(57)【要約】【課題】アダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有するＷＣＤＭＡ方式携帯電話等の基地局に対し、実際の運用状態に近い条件での動作評価を、複雑な構成の設備を用意することなく行う。【解決手段】ＷＣＤＭＡ方式携帯電話基地局評価用のエアリンク負荷発生装置１０は、複数の移動局に相当するアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、アダプティブアレイアンテナの各アンテナ素子に対応した電波の到来方向データにより補正し、多重化した多重アップリンクベースバンド信号を生成する信号生成部１１と、生成された多重アップリンクベースバンド信号のＲＦ変調を行い、多重アップリンクＲＦ信号１９を発生するＲＦ信号発生部１２とを有している。【選択図】      図１
2004312273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプティブアレイアンテナが接続される携帯電話基地局の動作評価を行うためのエアリンク負荷発生装置であって、
複数の携帯電話移動局に対応する複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、前記複数のアップリンクベースバンド信号を、前記アダプティブアレイアンテナが受信する電波の到来方向に対応した補正をした後に、多重化して多重アップリンクベースバンド信号を生成する信号生成手段と、
前記多重アップリンクベースバンド信号を入力し、ＲＦ変調を行うＲＦ信号発生手段とを有することを特徴とするエアリンク負荷発生装置。
【請求項２】
前記多重アップリンクベースバンド信号を生成するための設定を入力するための操作手段を有することを特徴とする請求項１記載のエアリンク負荷発生装置。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記操作手段から入力された設定に従って、前記電波の到来方向に対応した補正をすることを特徴とする請求項１記載のエアリンク負荷発生装置。
【請求項４】
前記信号生成手段は、前記操作手段から入力された設定に従って、前記複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成することを特徴とする請求項２から請求項３いずれか一項記載のエアリンク負荷発生装置。
【請求項５】
前記電波の到来方向に対応した補正は、前記アダプティブアレイアンテナが備える複数のアンテナ素子により発生する受信信号の位相差の補正であることを特徴とする請求項１から請求項４いずれか一項記載のエアリンク負荷発生装置。
【請求項６】
前記信号生成手段は、前記電波の到来方向に対応して補正された信号を記憶する記憶部を有し、前記操作手段から前記記憶部に記憶された信号に追加、削除または変更を加えることにより、異なった設定の前記多重アップリンクベースバンド信号を生成することを特徴とする請求項２から請求項５いずれか一項記載のエアリンク負荷発生装置。
【請求項７】
携帯電話基地局の動作評価を行うためのエアリンク評価システムであって、
複数の携帯電話移動局に対応する複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、前記複数のアップリンクベースバンド信号を、前記アダプティブアレイアンテナが受信する電波の到来方向に対応した補正をした後に、多重化して多重アップリンクベースバンド信号を生成する信号生成手段と、
前記多重アップリンクベースバンド信号を入力し、ＲＦ変調を行うＲＦ信号発生手段とを備えたエアリンク負荷発生装置と、
前記エアリンク負荷発生装置からＲＦ信号を受信するアダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有する携帯電話基地局と、
前記携帯電話基地局に接続された擬似呼装置とを有することを特徴とするエアリンク評価システム。
【請求項８】
前記携帯電話基地局で前記ＲＦ信号のデコードを行った後、前記擬似呼装置において、前記デコードされた信号のビットエラー測定を行うことを特徴とする請求項７記載のエアリンク評価システム。
【請求項９】
アダプティブアレイアンテナが接続される携帯電話基地局の多ユーザ接続時の動作評価を行うためのエアリンク評価方法であって、
複数の携帯電話移動局に対応する複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、前記複数のアップリンクベースバンド信号を、前記アダプティブアレイアンテナが受信する電波の到来方向に対応して補正した後に、多重化して多重アップリンクベースバンド信号を生成し、
ＲＦ変調を行った後に、前記携帯電話基地局へ送出することを特徴とするエアリンク評価方法。
【請求項１０】
