JP2009065489A - 無線受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

Abstract

【課題】シミュレーション側による無線通信の評価と、無線通信機の出力したＲＦ信号を実際に受信する信号受信部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線受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を実現することにある。
【解決手段】被試験対象からの無線信号を受信して復調した受信データを外部機器に出力する無線受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復調前のデータまたは復調途中のデータが入力され、これらのデータを復調した受信データを外部機器に出力する信号受信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、被試験対象からの無線信号を受信して復調した受信データを外部機器に出力する無線受信機エミュレータおよびこの無線受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、実際の無線通信機の出力した無線信号を受信する信号受信部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線受信機エミュレータおよびこの無線受信機エミュレータ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、被試験対象から受信するレイヤ１の信号に相当するＲＦ信号から上位の各レイヤ２〜７まで容易にシミュレーションできる。そして、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解析装置を試作することは困難なため、市販の汎用の信号受信装置を用いて被試験対象からＲＦ信号を受信し、無線信号の解析を行なう。

図８は、従来の無線試験システムの構成を示した図である。
パソコンＰＣ上で実行されるシミュレーション部１０が、汎用の信号受信装置２０に対し、ＲＦ信号の受信を指示する。これにより、汎用の信号受信装置２０が、被試験対象ＤＵＴからのＲＦ信号を受信し、高周波部２１でＲＦ信号を周波数変換してアナログのベースバンド信号に変換する。そして、信号受信装置２０内のＡＤ変換器２２が、デジタル信号のベースバンド信号に変換して波形メモリ２３に格納する。この格納する動作は、所定量のデータが波形メモリ２３に収集できるまで行なう。そして、所定量のベースバンド信号の収集が終了すると、信号受信装置２０が波形メモリ２３のデータの格納を一旦停止し、シミュレーション部１０に測定完了を通知する。

この通知をうけて、シミュレーション部１０が、通信インターフェース部１１を介して、波形メモリ２３のデジタルのベースバンド信号を、例えば、ＧＰ−ＩＢバス（ＩＥＥＥ−４８８バス）を用いて、波形メモリ２３から取得する。そして、シミュレーション部１０が、レイヤ１のベースバンド信号を復調してレイヤ２のデータに変換し、必要な解析を行なってビット誤り率（Bit Error Rate：BER）や変調精度、通信プロトコルの正しさ等を求める。そして、シミュレーション部１０が、波形メモリ２３からのデータの読み込みが完了すると、再度、信号受信装置２０に対し測定の再開を指示する

このように、信号受信装置２０によるＲＦ信号の受信とシミュレーション部１０によるシミュレーションとが交互に行なわれる。

また、汎用の信号受信装置よりも無線通信に特化した信号受信装置もあり、例えば、シミュレーション部１０の一部の機能（ベースバンド信号を復調する機能）をハード的に信号受信装置内に内蔵させ、シミュレーション部１０の処理を軽減するものもある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３１７７１０号公報

汎用の信号受信装置２０の場合、信号受信装置２０があらかじめ決められた量の波形データ（デジタルのベースバンド信号）を波形メモリ２３に格納すると測定を一旦停止し、パソコンＰＣ上で実行されるシミュレーションソフトウェアのシミュレーション部１０に波形データを転送し、シミュレーションを行なっている。

そのため、シミュレーション部１０の実行（シミュレーション上でのベースバンド信号の解析）と、信号受信装置２０によるＲＦ信号の受信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信号の受信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ＤＵＴが携帯電話機等の場合、携帯電話機から受信した信号を解析した結果に従って被試験対象ＤＵＴにリアルタイムで制御情報をフィードバックし、送信側の被試験対象ＤＵＴのパラメータ（送信パワー、変調方式、誤り訂正の符号化率、スマートアンテナにおける送信重み付け等）をダイナミックに変化させる必要がある。

しかしながら上述のように、シミュレーションとＲＦ信号の受信とを同時に行なえないため、時間的に連続的な試験を行なってパラメータをダイナミックに変化させる試験等ができないという問題があった。

