DE60029534T2

DE60029534T2 - Vorrichtung und verfahren zum messen eines digitalen modulationssignals, die dazu fähig sind, das spektrum einer rauschkomponente einzuschätzen

Info

Publication number: DE60029534T2
Application number: DE60029534T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Anritsu-Okihararyo Atsugi-shi Itahara; Yoshihide Anritsu-Okihararyo Atsugi-shi Gotou
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2007-07-19
Also published as: EP1096748B1; JP2000324026A; WO2000069136A1; JP3388346B2; US6754260B1; EP1096748A1; DE60029534T8; DE60029534D1; EP1096748A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals, wobei eine Technik zum Auswerten des Spektrums einer Störsignalkomponente angewandt wird, die in einem digitalen Modulationssignal in einer Vorrichtung zum Messen eines digitalen Modulationssignals enthalten ist.
Stand der Technik
In letzter Zeit wird ein digitales Modulationssignal häufig im Mobilfunk, im Rundfunk, in der Kabelnetzkommunikation und dergleichen verwendet.
Dieses digitale Modulationssignal wird durch Quadraturmodulation eines Trägersignals mit einem Modulationssignal erzeugt und zu einem Kommunikationsnetz übertragen.
Bei der Auswertung der Güte einer Vorrichtung und eines Kanals unter Verwendung eines solchen digitalen Modulationssignals wird im allgemeinen die Codefehlerrate mit einer Fehlermeßeinrichtung gemessen, und die Übertragungsbandbreite oder Streuung benachbarter Kanäle wird mit einem Spektrumanalysator gemessen.
Beispielsweise gibt es bei einem Übertragungskanal eines bidirektionalen GGA-Netzes oder dergleichen das Problem einer Verschlechterung der Güte des Übertragungskanals, verursacht durch ein Störsignal, das von einem elektrischen Haushaltsgerät oder durch Streuung eines Rundfunkssignals erzeugt wird.
Ein periodisches kontinuierliches Störsignal, wie etwa ein CW-Signal, verursacht wegen des Codefehlers selbst bei dem gleichen Pegelverhältnis eine größere Verschlechterung als weißes Rauschen, das keine Selbstkorrelation hat.
Beim Verlegen eines Netzes ist es erforderlich, die Qualität des Rauschens genau zu erkennen und eine stabile Versorgung vorzusehen, welche die Ursache eliminiert.
Da ein Verfahren zum Modulieren der Amplitude und der Phase im wesentlichen für ein digitales Modulationssignal angewandt wird, ist es häufig schwierig, die Qualität der in dem digitalen Modulationssignal enthaltenen Störsignalkomponente genau zu erkennen.
Wenn dieses digitale Modulationssignal mit einem Spektrumanalysator gemessen wird, wird das gesamte Belegungsfrequenzband mit Signalspektren Sp bedeckt, wie in 14 gezeigt ist.
Die EP-A-0 805 573 beschreibt ein Verfahren zum Messen von Modulationsparametern.
Selbst wenn ein Fehler durch die Fehlermessung detektiert wird, ist es unmöglich, die Qualität des in dem digitalen Modulationssignals enthaltenen Rauschens genau zu erkennen, und es ist schwierig, seine Ursache zu bestimmen.
Zur Lösung dieses Problems ist es möglich, nur das Spektrum eines Störsignals mit einem Spektrumanalysator zu messen, der entweder eine Einzelwelle verwendet oder in einem Nicht-Signalzustand ist.
