JP4884443B2 - Modulation signal analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、有線あるいは無線のデジタル変調通信において、伝送路を流れる波形信号を自動で解析することにより、通信伝送障害に対する解析作業を支援する、変調信号解析方法に関するものである。 The present invention provides a digital modulation communication wired or wireless, by analyzing automatically the waveform signal flowing through the transmission line, to support the analysis work for communication transmission failure, it relates to the modulation signal analysis how.
通信伝送障害は、伝送路を流れる波形信号の形状が何らかの要因で歪み、命令送信元が意図した信号を命令送信先まで維持できなくなるために発生する。よって通信伝送障害に対する診断作業として、ネットワークにおける物理層レベルの解析が求められる。
デジタル変調通信における物理層レベル解析の従来技術としては、変調信号のＩ−Ｑシンボルデータを導出及び解析し、解析結果を表示する信号解析装置（例えば、特許文献１参照）や、変調信号のコンスタレーションにおける各測定点の、理想点に対する位置関係を簡単に把握できる変調信号解析装置（例えば、特許文献２参照）が存在する。
The communication transmission failure occurs because the waveform signal flowing through the transmission path is distorted for some reason, and the signal intended by the command transmission source cannot be maintained up to the command transmission destination. Therefore, analysis at the physical layer level in the network is required as a diagnostic work for communication transmission failures.
As a conventional technique of physical layer level analysis in digital modulation communication, a signal analysis device (see, for example, Patent Document 1) for deriving and analyzing IQ symbol data of a modulation signal and displaying the analysis result, a constellation of a modulation signal There is a modulation signal analyzer (for example, refer to Patent Document 2) that can easily grasp the positional relationship of each measurement point with respect to an ideal point in the measurement.
従来の通信伝送障害の解析においては、使用者は、伝送路を流れる波形信号の電圧レベル表示機能、パワースペクトル表示機能、又は、コンスタレーション表示機能等を有する解析装置を用いて波形信号の歪みを把握し、その障害の対応作業を行なっていた。しかしながら、定常的な歪みやシンボル毎の変調異常を把握することはできたが、突発的な歪みの捕捉や、シンボル間の遷移部分における歪み方等の歪みの詳細特徴を把握することが困難であるという問題があった。 In conventional communication transmission failure analysis, a user can analyze waveform signal distortion using an analysis device having a voltage level display function, a power spectrum display function, or a constellation display function of the waveform signal flowing through the transmission line. I grasped and was working on the failure. However, although we were able to grasp steady distortion and abnormal modulation for each symbol, it was difficult to grasp the detailed characteristics of distortion such as sudden distortion capture and distortion at the transition between symbols. There was a problem that there was.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、信号取得機能、同相・直交成分算出機能、同相・直交成分解析機能及び解析結果表示機能に、シンボル切出機能、電文解析機能及び表示座標調整機能を組み合わせることで、歪みの可視化性能強化を実現し、デジタル変調通信の通信伝送障害の解析作業を容易にする変調信号解析方法の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and includes a signal acquisition function, an in-phase / quadrature component calculation function, an in-phase / quadrature component analysis function, and an analysis result display function, a symbol extraction function, a message analysis function, and by combining the display coordinate adjustment function, to achieve visualization performance enhancing distortion, and an object thereof is to provide a modulated signal analysis how to facilitate the analysis work of the communication transmission failure of the digital modulation communications.
本発明に係る変調信号解析方法は、変調信号を信号列として取得する信号取得工程と、前記信号列における隣り合った２つのシンボル区間に含まれる単位区間を算出し、前記単位区間に対応する前記信号列の一部を単位信号列として切り出す単位信号列切出工程と、前記単位信号列から同相・直交成分列を算出する同相・直交成分算出工程と、前記同相・直交成分列に基づいて、前記変調信号を解析する解析工程と、前記変調信号の解析結果を表示する表示工程と、を有し、前記単位信号列切出工程において算出される複数の前記単位区間の内、その一部又は全部は、隣り合った前記２つのシンボル区間における一方の前記シンボル区間の中央位置と他方の前記シンボル区間の中央位置との間に、中央位置を有する区間であり、前記単位信号列切出工程は、前記隣り合った２つのシンボル区間において３つ以上の前記単位区間を算出し、隣り合った前記単位区間の時間間隔が一定であり、前記同相・直交成分算出工程は、変換元である前記単位信号列に対応する前記単位区間の時系列順になるように順序付けた前記同相・直交成分列を算出し、前記解析工程は、同相・直交成分解析項目と正常範囲との組を１組以上有し、前記同相・直交成分列に基づき前記同相・直交成分解析項目を導出し、前記同相・直交成分解析項目が前記正常範囲に含まれるか否かを判定し、前記同相・直交成分列を通信電文に変換して該通信電文が正常範囲に含まれるか否かを判定し、前記同相・直交成分列を調整済座標点列に変換し、前記表示工程は、前記解析結果として、前記解析工程において判定された前記同相・直交成分列及び前記通信電文の判定内容を表示し、前記調整済座標点列を表示し、判定内容に異常のある前記同相・直交成分列に対応する前記調整済座標点列を強調表示することを特徴とする。 The modulation signal analysis method according to the present invention includes a signal acquisition step of acquiring a modulation signal as a signal sequence, a unit interval included in two adjacent symbol intervals in the signal sequence, and the unit corresponding to the unit interval Based on the in-phase / quadrature component sequence, the in-phase / quadrature component calculation step for calculating the in-phase / quadrature component sequence from the unit signal sequence, an analysis step of analyzing the modulated signal, have a, and a display step of displaying the analysis result of the modulation signal, the plurality of the unit sections to be calculated in the unit signal sequence cutting process, a part or All are sections having a center position between the center position of one of the two symbol sections adjacent to each other and the center position of the other symbol section, and the unit signal The cutting step calculates three or more unit intervals in the two adjacent symbol intervals, the time interval between the adjacent unit intervals is constant, and the in-phase / quadrature component calculation step includes: The in-phase / quadrature component sequence ordered so as to be in chronological order of the unit sections corresponding to the unit signal sequence is calculated, and the analysis step sets a set of in-phase / quadrature component analysis items and normal ranges to 1 The in-phase / quadrature component analysis item is derived based on the in-phase / quadrature component sequence, and whether the in-phase / quadrature component analysis item is included in the normal range is determined. It is determined whether the communication message is included in a normal range by converting the sequence to a communication message, the in-phase / orthogonal component sequence is converted into an adjusted coordinate point sequence, and the display step includes the analysis result as follows: Determined in the analysis step The in-phase / quadrature component sequence and the determination content of the communication message are displayed, the adjusted coordinate point sequence is displayed, and the adjusted coordinate point sequence corresponding to the in-phase / quadrature component sequence having an abnormality in the determination content is displayed. It is characterized by highlighting .
