专利名称：信道仿真器和无线设备评价方法
技术领域：
本发明涉及一种用于模拟无线信道以对无线设备进行评价的信道仿真器，以及评价该无线设备的方法。
背景技术：
通常，在移动电话、移动电话的基站以及无线局域网(LAN)的移动终端(MT)和接入点(AP)的开发中，需要一种模拟无线信道的装置即信道仿真器，来作为被开发装置性能评价的环境。
通过将使用信道仿真器在被开发装置发射的信号中加入模拟的衰落和接收机噪声而得到的发射特性与理论值或计算机仿真值相比较，就可以判断被开发装置是否执行了预期的操作。此外，通过再现运行实验过程中的信道状态，就可以分析被开发装置在实际传播环境中发生的故障。因此，通过使用信道仿真器，能够很容易地在室内对被开发装置的性能进行评价。
图1显示的是现有信道仿真器结构的例子。信道仿真器10，使被开发装置的发射系统40输出的发射信号通过根据来自控制设备30的设定参数而设置的多径信道。此时，通过各个路径中的信号被加入模拟了衰落的振幅变化和相位变化(在下文中被称为“传播路径变化”)，并用各个路径的增益进行加权，接着将接收机噪声加入最终的信号中。被信道仿真器10加入了传播路径变化和接收机噪声的信号，在被开发装置的接收系统50中被接收并解调，接着将解调后的信号输出到错误率测量仪器70。因此，通过观测在通过信道仿真器10加入各种传播路径变化和接收机噪声时的错误率测量结果，就可以对被开发装置的发射系统40和接收系统50的性能进行评价。
下面将对信道仿真器10的一种具体结构进行说明。信道仿真器10与被开发装置的发射系统40相连接，发射系统40包括数字基带处理单元(数字BB处理单元)41，模拟基带处理单元(模拟BB处理单元)42和射频电路43。信道仿真器10还与被开发装置的接收系统50连接，接收系统50包括射频电路53、模拟BB处理单元52和数字BB处理单元51。此外，在图1中，除射频电路43和11之间以及射频电路20和53之间的连线外，每一条连线都代表包括I信道(同相，即复数的实部)和Q信道(90度相移，即复数的虚部)的两条基带信号线。
在数据发生器60中产生的数字数据通过发射系统40的数字BB处理单元41、模拟BB处理单元42以及射频电路43被输入到信道仿真器10。当被开发装置的发射系统40是CDMA(码分多址)发射设备时，数字BB处理单元41就是用于执行数字调制、扩频以及其它操作的部件，而当发射系统40是OFDM(正交频分复用)发射设备时，数字BB处理单元41则是用于执行数字调制、傅立叶逆变换以及其它操作的部件。模拟BB处理单元42是一个数/模转换电路，射频电路43是一个用于执行上变频和信号放大等功能的部件。
信道仿真器10包括射频电路11和模拟BB处理单元12，射频电路11用于执行与射频电路43相反的处理，也就是下变频，模拟BB处理单元12包括模/数转换电路。信道仿真器10使用射频电路11和模拟BB处理单元12将来自发射系统40的信号转换成数字基带信号。
数字基带信号被输入到包括移位寄存器14和选择器15的多径信号发生单元13，并在其中形成多径信号。更具体地说，移位寄存器14按照一定的时间将输入到其中的数字基带信号移位，该时间是将路径的最大延迟时间除以模拟BB处理单元12的采样周期所获得的时间。
选择器15从移位寄存器14在各移位阶段输出的信号中选择与路径数量相应的信号并输出。在该处，表示由控制设备30指定的路径数目和各路径的延时的多径指示信号S1被输入到多径发生单元13，并且移位寄存器14和选择器15依照该多径指示信号S1进行操作。通过这种方式，多径发生单元13中的选择器15输出在多径环境下与各路径相对应的信号。
与各路径相对应的信号被分别输出到瞬时变化(瑞利衰落)加入单元16中的各个复数乘法器A1到Ak之一中。复数乘法器A1到Ak分别被加入由限制频带的复数高斯噪声发生单元(LGN)D1到Dk产生的复数高斯噪声。此外，各限制频带的复数高斯噪声发生单元(LGN)D1到Dk包括高斯白噪声发生单元和多普勒滤波器，并产生频带被限制在由控制设备30输入的最大多普勒频率S2范围内的高斯白噪声。通过这种方式，复数乘法器A1到Ak输出加入了瞬时变化的各路径各自的信号。
加入了瞬时变化的路径信号被输出到形成短/长期间变化加入单元17的多个复数乘法器B 1到Bk。与由控制设备30指定的各路径对应的复数增益S3被加入到各个复数乘法器B1到Bk中。因此，短/长期间变化加入单元17输出带有屏蔽(シャドゥィング)或距离变化的各路径的信号。通过这种方式，在信道仿真器10中以各个路径为单位形成带有由控制设备30指定的瞬时变化、屏蔽和距离变化的信号。并且，各路径的信号通过加法器C1，C2，...被全部相加，从而形成了能够反应传播路径变化的多径信号。
信道仿真器10具有向多径信号中加入接收机噪声的接收机噪声加入单元18。在此，接收机噪声加入单元18在多径信号中加入由控制设备30指定的噪声电平为S4的白噪声。
实际上，接收机噪声加入单元18通过放大器22将白噪声发生单元21产生的白噪声电平调节为噪声电平S4，通过加法器23将调节后的噪声加入多径信号中，来加入接收机噪声。在仿真单径信道时，多径信号发生单元13仅产生单个路径的信号，对于该信号由加法器23加入接收机噪声而无需通过复数乘法器A1和B1加入衰落变化。
模拟BB处理单元19和射频电路20分别具有与发射系统40中的模拟BB处理单元42和射频电路43相同的结构，并将加入了传播路径变化和接收机噪声的数字BB信号进行数/模转换。随后，对转换后的信号执行无线处理，例如上变频和放大。