前記携帯電話基地局で前記ＲＦ変調された信号のデコードを行った後、擬似呼装置において、前記デコードされた信号のビットエラー測定を行うことを特徴とする請求項９記載のエアリンク評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有するＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式携帯電話等の基地局に対して動作評価を行うために、基地局のエアリンクを擬似的に負荷状態にするエアリンク負荷発生装置および、それを使ったエアリンク評価システム、エアリンク評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話基地局の動作評価を行う場合、実際の運用状態を擬似的に作るために、市販の信号発生器などを組み合わせた設備や、ＣＤＭＡ用標準発生装置（例えば、特許文献１参照。）などの専用の測定器を用いて携帯電話移動局からの信号を擬似的に発生させて携帯電話基地局に負荷をかける方法がとられていた。
【０００３】
そして、アダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有する携帯電話の基地局においては、アレーアンテナで受信した信号の到来方向を推定するために、到来方向推定装置（例えば、特許文献２参照。）等が用いられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２７６１６８号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３２４５５６号公報（第１頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の携帯電話基地局の動作評価方法においては、アダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有する携帯電話の基地局、例えばＷＣＤＭＡ方式携帯電話の基地局を対象として、実際の運用状態を擬似的に作り出して動作評価をしようとすれば、アダプティブアレイアンテナが有する複数のアンテナ素子にそれぞれ対応して、擬似的な受信信号を生成する必要がある。そのため、アダプティブアレイアンテナで受信する電波の到来方向を推定する機能を含めた総合的な評価をするためには、多数の信号発生器等の設備が必要となるとともに、その設備の設定も考慮すると大変な手間が必要となるという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、上述の問題を改善し、市販の信号発生器などを組み合わせた複雑な構成の設備を用意することなく、実際の運用状態に近い条件で、アダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有するＷＣＤＭＡ方式携帯電話等の基地局に対する動作評価を容易に実施することができるエアリンク負荷発生装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエアリンク負荷発生装置は、アダプティブアレイアンテナが接続される携帯電話基地局の動作評価を行うためのエアリンク負荷発生装置であって、複数の携帯電話移動局に対応する複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、前記複数のアップリンクベースバンド信号を、前記アダプティブアレイアンテナが受信する電波の到来方向に対応した補正をした後に、多重化して多重アップリンクベースバンド信号を生成する信号生成手段と、前記多重アップリンクベースバンド信号を入力し、ＲＦ変調を行うＲＦ信号発生手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のエアリンク評価システムは、携帯電話基地局の動作評価を行うためのエアリンク評価システムであって、複数の携帯電話移動局に対応する複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、前記複数のアップリンクベースバンド信号を、前記アダプティブアレイアンテナが受信する電波の到来方向に対応した補正をした後に、多重化して多重アップリンクベースバンド信号を生成する信号生成手段と、前記多重アップリンクベースバンド信号を入力し、ＲＦ変調を行うＲＦ信号発生手段とを備えたエアリンク負荷発生装置と、前記エアリンク負荷発生装置からＲＦ信号を受信するアダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有する携帯電話基地局と、前記携帯電話基地局に接続された擬似呼装置とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のエアリンク評価方法は、アダプティブアレイアンテナが接続される携帯電話基地局の多ユーザ接続時の動作評価を行うためのエアリンク評価方法であって