JP3854264B2 - Fading simulator, fading simulation method, and RF signal generator - Google Patents
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Description
本発明は、送信側と受信側との伝送路間に生じるマルチパスフェージングを擬似的に発生させるフェージングシミュレータ、フェ-ジングシミュレート方法およびRF信号発生器に関するものである。 The present invention relates to a fading simulator, a fading simulation method, and an RF signal generator that artificially generate multipath fading generated between transmission lines on a transmission side and a reception side.
無線通信や放送においては、無線局の移動や時間経過に伴い、電波の受信レベルが変動する。送信局から受信局までの間に、反射等による複数の伝達経路がある場合、これらの距離の差に応じた位相(phase)差が生じ、受信レベルの強弱が生じる(マルチパスフェージング)。短波帯での通信においては電離層で反射された波と地表波との間の干渉が、超短波帯以上では地形や建物等に起因する複数の反射波の干渉が主原因となる。 In wireless communication and broadcasting, the radio wave reception level varies with the movement of a wireless station and the passage of time. When there are a plurality of transmission paths due to reflection or the like between the transmitting station and the receiving station, a phase difference corresponding to the difference between these distances occurs, and the level of reception is increased (multipath fading). In communication in the short wave band, interference between the wave reflected by the ionosphere and the surface wave is mainly caused by interference of a plurality of reflected waves caused by topography, buildings, and the like in the ultra high frequency band and higher.
そのため、テレビやラジオ等の無線周波数(RF)受信機の研究開発を行う場合、あるいはその生産を行う場合には、RF受信機の性能測定を実施することが必須の事項となる。この性能測定において、耐フェージング性は重要な測定項目となっている。 Therefore, when conducting research and development of radio frequency (RF) receivers such as televisions and radios, or when producing them, it is essential to measure the performance of the RF receiver. In this performance measurement, fading resistance is an important measurement item.
RF受信機の性能測定を行う場合、簡単な測定では、RF信号発生器と減衰器とを使用しているが、上記のマルチパスフェージングを受けた電波を受信した場合のRF受信機の特性測定を行うには、RF信号発生器とフェージングシミュレータとが使用される。 When measuring the performance of an RF receiver, an RF signal generator and an attenuator are used in a simple measurement, but the characteristics of the RF receiver are measured when a radio wave subjected to the above multipath fading is received. To do this, an RF signal generator and a fading simulator are used.
このようなフェージングシミュレータとして、本出願人は特許文献1に示すような技術を提案している。これは、ローカル周波数信号を発生する局部発振器と、送信されるRF信号にローカル周波数信号を乗じて中間周波数(IF)信号を得る第1のミキサと、IF信号をデジタル化するA/D変換器と、デジタル化された信号に対して擬似的にフェージングパスを与える複数系列の信号処理手段と、各信号処理手段を経由した信号を加算して得られるIF信号に、ローカル周波数信号を乗じる第2のミキサとを具備したものである。
As such a fading simulator, the present applicant has proposed a technique as shown in
ここで、各信号処理手段は、サンプリング周期に対応する時間単位で遅延量を与える遅延メモリと、サンプリング周期に対応する時間以下の短い時間分解能で遅延量を与えるFIR(Finite Impulse Response;有限インパルス応答)フィルタを有する遅延器とを具備しているため、きめの細かい遅延量の設定が可能となり、より現実に則したフェージング現象のシミュレートが可能となる。
ところが、特許文献1でのFIRフィルタを有する遅延器では、その構成上、あらかじめ設定したパターンの遅延波しか発生できない。すなわち、実際に発生するマルチパスフェージングは伝搬路によって種々異なるが、それをシュミュレータに前もって設定することはできない。また、実測によってマルチパスを測定しても、その測定データをシミュレータの設定に反映するには膨大な数のタップ係数を入力していく必要があった。
However, the delay device having the FIR filter in
解決しようとする課題は、実際の伝搬路で生じるマルチパスに適応した遅延波を生成すること、かつ電波受信のデータから直接にシミュレータに必要な設定を行うことである。 The problem to be solved is to generate a delayed wave adapted to the multipath generated in the actual propagation path, and to make necessary settings for the simulator directly from the radio wave reception data.