本発明によれば、波形信号の歪みの特徴を、シンボル間の遷移部分も含め詳細に抽出して使用者に提示するため、通信プロトコルや波形信号に関する専門的な知識や経験がなくても、通信伝送障害の原因やその障害発生箇所の特定を容易にし、対処することが可能になる。 According to the present invention, the characteristics of the distortion of the waveform signal are extracted in detail including the transition portion between symbols and presented to the user, so even without specialized knowledge and experience regarding the communication protocol and waveform signal, It becomes possible to easily identify and deal with the cause of the communication transmission failure and the location where the failure has occurred.
図１は、本実施の形態に係る変調信号解析装置１００の構成図である。
デジタル変調信号が入力される信号取得手段１０１から出力される情報は、フレーム抽出手段１０２に入力され、そのフレーム抽出手段１０２から出力される情報は、単位信号列切出手段１０３に入力され、そして、その単位信号列切出手段１０３から出力される情報は、同相・直交成分算出手段１０４に入力される。その同相・直交成分算出手段１０４から出力される情報は、解析部１０５に入力され、その解析部１０５から出力される情報は、解析情報統合手段１０６に入力される。また、使用者の操作入力を受け付ける操作手段１０７の出力側には、表示出力手段１０８が接続されており、その表示出力手段１０８の出力側には、本実施の形態に係る変調信号解析装置１００のデジタル変調信号の解析結果を表示する表示手段１０９が接続されている。そして、解析情報統合手段１０６と表示出力手段１０８は、互いに情報を入出力する。解析部１０５は、同相・直交成分解析手段１０５１、復調手段１０５２、電文解析手段１０５３及び表示座標調整手段１０５４とから構成されている。同相・直交成分算出手段１０４から出力される情報は、同相・直交成分解析手段１０５１、復調手段１０５２及び表示座標調整手段１０５４に入力される。また、復調手段１０５２から出力される情報は、電文解析手段１０５３に入力される。そして、同相・直交成分解析手段１０５１、電文解析手段１０５３及び表示座標調整手段１０５４から出力される情報は、解析情報統合手段１０６に入力される。
FIG. 1 is a configuration diagram of a modulation
Information output from the
信号取得手段１０１は、サンプリングレート１０１１を有する。フレーム抽出手段１０２は、レベル閾値１０２１を有する。同相・直交成分算出手段１０４は、同相搬送波信号１０４１及び直交搬送波信号１０４２を有する。同相・直交成分解析手段１０５１は、１つ以上の同相・直交成分解析器１０５１１を有する。この同相・直交成分解析器１０５１１は、同相・直交成分解析項目１０５１１１及び正常範囲１０５１１２を有する。復調手段１０５２は、復調テーブル１０５２１を有する。電文解析手段１０５３は、１つ以上の電文解析器１０５３１を有する。この電文解析器１０５３１は、電文解析項目１０５３１１及び電文正常範囲１０５３１２を有する。表示座標調整手段１０５４は、１つ以上の表示座標調整器１０５４１を有する。この表示座標調整器１０５４１は、座標点ラベル１０５４１１を有する。解析情報統合手段１０６は、１つ以上のフレーム解析情報２００を記憶する。表示出力手段１０８は、画面表示状態付与ルール１０８１を有する。
The
図２は、解析情報統合手段１０６が記憶するフレーム解析情報２００の情報構成図である。
このフレーム解析情報２００は、フレームＩＤ２０１、０個以上の電文異常項目２０２、及び１つ以上のシンボル解析情報２０３とを有する。このシンボル解析情報２０３は、シンボルＩＤ２０３１、０個以上の同相・直交成分異常項目２０３２、１つ以上の座標点ラベル１０５４１１及び調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３の組とを有する。
FIG. 2 is an information configuration diagram of the
The
次に、変調信号解析装置１００の動作について説明する。
変調信号解析装置１００が実施する処理は大まかに、三つの手順に分けられる。その三つの手順は、同相・直交成分算出手順１Ａ、解析手順１Ｂ及び表示手順１Ｃである。以下ではその手順１Ａ〜手順１Ｃについて説明する。
Next, the operation of the modulation
The process performed by the modulation
まず、同相・直交成分算出手順１Ａについて説明する。
信号取得手段１０１は、有線又は無線の伝送路に接続され、伝送路上に接続されている機器が送信する、例えばＤＱＰＳＫ変調方式に対応するデジタル変調信号を逐次、サンプリングレート１０１１によるサンプリング周期によってデジタル信号列として取得し、そのデジタル信号列をフレーム抽出手段１０２に通知する。
First, the in-phase / quadrature component calculation procedure 1A will be described.