Dadurch kann jedoch die Störsignalkomponente der Intermodulation (IM), die in einem Relais oder einem Empfänger in einem Kanal erzeugt wird, verursacht durch Übertragung eines digitalen Modulationssignals, nicht erkannt werden.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung des vorstehenden Problems ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals anzugeben, wobei die Qualität einer in einem digitalen Modulationssignal enthaltenen Störsignalkomponente auf einfache Weise erkannt werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal angegeben, die folgendes aufweist:
eine Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) zum Extrahieren einer Basisbandkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal enthalten ist, und zum Ausgeben derselben als digitale Signalfolge (Binärfolge);
eine Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) zum Detektieren einer Trägerfrequenzabweichung der Signalfolge der von der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit extrahierten Basisbandkomponente und zum Korrigieren der Frequenzabweichung der Signalfolge der Basisbandkomponente mit der detektierten Trägerfrequenzabweichung;
eine Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit (40) zum Erzeugen einer Signalfolge einer idealen Basisbandkomponente aus der Signalfolge der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit korrigierten Basisbandkomponente;
eine Störsignal-Detektiereinheit (45) zum Detektieren einer Signalfolge einer Störkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal enthalten ist, durch Berechnen der Differenz zwischen der Signalfolge der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit korrigierten Basisbandkomponente und der Signalfolge der von der Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit erzeugten idealen Basisbandkomponente;
eine Spektrumrecheneinheit (50) zum Berechnen der Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente durch Ausführen einer diskreten Fourier-Transformation von der Signalfolge der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit korrigierten Basisbandkomponente und der mit der Störsignal-Detektiereinheit detektieren Signalfolge der Störsignalkomponente; und
Ausgabeeinheiten (55, 60) zum Ausgeben von mindestens einem von den Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente, die von der Spektrumrecheneinheit berechnet worden sind.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals angegeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Extrahieren einer Basisbandkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal enthalten ist, und Ausgeben derselben als eine digitale Signalfolge;
Detektieren einer Trägerfrequenzabweichung einer Signalfolge der extrahierten Basisbandkomponente und Korrigieren der detektieren Frequenzabweichung der Signalfolge der Basisbandkomponente in Abhängigkeit von der detektierten Trägerfrequenzabweichung;
Erzeugen einer Signalfolge einer idealen Basisbandkomponente aus der Signalfolge der korrigierten Basisbandkomponente;
Detektieren einer Signalfolge einer in dem zu messenden digitalen Modulationssignal enthaltenen Störsignalkomponente durch Berechnen der Differenz zwischen der Signalfolge der korrigierten Basisbandkomponente und der Signalfolge der erzeugten idealen Basisbandkomponente;
Berechnen von Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente mittels einer Durchführung einer diskreten Fourier-Transformation von der Signalfolge der korrigierten Basisbandkomponente und von der Signalfolge der detektierten Störsignalkomponente; und
Ausgeben von mindestens einem der in dem obigen Schritt berechneten Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das den Gesamtaufbau der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
6 erläutert die Verarbeitung in einem wichtigen Bereich der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform.
7 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
8 erläutert die Verarbeitung in einem wichtigen Bereich der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform.
9 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines wichtigen Bereichs der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform zeigt.
13 zeigt ein Displaybeispiel des Meßergebnisses der Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der in der 1 dargestellten Ausführungsform.
14 zeigt ein Displaybeispiel des Meßergebnisses mit der herkömmlichen Vorrichtung.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Nachstehend werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, das den Gesamtaufbau einer Meßvorrichtung 20 für ein digitales Modulationssignal zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewandt wird.
Gemäß 1 hat eine Basisbandkomponente-Extraktionseinheit 21 mindestens einen Quadraturdetektor und einen A/D-Wandler, und sie extrahiert die Basisbandkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal Sx enthalten ist, das von einem Eingabeanschluß 20a eingegeben wird, und gibt die digitale Signalfolge aus.
In einem Fall extrahiert diese Basisbandkomponente-Extraktionseinheit 21 die Basisbandkomponente des zu messenden digitalen Modulationssignals Sx nach der Digitalisierung dieses Signals (siehe 2), und in einem anderen Fall extrahiert sie die Basisbandkomponente vor der Digitalisierung desselben (siehe 3).
Das eingegebene digitale Modulationssignal Sx wird bei dem in 2 gezeigten Aufbau von einem Frequenzwandler 22 in ein Zwischenfrequenzsignal umgewandelt.
Dieses Zwischenfrequenzsignal wird durch Abtasten mit dem A/D-Wandler 23 in eine digitale Signalfolge umgewandelt.
Aus dieser Signalfolge werden Signalfolgen von zwei rechtwinklig zueinander phasenversetzten Basisbandkomponenten I und Q mit dem Quadraturdetektor 24 vom digitalen Typ extrahiert.
Die so extrahierten Signalfolgen der zwei Basisbandkomponenten I und Q werden durch einen Puffer 25 geführt.
Der Frequenzwandler 22 kann einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein.
Bei dem in 3 gezeigten Aufbau werden mit dem Quadraturdetektor 26 von analogen Typ aus dem eingegebenen digitalen Modulationssignal Sx zwei rechtwinklig zueinander phasenverschobene Basisbandkomponenten i und q extrahiert.
Die zwei Basisbandkomponenten i und q werden jeweils mit den A/D-Wandlern 23a und 23b abgetastet und in Signalfolgen der zwei digitalen Basisbandkomponenten I und Q umgewandelt.
Die so umgewandeten Signalfolgen der zwei Basisbandkomponenten I und Q werden durch den Puffer 25 ausgegeben.
In diesem Fall kann der Frequenzwandler 22 von 2 in der Eingangsstufe des Quadraturdetektors 26 von 3 vorgesehen sein.