また、信号受信装置２０が受信したベースバンド信号の波形データを、順次、信号受信装置２０からシミュレーション部１０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ＰＣと信号受信装置２０間の伝送速度よりも格段に速く、波形データを信号受信装置２０からシミュレーション部１０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解析する処理（特に復調する処理）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解析するには不足している。

従って、信号受信装置２０が受信したベースバンド信号の波形データを、順次、信号受信装置２０からパソコンＰＣのシミュレーション部１０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受信装置の場合、信号受信装置でベースバンド信号の復調処理を行なうので、パソコンＰＣ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、汎用の信号受信装置２０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、信号受信装置内でベースバンド信号を復調したデータは、装置内に組み込まれたデコーダ、デジタル復調器、フィルタ等の信号処理と、シミュレーションソフトが行なう信号処理とが等価であることを確認する手段が無い。そのため、信号受信装置の機能も模擬して作成したシミュレーションソフト上の復調後のデータと、信号受信装置によって実際に受信したＲＦ信号からの復調後のデータ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、実際に空間を介し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、実際の無線通信機（例えば、試作通信機）の出力した無線信号を受信する信号受信部を用いた無線通信の評価との同一性を図った無線受信機エミュレータおよびこの無線受信機エミュレータを用いた無線試験システムを実現することにある。

請求項１記載の発明は、
被試験対象からの無線信号を受信して復調した受信データを外部機器に出力する無線受信機エミュレータであって、
前記外部機器でシミュレーションされた復調前のデータまたは復調途中のデータが入力され、これらのデータを復調した受信データを前記外部機器に出力する信号受信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、
信号受信部は、
前記被試験対象からの無線信号をアナログ信号のベースバンド信号に変換する高周波部と、
この高周波部からのベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
このＡＤ変換器からのデジタル信号のベースバンド信号、前記シミュレーションされた復調前のデータ、復調途中のデータを復調して受信データを出力する復調器と
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、
復調器は、
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、前記シミュレーションされた復調前のデータまたは復調途中のデータ、前記ＡＤ変換器からのデータを前記プログラミング後の信号処理回路に復調させると共に、前記プログラミングされた信号処理回路によって復調されたデータの伝送路復号化処理を行なった受信データを出力する実行部と
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でシミュレーションされたレイヤ１のデータ、レイヤ１からレイヤ２への変換途中のデータ、前記被試験対象からの無線信号が入力され、レイヤ２のデータに復調したを受信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受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、前記無線受信機エミュレータが接続されていない場合、前記無線受信機エミュレータの信号受信部を摸擬して受信データを計算して解析を行ない、接続されている場合、前記無線受信機エミュレータからの受信データで解析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、信号受信部が、外部機器でシミュレーションされた復調前のデータや復調途中のデータを復調し、復調した受信データを外部機器に返送するのでシミュレーション側で作成する受信データと実際に無線信号を受信する側との受信データとの比較を行なえる。これにより、シミュレーションによる無線通信の評価と、信号受信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、５の発明によれば、シミュレーション部がレイヤ２のデータやレイヤ２からレイヤ１への変換途中のデータを作成し、無線受信機エミュレータがシミュレーションされたデータ（レイヤ２のデータやレイヤ２からレイヤ１への変換途中のデータ）を復調して受信データを生成して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復調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、信号受信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。

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。

無線受信機エミュレータ３０は、信号受信部４０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５０は、記憶媒体５１、解析部５２、信号受信部摸擬部５２ａとを有し、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５１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。解析部５２は、記憶媒体５１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）でのレイヤ１のデータ、レイヤ１からレイヤ２への変換途中のデータ等の計算、出力を行い、必要な解析を行なう。信号受信部摸擬部５２ａは、無線受信機エミュレータ３０の信号受信部４０を摸擬したものであり、レイヤ１のデータの信号処理（レイヤ１のデータ生成（復調前のデータ）、レイヤ１のデータをレイヤ２のデータに変換途中のデータ生成（復調途中のデータ））を行なう。