信道仿真器10的输出信号被输入到被开发装置(接收系统)50的射频电路53中。射频电路53具有自动增益控制(AGC)电路和自动频率控制(AFC)电路，用于补偿发射/接收端之间的载波频率偏移以及输入电平变化。在模拟BB处理单元52中经过了模/数转换的信号被输出到数字BB处理单元51中。
当被开发装置(接收系统)50是码分多址(CDMA)接收设备时，数字BB处理单元51用于执行数字解调、解扩以及其它处理。当系统50是OFDM接收设备时，数字BB处理单元51用于执行数字解调、傅立叶变换以及其它处理。经数字BB处理单元51处理后的信号被输入到错误率测量仪器70中，由该错误率测量仪器70测量信号的信道错误率。
因此，在信道仿真器10中，通过模拟在信道中可能会发生的多径、衰落变化和接收机噪声并将其加入通过被开发装置的发射系统40得到的无线信号中，接着将所得的信号输入到被开发装置的接收系统50中，并测量经接收系统50处理的信号的错误率特性，从而评价发射系统40和接收系统50的传输特性。
如上所述，在现有的信道仿真器中，在被开发装置的发射系统和接收系统已完成到一定程度的状态下，在发射系统输出的无线信号中加入模拟的传播路径变化和接收机噪声之后，作为无线信号输出到接收系统，接着测量经过接收系统的接收处理后获得的数据的错误率，由此来评价被开发装置的性能。
然而，现有的信道仿真器是以除被开发装置的数字基带处理单元41和51以外，模拟基带处理单元42和52及射频电路43和53都完成到可操作状态为前提的。尤其是由于接收系统50中的射频电路53的开发不进展到操作可能的状态，就无法执行AGC控制和AFC控制，因此无法正确地执行性能评价。
这样，在射频电路43和53(尤其是接收系统的射频电路53)完成之前，就无法对作为处理的中心部分的数字基带处理单元41和51的操作进行确认检测。而导致了开发效率降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不依赖射频电路的开发，能够单独且很好地评价数字基带处理单元的传输特性的信道仿真器以及无线设备的评价方法。
为实现上述目的，在信道仿真器中设置用于输入被开发装置的数字基带信号的数字信号接口。对于数字基带信号，在单径信道模拟时，一边保持整体信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR(信噪比)变化的接收机噪声加入其中。另外，在多径信道模拟时，在各路径的信号中只加入因衰落引起的振幅变化，且将合成了各路径的信号的电平保持恒定地输出。
图1是示意现有的信道仿真器结构的方框图；图2是示意根据本发明的实施方式1的信道仿真器结构的方框图；图3是示意限制频带的复数高斯噪声发生单元(LGN)结构的方框图；图4(A)是加入噪声之前的无线信号波形图；图4(B)是示意无线信号的信号电平与噪声电平之间的一般关系的信号波形图；图4(C)是示意根据本实施方式的无线信号的信号电平与噪声电平之间的关系的信号波形图；图5是示意根据本发明的实施方式2的信道仿真器结构的方框图；图6是示意发射模拟调节单元结构的方框图；图7是示意虚拟功率放大器(PA)结构的方框图；图8是示意接收模拟调节单元结构的方框图；图9是示意如何在如实施方式1所述的单径信道中加入接收机噪声的模型图；图10是示意如何在单径信道中加入接收机噪声的另一个实施例的图。
具体实施例方式
本实施方式，在信道仿真器中设置数字信号接口，用于输入被开发装置的数字基带信号。在单径信道模拟时，在该数字基带信号中加入模拟因衰落引起的SNR(信噪比)变化的接收机噪声，并使整体信号保持恒定。而在多径信道模拟时，在多个路径中的各信号中仅加入因衰落引起的振幅变化，且将合成了各路径的信号的电平保持恒定地输出。根据这种方式，即便是当具有AFC和AGC的射频电路尚未完成时，只要数字基带处理单元为可操作状态，就能模拟出该数字基带处理单元的信道特性。因此，就能提高无线设备的开发效率。
在模拟单径信道的特性时，作为一边保持数字基带信号的信号电平恒定一边加入模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声的一种结构，可以考虑在数字基带信号中加上具有与通过噪声电平除以衰落变化值而得到的电平相对应的电平的噪声。
此外，在模拟多径信道特性时，可以考虑下述结构，其中多径信号由数字基带信号形成，在多径信号的各个路径中的信号中分别加入衰落变化，接收机噪声被加入通过合并这些信号而得到的信号中，并通过控制增益以使得信号电平基本保持恒定。
下面将参照附图来对本发明的实施方式进行详细说明。
(实施方式1)图2示意了根据本发明实施方式1的信道仿真器的结构。其中，与图1相同的部分采用与其相同的附图标号。此外，与附图1中相同的部分的说明被省略。并且，与图1相同，除射频电路43和20的信号的线路以外的每一条线路都代表包括I信道(同相，即一个复数的实部)和Q信道(90度相移，即该复数的虚部)的两条基带信号线路。
在信道仿真器100中，在射频电路11和模拟BB处理单元12之间设有开关SW1，且在模拟BB处理单元12和多径信号发生单元13之间设有开关SW2。根据这种方式，在信道仿真器100中，来自发射系统40的数字BB处理单元41的输出信号能够通过开关SW2被直接输入，而来自发射系统40的模拟BB处理单元42的输出信号能够通过开关SW1被直接输入。
因此，在信道仿真器100中即使射频电路43和模拟BB处理单元42的开发尚未完成到可操作状态时，通过开关SW2将数字BB处理单元41的输出信号直接输入到多径信号发生单元13及其后续电路中，就能够独立地评价数字BB处理单元41的信道特性。
