JP6209576B2

JP6209576B2 - 移動体端末試験装置およびそのダウンリンク信号位相調整方法

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Publication number: JP6209576B2
Application number: JP2015209743A
Authority: JP
Inventors: ジンガルシア; パウロモラレス; 研司後藤; 育也大谷
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2035-10-26
Also published as: JP2017085270A

Description

本発明は、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）方式の移動体端末の試験を行なう装置に関し、特に、試験装置側の複数のアンテナから出力するダウンリンク（以下ＤＬと記す）信号の位相を合わせるための技術に関する。

携帯電話やスマートフォン等の移動体端末を実環境に近い無線接続環境で試験する方式として、ＯＴＡ（Over The Air）環境による試験がある。このＯＴＡ環境は、一般的に外部からのノイズを遮蔽する金属ケース（チャンバー）内に試験装置のアンテナと試験対象の移動体端末とを設置し、金属ケースの外に設けた試験装置と金属ケース内のアンテナとをケーブル接続して、試験装置と移動体端末との間で試験に必要な通信を行なうものである。

このようなＯＴＡ環境でのＭＩＭＯ方式の試験を行なう場合、試験装置側では、ベースバンドの試験用信号で直交変調されて数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚに周波数変換された複数系列のＤＬ信号を複数のアンテナにそれぞれ供給するように構成されているが、直交変調処理や周波数変換処理に用いる各ローカル信号の位相が合っていないと、各アンテナへ供給されるＤＬ信号の位相がずれることになる。しかも、この周波数変換処理用のローカル信号の位相は、装置起動時だけでなくＤＬ周波数の切替えの度にランダムに変化するから、各アンテナへ供給されるＤＬ信号の位相差もランダムに変化することになる。

このように各アンテナに供給されるＤＬ信号の位相がずれ、しかもその位相差がランダムに変化すると、移動体端末に対する測定の再現性が低下する。例えば、ＯＴＡ環境でのＭＩＭＯ方式の受信スループットの測定結果が不安定になったり、移動体端末側での受信パワーが変動する等の問題が発生する。

このため、ＭＩＭＯ方式の試験を行なう場合、その試験に先立って、予め各アンテナに供給するＤＬ信号の位相を合わせる処理が必要となる。

この位相合わせ処理として、従来では次の方法を採用していた。即ち、各アンテナへ供給する複数系列のＤＬ信号を無変調のキャリア信号とし、そのうち、特定系列のキャリア信号を基準信号、別系列のキャリア信号を被調整信号とし、基準信号と一つの被調整信号の２信号だけが出力されるように設定し、その両者の合成信号の強度を検出しながら、被調整信号の位相を回転させる。

ここで、被調整信号の位相が基準信号に一致すれば、図８のＡのように合成信号の強度は最大となり、位相が１８０度ずれれば、図８のＢのように合成信号の強度は理論的に０（実際は最小）となる。一般的に合成信号の強度が最大となるときの移相量より、強度が０（最小に）に落ち込むときの移相量の方が正確に求められるので、強度０（最小）となる移相量を求め、それに１８０度加算した量を、一つの被調整信号が基準信号と位相同期するために必要な移相量であるとする。なお、この被調整信号の位相変更は、その被調整信号そのものに対する移相処理、周波数変換処理に用いるローカル信号に対する移相処理等で実現できる。

２×２のＭＩＭＯ方式であれば送信側のアンテナは２つであるから、上記処理で位相調整は完了するが、アンテナが３つ以上ある場合には、さらに別の一つの被調整信号と基準信号について上記同様の処理を行なうことで全ての系列のキャリア信号の位相を基準信号に合わせることができ、この状態から、通信に用いる変調用信号により変調されたＤＬ信号を用いて、移動体端末の試験を開始すればよい。

なお、ＭＩＭＯ方式の移動体端末を試験するための装置の例は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１４−１５８２０６号公報

しかしながら、上記した位相合わせの方法では、基準信号と被調整信号との合成信号の強度が最小となる移相量を所定の分解能で検出する必要があり、例えば１度の分解能で検出する場合、位相を１度変えてパワーを測定するという処理を３６０回行なう必要があり、非効率的である。

特に、移動体端末に対する呼接続の試験で、ＤＬ周波数のハンドオーバー等を行なうときに、数ミリ秒程度で位相調整を完了しないと接続が切れてしまう恐れがあり、上記方法では試験を円滑に行なえない。また、上記位相調整は、試験中にＤＬ周波数を変更するたびに行なう必要があり、頻繁にＤＬ周波数を変更する試験の場合、そのたびに位相調整を行なうことになり、試験全体に要する時間が非常に長くなってしまう。

