JP5010426B2 - 基地局エミュレータによる端末のｃｉｎｒ測定精度試験用テスト信号の生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法に関し、特に、１台の基地局エミュレータにより携帯インターネット端末機のＣＩＮＲ測定精度を効率的且つ簡単に試験することができるようにした基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法に関する。

現在、無線でインターネットにアクセスできる方法は、大きく分けて、ＷＡＰ（Wireless Application Protocol）やＷＩＰＩ（Wireless Internet Platform for Interoperability）などのプラットホームを基盤として移動電話網を介してアクセスする方法と、公衆無線ＬＡＮとアクセスポイント（Access Point）を介してアクセスする方法がある。しかし、移動電話網を介する方法の場合には、画面のサイズや入力インタフェースの制約、及び従量制による課金体系などのため、普遍的なインターネット接続手段としての根本的な限界があった。また、無線ＬＡＮの場合には、アクセスポイントを中心に半径数十メートル程度のエリアでのみ使用可能であるという地域的な制約の他に、移動性に乏しいという根本的な問題点があった。

このような問題点を解決するために、ＡＤＳＬ水準の品質とコストで停止または中速移動時にも高速インターネット接続が可能な「携帯インターネット」（Mobile WiMAXまたはそのサブセットとして韓国の標準であるWiBro）が提案されている。

一方、端末（Subscriber Station）の性能テストは、製品の発売及び販売前に、誤作動を起こしたり性能に異常がある端末をあらかじめ区分して市場に流通しないようにする低質製品を取り除く一連の過程である。韓国では、韓国情報通信技術協会に情報通信機器の性能試験過程が設けられており、テストに通過しない機器は市場に流通しないように法律で制限している。最近、新しい無線通信システムとして注目を受けている携帯インターネットに対してもこのような端末性能試験過程を設けるための努力がなされている。

このような性能試験項目の１つである「ＣＩＮＲ」は、Carrier to Interference plus Noise Ratioの略字で、自分の信号キャリアー（以下、自己信号と言う。）に対する電力値を干渉信号と雑音信号の和の電力値の比率で割った値である。すなわち、ＣＩＮＲが相対的に高い場合は、雑音及び干渉より自己信号が大きいことを意味するので、より良い品質の信号を受信するようになり、エラーが発生することなくデータを受信できる確率が高くなる。これに対し、ＣＩＮＲが相対的に低い場合は、雑音及び干渉のためエラーのあるデータを受信する確率が高くなり、サービス品質を低下させてしまう。

携帯インターネットシステムではこのように、ＣＩＮＲによって変わるデータエラー率を考慮して端末からＣＩＮＲを報告するようにし、その情報を利用して端末を管理するようになる。「ＣＩＮＲ測定機能精度測定」の試験プロセスは、このように、端末がＣＩＮＲを正確に報告しているかどうかを測定するテストであって、基地局が正確なＣＩＮＲ情報を有して端末を管理するための環境を構築するために必須のテストプロセスである。一般的に「ＣＩＮＲ測定機能精度測定」試験では、端末が報告するＣＩＮＲを測定するために、実際の端末に提供された信号が持っているＣＩＮＲと比較して、その差が所定の基準値以内であれば、その端末を異常のない端末と見なす。

図１は、従来例による携帯インターネットシステムにおける端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのシステム構成図である。２台以上の信号発生器を用いてテスト信号を生成する方法を説明している。図１に示される測定システムによれば、１台の信号発生器１０から生成されて出力される信号は、端末１００が必要とする自己信号と見なし、残りの１台の信号発生器２０から生成されて出力される信号は干渉信号と見なして、２台の信号発生器（１０、２０）からそれぞれ生成されて出力される信号の電力比を手動で制御することによってＣＩＮＲを所望の数値に変化させる。勿論ここで２つの信号は、互いに異なるデータの信号である。

しかし、図１に示される測定システムによって試験を行う場合には、２台以上の信号発生器（１０、２０）が必要であり、ＣＩＮＲを操作するために２台の機器を全て操作する必要があり、信号伝送時点を一致させるために信号発生器（１０、２０）の間における同期維持のためのトリガー（Trigger）ライン５０を接続しなければならない。さらには、各信号発生器（１０、２０）から生成されて出力される信号を合わせて端末１００に伝送するために、結合器（Combiner）を使用する必要があり、複雑で効率性が低下するという問題点がある。

また、これによれば、端末１００に対するネットワーク接続プロセスを行うことができないため、端末１００のネットワーク接続過程及びそれ以降におけるＣＩＮＲ測定精度報告が正確であるかどうか測定することができないと言う問題点がある。

