JP6247329B2 - Mobile terminal test apparatus and mobile terminal test method - Google Patents
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Description
本発明は、移動端末の試験を行なう移動端末試験装置に関する。 The present invention relates to a mobile terminal test apparatus for testing a mobile terminal.
携帯電話やデータ通信端末等の移動端末を開発した場合、この開発した移動端末が正常に通信を行なえるか否かを試験する必要がある。このため、実際の基地局の機能を擬似する擬似基地局として動作する試験装置に試験対象の移動端末を接続し、試験装置と移動端末との間で通信を行ない、この通信の内容を確認する試験を行なっている。 When a mobile terminal such as a mobile phone or a data communication terminal is developed, it is necessary to test whether or not the developed mobile terminal can communicate normally. For this reason, a mobile terminal to be tested is connected to a test apparatus that operates as a pseudo base station that simulates the function of an actual base station, and communication is performed between the test apparatus and the mobile terminal to confirm the contents of this communication. A test is being conducted.
また、無線通信の規格を作成している３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の規格のなかで、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）の技術が導入されている。ＯＦＤＭによる伝送はマルチキャリア伝送の一種であり、サブキャリアと呼ばれる複数の狭帯域信号を多重にし、伝送することにより伝送帯域を拡張する。 Also, 3GPP (3rd Generation Partnership Project), which is creating a wireless communication standard, has introduced OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) technology among LTE (Long Term Evolution) standards. Yes. Transmission by OFDM is a type of multicarrier transmission, and a plurality of narrowband signals called subcarriers are multiplexed and transmitted to extend the transmission band.
特許文献１はこのようなＯＦＤＭにまつわる技術の一つである。当該文献は、ＯＦＤＭを用いたシステムにおいて、伝送データ中の基準信号（ＲＳ；Reference Signal）が、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex；周波数分割複信）による信号か、またはＴＤＤ（Time Division Duplex；周波数分割複信）による信号なのかを判定する技術を開示している。
ＯＦＤＭにおいては複数のサブキャリアが多重化されており、試験装置が移動端末からの無線信号を円滑に受信することは重要であるが、種々の要因により、移動端末からの無線信号に本来発信すべき周波数からの周波数ずれ（周波数エラー、周波数オフセットなどとも呼ばれる）が生じることがある。このような場合、試験装置は移動端末からの無線信号の周波数を正しい周波数に補正することが必要となる。 In OFDM, a plurality of subcarriers are multiplexed, and it is important for the test apparatus to smoothly receive a radio signal from the mobile terminal. However, due to various factors, the subcarrier is originally transmitted to the radio signal from the mobile terminal. A frequency deviation from the power frequency (also called frequency error, frequency offset, etc.) may occur. In such a case, the test apparatus needs to correct the frequency of the radio signal from the mobile terminal to the correct frequency.
上述したような事情において、従来の試験装置は、試行錯誤して定める方式により、受信した無線信号を試験装置の理想の設定周波数に補正することが行われている。しかしながら、このような補正処理は長い時間を必要とし、特に周波数エラーが大きいと、所定の時間内に補正処理を完了することができない場合もあった。 Under the circumstances described above, a conventional test apparatus corrects a received radio signal to an ideal set frequency of the test apparatus by a method determined by trial and error. However, such correction processing requires a long time. In particular, when the frequency error is large, the correction processing may not be completed within a predetermined time.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、たとえ移動端末からの無線信号に周波数エラーが生じていても、無線信号を速やかに補正し、試験を行うことのできる移動端末試験装置及び移動端末試験方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if a frequency error occurs in the radio signal from the mobile terminal, the mobile terminal test apparatus can quickly correct the radio signal and perform a test. And a mobile terminal test method.
本発明は、移動端末との間で通信を行い、当該移動端末の試験を行う移動端末試験装置であって、当該移動端末試験装置は、移動端末からの無線信号中のサイクリックプレフィックスに基づき、当該サイクリックプレフィックスに対応する前記無線信号のスタートタイミングを検出し、前記スタートタイミングに基づき、前記無線信号のサブキャリアの周波数帯域より小さい非整数倍周波数エラーを算出し、当該非整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する非整数倍周波数エラー補正を行い、前記非整数倍周波数エラー補正の後、前記サブキャリアの周波数帯域の整数倍に相当する整数倍周波数エラーを算出し、当該整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する整数倍周波数エラー補正を行い、前記無線信号の全周波数エラーを補正する。 The present invention is a mobile terminal test apparatus that performs communication with a mobile terminal and tests the mobile terminal, and the mobile terminal test apparatus is based on a cyclic prefix in a radio signal from the mobile terminal, The start timing of the radio signal corresponding to the cyclic prefix is detected, and based on the start timing, a non-integer multiple frequency error smaller than the frequency band of the subcarrier of the radio signal is calculated, and the amount corresponding to the non-integer multiple frequency error is calculated. Non-integer multiple frequency error correction for correcting the frequency of the radio signal is performed, and after the non-integer multiple frequency error correction, an integer multiple frequency error corresponding to an integral multiple of the frequency band of the subcarrier is calculated. Performing an integer multiple frequency error correction for correcting the frequency of the radio signal by the amount of the frequency error, To compensate for all the frequency error of the issue.
