(57)【要約】【課題】低コストな構成でＭＩＭＯ方式システムの試験を実現でき、送信アンテナ数の大きいシステムへの変更を容易にする。【解決手段】送信情報生成部２１から４（＝Ｍ）系列で出力される伝達情報信号を、線形変換部２８に入力して、複素数を要素とする２行４列の行列の乗算処理で表現される線形変換処理して２系列分の合成信号Ｓａ、Ｓｂに変換し、その２系列の合成信号Ｓａ、Ｓｂに対して２組の信号処理部２５１、２５２で試験対象１の変調方式に応じた信号処理を行い、その信号処理された２系列の信号Ｓａ′、Ｓｂ′に対して、２×２伝搬路処理部２６により２×２の擬似伝搬路処理を施すことにより等価的にＭ×Ｎ伝搬路を構成している。線形変換部２８とＮ×Ｎ伝搬路処理部２６の合成特性として所望のＭ×Ｎ伝搬路特性が得られるようにパラメータ設定部２７から必要な情報を設定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局側アンテナ数Ｍ、端末側アンテナ数ＮのＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ）のＭＩＭＯ方式の端末または該端末に内蔵される回路基板または該回路基板に実装される集積回路のいずれかを試験対象とし、該試験対象に伝達しようとするＭ系列の伝達情報信号を出力する送信情報生成部（２１）と、
前記Ｍ系列の伝達情報信号を、指定されたパラメータ情報を受けて、複素数を要素とするＮ行Ｍ列の行列の乗算処理で表現される線形変換によって、Ｎ系列分の合成信号に変換する線形変換部（２８）と、
前記Ｎ系列の合成信号に対して、試験対象の変調方式に応じた信号処理をそれぞれ行うＮ組の信号処理部（２５）と、
前記Ｎ組の信号処理部で処理されたＮ系列の信号に対して、指定された伝搬路情報にしたがってＮ×Ｎの擬似伝搬路処理を施し、そのＮ系列の処理結果を試験対象に与えるＮ×Ｎ伝搬路処理部（２６）と、
前記線形変換部と前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部の合成特性として、所望のＭ×Ｎ伝搬路特性が得られるように、前記線形変換部と前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部に対する情報を設定するパラメータ設定部（２７）とを備えたＭＩＭＯ方式システムの試験装置。
【請求項２】
前記線形変換部は、
指定されたＮ×Ｍ個の複素数を受けて、前記Ｍ系列の伝達情報信号に対して、Ｎ行Ｍ列行列の乗算処理を実施することによりＮ系列分の合成信号に変換することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置。
【請求項３】
前記線形変換部は、
前記Ｍ系列の伝達情報信号を、指定された組合せ情報にしたがってＮ組に分ける組合せ選択部（２２）と、
前記Ｎ組に分けられた伝達情報信号同士の相対的な位相関係を、指定された位相情報にしたがって複素平面上の回転によってシフトする位相シフト部（２３）と、
前記Ｎ組のそれぞれについて互いの位相関係がシフトされた信号同士を組毎に加算して、Ｎ系列分の合成信号を形成する加算合成部（２４）とで構成され、
前記パラメータ設定部は、
Ｍ×Ｎ伝搬路について予め定義された複数のプリコーディングベクトルのうち、所望のプリコーディングベクトルが正常な試験対象で最適と判断されるためのＭ×Ｎ伝搬路と等価な特性が得られるように、前記組合せ選択部、前記位相シフト部、前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部に対する情報を設定することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置。
【請求項４】
前記パラメータ設定部は、
前記組合せ選択部、前記位相シフト部、前記加算合成部および前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部で構成されるＭ×Ｎ伝搬路モデルの特性を表すＮ行Ｍ列伝搬路行列を特異値分解して、Ｍ行Ｍ列ユニタリ行列、Ｎ行Ｍ列対角行列およびＮ行Ｎ列ユニタリ行列の積で表現したときに得られる前記Ｍ行Ｍ列ユニタリ行列を、所望のプリコーディングベクトルに対応する行列を含むものとして指定することで、
Ｍ×Ｎ伝搬路について予め定義された複数のプリコーディングベクトルのうち、所望のプリコーディングベクトルが正常な試験対象で最適と判断されるためのＭ×Ｎ伝搬路と等価な特性が得られるように、前記組合せ選択部、前記位相シフト部、前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部に対して適切値を設定することを特徴とする請求項３記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置。
【請求項５】
前記パラメータ設定部は、
予め定義されたプリコーディングベクトルの選択肢の範囲外も含めた最適なプリコーディングベクトルを検索するときに、前記選択肢の中に丁度最適なプリコーディングベクトルがないように、前記パラメータの一部を前記適切値からずらすことができるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置。
【請求項６】
基地局側アンテナ数Ｍ、端末側アンテナ数ＮのＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ）のＭＩＭＯ方式の端末または該端末に内蔵される回路基板または該回路基板に実装される集積回路のいずれかを試験対象とし、該試験対象に伝達しようとするＭ系列の伝達情報信号を出力する段階と、
前記Ｍ系列の伝達情報信号を、指定されたパラメータ情報に基づいて、複素数を要素とするＮ行Ｍ列の行列の乗算処理で表現される線形変換によって、Ｎ系列分の合成信号に変換する段階と、
前記Ｎ系列の合成信号に対して、試験対象の変調方式に応じた信号処理をそれぞれ行う段階と、