本発明は、上記問題を解決し、ＭＩＭＯ方式の移動体端末試験の際に、速やかに複数のアンテナに供給されるＤＬ信号の位相を合わせることができる移動体端末試験装置およびそのダウンリンク信号位相調整方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の移動体端末試験装置は、
端末試験用の複数系列のベースバンド信号を出力するベースバンド信号発生手段（２１）と、
ベースバンドの一定の直流信号を複数系列に出力する直流信号発生手段（２２）と、
前記ベースバンド信号発生手段が出力するベースバンド信号と、前記直流信号発生手段が出力する直流信号のいずれかを選択的に出力する信号選択スイッチ（２３）と、
前記信号選択スイッチからの出力信号に対し、ＭＩＭＯ方式の送受信アンテナ間に想定される複数の伝送路の利得および位相の情報を含む特性係数を用いた演算処理を行い、複数系列の変調用信号を出力する伝送路情報付与手段（２５）と、
前記複数系列の変調用信号でそれぞれ直交変調され、且つ試験対象の移動体端末が通信に用いる周波数帯に周波数変換された複数系列のダウンリンク信号を出力する送信部（３０）と、
前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号をそれぞれ受ける複数の送信アンテナ（４５_１〜４５_Ｎ）と、
前記送信アンテナから出力された電波に対して前記移動体端末が出力するアップリンク信号を受信する受信アンテナ（４６）と、
前記アップリンク信号および前記ダウンリンク信号の受信復調が可能な受信部（６０）と、
前記受信部に前記アップリンク信号またはダウンリンク信号のいずれかを選択的に入力させる受信信号切替スイッチ（４０、４０′、４１）と、
前記移動体端末との間の通信により試験を行なう試験モードのときには、前記信号選択スイッチから前記ベースバンド信号を出力させ、前記複数系列のダウンリンク信号の位相合わせを行なう位相調整モードのときには、前記信号選択スイッチから前記直流信号を出力させる変調切替制御手段（８１）と、
少なくとも前記受信信号切替スイッチを制御して、前記試験モードのときには、前記移動体端末が出力するアップリング信号を前記受信部に入力させて復調させ、前記位相調整モードのときには、前記アップリンク信号に代わって、前記複数系列のダウンリンク信号を１系列ずつ選択的に前記受信部に入力させて復調させる受信信号切替制御手段（８３）と、
前記位相調整モードのときに、前記受信部で順次復調される信号の位相を検出する位相検出手段（８４）と、
前記位相検出手段で順次検出される位相から、前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号の全ての位相を合わせるために必要な移相量を求め、前記伝送路情報付与手段の特性係数の位相情報を前記移相量分補正する位相補正手段（８５）とを有していることを特徴とする。

また、本発明の請求項２の移動体端末試験装置は、請求項１記載の移動体端末試験装置において、
前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号を合波する合波器（５０）を有し、
前記受信信号切替スイッチは、前記受信アンテナの出力と前記合波器の出力のいずれか一方を選択して前記受信部に与えるように構成され、
前記受信信号切替制御手段は、
前記試験モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記受信アンテナの出力を前記受信部に入力させ、前記位相調整モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記合波器の出力を前記受信部に入力させるとともに、前記伝送路情報付与手段の特性係数の利得のうち、１つの系列の変調用信号に用いられる利得を０以外の所定値に、その他の系列の変調用信号に用いられる利得を０に設定することで、１つの系列のダウンリンク信号が前記合波器に選択的に与えられるようにすることを特徴とする。

また、本発明の請求項３の移動体端末試験装置は、請求項１記載の移動体端末試験装置において、
前記受信信号切替スイッチは、前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号および前記受信アンテナの出力のいずれか一つを選択的に出力するように構成され、
前記受信信号切替制御手段は、
前記試験モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記受信アンテナの出力を前記受信部に入力させ、前記位相調整モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記複数系列のダウンリンク信号を１系列ずつ前記受信部に入力させることを特徴とする。

また、本発明の移動体端末試験装置のダウンリンク信号位相調整方法は、
ベースバンドの一定の直流信号に対し、ＭＩＭＯ方式の送受信アンテナ間に想定される複数の伝送路の利得および位相の情報を含む特性係数を用いた演算処理を行い、複数系列の変調用信号を出力する段階（Ｓ１１）と、
前記複数系列の変調用信号でそれぞれ直交変調され、且つ試験対象の移動体端末が通信に用いる周波帯に周波数変換された複数系列のダウンリンク信号を出力する段階（Ｓ１１）と、
前記複数系列のダウンリンク信号を一つずつ選択的に受信して復調し、その位相を検出する段階（Ｓ１２〜Ｓ１６）と、
前記検出した位相から、前記複数系列のダウンリンク信号の全ての位相を合わせるために必要な移相量を求め、前記特性係数の位相情報を前記移相量分補正する段階（Ｓ１７）とを含むことを特徴とする。