また本発明は、移動端末との間で通信を行い、当該移動端末の試験を行う移動端末試験方法であって、移動端末からの無線信号中のサイクリックプレフィックスに基づき、当該サイクリックプレフィックスに対応する前記無線信号のスタートタイミングを検出するステップと、前記スタートタイミングに基づき、前記無線信号のサブキャリアの周波数帯域より小さい非整数倍周波数エラーを算出し、当該非整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する非整数倍周波数エラー補正を行うステップと、前記非整数倍周波数エラー補正の後、前記サブキャリアの周波数帯域の整数倍に相当する整数倍周波数エラーを算出し、当該整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する整数倍周波数エラー補正を行うステップと、を備える。 Further, the present invention is a mobile terminal test method for performing communication with a mobile terminal and testing the mobile terminal, and supports the cyclic prefix based on a cyclic prefix in a radio signal from the mobile terminal. Detecting a start timing of the radio signal, and calculating a non-integer multiple frequency error smaller than a frequency band of a subcarrier of the radio signal based on the start timing, and by the amount of the non-integer multiple frequency error A non-integer multiple frequency error correction step for correcting the frequency, and after the non-integer multiple frequency error correction, an integer multiple frequency error corresponding to an integral multiple of the frequency band of the subcarrier is calculated, Performing an integer multiple frequency error correction for correcting the frequency of the radio signal by , Comprising a.
本発明によれば、移動端末からの無線信号に大きい周波数エラーが生じていても、当該周波数エラーを円滑に補正し、移動端末の試験を行うことができる。 According to the present invention, even if a large frequency error occurs in the radio signal from the mobile terminal, the frequency error can be corrected smoothly and the mobile terminal can be tested.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１において、本発明の一実施形態に係る移動端末試験装置１は、擬似基地局として同軸ケーブル等の有線で、移動端末２と無線信号を送受信するようになっている。なお、移動端末試験装置１は、アンテナを介して無線で移動端末２と信号を送受信するようにしてもよい。
In FIG. 1, a mobile
移動端末試験装置１は、無線信号処理部１０と、無線ハードウェア制御部１１と、コールプロセッシング部１２と、無線信号測定部１３と、ユーザインターフェース部１４と、制御部１５とを含んで構成されている。
The mobile
無線信号処理部１０は、移動端末２との間で無線信号を送受信するものである。無線信号処理部１０は、コールプロセッシング部１２及び無線信号測定部１３の送信データを、符号化や、変調、周波数変換などして無線信号を生成して送信する。また、無線信号処理部１０は、移動端末２から受信した無線信号を、周波数変換や、復調、復号などしてコールプロセッシング部１２及び無線信号測定部１３に出力する。
The radio
無線ハードウェア制御部１１は、無線信号処理部１０を制御して、無線信号の送受信レベルや周波数などを制御するものである。
The wireless
コールプロセッシング部１２は、無線信号処理部１０及び無線ハードウェア制御部１１と接続され、試験条件に応じて設定された周波数や多重化方式などのコンポーネントキャリアのパラメータに従って無線ハードウェア制御部１１に設定信号を送信して、無線信号処理部１０に試験条件に適合した無線信号を送信させる。また、コールプロセッシング部１２は、無線信号処理部１０を介して、移動端末２との間で無線信号を送受信して、コンポーネントキャリアとしての試験条件に適合した呼接続を移動端末２との間で行なったり、試験条件に対応したコンポーネントキャリアとしての呼制御を行なったりするものである。また、コールプロセッシング部１２は、設定された多重化方式などのパラメータに従って無線信号処理部１０に設定信号を送信して、無線信号処理部１０に試験条件に適合した無線信号を送信させる。
The
無線信号測定部１３は、無線信号処理部１０と接続され、無線信号処理部１０の送受信する無線信号の送受信レベルやスループットなどを測定し、測定結果を制御部１５に出力するようになっている。制御部１５は、無線信号測定部１３からの測定結果を時刻情報などと関連付けてハードディスク等に記憶しておき、ユーザの要求によりユーザインターフェース部１４に表示出力させたり、ログとしてファイルに出力したりするようになっている。
The radio
ユーザインターフェース部１４は、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部１４１と、コンポーネントキャリアのパラメータの設定画面や無線信号測定部１３の測定結果などを表示する表示部１４２とを備えている。入力部１４１は、タッチパッドやキーボードやプッシュボタンなどによって構成される。表示部１４２は、液晶表示装置などによって構成される。
The
制御部１５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ハードディスク装置と、入出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
The
このコンピュータユニットのＲＯＭ及びハードディスク装置には、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部１５として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭ及びハードディスク装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部１５として機能する。
The ROM and hard disk device of the computer unit store various control constants, various maps, and the like, as well as programs for causing the computer unit to function as the
制御部１５の入出力ポートには、無線ハードウェア制御部１１、コールプロセッシング部１２、無線信号測定部１３、ユーザインターフェース部１４が接続されている。
A wireless
なお、本実施形態において、無線ハードウェア制御部１１、コールプロセッシング部１２、無線信号測定部１３は、各処理を実行するようにプログラミングされたＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサによってそれぞれ構成されている。また、無線信号処理部１０は、通信モジュールによって構成されている。
In the present embodiment, the wireless
制御部１５は、表示部１４２に表示させたパラメータ設定画面に従って入力部１４１による入力操作により設定されたパラメータに基づいて、無線ハードウェア制御部１１に設定信号を送信して無線信号処理部１０が送受信する無線信号の周波数や多重化方式を制御して、無線信号測定部１３に測定を行なわせる。また、制御部１５は、設定されたパラメータをコールプロセッシング部１２に通知して、設定されたパラメータに適合したコンポーネントキャリアの通信を確立させる。
The
また、制御部１５は、入力部１４１に入力された指示に従って、無線ハードウェア制御部１１及びコールプロセッシング部１２に信号を送信して、試験用の呼制御などを行なわせるようになっている。
Further, the