The
フレーム抽出手段１０２は、信号取得手段１０１から通知されたデジタル信号列におけるフレーム開始位置及びフレーム終了位置を、例えば、そのデジタル信号列のレベルとレベル閾値１０２１との比較によって導出する。そして、フレーム抽出手段１０２は、一組のフレーム開始位置とフレーム終了位置を導出する度に、フレーム開始位置及びフレーム終了位置から定められる範囲に属する前記デジタル信号列をフレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１として抽出し、そのフレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１に固有なフレームＩＤ２０１を生成して付与し、フレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１を単位信号列切出手段１０３に通知する。
The
なお、レベル閾値１０２１と比較される前記デジタル信号列のレベルは、その瞬時値でもよいし、フレーム抽出手段１０２が判定時間幅を有し、その判定時間幅におけるレベルの平均値もしくは実効値でもよいし、又は、その判定時間幅におけるレベル変化量であってもよい。
さらに、フレームＩＤ２０１は、ある特定のフォーマットに限定されるものではなく、例えば、フレーム抽出手段１０２によって前記デジタル信号列の取得が開始されてからの通し番号でもよいし、フレーム開始位置又はフレーム終了位置を示すタイムスタンプでもよい。
The level of the digital signal sequence to be compared with the
Further, the
図３は、単位信号列切出手段１０３及び同相・直交成分算出手段１０４の処理の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the processing of the unit signal
単位信号列切出手段１０３は、フレーム抽出手段１０２から通知されたフレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１、及び前記デジタル変調信号のシンボルレートに基づいて、シンボル区間を決定する。ここでシンボルとは、１回の変調で送信できる情報単位である。また、単位信号列切出手段１０３は、フレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１が含むシンボル区間の中央を示すシンボル中央位置Ｍ［ａ］３０２（ただし、ａ＝０，１，・・・，ｍ−１、ｍはフレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１が含むシンボル数）を算出し、隣り合ったシンボル中央位置Ｍ［ａ］３０２を列先頭及び列末尾に有する単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］３０３（ただし、ｂ＝０，１，・・・，ｎ、ｎは任意の自然数。且つＣ［ａ］［０］＜Ｃ［ａ］［１］＜・・・＜Ｃ［ａ］［ｎ］）を例えば下式により決定する。
Ｃ［ａ］［ｂ］＝Ｍ［ａ］＋（サンプリングレート１０１１）／（前記デジタル変調信号に対応したシンボルレート）×ｂ／ｎ
このとき、例えば、ｎを２以上の値に設定した場合においては、隣り合うシンボル中央位置Ｍ［ａ］３０２の間に、単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］３０３が３つ以上決定され、隣り合う単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］３０３の時間間隔は一定となる。
そして、単位信号列切出手段１０３は、決定した全ての単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］３０３を中心に、サイズが（サンプリングレート１０１１）／（前記デジタル変調信号に対応したシンボルレート）以下である単位信号列Ｄ［ａ］［ｂ］３０４１を切り出し、単位信号列群Ｄ［ａ］３０４として取りまとめる。さらに、単位信号列切出手段１０３は、フレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）３０１に付与されていたフレームＩＤ２０１、及び単位信号列群Ｄ［ａ］３０４に固有なシンボルＩＤ２０３１を単位信号列群Ｄ［ａ］３０４に付与し、その単位信号列群Ｄ［ａ］３０４を同相・直交成分算出手段１０４に通知する。
The unit signal
C [a] [b] = M [a] + (sampling rate 1011) / (symbol rate corresponding to the digital modulation signal) × b / n
At this time, for example, when n is set to a value of 2 or more, there are three unit signal string cut-out center positions C [a] [b] 303 between adjacent symbol center positions M [a] 302. The time interval between the adjacent unit signal string cut-out center positions C [a] [b] 303 is determined as described above.