本発明のフェージングシミュレータは、入力デジタル信号に基づき、擬似的なマルチパスフェージングを有する出力信号を発生するフェージングシミュレータであって、前記入力デジタル信号を基に有限インパルス応答機能により、擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を出力する複数のFIRフィルタユニットを有したマルチパス発生手段と、前記複数のアナログ信号を合成し、前記出力信号として出力する合成手段を有するとともに、OFDM波が復調された形式のI/Qベースバンド信号の電波伝搬データを帯域系インパルス応答データに変換し、該帯域系インパルス応答データを前記マルチパス発生手段に入力して直接にマルチパスフェージングを発生させる設定を行う制御手段を備えることを特徴とする。
また、本発明のフェージングシミュレータは、外部よりのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換手段をさらに備え、その出力を前記入力デジタル信号としてもよい。
また、前記FIRフィルタユニットは、前記入力デジタル信号を一定時間遅延して出力する定量遅延回路と、前記一定時間遅延された前記入力デジタル信号と前記帯域系インパルス応答データとの畳み込みの結果を出力する多段FIRフィルタ手段と、前記畳み込みの結果をアナログ信号に変換するD/A回路とを有するようにすることができる。
また、前記FIRフィルタユニットは、自己の遅延・位相・振幅の特性を較正する較正回路をさらに有するようにすることができる。
また、前記多段FIRフィルタ手段は、所定の遅延時間で前記畳み込みの結果を出力する複数のタップを有しているようにすることができる。
また、前記定量遅延回路は、帯域系インパルス応答データに大幅な隙間がある場合、その区間をバイパスするように設定されるようにすることができる。
本発明のフェージングシミュレート方法は、入力デジタル信号に基づき、擬似的なマルチパスフェージングを有する出力信号を発生するフェージングシミュレート方法であって、前記入力デジタル信号を基に有限インパルス応答機能により、擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を出力する工程と、前記複数のアナログ信号を合成し、前記出力信号として出力する工程と、OFDM波が復調された形式のI/Qベースバンド信号の電波伝搬データを帯域系インパルス応答データに変換し、該帯域系インパルス応答データを前記有限インパルス応答機能に入力して直接にマルチパスフェージングを発生させる設定を行い、前記擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を出力する制御を行う工程とを有することを特徴とする。
また、本発明のRF信号発生器は前記のフェージングシミュレータのいずれかを有することを特徴とする。
The fading simulator of the present invention is a fading simulator that generates an output signal having pseudo multipath fading based on an input digital signal, and is based on the input digital signal by a finite impulse response function. Multipath generation means having a plurality of FIR filter units for outputting a plurality of analog signals having fading, and synthesis means for synthesizing the plurality of analog signals and outputting them as the output signals, and an OFDM wave is demodulated The radio wave propagation data of the I / Q baseband signal in the format described above is converted into band-type impulse response data, and the band-type impulse response data is input to the multipath generation means to directly generate multipath fading. Control means is provided.
The fading simulator of the present invention may further include analog / digital conversion means for converting an external analog signal into a digital signal, and the output thereof may be the input digital signal.
Further, the FIR filter unit outputs a result of convolution of the input digital signal delayed by the predetermined time and the band impulse response data with a fixed delay circuit that outputs the input digital signal with a predetermined time delay. Multi-stage FIR filter means and a D / A circuit for converting the result of the convolution into an analog signal can be provided.
The FIR filter unit may further include a calibration circuit that calibrates its delay / phase / amplitude characteristics.
Further, the multistage FIR filter means may have a plurality of taps for outputting the result of the convolution with a predetermined delay time.
The fixed delay circuit may be set so as to bypass the section when there is a large gap in the band impulse response data.
The fading simulation method of the present invention is a fading simulation method for generating an output signal having pseudo multipath fading based on an input digital signal, and is based on the input digital signal by a finite impulse response function. Outputting a plurality of analog signals having general multipath fading, synthesizing the plurality of analog signals and outputting them as the output signals, and an I / Q baseband signal in a form in which an OFDM wave is demodulated Radio wave propagation data is converted into band-type impulse response data, and the band-type impulse response data is input to the finite impulse response function so as to directly generate multipath fading, and has the pseudo multipath fading A process of performing control to output a plurality of analog signals. It is characterized by having.
The RF signal generator of the present invention includes any one of the fading simulators described above.
本発明のフェージングシミュレータは、制御手段により実測データを帯域系インパルス応答データに変換してマルチパス発生手段の制御を行い、擬似的なマルチパスフェージングを有する出力信号を発生するようにしたので、実際の伝搬路のマルチパス発生状況に適合した、より緻密なフェージング現象をシミュレートすることができる。 In the fading simulator of the present invention, the actual measurement data is converted into band-type impulse response data by the control means, and the multipath generation means is controlled to generate an output signal having pseudo multipath fading. It is possible to simulate a more precise fading phenomenon suitable for the multipath generation situation of the propagation path.
本発明においては、FIRフィルタの特性を活用し、電波伝搬データから求めた伝搬路の帯域系インパルス応答データを用いて、多段FIRフィルタ手段の各FIRフィルタのタップ係数を決定することにより、実際の遅延伝搬路のマルチパスフェージングを有する信号を出力できるようにした。 In the present invention, by utilizing the characteristics of the FIR filter, the tap coefficient of each FIR filter of the multi-stage FIR filter means is determined by using the band system impulse response data obtained from the radio wave propagation data. A signal having multipath fading in the delay propagation path can be output.