此外，即便是射频电路43的开发尚未完成到可操作的程度，通过开关SW1将模拟BB处理单元42的输出信号输入，就能评价除射频电路43以外的数字BB处理单元41和模拟BB处理单元42的信道特性。
信道仿真器100包括用于将瞬时变化(瑞利衰落)加入多径信号发生单元13的输出信号中的瞬时变化加入单元101，用于加入屏蔽和距离变化的短/长期间变化加入单元102，用于加入接收机噪声(例如接收机中的热噪声)的接收噪声加入单元，以及用于对多径信号执行增益控制以保持信号电平基本恒定的自动增益控制单元104。
在瞬时变化加入单元101中，当模拟多径信道时，在多个复数乘法器A1到Ak中，对各路径的信号分别以由限制频带的复数高斯噪声发生单元(LGN)E1到Ek产生的限制频带的高斯白噪声进行复数乘法，从而在各路径的信号中分别加入瞬时变化。
此外，在瞬时变化加入单元101的限制频带的复数高斯噪声发生单元E1和复数乘法器A1之间设有开关(SW)105，并且，限制频带的高斯白噪声或“1”中的一方有选择性地被输入复数乘法器A1中。
实际上，在模拟多径信道时，开关105向复数乘法器A1提供来自限制频带的复数高斯噪声发生单元E1的限制频带高斯白噪声，并且向接收机噪声加入单元103中的除法器106提供数值“1”。然而，在模拟单径信道时，开关105向复数乘法器A1提供数值“1”，而向接收机噪声加入单元103中的除法器106提供限制频带的高斯白噪声。
图3表示各个限制频带的复数高斯噪声发生单元E1到Ek的结构。除了由控制设备110向高斯白噪声发生单元(WGN)121提供的瞬时变化初始值S10B因各路径不同以外，各个限制频带的复数高斯噪声发生单元E1到Ek的结构基本相同。
限制频带的复数高斯噪声发生单元E1到Ek产生与由控制设备110通过高斯白噪声发生单元121提供的瞬时变化初始值S10B相对应的高斯白噪声。此外，高斯白噪声发生单元121分别生成I信道和Q信道的高斯白噪声(即复数高斯白噪声)，并且在后续电路中处理这些复数高斯白噪声。
多普勒滤波器122根据来自控制单元110的最大多普勒频率fD限制上述高斯白噪声的带宽，并将限制频带的高斯白噪声向相位变化开/关(ON/OFF)单元123输出。
相位变化开/关单元123根据来自控制单元110的相位变化开/关指示信号S10C，对限制频带的高斯噪声中的相位变化进行开/关控制。更具体地说，当将相位变化指定为ON控制的相位变化开/关指示信号S10C被输入时，单元123将来自多普勒滤波器122的限制频带复数高斯噪声直接作为瞬时变化之值来输出。
与上述相反，当将相位变化指定为OFF控制的相位变化开/关指示信号S10C被输入时，单元123求出I信道和Q信道的限制频带高斯噪声的变化值包络振幅(I2+Q2),]]>并将求出的变化值包络振幅作为I信道和Q信道的信号来输出。换而言之，单元123形成I信道和Q信道的电平相同的限制频带复数高斯噪声来作为瞬时变化值，以此在复数乘法器A1到Ak中仅加入电平变化而不加入相位变化。
在信道仿真器100中，短/长期间变化加入单元102同样地对于数字基带信号，也能够有选择地加入不发生相位变化的短/长期间变化或会发生相位变化的短/长期间变化。更具体地说，在加入不发生相位变化的短/长期间变化的情况下，控制设备110输出I信道和Q信道具有相同的数值的复数增益信号S11。而在加入会发生相位变化的短/长期间变化的情况下，控制设备110则输出I信道和Q信道具有不同的数值的复数增益信号S11。
根据这种方式，信道仿真器100通过瞬时变化加入单元101和短/长期间变化加入单元102，能够对数字基带信号有选择地提供无相位变化的瞬时变化、有短/长期间变化或者相位变化的瞬时变化以及短/长期间变化。
实际上，当射频电路53的开发尚未完成时，由于不能执行相位补偿，所以在数字基带信号中加入无相位变化的瞬时变化和短/长期间变化。反之，当射频电路53的开发完成时，在射频电路53中能够执行相位补偿，因此，在数字基带信号中加入有相位变化的瞬时变化和短/长期间变化。
当模拟多径信道时，在接收机噪声加入单元103中，来自开关105的数值“1”被输入到除法器106中。因此，由控制设备110指定的噪声电平S4成为放大器22的控制增益而无需进行任何处理。根据这种方法，在白噪声发生单元(WGN)21中产生的白噪声就被当作与噪声电平S4对应的电平，并被提供给加法器23。换句话说，当模拟多径信道时，在加法器23中由噪声电平S4指定的电平的高斯白噪声作为接收机噪声被加入。
反之，当模拟单径信道时，在接收机噪声加入单元103中，除法器106通过开关105被输入由限制频带复数高斯噪声发生单元E1产生的限制频带复数高斯噪声。除法器106用噪声电平S4除以限制频带复数高斯噪声(实际上是限制频带高斯白噪声的包络幅值)。所得到的商作为控制信号被输入到放大器22中，来改变来自白噪声发生单元(WGN)21的白噪声的振幅。根据这种方法，加法器23能够输出信号电平恒定且模拟了因衰落引起的SNR变化的信号，如图4(C)所示。
下面将说明接收机噪声加入单元103执行这种处理的原因。在一个实际的单径信道中，如图4(A)所示的无线信号被加入如图4(B)所示的接收机噪声N中。在接收信号中显现出SNR很好的位置P1和SNR很差的位置P2。那么在SNR很差的位置，由于量化误差等原因，其错误率的特性肯定会比SNR很好的位置要差。