このように、本発明では、位相調整モードのときに、一定の直流信号を元にする変調用信号で直交変調および周波数変換された複数系列のＤＬ（ダウンリンク）信号を一つずつ受信復調してその位相を検出し、その位相から複数系列のダウンリンク信号の位相が合うために必要な移相量を求めて、変調用信号の演算に用いる伝送路の位相情報を移相量分補正している。

このため、ダウンリンク信号を選択して位相を検出するという処理を複数系列分行なうだけで済み、従来に比べて格段に短時間に位相調整を完了させることができる。

特に、ＤＬ周波数のハンドオーバー等を行なうときでも、数ミリ秒より格段に短い時間で位相調整が完了でき、接続が切れてしまう恐れがない。また、試験中にＤＬ周波数が頻繁に変更される場合でも、短時間に位相調整が完了するので、試験全体に与える影響は少なく、効率的に試験が行なえる。

本発明の実施形態の構成図実施形態の送信部の構成の一部を示す図実施形態の一部の別の構成例を示す図実施形態の全体の処理手順の一例を示すフローチャート実施形態の一部の別の構成例を示す図実施形態の位相調整の処理手順の一例を示すフローチャート実施形態の動作を説明するための信号の位相図従来の位相調整方法を説明するための図

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ＭＩＭＯ方式の移動体端末試験装置２０（以下、単に試験装置と記す）の構成を示している。なお、ここでは、基地局側送信アンテナ数と端末側受信アンテナ数とが等しい２×２、４×４、８×８等のＭＩＭＯ方式に対応した試験装置について説明するが、送受信アンテナ数が異なる４×２等のＭＩＭＯ方式にも本発明を適用できる。

この試験装置２０は、後述するように、試験対象の移動体端末との間で通信を行なって各種試験を行なう試験モードと、その試験に用いるＤＬ信号の位相合わせを行なう位相調整モードの二つの動作モードを有している。

ベースバンド信号発生手段２１は、移動体端末との通信に用いる複数（Ｎ）系列のベースバンド信号Ｓb1〜ＳbNを生成出力する。このベースバンド信号Ｓb1〜ＳbN は、ＭＩＭＯ方式が適用されるＬＴＥの移動体端末の無線アクセス方式ＯＦＤＭＡや、３Ｇの移動体端末の無線アクセス方式Ｗ−ＣＤＭＡに対応した所定帯域をもつ信号であり、各ベースバンド信号は、互いに位相が直交するＩ成分とＱ成分のデジタルデータの信号列で構成されているものとする。

直流信号発生手段２２は、ベースバンドの同一の直流信号Ｓd1〜ＳdNをＮ系列に出力する。ここで、同一の直流信号は、ベースバンドの信号の要素となるＩ成分とＱ成分のいずれか一方（例えばＩ成分）が０以外の所定値（例えば１）で不変、他方（例えばＱ成分）が０で不変のデジタルデータ列で構成されているものとする。

信号選択スイッチ２３は、Ｎ系列のベースバンド信号Ｓb1〜ＳbNと、Ｎ系列の直流信号Ｓd1〜ＳdN とを受け、そのいずれか一方の信号を選択的に出力する。この信号選択スイッチ２３は、後述する制御部８０によって制御され、前記試験モードの時には、Ｎ系列のベースバンド信号Ｓb1〜ＳbNを出力し、前記位相調整モードの時には、Ｎ系列の直流信号Ｓd1〜ＳdNを出力する。

伝送路情報付与手段２５は、信号選択スイッチ２３から出力されるＮ系列の信号Ｓ*1、〜Ｓ*Nに対し、基地局側送信アンテナ数Ｎ、端末側受信アンテナ数ＮのＭＩＭＯ方式のアンテナ間に想定される複数（Ｎ×Ｎ）の伝送路の利得および位相（遅延）の情報を含む特性係数Ｈ(1,1) 〜Ｈ(N,N) を用いた次の演算処理を行い、Ｎ系列の変調用信号Ｓm1〜ＳmNを出力する。このＮ系列の変調用信号Ｓm1〜ＳmNも、前記同様に、Ｉ成分とＱ成分のデジタルデータの信号列で構成されているものとする。

例えば、２×２（Ｎ＝２）のＭＩＭＯ方式とすると、２つの送信アンテナと２つの受信アンテナの間に４つの伝送路が想定され、その４つの伝送路の特性係数Ｈ(1,1) 〜Ｈ(2,2) が次のように定義される。