図1は本発明のフェージングシミュレータの使用形態を説明するための図、図2は図1のフェージングシミュレータの構成を説明するための図、図3は図2のFIRフィルタ部の内部構成を説明するための図、図4は図3のFIRフィルタユニットの内部構成を説明するための図、図5は図4の多段FIRフィルタ手段を説明するための図、図6は図2のマルチパス発生手段の内部の各FIRフィルタユニットによる電波伝搬の帯域系インパルス応答の分担を説明するための図、図7はIFFT処理前の周波数軸データの再配置を説明するための図、図8はIFFT処理後の時間軸データの再配置を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the usage form of the fading simulator of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the fading simulator of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram for explaining the internal configuration of the FIR filter unit of FIG. 4 is a diagram for explaining the internal configuration of the FIR filter unit of FIG. 3, FIG. 5 is a diagram for explaining the multistage FIR filter means of FIG. 4, and FIG. 6 is a multipath generating means of FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the rearrangement of frequency axis data before IFFT processing, and FIG. 8 is a diagram after IFFT processing. It is a figure for demonstrating rearrangement of this time-axis data.
図1に示すように、フェージングシミュレータ1は、RF信号発生器2からのIF(中間周波数)信号を受け、擬似的なマルチパスフェージングを有する信号を発生してRF信号発生器2に出力する機能を有している。ちなみに、フェージングシミュレータ1からの擬似的なマルチパスフェージングを有する信号は、RF信号発生器2においてアップコンバートされてRF信号となり、ケーブル等によりRF受信機3へ送信することで、擬似的なマルチパスフェージングを有する信号によるRF受信機3の耐フェージング性を計測することができる。
As shown in FIG. 1, the
次に、図2により、フェージングシミュレータ1の構成について説明する。
フェージングシミュレータ1は、周波数コンバータ部11、アナログ/デジタル変換部12、FIRフィルタ部13、合成器14、制御部15を備えている。
Next, the configuration of the
The
周波数変換手段としての周波数コンバータ部11は、RF信号発生器2からの中心周波数が286MHzであるIF1信号(第1のIF信号)51を、中心周波数が16MHzのIF2信号(第2のIF信号)53にダウンコンバートして、アナログ/デジタル変換部12に出力する。また、周波数コンバータ部11は、合成器14から中心周波数が16MHzのIF3信号(第3のIF信号)56を、中心周波数が286MHzのIF4信号(第4のIF信号)52としてRF信号発生器2に出力する。
The
アナログ/デジタル信号変換手段としてのアナログ/デジタル変換部12は、周波数コンバータ部11からのダウンコンバートされた中心周波数が16MHzのIF2信号53を受け取ると、そのIF2信号53をデジタル信号54に変換してFIRフィルタ部13に出力する。
When the analog /
マルチパス発生手段としてのFIRフィルタ部13は、アナログ/デジタル変換部12からのデジタル信号54を受け取ると、擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号55を出力するものであるが、その詳細は後述する。
When receiving the digital signal 54 from the analog /
合成手段としての合成器14は、FIRフィルタ部13からの擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を合成し、その合成した中心周波数16MHzのIF3信号(第3のIF信号)56を周波数コンバータ部11に出力する。
A
制御手段としての制御部15は、フェージングシミュレータ1全体の動作を制御するものであるが、その最も重要な機能は、実測データである電波伝搬データ58を入力とし、その電波伝搬データ58を帯域系インパルス応答データに変換して、この帯域系インパルス応答データに基づいたタップ係数がFIRフィルタ部13内部の後述する多段FIRフィルタ回路102のタップ102a1〜102anへ与えられる。また、FIRユニット間の遅延・位相・振幅の特性を一致させるよう、較正信号を出力してその時の出力の比較からFIRユニット内の較正回路を制御する機能も有する。
The control unit 15 serving as a control unit controls the operation of the
制御部15は電波伝搬データ58から以下のようにしてデータを得る。まずOFDM波を復調し、I/Qベースバンド信号を得る。各々の信号からSP(スキャタードパイロット)信号の振幅値を抽出する。次に本フェージングシミュレータで電波伝搬データ58は以下のように処理される。SP信号は周波数軸上で間欠的にしか送られていないため、これを周波数方向に内挿補間した振幅値を生成する。
The control unit 15 obtains data from the radio
次に、I/Q各々の振幅データは1つの複素数として扱われる。つまりI信号を実数部に割り当て、Q信号を虚数部に割り当てる。図7のようにデータ数aの複素数データを中心インデックスで分割した場合の右側半分を、この後の処理となるIFFTのポイント数分の周波数軸の1から配置し、左側半分を最大インデックス(nmax)に配置する。次に周波数軸上のデータに対してIFFT処理を行い、時間軸データに変換する。IFFT処理によって得られた時間軸データも複素数となり、次の再配置処理を施すことによって実数部がI信号の等価低域系インパルス応答データ、虚数部がQ信号の等価低域系インパルス応答データとなる。 Next, each I / Q amplitude data is treated as one complex number. That is, the I signal is assigned to the real part and the Q signal is assigned to the imaginary part. As shown in FIG. 7, when the complex number data of the data number a is divided by the central index, the right half is arranged from one of the frequency axes corresponding to the number of IFFT points to be processed later, and the left half is the maximum index (nmax ). Next, IFFT processing is performed on the data on the frequency axis to convert it into time axis data. The time axis data obtained by the IFFT processing is also complex numbers, and by performing the following rearrangement processing, the real part is equivalent to I signal equivalent low frequency impulse response data, the imaginary part is equivalent to Q signal equivalent low frequency impulse response data and Become.