Der Quadraturdetektor hat einen bekannten Aufbau zum Umwandeln der Frequenz eines Eingangssignals mit einem lokalen Signal, das rechtwinklig phasenverschoben ist.
Bei einem Quadraturdetektor 24 vom digitalen Typ wird das lokale Signal von einem numerischen Generator ausgegeben.
Bei einem Quadraturdetektor 26 vom analogen Typ wird ein lokales Analogsignal verwendet.
Die Signalfolgen der mit der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit 21 erhaltenen Basisbandkomponenten I und Q werden an eine Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30 ausgegeben, wie in 1 gezeigt ist.
Diese Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30 dient dazu, eine Trägerfrequenzabweichung der von der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit 21 ausgegebenen Basisbandkomponenten I und Q zu detektieren und die Basisbandkomponenten I und Q mit dieser detektierten Trägerfrequenzabweichung zu korrigieren.
4 zeigt ein Beispiel der konkreten Ausbildung der Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30.
Dabei detektiert gemäß 4 eine Symboldauer-Detektiereinheit 31 die Symboldauerinformation (Phaseninformation) der mit der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit 21 erhaltenen Signalfolgen der beiden Basisbandkomponenten I und Q.
Dabei erhält die Symboldauer-Detektiereinheit 31 jedes Quadrat der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I bzw. Q von dem Multiplizierer 31a bzw. 31b, wie es in 5 gezeigt ist.
Die quadratischen Ausgangssignale (I2, Q2) werden von einem Addierer 31 zueinander addiert.
Dieses Additionsergebnis wird jeweils in zwei Mischer 31d und 31e eingegeben.
Dabei werden zwei lokale Signale Sa = cos(nπfsym/Fs) und Sb = sin(nπfsym/Fs), die rechtwinklig zueinander verschoben sind, von einem nicht gezeigten Signalgenerator (numerischen Generator NCO) jeweils in die zwei Mischer 31d und 31e eingegeben, in denen die Frequenzumwandlung bei dem vorstehend genannten Additionsergebnis durchgeführt wird.
Integrierer 31f und 31g führen eine Intervallintegration an den jeweiligen Frequenzumwandlungsausgängen mit den zwei Mischern 31d und 31e durch.
Eine Winkeldetektiereinheit 31h detektiert die Winkelinformation θn = tan^–1(B/A) der Intervallintegrationsausgangssignale A und B.
Die Symboldauerinformation (Phaseninformation) wird mit einer Verarbeitungseinheit 31i gemäß der Methode der kleinsten Quadrate detektiert, welche die Verarbeitung gemäß der Methode der kleinsten Quadrate bei der detektierten Winkelinformation θn durchführt.
Dabei wird die lineare Information La (= 2πfs·n + θ0) aus der detektierten Winkelinformation θn gemäß 6 mit der Verarbeitungseinheit 31i gemäß der Methode der kleinsten Quadrate entnommen.
Die Abschnittinformation θ0, die in der linearen Inforamtion La (= 2πfs·n + θ0) enthalten ist, d.h. die Symboldauerinformation (tatsächlich die Abweichungsinformation der Abtastdauer in der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit 21) wird entnommen.
Es wird erneut auf 4 Bezug genommen. Eine Wiederabtasteinheit 32 führt ein erneutes Abtasten der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I und Q basierend auf der mit der vorstehend genannten Symboldauer-Detektiereinrichtung 31 detektierten Symboldauerinformation durch, um dadurch die Abweichung der Abtastdauer zu korrigieren.
Die Frequenzabweichung-Detektiereinrichtung 33 detektiert die Frequenzabweichung der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I' und Q', die mit der Wiederabtasteinheit 32 erneut abgetastet wurde.
Die Frequenzabweichung soll durch die Abweichung der Trägerfrequenz eines Eingangssignals verursacht sein.
7 zeigt den konkreten Aufbau der Frequenzabweichung-Detektiereinheit 33.
Dabei wird gemäß 7 die vierte Potenz der Basisbandkomponente (I' + jQ') mit einer Vierte-Potenz-Recheneinheit 33a berechnet.
Die Quadraturkomponenten C und D des Rechenergebnisses (C + jD) werden durch DFT (diskrete Fourier-Transformation) mit einer DFT-Verarbeitungseinheit 33b verarbeitet.
Da die vierfache Komponente der Abweichung fx' der Trägerfrequenz als Maximalwert als Ergebnis der DFT-Verarbeitung erscheint, wird ein Viertel dieser maximalen Frequenz mit einer Frequenzabweichung-Detektiereinheit 33c als tatsächliche Frequenzabweichung fx' detektiert.
