部21a、40の伝送速度を非常に高速にしなくとも、シミュレーション部30のシミュレーションと、エミュレータ10の信号発生部20からのRF信号の送信をリアルタイムに並行して行なうことができる。
また、信号発生部20のデータ処理手段21fが、固定パターンの送信データを生成するので、シミュレーション部30は、固定パターンを送信するタイミングごとに固定パターンの送信データを計算する必要が無く、データ処理手段21fに固定パターンデータの作成を指示するだけでよく、送信するデータ量、シミュレーション部30の処理を軽減することができる。これにより、パソコンPCの処理能力が低かったり、通信インターフェース部21a、40の伝送速度が低速でも、シミュレーション部30のシミュレーションと、エミュレータ10の信号発生部20からのRF信号の送信をリアルタイムに並行して行なうことができる。
また、DSP21bが、所望の通信方式のOFDMに対応させてFPGA21dをプログラミングし、レイヤ2からのデータを変調して被試験対象DUTと無線通信する。これにより、上位レイヤ(レイヤ2〜レイヤ7)で通信方式の変更を行なったとしても、各通信方式ごとに物理層のハードウェアを試作する必要が無く、所望の通信方式に物理層を容易に対応させることができる。従って、所望の通信方式の無線通信機の開発を早期に行なうことができる。また、この無線送信機エミュレータ10を用いることによって試験システム全体としても所望の通信方式において無線通信機の早期に開発を行なうことができる。
すなわち、OFDMにおいて無線通信機の開発を行なう場合、ガードインターバルの長さ、FFTの点数、フレーム同期の方法等のパラメータを様々に変更して試験を行なう必要がある。このように各回路のパラメータを変更して無線通信機の開発等を行なう場合でも、生成部32が、そのパラメータをDSP21bに送信し、DSP21bが、送信されたパラメータとプログラムP1によって、各回路21g〜21jの論理回路をプログラミングし直すだけで、所望のパラメータので様々な無線通信の評価を行なうことができる。
[第2の実施例]
図6は、本発明の第2の実施例を示した構成図である。図1〜図3と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図6において、波形メモリ21kが新たに設けられ、固定パターンの送信データ(OFDMシンボル波形に変換されたもの)が格納される。また、FPGA21d内にスイッチ21mが新たに設けられ、付加回路21hまたは波形メモリ21からのデータの一方を選択し、フィルタ回路21iに出力する。
このような装置の動作を説明する。
あらかじめ波形メモリ21kに、固定パターンの信号であるACK信号、ビーコン等の送信データを格納しておく。
そして、送信が必要なタイミング(フレームの先頭)になったら、データ処理手段21fが、シミュレーション部30からのデータをメモリから読み出し、このデータが固定パターンの送信を指示したものの場合(S11)、データ処理手段21fが、スイッチ21mを、波形メモリ21k側に切り替え、波形メモリ21kから固定パターンの送信データをフィルタ回路21iに出力させる。その他の動作は図1〜図3に示す装置と同様なので説明を省略する。なお、固定パターン送信用の指示でない場合、データ処理手段21fが、スイッチ21mを付加回路21h側に切り替える。
このように、送信のタイミングにおいて、固定パターンの送信の指示の場合、データ処理手段21fが、波形メモリ21kに予め格納した送信データをフィルタ回路21iに出力するので、データ処理手段21fが固定パターンの送信データを作成する必要がない。これにより、DSP21b全体の処理を軽減することができる。
また、通常の送信データ(シミュレーション部30からの送信データ)とは異なる変調方式で固定パターンの送信データを格納することもでき、評価の手法がひろがる。
[第3の実施例]
図7は、本発明の第3の実施例を示した構成図である。図1と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図7において、エミュレータ10に信号発生部20’が設けられる。信号発生部20’は、変調器21’、DA変換器22’、高周波部23’が設けられる。ここで、変調器21’、DA変換器22’、高周波部23’は、信号発生部20の変調器21、DA変換器22、高周波部23と同様である。また、信号発生部20’の変調器21’内の各回路の図示は省略するが、対応する回路には「’」の符号をつけて以下本実施例においては説明する。
このような装置の動作を説明する。
シミュレーション部30でシミュレーションする通信方式(例えば、方式1、方式2)を選択し、選択した通信方式1が、I/F部40、信号発生部20のI/F部21aを介して信号発生部20のDSP21bに送信され、通信方式2が、I/F部40、信号発生部20’のI/F部21a’を介して信号発生部20’のDSP21b’に送信される。