図２は、また他の従来例による携帯インターネットシステムにおける端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのシステム構成図である。１台の基地局エミュレータと１台の信号発生器を用いてテスト信号を生成する方法を説明している。ここで、基地局エミュレータ（Base Station Emulator）６０は、端末１００が基地局に接続するために伝送した信号を受信し、それに対応する信号を伝送して、実際に基地局の役割を代わりに担い、端末１００の性能を計測する機能を有した携帯インターネット計測器を意味する。このように、図２のシステムでは、１台の基地局エミュレータ６０を介して端末１００はネットワークエントリープロセス（Network Entry Process）を実行することができる。この時信号発生器７０は、干渉信号生成機能をし、基地局エミュレータ６０から出る自己信号と、信号発生器７０から出る干渉信号の電力比によってＣＩＮＲを調節することができる。このような方法で試験を行う場合、第１の方法では不可能だったネットワーク接続以降のＣＩＮＲ報告が正確であるかどうかが測定可能であるというメリットがある。実際に、ＣＩＮＲ測定精度試験プロセスにおいて、基本的に端末１００がネットワーク接続以降に測定されたＣＩＮＲ報告について試験するようになっている場合は、第２のシステムによってのみ試験を行うことができる。

しかし、この場合にも２台の機器が必要であり、このため自己信号と干渉信号の伝送時点の同期を合わせるためのトリガーライン９０が必要で、端末４０に接続するために結合器８０を利用して信号を合わせて端末４０に伝送しなければならないという問題点がある。また、ＣＩＮＲを調節するために、２台の機器を全て考慮しなければならず、操作性が低下し、面倒であるという問題点がある。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、１台の基地局エミュレータによりＣＩＮＲ測定精度試験を行うためのテスト信号を生成できるようにすることで、同期維持のためのトリガーラインや結合器が不要であるとともに操作が簡単で、試験環境を構築するためのコストも減らすことができるようにした基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を提供することである。

上記目的を達成するためになされた本発明は、セルＩＤとセグメントの識別のために、多数の互いに異なるＢＰＳＫ変調パターンを有するプリアンブルデータを前記セルＩＤとマッチングさせて格納するプリアンブルコード変換テーブル及び基地局エミュレーティング機能を有する１台の携帯インターネット基地局エミュレータが端末に接続されて端末のＣＩＮＲ測定精度試験を行い、あらかじめ定められたセルＩＤに対応するプリアンブルコードを確認し、前記プリアンブルコードにマッチングするプリアンブルデータを前記プリアンブルコードテーブルから読み出して自己プリアンブルデータとして取る（ａ）段階と、自己パイロットデータ及び各種情報データを生成して自己信号データの生成を完了する（ｂ）段階と、前記（ａ）段階のセルＩＤを除いた残りのセルＩＤに対応するプリアンブルコードのうちの１つを任意に選択し、これにマッチングするプリアンブルデータを前記プリアンブルコードテーブルから読み出して干渉プリアンブルデータとして取る（ｃ）段階と、干渉パイロットデータを生成する（ｄ）段階と、前記段階（ｂ）で生成された自己信号データに前記段階（ｃ）及び前記段階（ｄ）でそれぞれ生成された干渉プリアンブルデータ及び前記干渉パイロットデータを加算してテスト信号データを生成する（ｅ）段階とを含んで構成される。

このような構成において、前記（ｃ）段階で生成された干渉プリアンブルデータを前記（ｄ）段階の前記干渉パイロットデータとして見なすことができる。これと異なり、前記（ｄ）段階で前記干渉パイロットデータは、前記（ｂ）段階で生成された前記自己パイロット信号をあらかじめ定められた大きさに任意に増加または減少させて生成することも可能である。

本発明の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法によれば、信号発生器なしに１台の基地局エミュレータによって実現することができ、コストを減らすことができる。さらに、基地局エミュレータで干渉信号を発生し、加算するための処理時間を短縮することができ、端末は、プリアンブル信号とパイロット信号のみを利用してＣＩＮＲ値を測定して報告するので、データ信号に対する干渉を生成する必要がなく、これによって干渉信号を生成及び加算する処理速度を短縮することができる。また、携帯インターネットシステムの信号を形成するためには、複雑な処理プロセスを必要とするが、本発明の方法によれば、複雑な計算なしにメモリに積載された値を読み出して使用することで、処理時間を短縮し、簡単に干渉信号を生成することができる。

以下、添付した図面を用いながら、本発明の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法の好適な実施例に対して詳細に説明する。まず、携帯インターネットシステムについて概略的に説明する。