前記信号処理されたＮ系列の信号に対して、指定された伝搬路情報にしたがってＮ×Ｎの擬似伝搬路処理を施し、そのＮ系列の処理結果を試験対象に与える段階とを含み、
前記線形変換と前記Ｎ×Ｎの擬似伝搬路処理の合成特性として、所望のＭ×Ｎ伝搬路特性が得られるように、前記線形変換と前記Ｎ×Ｎの擬似伝搬路処理に必要な情報を設定することを特徴とするＭＩＭＯ方式システムの試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局側アンテナＭ本、端末側アンテナＮ本のＭ×ＮのＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式の携帯電話等の携帯端末、それに内蔵される回路基板あるいはその基板に実装される集積回路等の試験対象の動作を調べるために、Ｍ×Ｎの伝搬路を経由した信号と等価な信号を生成して試験対象に与えるＭＩＭＯ方式システムの試験装置において、理論上はＭ×ＮのＭＩＭＯ方式を維持しつつ、その試験対象の変調方式に必須の信号処理回路の規模を削減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォン等の携帯端末では、画像情報などの大量の情報を高速に通信できることが要求されており、そのために基地局と携帯端末との間で行う通信方式として、ＭＩＭＯ方式が実現されている。
【０００３】
ＭＩＭＯ方式は、基地局側から所定の変調方式（例えば、ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ等）で変調された複数Ｌ系列（Ｌは情報の系列数でレイヤ数と呼ばれる）の情報を複数Ｍ本のアンテナから同時に並行して送信し、これを携帯端末側で複数Ｎ本のアンテナで受信して、携帯端末内部でＬ系列の情報に分離して復調処理する方式であり、通常の１×１の通信方式に比べてＬ倍（Ｌは最大ｍｉｎ｛Ｍ，Ｎ｝）の情報伝達が可能となる。ここで、ｍｉｎ｛Ｍ，Ｎ｝はＭとＮの小さい方を表し、Ｌは、ＭとＮの小さい方がとり得る最大値である。
【０００４】
このＭＩＭＯ方式では、基地局のＭ本の各アンテナと携帯端末のＮ本の各アンテナとの間がＭ×Ｎ本の伝搬路でそれぞれ接続されることになり、各伝搬路の状態は、基地局と携帯端末との間のロケーションや携帯端末の姿勢等により異なり、その伝搬路の状態に応じてＮ本のアンテナで受信される信号が変化する。
【０００５】
このように伝搬路の状態によって変化するＮ系列の受信信号から、Ｌ系列の情報を正しく分離できるように、ＭＩＭＯ方式では、基地局側から予め既知の信号（パイロット信号）を送信し、携帯端末側で実際に受信された信号と既知信号とを用いて特定の演算処理を行うことで、伝搬路の状態を推定し、その推定した伝搬路の状態で最も品質の良い情報伝送が行えるように送信側で加工するためのデータを特定して、これを基地局側に通知する方法が採用されている。
【０００６】
この送信側での信号加工に用いるデータをプリコーディングベクトルと呼び、基地局側でＭ×Ｎの伝搬路に対して想定される複数種類のプリコーディングベクトルを用意しておき、携帯端末側から通知されたプリコーディングベクトルで、送信情報の加工処理を行って送信することで、携帯端末における受信信号強度をできるだけ大きくする等の受信信号品質の改善が達成されるようにしている。
【０００７】
したがって、Ｍ×ＮのＭＩＭＯ方式の携帯端末、それに内蔵される回路基板あるいはその基板に実装される集積回路等を試験対象としてその評価を行う場合、基準となる信号を特性既知のＭ×Ｎの伝搬路に与え、その出力を試験対象に与えたときに、その試験対象がＭ×Ｎの伝搬路の特性に対応した適切なプリコーディングベクトルを選定するか否かを判定する試験が必要となる。
【０００８】
上記試験に用いる装置として、図９に示す構成の端末試験装置１０が考えられる。
この端末試験装置１０は、Ｍ＝４、Ｎ＝２のＭＩＭＯ方式に対応するものであり、送信情報生成部１１は、試験対象１に伝達しようとする４（＝Ｍ）系列の伝達情報信号ｓ０〜ｓ３を生成出力する。この伝達情報信号は変調方式固有のソース信号であり、例えば、ＬＴＥで使用されているＯＦＤＭＡ変調方式や無線ＬＡＮで使用されているＯＦＤＭ変調方式の場合、サブキャリア毎のシンボルデータであり、送信情報生成部１１は、そのシンボルデータをそのまま出力したり、図示しないコードブックに予め記憶されている複数種類のプリコーディングベクトルのうちのいずれかによって加工処理して出力する。
【０００９】
これら４系列の伝達情報信号ｓ０〜ｓ３は、それぞれ信号処理部１２１〜１２４に入力されて、変調方式固有の信号処理を受ける。
【００１０】
例えば、変調方式が前記したＯＦＤＭであれば、サブキャリア毎（周波数領域）の各伝達情報信号ｓ０〜ｓ３を、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換器）１２ａで時間領域の信号に変換し、ＣＰ（cyclid prefix）挿入器１２ｂで所定情報の挿入処理を行い、その出力に対してＢＰＦ（帯域制限フィルタ）１２ｃによる帯域制限処理を行うことで、ＯＦＤＭ変調信号ｓ０′〜ｓ３′に変換する。また、他の変調方式の場合もその変調方式に応じた固有の信号処理が系列毎に必要となる。
【００１１】
そして、これら４系列の変調処理信号ｓ０′〜ｓ３′は、４×２伝搬路処理部１３に与えられる。４×２伝搬路処理部１３には、４系列の入力ポートと２系列の出力ポートとの間をそれぞれ結ぶ８つの擬似伝搬路とその特性を表す伝搬路情報ｈ１１〜ｈ２４が定義されている。この伝搬路情報はパラメータ設定部１４によって指定される。
【００１２】
４×２伝搬路処理部１３は、一方の出力ポートに接続された４つの伝搬路の伝搬路情報ｈ１１〜ｈ１４を各入力信号ｓ０′〜ｓ３′にそれぞれ乗じて加算して得られる信号ｒ１を一方の出力ポートから出力し、他方の出力ポートに接続される４つの伝搬路の伝搬路情報ｈ２１〜ｈ２４を各入力信号ｓ０′〜ｓ３′にそれぞれ乗じて加算して得られる信号ｒ２を他方の出力ポートから出力し、それら２系列の信号ｒ１、ｒ２を試験対象１に与える。