これにより、信号発生部20、20’のDSP21b、21b’が、記憶部21c、21c’から指定された通信方式1、方式2がプログラミングされたプログラムを読み出してメモリ(図示せず)に展開し、このプログラムに従ってDSP21b、21b’内のプログラミング手段21e、21e’が、それぞれのFPGA21d、21d’をプログラミングする。
そして、各信号発生部20、20’が、シミュレーション部30からのレイヤ2のデータに基づいてRF信号を被試験対象DUTに送信したり、変調器21、21’が計算したベースバンド信号、ベースバンド信号への変換途中のデータをシミュレーション部30に送信する。その他の動作は図1に示す装置と同様なので説明を省略する。
このように、信号発生部20、20’を複数台並列に動作させ異なる信号、例えば、送信するデータやパイロット信号を変えて、被試験対象DUTにRF信号を出力することができるので、複数のアンテナを用いるMIMO(Multi In Multi Out)方式、スマートアンテナ等の無線通信方式の評価、このような方式に対応した装置の評価を行なうことができる。なお、信号発生部20、20’それぞれの変調器21a同士で同期を図り、時空間符号化、空間分割多重化等の処理を行なうとよい。
[第4の実施例]
図8は、本発明の第4の実施例を示した構成図である。図1と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図8において、被試験対象DUTがはずされ、アンプ50、アンテナ51が設けられる。アンプ50は、高周波部23からRF信号が入力され、アンテナ51を介してRF信号を送信する。
このような装置の動作を説明する。
アンプ50が、高周波部23からのRF信号を所定のゲインで増幅し、アンテナ51を介して増幅したRF信号を出力する。
このように、高周波部23からのRF信号をアンプ50が増幅して送信するので、図8に示す装置でいわゆる基地局としてRF信号を出力でき、無線通信方式自体の評価を行なうことができる。すなわち、図1に示す装置では、被試験対象DUTを対象として無線方式の評価等を行なうが、アンプ50でRF信号を増幅してアンテナ51で送信することにより、実際に空間を伝搬させてRF信号を被試験対象DUT等に送信でき、実際の基地局と同様の無線送信機を実現できる。
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
(1)図1〜図3、図6〜図8に示す装置において、変調方式の一例としてOFDM方式で説明を行なったが、異なる変調方式、例えば、直交振幅変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)でもよく、このような場合、この直交振幅変調での通信方式をDSP21bに送信する。そして、DSP21bが、この通信方式に対応するプログラムを読み出してFPGA21dをプログラミングし直す。例えば、FPGA21dの回路21g、21hを消去して、変調マッピング回路を生成させる。
また、変調器21の一例としてDSP21bでOFDMフレームを生成し、FPGA21dで逆FFT以降の処理を行なってベースバンド信号を生成したが、どのような構成としてもよい。DSP21b、FPGA21dでは、例えば、下記のような処理を行なう回路としてもよい。
・誤り訂正符号付加
・インターリーブ
・時空間符号化
・空間分割多重処理
・フレーム構成
・パイロット信号挿入
・変調マッピング
・逆FFT
・ガードインターバル付加
・ノイズ加算
・フィルタ
・サンプリング周波数変換
・歪み付加
・伝搬路特性付加
(2)図1〜図3、図6〜図8に示す装置において、エミュレータ10が接続されていない場合は摸擬部32aが、レイヤ2の送信データからベースバンド信号を計算して保存し、エミュレータ10が接続されかつデバック動作時の場合は摸擬部32aが、変調器21からの変換途中のデータ等に基づいてベースバンド信号を計算し保存した。摸擬部32aは、レイヤ2の送信データから求めた変換途中のデータと、変調器21から読み出した変換途中のデータとを比較し、データ間の誤差を求め、この後に生成部32が作成する送信データの補正に用いるようにしてもよい。
(3)図1〜図3、図6〜図8に示す装置において、1台のパソコンPC上でシミュレーション部30を動作させる構成を示したが、複数台のパソコンPCをLAN等で接続し、シミュレーション部30を各パソコンに分散させて並列処理させてもよい。例えば、レイヤ1の信号処理を行なう模擬部32aとレイヤ2〜レイヤ7の信号処理を行なう生成部32とを異なるパソコンPC上で動作させる。そして、パソコンPCのシミュレーション部30間で必要なデータを交換することにより、シミュレーションを並列処理させられ、シミュレーションの実行速度を向上させることができる。