再配置は図8に示すように、時間軸データを中心で分割した場合の左側半分と右側半分を入れ替えることにより行われる。次に以下の式を用いて、等価低域系インパルス応答データ(I信号、Q信号)を、帯域系インパルス応答データに変換する。
hbpf(n)=hi(n)×cos{2π×(n−nmax/2)×freq/fs}−hq(n)×sin{2π×(n−nmax/2)×freq/fs}
ここで、
n;インパルス応答データのインデックス
nmax;インパルス応答データの最大インデックス
hbpf(n);インデックスnに対する帯域系インパルス応答データ
hi(n);インデックスnに対する等価低域系インパルス応答データ(I信号)
hq(n);インデックスnに対する等価低域系インパルス応答データ(Q成分)
freq;FIRフィルタ部13を通過する信号の中心周波数
fs;サンプリング周波数
As shown in FIG. 8, the rearrangement is performed by exchanging the left half and the right half when the time axis data is divided at the center. Next, the equivalent low-frequency impulse response data (I signal, Q signal) is converted into band-based impulse response data using the following equation.
hbpf (n) = hi (n) × cos {2π × (n−nmax / 2) × freq / fs} −hq (n) × sin {2π × (n−nmax / 2) × freq / fs}
here,
n: Impulse response data index nmax; Impulse response data maximum index hbpf (n); Band system impulse response data hi (n) for index n; Equivalent low frequency system impulse response data (I signal) for index n
hq (n); equivalent low-frequency impulse response data (Q component) for index n
freq; center frequency fs of signal passing through FIR filter unit 13; sampling frequency
nmaxはインパルス応答データの最大インデックスで、IFFT処理するポイント数と同じになる。nは1〜nmaxまでの値となる。hi(n)、hq(n)は各nに対する等価低域系インパルス応答データ、hbpf(n)は各nに対する帯域系インパルス応答データである。等価低域系インパルス応答データは周波数0Hzを基点した複素数の扱いであるが、帯域系インパルス応答データでは中心周波数(freq)を基点とした実数データである。従ってfreqは実際にFIRフィルタユニット131〜136を通過する信号の中心周波数である必要がある。なお、求められた帯域系インパルス応答データ数が本フェージングシミュレータで実現できる多段FIRフィルタ回路102の係数の総数より大きい場合、帯域系インパルス応答データの両端のデータの打ち切りを行う。
nmax is the maximum index of the impulse response data and is the same as the number of points to be processed by IFFT. n is a value from 1 to nmax. hi (n) and hq (n) are equivalent low-frequency impulse response data for each n, and hbpf (n) is band-based impulse response data for each n. The equivalent low-frequency impulse response data is handled as a complex number based on a frequency of 0 Hz, but the band-based impulse response data is real data based on the center frequency (freq). Therefore, freq needs to be the center frequency of the signal that actually passes through the FIR filter units 131-136. If the obtained number of band-type impulse response data is larger than the total number of coefficients of the multistage
次に、図3により、FIRフィルタ部13の内部構成について説明する。
FIRフィルタ部13は、6個のFIRフィルタユニット131〜136を有している。各FIRフィルタユニット131〜136は、有限インパルス応答機能とD/A変換機能とにより、中心周波数が16MHzの擬似的なマルチパスフェージングを有するアナログ信号55を合成器14に出力する。なお、FIRフィルタユニット131〜136は、図示のように6個に限るものではなく、7個以上であってもよいし、また2〜5個であってもよい。
Next, the internal configuration of the FIR filter unit 13 will be described with reference to FIG.