【００１３】
つまり、信号ｒ１、ｒ２は、
ｒ１＝ｈ１１・ｓ０′＋ｈ１２・ｓ１′＋ｈ１３・ｓ２′＋ｈ１４・ｓ３′
ｒ２＝ｈ２１・ｓ０′＋ｈ２２・ｓ１′＋ｈ２３・ｓ２′＋ｈ２４・ｓ３′
で表される。
【００１４】
一方、試験対象１は、２系列で入力される受信信号ｒ１、ｒ２に基づいて伝搬路の特性を測定して、その伝搬路特性に応じた適切なプリコーディングベクトルを選定しそれに対応したコードブックインデックス値を通知出力する機能を有しており、特性既知の伝搬路に対して、試験対象１がその伝搬路に対して最適なプリコーディングベクトル（コードブックインデックス値）を選定するか否かを調べることが、試験対象１の動作評価の一つである。
【００１５】
なお、ＭＩＭＯ方式の携帯端末を試験するための技術に関しては、次の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００９−１７１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記構成の試験装置の場合、４×２のＭＩＭＯ方式の伝搬路を形成するためには、送信アンテナ４本分の論理回路リソース、具体的には、送信情報生成部１１から４系列に出力される情報信号に対してそれぞれ変調方式固有の信号処理を行う４組の信号処理部１２１〜１２４が必要となり、コストダウンが要求される装置においてこの４つの信号処理部が占めるコストが無視できない。
【００１８】
また、例えば現状で２×２のＭＩＭＯ方式の試験機能しか有していない既存の試験装置で、より送信アンテナ数が多い、例えば４×２のＭＩＭＯ方式に変更する等の融通性がないという問題もあった。
【００１９】
本発明は、この問題を解決し、Ｍ×ＮのＭＩＭＯ方式システムの試験を、低コストな構成で実現でき、また送信アンテナ数の大きいシステムへの変更が容易な試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のＭＩＭＯ方式システムの試験装置は、
基地局側アンテナ数Ｍ、端末側アンテナ数ＮのＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ）のＭＩＭＯ方式の端末または該端末に内蔵される回路基板または該回路基板に実装される集積回路のいずれかを試験対象とし、該試験対象に伝達しようとするＭ系列の伝達情報信号を出力する送信情報生成部（２１）と、
前記Ｍ系列の伝達情報信号を、指定されたパラメータ情報を受けて、複素数を要素とするＮ行Ｍ列の行列の乗算処理で表現される線形変換によって、Ｎ系列分の合成信号に変換する線形変換部（２８）と、
前記Ｎ系列の合成信号に対して、試験対象の変調方式に応じた信号処理をそれぞれ行うＮ組の信号処理部（２５）と、
前記Ｎ組の信号処理部で処理されたＮ系列の信号に対して、指定された伝搬路情報にしたがってＮ×Ｎの擬似伝搬路処理を施し、そのＮ系列の処理結果を試験対象に与えるＮ×Ｎ伝搬路処理部（２６）と、
前記線形変換部と前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部の合成特性として、所望のＭ×Ｎ伝搬路特性が得られるように、前記線形変換部と前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部に対する情報を設定するパラメータ設定部（２７）とを備えている。
【００２１】
また、本発明の請求項２のＭＩＭＯ方式システムの試験装置は、請求項１記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置において、
前記線形変換部は、
指定されたＮ×Ｍ個の複素数を受けて、前記Ｍ系列の伝達情報信号に対して、Ｎ行Ｍ列行列の乗算処理を実施することによりＮ系列分の合成信号に変換することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項３のＭＩＭＯ方式システムの試験装置は、請求項１記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置において、
前記線形変換部は、
前記Ｍ系列の伝達情報信号を、指定された組合せ情報にしたがってＮ組に分ける組合せ選択部（２２）と、
前記Ｎ組に分けられた伝達情報信号同士の相対的な位相関係を、指定された位相情報にしたがって複素平面上の回転によってシフトする位相シフト部（２３）と、
前記Ｎ組のそれぞれについて互いの位相関係がシフトされた信号同士を組毎に加算して、Ｎ系列分の合成信号を形成する加算合成部（２４）とで構成され、
前記パラメータ設定部は、
Ｍ×Ｎ伝搬路について予め定義された複数のプリコーディングベクトルのうち、所望のプリコーディングベクトルが正常な試験対象で最適と判断されるためのＭ×Ｎ伝搬路と等価な特性が得られるように、前記組合せ選択部、前記位相シフト部、前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部に対する情報を設定することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項４のＭＩＭＯ方式システムの試験装置は、請求項３記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置において、
前記パラメータ設定部は、
前記組合せ選択部、前記位相シフト部、前記加算合成部および前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部で構成されるＭ×Ｎ伝搬路モデルの特性を表すＮ行Ｍ列伝搬路行列を特異値分解して、Ｍ行Ｍ列ユニタリ行列、Ｎ行Ｍ列対角行列およびＮ行Ｎ列ユニタリ行列の積で表現したときに得られる前記Ｍ行Ｍ列ユニタリ行列を、所望のプリコーディングベクトルに対応する行列を含むものとして指定することで、