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）６０は、解析部５２と相互に接続されると共に、無線受信機エミュレータ３０、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６０は、エミュレータ３０、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５０へのデータ（レイヤ２のデータ、レイヤ１からレイヤ２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５０、Ｉ／Ｆ部６０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５０が設けられるパソコンＰＣは、無線受信機エミュレータ３０からみて、特許請求の範囲の外部機器に相当する。

続いて、無線受信機エミュレータ３０について詳細に説明する。
信号受信部４０は、受信用の高周波部４１、ＡＤ変換器４２、リアルタイム復調器４３を有し、被試験対象ＤＵＴからのＲＦ（Radio Frequency）信号を受信しレイヤ２のデータ（受信データ）に変換し、Ｉ／Ｆ部６０を介してシミュレーション部５０に出力する。また、Ｉ／Ｆ部６０を介してシミュレーション部５０からレイヤ１からレイヤ２への変換途中のデータ、レイヤ１のデータ等が入力され、このデータをレイヤ２に変換したデータ（受信データ）をシミュレーション部５０に出力する。

高周波部４１は、被試験対象ＤＵＴからのＲＦ信号を復調・周波数変換する。ＡＤ変換器４２は、高周波部４３で周波数変換された信号をデジタル信号に変換する。

リアルタイム復調器４３は、ＡＤ変換器４２からのデジタル信号を評価対象の通信方式の規定に沿って伝送路復号化処理、復調等を行ない、レイヤ２のデータをＩ／Ｆ部６０に出力する。また、リアルタイム復調器４３は、Ｉ／Ｆ部６０を介してシミュレーション部５０からのデバック用のデータ（レイヤ１のデータや、レイヤ１からレイヤ２への変換途中のデータ）が入力され、これらのデータの伝送路復号化処理、復調等を行ない、レイヤ２のデータをＩ／Ｆ部６０に出力する。

図２、図３は、リアルタイム復調器４３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４３ａ、ＤＳＰ４３ｂ、記憶部４３ｃ、ＦＰＧＡ４３ｄを有する。

Ｉ／Ｆ部４３ａ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６０と通信を行なう。また、Ｉ／Ｆ部４３ａは、ＤＳＰ４３ｂと相互に接続される。

ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４３ｂは、実行部であり、プログラミング手段４３ｅ、データ処理手段４３ｆを有し、記憶部４３ｃ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４３ｅは、読み出したプログラムに従って、ＦＰＧＡ４３ｄをプログラミングする。データ処理手段４３ｆは、読み出したプログラムに従って、ＦＰＧＡ４３ｄからのデータを伝送路復号化処理してＩ／Ｆ部４３ａに出力し、ＦＰＧＡ４３ｄへのデータの出力も行なう。

記憶部４３ｃは、プログラムを記憶する。ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Alley）４３ｄは、信号処理回路であり、ＤＳＰ４３ｂ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、ＤＳＰ４３ｂで計算された変換途中のデータやＡＤ変換器４２からのデータが入力され、これらのデータ処理（例えば、復調）を行って、ＤＳＰ４３ｂに出力する。

なお、受信用の高周波部４１は、各種無線通信方式に対して対応できるように、受信可能な周波数範囲や復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、復調器４３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用の復調器４３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）および復調するための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、ＤＳＰ４３ｂ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、ＦＰＧＡ４３ｄをＯＦＤＭの復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５０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４３ｃ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５０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６０、４３ａを介してＤＳＰ４３ｂに送信される。

これにより、ＤＳＰ４３ｂが、記憶部４３ｃ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ＤＳＰ４３ｂ内のプログラミング手段４３ｅが、ＦＰＧＡ４３ｄ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、ＤＳＰ４３ｂのプログラミング手段２１ｅが、ＦＰＧＡ２１ｄにフィルタ回路４３ｇ、サンプリングレート変換回路４３ｈ、フレーム同期回路４３ｉ、ＯＦＤＭシンボル同期・ガードインターバル除去回路４３ｊ、ＦＦＴ回路４３ｋを生成する。これにより、ＦＰＧＡ４３ｄの信号処理用の回路が生成されＯＦＤＭの通信方式に準拠した復調回路の設定が終了する。そして、被試験対象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５０の解析部５２が、シミュレーションソフトを記憶媒体５１から読み出してメモリ（図示せず）に展開して実行する。そして、被試験対象ＤＵＴを用いて試験を行なう場合（デバック動作でない場合）、所望の通信方式（ここでは、ＯＦＤＭ）の規定に従ったＲＦ信号を被試験対象ＤＵＴに送信させる。