接收机噪声加入单元103是用于一边保持信号电平恒定一边加入因接收机噪声引起的SNR变化。因此，接收机噪声加入单元103将噪声电平S4除以频带受到限制的高斯白噪声的包络振幅，然后将得到的商乘以高斯白噪声，并将得到的数值加入到基带信号中。这样，利用具有恒定电平的信号(图4(C))，即可模拟与在衰落之后加入接收机噪声的信号(图4(B))具有相同SNR值的信号。例如，图4(C)中的位置P3和P4分别具有与图4(B)中的位置P1和P2相同的SNR。
此外，和瞬时变化加入单元101与短/长期间变化加入单元102一样，接收机噪声加入单元103也能够有选择地在数字基带信号中加入不会引起相位变化的高斯噪声或者会引起相位变化的高斯噪声。在上述的不会引起相位变化的情况下，通过使I信道和Q信道的包络振幅相同就能够容易地实现。
这样，设置接收机噪声加入单元103，由于在模拟单径信号时，一边保持整体的信号电平恒定一边加入模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声，因此即使没有射频电路53的AGC(也就是，射频电路53尚未完成)，也能够很好地测量数字BB处理单元41的单径信道特性。
自动增益控制单元104在模拟单径信道时不工作，而仅在模拟多径信道时工作。实际上，在模拟单径信道时，控制设备110向AGC单元108输入用于指示将放大器107的增益一直设定为“1”的目标电平S12，从而使得自动增益控制单元104不对单径的数字基带信号执行AGC处理而直接输出。之所以对单径信号中不进行自动增益控操作是因为单径信号在先前的电路中没有被加入电平变化，而仅由接收机噪声加入单元103加入SNR变化。不过，自动增益控制单元104不工作是指不对因衰落或噪声引起的变化进行调节，然而从将由加法器23输出的恒定电平的信号与目标电平对齐的意思来看的话，也可以进行增益调整。
反之，自动增益控制单元104在模拟多径信道时，控制设备110将目标电平S12输入到AGC单元108，从而AGC单元108将目标电平S12和放大器107的输出信号之间的差值设为放大器107的放大值。因此，在自动增益控制单元104中，可以执行简单的数字增益控制处理，使多径信号为具有目标电平S12的恒定信号。
之所以要对多径信号进行增益控制的原因是，由于通过加法器C1相加而得的多径信号是，将被分别独立地加入电平变化的各路径的信号相加而成的，所以可以设想为数字基带信号自身发生了电平变化。出于上述考虑，通过由增益控制单元104执行简单的数字增益控制处理，使多径信号的电平保持恒定，在即使射频电路53尚未完成且不能执行AGC处理时，也能够防止在被开发装置的接收系统中的AD转换中的比特丢失。因此，基于数字BB处理单元41的数字基带信号，可以很好地评价多径信道的信道特性。
对于上述的构造的信道仿真器100，一旦数字BB处理单元41和51开发到可操作的阶段，数字BB处理单元41的输出信号就通过开关SW2被输入。然后，对数字基带信号分别执行单径信道模拟和多径信道模拟。
在执行单径信道模拟时，多径信号发生单元13形成单径数字基带信号，并通过复数乘法器A1和B1以及加法器C1将该信号输入到接收机噪声加入单元103。此时，瞬时变化加入单元101(复数乘法器A1)和短/长期间变化加入单元102(复数乘法器B1)都不会将相位变化或电平变化加入单径信号。
接收机噪声加入单元103通过将噪声电平S4除以限制频带的高斯白噪声的包络振幅，并将得到的商乘以高斯白噪声后加入基带信号，从而对信号本身不加入振动变化或相位变化，而是将与因衰落引起的相同的SNR变化作为接收机噪声来加入。因此，仅被加入了SNR变化且具有恒定信号电平的数字基带信号通过开关SW4被输入到数字BB处理单元51。
另一方面，在模拟多径信道时，多径信号发生单元13形成由控制设备110指定数量和延迟的多径信号，并将各路径的信号输出到对应行的复数乘法器A1到Ak。随后，各路径的信号在瞬时变化加入单元101中，通过与只发生电平变化而不发生相位变化的限制频带的复数高斯噪声，也就是，I成份和Q成份的电平相同的限制频带的复数高斯噪声相乘，而被加入瞬时变化。被加入了瞬时变化的各路径的信号，在短/长期间变化加入单元102中被加入只发生电平变化而不发生相位变化的复数增益。
这样仅被加入了电平变化的各路径信号，通过加法器C1到C(k-1)被全部相加后，被加入由接收机噪声加入单元103指定的噪声电平S4的白噪声作为接收机噪声。后续单元即自动增益控制单元104使得已加入了接收机噪声的多径信号具有几乎恒定的信号电平。
因此，无论是模拟单径信道还是模拟多径信道，信道仿真器100都能够形成只加入SNR变化而不加入相位变化且电平基本恒定的信号。因此，无需等待开发完成具有AGC电路和AFC电路的射频电路53，就能够很好地评价数字BB处理单元41和51的信道性能。
实际上，在开发数字BB处理单元41和51时，很多情况下通过首先评价单径信道的特性、随后评价多径信道的特性，可以使开发很顺利地进行。在这个实施方式中，由于能够分别对单径信道和多径信道进行评价，从而能够进一步提高开发的效率。
在信道仿真器100中，当模拟BB处理单元42和52开发完成时，将发射系统40的模拟BB处理单元42的输出信号通过开关SW1输入，并且将模拟BB处理单元19的输出信号通过开关SW3输入到接收系统50的模拟BB处理单元52中，从而能够评价组将数字BB处理单元41和51以及模拟BB处理单元42和52组合时的性能。
此外，在信道仿真器100中，当模拟BB处理单元42和52以及射频电路43和53都完成了开发时，将发射系统40的射频电路43的输出信号输入到射频电路11中，并且将射频电路20的输出信号输入到接收系统50的射频电路53中，从而能够评价将数字BB处理单元41和51、模拟BB处理单元42和52以及射频电路43和53组合时的性能。