図３は、一般的な携帯インターネットシステムのネットワーク構成図である。図３に示すように、携帯インターネットシステムの基本的なネットワークは、大きく分けて、携帯端末機（ＰＳＳ：Portable Subscriber Station）、基地局（ＲＡＳ：Radio Access Station）、及び制御局（ＡＣＲ：Access Control Router）で構成されている。このような構成において、端末機（ＰＳＳ）は、携帯インターネット無線接続、ＩＰ基盤サービス接続、ＩＰ移動性、端末／使用者認証及び保安、マルチキャストサービス受信、及び他の網との連動機能などを行う。一方、基地局（ＲＡＳ）は、携帯インターネット無線接続、無線リソース管理及び制御、移動性（ハンドオフ）支援、認証及び保安、ＱｏＳ提供、ダウンリンクマルチキャスト、課金、統計情報生成及び通報機能などを行う。最後に、制御局（ＡＣＲ）は、ＩＰルーティング及び移動性管理、認証及び保安、ＱｏＳ提供、ＩＰマルチキャスト、課金サーバに対する課金サービス提供、制御局（ＡＣＲ）内の基地局（ＲＡＳ）間の移動性制御、リソース管理及び制御機能などを行う。

図４は、本発明の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのシステム構成図である。図４に示すように、本発明の方法によれば、１台の基地局エミュレータ２００のみを使用して自己信号と干渉信号が結合された試験用テスト信号を生成している。このように、端末１００のＣＩＮＲ測定精度試験機能を有した本発明の基地局エミュレータ２００は、基地局の一部機能をエミュレーティング（Emulating）して端末１００との間で実際の基地局のようにＣＩＮＲ報告要請メッセージのような各種ＭＡＣメッセージ及びＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号を伝達するとともに、端末１００との通信に必要な各種メッセージを定められた時期、必要または関連イベントの発生によって実時間で変調及びエンコーディングする機能を行う。この他にも、端末１００からＣＩＮＲ測定報告が含まれたＵＬサブフレームを受信して必要な分析を行うようになる。一方、基地局エミュレータ２００は、有線ケーブルを介して端末１００のＲＦ入/出力端子１１０に接続されることができる。

より詳しくは、本発明による基地局エミュレータ２００は、図４に示すように、機器の全般の動作を総括的に制御する制御部２１０と、使用者から端末性能測定、つまり、ＣＩＮＲ測定精度試験のために必要な各種事項、例えば、後で述べるが自己プリアンブルデータとして使用されるセルＩＤに対応するプリアンブルコードや所望のＣＩＮＲ値を設定したり、入力するために使用されるキー入力部２２０と、機器の動作中に発生する各種事項や性能分析結果を使用者に視覚的に知らせるディスプレイ２３０と、制御部２１０の制御によって端末１００との間でネットワークエントリー手続きを実行し、ＣＩＮＲ測定精度試験のためのテスト信号を生成する信号発生部２７０と、使用者からの設定または入力事項を格納するとともに、試験用テスト信号の生成過程で発生する各種データを一時的に格納するメモリ２６０と、信号発生部２７０により発生された各種デジタルデータを相応するアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２５０と、Ｄ／Ａ変換部２５０により変換されたアナログ信号をＲＦ変調して出力し、端末１００からＲＦ変調されて受信される信号をＲＦ復調するＲＦ処理部２４０と、ＲＦ処理部２４０により復調されたアナログ信号を相応するデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２８０と、Ａ／Ｄ変換部２８０により変換されたデジタルデータをデコーディングして分析する信号分析部２７５と、ＲＦ処理部２４０をそれぞれＤ／Ａ変換部２５０とＡ／Ｄ変換部２８０に択一的に接続するスイッチ２９５と、制御部２１０の制御によってスイッチ２９５を駆動するスイッチ駆動部２９０とを含んで構成されることが好ましい。

上記構成において、信号生成部２７０と信号分析部２７５は、それぞれＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）ボードにより実現することができる。制御部２１０は、通常のマイクロコンピュータにより実現することができ、ディスプレイ２３０は、ＣＲＴやＬＣＤなどのようなフラットパネル表示装置により実現することができる。スイッチ２９５は、無接点半導体スイッチにより実現することができる。

一方、本発明の基地局エミュレータ２００では、単一の制御部２１０が信号発生部２７０と信号分析部２７５を全て制御するので、別途のトリガーラインが不要である。

図５は、本発明の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのフローチャートである。特に断らない限り、制御部２１０が主体となって実行される。図６は、本発明の方法において、自己信号に干渉信号が加算される部分を説明するための図である。まず、図５に示すように、ステップＳ１０では、基地局エミュレータ２００がテストしようとする端末１００にＲＦ入/出力端子１１０を介して接続された状態でＣＩＮＲ測定精度試験モードに入る。このステップＳ１０は、使用者の命令によって行われる。