そして、信号受信部４０の高周波部４１が、被試験対象ＤＵＴからのＲＦ信号を受信して周波数変換してアナログのベースバンド信号にする。そして、ＡＤ変換器４２が、アナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換し、リアルタイム復調器４３に出力する。

ここで、図４は、無線受信機エミュレータ３０の復調器４３の動作を説明したフローチャートである。
デバック動作でない場合、復調器４３のフィルタ回路４３ｇが、ＡＤ変換器４２からのベースバンド信号の帯域外成分を除去する。そして、サンプリングレート変換回路４３ｈが、フィルタリングされたデータのサンプリングレートを変換する。さらに、フレーム同期回路４３ｉが、サンプリングレートの変換されたデータからフレームの先頭を検出してフレームに含まれる信号区間のみを取り出す。さらに、ＯＦＤＭシンボル同期・ガードインターバル除去回路４３ｊが、ＯＦＤＭシンボルに含まれる有効ＦＦＴ区間のみを取り出し、ＦＦＴ回路４３ｋが、ＦＦＴを行なってサブキャリアごとの位相・振幅情報を求める（Ｓ１０、Ｓ１１）。

一方、デバック動作（シミュレーション部５０からのデータで復調を行なう場合）の場合、シミュレーション部５０で計算によって生成された復調前のベースバンド信号や復調途中のデータが、ＤＳＰ４３ｂを介して各回路４３ｇ〜４３ｋに入力される。例えば、フィルタ回路４３ｇ用のベースバンド信号、サンプリングレート変換回路４３ｈ用のフィルタリング後のベースバンド信号、フレーム同期回路４３ｉ用のサンプリングレート変換されたベースバンド信号、同期・除去回路４３ｊ用の１フレーム中の信号区間のデータ、ＦＦＴ回路４３ｋ用の有効ＦＦＴ区間のデータ等である。そして、各回路４３ｇ〜４３ｋが、入力されたデータのデータ処理を行なって後段の回路４３ｈ〜４３ｋ、ＤＳＰ４３ｂに出力する（Ｓ１０，Ｓ１２）。

そして、ＤＳＰ４３ｂ内のデータ処理手段４３ｆが、プログラムＰ１に従ってＦＰＧＡ４３ｄのＯＦＤＭ復調データ（ＦＦＴ回路４３ｋのＦＦＴ後の位相・振幅データ）の１フレーム分をとりこむ。もちろん、デバック動作時の場合は、シミュレーション部５０で生成されたデータを復調したデータものであり、デバック動作時で無い場合は、被測定対象ＤＵＴのＲＦ信号から復調したデータである（Ｓ１３）。

そして、取り込んだデータが有効なフレームでない場合、次の１フレーム分のデータをＦＰＧＡ４３ｄが復調し、データ処理手段４３ｆに出力する（Ｓ１４，Ｓ１０〜Ｓ１３）。

一方、有効なフレームの場合、データ処理手段４３ｆが、ＯＦＤＭ復調データがトレーニングシンボルかを判断し（Ｓ１４，Ｓ１５）、トレーニングシンボルの場合、振幅・位相を補正する補正データを作成する（Ｓ１６）。有効なフレームであってトレーニングシンボルでない場合（Ｓ１４、Ｓ１５）、データ処理手段４３ｆが、ＦＰＧＡ４３ｄからのＦＦＴ後のデータの振幅・位相を補正データで補正し（Ｓ１７）、パイロットサブキャリアを抽出して再度補正データで補正し（Ｓ１８）、各サブキャリアごとに復調してＯＦＤＭシンボルデータを作成する（Ｓ１９）。