移動端末試験装置１は、移動端末２の試験に際し、移動端末２からの無線信号を円滑に受信することが重要である。通常、試験において、移動端末２からの無線信号の周波数は固定されており、移動端末試験装置１は予め当該周波数を図示せぬ記憶装置に記憶している。移動端末２が、あらかじめ定められた手順に従って所定の周波数の無線信号を送信し、移動端末試験装置１が、当該周波数をもって無線信号を受信し、試験を行うことができる。
It is important that the mobile
ところが、種々の要因により、移動端末２からの無線信号の周波数ずれ、いわゆる周波数エラー（周波数オフセットなどとも呼ばれる）が生じることがある。移動端末試験装置１が、同軸ケーブル等の有線で移動端末２と無線信号を送受信する場合、例えば移動端末２内の発振器のドリフトにより、周波数エラーが生じ得る。また移動端末試験装置１がアンテナを介して無線で移動端末２と信号を送受信する場合、例えば移動する車両内に移動端末２が配置されると、ドップラー効果により周波数エラーが生じ得る。その他、様々な周波数エラーを引き起こす要因が存在する。そして、このような周波数エラーが生じると、移動端末試験装置１は移動端末２からの無線信号を受信しても、正しい周波数を把握することが困難となる。この結果、円滑な試験が妨げられることとなる。
However, due to various factors, a frequency shift of the radio signal from the
上述したような問題に対し、従来の試験装置においては、試行錯誤方式により、移動端末２からの無線信号の周波数に合致する周波数を検出することが行われている。すなわち、移動端末試験装置１では、基準信号の設定周波数が、理想の周波数として予め設定されている。そして、移動端末試験装置１が、移動端末２からの実際の無線信号の周波数に合致するように、当該基準信号の設定周波数を変動させて試験を行うことが行われている。具体的には、移動端末試験装置１が、移動端末２からの無線信号を受信し、受信した無線信号と、予め保持した理想的な周波数を持つ基準信号との間の相関値を測定する。測定した相関値が所定の閾値を満たさない場合、移動端末試験装置１が、あらかじめ設定された基準信号の設定周波数を任意にシフトさせ、シフト後の無線信号と基準信号との間の相関値を測定する。このような処理を繰り返すことにより、移動端末２の無線信号の周波数を検出する。
In order to solve the above-described problems, a conventional test apparatus detects a frequency that matches the frequency of the radio signal from the
しかしながら、このような周波数シフトの試行錯誤を伴う方法は、高い計算能力を要し、時間がかかるため、結果的に試験時間の長期化を招いている。また、相関値は、受信した無線信号内の参照信号（ＲＳ；Reference Signal）と、移動端末試験装置１に予め設定された基準信号とを比較することにより求められる。もし、受信した無線信号の周波数エラーが大きい場合、無線信号内の参照信号のタイミングを、試験条件により制約された所定の時間内に検出することが不可能になる場合もある。ここで、参照信号（ＲＳ）は、無線信号の同期検波（搬送波の基準位相と受信信号の位相を比較して、受信信号から送信データを取り出す復調方式）のために、予め無線信号に配置された信号である。
However, a method involving trial and error of such frequency shift requires high calculation capability and takes time, resulting in a long test time. The correlation value is obtained by comparing a reference signal (RS) in the received radio signal with a reference signal preset in the mobile
そこで、本実施形態の移動端末試験装置１は、図２に示すフローチャートの処理手順にしたがって、移動端末２からのテスト信号である無線信号（上り信号、アップリンク信号）を受信した後、移動端末２からの無線信号の周波数エラーを補正し、当該無線信号の周波数を移動端末試験装置１に設定された基準信号の設定周波数に合致させる。この手順により、移動端末試験装置１は、周波数エラーをなくすように、実際の移動端末２の無線信号の周波数を補正するので、結果的に円滑な試験が可能となる。
Therefore, the mobile
図２に示す処理手順は、ＣＰ相関を用いた最尤推定によるスタートタイミング検出のステップＳ１と、非整数倍周波数エラー補正のステップＳ２と、整数倍周波数エラー補正のステップＳ３と、を含む。以下、処理手順の詳細を説明する。 The processing procedure shown in FIG. 2 includes a start timing detection step S1 by maximum likelihood estimation using CP correlation, a non-integer multiple frequency error correction step S2, and an integer multiple frequency error correction step S3. Details of the processing procedure will be described below.
（１）ステップＳ１（ＣＰ相関を用いた最尤推定によるスタートタイミング検出）
まず、移動端末試験装置１の無線信号処理部１０は、移動端末２からの無線信号について、当該無線信号の各シンボルの先頭に付与されたサイクリックプレフィックス（ＣＰ；cyclic prefix）が到着するタイミング（ＣＰタイミング）であるスタートタイミングを検出する。すなわち、無線信号処理部１０は、移動端末２からの無線信号中のＣＰに基づき、当該ＣＰに対応する無線信号のスタートタイミングを検出する。
(1) Step S1 (start timing detection by maximum likelihood estimation using CP correlation)
First, the radio
本処理の前提として、無線信号のＣＰについて説明する。図３は、移動端末２から送信された無線信号に含まれるデータのフレーム構造の一例を示す。本例は、ＬＴＥの規格で採用されているＦＤＤ（Frequency Division Duplex；周波数分割複信）のデータフレーム構造を示し、いわゆる時間領域（ドメイン）における構造である。図３（ａ）に示す１無線フレームの時間長は、例えば１０ｍｓであり、例えば１０個のサブフレームから構成される。図３（ｂ）に示すように、このサブフレーム（時間長１ｍｓ）は、例えば２つのスロットに分割される。図３（ｃ）に示すように、各スロット（時間長０．５ｍｓ）は、例えば７つのＯＦＤＭシンボルからなり、各ＯＦＤＭシンボルの先頭にはＣＰが付与されている。
As a premise of this processing, a CP of a radio signal will be described. FIG. 3 shows an example of a frame structure of data included in the radio signal transmitted from the
ＣＰは、ＬＴＥで採用されているＯＦＤＭのサブキャリア間の直交性を維持するための信号区間であり、一般的な技術である。図３（ｄ）に示すように、このＣＰは、移動端末２において、有効シンボルの末尾から所定の長さ（ガードタイム）の末尾部分であるＬＰをコピーし、有効シンボルの先頭のガードタイム上に貼り付けることにより得られる。図３（ｄ）に示すＬは１シンボルの長さ（シンボル長）に相当する。
CP is a signal section for maintaining orthogonality between OFDM subcarriers employed in LTE, and is a general technique. As shown in FIG. 3 (d), the CP copies the LP, which is the end portion of a predetermined length (guard time), from the end of the effective symbol in the
無線信号処理部１０は、以下の（１）式に基づき、図３（ｃ）の各ＯＦＤＭシンボルの先頭のＣＰが到着するタイミングであるＣＰタイミングｎｓｔａｒｔを検出する。
The wireless
上記（１）式中のｙ（ｎ）はＣＰ相関値と呼ばれるものであり、以下の（２）式より算出される。 Y (n) in the above equation (1) is called a CP correlation value, and is calculated from the following equation (2).