Ｍ×Ｎ伝搬路について予め定義された複数のプリコーディングベクトルのうち、所望のプリコーディングベクトルが正常な試験対象で最適と判断されるためのＭ×Ｎ伝搬路と等価な特性が得られるように、前記組合せ選択部、前記位相シフト部、前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理部に対して適切値を設定することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項５のＭＩＭＯ方式システムの試験装置は、請求項４記載のＭＩＭＯ方式システムの試験装置において、
前記パラメータ設定部は、
予め定義されたプリコーディングベクトルの選択肢の範囲外も含めた最適なプリコーディングベクトルを検索するときに、前記選択肢の中に丁度最適なプリコーディングベクトルがないように、前記パラメータの一部を前記適切値からずらすことができるように構成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項６のＭＩＭＯ方式システムの試験方法は、
基地局側アンテナ数Ｍ、端末側アンテナ数ＮのＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ）のＭＩＭＯ方式の端末または該端末に内蔵される回路基板または該回路基板に実装される集積回路のいずれかを試験対象とし、該試験対象に伝達しようとするＭ系列の伝達情報信号を出力する段階と、
前記Ｍ系列の伝達情報信号を、指定されたパラメータ情報に基づいて、複素数を要素とするＮ行Ｍ列の行列の乗算処理で表現される線形変換によって、Ｎ系列分の合成信号に変換する段階と、
前記Ｎ系列の合成信号に対して、試験対象の変調方式に応じた信号処理をそれぞれ行う段階と、
前記信号処理されたＮ系列の信号に対して、指定された伝搬路情報にしたがってＮ×Ｎの擬似伝搬路処理を施し、そのＮ系列の処理結果を試験対象に与える段階とを含み、
前記線形変換と前記Ｎ×Ｎの擬似伝搬路処理の合成特性として、所望のＭ×Ｎ伝搬路特性が得られるように、前記線形変換と前記Ｎ×Ｎ伝搬路処理に必要な情報を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
このように、本発明のＭＩＭＯ方式システムの試験装置は、Ｍ系列の伝達情報信号を、指定情報にしたがって、複素数を要素とするＮ行Ｍ列の行列の乗算処理で表現される線形変換処理してＮ系列分の合成信号に変換し、そのＮ系列の合成信号に対して、試験対象の変調方式に応じた信号処理を行い、その信号処理されたＮ系列の信号に対して、指定情報にしたがってＮ×Ｎの擬似伝搬路処理を施すことにより、等価的にＭ×Ｎ伝搬路を構成しており、線形変換処理とＮ×Ｎの擬似伝搬路処理の合成特性として、所望のＭ×Ｎ伝搬路特性が得られるように、線形変換処理とＮ×Ｎの擬似伝搬路処理に必要な情報を設定している。
【００２７】
このため、ハードウエア構成が大掛かりとなる信号処理部をＭ組からＮ組に減少させることができる。
【００２８】
また、線形変換部を、指定されたＮ×Ｍ個の複素数を受けて、Ｍ系列の伝達情報信号に対して、Ｎ行Ｍ列行列の乗算処理を実施することによりＮ系列分の合成信号に変換する構成としたものでは、線形変換部とＮ×Ｎ伝搬路処理部の合成特性として、任意の特性のＭ×Ｎ伝搬路を実現できる。
【００２９】
また、線形変換部を、組合せ選択部、位相シフト部および加算合成部で構成した場合、スイッチによる選択処理、乗算処理および加算処理という極めて簡単な処理で線形変換を実行でき、ＩＦＦＴのような複雑な処理を行う回路と比べて格段に少ない回路規模で実現できるので、装置コストを大幅に低減できる。
【００３０】
また、現状でＮ×ＮのＭＩＭＯ方式の既存の試験装置で、送信情報生成部としてプログラム変更可能なプロセッサで構成している場合、組合せ選択部、位相シフト部および加算合成部の機能をプログラム変更で容易に追加することができ、Ｎ×ＮのＭＩＭＯ方式の試験装置を、実質的にＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ）のＭＩＭＯ方式の試験装置に拡張できる。
【００３１】
また、予め定義されたプリコーディングベクトルの選択肢の範囲外も含めた最適なプリコーディングベクトルを検索するときに、前記選択肢の中に丁度最適なプリコーディングベクトルがないように、パラメータの一部を適切値からずらすことができるようにしたものでは、実際の伝搬路の環境に近い状態での試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の構成図
【図２】実施形態の要部の動作説明図
【図３】実施形態を４×２の伝搬路モデルで表した図
【図４】プリコーディングベクトルのインデックス値と、それを実現する設定パラメータの組合せを示す図
【図５】プリコーディングベクトルのインデックス値と、それを実現する設定パラメータの組合せを示す図
【図６】ユーザインタフェースを説明するための図
【図７】ずらし位相φの変化に対して最適と判断されるインデックス値の変化を示す図
【図８】本発明の実施形態の構成図
【図９】Ｍ×Ｎの従来の試験装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ）のＭＩＭＯ方式システムの試験装置２０の構成を示している。なお、ここでは、Ｍ＝４、Ｎ＝２の例について説明する。
【００３４】
この試験装置２０は、送信情報生成部２１、組合せ選択部２２、位相シフト部２３、加算合成部２４、２（＝Ｎ）組の信号処理部２５１、２５２、２×２（＝Ｎ×Ｎ）伝搬路処理部２６およびパラメータ設定部２７を有している。
【００３５】
送信情報生成部２１は、試験対象１に伝達しようとする４（＝Ｍ）系列の伝達情報信号ｓ０〜ｓ３を生成出力する。この伝達情報信号は変調方式固有のソース信号であり、例えば、ＬＴＥで使用されている変調方式ＯＦＤＭＡや無線ＬＡＮで使用されている変調方式ＯＦＤＭの場合、サブキャリア毎のシンボルデータである。送信情報生成部２１は、シンボルデータをそのまま出力したり、シンボルデータに対して、図示しないコードブックに予め記憶されている複数種類のプリコーディングベクトルのうちのいずれかによってプリコーディング処理して出力する。
