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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024168749
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】試験システム及び評価方法
(51)【国際特許分類】
H04B 17/391 20150101AFI20241128BHJP
H04W 88/02 20090101ALI20241128BHJP
H04W 24/06 20090101ALI20241128BHJP
【ＦＩ】
H04B17/391
H04W88/02 150
H04W24/06
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023085674
(22)【出願日】2023-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000000572
【氏名又は名称】アンリツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003694
【氏名又は名称】弁理士法人有我国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小林 武史
(72)【発明者】
【氏名】滝沢 圭祐
(72)【発明者】
【氏名】菅沼 碩文
(72)【発明者】
【氏名】大谷 育也
【テーマコード（参考）】
5K067
【Ｆターム（参考）】
5K067EE02
5K067EE10
5K067LL08
(57)【要約】
【課題】チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を評価することができる試験システム及び評価方法を提供する。
【解決手段】試験システム１は、実伝搬路を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性の複数の解析対象タイミングにおける推定特性を算出する実伝搬路推定特性算出部２１と、推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出部２２と、パラメータに応じた複数の擬似伝搬路特性を生成する擬似伝搬路特性生成部３０と、複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出部２４と、複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出部２５と、擬似チャネル容量とチャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価部２８と、を含む。
【選択図】図２
【解決手段】試験システム１は、実伝搬路を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性の複数の解析対象タイミングにおける推定特性を算出する実伝搬路推定特性算出部２１と、推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出部２２と、パラメータに応じた複数の擬似伝搬路特性を生成する擬似伝搬路特性生成部３０と、複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出部２４と、複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出部２５と、擬似チャネル容量とチャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価部２８と、を含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ネットワーク側の送受信装置（１００）から送信されたダウンリンク信号を実伝搬路（１１０）の環境において受信するアンテナ装置（１０）から出力された前記ダウンリンク信号のＩＱデータを用いて、前記実伝搬路を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性の複数の解析対象タイミングにおける推定特性を算出する実伝搬路推定特性算出部（２１）と、
前記推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出部（２２）と、
複数の擬似伝搬路特性を前記パラメータに応じて生成する擬似伝搬路特性生成部（３０）と、
前記複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出部（２４）と、
前記複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける前記推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出部（２５）と、
前記擬似チャネル容量と前記チャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価部（２８）と、を含むことを特徴とする試験システム。
前記推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出部（２２）と、
複数の擬似伝搬路特性を前記パラメータに応じて生成する擬似伝搬路特性生成部（３０）と、
前記複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出部（２４）と、
前記複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける前記推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出部（２５）と、
前記擬似チャネル容量と前記チャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価部（２８）と、を含むことを特徴とする試験システム。
【請求項2】
前記チャネル容量評価部は、
前記擬似チャネル容量の頻度分布と、前記チャネル容量の頻度分布を算出する頻度分布算出部（２６）と、
前記擬似チャネル容量の前記頻度分布と前記チャネル容量の前記頻度分布との類似度を前記評価指標として算出する類似度評価部（２７）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の試験システム。
前記擬似チャネル容量の頻度分布と、前記チャネル容量の頻度分布を算出する頻度分布算出部（２６）と、
前記擬似チャネル容量の前記頻度分布と前記チャネル容量の前記頻度分布との類似度を前記評価指標として算出する類似度評価部（２７）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の試験システム。