Then, the unit signal sequence extraction means 103 has a size of (sampling rate 1011) / (corresponding to the digital modulation signal, centering on all the determined unit signal sequence extraction center positions C [a] [b] 303. A unit signal sequence D [a] [b] 3041 that is equal to or less than (symbol rate) is cut out and grouped together as a unit signal sequence group D [a] 304. Further, the unit signal sequence cut-out means 103 receives the
なお、このシンボルＩＤ２０３１は、ある特定のフォーマットを限定されるものではなく、例えば、単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］３０３の値でもよいし、単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］３０３の添字ｂの値でもよいし、それらの組み合わせでもよい。
The
同相・直交成分算出手段１０４は、単位信号列切出手段１０３から通知された単位信号列群Ｄ［ａ］３０４が有する単位信号列Ｄ［ａ］［ｂ］３０４１と、デジタル変調信号の搬送波周波数を有する正弦波信号である同相搬送波信号１０４１との積を同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５として算出し、また、単位信号列Ｄ［ａ］［ｂ］３０４１と、同相搬送波信号１０４１に対して９０度の位相差をもつ直交搬送波信号１０４２との積を直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６として算出する。そして、同相・直交成分算出手段１０４は、この同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６で構成され、単位信号列群Ｄ［ａ］３０４の時系列順になるように順序付けられた同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７を生成する。さらに、同相・直交成分算出手段１０４は、単位信号列群Ｄ［ａ］３０３に付与されていたフレームＩＤ２０１及びシンボルＩＤ２０３１を同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７に付与し、その同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７を解析部１０５における同相・直交成分解析手段１０５１、復調手段１０５２及び表示座標調整手段１０５４に通知する。
The in-phase / quadrature
次に、解析手順１Ｂについて説明する。
同相・直交成分解析手段１０５１は、同相・直交成分算出手段１０４から通知された同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７を、全ての同相・直交成分解析器１０５１１に入力し、各々の同相・直交成分解析器１０５１１は同相・直交成分解析項目１０５１１１を導出する。そして、同相・直交成分解析手段１０５１は、その導出結果が、同相・直交成分解析器１０５１１が有する正常範囲１０５１１２に含まれないと判定したとき、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７に付与されていたフレームＩＤ２０１及びシンボルＩＤ２０３１を同相・直交成分解析項目１０５１１１に付与し、その同相・直交成分解析項目１０５１１１を解析情報統合手段１０６に通知する。
Next, the analysis procedure 1B will be described.
The in-phase / quadrature
なお、本実施の形態においては、同相・直交成分解析手段１０５１によって導出される同相・直交成分解析項目１０５１１１に、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７における任意の位置の同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７の一部もしくは全体における平均、又は、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７の一部もしくは全体における分散が含まれるものとしてもよい。
また、その同相・直交成分解析項目１０５１１１に、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７のＩ−Ｑ座標における振幅値、位相値、又は、その振幅値や位相値の一部もしくは全体の平均値や分散値が含まれるものとしてもよい。
さらに、同相・直交成分解析手段１０５１は、同相・直交成分理想関数を有し、正常範囲１０５１１２として距離正常閾値を有するものとし、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７と前記同相・直交成分理想関数との最小距離を導出し、同相・直交成分解析項目１０５１１１にその最小距離が含まれるものとし、その同相・直交成分解析項目１０５１１１としての最小距離が、正常範囲１０５１１２としての距離正常閾値に含まれるか否かを判定するものとしてもよい。
In the present embodiment, the in-phase / quadrature
Further, the in-phase / quadrature
Further, the in-phase / quadrature component analysis means 1051 has an in-phase / quadrature component ideal function, and has a normal distance threshold as the
復調手段１０５２は、同相・直交成分算出手段１０４から通知された同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７、及び復調手段１０５２が有する復調テーブル１０５２１に基づいて、復調ビット値を導出し、その復調ビット値を復調ビット列に格納する。
Demodulation means 1052 derives a demodulated bit value based on in-phase / quadrature component sequence (I, Q) [a] 307 notified from in-phase / quadrature component calculation means 104 and demodulation table 10521 possessed by
復調テーブル１０５２１について、ＤＱＰＳＫ変調方式を例にして、図４を参照して説明する。図４における復調テーブル１０５２１は、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７における同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５の末尾値と先頭値との差（Ｉ［ａ］［ｎ］−Ｉ［ａ］［０］）の正負判定結果及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６の末尾値と先頭値との差（Ｑ［ａ］［ｎ］−Ｑ［ａ］［０］）の正負判定結果と、復調ビット値とを対応付けている。 The demodulation table 10521 will be described with reference to FIG. 4 taking the DQPSK modulation method as an example. The demodulation table 10521 in FIG. 4 includes a difference (I [a] [n] between the end value and the start value of the in-phase component I [a] [b] 305 in the in-phase / quadrature component sequence (I, Q) [a] 307. -I [a] [0]) and the difference between the end value and the start value of the quadrature component Q [a] [b] 306 (Q [a] [n] -Q [a] [0]) The positive / negative determination result and the demodulated bit value are associated with each other.