Ferner wird auf der Basis der Frequenzabweichungsinformation fx' die Frequenzumwandlung der Quadraturkomponenten C und D mit den Mischern 33e und 33f durchgeführt.
Dabei werden auf der Basis der Frequenzabweichungsinformation fx' die zwei rechtwinklig zueinander phasenverschobenen lokalen Signale Sc = cos(nπfx'/Fs) und Sd = (nπfx'/Fs) von dem Signalgenerator (NCO) 33d an die Mischer 33e und 33f ausgegeben, so daß dadurch die Frequenzumwandlung der Quadraturkomponenten C und D der vierten Potenz durchgeführt wird.
Die Frequenzumwandlungsausgänge werden mit Integrierern 33g und 33h intervallmäßig integriert, und die Winkelinformation θn = tan^–1(F/E) der Intervallintegrationsausgangssignale E und F wird mit der Winkelrecheneinheit 33i berechnet.
Die Verarbeitung gemäß der Methode der kleinsten Quadrate wird an der berechneten Winkelinformation θn mit der Verarbeitungseinheit 33j gemäß der Methode der kleinsten Quadrate durchgeführt, so daß die kleinste Frequenzabweichung fx'' detektiert wird.
Dabei wird bei der Verarbeitungseinheit 33j gemäß der Methode der kleinsten Quadrate die Gerade Lb (= 2πfx''·n + θ0) aus der detektierten Winkelinformation θn entnommen, wie 8 zeigt.
Die kleinste Frequenzabweichung fx'' wird aus dem Gradienten der linearen Information Lb (= 2πfx''·n + θ0) erhalten.
Die mit der Frequenzabweichung-Detektiereinheit 33c detektierte Frequenzabweichung fx' wird von einem Addierer 33k zu dieser kleinsten Frequenzabweichung fx'' addiert, so daß dadurch das Additionsergebnis fx als die Frequenzabweichungsinformation detektiert und ausgegeben wird.
Auf der Basis der so detektierten Frequenzabweichungsinformation wird die Frequenzumwandlungsverarbeitung der Basisbandkomponenten I' und Q' durchgeführt.
Wie 4 zeigt, gibt dabei beim Empfang der von der Frequenzabweichung-Detektiereinheit 33 detektierten Frequenzabweichungsinformation der Signalgenerator (NCO) 35 die zwei rechwinklig zueinander phasenverschobenen lokalen Signale Se = cos(nπfx/Fs) und Sf = sin(nπfx/Fs) an die Mischer 36 und 37 aus.
Die Mischer 36 und 37 führen die Frequenzumwandlung bei den mit der Wiederabtasteinheit 32 erneut abgetasteten Basisbandkomponenten I' und Q' durch.
Die Signalfolgen der so frequenzmäßig umgewandelten Basisbandkomponenten I'' und Q'' werden jeweils durch den Puffer 38 ausgegeben.
Die Basisbandkomponenten I'' und Q'', deren Frequenzabweichung jeweils mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30 korrigiert worden ist, werden also an eine Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit 40 ausgegeben, wie in 1 gezeigt ist.
Die Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit 40 erzeugt eine Signalfolge einer idealen Basisbandkomponente, die keine Abweichung, wie etwa Rauschen, Frequenzabweichung und dergleichen aufweist, aus den Signalfolgen der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30 korrigierten Basisbandkomponenten I'' und Q''.
Die Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit 40 demoduliert mit einer Symboldemodulationseinheit 41 die Symbolinformation aus den Signalfolgen der Basisbandkomponenten I'' und Q'', wie es in 9 gezeigt ist.
Die Modulationsmodus-Information und die Absenkungsrate des zu messenden digitalen Modulationssignals werden in die Symboldemodulationseinheit 41 eingegeben, und es wird eine Konstellations-Abbildung, die für die Demodulation verwendet wird (Position in der IQ-Ebene, die durch die Phase und die Amplitude bestimmt ist), definiert.
Die Symboldemodulationseinheit 41 paßt die Signalfolgen der Basisbandkomponenten I'' und Q'' an diese Konstellations-Abbildung an, so daß sie demoduliert werden.
Eine Idealbasisbandkomponente-Erzeugungseinheit 42 erzeugt die Signalfolgen der idealen Basisbandkomponenten Ir und Qr auf der Basis der mit der Symboldemodulationseinheit 41 demodulierten Symbolinformation, wobei die Absenkungsrate des zu messenden digitalen Modulationssignal s als der Parameter verwendet wird.