【請求項3】
前記類似度評価部は、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の平均値と前記チャネル容量の前記頻度分布の平均値との差に基づいた前記評価指標と、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の幅と前記チャネル容量の前記頻度分布の幅との差に基づいた前記評価指標と、を算出することを特徴とする請求項２に記載の試験システム。
【請求項4】
前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の前記幅は、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であり、
前記チャネル容量の前記頻度分布の前記幅は、前記チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であることを特徴とする請求項３に記載の試験システム。
前記チャネル容量の前記頻度分布の前記幅は、前記チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であることを特徴とする請求項３に記載の試験システム。
【請求項5】
ネットワーク側の送受信装置（１００）から送信されたダウンリンク信号を実伝搬路（１１０）の環境において受信するアンテナ装置（１０）から出力された前記ダウンリンク信号のＩＱデータを用いて、前記実伝搬路を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性の複数の解析対象タイミングにおける推定特性を算出する実伝搬路推定特性算出ステップ（Ｓ２）と、
前記推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出ステップ（Ｓ３）と、
複数の擬似伝搬路特性を前記パラメータに応じて生成する擬似伝搬路特性生成ステップ（Ｓ４）と、
前記複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出ステップ（Ｓ５）と、
前記複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける前記推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出ステップ（Ｓ６）と、
前記擬似チャネル容量と前記チャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価ステップ（Ｓ７，Ｓ８）と、を含むことを特徴とする評価方法。
前記推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出ステップ（Ｓ３）と、
複数の擬似伝搬路特性を前記パラメータに応じて生成する擬似伝搬路特性生成ステップ（Ｓ４）と、
前記複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出ステップ（Ｓ５）と、
前記複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける前記推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出ステップ（Ｓ６）と、
前記擬似チャネル容量と前記チャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価ステップ（Ｓ７，Ｓ８）と、を含むことを特徴とする評価方法。
【請求項6】
前記チャネル容量評価ステップは、
前記擬似チャネル容量の頻度分布と、前記チャネル容量の頻度分布を算出する頻度分布算出ステップ（Ｓ７）と、
前記擬似チャネル容量の前記頻度分布と前記チャネル容量の前記頻度分布との類似度を前記評価指標として算出する類似度評価ステップ（Ｓ８）と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の評価方法。
前記擬似チャネル容量の頻度分布と、前記チャネル容量の頻度分布を算出する頻度分布算出ステップ（Ｓ７）と、
前記擬似チャネル容量の前記頻度分布と前記チャネル容量の前記頻度分布との類似度を前記評価指標として算出する類似度評価ステップ（Ｓ８）と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の評価方法。
【請求項7】
前記類似度評価ステップは、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の平均値と前記チャネル容量の前記頻度分布の平均値との差に基づいた前記評価指標と、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の幅と前記チャネル容量の前記頻度分布の幅との差に基づいた前記評価指標と、を算出することを特徴とする請求項６に記載の評価方法。
【請求項8】
前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の前記幅は、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であり、
前記チャネル容量の前記頻度分布の前記幅は、前記チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であることを特徴とする請求項７に記載の評価方法。
前記チャネル容量の前記頻度分布の前記幅は、前記チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であることを特徴とする請求項７に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チャネルモデルの評価を行う試験システム及び評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話端末を試験する際には、基地局シミュレータが出力するダウンリンク信号を伝搬路シミュレータに通した信号を携帯電波端末に供給することによって、フェージング環境における復調性能が評価される。その伝搬路シミュレータで使われるチャネルモデルとしては、試験用に定義されたものが使われることが多い。一方で、実際の伝搬路環境に近い伝搬路特性のチャネルモデルを使って携帯電話端末の復調性能を評価したいという要求もある。
【0003】
一般に、実際の伝搬路環境を模擬する方法としては、実際の伝搬路環境で測定された伝搬路特性そのものを再生する方法が知られている。
【0004】