The FIR filter unit 13 has six
次に、図4により、各FIRフィルタユニット131〜136の内部構成について説明する。
各FIRフィルタユニット131〜136は、定量遅延回路101、多段FIRフィルタ手段としての多段FIRフィルタ回路102、較正回路103、D/A回路104を備えている。
Next, the internal configuration of each of the
Each of the
定量遅延回路101は、複数のFIRフィルタユニット131〜136内において、一定の時間だけデジタル信号54を遅延して、次の多段FIRフィルタ回路102に送る。たとえば、この6個のFIRフィルタユニット131〜136を隙間無く連続的に使用する場合、設定する遅延時間は、後述するように、サンプル時間(Ts)×タップ数(n)×FIRユニット番号(m)、整数m(m=0〜5)倍とすることができる。
The fixed
一例として、多段FIRフィルタ手段としての多段FIRフィルタ回路102は、図5に示すように、たとえば720個のFIRフィルタのタップ102a1〜102an(n=720)を有し、上述したデジタル信号54に対し、制御部15で各タップ102a1〜102anへのタップ係数が設定され、その値に応じた畳み込みの結果を出力する。
As an example, the multi-stage
ここで、サンプル時間(Ts)を40nsecとすると、720個のタップ102a1〜102anでは、最大28.8μsecの遅延が可能となる。また、6個のFIRフィルタユニット131〜136では、最大172.8μsecの遅延が可能となる。なお、各々のタップ102a1〜102anは、上述したごとく制御部15によって制御される。またこの例では、最大で720×6=4,320個の遅延伝搬路までシミュレートが可能となる。
Here, if the sample time (Ts) is 40 nsec, the 720 taps 102a1 to 102an can delay up to 28.8 μsec. Further, the six
ここでは、FIRフィルタユニット131〜136を隙間無く6個並べて連続的に使用する場合を説明したが、帯域系インパルス応答データに大幅な隙間がある場合には、その区間は定量遅延回路101を用いてバイパスするように設定すればよい。この場合、シミュレート可能な遅延時間は、上記の最大遅延時間172.8μsecを超えて、さらに長い時間とすることができ、長い遅延時間の伝搬路のシミュレーションが可能となる。
Here, the case where six
較正回路103は、遅延較正回路、位相較正回路、振幅較正回路で構成され、制御部15からの較正信号57を基に、各FIRフィルタユニット131〜136の入力から合成器14の出力間で生じる遅延・位相・振幅の差を吸収し、合成器出力14の出力であるIF3信号で観測した各経路の遅延・位相・振幅の特性を一致させるためのものである。すなわち、各FIRフィルタユニット131〜136の入力から合成器14の出力間で遅延・位相・振幅の差があると、最適なシミュレートが不可能となってしまうからである。
The
較正信号57は最初にFIRフィルタユニット131のみ、又は131と132に取り込まれ、1波時の出力又は2波時の合成出力であるIF3信号を制御部15にて基準信号又は測定信号として取得する。制御部15からFIRフィルタユニット132の較正回路103中の遅延・位相・振幅設定をそれぞれ複数回操作し、それぞれのパラメータに対するIF3信号の変化を制御部15で解析することにより、FIRフィルタユニット131と132間の遅延・位相・振幅の差を最小にするように制御部15から制御信号59がFIRフィルタユニット132に出力される。
The
次に、FIRフィルタユニット131と133、131と134、131と135、131と136の順序でFIRフィルタユニット131を基準として前記操作を繰り返すことにより、FIRフィルタユニット131〜136の較正が完了する。詳細は後述する。
Next, the calibration of the
D/A回路104は、較正回路103からのデジタル信号をアナログ信号に変換して合成器14へ出力する。
The D / A
なお、定量遅延回路101による遅延時間の設定、各多段FIRフィルタ回路102のタップ102a1〜102anにおけるタップ係数の注入による遅延伝送路の設定、較正回路103による遅延・位相・振幅の較正のいずれも上述した制御部15によって制御される。
Note that the delay time setting by the fixed
次に、フェージングシミュレータ1の動作について説明する。
まず、動作開始時には、各FIRフィルタユニット131〜136の入力から合成器14の出力までの遅延・位相・振幅のそれぞれの特性を一致させる必要があるため、制御部15からの較正信号57がFIRフィルタ部13に出力される。
Next, the operation of the fading
First, since it is necessary to match the characteristics of delay, phase, and amplitude from the input of each
制御部15からの較正信号57は正弦波で、周波数はまず16MHzに設定される。較正は振幅・位相・遅延の順番で行われる。まず、FIRフィルタユニット131のみを基準レベルとして出力し、IF3信号56を制御部15にてダイオード検波する。検波された直流電圧はデジタル化され制御部15内に保持される。次にFIRフィルタユニット132のみの出力の検波電圧を取得し、FIRフィルタユニット131の取得電圧と比較する。比較した結果が一致しない場合は、較正回路57中の振幅較正回路を操作して一致するようにする。同様にFIRフィルタユニット133〜136まで同じ操作を行う。
The
このようにしてFIRフィルタユニット131を基準として、FIRフィルタユニット132〜136までの振幅の較正が完了する。次に位相の較正について説明する。FIRフィルタユニット131中の位相較正回路で位相0度に設定し出力する。またFIRフィルタユニット132で同じく位相を+90度に設定し出力する。IF3信号56から2波の合成波を制御部15に取り込み、ダイオード検波する。振幅較正と同様にデジタル化された直流電圧の値が制御部15内に保持される。この値を仮にAとする。次にFIRフィルタユニット132の位相設定を−90度とし、直流電圧の値をBとする。両信号の位相が90度であればAとBの値は一致する。