Die Signalfolgen der idealen Basisbandkomponenten Ir und Qr werden jeweils durch den Puffer ausgegeben.
Die Signalfolgen der von der Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit 40 erzeugten idealen Basisbandkomponenten Ir und Qr werden gemeinsam mit den Signalfolgen der Basisbandkomponenten I'' und Q'', deren Frequenzabweichung mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30 korrigiert worden ist, in eine Störsignal-Detektiereinrichtung 45 eingegeben, wie es in 1 gezeigt ist.
In der Störsignal-Detektiereinheit 45 wird mit einem Subtrahierer 46 die Differenz Ei zwischen der Basisbandkomponente I'' und jeder idealen Basisbandkomponente Ir erhalten, wie es in 10 gezeigt ist.
In der Störsignal-Detektiereinheit 45 wird mit einem Subtrahierer 47 die Differenz Eq zwischen der Basisbandkomponente Q'' und der idealen Basisbandkomponente Qr erhalten.
Die Signalfolgen als das Resultat der Subtraktionsergebnisse Ei und Eq der jeweiligen Subtrahierer 46 und 47 werden durch einen Puffer 48 als die Signalfolgen der Störsignalkomponenten erhalten.
Es wird erneut auf 1 Bezug genommen. In der Spektrumrecheneinheit 50 wird die DFT-Verarbeitung der Signalfolgen der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit 30 korrigierten Basisbandkomponenten I'' und Q'' und der Signalfolgen der mit der Störsignal-Detektiereinheit 45 detektierten Störsignalkomponenten Ei und Eq durchgeführt.
Dabei werden gemäß 11 nach ihrer Berechnung das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponenten I'' und Q'' und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente jeweils durch den Puffer 53 von den DFT-Verarbeitungseinheiten 51 und 52 ausgegeben.
Die DFT-Verarbeitung der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I'' und Q'' und die DFT-Verarbeitung der Signalfolgen der Störsignalkomponenten Ei und Eq werden nicht immer mit den in 11 gezeigten zwei unabhängigen parallelen DFT-Verarbeitungseinheiten 51, 52 durchgeführt.
Im Gegensatz dazu kann bei dieser DFT-Verarbeitung eine Umschalteinheit 54 zum Umschalten des zu verarbeitenden Objekts in der Eingangsstufe der DFT-Verarbeitungseinheit 51 vorgesehen sein, wie es in 12 gezeigt ist.
Es wird erneut auf 1 Bezug genommen. Eine Displaysteuereinheit 55 soll gemäß der Ausführungsform ein Display 60, das Abbildungen anzeigen kann, sowie eine Ausgabeeinheit (Displayeinheit) bilden.
Dabei werden gemäß 1 beispielsweise das Spektrum Sp(S) der mit der Spektrumrecheneinheit 50 berechneten Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente auf derselben Koordinatenoberfläche eines Bildschirms des Displays 60 auf unterscheidbare Weise angezeigt, wie es in 13 gezeigt ist.
Da dieses Display die synchrone Beoabachtung des Sepktrums Sp(S) der Basisbandkomponente und des Spektrums Sp der Störkomponente, die in dem digitalen Modulationssignal enthalten ist, anzeigt, ist es möglich, auf einfache Weise zu erkennen, ob die Störsignalkomponente nur das breitbandige weiße Rauschen aufweist oder ob sie das periodische kontinuierliche Störsignal, wie etwa CW aufweist.
Da die Ursache für die Erzeugung des Rauschens aufgrund der Frequenz und des Pegels des periodischen kontinuierlichen Störsignals ohne weiteres angenommen werden kann, kann die Übertragungsgüte auf einfache Weise verbessert werden.
Gemäß 13 wird der untere Bereich des Spektrums Sp(S) der Basisbandkomponente ausgelöscht (oder ausgedünnt), um das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar zu machen.
Dann kann das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente in einer vorbestimmten Farbe angezeigt werden, wobei das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente in einer anderen Farbe darübergelegt wird, oder das gesamte Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente kann in einer hellen Farbe angezeigt werden, während das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente in einer dunklen Farbe angezeigt werden kann.
Ferner können anstelle der Anzeige der Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente auf derselben Koordinatenoberfläche die Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente auf verschiedenen Koordinatenoberflächen separat angezeigt werden, oder ein Spektrum davon kann selektiv auf einer Koordinatenoberfläche angezeigt werden.