ACE RNX Channel Emulatorの「Field-to-Lab」（例えば、非特許文献１参照）は、実基地局が送信するダウンリンク信号が実伝搬路を伝わったデータを収集して、そのデータを解析することで実伝搬路の伝搬路特性を取り出して、実伝搬路の伝搬路特性の瞬時値をそのまま再生して、携帯電話端末の復調部の試験を実施するものである。「Field-to-Lab」は、実際の伝搬路特性をそのまま再生することで、実際の伝搬路特性をそのまま忠実に再現することができる。
【0005】
しかしながら、非特許文献１に開示された既存の「Field-to-Lab」は、実際の伝搬路特性をそのまま再生するため、データ収集時間で携帯電話端末の試験時間が決まることになる。また、データ収集する際のアンテナは、実際の携帯電話端末のアンテナとは異なるため、伝搬路特性の瞬時値そのものを再生することに大きな意味はない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】"ACE RNX Channel Emulator"製品カタログ、2018年3月1日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
一方、非特許文献１に開示された方法に対して、測定された伝搬路特性の統計的な性質をパラメータ化してチャネルモデルに変換した上で伝搬路環境を模擬する方法が考えられる。この方法では、チャネルモデルが十分な精度で実際の伝搬路環境における伝搬路特性を模擬できているか否かを評価できることが望ましい。
【0008】
携帯電話端末の復調性能を評価する際には、一般的にスループットが測定される。チャネルモデルが適切であるか否かは、本来は達成されるスループットの「ずれ」によって評価できれば一番分かり易い。しかしながら、スループットそのものを決定する要素としては伝搬路特性以外にも、その測定対象の通信のために無線リソースがどれだけ割り当てられるかなども関わるため、スループットは実際の伝搬路特性に対応するチャネルモデルの伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を評価する指標として適切ではないという問題があった。
【0009】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を評価することができる試験システム及び評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明に係る試験システムは、ネットワーク側の送受信装置（１００）から送信されたダウンリンク信号を実伝搬路（１１０）の環境において受信するアンテナ装置（１０）から出力された前記ダウンリンク信号のＩＱデータを用いて、前記実伝搬路を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性の複数の解析対象タイミングにおける推定特性を算出する実伝搬路推定特性算出部（２１）と、前記推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出部（２２）と、複数の擬似伝搬路特性を前記パラメータに応じて生成する擬似伝搬路特性生成部（３０）と、前記複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出部（２４）と、前記複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける前記推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出部（２５）と、前記擬似チャネル容量と前記チャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価部（２８）と、を含む構成である。
【0011】
この構成により、本発明に係る試験システムは、基地局からのダウンリンク信号の取得時間に制限されずに、伝搬路特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータから擬似伝搬路特性を生成することができる。
【0012】
また、本発明に係る試験システムは、擬似伝搬路特性を用いて実伝搬路の統計的な伝搬路特性を再現する形で、被測定物の試験を実施することができる。
【0013】
また、本発明に係る試験システムは、チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度をチャネル容量を使って評価することができる。つまり、本発明に係る試験システムは、チャネルモデルのパラメータを算出する過程の妥当性を、チャネル容量を指標として評価することができる。
【0014】
また、本発明に係る試験システムは、前記チャネル容量評価部が、前記擬似チャネル容量の頻度分布と、前記チャネル容量の頻度分布を算出する頻度分布算出部（２６）と、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布と前記チャネル容量の前記頻度分布との類似度を前記評価指標として算出する類似度評価部（２７）と、を含む構成であってもよい。
【0015】
また、本発明に係る試験システムは、前記チャネル容量評価部が、前記疑似チャネル容量の平均値又は／及び標準偏差と、前記チャネル容量の平均値又は／及び標準偏差と、を評価指標として算出する構成であってもよい。
【0016】
また、本発明に係る試験システムは、前記類似度評価部が、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の平均値と前記チャネル容量の前記頻度分布の平均値との差に基づいた前記評価指標と、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の幅と前記チャネル容量の前記頻度分布の幅との差に基づいた前記評価指標と、を算出する構成であってもよい。
【0017】
これらの構成により、本発明に係る試験システムは、チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を適切に評価することができる。
【0018】
また、本発明に係る試験システムは、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の前記幅が、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であり、前記チャネル容量の前記頻度分布の前記幅が、前記チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差である構成であってもよい。
【0019】
この構成により、本発明に係る試験システムは、チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を適切に評価することができる。