此外，在射频电路43和53被连接时，由于射频电路53执行AGC功能和AFC功能，因而可以在各复数乘法器A1到Ak以及B1到Bk中，使I信道和Q信道各自的包络振幅不同的噪声成分乘以复数增益，而在数字基带信号中加入相位变化。另外，也可以让接收机噪声加入单元103和自动增益控制单元104执行关闭(OFF)动作。
根据上述结构，数字基带处理单元41的输出信号被直接输入，在单径信道模拟时，一边保持整体信号电平恒定一边加入模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声，而在多径信道模拟时，各个路径信号仅被加入因衰落引起的振幅变化，并且合成了各个路径的信号具有恒定的电平。从而，无需等待射频电路53的开发完成，也就是说即使没有接收系统50中的AGC电路和AFC电路也能够评价数字基带处理单元41的信道性能。因此，能提高无线设备的开发效率。
虽然AGC电路是即使接收电场发生各种各样的变化，也可以用来在AD转换输入点产生适当的接收振幅，以防止因量化误差引起的信噪(SN)恶化。但是，在因电路和控制的不完整而衰落的情况下也很难使其理想地进行操作。在极端的情况下，电路会加入不必要的振幅变化。在本实施例中提出的加入变化噪声的方法由于不会产生这种恶化，因此能够获得与理论上的值一致的性能。
在本实施方式中，说明了在评价无线设备的单径信道的性能时，使用包括限制频带的复数高斯噪声发生单元(LGN)E1、开关(SW)105、高斯白噪声发生单元(WGN)21、放大器22、加法器23和除法器106的接收机噪声加入部件时的情况。但是，本发明的接收机噪声加入部件并不限于上述情况，只要是一边保持整体的信号电平一边加入模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪音即可。例如，也适用于下面所描述的其它实施方式的结构。
(实施方式2)图5说明了根据本发明的实施方式2的信道仿真器的结构，其中与图2相同的部分用相同的附图标号来表示。除了在多径信号发生单元13之前设置发射模拟调节单元201以及在自动增益控制单元104之后设置接收模拟调节单元202之外，本实施方式的信道仿真器200与实施方式1中的信道仿真器100具有相同的结构。
由此，在信道仿真器200中，将数字BB处理单元41的输出信号通过发射模拟调节单元201输入，对由发射模拟调节单元201处理的信号执行与实施方式1相同的信道模拟，并且经过与实施方式1相同的信道模拟的信号在经由接收模拟调节单元202处理后，输出到接收系统50的数字BB处理单元51。
发射模拟调节单元201具有如图6所示的数字电路结构，并根据由控制设备110输入的各种设定值S20A到S20I模拟性地实现射频电路43的功能，并在数字基带信号中模拟性地加入预计会在无线线路43中发生的信号恶化。
接收模拟调节单元202具有如图8所示的数字电路结构，并根据由控制设备110输入的各种设定值S20A到S20H模拟性地实现射频电路53的功能，并在数字基带信号中模拟性地加入预计会在无线线路53中发生的信号恶化。
由此，在信道仿真器200中，即使发射系统40的射频电路43以及接收系统50的射频电路53尚未开发完成，通过在数字基带信号中加入预计会在射频电路43和53中发生的信号恶化，可以评价数字BB处理单元41和51的特性。
因此，就能够评价包括数字BB处理单元41和51与射频电路43、53之间的适配性在内的数字BB处理单元41和51的信道特性。此外，还可以事先测量出数字BB处理单元41和51的性能，能够对应多少程度的发生在后续开发的射频电路43和53中的恶化。
下面将详细说明发射模拟调节单元201和接收模拟调节单元202的结构。如图6所示，发射模拟调节单元201，将来自数字BB处理单元41的输出信号输入到增益非平衡发生单元210中。增益非平衡发生单元210通过分别独立地放大数字基带信号的I信道信号和Q信道信号，使增益差产生。DC偏移加入单元211通过分别在I信道信号和Q信道信号中增加或减少一个常数值，来加入直流(DC)偏移。
频偏-相偏加入单元212将预计会发生在射频电路43中的频率偏移和相位偏移分别加入到I信道信号和Q信道信号中。实际上，频偏-相偏加入单元212由一个复数乘法器构成，该复数乘法器使各信道信号乘以对应于瞬时相位θ1或θ2的变化量cosθ1或sinθ2。
换而言之，I信道信号乘以变化量cosθ1，而Q信道信号乘以变化量sinθ2。这里，当瞬时相位θ1和θ2为常数时，表示仅加入相位偏移，而当瞬时相位θ1和θ2随时间变化时，表示既加入相位偏移又加入频率偏移。
在发射模拟调节单元201中，求出瞬时相位θ1和θ2时，由相位增量计算单元215通过频率偏移设定值S20E计算出每个采样的相位旋转量，并输出到mod 2π计算电路217和219。此时，为了在I信道信号和Q信道信号之间加入正交的恶化，就由加法器218在Q信道信号的相位旋转量中加入正交的恶化量S20F。
另外，前一采样的相位被输入到加法器216中。该前一采样的相位是通过基于初始相位(即相位偏移量)S20D和前一采样的相位执行计算的Z-1计算电路222计算出的。加法器216将在相位增量计算电路215中计算出的每个采样的相位旋转量加入到前一采样的相位中，从而求出当前采样的相位旋转量。