Wie vorstehend erwähnt, ist die Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß sie die Signalfolge einer idealen Basisbandkomponente nach der Korrektur der Frequenzabweichung der Basisbandkomponente, die in dem zu messenden Modulationssignal enthalten ist, erzeugt, die in dem digitalen Modulationssignal enthaltene Störsignalkomponente auf der Basis dieser idealen Basisbandkomponente detektiert und das Spektrum der detektierten Störsignalkomponente gemeinsam mit dem Spektrum der Basisbandkomponente ausgibt (anzeigt).
Mit der Vorrichtung und dem Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals gemäß der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, die Qualität einer Störsignalkomponente, die in einem digitalen Modulationssignal enthalten ist, während der tatsächlichen Übertragung des digitalen Modulationssignals auf einfache Weise zu erkennen, die Ursache für die Erzeugung des Rauschens abzuschätzen und die Übertragungsgüte mühelos zu verbessern.
Wie vorstehend ausgeführt, kann die vorliegende Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme beim Stand der Technik eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals bereitstellen, die imstande sind, die Qualität einer Störsignalkomponente, die in einem digitalen Modulationssignal enthalten ist, auf einfache Weise zu erkennen.

Claims

Meßvorrichtung für ein digitales Modulationssignal, die folgendes aufweist: – eine Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) zum Extrahieren einer Basisbandkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal (Sx) enthalten ist, und zum Ausgeben derselben als digitale Signalfolge; – eine Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) zum Detektieren einer Trägerfrequenzabweichung der Signalfolge der von der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) extrahierten Basisbandkomponente und zum Korrigieren der Frequenzabweichung der Signalfolge der Basisbandkomponente mit der detektierten Trägerfrequenzabweichung; gekennzeichnet durch: – eine Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit (40) zum Erzeugen einer Signalfolge einer idealen Basisbandkomponente aus der Signalfolge der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponente; – eine Störsignal-Detektiereinheit (45) zum Detektieren einer Signalfolge einer Störkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal enthalten ist, durch Berechnen der Differenz zwischen der Signalfolge der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponente und der Signalfolge der von der Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit (40) erzeugten idealen Basisbandkomponente; – eine Spektrumrecheneinheit (50) zum Berechnen der Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente durch Ausführen einer diskreten Fourier-Transformation von der Signalfolge der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponente und der mit der Störsignal-Detektiereinheit (45) detektierten Signalfolge der Störsignalkomponente; und – eine Ausgabeeinheit (55, 60) zum Ausgeben von mindestens einem von den Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente, die von der Spektrumrecheneinheit (50) berechnet worden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) mindestens einen Quadraturdetektor (24; 26) vom digitalen Typ oder analogen Typ und einen oder zwei A/D-Wandler (23; 23a, 23b) aufweist, und wobei eine Basisbandkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal (Sx) enthalten ist, das von einem Eingabeanschluß (20a) eingegeben wird, extrahiert wird, um eine digitale Signalfolge auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) ferner einen Frequenzwandler (22) aufweist, um das von dem Eingabeanschluß (20a) eingegebene digitale Modulationssignal (Sx) in ein Zwischenfrequenzsignal umzuwandeln, wobei das von dem Frequenzumwandler (22) umgewandelte Zwischenfrequenzsignal durch Abtasten des Zwischenfrequenzsignals mit einem (23) der A/D-Wandler in eine digitale Signalfolge umgewandelt wird, und wobei Signalfolgen von zwei rechtwinklig zueinander phasenversetzten Basisbandkomponenten I und Q mit dem Quadraturdetektor (24) vom digitalen Typ aus der obigen Signalfolge extrahiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) aus dem von dem Eingabeanschluß (20a) eingegebenen digitalen Modulationssignal (Sx) zwei rechtwinklig zueinander phasenverschobene Basisbandkomponenten i und q mit dem Quadraturdetektor (26) vom analogen Typ extrahiert, und wobei die zwei Basisbandkomponenten i und q in die zwei digitalen