【００３６】
組合せ選択部２２は、図２のように、４（＝Ｍ）系列の伝達情報信号ｓ０〜ｓ３を、指定された組合せ情報Ｐ（♯１〜♯３）にしたがって２（＝Ｎ）組に分けて、位相シフト部２３に出力する。
【００３７】
位相シフト部２３は、２組に分けられた伝達情報信号同士の相対的な位相関係を、指定された位相情報（ゲイン情報も含む）にしたがって複素平面上の回転によってシフトする。この位相シフト部２３は、４系列の入力情報に対してそれぞれ、ｇ０、ｇ１、ｇ２ｅjθ2、ｇ３ｅjθ3の係数を乗算する乗算器２３ａ〜２３ｄによって構成され、組合せ選択部２２が選択した信号にこれらの係数を乗算して加算合成部２４に出力する。これらの演算に用いるパラメータｇ０〜ｇ３、θ２、θ３は、パラメータ設定部２７によって設定される。
【００３８】
加算合成部２４は、加算器２４ａ、２４ｂを有し、２（＝Ｎ）組それぞれについて互いの位相関係がシフトされた信号同士を組毎に加算して、２系列分の合成信号を形成する。
【００３９】
このように４（＝Ｍ）系列の伝達情報信号を、２つずつ組合せて位相シフト処理を行い、加算合成処理を行って２系列の合成信号Ｓａ、Ｓｂに変換することで、送信側系列数を４（＝Ｍ）から２（＝Ｎ）に変換することができる。
【００４０】
なお、組合せ選択部２２、位相シフト部２３および加算合成部２４は、入力信号の組合せを選定して位相回転を与えで加算合成するという線形の変換処理を行っており、後述する線形変換部２８の一つの実施形態といえる。
【００４１】
この２系列の合成信号Ｓａ、Ｓｂは、それぞれ信号処理部２５１、２５２に入力されて、試験対象１の変調方式に応じた信号処理を受ける。
【００４２】
例えば、変調方式がＯＦＤＭＡ方式やＯＦＤＭ方式の場合には、各信号処理部２５１、２５２は、前記した従来例と同様に、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換器）２５ａ、ＣＰ挿入器２５ｂ、ＢＰＦ（帯域制限フィルタ）２５ｃにより構成される。
【００４３】
そして、２組の信号処理部２５１、２５２で処理された２系列の信号Ｓａ′、Ｓｂ′が２×２伝搬路処理部２６に入力され、指定された伝搬路情報にしたがって２×２の擬似伝搬路処理が施されて、その処理で得られた２系列の信号ｒ１、ｒ２が試験対象１に与えられる。
【００４４】
なお、試験対象１がＲＦ（高周波）信号で通信を行う構成（例えば携帯端末）の場合、２×２伝搬路処理部２６の後段に、直交変調処理および周波数変換処理を行う送信部（図示せず）を設ける。
【００４５】
この２×２伝搬路処理部２６は、２つの入力ポートと２つの出力ポートの間をそれぞれ接続する４つのパスを有し、各パスに対してｈ１１、ｈ１２、ｈ２１、ｈ２２の伝搬特性が定義されている。
【００４６】
パラメータ設定部２７は、伝搬路処理部２６から出力された２系列の信号ｒ１、ｒ２を受けた試験対象１が正常であると仮定したときに、４×２の伝搬路についての予め定義された複数のプリコーディングベクトルのうち、所望のプリコーディングベクトルが最適なプリコーディングベクトルとして選定されるための４×２の伝搬路と等価な特性が得られるように、組合せ選択部２２に対する情報Ｐ、位相シフト部２３に対する位相情報（係数情報）、２×２伝搬路処理部２６に対する伝搬路情報を指定する。
【００４７】
つまり、この試験装置２０では、組合せ選択部２２、位相シフト部２３、加算合成部２４および２×２伝搬路処理部２６により、等価的に従来例で示した４×２の伝搬路を形成していることになり、４×２のＭＩＭＯ方式を実現しながら、ハードウエア構成が大きい信号処理部２５１、２５２を２系列分に減らすことができ、大幅な低コスト化が可能となる。
【００４８】
また、組合せ選択部２２、位相シフト部２３および加算合成部２４は、スイッチによる選択処理、乗算処理および加算処理という極めて簡単な処理で実行でき、ＩＦＦＴのような複雑な処理を行う回路と比べて格段に少ない回路規模で実現できる。
【００４９】
また、例えば現状で２×２のＭＩＭＯ方式の既存の試験装置で、送信情報生成部２１をプログラム変更が容易なＦＰＧＡを用いている場合には、組合せ選択部２２、位相シフト部２３および加算合成部２４の機能をプログラム変更で容易に追加することができ、２×２のＭＩＭＯ方式の試験装置を、実質的に４×２のＭＩＭＯ方式の試験装置に拡張できる。
【００５０】
ただし、上記構成の試験装置２０では、送信信号系列数を４から２に減らしたことになり、従来装置のようにパス毎の特性指定が任意な４×２の伝搬路を構成することは原理的にできず、ある制約の下でのみ伝搬路のパラメータを設定することができる。つまり、従来の４×２の伝搬路のようにそれぞれのパスについて個別に任意の特性を設定するような単純なユーザインタフェースを使うことはできない。そのため、ユーザーがパラメータを設定する方法が分かりにくくなる恐れがある。
【００５１】
そこで、本発明では、正常な試験対象側で最適と判断されるはずのプリコーディングベクトルそのものを伝搬路の設定パラメータの一つとし、そのために、Ｍ×Ｎの伝搬路行列を特異値分解した形式で表現する。特異値分解した行列それぞれについて、有限個のパラメータの組合せで伝搬路の特性を指定するユーザインタフェースであれば、ユーザーが直感的に分かりやすいパラメータ設定が行える。以下、その点について説明する。
【００５２】
始めに、ＣＲＳ（Cell specific RS）を使った４本アンテナによる２レイヤの空間多重（spatial multiplexing ）送信を、２本の物理アンテナを使って実施する場合に、伝搬路特性がどのような制約を受けるかについて考察する。
【００５３】
図３のように、情報の流れだけに注目して図１の信号処理部２５１、２５２を省略したモデルについて考える。