由此，通过重复加法器216、mod 2π计算电路217和Z-1计算电路222的循环处理，可以计算出被加入了相位偏移和频率偏移的每个采样的I信道瞬时相位θ1，并且计算出在此瞬时相位θ1中加入正交恶化量的Q信道的瞬时相位θ2。
随后，在频偏-相偏加入单元212中，数字基带信号的I信道被加入变化量cosθ1、Q信道被加入变化量sinθ2，因此数字基带信号的各信道在发射系统40的射频电路43中预计会发生的频率偏移和相位偏移被加入。延时调节单元213将在射频电路43中预计会发生的电路延时量加入。
虚拟功率放大器(PA)单元214模拟性地使在射频电路43的放大单元中预计会发生的非线性失真产生，具有例如如图7所示的构成。虚拟PA单元214根据由包络振幅计算单元230计算的(I2+Q2)]]>来计算数字基带信号的包络振幅X，并将其输出到平均电路231和失真计算单元232。
平均化电路231仅将与由控制设备110设定的遗忘系数(即，电平计算时间常数)S20H相对应的时间的内包络振幅平均化，并将求出的平均值Pave输出到饱和电平计算电路233中。饱和电平计算电路233，在将包络振幅的平均值设为Pave且将由控制设备110设定的功率放大器的补偿当作IBO时，通过下式求出饱和电平Asat。
Asat=Pave×10-IBO20...(1)]]>失真计算单元232利用由包络振幅计算电路230求出的包络振幅值X以及由饱和电平计算电路233求出的饱和电平Asat，通过下式计算放大器234的控制值。
这样，虚拟功率放大(PA)单元214就能够在数字基带信号中模拟性地加入在射频电路43的放大单元中预计会出现的非线性失真。
接收模拟调节单元202的结构如图8所示。接收模拟调节单元202将从自动增益控制单元104输出的数字基带信号输入到频偏-相偏加入单元251中。
频偏-相偏加入单元251执行与发射模拟调节单元201中的频偏-相偏加入单元212相同的处理。也就是说，单元251预计会发生在接收电路50的射频电路53中的频率偏移和相位偏移分别被加入到I信道和Q信道中。实际上，频偏-相偏加入单元251由一个复数乘法器构成，该复数乘法器将各信道的信号与对应于瞬时相位θ1’、θ2’的变化量cosθ1’、sinθ2’相乘。换而言之，I信道信号与变化量cosθ1’相乘，而Q信道信号与变化量sinθ2’相乘。
接收模拟调节单元202在求该瞬时相位θ1’和θ2’时，通过相位增量计算电路252根据频率偏移设定值S22B计算出每个采样的相位旋转量，并将其输出到mod 2π计算电路254和256中。此时，为了在I信道信号和Q信道信号之间加入正交的恶化，加法器255在Q信道信号的相位旋转量中加入正交的恶化量S22C。
另外，前一采样的相位被输入到加法器253。该前一采样的相位通过Z-1计算电路259基于初始相位(即相位偏移量)S22A和前一采样的相位来计算。加法器253将由相位增量计算电路252计算出的一个采样的相位旋转量加入到前一采样的相位中，以得到当前采样的相位旋转量。
随后，在频偏-相偏加入单元251中，由于数字基带信号的I信道被加入变化量cosθ1’，数字基带信号的Q信道被加入变化量sinθ2’，因而在接收系统50中的射频电路53中预计会发生的数字基带信号的各信道频率偏移和相位偏移就被加入。
增益非平衡发生单元261通过分别独立地将数字基带信号的I信道信号和Q信道信号放大，使增益差产生。DC偏移加入单元262通过I信道信号和Q信道信号中增加或减少一个常数值，来加入DC偏移。延时调节单元263将在射频电路53中预计会发生的电路延时量加入。
在此，与其它的设定值S1，S4，S10，S11和S12相同，用户能够通过控制设备110随意地选择发射模拟调节单元201以及接收模拟调节单元202的各个设定值S20(从S20A到S20I)和S22(从S22A到S22H)。
由此，在发射系统40的射频电路43和接收系统50的射频电路53开发完成之前，即仅完成了数字BB处理单元41和51时，也能够任意地模拟在射频电路43和53中预计会发生的增益不平衡、DC偏移、频率偏移、相位偏移、电路延时以及在放大中出现的非线性失真等。因此，在将开发中的数字BB处理单元41和51以及具有各种特性的射频电路43和53组合时，就能够评价数字BB处理单元41和51的特性。
根据上述结构，在实施方式1的结构的基础上设置了发射模拟调节单元201和接收模拟调节单元202，其中单元201模拟发射系统40的射频电路43中的信号恶化，而单元202模拟接收系统50的射频电路53中的信号恶化。因此，可以实现在完成射频电路43和53的开发之前，就能对数字基带处理单元的特性进行进一步详细评价的信道仿真器200。
(其它的实施方式)此外，在上述实施方式中如图2所示，对当模拟单径信道的特性时，通过将其电平与噪声电平除以衰落变化值所得到的电平相当的噪声加入到数字基带信号，并且一边保持数字基带信号的信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入进行了说明。但是，实现本发明的结构并不仅限于如图2所示的配置。下面将说明用于一边保持数字基带信号的信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入的其它结构的例子。