【0020】
また、本発明に係る評価方法は、ネットワーク側の送受信装置（１００）から送信されたダウンリンク信号を実伝搬路（１１０）の環境において受信するアンテナ装置（１０）から出力された前記ダウンリンク信号のＩＱデータを用いて、前記実伝搬路を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性の複数の解析対象タイミングにおける推定特性を算出する実伝搬路推定特性算出ステップ（Ｓ２）と、前記推定特性の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するパラメータ算出ステップ（Ｓ３）と、複数の擬似伝搬路特性を前記パラメータに応じて生成する擬似伝搬路特性生成ステップ（Ｓ４）と、前記複数の擬似伝搬路特性のそれぞれについての擬似チャネル容量を算出する擬似チャネル容量算出ステップ（Ｓ５）と、前記複数の解析対象タイミングのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける前記推定特性のそれぞれについてのチャネル容量を算出する実伝搬路チャネル容量算出ステップ（Ｓ６）と、前記擬似チャネル容量と前記チャネル容量の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価ステップ（Ｓ７，Ｓ８）と、を含む構成である。
【0021】
また、本発明に係る評価方法は、前記チャネル容量評価ステップが、前記擬似チャネル容量の頻度分布と、前記チャネル容量の頻度分布を算出する頻度分布算出ステップ（Ｓ７）と、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布と前記チャネル容量の前記頻度分布との類似度を前記評価指標として算出する類似度評価ステップ（Ｓ８）と、を含む構成であってもよい。
【0022】
また、本発明に係る評価方法は、前記チャネル容量評価ステップが、前記疑似チャネル容量の平均値又は／及び標準偏差と、前記チャネル容量の平均値又は／及び標準偏差と、を評価指標として算出する構成であってもよい。
【0023】
また、本発明に係る評価方法は、前記類似度評価ステップが、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の平均値と前記チャネル容量の前記頻度分布の平均値との差に基づいた前記評価指標と、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の幅と前記チャネル容量の前記頻度分布の幅との差に基づいた前記評価指標と、を算出する構成であってもよい。
【0024】
また、本発明に係る評価方法は、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の前記幅が、前記擬似チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であり、前記チャネル容量の前記頻度分布の前記幅が、前記チャネル容量の前記頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差であってもよい。
【発明の効果】
【0025】
本発明は、チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を評価することができる試験システム及び評価方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】基地局とアンテナ装置との間の実伝搬路の環境を模式的に示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る試験システムの構成を示すブロック図である。
【図3】チャネル容量の頻度分布を模式的に示すグラフである。
【図4】目標スループットとチャネル容量の頻度分布の平均値及び幅との関係を説明するためのグラフである。
【図5】本発明の実施形態に係る試験システムを用いる評価方法の処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明に係る試験システム及び評価方法の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明に係る試験システム及び評価方法は、チャネルモデルの擬似伝搬路特性と実際の伝搬路特性との類似度を評価する指標として、理論的なスループットの上限であるチャネル容量を用いるものである。
【0028】
図１は、ネットワーク側の送受信装置の一例である基地局１００とアンテナ装置１０との間の実伝搬路１１０の環境を模式的に示す図である。図１において、基地局１００とアンテナ装置１０との間のデータ通信は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式による複数のサブキャリアを使って行われる。
【0029】
アンテナ装置１０は、１以上のチャネルで構成される実伝搬路１１０の環境において、基地局１００のＴ個のアンテナＴｘ１～ＴｘＴから送信されたダウンリンク信号を受信するものである。例えば、アンテナ装置１０は、エアモニタ又は携帯電話端末などである。アンテナ装置１０は、基地局１００のアンテナＴｘ１～ＴｘＴから送信されたダウンリンク信号を受信信号として受信するＲ個のアンテナＲｘ１～ＲｘＲと、ＩＱデータ出力部１１と、を有する。
【0030】
ここで、基地局１００のアンテナＴｘ１～ＴｘＴの個数Ｔと、アンテナ装置１０のアンテナＲｘ１～ＲｘＲの個数Ｒは、それぞれ１以上の整数であり、Ｔ×Ｒの値が実伝搬路１１０のチャネル数となる。
【0031】
ＩＱデータ出力部１１は、アンテナＲｘ１～ＲｘＲにより受信されたＲ個の受信信号に、増幅、周波数変換、アナログ－デジタル変換などの受信処理を行うようになっている。さらに、ＩＱデータ出力部１１は、受信処理されたＲ個の受信信号を復調して、Ｒ組の互いに直交するＩ成分ベースバンド信号とＱ成分ベースバンド信号を生成するようになっている。本明細書では、Ｉ成分ベースバンド信号とＱ成分ベースバンド信号とをまとめて、単に「ＩＱデータ」とも呼ぶ。
【0032】
図１におけるＨｎ
１１（ｋ），Ｈｎ
２１（ｋ），・・・，Ｈｎ
Ｒ１（ｋ），Ｈｎ
１２（ｋ），Ｈｎ
２２（ｋ），・・・，Ｈｎ
Ｒ２（ｋ），・・・，Ｈｎ
１Ｔ（ｋ），Ｈｎ
２Ｔ（ｋ），・・・，Ｈｎ
ＲＴ（ｋ）は、後述する式（１）で示すチャネル行列Ｈ（ｋ，ｎ）の要素である。
【0033】
図２に示すように、本実施形態の試験システム１は、試験装置１５と、信号処理部２０と、擬似伝搬路特性生成部３０と、表示部４１と、を含む。
【0034】