【００５４】
このモデルにおいて、送信情報生成部２１から出力される伝達情報信号を４行１列の行列Ｓ、組合せ選択部２２を４行４列の行列Ｐ、位相シフト部２３および加算合成部２４を２行４列の行列Ｇ、２×２の伝搬路処理部２６を２行２列の行列Ｈとすれば、試験対象１に対する２系統の入力信号Ｒ＝（ｒ１，ｒ２）は、次式で表される。
【００５５】
【数１】
2014093758.tif 000003
【００５６】
ここで、行列Ｐとして上式の左から１番目（♯１）が選択された場合、組合せ選択部２２の入力と出力は図２の（ａ）となり、２番目（♯２）が選択された場合、図２の（ｂ）となり、３番目（♯３）が選択された場合、図２の（ｃ）となる。
【００５７】
以下、ＬＴＥを例として説明する。２レイヤの空間多重送信については、プリコーディングベクトルＷを含めて書くと、without CDD（TM3:closed loop spatial multiplexing）については次式（２）、large
delay CDD（TM4:open loop spatial multiplexing）については次式（３）のように書くことができる。ただし、式（３）中のＤ、Ｕは、TS36.211のTable6.3.4.2.2-1で定義される２×２の行列である。
【００５８】
【数２】
2014093758.tif 000004
【００５９】
上式（２）、（３）では、伝搬路行列Ｈのランク（Rank）は、１または２であり、式（３）のＤ・Ｕは常にランク＝２である。行列のランクは、各行列の中で一番小さいランクよりも大きくはならない。ここで行列のランクとは、その行列を伝搬路として空間多重することを考えると、多重することが可能な独立な情報経路の数のことである。
【００６０】
したがって、行列Ｗ２×２
【数３】
2014093758.tif 000005
のランクに応じて伝搬路全体のランクが制限される。
【００６１】
例えば、行列Ｗ２×２のランクが１であれば、伝搬路全体のランクは０または１となり、行列Ｗ２×２のランクが０であれば、伝搬路全体のランクは０となる。
【００６２】
また、行列Ｇの要素を、例えばｇ０＝ｇ１＝ｇ２＝ｇ３＝１、θ２＝θ３＝０、Ｐ＝Ｉ４（４行４列の単位行列）と固定したのでは、ある特定のコードブックインデックスにおける行列Ｗ２×２のランクが０または１になってしまう場合があるため、それらのパラメータを固定することはできない。
【００６３】
そこで、前記式（２）、（３）の要素の中の以下の部分を、４×２の伝搬路Ｈ４×２と定義し、
【数４】
2014093758.tif 000006
これを特異値分解したときに次式（４）のように書けるとする。
【００６４】
【数５】
2014093758.tif 000007
【００６５】
この式（４）で、４行４列ユニタリ行列Ｖの４つの列ベクトルの中で、ゼロでない２つの特異値に対応した２つの列ベクトルと同じ列ベクトルを含む４×２行列が、最適なビームフォーミングを実施するプリコーディングベクトルである。ここで、「ゼロでない２つの特異値に対応した２つの列ベクトル」とは、［Ｄ］と［ＶＨ］の乗算をしたときに、その特異値に掛けられる列ベクトルという意味である。
【００６６】
試験対象１が最適なプリコーディングベクトルを選択する機能を試験する際に、コードブックインデックス＝０〜１５のそれぞれのプリコーディングベクトルが最適となるような伝搬路特性を設定することができることが試験環境として求められるものと考えられる（ここでは、周波数特性がフラットで静的な伝搬路を使う場合についてのみ考える）。
【００６７】
以下に、上式（４）で示される伝搬路モデルを使えば、ＬＴＥ規格で定義される４アンテナ、２レイヤ用の各プリコーディングが最適となるような伝搬路を設定することができることを示す。
【００６８】
【数６】
2014093758.tif 000008
であるとすると、式（４）は、次式（６）のように書ける。ただし、ｇ０〜ｇ３＝１とする。
【００６９】
【数７】
2014093758.tif 000009
【００７０】
ここで、上式（６）において、
【数８】
2014093758.tif 000010
【００７１】
また、上式（６）において、
【数９】
2014093758.tif 000011
【００７２】
また、上式（６）において、
【数１０】
2014093758.tif 000012
【００７３】
上記結果を用いて、例えばＬＴＥ規格で規定される４アンテナ、２レイヤ用のプリコーディングベクトルの位相と、それに対する最適なビームフォーミングを実施するためのプリコーディングベクトルを生成する設定を求めた結果を図４、図５に示す（角度の単位は全て度である）。
【００７４】
したがって、この図４、図５の情報を予め図示しないメモリに記憶させておき、所望のプリコーディングベクトルに対応するコードブックインデックス値ｋが図示しない操作部によって指定されたとき、パラメータ設定部２７が、そのインデックス値ｋに対応する選択行列Ｐ、各位相情報θ１１〜θ２２、θ２、θ３を読み出し、組合せ選択部２２に選択行列Ｐ、位相シフト部２３にθ２、θ３、ｇ０〜ｇ３（＝１）、２×２の伝搬路処理部２６の特性を決める行列式［Ｕ］［Ｄ０］［Ｖ０Ｈ］の各要素を決めるｕ１１〜ｕ２２、特異値の対角行列Ｄ０の要素（λ１，λ２）、θ１１〜θ２２を設定することで、試験対象１の動作把握が行える。
【００７５】
つまり、このとき試験対象１が指定されたコードブックインデックスｋと同じインデックス値を通知すれば、その試験対象１の動作が正常であると判断でき、異なるインデックス値を通知すれば試験対象１の動作が異常であると判断できる。
【００７６】
次に、上記伝搬路の設定をユーザーが行う場合の利便性について考察する。
４×２伝搬路を特異値分解した形式として、伝搬路の入力段のユニタリ行列部分は、ＬＴＥ規格で規定される１６種類のプリコーディングベクトルベースで設定できる形式が最も直感的で分かりやすい。つまり、ビームフォーミングベクトルとして使われるべきテーブル番号を設定する形態である。