图9是将如何在上述实施方式1中的单径信道中加入接收机噪声模型化了的图。图10示意其它结构的例子。图10中的接收机噪声加入部件通过作为衰落变化加入部件的乘法器301在输入信号中加入因衰落引起的电平变化。并且，通过作为噪声加入装置的加法器302加入噪声。接着，作为增益调节装置的放大器303和AGC单元304通过衰落变化值的倒数的增益，对已加入了衰落和噪声的信号电平进行调节。通过这种方式，就与实施方式1相同，能够一边保持数字基带信号的信号电平恒定一边加入模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声。也就是说，能够得到如图4(C)所示的输出信号。此外，在图10所示的实施例中，虽然没有将放大器303的输出反馈给自动增益控制单元304，不过也可以将其反馈。
本发明并不局限于上述实施方式，还可以通过进行各种修改来实施。
本发明的一种形态的信道仿真器，用于评价作为被开发装置的无线设备的单径信道的特性，包括输入部件，将设置在所述被开发装置的发设系统中的数字基带处理部的输出信号输入；以及接收机噪声加入部件，对于通过所述输入部件输入的信号，一边保持整体信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入。
根据这种结构，由于从输入部件直接输入数字基带信号，从而不会产生由于模拟电路而引起的恶化。并且由于通过接收机噪声加入部件在信号中仅加入作为噪声电平变化的因衰落引起的SNR变化，而不加入其它任何变化。因此，能够测量出自动增益控制和自动频率控制在理想工作状态下的特性，并将其与理论的特性或计算机模拟结果进行对比研究。其结果是，无需AGC电路和AFC电路，仅通过数字基带信号就能够评价数字基带处理部件的性能，因而可以提高开发无线设备的效率。
本发明的另一种形态的信道仿真器采用的结构为，其中，所述接收机噪声加入部件将电平与噪声电平除以衰落变化值而得到的电平相当的噪声加入到通过所述输入部件输入的信号中。
本发明的另一种形态的信道仿真器采用的结构为，其中所述接收机噪声加入部件包括衰落变化加入部件，将因衰落引起的电平变化加入通过所述输入部件输入的信号中；噪声加入部件，将噪声加入到通过所述输入部件输入的信号中；以及增益调节部件，使用衰落变化值的倒数的增益，调节通过所述衰落变化加入部件和所述噪声加入部件加入了衰落和噪声的信号的电平。
根据上述结构，就能够很好地对于数字基带信号，执行一边保持整体信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入的处理。
本发明的另一种形态的信道仿真器，用于评价作为被开发装置的无线设备的多径信道特性，所述无线设备为被开发装置，其包括输入部件，将设置在所述被开发装置的发射系统中的数字基带处理器的输出信号输入；多径信号形成部件，根据通过所述输入部件输入的信号形成与每个路径的信号相对应的信号；衰落变化加入部件，仅将因衰落引起的电平变化分别加入到所述多径信号的各路径的信号中；加法部件，用于将已加入了衰落变化的所述各路径的信号相加；接收机噪声加入部件，将接收机噪声加入到通过所述加法部件获得的相加后的信号中；以及增益控制部件，执行增益控制，以使得加入了所述接收机噪声的所述信号的电平恒定。
根据这种结构，由于从所述输入部件直接输入所述数字基带信号，通过所述衰落变化加入部件在各路径的信号中仅加入因衰落引起的电平变化，且所述增益控制部件进行电平校正，以使在加入了所述接收机噪声后，在所述被开发装置的接收系统中的AD转换中不会丢失比特，因此，即使没有所述被开发装置接收系统的射频电路，也能够测量各信道的AFC和AGC在几乎理想操作情况下时的特性。其结果是，无需AGC电路和AFC电路，仅通过数字基带信号就能够评价数字基带处理部的性能。这样由于不需要射频电路也能评价数字基带处理部的性能，而可以提高开发效率。
本发明的另一种形态的信道仿真器采用的结构为，还包括第二输入部件，将来自设置在所述被开发装置的所述数字基带处理器后方的模拟基带处理器的输出信号输入；以及模拟基带处理部，将从所述第二输入部件输入的模拟基带信号转换为数字基带信号，其中所述接收机噪声加法部件，将接收机噪声成分加入到通过所述模拟基带处理部得到的所述数字基带信号中。
本发明的另一种形态的信道仿真器采用的结构为，还包括第二输入部件，将来自设置在所述被开发装置的所述数字基带处理部件后方的模拟基带处理部件的输出信号输入；以及模拟基带处理部，将从所述第二输入部件输入的模拟基带信号转换为数字基带信号，其中所述多径信号形成部件，根据通过所述模拟基带处理部获得的数字基带信号形成多径信号。
根据这种结构，由于能够评价将所述数字基带处理部件和所述模拟基带处理部件组合时的特性，因此能够对当模拟基带处理部件以及数字基带处理部件可操作时的性能进行评价。
本发明的另一种形态的信道仿真器采用的结构为，还包括模拟调节部件，由数字电路构成，根据输入设定值相应地将模拟了所述被开发装置的射频电路中信号恶化的噪声成分加入到所述数字基带信号中。
根据这种结构，在射频电路尚未完成的状态下评价数字基带处理单元性能时，由于会考虑到该射频电路的信号恶化来进行性能评价，因此，在射频电路开发完成之前，就能够对数字基带处理单元的性能进行进一步详细的评价。
本发明的一种形态的无线设备评价方法，用于评价作为被开发装置的无线设备的单径信道的性能，其步骤包括对于所述无线设备的数字基带信号，一边保持信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入；基于加入了所述接收机噪声的信号评价所述无线设备的单径信道的性能。
本发明的一种形态的无线设备评价方法，用于评价作为被开发装置的无线设备的多径信道的性能，其步骤包括根据所述无线设备的数字基带信号形成多径信号；将模拟了因衰落引起的电平变化的衰落变化分别加入到所述多径信号的各路径信号中；将加入了衰落变化的各路径信号相加；将接收机噪声加入到相加后的信号中；对所述加入了接收机噪声的信号执行增益控制，以使得信号的电平恒定；以及基于经过增益控制的信号评价所述无线设备的多径信道的性能。