Ｈ(1,1) ＝Ｇ_１・ｅ^ｊθ１
Ｈ(1,2) ＝Ｇ₂・ｅ^ｊθ2
Ｈ(2,1) ＝Ｇ₃・ｅ^ｊθ3
Ｈ(2,2) ＝Ｇ_４・ｅ^ｊθ4
ここで、Ｇ_１〜Ｇ_４は各伝送路のゲイン、θ_１〜θ_４は、各伝送路の位相（遅延）である。

そして、２系列の入力信号をＳ*1、Ｓ*2とすると、次の演算を行なって２系列の変調用信号Ｓm1、Ｓm2を求める。

Ｓm1＝Ｈ(1,1) ・Ｓ*1＋Ｈ(2,1) ・Ｓ*2
Ｓm2＝Ｈ(1,2) ・Ｓ*1＋Ｈ(2,2) ・Ｓ*2

送信部３０は、Ｎ系列の変調用信号Ｓm1〜ＳmNのＩ、Ｑ成分で直交変調され、且つ試験対象の移動体端末が通信に用いる周波数帯に周波数変換された複数列のＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNを出力する。

送信部３０の構成は、図２の（ａ）にその一部を示すように、ｋ番目の変調用信号ＳmkのＩｋ、Ｑｋ成分をＤ／Ａ変換器３１ｋによってアナログ信号Ｉｋ′、Ｑｋ′に変換し、直交変調機能を兼ねた周波数変換部３２ｋによりＤＬ信号Ｓtkに変換する方式（ダイレクトコンバージョン方式）と、図２の（ｂ）にその一部を示すように、ｋ番目の変調用信号ＳmkのＩｋ、Ｑｋ成分をＤ／Ａ変換器３１ｋによってアナログ信号Ｉｋ′、Ｑｋ′に変換し、直交変調器３３ｋによって中間周波数帯の信号Ｓikに変換し、これをミキサが１つの単純なヘテロダイン型の周波数変換部３４ｋによってＤＬ信号Ｓtkに変換する方式のいずれでもよい。

ここで、前記したように、周波数変換部３２ｋ、３４ｋにローカル信号を与えるローカル信号発生器３５ｋ、３５ｋ′は、各種試験に対応できるように各系列で共通でないため、その位相があっておらず、同一送信周波数を用いるＭＩＭＯ方式の試験を行なう際に、その位相差が移動体端末の受信結果に影響を与え、試験結果の再現性を低下させる。なお、図２の（ｂ）のように直交変調器３３ｋによる中間周波数帯への周波数変換に関しては、各系列で共通のローカル信号発生器３６を用いることができ、しかもこのローカル信号の周波数は通常不変であるから、ＤＬ信号間の位相差に影響は与えない。

送信部３０から出力されたＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNは、受信信号切替スイッチ４０に入力される。受信信号切替スイッチ４０は、制御部８０によって制御され、前記試験モードの時には、ＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNをＮ本の送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎに入力するとともに、移動体端末１が送信するアップリンク（ＵＬ）信号を受信するための受信アンテナ４６を、後述する受信部６０に接続する。また、前記位相調整モードの時には、ＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNを合波器５０に入力し、その出力を受信部６０に入力する。

ここで、送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎおよび受信アンテナ４６は、前記したＯＴＡ環境を形成する金属ケース（チャンバー）５５内に、試験対象の移動体端末１とともに収容されているものとする。

なお、ここでは、受信アンテナ４６を、送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎと独立して示しているが、送信アンテナの一つを送受兼用としてもよい。この場合、送信部３０から出力される１系列のＤＬ信号を、サーキュレータを介して送受兼用のアンテナに入力し、そのアンテナが受信したＵＬ信号を、サーキュレータおよび受信信号切替スイッチ４０を介して受信部６０に与える。

また、送信部３０から受信信号切替スイッチ４０スイッチ接点までの各信号経路の電気長は等しく、受信信号切替スイッチ４０のスイッチ接点から送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎまでの各信号経路の電気長も等しく、受信信号切替スイッチ４０のスイッチ接点から合波器５０までの各信号経路の電気長も等しいものとする。

また、この実施例では、受信信号切替スイッチ４０が、ＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNを、Ｎ本の送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎと合波器５０のいずれか一方に振り分けるような構成されているが、図３のように、ＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNを、Ｎ本の送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎと合波器５０の双方に同時に与える構成でもよい。ただしこの場合でも、受信アンテナ４６の出力と合波器５０の出力の選択を受信信号切替スイッチ４０′で行なう必要がある。