試験装置１５は、被測定物（Device Under Test：ＤＵＴ）１２０を試験するために必要なダウンリンク信号を生成して擬似伝搬路を介してＤＵＴ１２０に送信し、ＤＵＴ１２０から送信されたアップリンク信号を受信して試験に必要な処理を行なう擬似基地局装置の機能を備えたものである。試験装置１５は、例えば、ＤＵＴ１２０の復調性能の試験を行うようになっている。試験装置１５とＤＵＴ１２０との間の擬似伝搬路は、後述する擬似伝搬路特性生成部３０により形成される。ＤＵＴ１２０は、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式での通信が可能な携帯電話端末である。
【0035】
信号処理部２０は、実伝搬路推定特性算出部２１と、パラメータ算出部２２と、擬似チャネル容量算出部２４と、実伝搬路チャネル容量算出部２５と、チャネル容量評価部２８と、を含む。
【0036】
実伝搬路推定特性算出部２１は、アンテナ装置１０のＩＱデータ出力部１１から出力されたＩＱデータを用いて、実伝搬路１１０を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性Ｈｎ
ｉｊ（ｋ）の複数の解析対象タイミングｔｎにおける推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）を算出するようになっている。ここで、Ｈｎ
ｉｊ（ｋ）は、下記の式（１）の実伝搬路１１０のチャネル行列Ｈ（ｋ，ｎ）の各要素を表している。ｉはアンテナ装置１０のＲ個のアンテナＲｘ１～ＲｘＲのインデックスであり、ｊは基地局１００のＴ個のアンテナＴｘ１～ＴｘＴのインデックスである。
【0037】
すなわち、Ｒ＝１かつＴ＝１はＳＩＳＯ（Single Input Single Output）方式、Ｒ≧２かつＴ＝１はＳＩＭＯ（Single Input Multiple Output）方式、Ｒ＝１かつＴ≧２はＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）方式、Ｒ≧２かつＴ≧２はＭＩＭＯ方式を表している。
【0038】
【数1】
【0039】
式（１）において、ｋは周波数方向のインデックスであり、例えば、サブキャリア番号のインデックスである。ここで、Δｆをサブキャリアの周波数間隔とすると、各サブキャリアの周波数ｆｋはｋ×Δｆである。また、ｎは、時間方向のインデックスであり、例えばＯＦＤＭシンボル番号のインデックスである。ここで、ｋは０からＫ－１までの整数であり、ｎは０からＮ－１までの整数である。
【0040】
アンテナ装置１０のＩＱデータ出力部１１から出力されたＩＱデータには、参照信号（Reference Signal：ＲＳ）が含まれている。例えば、５Ｇ ＮＲ規格であれば、ＣＳＩ－ＲＳ（Channel State Information Reference Signal）、ＤＭ－ＲＳ（Demodulation Reference Signal）、ＴＲＳ（Tracking Reference Signal）、ＰＴ－ＲＳ（Phase Tracking Reference Signal）などの参照信号が用意されている。
【0041】
実伝搬路推定特性算出部２１は、基地局１００のＴ個のアンテナＴｘ１～ＴｘＴから送信されたダウンリンク信号に含まれる既知のＲＳと、ＩＱデータ出力部１１から出力されたＲ組のＩＱデータに含まれる各チャネルのＲＳとから、伝搬路特性Ｈｎ
ｉｊ（ｋ）の推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）を算出するようになっている。推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）は、ｊ番目のアンテナＴｘｊが送信する既知のＲＳに対する、ｉ番目のアンテナＲｘｉで受信された受信信号から得られたＩＱデータのＲＳの振幅変動量及び位相変動量の情報を含んでいる。例えば、５Ｇ ＮＲ規格であれば、実伝搬路推定特性算出部２１は、ＩＱデータに含まれるＣＳＩ－ＲＳ、ＤＭ－ＲＳ、ＴＲＳ、及びＰＴ－ＲＳなどのＲＳと、対応する既知のＲＳとを、推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）の算出に用いる。ここで、Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）は、式（１）の実伝搬路１１０のチャネル行列Ｈ（ｋ，ｎ）の推定値の行列Ｈ＾（ｋ，ｎ）の各要素を表しており、式（２）のように表現される。
【0042】
【数2】
【0043】
パラメータ算出部２２は、実伝搬路推定特性算出部２１により算出された推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するようになっている。すなわち、パラメータ算出部２２は、実伝搬路推定特性算出部２１により算出された推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）のうち、統計的な性質が変化していないとみなせる期間内の推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）を用いて、パラメータを算出する。パラメータ算出部２２により算出されたパラメータは、擬似伝搬路特性生成部３０に入力される。
【0044】
擬似伝搬路特性生成部３０は、例えば、ＴＤＬモデル（Tapped Delay Line model）やＣＤＬモデル（Clustered Delay Line model）などの公知のチャネルモデルを含む。擬似伝搬路特性生成部３０は、パラメータ算出部２２により算出されたパラメータに応じた、複数の擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）を生成するようになっている。
【0045】
ここで、Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）は、下記の式（３）のチャネル行列Ｐ（ｋ１，ｎ１）の各要素を表している。ｉ、ｊの各インデックスは、式（１）と同様である。ｋ１は周波数方向のインデックスであり、ｋ１で示される周波数は、式（１）のインデックスｋで示される周波数と必ずしも一対一に対応していなくてもよい。同様に、ｎ１は、時間方向のインデックスであり、ｎ１で示されるタイミングは、式（１）のインデックスｎで示される解析対象タイミングｔｎと必ずしも一対一に対応していなくてもよい。
【0046】
【数3】
【0047】
例えば、パラメータ算出部２２は、ＴＤＬモデルのパラメータとして、「Ｋファクタ」、「ＰＤＰ（Power Delay Profile）」、「アンテナ相関行列」などを算出する。
【0048】
さらに、擬似伝搬路特性生成部３０は、生成した擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）を有する擬似伝搬路を試験装置１５とＤＵＴ１２０との間に形成する伝搬路シミュレータとして機能する。