フレームが終了しない場合は、次の有効なフレームの伝送路復号化処理を行なう（Ｓ２０、Ｓ１５〜Ｓ１９）。フレームが終了した場合、復調したＯＦＤＭシンボルデータをＩ／Ｆ部４３ａ、６０を介してシミュレーション部５０に送信する（Ｓ２０，Ｓ２１）。

次に、シミュレーション部５０の動作について説明する。ここで、図５は、解析部５２、信号受信部模擬部５２ａの動作を説明したフローチャートである。
エミュレータ３０が、解析部５２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）、所望の通信方式・規格におけるＲＦ信号、復調途中のデータを作成し、エミュレータ３０の信号受信部４０の動作を摸擬し、レイヤ２のＯＦＤＭシンボルデータ、すなわち、ＤＳＰ４３ｂのデータ処理手段４３ｆによるものと同等のＯＦＤＭシンボルデータを計算して生成し、解析部５２の信号解析用のデータとする。つまり、エミュレータ３０なしでシミュレーション部５０を単独動作させる（Ｓ３０、Ｓ３１）。

一方、エミュレータ３０が接続され（Ｓ３０）、信号受信部４０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ＤＳＰ４３ｂで実行されておらず、ＦＰＧＡ４３ｄ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６０、４３ａを介してＤＳＰ４３ｂに送信し、復調器４３に設定を行なわせる（Ｓ３２、Ｓ３３）。

信号受信部４０が設定済みの場合または設定が終了した後（Ｓ３２、Ｓ３３）、解析部５２が、デバック動作かを判断する（Ｓ３４）。

デバック動作の場合、摸擬部５２ａが、シミュレーション用のデータ、すなわち、ＦＰＧＡ４３ｄの各回路４３ｇ〜４３ｋ用のデータを作成し、復調器４３に送信する（Ｓ３４，Ｓ３５）。そして、解析部５２が、復調器４３によって復調されたＯＦＤＭシンボルデータ（シミュレーションデータを復調したもの）を受信する（Ｓ３６）。

デバック動作でない場合、解析部５２が、復調器４３によって復調されたＯＦＤＭシンボルデータ（被試験対象ＤＵＴからのＲＦ信号を復調したもの）を受信する（Ｓ３４、Ｓ３６）。

そして、解析部５２が、受信データであるＯＦＤＭシンボルデータ（摸擬部５２ａからのデータ、ＲＦ信号を復調したデータ、シミュレーションデータから復調したデータ）から必要な解析を行なって、所望の通信方式・規格の評価を行なう（Ｓ３７）。

そして、シミュレーションを停止する場合（Ｓ３８）、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（Ｓ３８、Ｓ３０〜Ｓ３７）。

このように、エミュレータ３０が接続されない場合、模擬部５２ａが、復調器４３をシミュレーションして受信データを作成し、シミュレーションしたデータで解析部５２が必要な解析を行なう。一方、エミュレータ３０が接続された場合、復調器４３で復調された受信データで解析部５２が必要な解析を行なう。これにより、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３０によってリアルタイムにＲＦ信号を受信した場合とで、同じデータ（フィルタリング後のベースバンド信号、サンプリングレート変換されたベースバンド信号、１フレーム中の信号区間のデータ、有効ＦＦＴ区間のデータ、ＦＦＴ後のデータ等）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、信号受信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、復調器４３が、レイヤ１のアナログのベースバンド信号、レイヤ１からレイヤ２への復調途中のデータ等からレイヤ２の受信データを復調するので、シミュレーション部５０での処理（例えば、フィルタリング、サンプリングレート変換、フレーム抽出、ＯＦＤＭシンボル同期、ガードインターバル除去、ＦＦＴ演算、振幅・位相補正等）が減り、シミュレーション部５０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５０のシミュレーションと、エミュレータ３０の信号受信部４０のＲＦ信号の受信とをリアルタイムに並行して行なうことができる。

また、データ処理手段４３ｆが、有効なフレーム部分のみを抽出してシミュレーション部５２の送信するので、シミュレーション部５０で処理するデータ量が減り、リアルタイムに処理することができる。