In this manner, the amplitude calibration of the
一致していない場合はFIRフィルタユニット132の較正回路103中の位相較正回路を操作し、AとBが一致する位相設定値を見つける。具体的にはFIRフィルタユニット132の位相設定を−89度でAを取得、+91度でBの値を取得というように、AとBを取得する位相差は常に180度になるように位相オフセットをかけていく。AとBの値が一致した時、最初の状態からのオフセット位相量が位相誤差αとなる。同様にFIRフィルタユニット131とFIRフィルタユニット133〜136との組み合わせにおいて位相較正を行う。
If they do not match, the phase calibration circuit in the
次に、遅延の較正について説明する。較正信号57の周波数を13MHzに設定し、FIRフィルタユニット131とFIRフィルタユニット132の間で位相較正を同様に行うが、両方の較正回路103中の遅延設定回路で遅延を0nsに設定する。この時に求まった位相誤差αをα1Aとする。次に較正信号57の周波数を19MHzに設定し、同様にαを取得し、これをα1Bとする。α1Aとα1Bの差を求め、これをγ1とする。
Next, delay calibration will be described. The frequency of the
次に、同じ組み合わせにおいてFIRフィルタユニット132の遅延を2nsに設定し、同様にして得られた値をγ2とする。以降20nsの遅延まで1nsステップで同様の処理を行い、γ1からγ20を得る。この中で一番小さい値をもつγの遅延設定値が遅延オフセットとなる。同様にFIRフィルタユニット131とFIRフィルタユニット133〜136との組み合わせにおいて遅延オフセット値を求め、遅延較正が完了する。
Next, in the same combination, the delay of the
以上のような較正の後で、RF信号発生器2からの中心周波数が286MHzのIF1信号51がフェージングシミュレータ1に取り込まれると、周波数コンバータ部11により、そのIF1信号51が中心周波数16MHzのIF2信号53にダウンコンバートされ、アナログ/デジタル変換部12に出力される。
After the calibration as described above, when the
周波数コンバータ部11より出力されたIF2信号53は、アナログ/デジタル変換部12により、デジタル信号54に変換されてFIRフィルタ部13に出力される。FIRフィルタ部13においては、6個のFIRフィルタユニット131〜136に、アナログ/デジタル変換部12より出力されたデジタル信号54が取り込まれる。
The
そして、FIRフィルタユニット131に取り込まれたデジタル信号54は、定量遅延回路101によって、各FIRフィルタユニット131〜136毎に異なる一定の時間だけ遅延された後、多段FIRフィルタ回路102に送られる。そして、多段FIRフィルタ回路102中の各タップ102a1〜102anに注入されたタップ係数による畳み込み結果が出力される。ここで、サンプル時間(Ts)を40nsecとすると、たとえば720個のタップ102a1〜102anに注入されたタップ係数で畳み込まれた結果は、最大28.8μsecまでの遅延波を含むことができる。
Then, the digital signal 54 taken into the
このようにして得られたデジタル信号は、D/A回路104により、中心周波数が16MHzのIFの、擬似的なマルチパスフェージングを受けたアナログ信号55に変換されて合成器14へ出力される。
The digital signal thus obtained is converted by the D / A
なお、上述した説明は、FIRフィルタユニット131についてであるが、他のFIRフィルタユニット132〜136についても同様にして、中心周波数が16MHzのIFに変換されたアナログ信号として合成器14へ出力される。
ここで、各FIRフィルタユニット131〜136内の定量遅延回路101の遅延時間を下記のように定めると、全体としては最大で172.8μsecの遅延信号の発生が可能となる。
FIRフィルタユニット番号 固定遅延回路101の遅延時間
131 0μsec
132 28.8μsec
133 57.6μsec
134 86.4μsec
135 115.2μsec
136 144.0μsec
この場合の各FIRフィルタユニット131〜136でのインパルス応答は、たとえば図6のようになる。
Although the above description is for the
Here, if the delay time of the fixed
FIR filter unit number Delay time of fixed
131 0μsec
132 28.8 μsec
133 57.6 μsec
134 86.4μsec
135 115.2 μsec
136 144.0 μsec
The impulse response in each of the
図6の例は、各FIRフィルタユニット131〜136を連続的に並べた場合であるが、制御部15に入力された電波伝搬データ58により算出された帯域系インパルス応答データ上で空白となる期間があれば、その期間をスキップして設定することも可能である。このように、その期間をスキップして設定することで、最大遅延時間を172.8μsecよりも長くすることができる。
The example of FIG. 6 is a case where the
また、図6の例では、各FIRフィルタユニットはそれぞれ40nsecのクロックで動作した場合を示しているが、帯域系インパルス応答データの設定は、インパルス応答波形をFIRフィルタで形成することにより、1nsec程度の分解能で行うことが可能である。 In the example of FIG. 6, each FIR filter unit is shown operating with a clock of 40 nsec. However, the setting of the band system impulse response data is about 1 nsec by forming the impulse response waveform with the FIR filter. It is possible to carry out with the resolution of.