受信部６０は、入力信号Ｓｒに対する周波数変換処理および直交復調処理を行い、ベースバンドの復調信号Ｓdet を出力する。この受信部６０の構成についても、前記送信部３０と同様に、周波数変換処理と直交復調処理を一つのローカル信号によって行なうダイレクトコンバージョン方式と、入力信号を周波数変換処理で中間周波帯に変換してから直交復調処理を行なう方式とが可能であり、いずれの方式であっても直交復調処理で得られた復調信号Ｓdet のＩ成分とＱ成分がデジタルデータの信号列に変換されて出力される。なお、この受信部６０の受信周波数（ローカル信号周波数）は、送信部３０が出力するＤＬ信号の周波数とともに、制御部８０によって制御され、端末試験の際に使用されるＵＬ周波数だけでなく、ＤＬ周波数と等しい周波数の信号の受信復調が可能となっている。

受信部６０の復調信号Ｓdet は制御部８０に入力される。制御部８０は、この試験装置２０全体の制御および試験に必要な信号処理等を行なうものであり、ハードウエア的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータにより構成され、操作部９１の操作によって入力された情報にしたがって装置内部のハードウエアの制御や、復調信号に対する各種処理、解析等を行い、試験結果等の必要な情報を表示部９２に表示する。

この制御部８０の端末試験に関する機能は多岐にわたるため、ここでは、試験対象の移動体端末に対する各種試験を予め設定されたシーケンスあるいは個別に行なう試験モードと、ＭＩＭＯ方式の試験の際のＤＬ信号の位相を合わせる位相調整モードへの移行処理や、位相調整モードの機能について説明する。

図４は、その装置全体の処理手順の概要を示すフローチャートであり、最初に、試験を行なうための準備として、位相調整モードに進んでＤＬ信号の位相調整を行い（Ｓ１）、その後に試験対象の移動体端末１との間の呼接続処理を行い（Ｓ２）、試験モードに進む（Ｓ３）。そして、この試験モード中にＤＬ周波数が変更された場合（Ｓ４）には、再び位相調整モードに移り（Ｓ５）、新たなＤＬ周波数についての位相調整処理を行ってから、試験モード（Ｓ３）に戻り、全ての試験が終了したら（Ｓ６）、試験結果を表示する（Ｓ７）。

次に、制御部８０による位相調整モードの処理について説明する。
図１に示しているように、制御部８０には、位相調整モードを行なうために必要な機能として、変調切替制御手段８１、受信信号切替制御手段８３、位相検出手段８４、位相補正手段８５が設けられている。

変調切替制御手段８１は、試験モードのときには、信号選択スイッチ２３からＮ系列のベースバンド信号Ｓb1〜ＳbNを出力させ、位相調整モードのときには、信号選択スイッチ２３からＮ系列の直流信号Ｓd1〜ＳdNを出力させる。

受信信号切替制御手段８３は、試験モードのときには、移動体端末が出力するＵＬ信号を受信部６０に入力させて復調させ、位相調整モードのときには、端末側からのＵＬ信号に代わって、Ｎ系列のＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNを一つずつ選択的に受信部６０に入力させて復調させる。

この制御は、具体的には伝送路情報付与手段２５が演算に用いる特性係数のゲイン情報の切替制御と、受信信号切替スイッチ４０の切替制御によって行なっている。

即ち、試験モードのときには、送信部３０から出力されるＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNが送信アンテナ４５_１〜４５_Ｎに入力され、受信アンテナ４６の出力（ＵＬ信号）が受信部６０に入力されるように受信信号切替スイッチ４０を切替えて、移動体端末１との通信が可能な状態とする。

また、位相調整モードのときには、送信部３０から出力されるＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNが合波器５０に入力され、その出力が受信部６０に入力されるように受信信号切替スイッチ４０を切替え、受信部６０の受信周波数を、正規のＵＬ周波数からＤＬ周波数に一時的に変更する。さらに、受信部６０に対してＤＬ信号Ｓt1〜ＳtNが１系列ごとに入力されるように、伝送路情報付与手段２５の利得値の切替処理を行なう。

なお、受信信号切替のための構成は、上記の他に、伝送路情報付与手段２５から送信部３０までの信号経路、送信部３０から受信信号切替スイッチ４０までの信号経路、あるいは受信信号切替スイッチ４０から合波器５０までの信号経路のいずれかに、信号系列ごとにスイッチを挿入し、これを開閉制御することで、ＤＬ信号を１系列ごと受信部６０に入力する構成であってもよい。

また、図５のように受信信号切替スイッチ４０と合波器５０の代わりに、Ｎ＋１：１の受信信号切替スイッチ４１を設けて、これを受信信号切替制御手段８３′で切替制御することで１系列ごとのＤＬ信号および受信アンテナ４６の出力を選択的に受信部６０に入力させてもよい。このように、ＤＬ信号そのものの信号経路をスイッチで開閉して、ＤＬ信号を１系列ずつ受信部６０へ入力する構成の場合、前記した変調用信号に用いる伝送路の特性係数の利得切替えは不要である。