Basisbandkomponenten I und Q umgewandelt werden, indem man diese Komponenten i bzw. q jeweils mit den zwei A/D-Wandlern (23a, 23b) abtastet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) folgendes aufweist: – eine Symboldauer-Detektiereinheit (31) zum Detektieren von Symboldauerinformation (Phaseninformation) der mit der Basisbandkomponente-Extraktionseinheit (21) erhaltenen Signalfolgen der Basisbandkomponenten I und Q; – eine Wiederabtasteinheit (32) zur Korrektur der Abweichung der Abtastdauer durch erneutes Abtasten der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I und Q, basierend auf der mit der Symboldauer-Detektiereinheit (31) detektierten Symboldauerinformation; – eine Frequenzabweichung-Detektiereinheit (33) zum Detektieren einer Frequenzabweichung der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I' und Q', die mit der Wiederabtasteinheit (32) erneut abgetastet worden sind; – einen Signalgenerator (35), um beim Empfang der von der Frequenzabweichung-Detektiereinheit (33) detektierten Frequenzabweichungsinformation zwei lokale Signale Se = cos(nπfx/Fs) und Sf = sin(nπfx/Fs) zu erzeugen, die rechtwinklig zueinander phasenverschoben sind; und – zwei Mischer (36, 37) zur Durchführung einer Frequenzumwandlung bei den mit der Wiederabtasteinheit (32) erneut abgetasteten Basisbandkomponenten I' und Q' mit den zwei von dem Signalgenerator (35) gelieferten lokalen Signalen Se = cos(nπfx/Fs) und Sf = sin(nπfx/Fs), die rechtwinklig zueinander phasenverschoben sind, – wobei die Signalfolgen der mit den beiden Mischern (36, 37) frequenzmäßig umgewandelten Basisbandkomponenten I'' bzw. Q'' jeweils ausgegeben werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Symboldauer-Detektiereinheit (31) folgendes aufweist: – zwei Multiplizierer (31a, 31b) zum Erhalten jedes Quadrats der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I und Q; – einen Addierer (31c) zum Addieren der jeweiligen quadratischen Ausgangssignale (I2, Q2) von den beiden Multiplizierern (31a, 31b) zueinander; – zwei Mischer (31d, 31e) zur Durchführung einer individuellen Frequenzumwandlung bei dem Additionsergebnis von dem Addierer (31c) durch zwei lokale Signale Sa = cos(nπfsym/Fs) und Sb = sin(nπfsym/Fs), die rechtwinklig zueinander phasenverschoben sind; – zwei Integrierer (31f, 31g) zur Durchführung einer individuellen Intervallintegration von den jeweiligen mit den beiden Mischern (31d, 31e) frequenzmäßig umgewandelten Ausgangssignalen; – eine Winkeldetektiereinheit (31h) zum Detektieren von Winkelinformation θn = tan^–1(B/A) der mit den beiden Integrierern (31f, 31e) intervallintegrierten Ausgangssignale A und B; und – eine Fehlerquadratmethode-Verarbeitungseinheit (31i) zur Durchführung der Fehlerquadratmethode-Verarbeitung von der von der Winkeldetektiereinheit (31h) detektierten Winkelinformation θn, – wobei die Fehlerquadratmethode-Verarbeitungseinheit (31i) aus der detektierten Winkelinformation θn lineare Information La = 2πfs·n + θ0 entnimmt und in der linearen Information La enthaltene Abschnittinformation θ0 als Symboldauerinformation entnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Frequenzabweichung-Detektiereinheit (33) folgendes aufweist: – eine Vierte-Potenz-Recheneinheit (33a) zum Berechnen der vierten Potenz der Basisbandkomponente (I' + jQ'), um die Frequenzabweichung der Signalfolgen der Basisbandkomponenten I' und Q' zu detektieren, die mit der Wiederabtasteinheit (32) erneut abgetastet worden sind; – eine DFT-Verarbeitungseinheit (33b) zum Verarbeiten von Quadraturkomponenten C und D des Rechenergebnisses (C + jD) von der Vierte-Potenz-Recheneinheit (33a) durch DFT (diskrete Fourier-Transformation); – eine Frequenzabweichung-Detektiereinheit (33c) zum Detektieren der vierfachen Komponente der Abweichung fx' der Trägerfrequenz, die durch die DFT-Verarbeitung mit der DFT-Verarbeitungseinheit (33b) erscheint, um ein Viertel der maximalen Frequenz als die tatsächliche Frequenzabweichung fx' anzunehmen; – einen Signalgenerator (33d) zum Erzeugen von zwei rechtwinklig zueinander phasenverschobenen lokalen Signalen Sc = cos(nπfx'/Fs) und Sd = sin(nπfx'/Fs) auf der Basis der von der Frequenzabweichung-Detektiereinheit (33c) detektierten Frequenzabweichungsinformation fx'; – zwei Mischer (33e, 33f) zur Durchführung der Frequenzumwandlung von den Quadraturkomponenten C und D des Rechenergebnisses (C + jD) der Vierte-Potenz-Recheneinheit (33a) durch die beiden von dem Signalgenerator (33d) gelieferten, rechtwinklig zueinander phasenverschobenen