上述したようにしてFIRフィルタユニット131〜136の出力信号が合成器14に取り込まれると、合成器14により合成され、擬似的なマルチパスフェージングを有する中心周波数が16MHzのIF3信号56とされて、周波数コンバータ部11に出力される。IF3信号56が周波数コンバータ部11に取り込まれると、中心周波数が286MHzのIF4信号52としてアップコンバートされ、出力される。
When the output signals of the
そして、フェージングシミュレータ1からの擬似的なマルチパスフェージングを有する中心周波数が286MHzのIF4信号52は、RF信号発生器2においてアップコンバートされてRF信号となり、ケーブル等によりRF受信機3へ送信することで、擬似的なマルチパスフェージングを有する信号によるRF受信機3の性能劣化の特性を観測することができる。
Then, the IF4 signal 52 having a center frequency of 286 MHz having pseudo multipath fading from the fading
このように、本実施形態では、FIRフィルタ部13が6個のFIRフィルタユニット131〜136を有し、さらにそれぞれのFIRフィルタユニット131〜136が720個のタップ102a1〜102an(n=720)を有するようにし、それぞれのFIRフィルタユニット131〜136における入力デジタル信号54と、各タップ102a1〜102anに入力されたタップ係数による畳み込み結果の出力の遅延時間がそれぞれ異なるように設定することができるので、実際の伝搬路のマルチパス発生状況に適合した、より緻密なフェージング現象をシミュレートすることができる。
Thus, in this embodiment, the FIR filter unit 13 has six
また、それぞれのFIRフィルタユニット131〜136の出力遅延時間がそれぞれ異なるように設定することができるので、自由度の高いフェージングのシミュレーションが可能となる。すなわち、擬似モデル環境を想定したフィールドの伝送特性に近似したマルチパスフェージング信号を発生させようとする場合、伝搬経路の数が多ければ多い程、実際のフィールドに近いマルチパスフェージング信号を発生することができる。
Further, since the output delay times of the respective
なお、本実施形態では、図2のように、周波数コンバータ部11により、中心周波数が286MHzのIF1信号51を、中心周波数が16MHzのIF2信号53にダウンコンバートし、さらにアナログ/デジタル変換部12により、デジタル信号54とした場合について説明したが、このように1回のダウンコンバートではなく、回路の特性に合わせて複数回のダウンコンバートを行う方式を採用してもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本実施形態では、IF信号の中心周波数が286MHz、16MHzとした場合について説明したが、いずれもこれらの値に限定されるものではなく、他の値の中心周波数を使用してもよい。 Further, in this embodiment, the case where the center frequency of the IF signal is 286 MHz and 16 MHz has been described. However, both are not limited to these values, and other values of the center frequency may be used.
さらに、本実施形態では、図2のように、RF信号発生器2より中心周波数が286MHzのIF1信号51を、周波数コンバータ部11により中心周波数が16MHzのIF2信号53にダウンコンバートし、また、中心周波数が16MHzのIF3信号56を周波数コンバータ部11によりアップコンバートして、中心周波数が286MHzのIF4信号52としてから、RF信号発生器2に送る場合について説明したが、周波数コンバータ部11を削除して、RF信号発生器2よりのIF1信号51を直接アナログ/デジタル変換部12に入力し、また、合成器14からのIF3信号56を、直接RF信号発生器2に送出する構成としてもよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、上述したFIRフィルタユニット131〜136においては、図示しないがD/A変換器104の前段側にデジタル減衰器を設置し、後段側にアナログ減衰器を設置してもよい。この場合、図6に示す縦軸のインパルス応答値が少ない減衰期間を分担するFIRフィルタユニット131〜136においては、インパルス応答データに一定値を乗算し、その乗算値分を可変減衰器で減衰させることも可能である。このように可変減衰器を追加することで、出力信号レベルが低い時のSN比を改善することが可能になる。
In the
さらに、図2に示したアナログ/デジタル変換部12に入力するIF2信号53の周波数と、合成器14からの出力であるIF3信号56の周波数とは必ずしも同じ周波数でなくてもよい。一般的に入手可能なA/Dコンバータのサンプル周波数は、D/Aコンバータのサンプル周波数より低いため、A/D、D/Aコンバータの最良の条件で使用できる周波数であればよい。
Furthermore, the frequency of the
また、本実施形態では、6個のFIRフィルタユニット131〜136を連続的に時間軸で従属接続することができる場合について説明したが、上述したように、各FIRフィルタユニット131〜136の各々の定量遅延時間を任意に設定することも可能である。つまり、マルチパスフェージングは遅延時間軸で考えた場合、必ずしも信号成分が一様に存在するとは限らないためであり、成分の無い遅延区間又は無視できる位小さい遅延区間がある場合、この部分を使用しないように遅延時間を空けることで、結果的により遅延時間の広い範囲にわたるマルチパスフェージングを実現することができる。
In the present embodiment, the case where the six
また、FIRフィルタユニット131〜136での任意のタップ数n(20〜30程度)を一単位として考え、窓関数処理することにより一単位当たり1波の伝搬経路に相当するマルチパスフェージング信号を発生するようにしてもよい。この場合、各単位の信号の相対遅延時間はシステムクロックの周期より小さい値に設定できる。ここで、RF周波数が高くなると波長が短くなり、短い遅延時間の影響が無視できなくなる。
In addition, a multipath fading signal corresponding to a propagation path of one wave per unit is generated by considering the arbitrary number of taps n (about 20 to 30) in the
今後、狭い空間における無線通信では、より高周波の電波の使用が想定されており、マルチパスフェージングで重要な問題となり得るが、本実施形態でのフェージングシミュレータ1を用いることで、狭い空間における無線通信での無線機器のフェージング試験を最適に行うことができる。これは、本実施形態でのフェージングシミュレータ1が設定を実際の状況に合ったデータに細かく設定することが可能となっているからである。
In the future, in radio communication in a narrow space, the use of higher-frequency radio waves is expected, which may become an important problem in multipath fading. However, by using the fading
電波伝搬データがあれば、そのデータを解析することにより、遅延伝搬路を近似するためのパラメータを算出して、任意の方式の電波信号が上記の電波伝搬路を伝搬した場合のマルチパスフェージングを受けた受信信号を得る場合に適用できる。 If there is radio wave propagation data, by analyzing the data, parameters for approximating the delay propagation path are calculated, and multipath fading when a radio wave signal of an arbitrary system propagates through the radio wave propagation path is calculated. It can be applied when receiving received signals.