位相検出手段８４は、位相調整モードのときに、ＤＬ信号を１系列ごとに受けた受信部６０から順次出力される復調信号Ｓdet を受け、その位相φ_１〜φ_Ｎを順次検出する。また、位相補正手段８５は、位相検出手段８４で順次検出される位相φ_１〜φ_Ｎから、送信部３０が出力するＮ系列のＤＬ信号の全ての位相を一致させるために必要な移相量を求め、前記伝送路情報の位相θ_１〜θ_Ｎ・Ｎをその移相量分補正する。

図６は、制御部８０の位相調整モード時の処理手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、試験装置２０の動作を説明する。

なお、ここではＮ系列の直流信号Ｓd1〜ＳdNは、図７の（ａ）に示すように、Ｑ＝０、Ｉ＝１のデータとし、予め、伝送路情報付与手段２５におけるゲインＧ_１〜Ｇ_Ｎ・Ｎは等しい値（例えば１）、位相θ_１〜θ_Ｎ・Ｎも規定値（例えば０）に初期設定されているものとする。

位相調整モードに移行したとき、始めに、信号選択スイッチ２３が直流信号Ｓd1〜ＳdNを選択するように切替えられ、受信信号切替スイッチ４０が合波器５０側に切り替えられて合波器５０の出力信号が受信部６０に入力され、受信部６０の受信周波数が、端末試験に用いる正規のＵＬ周波数から、ＤＬ周波数と等しい周波数に変更される（Ｓ１１）。

そして、ＤＬ信号の系列を指定する変数ｉが１に初期化され、その系列の変調用信号に含まれる伝送路の特性係数、Ｎ＝２の場合、Ｈ(1,1) 、Ｈ(2,1) のゲインＧ_１、Ｇ_３が０以外の正値、例えば１に設定され、その他のゲインが０に設定される（Ｓ１２、Ｓ１３）。

Ｎ＝２の場合、入力する直流信号Ｓd1、Ｓd2の大きさと位相は同じで、それに掛かる特性係数Ｈ(1,1) 、Ｈ(2,1) も等しいので、１番目の系列の変調用信号Ｓm1は、Ｓd1×Ｈ(1,1) の２倍となり、直流および係数の位相がともにゼロである。したがって、この変調用信号Ｓm1で変調されたＤＬ信号には、送信部３０内で１番目の変調用信号に対して行なわれる周波数変換処理（直交変調処理も含む）に用いるローカル信号の位相による移相分が現れることになる。

２番目の系列の変調用信号Ｓm2は、特性係数Ｈ(1,2) 、Ｈ(2,2) のゲインＧ₂、Ｇ₄が０であるから、Ｓm2＝０となり、そのＤＬ信号は出力されない。

これよって選択的に出力された１つの系列のＤＬ信号は、受信信号切替スイッチ４０および合波器５０を介して受信部６０に入力される。ここで受信部６０の受信周波数は一時的にＤＬ周波数に合わせてあるので、入力されたＤＬ信号が正しく受信されて復調されることになる。

この復調された信号Ｓdet1の位相φ_１は、制御部８０の位相検出手段８４によって検出される（Ｓ１４）。元の変調用信号は、前記したように、Ｑ＝０、Ｉ＝１の直流で位相が０であるが、送信部３０および受信部６０による移相により、例えば図７の（ｂ）のように、０以外の異なる位相φ_１になっている。位相検出手段８４は、受信部６０の復調信号のＩ成分とＱ成分から位相φ_１を算出する。この位相φ_１には、送信部３０で１番目の系列の周波数変換処理による移相分φt1と、受信部６０の周波数変換処理における移相分φｒが含まれているが、受信部６０の周波数変換処理における移相分φｒは、ＤＬ信号の系列に無関係で共通である。

この検出された位相φ_１はメモリなどに記憶され、変数ｉが次の値２に更新され、処理Ｓ１３に戻り、２番目の系列について同様の処理がなされる（Ｓ１５、Ｓ１６）。例えばＮ＝２の場合、Ｈ(1,2) 、Ｈ(2,2) のゲインＧ_２、Ｇ_４が０以外の正値、例えば１に設定され、その他のゲインが０に設定され、２番目の系列の変調用信号Ｓm2は、Ｓd1×Ｈ(1,2) の２倍となり、１番目の系列の変調用信号Ｓm2は０となる。

したがって、２番目の系列の変調用信号Ｓm2で変調されたＤＬ信号のみが出力されることになるが、そのＤＬ信号には、送信部３０内で２番目の変調用信号に対して行なわれる周波数変換処理（直交変調処理も含む）に用いるローカル信号の位相による移相分が現れ、受信信号切替スイッチ４０および合波器５０を介して受信部６０に入力され、受信部６０による移相分が加わって復調されることになる。