【0049】
擬似チャネル容量算出部２４は、下記の式（４）に示すように、擬似伝搬路特性生成部３０により生成された複数の擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）のそれぞれについての擬似チャネル容量Ｃｐを算出するようになっている。
【0050】
【数4】
【0051】
実伝搬路チャネル容量算出部２５は、下記の式（５）に示すように、複数の解析対象タイミングｔｎのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）のそれぞれについてのチャネル容量Ｃ０を算出するようになっている。
【0052】
【数5】
【0053】
チャネル容量評価部２８は、擬似チャネル容量算出部２４により算出された擬似チャネル容量Ｃｐと、実伝搬路チャネル容量算出部２５により算出されたチャネル容量Ｃ０との類似度を評価するための評価指標を算出するようになっている。チャネル容量評価部２８は、例えば、頻度分布算出部２６と、類似度評価部２７とを含む。
【0054】
頻度分布算出部２６は、擬似チャネル容量算出部２４により算出された擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布と、実伝搬路チャネル容量算出部２５により算出されたチャネル容量Ｃ０の頻度分布を算出するようになっている。
【0055】
類似度評価部２７は、頻度分布算出部２６により算出された擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布と、頻度分布算出部２６により算出されたチャネル容量Ｃ０の頻度分布との類似度を評価指標として算出するようになっている。例えば、類似度評価部２７は、評価指標として、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布の平均値と、チャネル容量Ｃ０の頻度分布の平均値との差に基づいた値を算出する。また、類似度評価部２７は、評価指標として、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布の幅と、チャネル容量Ｃ０の頻度分布の幅との差に基づいた値を算出する。
【0056】
一般的に、チャネル容量の頻度分布は、図３のグラフに示すようなものとなる。チャネル容量は、瞬時瞬時で様々な値を取る。図３のグラフにおいて、平均値ＣＡｖｅはチャネル容量の平均値である。また、幅Ｗ９５％は、チャネル容量の頻度分布の９５％信頼区間において、最大値となるチャネル容量と最小値となるチャネル容量の差である。
【0057】
以降では、チャネル容量Ｃ０の頻度分布のＣＡｖｅ及びＷ９５％をそれぞれＣＡｖｅ（Ｏｒｇ）及びＷ９５％（Ｏｒｇ）と表記する。また、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布のＣＡｖｅ及びＷ９５％をそれぞれＣＡｖｅ（Ｍｏｄｅｌ）及びＷ９５％（Ｍｏｄｅｌ）と表記する。すなわち、チャネル容量Ｃ０の頻度分布の幅Ｗ９５％（Ｏｒｇ）は、チャネル容量Ｃ０の頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差である。同様に、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布の幅Ｗ９５％（Ｍｏｄｅｌ）は、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布の９５％信頼区間の最大値と最小値の差である。
【0058】
類似度評価部２７は、例えば下記の式（６）に従って、ＣＡｖｅ（Ｏｒｇ）とＣＡｖｅ（Ｍｏｄｅｌ）との差の絶対値をＣＡｖｅ（Ｏｒｇ）で割った値をパーセント表示したものを評価指標として算出するようになっている。
【0059】
【数6】
【0060】
また、類似度評価部２７は、例えば下記の式（７）に従って、Ｗ９５％（Ｏｒｇ）とＷ９５％（Ｍｏｄｅｌ）との差の絶対値をＷ９５％（Ｏｒｇ）で割った値をパーセント表示したものを評価指標として算出するようになっている。
【0061】
【数7】
【0062】
なお、類似度評価部２７が用いるチャネル容量の頻度分布の幅は、上記の９５％信頼区間の幅に限定されず、他の任意の幅であってもよい。
【0063】
図４は、目標スループットとチャネル容量の頻度分布の平均値及び幅との関係を説明するためのグラフである。スループットは、変調方式、誤り訂正の方式、無線リソース割り当て量などによって決まる。チャネル容量は、理論的なスループットの上限であり、スループットの出やすさを表す指標であると言える。
【0064】
図４に示すように、頻度分布の平均値ＣＡｖｅが同じであっても、幅Ｗ９５％の大きさによっては、チャネル容量が目標スループットを下回る場合がある。このような場合、誤り検出用の冗長巡回符号ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の失敗情報であるＣＲＣ ＮＧが、目標スループット未満のチャネル容量で発生することになる。つまり、類似度評価部２７の評価指標として、チャネル容量の頻度分布の平均値及び幅の両方が重要であることが分かる。
【0065】
なお、チャネル容量評価部２８は、上記の頻度分布を算出する構成に限定されず、擬似チャネル容量Ｃｐの平均値又は／及び標準偏差と、チャネル容量Ｃ０の平均値又は／及び標準偏差とを評価指標として算出して、擬似チャネル容量Ｃｐとチャネル容量Ｃ０の類似度を評価するものであってもよい。
【0066】
以下、ＴＤＬモデルのパラメータのうち、「Ｋファクタ」、「ＰＤＰ」、及び「アンテナ相関行列」のパラメータ算出部２２による計算方法の一例を示す。
【0067】
推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）は、ｋを周波数方向のインデックスとする周波数特性であるが、複数の経路に対応する複数の遅延タップτｍからなるインパルス応答ｇｎ
ｉｊ（ｍ）で表すことができる。まず、パラメータ算出部２２は、式（２）における推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）から、下記の式（８）のインパルス応答ｇｎ
ｉｊ（ｍ）を算出する。ここでは、行列Ａの一般逆行列をＡ＋と表している。Ｍは、遅延タップの数を表しており、ｍは０からＭ－１までの整数である。行列Ａは、時間領域のインパルス応答を要素とする列ベクトルを乗算することで、周波数特性を要素とする列ベクトルを算出することができるような一種のフーリエ変換行列である。
【0068】
【数8】
【0069】