、複数の携帯電話移動局に対応する複数のアップリンクベースバンド信号を擬似的に生成し、前記複数のアップリンクベースバンド信号を、前記アダプティブアレイアンテナが受信する電波の到来方向に対応して補正した後に、多重化して多重アップリンクベースバンド信号を生成し、ＲＦ変調を行った後に、前記携帯電話基地局へ送出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態によるＷＣＤＭＡ方式携帯電話基地局評価用のエアリンク負荷発生装置のブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施形態によるエアリンク負荷発生装置１０は、擬似的に複数の携帯電話等のＷＣＤＭＡ方式携帯電話移動局が送出するアップリンクベースバンド信号を生成して多重化する信号生成部１１と、信号生成部１１が出力する前述の多重化されたアップリンクベースバンド信号を入力しＲＦ変調して多重アップリンクＲＦ信号１９を発生するＲＦ信号発生器を、少なくとも後述するＷＣＤＭＡ方式携帯電話基地局に接続されるアダプティブアレイアンテナのアンテナ素子の数分備えたＲＦ信号発生部１２と、信号生成部１１内で処理する各種データを入力するための操作部１３とを有している。
【００１３】
そして、信号生成部１１は、操作部１３を介して入力されたユーザデータ信号に対しチャネルコーディング処理をするチャネルコーディング処理部１４と、チャネルコーディング処理されたユーザデータ信号を前述の各アンテナ素子に対する電波の到来方向データに対応して補正する到来方向データ補正部１５と、空中伝播による減衰に対応して信号の振幅処理を行う振幅データ処理部１６と、チャネルコーディング処理部１４・到来方向データ補正部１５及び振幅データ処理部１６で処理されたユーザデータ信号の多重化を行うユーザデータ多重処理部１７と、チャネルコーディング処理部１４・到来方向データ補正部１５・振幅データ処理部１６及びユーザデータ多重処理部１７で扱うデータを記憶するデータ記憶部１８とを有している。
【００１４】
本発明の一実施形態によるエアリンク負荷発生装置１０は、アダプティブアレイアンテナで受信する電波の到来方向を推定する機能を有するＷＣＤＭＡ方式携帯電話基地局装置に対して、複数の移動局が接続したときの状態すなわち多ユーザ接続時を擬似的に実現して動作評価を行うために、擬似的に、アダプティブアレイアンテナで受信される各移動局からの信号に対応する複数の多重アップリンクＲＦ信号１９を発生する。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態によるＷＣＤＭＡ方式携帯電話の基地局評価システムのブロック図である。なお、図２においては、図１と同一の部分に図１と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１６】
図２に示す評価システムは、図１のエアリンク負荷発生装置１０と、このシステムの被評価装置であるＷＣＤＭＡ方式携帯電話の基地局２０と、基地局２０に対し有線回線側の呼制御信号を発生するとともに、基地局２０から多重アップリンクＲＦ信号１９を受信し、データの比較を行う擬似呼装置３０とを有しており、それぞれの間は同軸ケーブル等のケーブルで接続されている。そして、基地局２０は、アダプティブアレイアンテナの複数のアンテナ素子を接続可能なコネクタ等を備えたアンテナ接続部２１を備えている。
【００１７】
なお、図３は、アンテナ接続部２１にアダプティブアレイアンテナ２２が接続されたときの基地局２０を示す図であり、２３はアダプティブアレイアンテナ２２のアンテナ素子である。そして、図３は、本発明の一実施形態における基地局が、実際のフィールドで運用される場合の構成を示している。
【００１８】
次に、図２に示した基地局評価システムの動作の概要を説明する。
【００１９】
まず、擬似呼装置３０は、呼制御信号を発生して、基地局２０に、基地局２０で設定可能な最大数のユーザすなわち携帯電話移動局の数分のユーザ回線を設定する。
【００２０】
また、信号生成部１１は、操作部１３からの設定により、基地局２０に設定されたユーザ回線の数分のユーザデータ信号を生成し多重化して、基地局２０に設定されたユーザ回線の数分の多重アップリンクベースバンド信号を生成する。ＷＣＤＭＡ方式では、移動局と基地局との間で伝送される信号が、複数の信号を符号拡散して多重化した信号となっているので、複数の信号を同一時間、同一周波数で伝送することができる。各多重アップリンクベースバンド信号は、ＲＦ信号発生部１２で送信周波数に変調され、多重アップリンクＲＦ信号１９として、基地局２０に出力される。
【００２１】
そして、複数の多重アップリンクＲＦ信号１９をアンテナ接続部２１から入力した基地局２０は、多重アップリンクＲＦ信号１９を有線回線のアップリンク信号に変換して擬似呼装置３０に送信する。擬似呼装置３０は、各ユーザ回線から受信したユーザデータ信号のビットエラーを測定（ＢＥＲ測定）することにより信号の誤り率を測定し、この誤り率をもとに評価を行う。