根据上述方法，由于即使没有AGC电路和AFC电路，即没有射频电路，仅使用数字基带信号就能够评价数字基带处理部的信道特性，因而可以提高无线设备开发的效率。
根据如上所述的本发明，将所述数字基带处理单元的输出信号直接输入，在单径信道模拟时，一边保持整体信号的电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入，而在多径信道模拟时，通过在各个路径的信号中仅加入因衰落引起的振幅变化且使合成了各路径的信号的电平恒定，就无需等待射频电路的开发完成即可评价数字基带处理部的性能，因而可以提高无线设备的开发效率。
本申请基于申请号为2002-372792、申请日为2002年12月24日的日本专利申请，其全部的内容包含于此。
工业实用性本发明适用于例如移动电话、移动电话的基站以及无线LAN(局域网)中的MT(移动终端)和AP(接入点)的开发。
权利要求
1.一种信道仿真器，用于评价作为被开发装置的无线设备的单径信道特性，其特征在于包括输入部件，将设置在所述被开发装置的发射系统中的数字基带处理部的输出信号输入；以及接收机噪声加入部件，对于通过所述输入部件输入的信号，一边保持整体信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入。
2.如权利要求1所述的信道仿真器，其特征在于，所述接收机噪声加入部件将其电平与噪声电平除以衰落变化值而得到的电平相当的噪声加入到通过所述输入部件输入的信号中。
3.如权利要求1所述的信道仿真器，其特征在于，所述接收机噪声加入部件包括衰落变化加入部件，将因衰落引起的电平变化加入通过所述输入部件输入的信号中；噪声加入部件，将噪声加入到通过所述输入部件输入的信号中；以及增益调节部件，使用与衰落变化值互为倒数的增益，调节通过所述衰落变化加入部件和所述噪声加入部件加入了衰落和噪声的信号的电平。
4.一种信道仿真器，用于评价作为被开发装置的无线设备的多径信道特性，其特征在于包括输入部件，将设置在所述被开发装置的发射系统中的数字基带处理器的输出信号输入；多径信号形成部件，根据通过所述输入部件输入的信号形成与每个路径的信号相对应的信号；衰落变化加入部件，仅将因衰落引起的电平变化分别加入到所述多径信号的各路径的信号中；加法部件，将已加入了衰落变化的所述各路径的信号相加；接收机噪声加入部件，将接收机噪声加入到通过所述加法部件获得的相加后的信号中；以及增益控制部件，执行增益控制，以使得加入了所述接收机噪声的所述信号的电平恒定。
5.如权利要求1所述的信道仿真器，其特征在于还包括第二输入部件，将来自设置在所述被开发装置的所述数字基带处理器后方的模拟基带处理器的输出信号输入；以及模拟基带处理部，将从所述第二输入部件输入的模拟基带信号转换为数字基带信号，其中，所述接收机噪声加入部件将接收机噪声成分加入到通过所述模拟基带处理部得到的所述数字基带信号中。
6.如权利要求4所述的信道仿真器，其特征在于还包括第二输入部件，将来自设置在所述被开发装置的所述数字基带处理部件后方的模拟基带处理部件的输出信号输入；以及模拟基带处理部，将从所述第二输入部件输入的模拟基带信号转换为数字基带信号，其中，所述多径信号形成部件根据通过所述模拟基带处理部获得的数字基带信号形成多径信号。
7.如权利要求1-6中任一项所述的信道仿真器，其特征在于还包括模拟调节部件，其包括数字电路，根据输入设定值相应地将模拟了所述被开发装置的射频电路中信号恶化的噪声成分加入到所述数字基带信号中。
8.一种无线设备评价方法，用于评价作为被开发装置的无线设备的单径信道的性能，其特征在于包括以下步骤对于所述无线设备的数字基带信号，一边保持信号电平恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入；基于加入了所述接收机噪声的信号评价所述无线设备的单径信道的性能。
9.一种无线设备评价方法，用于评价无线设备的多径信道的性能，所述无线设备为被开发装置，其特征在于包括以下步骤根据所述无线设备的数字基带信号形成多径信号；将模拟了因衰落引起的电平变化的衰落变化分别加入到所述多径信号的各路径信号中；将加入了衰落变化的所述各路径信号相加；将接收机噪声加入到相加后的信号中；对所述加入了接收机噪声的信号执行增益控制，以使得信号的电平恒定；以及基于经过增益控制的信号评价所述无线设备的多径信道的性能。
全文摘要
在单径信道模拟时，直接输入数字基带处理单元41的输出信号，并且接收机噪声加入单元103一边保持整个信号电平的恒定一边将模拟了因衰落引起的SNR变化的接收机噪声加入，而在多径信道模拟时，通过瞬时变化加入单元101和短/长期间变化加入单元102仅将振幅变化加入到路径中的各信号中，且使通过自动增益控制单元104合并了各路径的信号的电平保持恒定。因此，无需等待射频电路53的开发完成，也就是说即使没有接收系统50的自动增益控制(AGC)电路和自动频率控制(AFC)电路也能够评价数字基带处理单元41的信道性能。
文档编号G01R29/00GK1754332SQ200380109960
公开日2006年3月29日 申请日期2003年12月24日 优先权日2002年12月24日
发明者猪饲和则, 今村大地, 星野正幸, 太田现一郎 申请人:松下电器产业株式会社