【００７７】
ただし、３ＧＰＰ規格のTS36.211 Table 6.3.4.2.3-2で規定される４行２列のプリコーディングベクトルテーブルの中に常に最適なプリコーディングベクトルが見つかるような設定からずらして、実際の伝搬路の環境に近い状態での試験を可能にするために、その前段に行列、
【数１１】
2014093758.tif 000013
を設けるものとする（この処理は、前記図４、図５に示したθ１１〜θ２２、θ２、θ３の角度からケースごとに角度をずらせば、この分のずれを実現することができる）。このφによるずらし処理を次式に示す。
【００７８】
【数１２】
2014093758.tif 000014
【００７９】
上記処理は、パラメータ設定部２７において実行され、これによって得られたθ１１′〜θ２２′、θ２′、θ３′をθ１１〜θ２２、θ２、θ３の代わりに用いる。また、ｇ０〜ｇ３を１以外の互いに異なる数値に設定することによっても、最適なプリコーディングベクトルが見つかるような設定からずらすことができる。
【００８０】
これらをまとめたユーザインタフェースを図６に示す。なお、このユーザインタフェースは、ユーザーが図示しない操作部によって指定操作するパラメータを示すものであり、その具体的な指定操作方法は任意である。
【００８１】
例えば、図６に示した内容を図示しない表示器の画面に表示し、その画面上でユーザーが所望するパラメータφ、ｇ０〜ｇ３、コードブックインデックス、特異値λ１、λ２、ユニタリ行列Ｕを設定操作する形式が分かりやすい。また、予め設定されたパラメータの組合せから任意の組合せを選択する形式等であってもよい。
【００８２】
なお、図６に示した係数ｇ０〜ｇ３は、組合せ選択部２２による経路の並べ替えによって、図１、３の同記号の設定とは対応がずれる。
【００８３】
次に、図６に示したユーザインタフェースの意味について説明する。
このユーザインタフェースを使って伝搬路のパラメータを指定すれば、その伝搬路に対して使われるべき最適なプリコーディングベクトルを簡単に指定することができる。ただし、ここで言う「最適なプリコーディングベクトル」は、ビームフォーミング効果によって試験対象１で受信される信号の電力が最も大きくなるプリコーディングベクトルのことである。
【００８４】
今、係数ｇ０〜ｇ３＝０ｄＢ、ずらし位相φ＝０度であるとすると、４×２の伝搬路行列は次式（１０）のように書ける。
【数１３】
2014093758.tif 000015
【００８５】
上式（１０）で行列
【数１４】
2014093758.tif 000016
を通信規格で規定される４アンテナ、２レイヤ用プリコーディングベクトルのコードブックインデックス＝ｋとすれば、その伝搬路を通して接続される試験対象１が適切なコードブックインデックスを通知するかどうかをテストすることができる。
【００８６】
もし、試験対象１がコードインデックス＝ｉを通知して、そのプリコーディングベクトルを使って２レイヤの情報が送信される場合には、次式（１１）のようになる。
【００８７】
【数１５】
2014093758.tif 000017
【００８８】
上式（１１）で、＜ａ，ｂ＞の表記は、２つのベクトルａ、ｂの内積を意味している。列ベクトルｗｘｙは、単位ベクトルであるので、２つのベクトルが同一のときに内積の結果は最大となる。つまり、上式（１１）で正常な試験対象１が選択すべきコードブックインデックスは、伝搬路中にある行列のコードブックインデックスと同じｋである。
【００８９】
つまり、図６のユーザインタフェースは、４×２の伝搬路を特異値分解した式１０に対応した形式であり、送信側のユニタリ行列の一つ（ＷＨ）を、送信側で使用されるコードブックから選択することができ、対角行列（Ｄ０）の要素としての特異値λｉは２系列の出力信号のゲインを表す係数として設定でき、受信側のユニタリ行列Ｕは、予め決められたユニタリ行列から選択するようなインタフェースが、１つの例として考えることができる。
【００９０】
また、送信側のユニタリ行列にずれ分を組み込むパラメータφおよびｇ０〜ｇ３を用意しているので、最適なプリコーディングベクトルが、コードブック中に丁度ある状況からずらすことができる。
【００９１】
次に、図６のずらし位相φを変化させることの効果を単純な例で示す。
ここでは、次の場合について考える。
【００９２】
【数１６】
2014093758.tif 000018
【００９３】
この場合、伝搬路モデルは次式（１２）のように表現できる。その伝搬路モデルは、コードブックインデックスｋおよびずらし位相φによって変化する。
【００９４】
【数１７】
2014093758.tif 000019
【００９５】
ＬＴＥのTM4
１レイヤ（１レイヤの空間多重動作モード）の場合を例にとると、試験対象１が受信する信号パワーが最大となるようなプリコーディングベクトルを次式（１３）で計算した結果が、図７の表である。
【００９６】
【数１８】
2014093758.tif 000020
【００９７】
ここで、φ＝０のときには、インデックスの指定値ｋと受信側で最適と判断されるインデックス値とが等しくなって、コードブック中にちょうど最適なプリコーディングベクトルが見つかる状況であるが、ずらし位相φを０から変化させていくと、インデックスの指定値ｋと受信側で最適と判断されるインデックス値とが異なる状態、即ち、コードブック中にちょうど最適なプリコーディングベクトルが見つからないような一般的な状態にすることができる。
【００９８】
上記したように、図６に示したユーザインタフェースでは、４×２の伝搬路を特異値分解した式に対応させ、正常な試験対象１が、伝搬路に対して最適なプリコーディングベクトルとして通知するはずのインデックスを設定パラメータとして指定させるようにしたから、パラメータ設定動作が分かりやすく、指定インデックスと実際に試験対象１が通知したインデックスとを比較することで試験対象１の動作評価を容易に行える。
【００９９】
