JP4009672B2

JP4009672B2 - デジタル変調信号伝送回路の測定方法

Info

Publication number: JP4009672B2
Application number: JP2003371169A
Authority: JP
Inventors: 米生秋田
Original assignee: テクトロニクス・インターナショナル・セールス・ゲーエムベーハー
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: DE102004049166A1; JP2005136740A; US20050094746A1

Description

本発明は、デジタル変調を用いた通信システムにおけるデジタル変調信号伝送回路の直線性の測定に関し、特に被測定伝送回路が出力するデジタル変調信号を測定するだけで、被測定伝送回路の直線性を簡便に測定できるデジタル変調信号伝送回路の測定方法に関する。

携帯電話、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮなどでは、デジタル変調を用いた通信システムが利用されている。例えば、無線ＬＡＮでは、送信したい情報を送信状況に応じてシンボル・レートの異なるＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどの変調方式で１次変調した後、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式で２次変調し、無線信号に変換して送信するといったことが行われている。

デジタル変調方式を用いる利点の一つは、歪みに強いことがあげられる。例えば、１次変調にＱＰＳＫを用いた場合では、ＩＱ平面上でシンボルが取るべき４つの位置（シンボル値）が決まっているので、信号の伝送過程で位相、振幅に歪みが生じ、ＩＱ平面上の理想位置からずれたとしても、ある程度までであれば元の信号がどのシンボル値であったか判別でき、よって情報が失われるのを防ぐことができる。

ところで、ＯＦＭＤ等のチャンネル多重伝送方式においては、平均電力と最大電力の比が大きく、伝送回路に広いダイナミック・レンジが必要とされるため、回路の動作点を適切に設定することは、通信の品質向上を図る上で重要である。そこで、従来より、伝送回路に振幅及び振幅が既知の信号を入力し、その出力信号を測定することで、伝送回路の特性を測定することが行われている。

図１は、従来の測定方法を示す一例のブロック図である。信号発生器１０は、レベル、周波数等の特性が既知の正弦波信号（テスト信号）を被測定伝送回路１２に供給する。被測定伝送回路１２の特定の周波数における直線性を測定する場合であれば、供給する正弦波信号のレベルを徐々に変更し、その都度出力信号のレベルを測定演算回路１４が測定する。

測定演算回路１４は、被測定伝送回路１２の入出力信号を振幅データに変換し、入出力信号間の直線性を演算により算出する。表示器１６は、測定演算回路１４で算出された入出力信号間の直線性に関する特性を例えばグラフにして表示する。被測定伝送回路１２の違う周波数における特性を調べる場合には、信号発生器１０が供給する正弦波の周波数を徐々に変更して同様に測定すれば良い。

ところで、従来の方法では、特性が既知のテスト信号を、測定したい被測定伝送回路の特性に応じて、多数生成する必要がある。また、測定演算回路には、入力デジタル変調信号と、出力デジタル変調信号の２つの信号を測定するために、２つの測定チャンネルが必要になる。更に、この方法では、被測定伝送回路の通常の運用を停止して行う必要があるので、テレビジョン放送のように機器を停止させる機会が限られる装置では、測定が困難である。

上述した従来の方法は、被測定伝送回路の特性を正確に測定できるが、伝送回路に致命的な障害がないことが確認できれば十分な場合などでは、必要以上に高精度であり、高コストな測定方法となる。米国特許第６２７５５２３号は、被測定伝送回路が出力するデジタル変調信号を受けて、被測定伝送回路の線形歪み以外の非線形歪みを算出する技術を開示しているが、本発明では、被測定伝送回路の直線性を簡易に測定する方法を提供する。
米国特許第６２７５５２３号

上述のように、従来の方法では、被測定伝送回路の直線性を測定するのに、２つの測定チャンネルが必要で、コストがかかる。また、被測定伝送回路を測定するために、通常の運用を中断する必要が生じてしまう。

本発明によるデジタル変調信号伝送回路の測定方法は、デジタル変調信号の伝送回路から出力されたデジタル変調信号を受けてシンボルを復調するステップと、シンボルの理想シンボルを推定するステップと、理想シンボルを用いて変調により理想デジタル変調信号を生成するステップと、デジタル変調信号及び理想デジタル変調信号間の振幅の直線性を算出するステップとを具えている。得られた直線性に関するデータは、例えば、グラフなどで表示しても良い。

本発明では、デジタル変調信号を一度復調し、理想シンボルを推定で求めた後、再度変調して理想デジタル変調信号を求めることで、既知のテスト信号を別途用意する必要がない。このため、被測定伝送回路が出力するデジタル変調信号は、その内容が未知であってもよく、よって被測定伝送回路を通常に運用しているままで、その直線性を簡易に測定できる。また、測定チャンネルは１つで良い。

本発明では、送信内容が完全に既知のデジタル変調信号は必要としない。よって、生放送の地上波デジタル信号など、送信内容が未知のデジタル変調信号を受信して、その伝送回路の直線性を測定するといったことも可能になる。ただし、被測定デジタル変調信号に用いられているデジタル変調方式の候補の数が、ある程度絞り込まれていることを前提としている。これは、例えば、被測定デジタル変調信号が、地上波デジタル放送向けであるか、無線ＬＡＮ向けであるか等によって、使用されているデジタル変調方式の候補の数は、既存の規格によって絞り込まれることに基いている。