次に、ステップＳ１２では、あらかじめ定められたセルＩＤに対応するプリアンブルコードを確認し、これにマッチングする自己プリアンブルデータをあらかじめ用意したプリアンブルコードテーブルから読み出す。ここで、携帯インターネットシステムにおいて、基地局から端末に向かうダウンリンク信号は、大きく分けて、その第１のシンボル区間に配置されてフレームタイミング獲得、周波数オフセット推定、セル探索、シンボルタイミング推定、及びチャネル測定と推定などのためのプリアンブル信号、各種試験や測定のためのパイロット信号、各種情報やコンテンツが含まれたデータ信号がある。さらに、プリアンブル信号は、基地局の固有番号（セルＩＤ）とセグメントの識別のために全部で１１４種の互いに異なるＢＰＳＫ変調パターンを有する一方、パイロット信号は、常に固定値を持って規格にあらかじめ定められたスロットに配置されるようになる。

次に、ステップＳ１４では、自分のパイロットデータ及び各種情報データを生成して自己信号の生成を完了し、さらに、ステップＳ１６では、前記セルＩＤ、つまり、自己プリアンブルデータとして使用されるプリアンブルコードに対応するセルＩＤを除いた残りの１１３個のセルＩＤに対応するプリアンブルコードのうちの１個を任意に選択する。次に、ステップＳ１８では、このように選択されたプリアンブルコードにマッチングするプリアンブルデータを前記プリアンブルコードテーブルから読み出して干渉プリアンブルデータとして取った後、さらに干渉パイロットデータを生成し、これを前記生成された自己信号に加算するようになる。

より詳しくは、実際に干渉信号を生成するためには、干渉プリアンブル信号、干渉パイロット信号及び干渉データ信号を全て生成しなければならないが、実際に、端末１００は、プリアンブル信号とパイロット信号のみでＣＩＮＲ値を測定することができるので、データ信号に干渉を加味する過程は省略することができる。また、このため、データ信号に干渉を加味するための処理時間が短縮される。すなわち、実時間で端末１００と信号を交換しなければならない基地局エミュレータ１００において、処理時間を短縮することは大いに重要であるので、データ信号には干渉を加味しないようにする。 図６は、上記のように、ダウンリンクフレームにおいて、プリアンブル領域とパイロット領域（斜線部分参照）でのみ自己信号及び干渉信号が加算されることを示す。

一方、干渉パイロットデータの生成は、固定の自己パイロット値から干渉の大きさだけランダムに増加または減少させることによって生成することができる。しかし、干渉プリアンブル信号からなるデータもまたランダムに発生すると言えるので、干渉パイロット信号を別に形成する必要なく、干渉プリアンブルデータを干渉パイロットデータと見なして自己パイロットデータに加算すれば良い。これを数式で表すと次のようになる。干渉プリアンブル信号及び干渉パイロット信号をそれぞれＩ_ｐｂ及びＩ_ｐとし、自己プリアンブル信号及び自己パイロット信号をそれぞれＳ_ｐｂ及びＳ_ｐとする場合、入力されたＣＩＮＲ値のＲは、次のように定義される。

一方、上記のように、干渉プリアンブル信号を用いて干渉パイロット信号を形成するので、干渉パイロット信号は、次の式２のようになる。

上記式２で、αはパイロット信号とプリアンブル信号との大きさの比率を示す。一方、自己信号及び干渉信号が加算されたプリアンブル信号とパイロット信号をそれぞれＴｐｂ及びＴｐとする場合、これらは各々次の式３及び式４で表わされる。この時、干渉プリアンブル信号と干渉パイロット信号の大きさ値は、自己プリアンブル信号の大きさ｜Ｓ_ｐｂ|及びＲ値により式５と式６で表わされる。