前記同様に２番目の系列のＤＬ信号の位相φ_２が検出されるが、この位相φ_２には、送信部３０で２番目の系列の周波数変換処理による移相分φt2と、受信部６０の周波数変換処理における共通の移相分φｒが含まれている。

２番目の系列のＤＬ信号の復調信号Ｓdet2の位相φ_２が、例えば図７の（ｃ）のように得られたとすると、位相φ_１、φ_２の差Δφ(1,2)は、送信部３０の信号系列ごとに個別になされる周波数変換処理（直交変調処理を含む）の移相量の差によるものである。したがって、この差が無くなるように調整することで、全てのＤＬ信号の基準状態における位相を一致させることができる。

以下、同様にして、全てのＤＬ信号の位相φ_１〜φ_Ｎが求められ、これらを基準値（例えば０）に合わせるために必要な移相量φh1〜φhNが求められ、伝送路情報付与手段２５の特性係数Ｈ(1,1) 〜Ｈ(N,N)の各位相θ_１〜θ_Ｎ・Ｎが各移相量分補正される（Ｓ１７）。

即ち、各位相θ_１〜θ_Ｎ・Ｎの初期値が０で、Ｎ＝２の場合、１番目の系列のＤＬ信号を変調している変調用信号Ｓm1に含まれる２つの特性係数Ｈ(1,1) 、Ｈ(2,1)の位相θ_１、θ_３の値を初期値０から移相量φh1に変更設定し、２番目の系列のＤＬ信号を変調している変調用信号Ｓm2に含まれる２つの特性係数Ｈ(1,2) 、Ｈ(2,2)の位相θ_２、θ_４の値を初期値０から移相量φh2に変更設定する。

なお、基準値は任意であり、上記のように基準値を０とした場合、補正に必要な移相量は、
φh1＝−φ_１
φh2＝−φ_２
…………
φhN＝−φ_Ｎ
となる。

また、基準値を例えば１番目の系列について得られた位相φ_１とすれば、補正に必要な移相量は、
φh1＝０
φh2＝φ_２−φ_１
…………
φhN＝φ_Ｎ−φ_１
となる。また、各位相θ_１〜θ_Ｎ・Ｎの初期値が０以外の値Ａであれば、初期値Ａを（移相量＋Ａ）に変更設定すればよい。

このようにして、各系列のＤＬ信号の基準状態における位相が合わせられた後、信号選択スイッチ２３からＮ系列のベースバンド信号を出力させ、受信信号切替スイッチ４０をアンテナ側に接続させ、さらに、受信部６０の受信周波数を、正規のＵＬ周波数に戻す（Ｓ１８）ことで、試験モードに移行できる。

前記したように、試験モードでは、移動体端末１との間で呼接続処理が行なわれ、各種の試験が行なわれることになるが、試験の途中で、ＤＬ周波数が変更される場合には、前記位相調整モードに移行して、そのＤＬ周波数での位相調整処理が再度行なわれることになる。

上記したように、試験装置２０のＤＬ信号についての位相調整処理は、直流信号で変調されたＤＬ信号の位相を順次検出し、この位相が等しくなるように伝送路情報付与手段２５で付与される位相を補正しており、信号系列の切替えおよび位相検出処理だけで極めて高速に完了できる。

このため、ＤＬ周波数のハンドオーバー等を行なうときでも、数ミリ秒より格段に短い時間で位相調整が完了でき、接続が切れてしまう恐れがない。また、試験中にＤＬ周波数が頻繁に変更される場合でも、短時間に位相調整が完了するので、試験全体に与える影響は少なく、効率的に試験が行なえる。

また、この実施形態では、位相を補正する手段として、伝送路情報付与手段２５の特性係数の位相値を補正する方法を採用しており、デジタル演算で用いる数値の変更だけでＤＬ信号の位相を合わせることができ、極めて高い周波数を扱う送信部３０のローカル信号等に対する位相制御を行なう必要が無く、低コストに実現できる。

なお、上記動作説明では、全てのＤＬ信号についての位相を検出してから、補正を行なうようにしていたが、一つのＤＬ信号についての位相を検出し、その検出位相が基準値となるように補正してから、次のＤＬ信号の位相を検出する手順であってもよい。

１……移動体端末、２０……移動体端末試験装置、２１……ベースバンド信号発生手段、２２……直流信号発生手段、２３……信号選択スイッチ、２５……伝送路情報付与手段、３０……送信部、４０、４０′、４１……受信信号切替スイッチ、４５_１〜４５_Ｎ……送信アンテナ、４６……受信アンテナ、５０……合波器、５５……金属ケース、６０……受信部、８０……制御部、８１……変調切替制御手段、８３、８３′……受信信号切替制御手段、８４……位相検出手段、８５……位相補正手段、９１……操作部、９２……表示部