Ｋファクタは、直接波（line-of-sight：ＬＯＳ）のパワーと、散乱波（non-line-of-sight：ＮＬＯＳ）のパワーとの比を表すパラメータである。Ｋファクタの算出方法は、例えば下記参考文献に記載されている方法を使うことができる。式（８）で定義される１番目の遅延タップのインパルス応答ｇｎ
ｉｊ（０）を下記参考文献の式（１）に記載の「Ｖ＋ｖ（ｔ）」に対応づけることで、下記参考文献の式（９）からＫファクタを算出することができる。
【0070】
参考文献：L. J. Greenstein, et al, "Moment-Method Estimation of the Ricean K-Factor," in IEEE Communications Letters, Vol. 3, No. 6, pp. 175-176, June 1999
【0071】
ＰＤＰは、平均化された遅延タップのパワー対遅延の特性を示すパラメータである。トータルパワーで正規化してｄＢ単位で表したＰＤＰは、下記の式（９）のように計算される。
【0072】
【数9】
【0073】
【数10】
【0074】
ただし、１番目の遅延タップについて、ＮＬＯＳ成分をＬＯＳ成分から分けたものをＰＤＰとする場合には、Ｐｔａｐ（０）は、ＫファクタＫｆを使って、下記の式（１１）のように計算される。
【0075】
【数11】
【0076】
アンテナ相関行列は、実伝搬路１１０を構成する複数のチャネルの伝搬路特性Ｈｎ
ｉｊ（ｋ）が互いにどれくらい似ているかを表す行列である。ｍ番目の遅延タップについてのアンテナ相関行列は、例えば２×２ＭＩＭＯの場合、以下のように計算することができる。（別のアンテナ構成の場合でも同様にアンテナ相関行列を計算することができる。）
【0077】
まず、ｍ番目の遅延タップについての２×２ＭＩＭＯの伝搬路行列は、下記の式（１２）のように表される。
【0078】
【数12】
【0079】
式（１２）の伝搬路行列に含まれる列ベクトルを積み重ねて生成される列ベクトルｇｓｔａｃｋ（ｍ，ｎ）を下記の式（１３）のように定義する。
【0080】
【数13】
【0081】
式（１３）のベクトルの要素間の相関を表す行列は、下記の式（１４）のようになる。
【0082】
【数14】
【0083】
ここで、式（１４）を下記の式（１５）のように行列表記で表現することにする。式（１５）の行列の対角成分は常に実数であるが、非対角成分は複素数である。
【0084】
【数15】
【0085】
式（１５）の行列の対角成分が全て１となるように、下記の式（１６）のように計算することでアンテナ相関行列Ｒｃｏｒｒ（ｍ）が算出される。
【0086】
【数16】
【0087】
表示部４１は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などの表示機器などで構成され、信号処理部２０からの表示制御信号に基づいて、試験システム１の試験内容に関わる設定を行うための設定画面、試験結果、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布とチャネル容量Ｃ０の頻度分布との類似度を評価するための評価指標などを表示する。なお、表示部４１は、表示画面上のソフトキーなどの操作機能を有していてもよい。
【0088】
信号処理部２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などを含むコンピュータなどの制御装置で構成される。また、信号処理部２０は、ＣＰＵ又はＧＰＵによる所定のプログラムの実行により、実伝搬路推定特性算出部２１、パラメータ算出部２２、擬似チャネル容量算出部２４、実伝搬路チャネル容量算出部２５、頻度分布算出部２６、及び類似度評価部２７の少なくとも一部をソフトウェア的に構成することが可能である。
【0089】
なお、上記のプログラムは、ＲＯＭ又はＨＤＤにあらかじめ格納されている。あるいは、上記のプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式でコンパクトディスク、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録された状態で提供又は配布されるものであってもよい。あるいは、上記のプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータに格納され、ネットワーク経由でのダウンロードにより提供又は配布されるものであってもよい。
【0090】
以下、本実施形態の試験システム１を用いる評価方法について、図５のフローチャートを参照しながら、その処理の一例を説明する。なお、上述の試験システム１の構成の説明と重複する説明は適宜省略する。
【0091】
まず、ダウンリンク信号のＩＱデータをアンテナ装置１０のＩＱデータ出力部１１から信号処理部２０に入力する（ステップＳ１）。
【0092】
次に、実伝搬路推定特性算出部２１は、ステップＳ１で入力されたＩＱデータを用いて、実伝搬路１１０を構成する１以上のチャネルの伝搬路特性Ｈｎ
ｉｊ（ｋ）の複数の解析対象タイミングｔｎにおける推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）を算出する（実伝搬路推定特性算出ステップＳ２）。
【0093】
次に、パラメータ算出部２２は、実伝搬路推定特性算出ステップＳ２で算出された推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出する（パラメータ算出ステップＳ３）。
【0094】
次に、擬似伝搬路特性生成部３０は、パラメータ算出ステップＳ３で算出されたパラメータに応じた、複数の擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）を生成する（擬似伝搬路特性生成ステップＳ４）。
【0095】
次に、擬似チャネル容量算出部２４は、複数の擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）のそれぞれについての擬似チャネル容量Ｃｐを算出する（擬似チャネル容量算出ステップＳ５）。
【0096】
次に、実伝搬路チャネル容量算出部２５は、複数の解析対象タイミングｔｎのうちの少なくとも一部の解析対象タイミングにおける推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）のそれぞれについてのチャネル容量Ｃ０を算出する（実伝搬路チャネル容量算出ステップＳ６）。
【0097】
次に、頻度分布算出部２６は、擬似チャネル容量算出ステップＳ５で算出された擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布と、実伝搬路チャネル容量算出ステップＳ６で算出されたチャネル容量Ｃ０の頻度分布を算出する（頻度分布算出ステップＳ７）。
【0098】