また、復調手段１０５２は、例えば復調ビット列よりデータ開始ビット列及びデータ長ビット列を検出することによって通信電文を生成し、この通信電文に、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７に付与されていたフレームＩＤ２０１を付与し、通信電文を電文解析手段１０５３に通知する。
The
なお、復調手段１０５２は、この復調ビット値を同相・直交成分解析手段１０５１に通知し、同相・直交成分解析手段１０５１は、この通知された復調ビット値に基づいて正常範囲１０５１１２又は前記距離正常閾値を設定してもよい。
The
電文解析手段１０５３は、復調手段１０５２から通知された通信電文を、全ての電文解析器１０５３１に入力し、各々の電文解析器１０５３１は、電文解析項目１０５３１１を導出する。そして、電文解析手段１０５３は、その導出結果が、電文解析器１０５３１が有する電文正常範囲１０５３１２に含まれないと判定したとき、前記通信電文に付与されていたフレームＩＤ２０１を電文解析項目１０５３１１に付与し、その電文解析項目１０５３１１を解析情報統合手段１０６に通知する。
The
なお、本実施の形態においては、電文解析項目１０５３１１に、送信先アドレス、送信元アドレス、チェックサム又は電文長等が含まれるものとしてもよい。
In the present embodiment, the
表示座標調整手段１０５４は、同相・直交成分算出手段１０４から通知された同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７を、全ての表示座標調整器１０５４１に入力し、各々の表示座標調整器１０５４１は、調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３を算出する。そして、表示座標調整手段１０５４は、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７に付与されていたフレームＩＤ２０１及びシンボルＩＤ２０３１、並びに表示座標調整器１０５４１が有する座標点ラベル１０５４１１を調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３に付与し、その調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３を解析情報統合手段１０６に通知する。
The display coordinate
図５及び図６は、ＤＱＰＳＫ変調方式における調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３の表示例を示す図である。
図５で示される調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３は、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７を、−（（Ｉ［ａ］［０］，Ｑ［ａ］［０］）の位相−４５度）回転させ、求められたものである。すなわち、先頭調整済座標点（Ｘ［ａ］［０］，Ｙ［ａ］［０］）２０３３１では常に（Ｘ［ａ］［０］＝Ｙ［ａ］［０］）が成立する。
また、図６で示される調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３は、同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６のＩ−Ｑ座標における位相をＹ座標として、そして、同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６の添字から求まる値（ａ×ｎ＋ｂ）をＸ座標として、求められたものである。すなわち、このＸ座標は時系列インデックスを表現している。
5 and 6 are diagrams showing display examples of the adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 in the DQPSK modulation method.
The adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 shown in FIG. 5 is the same as the in-phase / quadrature component sequence (I, Q) [a] 307, − ((I [a] [0] , Q [a] [0]), and the phase is -45 degrees). That is, (X [a] [0] = Y [a] [0]) always holds at the head adjusted coordinate point (X [a] [0], Y [a] [0]) 20331.
In addition, the adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 shown in FIG. 6 includes the I− of the in-phase component I [a] [b] 305 and the quadrature component Q [a] [b] 306. The phase at the Q coordinate is taken as the Y coordinate, and the value (a × n + b) obtained from the subscripts of the in-phase component I [a] [b] 305 and the quadrature component Q [a] [b] 306 is taken as the X coordinate. Is. That is, the X coordinate represents a time series index.
なお、図６においては、同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６のＩ−Ｑ座標における位相が、Ｙ座標とされているが、これに限らず、同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］３０５及び直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］３０６のＩ−Ｑ座標における振幅をＹ座標としてもよい。
また、調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３は、同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７のＩ−Ｑ座標における点の座標から、その同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］３０７の先頭の値のＩ−Ｑ座標における点の座標を引いたものとしてもよい。
In FIG. 6, the phase in the IQ coordinates of the in-phase component I [a] [b] 305 and the quadrature component Q [a] [b] 306 is the Y coordinate. The amplitude of the in-phase component I [a] [b] 305 and the quadrature component Q [a] [b] 306 in the IQ coordinate may be used as the Y coordinate.
Further, the adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 is obtained from the coordinates of the points in the IQ coordinates of the in-phase / quadrature component sequence (I, Q) [a] 307. It is good also as what subtracted the coordinate of the point in IQ coordinate of the head value of component row | line | column (I, Q) [a] 307.
解析情報統合手段１０６は、同相・直交成分解析手段１０５１から通知された同相・直交成分解析項目１０５１１１に付与されていたフレームＩＤ２０１を有するフレーム解析情報２００が存在しない時、このフレーム解析情報２００を生成する。また、このフレーム解析情報２００が、同相・直交成分解析手段１０５１から通知された同相・直交成分解析項目１０５１１１に付与されていたシンボルＩＤ２０３１を有するシンボル解析情報２０３を有していない時、このシンボル解析情報２０３を生成してフレーム解析情報２００に格納する。そして、この同相・直交成分解析項目１０５１１１を、同相・直交成分異常項目２０３２として、この同相・直交成分解析項目１０５１１１に付与されていたシンボルＩＤ２０３１を有するシンボル解析情報２０３に格納する。
The analysis
また、解析情報統合手段１０６は、電文解析手段１０５３から通知された電文解析項目１０５３１１に付与されていたフレームＩＤ２０１を有するフレーム解析情報２００が存在しない時、このフレーム解析情報２００を生成する。そして、この電文解析項目１０５３１１を、電文異常項目２０２として、この電文解析項目１０５３１１に付与されていたフレームＩＤ２０１を有するフレーム解析情報２００に格納する。
The analysis
そして、解析情報統合手段１０６は、表示座標調整手段１０５４から通知された調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３に付与されていたフレームＩＤ２０１を有するフレーム解析情報２００が存在しない時、このフレーム解析情報２００を生成する。また、このフレーム解析情報２００が、表示座標調整手段１０５４から通知された調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３に付与されていたシンボルＩＤ２０３１を有するシンボル解析情報２０３を有していない時、このシンボル解析情報２０３を生成してフレーム解析情報２００に格納する。そして、この調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３、及び調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３に付与されていた座標点ラベル１０５４１１を、この調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３に付与されていたシンボルＩＤ２０３１を有するシンボル解析情報２０３に格納する。
Then, the analysis
さらに、表示手順１Ｃについて説明する。
操作手段１０７は、フレームＩＤ２０１、シンボルＩＤ２０３１及び座標点ラベル１０５４１１をそれぞれ０個以上選択する。使用者が、手動で選択してもよいし、操作手段１０７が選択スケジューラを有し、この選択スケジューラが、フレームＩＤ２０１、シンボルＩＤ２０３１及び座標点ラベル１０５４１１を自動で選択して切り替てもよい。そして、操作手段１０７は、その選択情報を表示出力手段１０８に出力する。
Further, the display procedure 1C will be described.