【００２２】
ここで、信号生成部１１におけるユーザ回線数分のユーザデータ信号の生成と、それらの多重化について説明する。ＷＣＤＭＡ方式の移動局と基地局との間では、同一時間に、同一周波数帯で、複数の信号が電波として送信される。この電波で送信される信号を、以後エアリンクユーザ信号と呼ぶ。実際のフィールド環境では、移動局から基地局へ送信されるアップリンク信号は、エアリンクユーザ信号として、複数の異なる位置にある移動局から送信される。そのため、基地局で受信するアップリンク信号は、それぞれ異なる遅延時間を有する。また、ある１つの移動局から送信されたアップリンク信号は、地上の建造物などにより反射されるので複数の伝播経路を持つ。更に、移動局から送信されたアップリンク信号は、アダプティブアレイアンテナが有する複数のアンテナ素子により受信されるので、アップリンク信号の電波が到来する方向により、それぞれのアンテナ素子で受信されるアップリンク信号の位相が異なってくる。信号生成部１１は、これらの状況をシミュレートした信号を生成する。
【００２３】
次に、図２、図４を参照して、信号生成部１１における多重アップリンクベースバンド信号の生成手順について説明する。
【００２４】
まず、任意の移動局に着目してユーザデータ信号を作成する。プロトコルスタック上、ＷＣＤＭＡ方式において電波として伝播される信号、すなわちエアリンク上の信号は、物理チャネルと呼ばれる階層で定義されているが、基地局２０の有線側の信号は、物理チャネルの上位階層である転送チャネルと呼ばれる階層で定義されている。そのため、擬似呼装置３０でユーザデータ信号を比較、測定できるようにするため、操作部１３から転送チャネル上で定義されたユーザデータ信号であるユーザデータ（ＤＣＨ）が入力され、データ記憶部１８に記憶される（ステップ１０１）。
【００２５】
データ記憶部１８に記憶されたＤＣＨは、チャネルコーディング処理部１４に送られ、チャネルコーディング処理部１４で、物理チャネル上のユーザデータ信号であるＤＰＣＨに変換され、ＤＰＣＨの実数部であるＩ相のデータ（Ｉ相ＤＰＣＨ）とＤＰＣＨの虚数部であるＱ相のデータ（Ｑ相ＤＰＣＨ）として出力される（ステップ１０２）。そして、Ｉ相ＤＰＣＨとＱ相ＤＰＣＨとは、データ記憶部１８に格納される（ステップ１０３）。
【００２６】
次に、アダプティブアレイアンテナの各アンテナ素子に対応した電波の到来方向による位相補正を行う。図５は、各アンテナ素子４ｋ（ｋ＝１，２，３，…，ｎ）の開口面の鉛直方向に対して角度θの方向から電波が到来したときのモデルであり、角度θがこのモデルでの受信信号の到来方向である。そして、ｎ個のアンテナ素子４ｋは、一定の間隔ｄで直線上に配列されている。
【００２７】
アンテナの開口面の鉛直方向に対して角度θの方向から電波が到来したとき、各アンテナ素子４ｋで受信される受信信号は、アンテナ素子４１で受信された受信信号に対して経路差をもっており、その経路差は次式で表わされる。
（ｋ−１）ｄｓｉｎθ
従って、変調波である受信信号の波長をλとすると、経路差によって発生する位相差は次式に示すように、受信信号の到来方向である角度θの関数として表わされる。
（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ
そのため、エアリンク負荷発生装置の操作部１３から、評価対象となる基地局装置２０に対応するデータとしてアンテナ素子の間隔ｄ、アンテナ素子の数ｎ、受信する変調波の波長λを、データ記憶部１８に入力すると、データ記憶部１８からそれらのデータが到来方向データ補正部２５に送られ、それらのデータを使用して到来方向データ補正を行うことにより、到来方向データ補正処理が行われたデータがｎ個作成される（ステップ１０４）。
【００２８】
すなわち、前述のＩ相ＤＰＣＨとＱ相ＤＰＣＨに対して、前述の位相差を使って到来方向データ補正処理するために、方向推定の補正を掛けると、
（Ｉ＋ｊＱ）（Ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ｝−ｊＳｉｎ｛（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ｝）
＝Ｉ  Ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ｝＋Ｑ  Ｓｉｎ｛（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ｝＋ｊ（−Ｉ  Ｓｉｎ｛（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ｝＋Ｑ  Ｃｏｓ｛（２π／λ）（ｋ−１）ｄｓｉｎθ｝）
と表わされることになる。
【００２９】