図２は、本発明の実施に適したデジタル変調信号伝送回路の測定装置の一例を示すブロック図である。被測定伝送回路１２は、通信データ供給源１１からの入力デジタル変調信号を受けて出力デジタル変調信号を生成する。このとき、本発明では、被測定伝送回路１２が出力するデジタル変調信号（被測定デジタル変調信号）だけを測定に使用し、入力デジタル変調信号は測定に使用しないので、入力デジタル変調信号を取り出すための出力端子を必要としない。よって、本発明の測定装置は、通信データ供給源１１と被測定伝送回路１２が、例えば、集積回路内に一体として形成されている場合であっても利用可能である。更に言えば、通信データ供給源１１と被測定伝送回路１２を含む一般の通信機器１３が出力するデジタル変調信号を測定することで、通信機器１３内の伝送回路１２の直線性を測定可能になる。被測定伝送回路１２が出力したデジタル変調信号は、測定演算回路１５で受けて測定及び演算が行われる。

図３は、本発明による測定方法のフローチャートを示し、特に測定演算回路１５で行われる処理を示している。測定演算回路１５は、例えば、通信信号用の測定装置（スペクトラム・アナライザなど）とパソコンの組み合わせで実現できる。測定演算回路１５は、内蔵するハードディスクなどの記憶装置（図示せず）に予め記録されたプログラムに従って図３に示す処理を実行する。

測定演算回路１５は、被測定伝送回路１２が出力する被測定デジタル変調信号を受け（ステップ２０）、復調を行う（ステップ２２）。デジタル変調信号には、通常、変調方式（送信時の１次変調方式がＱＰＳＫか１６ＱＡＭか）などの情報を含むヘッダ部分や、位相のずれを補正するためのパイロット信号など、既知情報も含まれる。復調によって、こうした既知情報と、その他の通信内容によって異なる未知データ（通話情報、映像情報など）のシンボルが抽出される（ステップ２４及びステップ２６）。このとき、測定演算回路１５は、ステップ２４で抽出された変調方式の情報、パイロット信号などを利用して、未知データのシンボルをＩＱ平面上に展開（プロット）し、通信データ供給源１１が供給したシンボルの本来の値を推定する（ステップ２８）。このとき、変調方式によってシンボルがＩＱ平面上で取り得る理想の位置（シンボル値）は決まっており、被測定デジタル変調信号が極端に歪んいなければ、通信データ供給源１１が送信した本来のシンボル値を推定できる。

得られた理想のシンボル値を利用してＯＦＤＭによるデジタル変調を行い（ステップ３０）、歪みのない理想的なデジタル変調信号を生成する（ステップ３２）。測定演算回路１５は、演算で得られた理想デジタル変調信号と、実際に受けた被測定デジタル変調信号の関係から入出力信号間の振幅の直線性などの特性を演算によって求める（ステップ３４）。得られた入出力信号間の特性情報は、必要に応じて表示器１６に図４のように表示される。

図４は、本発明を用いて算出した被測定伝送回路１２の直線性グラフの一例を示すものである。横軸は、理想デジタル変調信号の電力、縦軸は伝送回路１２が受けた実際の被測定デジタル変調信号の電力である。図４の例は、デジタル変調信号の振幅が大きくなってくると、伝送回路１２の入出力特性が線形とならないことを示している。

このように本発明によれば、被測定伝送回路を含む通信機器が出力するデジタル変調信号のみを受けるだけで、被測定伝送回路の直線性を簡易に推定し、算出できる。よって、測定演算回路は入力測定チャンネルが１チャンネルだけあればよく、厳密な測定精度を必要としない場合において、安価かつ簡便に被測定伝送回路の直線性の測定が行える。

なお、以上に述べた実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上述の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

従来の被測定伝送回路の直線性測定方法を示す機能ブロック図である。本発明による被測定伝送回路の直線性測定に適した装置の一例を示す機能ブロック図である。本発明による測定演算処理の流れを示すフローチャートである。本発明を用いて測定した被測定伝送回路の直線性グラフの一例である。

符号の説明

１０信号発生器
１１通信データ供給源
１２被測定伝送回路
１３通信機器（送信機）
１４測定演算回路
１５測定演算回路
１６表示器
２０被測定デジタル変調信号受信ステップ
２２復調ステップ
２４既知情報抽出ステップ
２６未知データ抽出ステップ
２８理想シンボル推定ステップ
３０変調ステップ
３２理想デジタル変調信号生成ステップ
３４直線性算出ステップ

Claims

被測定伝送回路が出力するデジタル変調信号を受けてシンボルを復調するステップと、
上記シンボルを用いて理想シンボルを推定するステップと、
上記理想シンボルを用いて変調により理想デジタル変調信号を生成するステップと、
上記デジタル変調信号及び上記理想デジタル変調信号間の振幅の直線性を算出するステップとを具えるデジタル変調信号伝送回路の測定方法。