次に、類似度評価部２７は、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布とチャネル容量Ｃ０の頻度分布との類似度を評価指標として算出する（類似度評価ステップＳ８）。
【0099】
次に、信号処理部２０は、類似度評価ステップＳ８で算出された評価指標を表示部４１に表示させる（ステップＳ９）。
【0100】
なお、実伝搬路チャネル容量算出ステップＳ６と頻度分布算出ステップＳ７は、擬似チャネル容量Ｃｐとチャネル容量Ｃ０の類似度を評価するための評価指標を算出するチャネル容量評価ステップを構成する。
【0101】
以上説明したように、本実施形態に係る試験システム１は、実伝搬路１１０の環境で得られた推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）の統計的な性質を特徴づけるパラメータを算出するようになっている。これにより、本実施形態に係る試験システム１は、基地局１００からのダウンリンク信号の取得時間に制限されずに、推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）の統計的な性質を特徴づけるパラメータから擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）を生成することができる。
【0102】
さらに、本実施形態に係る試験システム１は、擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）を用いて実伝搬路１１０の統計的な伝搬路特性を再現する形で、ＤＵＴ１２０の試験を実施することができる。
【0103】
また、本実施形態に係る試験システム１は、実伝搬路１１０の環境で得られた推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）のチャネル容量Ｃ０の頻度分布と、推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）の統計的な性質を特徴づけるパラメータから得られた擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）の擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布と、を算出するようになっている。さらに、本実施形態に係る試験システム１は、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布とチャネル容量Ｃ０の頻度分布との類似度を評価するようになっている。
【0104】
これにより、本実施形態に係る試験システム１は、チャネルモデルの擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）と実際の推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）との類似度をチャネル容量を使って評価することができる。つまり、本実施形態に係る試験システム１は、チャネルモデルのパラメータを算出する過程の妥当性を、チャネル容量を指標として評価することができる。ただし、推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）は、ダウンリンク信号に含まれる既知のＲＳを利用して算出するものであり、その推定精度は十分に良い。
【0105】
本実施形態に係る試験システム１及び評価方法は、主に、以下のような２つの場面で適用可能である。
場面１：実伝搬路１１０の推定特性Ｈ＾ｎ ｉｊ（ｋ）をチャネルモデルへ変換するソフトウェアを開発する際の評価（アルゴリズム上の問題があるかどうかなどの調査手段）
場面２：実伝搬路１１０の推定特性Ｈ＾ｎ ｉｊ（ｋ）をチャネルモデルへ変換するソフトウェアを利用するユーザがその変換の信頼性を確かめる手段としての評価
場面１：実伝搬路１１０の推定特性Ｈ＾ｎ ｉｊ（ｋ）をチャネルモデルへ変換するソフトウェアを開発する際の評価（アルゴリズム上の問題があるかどうかなどの調査手段）
場面２：実伝搬路１１０の推定特性Ｈ＾ｎ ｉｊ（ｋ）をチャネルモデルへ変換するソフトウェアを利用するユーザがその変換の信頼性を確かめる手段としての評価
【0106】
場面２で本実施形態に係る試験システム１及び評価方法を使う際には、実伝搬路１１０の推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）をチャネルモデルへ変換するソフトウェアの機能として、チャネルモデルを生成する都度、その変換の精度をチャネル容量のずれを示す評価指標によって評価することができるようになる。それによって、そのソフトウェアを使うユーザが、チャネルモデルと実伝搬路１１０の違いの大きさを確認しながら携帯電話端末を評価することができるようになる。
【0107】
また、本実施形態に係る試験システム１は、チャネル容量Ｃ０の頻度分布の平均値ＣＡｖｅ（Ｏｒｇ）及び幅Ｗ９５％（Ｏｒｇ）と、擬似チャネル容量Ｃｐの頻度分布の平均値ＣＡｖｅ（Ｍｏｄｅｌ）及び幅Ｗ９５％（Ｍｏｄｅｌ）を算出するようになっている。これにより、本実施形態に係る試験システム１は、チャネルモデルの擬似伝搬路特性Ｐｎ１
ｉｊ（ｋ１）と実際の推定特性Ｈ＾ｎ
ｉｊ（ｋ）との類似度を適切に評価することができる。
【0108】
以上で説明した本実施形態では、実伝搬路１１０に向けてダウンリンク信号を送信するネットワーク側の送受信装置が基地局１００であるとしたが、基地局の代わりに例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のアクセスポイントなどをネットワーク側の送受信装置としてもよい。
【符号の説明】
【0109】
１ 試験システム
１０ アンテナ装置
１１ ＩＱデータ出力部
１５ 試験装置
２０ 信号処理部
２１ 実伝搬路推定特性算出部
２２ パラメータ算出部
２４ 擬似チャネル容量算出部
２５ 実伝搬路チャネル容量算出部
２６ 頻度分布算出部
２７ 類似度評価部
２８ チャネル容量評価部
３０ 擬似伝搬路特性生成部
４１ 表示部
１００ 基地局（ネットワーク側の送受信装置）
１１０ 実伝搬路
１２０ ＤＵＴ
Ｒｘ１～ＲｘＲ アンテナ
Ｔｘ１～ＴｘＴ アンテナ
１０ アンテナ装置
１１ ＩＱデータ出力部
１５ 試験装置
２０ 信号処理部
２１ 実伝搬路推定特性算出部
２２ パラメータ算出部
２４ 擬似チャネル容量算出部
２５ 実伝搬路チャネル容量算出部
２６ 頻度分布算出部
２７ 類似度評価部
２８ チャネル容量評価部
３０ 擬似伝搬路特性生成部
４１ 表示部
１００ 基地局（ネットワーク側の送受信装置）
１１０ 実伝搬路
１２０ ＤＵＴ
Ｒｘ１～ＲｘＲ アンテナ
Ｔｘ１～ＴｘＴ アンテナ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】