そして、実数部の方向補正後のＩ相データと虚数部の方向補正後のＱ相データとを組として、アンテナ素子の数ｎに対応するｎ組のデータが、データ記憶部１８に格納される（ステップ１０５）。
【００３０】
次に、振幅データ処理を行う。空中を伝播する信号は、天候や地上の建造物への反射などにより、その振幅が減衰する。そして、伝播経路により振幅の減衰率が変化するため、ユーザデータ信号毎に振幅データの処理を行う必要がある。時刻ｔにおける振幅の減衰率であるＡ（ｔ）を振幅データ、時刻ｔにおける基地局２０での受信信号のＩ相データをＩ（ｔ）、Ｑ相データをＱ（ｔ）とすると、時刻ｔにおいて基地局２０で受信される信号は、
Ａ（ｔ）（Ｉ（ｔ）＋ｊＱ（ｔ））
で表わされる。
【００３１】
振幅データであるＡ（ｔ）は、時系列のデータとして操作部１３から入力されてデータ記憶部１８に格納され、振幅データ処理部１６で振幅データ処理が施され（ステップ１０６）、アンテナ素子の数ｎに対応したｎ組のＩ相とＱ相のデータとして、データ記憶部１８に格納される（ステップ１０７）。
【００３２】
以上のステップ１０１からステップ１０７までの処理で、任意の１つのユーザデータ信号に対して、アンテナ素子の数ｎに対応したｎ組のＩ相とＱ相の信号が生成されたことになる。これらステップ１０１からステップ１０７までの処理を多重化したいユーザデータ信号の数の回数分だけ繰り返し行い、データ記憶部１８に格納しておく。
【００３３】
次に、複数のユーザデータ信号の多重処理を行う。すなわち、ステップ１０１からステップ１０７の処理を施したユーザデータを、データ記憶部１８から、ユーザデータ多重処理部１７に転送して、Ｉ相（実数部）とＱ相（虚数部）のそれぞれについて加算し、最後にＩ＋ｊＱの形式でユーザデータ信号の数だけ多重した多重アップリンクベースバンド信号を生成する（ステップ１０８）。そして、アンテナ素子の数ｎに対応したｎ個のデータとしてデータ記憶部１８に格納する（ステップ１０９）。
【００３４】
なお、データ記憶部１８には、各信号生成の処理を受けたユーザデータ信号が格納されているので、例えば、一部のユーザデータ信号を追加したり、削除したり、変更することも可能である。
【００３５】
更に、実際のフィールドでの運用状態では、時刻や天候により伝播条件が変化する。例えば、多重されたユーザデータ信号の振幅が、フィールドでの伝播条件により変化した場合に、ユーザデータ信号の正しい復調が可能かどうか、方向推定が可能かどうか等の評価を実施したいときには、振幅データを変更した後に、振幅データ処理（ステップ１０６）以降の処理を実施すればいいので、本発明のエアリンク負荷発生装置においては、各信号生成の処理のために要する計算時間を短縮することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明のエアリンク負荷発生装置によれば、アダプティブアレイアンテナが接続され受信する電波の到来方向を推定する機能を有するＷＣＤＭＡ携帯電話等の基地局装置に対して、擬似的に任意の方向からのアップリンク信号を発生させることが出来るので、実際の運用状態に近い条件で、エアリンク上を負荷状態にしたときのＷＣＤＭＡ携帯電話基地局の評価を行うことが出来る。
【００３７】
また、実施例においては、本発明のエアリンク負荷発生装置を一つの装置として説明したが、各機能の装置を組み合わせて構成してもよく、例えば、市販のベースバンド信号発生器やＲＦ復調器と、ソフトウェア用のパーソナルコンピュータにより構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるＷＣＤＭＡ方式携帯電話基地局評価用のエアリンク負荷発生装置のブロック図である。
【図２】図１に示したＷＣＤＭＡ方式携帯電話基地局評価用のエアリンク負荷発生装置を用いた基地局評価システムのブロック図である。
【図３】アダプティブアレイアンテナが接続された基地局を示す図である。
【図４】図１および図２に示した信号生成部の動作を説明する図である。
【図５】アダプティブアレイアンテナの複数のアンテナ素子に電波が到来したときを示す図である。
【符号の説明】
１０    エアリンク負荷発生装置
１１    信号生成部
１２    ＲＦ信号発生部
１３    操作部
１４    チャネルコーディング処理部
１５    到来方向データ補正部
１６    振幅データ処理部
１７    ユーザデータ多重処理部
１８    データ記憶部
１９    多重アップリンクＲＦ信号
２０    基地局
２１    アンテナ接続部
２２    アダプティブアレイアンテナ
２３    アンテナ素子
３０    擬似呼装置
４１、４２、４３、４ｋ、４ｎ    アンテナ素子
【図１】
2004312273.tif 000003
【図２】
2004312273.tif 000004
【図３】
2004312273.tif 000005
【図４】
2004312273.tif 000006
【図５】
2004312273.tif 000007