The operating means 107 selects zero or
なお、操作手段１０７が、レベル閾値１０２１や前記判定時間幅を設定できてもよい。
Note that the
表示出力手段１０８は、操作手段１０７によって選択されたフレームＩＤ２０１又はシンボルＩＤ２０３１を有するフレーム解析情報２００を解析情報統合手段１０６から取得する。次に、表示出力手段１０８は、そのフレーム解析情報２００が有する電文異常項目２０２、及び選択されたシンボルＩＤ２０３１を有するシンボル解析情報２０３が有する同相・直交成分異常項目２０３２から、画面表示状態付与ルール１０８１に基いて対応付けられた画面表示状態を導出し、その画面表示状態を、操作手段１０７によって選択された座標点ラベル１０５４１１が付与された調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３に付与する。そして、表示出力手段１０８は、電文異常項目２０２、同相・直交成分異常項目２０３２及び調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３を、表示手段１０９に出力する。
The
ここで、画面表示状態付与ルール１０８１について説明する。画面表示状態付与ルール１０８１は、電文異常項目２０２及び同相・直交成分異常項目２０３２と、画面表示状態とを対応付けるルールであって、本実施の形態においては、画面表示状態として、特定の座標を強調して表示する「強調表示」や各座標間を時間遷移方向を示す記号で結んで表示する「時系列付表示」等が実施可能である。
Here, the screen display
図７及び図８は、表示手段１０９の画面例を示す図である。
図７においては、表示画面の左段に、図５で示された調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３がプロットされたものが、その右段に、フレームＩＤ２０１、シンボルＩＤ２０３１、電文異常項目２０２及び同相・直交成分異常項目２０３２が表示されている。また、同相・直交成分異常項目２０３２が存在するシンボル解析情報２０３において、その同相似・直交成分異常項目２０３２に対応する調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３である異常調整済座標点列２０３３２に対し、画面表示状態「強調表示」及び「時系列付表示」が付与されている。
図８においては、表示画面の左段に、図６で示された調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３がプロットされたものが、その右段に、フレームＩＤ２０１、シンボルＩＤ２０３１、電文異常項目２０２及び同相・直交成分異常項目２０３２が表示されている。また、異常調整済座標点列２０３３２に対し、画面表示状態「強調表示」及び「時系列付表示」が付与されている。
7 and 8 are diagrams illustrating examples of screens of the
In FIG. 7, the adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 shown in FIG. 5 is plotted on the left side of the display screen, and the
In FIG. 8, the adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 shown in FIG. 6 is plotted on the left side of the display screen, and the
なお、本実施の形態に係る画面表示状態としては、「強調表示」及び「時系列付表示」に限らず、例えば、調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）２０３３の座標点を時系列順に自動で切り替えながら表示する「時系列自動切替表示」が備えられてもよい。 Note that the screen display state according to the present embodiment is not limited to “highlighted display” and “display with time series”, but, for example, the coordinates of an adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]) 2033 A “time-series automatic switching display” for displaying points while switching points automatically in time-series order may be provided.
以上のような構成によって、波形信号歪みの特徴を、シンボル間の遷移部分も含め詳細に抽出して使用者に提示するため、通信プロトコルや波形信号に関する専門的な知識や経験がなくても、通信伝送障害の原因や障害発生箇所の特定を容易にし、対処することが可能になる。また、通信信号の波形の歪を詳細に観測できるため、各通信システムにおける機器・通信線の、経年劣化を初めとする不具合を早期に察知し、対処することができる。 With the above configuration, the characteristics of waveform signal distortion, including the transition between symbols, are extracted in detail and presented to the user, so even without specialized knowledge and experience regarding communication protocols and waveform signals, It becomes possible to easily identify the cause of the communication transmission failure and the location where the failure has occurred, and deal with it. In addition, since the distortion of the waveform of the communication signal can be observed in detail, it is possible to detect and deal with problems such as aging deterioration of devices and communication lines in each communication system at an early stage.
なお、上記の各手順の処理の順序は、本発明を限定するものではない。例えば、同相・直交成分解析手段１０５１、電文解析手段１０５３及び表示座標調整手段１０５４は同時に実施されてもよいし、順番に実施されてもよい。
また、信号取得手段１０１によって取得した全てのデジタル信号列について解析手順１Ｂが終了してから表示手順１Ｃが開始されてもよいし、解析情報統合手段１０６にフレーム解析情報２００が１つ以上生成された時点で表示手順１Ｃが開始され、その後解析手順１Ｂ及び表示手順１Ｃが並行に実施されてもよい。
さらに、本実施の形態に係る発明はＤＱＰＳＫ変調方式に限定されるものではなく、他の変調方式に対応したデジタル変調信号にも適用できることは言うまでもない。
Note that the order of processing of each procedure described above does not limit the present invention. For example, the in-phase / quadrature
The display procedure 1C may be started after the analysis procedure 1B is completed for all digital signal sequences acquired by the
Furthermore, it goes without saying that the invention according to the present embodiment is not limited to the DQPSK modulation method, and can be applied to a digital modulation signal corresponding to another modulation method.