また、復調器４３からシミュレーション部５０へは、レイヤ２のデータを送信するので、Ｉ／Ｆ部６０、４３ａ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復調後のデータ量は、
１０ＦＤＭシンボルあたり＝１６［ｂｉｔ］×２×４８［サブキャリア］＝１５３６［ｂｉｔ］
になる。

一方、ＯＦＤＭ復調前のデータ量は、
１０ＦＤＭ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倍で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の受信データで復調器４３からシミュレーション部５０への通信を行なうことにより、データの伝送量を約１／７に減少できる。これにより、通信インターフェース部４３ａ、６０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５０のシミュレーションと、エミュレータ３０の信号受信部４０のＲＦ信号の受信をリアルタイムに並行して行なうことができる。

また、ＤＳＰ４３ｂが、所望の通信方式のＯＦＤＭに対応させてＦＰＧＡ４３ｄをプログラミングし、被試験対象ＤＵＴと無線通信してレイヤ１のデータを復調する。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、この無線受信機エミュレータ３０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、解析部５２が、そのパラメータをＤＳＰ４３ｂに送信し、ＤＳＰ４３ｂ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４３ｇ〜４３ｋ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、エミュレータ３０に信号受信部４０’が設けられる。信号受信部４０’は、高周波部４１’、ＡＤ変換器４２’、復調器４３’が設けられる。ここで、、高周波部４１’、ＡＤ変換器４２’、復調器４３’は、信号受信部４０の、高周波部４１、ＡＤ変換器４２、復調器４３と同様である。また、信号受信部４０’の復調器４３’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５０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６０、信号受信部４０のＩ／Ｆ部４３ａを介して信号受信部４０のＤＳＰ４３ｂに送信され、通信方式２が、Ｉ／Ｆ部６０、信号受信部４０’のＩ／Ｆ部４３ａ’を介して信号受信部４０’のＤＳＰ４３ｂ’に送信される。

これにより、信号受信部４０、４０’のＤＳＰ４３ｂ、４３ｂ’が、記憶部４３ｃ、４３ｃ’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ＤＳＰ４３ｂ、４３ｂ’内のプログラミング手段４３ｅ、４３ｅ’が、それぞれのＦＰＧＡ４３ｄ、４３ｄ’をプログラミングする。

そして、各信号受信部４０、４０’が、シミュレーション部５０からのレイヤ１のデータやレイヤ２からレイヤ１への変換途中のデータを復調したり、被試験対象ＤＵＴのＲＦ信号を受信して復調し、復調した受信データをシミュレーション部５０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、信号受信部４０、４０’を複数台並列に動作させ異なる信号、例えば、被試験対象ＤＵＴから出力される複数のＲＦ信号を受信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、信号受信部４０、４０’それぞれの復調器４３、４３’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、被試験対象ＤＵＴがはずされ、アンプ７０、アンテナ７１が設けられる。アンプ７０は、アンテナ７１で受信されたＲＦ信号が入力され、このＲＦ信号をエミュレータ３０に出力する。

このような装置の動作を説明する。
アンプ７０が、アンテナ７１で受信したＲＦ信号を所定のゲインで増幅し、増幅したＲＦ信号をエミュレータ３０の信号受信部４０の高周波部４１に出力する。

このように、アンテナ７１からのＲＦ信号をアンプ７０が増幅してエミュレータ３０に出力するので、図７に示す装置でいわゆる基地局としてＲＦ信号を受信でき、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、アンテナ７１で受信したＲＦ信号をアンプ７０で増幅することにより、実際に空間を伝搬した被試験対象ＤＵＴ等からのＲＦ信号を受信でき、実際の基地局と同様の無線受信機を実現できる。

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６、図７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ＤＳＰ４３ｂに送信する。そして、ＤＳＰ４３ｂが、この通信方式に対応するプログラムを読み出してＦＰＧＡ４３ｄをプログラミングし直すようにしてもよい。