上記（２）式における各記号は以下の意味である。 Each symbol in the above formula (2) has the following meaning.
ｋ：サンプル信号の番号（サンプル番号）
ｒ（ｋ）：サンプル番号ｋにおける信号波形
ｒ＊（ｋ＋Ｌ）：サンプル番号ｋ＋Ｌにおける信号波形
Ｎｃｐ：サイクリックプレフィックスの長さ（サイクリックプレフィックス長；ＣＰ長）
Ｌ：シンボルの長さ（シンボル長）
k: Sample signal number (sample number)
r (k): Signal waveform at sample number k r * (k + L): Signal waveform at sample number k + L Ncp: Length of cyclic prefix (cyclic prefix length; CP length)
L: Symbol length (symbol length)
無線信号処理部１０は、例えば、図３（ａ）に示す１無線フレームにおいて、所定のサンプリング位置であるサンプル番号ｋにおける信号波形ｒ（ｋ）を検出するとともに、サンプル番号ｋからシンボル長Ｌだけずれた位置における信号波形ｒ＊（ｋ＋Ｌ）をも検出する。この検出は、任意のサンプル番号であるｋ＝ｎからｋ＝ｎ＋（Ｎｃｐ−１）まで実施される。そして、（２）式により、ｒ（ｋ）とｒ＊（ｋ＋Ｌ）の相関値であるＣＰ相関値ｙ（ｎ）が求められる。
For example, the radio
上述した様に、ＣＰは、有効シンボルの末尾部分から所定の長さ（ガードタイム）の末尾部分ＬＰをコピーし、有効シンボルの先頭のガードタイム上に貼り付けることにより得られる。すなわち、基本的にＣＰにおける信号波形と、有効シンボルの末尾部分ＬＰ（図３（ｄ）参照）の信号波形は同じであり、相関値も高いはずである。よって、シンボル長Ｌだけ離れたｒ（ｋ）とｒ＊（ｋ＋Ｌ）の相関値が高い値をとる場合、ここでのｎは、ＣＰのスタートタイミングと推定することができる。 As described above, the CP is obtained by copying the end portion LP having a predetermined length (guard time) from the end portion of the effective symbol and pasting it on the head guard time of the effective symbol. That is, the signal waveform in CP is basically the same as the signal waveform of the last part LP of the effective symbol (see FIG. 3D), and the correlation value should be high. Therefore, when the correlation value between r (k) and r * (k + L) separated by the symbol length L is a high value, n here can be estimated as the CP start timing.
また、上記（１）式中のｗ（ｎ）はいわゆるエネルギー項であり、受信したテスト信号の強度の影響をキャンセルするための値であって、以下の（３）式より算出される。 Further, w (n) in the above equation (1) is a so-called energy term, which is a value for canceling the influence of the intensity of the received test signal, and is calculated from the following equation (3).
また、ノイズの影響をキャンセルするため、エネルギー項ｗ（ｎ）に重みづけ係数ρが掛け合わされる。そのうえで、ＣＰタイミングｎｓｔａｒｔが、上記（１）式で算出される。（１）式のａｒｇ ｍａｘは、最大値点集合（argument of the maximum）を意味し、ａｒｇ ｍａｘ［ｆ（ｎ）］は、ｆ（ｎ）を最大にするｎの値であって、最尤推定で用いられる演算の一種である。すなわち、（１）式は、｛｜ｙ（ｎ）｜−ρ＊ｗ（ｎ）｝が最も大きくなるｎのことを意味し、時間領域での値であって、ＣＰタイミングのことを意味する。ｎは番号によりタイミングを表すが、実際のサンプリングレートで割ることにより、時間単位（秒など）に変換することができる。尚、このようなＣＰ相関を用いた処理について、以下の参考文献にはその詳細が説明されている。 Further, in order to cancel the influence of noise, the energy term w (n) is multiplied by the weighting coefficient ρ. Then, the CP timing n start is calculated by the above equation (1). In the equation (1), arg max means a maximum value point set (argument of the maximum), and arg max [f (n)] is a value of n that maximizes f (n), and is the maximum likelihood. It is a kind of calculation used in estimation. That is, the expression (1) means n where {| y (n) | -ρ * w (n)} is the largest, and is a value in the time domain, meaning CP timing. . Although n represents the timing by a number, it can be converted into a time unit (second or the like) by dividing by the actual sampling rate. The details of such processing using CP correlation are described in the following references.