(4)図1〜図3、図6〜図8に示す装置において、信号処理回路にFPGAを用いる構成を示したが、プログラミング可能な論理回路IC、いわゆるPLD(Programmable Logic Device)であればどのようなものでもよく、CPLD(Complex PLD)、リコンフィギュアブル・プロセッサ(Reconfigurable Processor)でもよい。
(5)図1〜図3、図6〜図8に示す装置において、信号処理回路にプログラミング可能なFPGA等を用いて変調方式に応じて回路構成をプログラミングする構成を示したが、固定のハードウェアで構成してもよい。
(6)図7に示す装置において、1台のパソコンPC上で2台の信号発生部20、20’とデータの授受を行なう構成を示したが、2台のパソコンを相互に接続し、一方のパソコンで信号発生部20のシミュレーション、データ解析等を行ない、他方のパソコンで信号発生部20’のシミュレーション、データ解析等を行なう構成としてもよい。
(7)図7に示す装置において、エミュレータ10に2台の信号発生部20、20’を設ける構成を示したが、信号発生部を何台設けてもよく、また、一つの信号発生部で複数チャネル分のRF信号を発生させるようにしてもよい。
本発明の第1の実施例を示した構成図である。 図1に示すシステムの変調器の構成例を示した図である。 図1に示すシステムの変調器をOFDMに適用させた場合の構成例を示した図である。 エミュレータ10の動作を説明したフローチャートである。 シミュレーション部30の動作を説明したフローチャートである。 本発明の第2の実施例を示した構成図である。 本発明の第3の実施例を示した構成図である。 本発明の第4の実施例を示した構成図である。
符号の説明
10 無線送信機エミュレータ
20、20’ 信号発生部
21、21’ 変調器
21b DSP
21c 記憶部
21d FPGA
21e プログラミング手段
21f データ処理手段
22、22’ DA変換器
23、23’ 送信用の高周波部
50 アンプ
51 アンテナ
P1 プログラム
DUT 被試験対象

Claims (6)

  1. 外部機器によって作成されたシミュレーションに基づいて無線信号を生成して被試験対象に送信する無線送信機エミュレータにおいて、
    前記外部機器でシミュレーションされた送信データが入力され、この送信データを前記無線信号に変換すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する信号発生部を有することを特徴とする無線送信機エミュレータ。
  2. 信号発生部は、
    前記送信データからデジタルのベースバンド信号を生成すると共に、変換途中のデータを前記外部機器に出力する変調器と、
    この変調器からのデジタル信号のベースバンド信号をアナログ信号に変換するDA変換器と、
    このDA変換器のアナログ信号を前記無線信号に変換して前記試験対象に送信する高周波部と
    を設けたことを特徴とする請求項1記載の無線送信機エミュレータ。
  3. 変調器は、
    無線通信方式それぞれに対応したプログラムを格納する記憶部と、
    所望の論理回路にプログラミング可能な信号処理回路と、
    前記記憶部からプログラムを読み出して前記信号処理回路をプログラミングし、前記送信データの伝送路符号化処理を行なったデータの変調をプログラミング後の信号処理回路に行なわせると共に、変換途中のデータを読み出して前記外部機器に出力する実行部と
    を有することを特徴とする請求項2記載の無線送信機エミュレータ。
  4. 被試験対象と無線通信を行なって試験を行なう無線試験システムにおいて、
    各レイヤのデータをシミュレーションするシミュレーション部と、
    前記シミュレーション部からレイヤ2の送信データが入力され、レイヤ2とレイヤ1間のデータ変換を行なって前記被試験対象にレイヤ1の無線信号を出力し、変換途中のデータを前記シミュレーション部に出力する請求項1〜3のいずれかに記載の無線送信機エミュレータと
    を設けたことを特徴とする無線試験システム。
  5. シミュレーション部は、前記無線送信機エミュレータが接続されていない場合、前記無線送信機エミュレータの信号発生部を摸擬して無線信号を計算し、接続されている場合、前記無線送信機エミュレータからのデータに基づいて無線信号を計算することを特徴とする請求項4記載の無線試験システム。
  6. シミュレーション部は、固定パターンの無線信号の場合、前記無線送信機エミュレータに固定パターンの送信の指示を行なうことを特徴とする請求項4または5記載の無線試験システム。
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