Claims

端末試験用の複数系列のベースバンド信号を出力するベースバンド信号発生手段（２１）と、
ベースバンドの一定の直流信号を複数系列に出力する直流信号発生手段（２２）と、
前記ベースバンド信号発生手段が出力するベースバンド信号と、前記直流信号発生手段が出力する直流信号のいずれかを選択的に出力する信号選択スイッチ（２３）と、
前記信号選択スイッチからの出力信号に対し、ＭＩＭＯ方式の送受信アンテナ間に想定される複数の伝送路の利得および位相の情報を含む特性係数を用いた演算処理を行い、複数系列の変調用信号を出力する伝送路情報付与手段（２５）と、
前記複数系列の変調用信号でそれぞれ直交変調され、且つ試験対象の移動体端末が通信に用いる周波数帯に周波数変換された複数系列のダウンリンク信号を出力する送信部（３０）と、
前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号をそれぞれ受ける複数の送信アンテナ（４５_１〜４５_Ｎ）と、
前記送信アンテナから出力された電波に対して前記移動体端末が出力するアップリンク信号を受信する受信アンテナ（４６）と、
前記アップリンク信号および前記ダウンリンク信号の受信復調が可能な受信部（６０）と、
前記受信部に前記アップリンク信号またはダウンリンク信号のいずれかを選択的に入力させる受信信号切替スイッチ（４０、４０′、４１）と、
前記移動体端末との間の通信により試験を行なう試験モードのときには、前記信号選択スイッチから前記ベースバンド信号を出力させ、前記複数系列のダウンリンク信号の位相合わせを行なう位相調整モードのときには、前記信号選択スイッチから前記直流信号を出力させる変調切替制御手段（８１）と、
少なくとも前記受信信号切替スイッチを制御して、前記試験モードのときには、前記移動体端末が出力するアップリング信号を前記受信部に入力させて復調させ、前記位相調整モードのときには、前記アップリンク信号に代わって、前記複数系列のダウンリンク信号を１系列ずつ選択的に前記受信部に入力させて復調させる受信信号切替制御手段（８３）と、
前記位相調整モードのときに、前記受信部で順次復調される信号の位相を検出する位相検出手段（８４）と、
前記位相検出手段で順次検出される位相から、前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号の全ての位相を合わせるために必要な移相量を求め、前記伝送路情報付与手段の特性係数の位相情報を前記移相量分補正する位相補正手段（８５）とを有する移動体端末試験装置。
前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号を合波する合波器（５０）を有し、
前記受信信号切替スイッチは、前記受信アンテナの出力と前記合波器の出力のいずれか一方を選択して前記受信部に与えるように構成され、
前記受信信号切替制御手段は、
前記試験モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記受信アンテナの出力を前記受信部に入力させ、前記位相調整モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記合波器の出力を前記受信部に入力させるとともに、前記伝送路情報付与手段の特性係数の利得のうち、１つの系列の変調用信号に用いられる利得を０以外の所定値に、その他の系列の変調用信号に用いられる利得を０に設定することで、１つの系列のダウンリンク信号が前記合波器に選択的に与えられるようにすることを特徴とする請求項１記載の移動体端末試験装置。
前記受信信号切替スイッチは、前記送信部が出力する複数系列のダウンリンク信号および前記受信アンテナの出力のいずれか一つを選択的に出力するように構成され、
前記受信信号切替制御手段は、
前記試験モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記受信アンテナの出力を前記受信部に入力させ、前記位相調整モードのときに、前記受信信号切替スイッチが前記複数系列のダウンリンク信号を１系列ずつ前記受信部に入力させることを特徴とする請求項１記載の移動体端末試験装置。
ベースバンドの一定の直流信号に対し、ＭＩＭＯ方式の送受信アンテナ間に想定される複数の伝送路の利得および位相の情報を含む特性係数を用いた演算処理を行い、複数系列の変調用信号を出力する段階（Ｓ１１）と、
前記複数系列の変調用信号でそれぞれ直交変調され、且つ試験対象の移動体端末が通信に用いる周波帯に周波数変換された複数系列のダウンリンク信号を出力する段階（Ｓ１１）と、
前記複数系列のダウンリンク信号を一つずつ選択的に受信して復調し、その位相を検出する段階（Ｓ１２〜Ｓ１６）と、
前記検出した位相から、前記複数系列のダウンリンク信号の全ての位相を合わせるために必要な移相量を求め、前記特性係数の位相情報を前記移相量分補正する段階（Ｓ１７）とを含むことを特徴とする移動体端末試験装置のダウンリンク信号位相調整方法。