参考文献：M. Sandell, et al, “ML Estimation of Time and Frequency Offset in OFDM Systems,” in IEEE Transactions on Signal Processing, vol.45, no.7, pp. 1800-1805, July 1997） (Reference: M. Sandell, et al, “ML Estimation of Time and Frequency Offset in OFDM Systems,” in IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 45, no. 7, pp. 1800-1805, July 1997)
上述した様に、従来においては、移動端末試験装置１が、受信したテスト信号である無線信号内の参照信号と、予め設定された基準信号とを比較することにより周波数エラーの生じている無線信号の補正を行っていた。ここで無線信号に周波数エラーが生じている場合は、移動端末試験装置１は、試行錯誤方式により、自らの無線信号の周波数を任意にシフトさせ、シフト後の無線信号と基準信号との間の相関値を測定する。このような処理の繰り返しは時間のかかるものであった。
As described above, conventionally, the mobile
しかしながら、上記のようなＣＰ相関を用いた最尤推定は、移動端末試験装置１において予め設定された基準信号は用いず、無線信号のみを用いた相関値の算出である。具体的に言えば、ｒ（ｋ）とｒ＊（ｋ＋Ｌ）のように、移動端末２からの無線信号の一部を用いてＣＰタイミングを検出することができる。移動端末２からの無線信号に周波数ずれが生じていても、ＣＰタイミングを検出することは容易であり、周波数エラーの補正を容易に行うことができる。
However, the maximum likelihood estimation using CP correlation as described above is a calculation of a correlation value using only a radio signal without using a reference signal preset in the mobile
（２）ステップＳ２（非整数倍周波数エラー補正）
移動端末２からの無線信号の周波数エラー（全周波数エラー）は、非整数倍周波数エラー（fractional frequency error）と、整数倍周波数エラー（integer frequency error）とに分解することができる。ＯＦＤＭの如きマルチキャリア伝送においては、通信は複数のサブキャリアによって行われ、１サブキャリアが周波数領域の最小単位となる。例えばＬＴＥでは、１サブキャリアの周波数帯域（サブキャリア間隔）Δｆは１５ｋＨｚである。そして、整数倍周波数エラーは、サブキャリア間隔の整数倍に相当する周波数エラーΔｆｉ＝（Δｆ×ｎ、ｎは正の整数）であり、非整数倍周波数エラーは、サブキャリアの周波数帯域より小さい、すなわちサブキャリア間隔の非整数倍に相当する周波数エラーΔｆｆ＝（Δｆ×ｘ、０＜ｘ＜１）である。言い換えると、全周波数エラーΔｆｔは、整数倍周波数エラーΔｆｉと、非整数倍周波数エラーΔｆｆの和から算出可能である。
(2) Step S2 (Non-integer multiple frequency error correction)
The frequency error (total frequency error) of the radio signal from the
そして、本実施形態では、無線信号処理部１０はまずステップＳ１で実際に検出されたＣＰタイミングｎｓｔａｒｔを用いて、時間領域における非整数倍周波数エラーを算出する。無線信号処理部１０は、特にＣＰタイミングにおける位相偏角である∠ｙ（ｎｓｔａｒｔ）を用いて、非整数倍周波数エラーｆＦＣＣＯ（ε）＝εを、以下の（４）式により算出する。ＣＰタイミングにおける位相偏角である∠ｙ（ｎｓｔａｒｔ）は、（２）式により求められるＣＰ相関値ｙ（ｎ）の位相偏角である。このＣＰ相関値の実部がＩであり、虚部がＱである場合、∠ｙ（ｎｓｔａｒｔ）は、ｔａｎ−１（Ｑ／Ｉ）により求められる。
In this embodiment, the radio
ＬＴＥでは、１サブキャリアの周波数帯域（サブキャリア間隔）は１５ｋＨｚであり、位相軸における位相偏角２π、４π、・・・２ｎπ（ｎは正の整数）が、周波数帯域の０〜１５ｋＨｚに相当する。（４）式における（−１／２π）∠ｙ（ｎｓｔａｒｔ）は、１サブキャリアに対するエラーの割合を示し、非整数倍周波数エラーｆＦＣＣＯ（ε）は、（−１／２π）∠ｙ（ｎｓｔａｒｔ）に１５ｋＨｚを乗ずることによる算出される。 In LTE, the frequency band (subcarrier interval) of one subcarrier is 15 kHz, and the phase declination angles 2π, 4π,..., 2nπ (n is a positive integer) on the phase axis correspond to 0 to 15 kHz of the frequency band. To do. (−1 / 2π) ∠y (n start ) in the equation (4) indicates the ratio of error to one subcarrier, and the non-integer multiple frequency error f FCCO (ε) is (−½π) ∠y ( n start ) multiplied by 15 kHz.
すなわち、非整数倍周波数エラーｆＦＣＣＯ（ε）＝εは、ε＝［−１／２π＊位相偏角］＊サブキャリアの周波数帯域、によって求められる。 That is, the non-integer multiple frequency error f FCCO (ε) = ε is obtained by ε = [− 1 / 2π * phase deviation] * subcarrier frequency band.
図４は、非整数倍周波数エラー補正処理を示す概念図である。図４では、横軸は周波数を示すが、非整数倍周波数エラー補正は、後に述べる無線信号のＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理の前に実行される。ＦＦＴ処理は、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する処理であり、非整数倍周波数エラー補正は時間領域での補正であって、周波数領域での補正ではない。 FIG. 4 is a conceptual diagram showing non-integer multiple frequency error correction processing. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the frequency, but the non-integer multiple frequency error correction is performed before the FFT (Fast Fourier Transform) processing of the radio signal described later. The FFT processing is processing for converting a time domain signal into a frequency domain signal, and the non-integer multiple frequency error correction is a correction in the time domain, not a correction in the frequency domain.