また、ずらし位相φを用いてコードブック中にちょうど最適なプリコーディングベクトルが見つからないような一般的な伝搬状態に設定することが可能となっているので、実際の伝搬路の環境に近い状態での試験を行うことができる。
【０１００】
なお、この実施形態では、Ｍ×ＮのＭＩＭＯ方式の試験対象１にＮ系列の試験用信号を与える試験装置２０について説明したが、この試験用信号に対して試験対象１が応答する信号を受信、復調し、その復調情報から試験対象１が通知したプリコーディングベクトルのインデックス値を抽出する機能を含んでいてもよい。その場合には、送信情報生成部２１において、抽出されたインデックス値に対応するプリコーディングベクトルをコードブックから読み出し、その読み出したプリコーディングベクトルでプリコーディング処理した情報信号を生成出力させて、試験対象１が指定したプリコーディングベクトルによって処理された信号によるテストが行える。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、主にＭ＝４、Ｎ＝２のＭＩＭＯ方式システムを試験する場合について説明したが、それ以外のＭ×Ｎ（Ｍ＞Ｎ≧１  例えば、４×１、８×２、８×４等）のＭＩＭＯ方式に対しても、前記同様に設定可能な伝搬路に制限は受けるものの、その制限内で本発明を同様に適用できる。なお、広義の意味でＭＩＭＯは、端末側アンテナ数Ｎが１の場合も含まれる。
【０１０２】
また、変調方式についても、ＬＴＥで使用されているＯＦＤＭＡや無線ＬＡＮで使用されているＯＦＤＭだけでなく、Ｗ−ＣＤＭＡを用いたＭＩＭＯ方式に対しても、その変調方式に対して必要な信号処理部の構成を対応させるだけで同様に適用できる。
【０１０３】
以上では、送信情報生成部２１が出力した伝達情報信号ｓ０〜ｓ３を、組合せ選択部２２、位相シフト部２３および加算合成部２４によって処理することで、Ｎ（＝２）系列の合成信号Ｓａ、Ｓｂが生成されると説明した。
【０１０４】
組合せ選択部２２、位相シフト部２３および加算合成部２４による処理は、前式（１）中の行列ＰおよびＧの乗算によって表現される線形処理に相当する。
【０１０５】
この線形処理を、
【数１９】
2014093758.tif 000021
として、図１および式（１）を書き換えると、図８および次式（１４）となる。
【０１０６】
【数２０】
2014093758.tif 000022
【０１０７】
つまり、送信情報生成部２１が出力した伝達情報信号ｓ０〜ｓ３に対して、線形変換部２８において、複素行列の乗算で表現される変換を施すことによって、Ｎ（＝２）系列の合成信号Ｓａ、Ｓｂが生成されると説明を言い換えることができる。
【０１０８】
図８で、線形変換部２８において任意の複素数ｔ１１〜ｔ１４、ｔ２１〜ｔ２４を設定することができるような構成であれば、前記した伝搬路（図１）で実施できる内容と同じことが実施できるとともに、さらに拡張された処理内容を組み込むことができる。
【０１０９】
前記した構成では、任意のＮ行Ｍ列（ここでは、２行４列の例で示している）の複素行列で表現される伝搬路を構成することはできず、ある制約の下でのみ伝搬路のパラメータを設定することができる。それに対し、図８の構成では、任意のＮ行Ｍ列の複素行列で表現される伝搬路を構成することができる。
【０１１０】
ただし、図１および式（１）の構成では、任意のＮ行Ｍ列の複素行列で表現される伝搬路を構成することができない代わりに、式（１４）で表される構成よりも少ない複素乗算器で構成することができるというメリットがある。
【０１１１】
以下、任意のＮ行Ｍ列の複素行列で表現される伝搬路を、式（１４）、図８の構成で実施することができることを説明する。
【０１１２】
任意の２行４列の複素行列で表現される４×２ＭＩＭＯの伝搬路が、次のような伝搬路行列［Ｆ］で表現されるものとする。この場合、試験装置のユーザーは、ある複素数の組ｆ１１〜ｆ１４、ｆ２１〜ｆ２４をユーザインタフェース経由で試験装置に設定することによって、試験で使用したい伝搬路の特性を指定する。
【０１１３】
【数２１】
2014093758.tif 000023
【０１１４】
この伝搬路の行列を特異値分解して、次のような形式に変換する。
【数２２】
2014093758.tif 000024
【０１１５】
ここで、
【数２３】
2014093758.tif 000025
は、複素数を要素とするユニタリ行列であり、λ１、λ２は実数の特異値である。
【０１１６】
図８で、パラメータ設定部２７は、線形変換部２８に対して、
【数２４】
2014093758.tif 000026
で計算されるｔ１１〜ｔ１４、ｔ２１〜ｔ２４を設定する。
【０１１７】
また、２×２伝搬路処理部２６に対して、
【数２５】
2014093758.tif 000027
で計算されるｈ１１〜ｈ２２を設定する。
【０１１８】
このような設定処理をした図８の構成により、従来の図９の４×２伝搬路処理部１３に対して伝搬路行列［Ｆ］を設定するのと等価なＮ（＝２）系列の信号ｒ１、ｒ２を試験対象に供給することができ、信号処理部２５の数をＭ（＝４）からＮ（＝２）に減らす効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１……試験対象、２０……試験装置、２１……送信情報生成部、２２……組合せ選択部、２３……位相シフト部、２４……加算合成部、２５１、２５２……信号処理部、２６……２×２伝搬路処理部、２７……パラメータ設定部、２８……線形変換部
【図１】
2014093758.tif 000028
【図２】
2014093758.tif 000029
【図３】
2014093758.tif 000030
【図４】
2014093758.tif 000031
【図５】
2014093758.tif 000032
【図６】
2014093758.tif 000033
【図７】
2014093758.tif 000034
【図８】
2014093758.tif 000035
【図９】
2014093758.tif 000036