また、復調器４３の一例として、ＦＰＧＡ４３ｄがアナログのベースバンド信号のＦＦＴ処理までを行ない、ＤＳＰ４３ｂがＯＦＤＭシンボルデータのＯＦＤＭ復調を行なう構成を示したが、ＦＰＧＡ４３ｄ、ＤＳＰ４３ｂはどのような構成としてもよい。ＤＳＰ４３ｂ、ＦＰＧＡ４３ｄ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。
・誤り訂正復号処理
・デインターリーブ
・時空間復号化
・空間分割多重処理
・フレーム展開
・パイロット信号抽出
・変調デマッピング
・ＦＦＴ
・ガードインターバル除去
・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７に示す装置において、エミュレータ３０が接続されていない場合、摸擬部５２ａがレイヤ２の受信データを計算し、エミュレータ３０が接続されかつデバック動作時の場合は摸擬部５２ａが計算したデータに基づいて復調器４３ａが受信データを求め、受信データの同一性を確認する構成を示した。しかし、摸擬部５２ａが、復調器４３ａの受信データと、摸擬部５２ａで摸擬した受信データとを比較し、データ間の誤差を求め補正データを作成してもよい。そして、解析部５２が、被試験対象ＤＵＴのＲＦ信号に基づく受信データを補正データで補正して解析を行なうようにしてもよい。

（３）図１〜図３、図６、図７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５０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５０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の解析を行なう模擬部５２ａとレイヤ２〜レイヤ７の解析を行なう解析部５２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５０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７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７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等を用いて復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６に示す装置において、１台のパソコンＰＣ上で２台の信号受信部４０、４０’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受信部４０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受信部４０’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６に示す装置において、エミュレータ３０に２台の信号受信部４０、４０’を設ける構成を示したが、信号受信部を何台設けてもよく、また、一つの信号受信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に示すシステムの復調器４３の構成例を示した図である。 図１に示すシステムの復調器４３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３０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５０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。 従来の無線試験システムの構成を示した図である。

符号の説明

３０ 無線受信機エミュレータ
４０、４０’ 信号受信部
４１、４１’ 受信用の高周波部
４２、４２’ ＡＤ変換器
４３、４３’ 復調器
４３ｂ ＤＳＰ
４３ｃ 記憶部
４３ｄ ＦＰＧＡ
４３ｅ プログラミング手段
４３ｆ データ処理手段
７０ アンプ
７１ アンテナ
Ｐ１ プログラム
ＤＵＴ 被試験対象

Claims (5)

1. 被試験対象からの無線信号を受信して復調した受信データを外部機器に出力する無線受信機エミュレータであって、
   前記外部機器でシミュレーションされた復調前のデータまたは復調途中のデータが入力され、これらのデータを復調した受信データを前記外部機器に出力する信号受信部を有することを特徴とする無線受信機エミュレータ。
2. 信号受信部は、
   前記被試験対象からの無線信号をアナログ信号のベースバンド信号に変換する高周波部と、
   この高周波部からのベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、
   このＡＤ変換器からのデジタル信号のベースバンド信号、前記シミュレーションされた復調前のデータ、復調途中のデータを復調して受信データを出力する復調器と
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の無線受信機エミュレータ。
3. 復調器は、
   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、前記シミュレーションされた復調前のデータまたは復調途中のデータ、前記ＡＤ変換器からのデータを前記プログラミング後の信号処理回路に復調させると共に、前記プログラミングされた信号処理回路によって復調されたデータの伝送路復号化処理を行なった受信データを出力する実行部と
   を有することを特徴とする請求項２記載の無線受信機エミュレータ。
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でシミュレーションされたレイヤ１のデータ、レイヤ１からレイヤ２への変換途中のデータ、前記被試験対象からの無線信号が入力され、レイヤ２のデータに復調したを受信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受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、前記無線受信機エミュレータが接続されていない場合、前記無線受信機エミュレータの信号受信部を摸擬して受信データを計算して解析を行ない、接続されている場合、前記無線受信機エミュレータからの受信データで解析を行なうことを特徴とする請求項４記載の無線試験システム。

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