周波数帯域Ｆ１は、予め移動端末試験装置に設定された理想信号である基準信号の周波数帯域を表し、周波数帯域Ｆ２は、移動端末２からの無線信号の周波数帯域を表す。図４の上部に示すように周波数帯域Ｆ２は、基準となる周波数帯域Ｆ１から所定の周波数である全周波数エラーＴＦＥだけずれている（オフセットしている）。全周波数エラーＴＦＥは、非整数倍周波数エラーＦＦＥと整数倍周波数エラーＩＦＥとを含む。
The frequency band F1 represents the frequency band of the reference signal that is an ideal signal set in advance in the mobile terminal test apparatus, and the frequency band F2 represents the frequency band of the radio signal from the
無線信号処理部１０は、上述のプロセスにより、非整数倍周波数エラーＦＦＥを補正して非整数倍周波数エラーＦＦＥをなくすため、移動端末２からの無線信号の周波数帯域Ｆ２は、図４の下部に示すように非整数倍周波数エラーＦＦＥの分だけ補正される。
The radio
（３）ステップＳ３（整数倍周波数エラー補正）
次に無線信号処理部１０は、整数倍周波数エラーを算出する。ステップＳ２の非整数倍周波数エラー補正の後、無線信号処理部１０は、ＦＦＴ処理を含む無線信号の復調を行い、図３に示した時間領域のデータを周波数領域のデータに変換する。無線信号処理部１０は、さらに変換した当該データについて、整数倍周波数エラー補正を行う。
(3) Step S3 (integer multiple frequency error correction)
Next, the radio
無線信号処理部１０は、無線信号内の参照信号のシンボル（参照信号シンボル；ＲＳシンボル）を獲得する。例えばＬＴＥでは、ＲＳシンボルは上述したような同期検波のため、各スロット（図３（ｃ）参照）の第４番目の位置（第４シンボル）に配置されると定められている。ここで、予めステップＳ１で得られたＣＰタイミングがスロットの先頭であれば、無線信号処理部１０はＲＳシンボルを獲得することができる。
The radio
そして、無線信号処理部１０は、獲得したＲＳシンボルの位置を参照してＦＦＴ処理を実行し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。この変換により、周波数に対応した無線信号の信号強度であるパワースペクトル（電力強度であってもよい）が得られる。
Then, the radio
図５は、整数倍周波数エラー補正処理を示す概念図である。図５の上部の図は、図４の下部の図と同じであって、非整数倍周波数エラー補正処理後の周波数帯域Ｆ２と周波数帯域Ｆ１との関係を概念的に示したものである（ただし、図４ではあくまで時間領域での信号であり、図５では周波数領域の信号である）。ＦＦＴ処理により、移動端末２からの無線信号の周波数帯域Ｆ２は、パワースペクトルを示しているということができる。図４で示した非整数倍周波数エラー補正処理後は、整数倍周波数エラーだけが残っており、周波数帯域Ｆ２をサブキャリアの整数倍だけずらせは、周波数帯域Ｆ２は、基準となる周波数帯域Ｆ１に一致することが理解できる。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing integer multiple frequency error correction processing. The upper diagram of FIG. 5 is the same as the lower diagram of FIG. 4 and conceptually shows the relationship between the frequency band F2 and the frequency band F1 after the non-integer multiple frequency error correction processing (however, 4 is a signal in the time domain to the last, and a signal in the frequency domain in FIG. 5). It can be said that the frequency band F2 of the radio signal from the
本処理では、ステップＳ１、Ｓ２における相関値は用いずに、図５の上部の図に示されている、整数倍周波数エラーＩＦＥの特性に注目している。図５の上部の図においては、３つのサブギャリアの周波数帯域（１５ｋＨｚ×３＝４５ｋＨｚ）に相当する整数倍周波数エラーＩＦＥが含まれている。整数倍周波数エラーＩＦＥに相当する各サブキャリアは、当然ながら実体的なデータを含んでおらず、空のサブキャリアということができ、空のサブキャリアということが判定できれば、どれだけの量の整数倍周波数エラーが残っているかを判定できる。 In this process, the correlation value in steps S1 and S2 is not used, and attention is paid to the characteristics of the integer multiple frequency error IFE shown in the upper diagram of FIG. In the upper part of FIG. 5, an integer multiple frequency error IFE corresponding to the frequency band (15 kHz × 3 = 45 kHz) of three sub-gallia is included. Each subcarrier corresponding to the integer multiple frequency error IFE does not contain substantial data as a matter of course, and can be referred to as an empty subcarrier. It is possible to determine whether a double frequency error remains.
空のサブキャリアか否かを判定するのに問題となるのがノイズである。ノイズの強度が大きいと、たとえ実体的なデータがない、空のサブキャリアであっても、ノイズのために見かけ上は信号強度が大きくなるため、空のサブキャリアとして判定することが困難となる。 Noise is a problem in determining whether or not it is an empty subcarrier. If the intensity of noise is large, even if it is an empty subcarrier with no substantive data, the signal strength will increase due to noise, making it difficult to determine as an empty subcarrier. .