本発明の活用例としては、解析の対象となるデジタル変調信号としては、住宅内でのネットワークを構成する住宅内通信信号、電力線通信信号、無線機器同士が通信するための無線通信信号、及び各制御機器同士が通信するための制御機器間通信信号等が挙げられる。また、この制御機器としては、空調機器及び照明機器等が挙げられる。 As an application example of the present invention, as a digital modulation signal to be analyzed, an in-house communication signal, a power line communication signal, a wireless communication signal for communication between wireless devices, and each Examples include communication signals between control devices for communication between control devices. Examples of the control device include an air conditioner and a lighting device.
１００ 変調信号解析装置、１０１ 信号取得手段、１０２ フレーム抽出手段、１０３ 単位信号列切出手段、１０４ 同相・直交成分算出手段、１０５ 解析部、１０６ 解析情報統合手段、１０７ 操作手段、１０８ 表示出力手段、１０９ 表示手段、２００ フレーム解析情報、２０１ フレームＩＤ、２０２ 電文異常項目、２０３ シンボル解析情報、３０１ フレームデジタル信号列Ｄ（ｋ）、３０２ シンボル中央位置Ｍ［ａ］、３０３ 単位信号列切出中央位置Ｃ［ａ］［ｂ］、３０４ 単位信号列群Ｄ［ａ］、３０５ 同相成分Ｉ［ａ］［ｂ］、３０６ 直交成分Ｑ［ａ］［ｂ］、３０７ 同相・直交成分列（Ｉ，Ｑ）［ａ］、１０１１ サンプリングレート、１０２１ レベル閾値、１０４１ 同相搬送波信号、１０４２ 直交搬送波信号、１０５１ 同相・直交成分解析手段、１０５２ 復調手段、１０５３ 電文解析手段、１０５４ 表示座標調整手段、１０８１ 画面表示状態付与ルール、２０３１ シンボルＩＤ、２０３２ 同相・直交成分異常項目、２０３３ 調整済座標点列（Ｘ［ａ］，Ｙ［ａ］）、３０４１ 単位信号列Ｄ［ａ］［ｂ］、１０５１１ 同相・直交成分解析器、１０５２１ 復調テーブル、１０５３１ 電文解析器、１０５４１ 表示座標調整器、２０３３１ 先頭調整済座標点（Ｘ［ａ］［０］，Ｙ［ａ］［０］）、２０３３２ 異常調整済座標点列、１０５１１１ 同相・直交成分解析項目、１０５１１２ 正常範囲、１０５３１１ 電文解析項目、１０５３１２ 電文正常範囲、１０５４１１ 座標点ラベル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Modulation signal analyzer, 101 Signal acquisition means, 102 Frame extraction means, 103 Unit signal sequence extraction means, 104 In-phase / quadrature component calculation means, 105 Analysis part, 106 Analysis information integration means, 107 Operation means, 108 Display output means 109 display means, 200 frame analysis information, 201 frame ID, 202 message abnormal item, 203 symbol analysis information, 301 frame digital signal sequence D (k), 302 symbol center position M [a], 303 unit signal sequence cut center Position C [a] [b], 304 Unit signal sequence group D [a], 305 In-phase component I [a] [b], 306 Quadrature component Q [a] [b], 307 In-phase / quadrature component sequence (I, Q) [a], 1011 sampling rate, 1021 level threshold, 1041 in-phase carrier signal, 1042 quadrature carrier Signal, 1051 In-phase / quadrature component analysis means, 1052 Demodulation means, 1053 Message analysis means, 1054 Display coordinate adjustment means, 1081 Screen display state assignment rule, 2031 Symbol ID, 2032 In-phase / quadrature component abnormal item, 2033 Adjusted coordinate point sequence (X [a], Y [a]), 3041 Unit signal sequence D [a] [b], 10511 In-phase / quadrature component analyzer, 10521 Demodulation table, 10531 Message analyzer, 10541 Display coordinate adjuster, 20331 First adjustment Coordinate point (X [a] [0], Y [a] [0]), 20332 abnormally adjusted coordinate point sequence, 105111 in-phase / orthogonal component analysis item, 105112 normal range, 105311 message analysis item, 105312 message normal range 105411 Coordinate point label.