1 フェージングシミュレータ
2 RF信号発生器
3 RF受信機
11 周波数コンバータ部(周波数変換手段)
12 アナログ/デジタル変換部(アナログ/デジタル変換手段)
13 FIRフィルタ部(マルチパス発生手段)
14 合成器(合成手段)
15 制御部(制御手段)
101 定量遅延回路
102 多段FIRフィルタ回路(多段FIRフィルタ手段)
102a1〜102an タップ
103 較正回路
104 D/A回路
131〜136 FIRフィルタユニット
DESCRIPTION OF
12 Analog / digital conversion part (analog / digital conversion means)
13 FIR filter section (multipath generation means)
14 Synthesizer (synthesizer)
15 Control unit (control means)
101
102a1 to
Claims (8)
前記入力デジタル信号を基に有限インパルス応答機能により、擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を出力する複数のFIRフィルタユニットを有したマルチパス発生手段と、
前記複数のアナログ信号を合成し、前記出力信号として出力する合成手段を有するとともに、
OFDM波が復調された形式のI/Qベースバンド信号の電波伝搬データを帯域系インパルス応答データに変換し、該帯域系インパルス応答データを前記マルチパス発生手段に入力して直接にマルチパスフェージングを発生させる設定を行う制御手段と、
を備えることを特徴とするフェージングシミュレータ。 A fading simulator that generates an output signal having pseudo multipath fading based on an input digital signal,
Multipath generation means having a plurality of FIR filter units for outputting a plurality of analog signals having pseudo multipath fading by a finite impulse response function based on the input digital signal;
The synthesis means for synthesizing the plurality of analog signals and outputting as the output signal,
The radio wave propagation data of the I / Q baseband signal in a form in which the OFDM wave is demodulated is converted into band-type impulse response data, and the band-type impulse response data is input to the multipath generation means to perform multipath fading directly. Control means for performing settings to be generated ;
A fading simulator comprising:
前記入力デジタル信号を一定時間遅延して出力する定量遅延回路と、
前記一定時間遅延された前記入力デジタル信号と前記帯域系インパルス応答データとの畳み込みの結果を出力する多段FIRフィルタ手段と、
前記畳み込みの結果をアナログ信号に変換するD/A回路とを有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のフェージングシミュレータ。 The FIR filter unit is
A fixed delay circuit for outputting the input digital signal with a predetermined time delay;
Multi-stage FIR filter means for outputting a result of convolution of the input digital signal delayed by the fixed time and the band impulse response data;
The fading simulator according to claim 1, further comprising: a D / A circuit that converts the result of the convolution into an analog signal.
前記入力デジタル信号を基に有限インパルス応答機能により、擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を出力する工程と、
前記複数のアナログ信号を合成し、前記出力信号として出力する工程と、
OFDM波が復調された形式のI/Qベースバンド信号の電波伝搬データを帯域系インパルス応答データに変換し、該帯域系インパルス応答データを前記有限インパルス応答機能に入力して直接にマルチパスフェージングを発生させる設定を行い、前記擬似的なマルチパスフェージングを有する複数のアナログ信号を出力する制御を行う工程とを有する
ことを特徴とするフェージングシミュレート方法。 A fading simulation method for generating an output signal having pseudo multipath fading based on an input digital signal,
Outputting a plurality of analog signals having pseudo multipath fading by a finite impulse response function based on the input digital signal;
Combining the plurality of analog signals and outputting as the output signal;
The radio wave propagation data of the I / Q baseband signal in a form in which the OFDM wave is demodulated is converted into band system impulse response data, and the band system impulse response data is input to the finite impulse response function to perform multipath fading directly. And a step of performing control to output a plurality of analog signals having the pseudo multipath fading.
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