ここで、移動端末２からのテスト無線信号に用いられる参照信号シンボル（ＲＳシンボル）は、一般的にＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列から生成されることに着目する。Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列とは、系列長が奇数であり、各サンプルが複素数であって、かつ左右対称性のある系列信号である。そしてＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列による参照信号シンボルは、全サブキャリアに渡って、その信号強度、パワースペクトルが一定であり、フラットになるという特徴を持っている。
Here, it is noted that a reference signal symbol (RS symbol) used for a test radio signal from the
そこで、予めＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列による参照信号シンボルの一定の信号強度より小さく、かつ、発生し得ると想定するノイズよりも大きい所定の閾値（電力閾値）について定めておく。無線信号処理部１０は、受信した各サブキャリアの信号強度をこの閾値と比較し、信号強度が閾値より大きければ、実体的なデータを有する空ではないサブキャリアと判定し、信号強度が閾値より小さければ、単なるノイズであって、実体的なデータのない空のサブキャリアと判定することができる。たとえサブキャリアの数が多くても、このような受信信号の信号強度と閾値の比較は容易であるため、計算の負担は小さく、周波数エラー補正のレンジを制限することなく、結果的に全周波数エラー補正を円滑に実行することができる。
Therefore, a predetermined threshold value (power threshold value) that is smaller than a certain signal strength of the reference signal symbol by the Zadoff-Chu sequence and larger than noise that can be generated is determined in advance. The radio
図５の上部の図では、移動端末２からの無線信号の周波数帯域Ｆ２が、基準となる移動端末試験装置１の周波数帯域Ｆ１から、三つのサブキャリアに相当する整数倍周波数エラーＩＦＥだけずれていることを示している。上述した閾値を用いた判定により、無線信号処理部１０は、三つのサブキャリアが空であることを判定できるため、図５の下部の図に示すように、整数倍周波数エラー補正を実行し、周波数帯域Ｆ２が周波数帯域Ｆ１に合致するように補正することができる。
In the upper diagram of FIG. 5, the frequency band F2 of the radio signal from the
無線信号処理部１０は、補正した無線信号のデータを無線信号測定部１３に送り、無線信号測定部１３は所定の測定の後、当該データを制御部１５に送る。無線信号測定部１３は、正しい周波数に対応したデータに基づき各種の測定を行うことが可能となり、制御部１５は、正しいデータに基づき各種の制御を行うことが可能となる。
The radio
図６は本発明の実施形態による効果をグラフ形式で示す図である。図６（ａ）は、上り信号について、上り信号が持っている周波数エラー（横軸）と、測定した周波数エラー（縦軸）の関係を示すグラフである。破線で示すように、従来の試験装置によれば、０から約±１０ｋＨｚまでの周波数エラーしか補正することができなかったが、実線で示すように、本発明の実施形態の移動端末試験装置１によれば、０から約±９７．５ｋＨｚまでの周波数エラーを修正することができた。
FIG. 6 is a graph showing the effect according to the embodiment of the present invention. FIG. 6A is a graph showing the relationship between the frequency error (horizontal axis) of the upstream signal and the measured frequency error (vertical axis) of the upstream signal. As shown by the broken line, according to the conventional test apparatus, only the frequency error from 0 to about ± 10 kHz can be corrected. However, as shown by the solid line, the mobile
図６（ｂ）は、上り信号について、上り信号が持っている周波数エラー（横軸）と、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude；エラーベクトル振幅）の関係を示すグラフである。ＥＶＭは信号品質の尺度の一つであり、小さいほど信号品質が高いことを示す。破線で示すように、従来の装置によれば、０から約±１０ｋＨｚまでの周波数エラーのみでしか、ＥＶＭを正しく測ることしかできなかったが、実線で示すように、本発明の実施形態の移動端末試験装置１によれば、０から約±９７．５ｋＨｚまでの周波数エラーにおいてＥＶＭを正しく測ることができた。
FIG. 6B is a graph showing the relationship between the frequency error (horizontal axis) of the uplink signal and the EVM (Error Vector Magnitude) for the uplink signal. EVM is one of signal quality measures, and the smaller the EVM, the higher the signal quality. As indicated by the broken line, according to the conventional apparatus, the EVM can only be measured correctly only with a frequency error from 0 to about ± 10 kHz. However, as indicated by the solid line, the movement of the embodiment of the present invention is possible. According to the
すなわち、従来の試験装置は試行錯誤方式により自らの無線信号の周波数を移動端末に合致させるため時間がかかり、小さい周波数エラーしか補正できないため、０から約±１０ｋＨｚまでの周波数エラーしか補正することができない。一方、本発明の移動端末試験装置は、試行錯誤方式により自らの無線信号の周波数を変動させることはせず、移動端末からの無線信号のみから、当該無線信号それ自身を補正する。そして、移動端末からの無線信号の補正は、無線信号のスタートタイミングの検出後、非整数倍周波数エラー補正および、整数倍周波数エラー補正のみによって速やかに行うことが可能であるため、０から少なくとも約±１００．ｋＨｚまでの周波数エラーを補正することができる。 That is, the conventional test apparatus takes time to match the frequency of its own radio signal with the mobile terminal by a trial and error method, and can correct only a small frequency error. Therefore, it can correct only a frequency error from 0 to about ± 10 kHz. Can not. On the other hand, the mobile terminal test apparatus of the present invention does not change the frequency of its own radio signal by a trial and error method, and corrects the radio signal itself from only the radio signal from the mobile terminal. Then, the correction of the radio signal from the mobile terminal can be performed quickly only by the non-integer multiple frequency error correction and the integer multiple frequency error correction after detecting the start timing of the radio signal. 100. Frequency errors up to kHz can be corrected.
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 While various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present disclosure. Understood. In addition, each component in the above embodiment may be arbitrarily combined within a scope that does not depart from the spirit of the disclosure.
１ 移動端末試験装置
２ 移動端末
１０ 無線信号処理部
１１ 無線ハードウェア制御部
１２ コールプロセッシング部
１３ 無線信号測定部
１４ ユーザインターフェース部
１５ 制御部
１４１ 入力部
１４２ 表示部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
当該移動端末試験装置は、
移動端末からの無線信号中のサイクリックプレフィックスに基づき、当該サイクリックプレフィックスに対応する前記無線信号のスタートタイミングを検出し、
前記スタートタイミングに基づき、前記無線信号のサブキャリアの周波数帯域より小さい非整数倍周波数エラーを算出し、当該非整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する非整数倍周波数エラー補正を行い、
前記非整数倍周波数エラー補正の後、前記サブキャリアの周波数帯域の整数倍に相当する整数倍周波数エラーを算出し、当該整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する整数倍周波数エラー補正を行う、
移動端末試験装置であって、
以下の（１）式に基づき前記スタートタイミングを検出し、
ｋ：サンプル信号の番号（サンプル番号）
ｒ（ｋ）：サンプル番号ｋにおける信号波形
ｒ ＊ （ｋ＋Ｌ）：サンプル番号ｋ＋Ｌにおける信号波形
Ｎｃｐ：サイクリックプレフィックスの長さ（サイクリックプレフィックス長；ＣＰ長）
Ｌ：シンボルの長さ（シンボル長）
であり、
前記（１）式中のｗ（ｎ）は以下の（３）式より算出されるエネルギー項であり、
移動端末試験装置。 A mobile terminal test apparatus that performs communication with a mobile terminal and tests the mobile terminal,
The mobile terminal test apparatus
Based on the cyclic prefix in the radio signal from the mobile terminal, the start timing of the radio signal corresponding to the cyclic prefix is detected,
Based on the start timing, a non-integer multiple frequency error smaller than the frequency band of the subcarrier of the radio signal is calculated, and non-integer multiple frequency error correction is performed to correct the frequency of the radio signal by the non-integer multiple frequency error. ,
After the non-integer multiple frequency error correction, an integer multiple frequency error corresponding to an integral multiple of the frequency band of the subcarrier is calculated, and the integral multiple frequency error is corrected by the amount of the integral multiple frequency error. Correct,
A mobile terminal testing device ,
The start timing is detected based on the following equation (1),
k: Sample signal number (sample number)
r (k): signal waveform at sample number k
r * (k + L): signal waveform at sample number k + L
Ncp: Cyclic prefix length (cyclic prefix length; CP length)
L: Symbol length (symbol length)
And
W (n) in the equation (1) is an energy term calculated from the following equation (3):
Mobile terminal test equipment .