図５に戻って参照すれば、このためにステップＳ２０では、干渉プリアンブルデータから干渉パイロット信号を生成するためにこれをメモリに積載し、さらに、ステップＳ２２では、自己信号データ及び干渉信号データの加算を始める。すなわち、ステップＳ２４では、加算しようとする自己信号が自己プリアンブルデータであるかどうかをチェックする。自己プリアンブルデータである場合には、自己プリアンブルデータとメモリに積載した干渉プリアンブルデータを加算した後、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、自己信号と干渉信号が加算されてなるテスト信号データが完成したか、つまり、ダウンリンクフレームが完成したかどうかをチェックする。ステップＳ３４の判断結果、テスト信号データが完成しない場合には、再びステップＳ２４に復帰する。一方、ステップＳ２４の判断結果、現在処理する自己信号部分が自己プリアンブルデータではない場合には、再びステップＳ２８に移動して自己パイロットデータであるかを判断する。ステップＳ２８の判断結果、自己パイロットデータではない場合には、データ信号に該当するので、ステップＳ３２でそれを無視してステップＳ３４に進む。一方、自己パイロットデータである場合には、ステップＳ３０に進んでメモリに積載した干渉プリアンブルデータを干渉パイロットデータと見なし、自己パイロットデータに加算するようになる。このようにしてステップＳ３４でテスト信号データが完成すれば、ステップＳ３６に進んで上記のように生成されたテストデータをＤ／Ａ変換及びＲＦ処理して端末１００に伝送する。その後、端末１００から報告されるＣＩＮＲ値を確認し、その測定精度を試験するようになる。

本発明の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。例えば、実施例では言及しないが、ＣＩＮＲ測定精度試験前に、基地局エミュレータ２００は、端末１００との間で必要なネットワーク接続プロセスが完了した状態で行われることができる。このようなネットワーク接続プロセスについて説明すれば、基地局を含むシステムが新しい端末または新しいノード（node）を通信網に登録するときに適用し得るプロセスを支援する必要があるが、端末が電源をつけた後、基地局との通信品質維持、ＵＬ区間の開始点補正及び基地局からの通信のためのＣＩＤ割当及び支援プロファイルに対する協議をするためにネットワーク接続プロセスを行う。

一方、必要に応じて、自己プリアンブルデータ及び干渉プリアンブルデータのみを加算したり、自己パイロットデータ及び干渉パイロットデータのみを加算してテスト信号を生成することも可能である。

従来例による携帯インターネットシステムにおける端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのシステム構成図である。 他の従来例による携帯インターネットシステムにおける端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのシステム構成図である。 一般的な携帯インターネットシステムのネットワーク構成図である。 本発明の生成方法を適用することができる基地局エミュレータの一実施例によるブロック構成図である。 本発明の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の方法による自己信号に干渉信号が加算される部分を説明するための図である。

符号の説明

１０、２０、７０…信号発生器
３０、８０…結合器
５０、９０…トリガーライン
１００…携帯インターネット端末機
２００…基地局エミュレータ
２１０…制御部
２２０…キー入力部
２３０…ディスプレイ
２４０…ＲＦ処理部
２５０…Ｄ／Ａ変換部
２６０…メモリ
２７０…信号発生部
２７５…信号分析部
２８０…Ａ／Ｄ変換部
２９０…スイッチ駆動部
２９５…スイッチ

Claims (3)

1. セルＩＤとセグメントの識別のために、多数の互いに異なるＢＰＳＫ変調パターンを有するプリアンブルデータを前記セルＩＤとマッチングさせて格納するプリアンブルコード変換テーブル及び基地局エミュレーティング機能を有する１台の携帯インターネット基地局エミュレータが端末に接続されて端末のＣＩＮＲ測定精度試験を行い、
   あらかじめ定められたセルＩＤに対応するプリアンブルコードを確認し、前記プリアンブルコードにマッチングするプリアンブルデータを前記プリアンブルコードテーブルから読み出して自己プリアンブルデータとして取る（ａ）段階と、
   自己パイロットデータ及び各種情報データを生成して自己信号データの生成を完了する（ｂ）段階と、
   前記（ａ）段階のセルＩＤを除いた残りのセルＩＤに対応するプリアンブルコードのうちの１つを任意に選択し、これにマッチングするプリアンブルデータを前記プリアンブルコードテーブルから読み出して干渉プリアンブルデータとして取る（ｃ）段階と、
   干渉パイロットデータを生成する（ｄ）段階と、
   前記段階（ｂ）で生成された自己信号データに前記段階（ｃ）及び前記段階（ｄ）でそれぞれ生成された干渉プリアンブルデータ及び前記干渉パイロットデータを加算してテスト信号データを生成する（ｅ）段階とを含んで構成される基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法。
2. 前記（ｃ）段階で生成された干渉プリアンブルデータを前記（ｄ）段階の前記干渉パイロットデータと見なすことを特徴とする請求項１に記載の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法。
3. 前記（ｄ）段階で前記干渉パイロットデータは、前記（ｂ）段階で生成された前記自己パイロット信号をあらかじめ定められた大きさに任意に増加または減少させて生成することを特徴とする請求項１に記載の基地局エミュレータによる端末のＣＩＮＲ測定精度試験用テスト信号の生成方法。

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