Claims (14)
前記信号列における隣り合った２つのシンボル区間に含まれる単位区間を算出し、前記単位区間に対応する前記信号列の一部を単位信号列として切り出す単位信号列切出工程と、
前記単位信号列から同相・直交成分列を算出する同相・直交成分算出工程と、
前記同相・直交成分列に基づいて、前記変調信号を解析する解析工程と、
前記変調信号の解析結果を表示する表示工程と、
を有し、
前記単位信号列切出工程において算出される複数の前記単位区間の内、その一部又は全部は、隣り合った前記２つのシンボル区間における一方の前記シンボル区間の中央位置と他方の前記シンボル区間の中央位置との間に、中央位置を有する区間であり、
前記単位信号列切出工程は、前記隣り合った２つのシンボル区間において３つ以上の前記単位区間を算出し、
隣り合った前記単位区間の時間間隔が一定であり、
前記同相・直交成分算出工程は、変換元である前記単位信号列に対応する前記単位区間の時系列順になるように順序付けた前記同相・直交成分列を算出し、
前記解析工程は、
同相・直交成分解析項目と正常範囲との組を１組以上有し、前記同相・直交成分列に基づき前記同相・直交成分解析項目を導出し、前記同相・直交成分解析項目が前記正常範囲に含まれるか否かを判定し、
前記同相・直交成分列を通信電文に変換して該通信電文が正常範囲に含まれるか否かを判定し、
前記同相・直交成分列を調整済座標点列に変換し、
前記表示工程は、前記解析結果として、前記解析工程において判定された前記同相・直交成分列及び前記通信電文の判定内容を表示し、前記調整済座標点列を表示し、判定内容に異常のある前記同相・直交成分列に対応する前記調整済座標点列を強調表示する
ことを特徴とする変調信号解析方法。 A signal acquisition step of acquiring the modulation signal as a signal sequence;
Calculating a unit interval included in two adjacent symbol intervals in the signal sequence, and cutting out a part of the signal sequence corresponding to the unit interval as a unit signal sequence; and
An in-phase / quadrature component calculation step of calculating an in-phase / quadrature component sequence from the unit signal sequence;
An analysis step of analyzing the modulation signal based on the in-phase / quadrature component sequence;
A display step for displaying the analysis result of the modulation signal;
I have a,
Among the plurality of unit intervals calculated in the unit signal sequence cutting step, part or all of the unit intervals are the center position of one of the symbol intervals in the two adjacent symbol intervals and the other of the symbol intervals. A section having a central position between the central position and
The unit signal sequence cutting step calculates three or more unit sections in the two adjacent symbol sections,
The time interval between the adjacent unit sections is constant,
The in-phase / quadrature component calculation step calculates the in-phase / quadrature component sequence ordered so as to be in time-series order of the unit interval corresponding to the unit signal sequence that is a conversion source,
The analysis step includes
Having one or more sets of in-phase / quadrature component analysis items and normal ranges, deriving the in-phase / quadrature component analysis items based on the in-phase / quadrature component sequence, and setting the in-phase / quadrature component analysis items to the normal range Determine whether it is included,
Converting the in-phase / quadrature component sequence into a communication message to determine whether the communication message is included in a normal range;
The in-phase / quadrature component sequence is converted into an adjusted coordinate point sequence,
The display step displays the determination result of the in-phase / quadrature component sequence and the communication message determined in the analysis step as the analysis result, displays the adjusted coordinate point sequence, and the determination content is abnormal. A modulation signal analysis method comprising highlighting the adjusted coordinate point sequence corresponding to the in-phase / quadrature component sequence .
ことを特徴とする請求項１記載の変調信号解析方法。 The analyzing step includes an in-phase and quadrature components ideal function, modulation signal analyzing method according to claim 1, wherein the deriving the minimum distance between the in-phase and quadrature component sequence and the in-phase and quadrature components ideal function .
ことを特徴とする請求項２記載の変調信号解析方法。 The modulation signal analysis method according to claim 2 , wherein the analysis step includes a normal distance threshold, and compares the minimum distance with the normal distance threshold to determine whether or not the distance is abnormal.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The modulation signal analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-phase / quadrature component analysis item includes a value at a specific position in the in-phase / quadrature component sequence.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The modulation signal analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-phase / quadrature component analysis items include an average value in a part or the whole of the in-phase / quadrature component sequence.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The modulation signal analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-phase / quadrature component analysis item includes a dispersion value in a part or the whole of the in-phase / quadrature component sequence.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The modulation signal analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-phase / quadrature component analysis item includes an amplitude value in an IQ coordinate of the in-phase / quadrature component sequence.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The modulation signal analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-phase / quadrature component analysis item includes a phase value in an IQ coordinate of the in-phase / quadrature component sequence.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The in-phase and quadrature component analysis items, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises an average of some or all of the amplitude value in I-Q coordinates of the in-phase and quadrature component sequence Modulation signal analysis method.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The in-phase and quadrature component analysis items, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises an average of some or all of the phase values in the I-Q coordinates of the in-phase and quadrature component sequence Modulation signal analysis method.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The in-phase and quadrature component analysis items, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a dispersion value of some or all of the amplitude value in I-Q coordinates of the in-phase and quadrature component sequence Modulation signal analysis method.
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The in-phase and quadrature component analysis items, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a dispersion value of some or all of the phase values in the I-Q coordinates of the in-phase and quadrature component sequence Modulation signal analysis method.
前記同相・直交成分解析項目は、前記最小距離を含む
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 The in-phase / quadrature component analysis step has an in-phase / quadrature component ideal function, has a normal distance threshold as the normal range, and derives a minimum distance between the in-phase / quadrature component sequence and the in-phase / quadrature component ideal function And
The modulation signal analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the in-phase / quadrature component analysis item includes the minimum distance.
前記単位信号列切出工程は、前記フレーム区間、及び前記変調信号のシンボルレートに基づいて、前記シンボル区間を決定する
ことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の変調信号解析方法。 A frame extraction step of extracting a frame section from the signal sequence;
The modulated signal according to any one of claims 1 to 13 , wherein the unit signal sequence extraction step determines the symbol period based on the frame period and a symbol rate of the modulated signal. analysis method.
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