前記無線信号の前記スタートタイミングにおける位相偏角に基づき、前記非整数倍周波数エラー補正を行う、
移動端末試験装置。 The mobile terminal test apparatus according to claim 1,
Based on the phase declination at the start timing of the wireless signal, the non-integer multiple frequency error correction,
Mobile terminal test equipment.
前記非整数倍周波数エラーεは、ε＝［−１／２π＊位相偏角］＊サブキャリアの周波数帯域、によって求められる、
移動端末試験装置。 The mobile terminal test apparatus according to claim 2 ,
The non-integer multiple frequency error ε is determined by ε = [− 1 / 2π * phase deviation angle] * frequency band of subcarriers.
Mobile terminal test equipment.
前記非整数倍周波数エラー補正の後、前記無線信号のＦＦＴ処理を行い、前記無線信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する、
移動端末試験装置。 The mobile terminal test apparatus according to claim 1,
After the non-integer multiple frequency error correction, the radio signal is subjected to FFT processing, and the radio signal is converted from a time domain signal to a frequency domain signal.
Mobile terminal test equipment.
前記整数倍周波数エラー補正において、
前記無線信号の所定のサブキャリアの信号強度が所定の閾値より大きいか否かに基づき、当該サブキャリアが空か否かを判定し、
当該サブキャリアが空の場合、当該サブキャリアに対応して前記無線信号の周波数をずらすことにより、前記整数倍周波数エラー補正を行う、
移動端末試験装置。 The mobile terminal test apparatus according to claim 4 ,
In the integer multiple frequency error correction,
Based on whether the signal strength of a predetermined subcarrier of the radio signal is greater than a predetermined threshold, determine whether the subcarrier is empty,
When the subcarrier is empty, the integer multiple frequency error correction is performed by shifting the frequency of the radio signal corresponding to the subcarrier.
Mobile terminal test equipment.
前記整数倍周波数エラー補正において、
前記無線信号中の参照信号がＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列から生成され、
前記所定の閾値は、前記参照信号の信号強度より小さく、発生し得ると想定されたノイズの強度より大きく設定される、
移動端末試験装置。 The mobile terminal test apparatus according to claim 5 ,
In the integer multiple frequency error correction,
A reference signal in the radio signal is generated from a Zadoff-Chu sequence;
The predetermined threshold is set to be smaller than the signal strength of the reference signal and larger than the noise strength assumed to be generated.
Mobile terminal test equipment.
移動端末からの無線信号中のサイクリックプレフィックスに基づき、当該サイクリックプレフィックスに対応する前記無線信号のスタートタイミングを検出するステップと、
前記スタートタイミングに基づき、前記無線信号のサブキャリアの周波数帯域より小さい非整数倍周波数エラーを算出し、当該非整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する非整数倍周波数エラー補正を行うステップと、
前記非整数倍周波数エラー補正の後、前記サブキャリアの周波数帯域の整数倍に相当する整数倍周波数エラーを算出し、当該整数倍周波数エラーの分だけ前記無線信号の周波数を補正する整数倍周波数エラー補正を行うステップと、
を備える移動端末試験方法であって、
以下の（１）式に基づき前記スタートタイミングを検出し、
ｋ：サンプル信号の番号（サンプル番号）
ｒ（ｋ）：サンプル番号ｋにおける信号波形
ｒ ＊ （ｋ＋Ｌ）：サンプル番号ｋ＋Ｌにおける信号波形
Ｎｃｐ：サイクリックプレフィックスの長さ（サイクリックプレフィックス長；ＣＰ長）
Ｌ：シンボルの長さ（シンボル長）
であり、
前記（１）式中のｗ（ｎ）は以下の（３）式より算出されるエネルギー項であり、
移動端末試験方法。 A mobile terminal test method for communicating with a mobile terminal and testing the mobile terminal,
Detecting a start timing of the radio signal corresponding to the cyclic prefix based on a cyclic prefix in the radio signal from the mobile terminal;
Based on the start timing, a non-integer multiple frequency error smaller than the frequency band of the subcarrier of the radio signal is calculated, and non-integer multiple frequency error correction is performed to correct the frequency of the radio signal by the non-integer multiple frequency error. Steps,
After the non-integer multiple frequency error correction, an integer multiple frequency error corresponding to an integral multiple of the frequency band of the subcarrier is calculated, and the integral multiple frequency error is corrected by the amount of the integral multiple frequency error. A correction step;
A mobile terminal test method comprising :
The start timing is detected based on the following equation (1),
k: Sample signal number (sample number)
r (k): signal waveform at sample number k
r * (k + L): signal waveform at sample number k + L
Ncp: Cyclic prefix length (cyclic prefix length; CP length)
L: Symbol length (symbol length)
And
W (n) in the equation (1) is an energy term calculated from the following equation (3):
Mobile terminal test method .
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