lokalen Signale Sc = cos(nπfx'/Fs) und Sd = sin(nπfx'/Fs); – zwei Integrierer (33g, 33h) zur Durchführung der individuellen Intervallintegration von den jeweiligen frequenzumgewandelten Ausgangssignalen von den beiden Mischern (33e, 33f); – eine Winkelrecheneinheit (33i) zum Berechnen von Winkelinformation θn = tan^–1(F/E) der jeweiligen intervall-integrierten Ausgangssignale E und F von den beiden Integrierern (33g, 33h); – eine Fehlerquadratmethode-Verarbeitungseinheit (33j) zum Detektieren der kleinsten Frequenzabweichung fx'' mittels der Durchführung der Fehlerquadratmethode-Verarbeitung von der mit der Winkelrecheneinheit (33i) berechneten Winkelinformation θn; und – einen Addierer (33k) zum Addieren der mit der Frequenzabweichung-Detektiereinheit (33c) detektierten Frequenzabweichung fx' zu der kleinsten Frequenzabweichung fx'', die mit der Fehlerquadratmethode-Verarbeitungseinheit (33j) detektiert worden ist, um dadurch das Additionsergebnis fx als Frequenzabweichungsinformation zu detektieren und auszugeben, – wobei die Fehlerquadratmethode-Verarbeitungseinheit (33j) die lineare Information Lb = 2nπfx''·n + θ0 aus der mit der Winkelrecheneinheit (33i) berechneten Winkelinformation θn entnimmt und die kleinste Frequenzabweichung fx'' aus dem Gradienten der linearen Information Lb erhält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit (40) folgendes aufweist: – eine Symboldemodulationseinheit (41) zum Demodulieren von Symbolinformation aus der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Signalfolge der Basisbandkomponenten I'' und Q''; und – eine Idealbasisbandkomponente-Erzeugungseinheit (42) zum Erzeugen von Signalfolgen von idealen Basisbandkomponenten Ir und Qr auf der Basis der mit der Symboldemodulationseinheit (41) demodulierten Symbolinformation, wobei die Absenkungsrate des zu messenden digitalen Modulationssignals (Sx) als ein Parameter genutzt wird, und – wobei die Symboldemodulationseinheit (41) Absenkungsrate- und Modulationsmodus-Information des zu messenden digitalen Modulationssignals (Sx) empfängt, um als Konstellations-Abbildung Positionen in der IQ-Ebene zu definieren, die durch die Phase und die Amplitude zum Gebrauch bei der Demodulation bestimmt sind, und somit – demoduliert die Symboldemodulationseinheit (41) die Signalfolgen der Basisbandkomponenten I'' und Q'' durch Anpassen dieser Signalfolgen an diese Konstellations-Abbildung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Störsignal-Detektiereinheit (45) folgendes aufweist: – einen Subtrahierer (46) zum Erhalten der Differenz Ei zwischen der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponente I'' und der von der Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit (40) erzeugten idealen Basisbandkomponente Ir; und – einen Subtrahierer (47) zum Erhalten der Differenz Eq zwischen der von der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponente Q'' und der von der Idealsignalfolge-Erzeugungseinheit (40) erzeugten idealen Basisbandkomponente Qr, und – wobei die Signalfolgen der Subtraktionsergebnisse Ei und Eq der jeweiligen Subtrahierer (46, 47) jeweils als Signalfolgen der Störsignalkomponenten zugeführt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zur Durchführung der DFT-Verarbeitung von den Signalfolgen der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponenten I'' und Q'' und von den Signalfolgen der von der Störsignal-Detektiereinheit (45) detektierten Störsignalkomponenten Ei und Eq die Spektrumrecheneinheit (50) folgendes aufweist: – eine erste DFT-Verarbeitungseinheit (51) zum Berechnen der Spektren Sp(S) der Basisbandkomponenten I'' und Q''; und – eine zweite DFT-Verarbeitungseinheit (52) zum Berechnen der Spektren Sp(N) der Störsignalkomponenten Ei und Eq.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zur Durchführung der DFT-Verarbeitung von den Signalfolgen der mit der Frequenzabweichung-Korrektureinheit (30) korrigierten Basisbandkomponenten I'' und Q'' und von den Signalfolgen der mit der Störsignal-Detektiereinheit (45) detektierten Störsignalkomponenten Ei und Eq die Spektrumrecheneinheit (50) folgendes aufweist: – eine Umschalteinheit (54) zum Umschalten eines zu verarbeitenden Objekts; und – eine einzige DFT-Verarbeitungseinheit (51) zum selektiven Berechnen der Spektren Sp(S) der Basisbandkomponenten I'' und Q'' und der Spektren Sp(N) der Störsignalkomponenten Ei und Eq, die mit der Umschalteinheit (54) umschaltbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Ausgabeeinheit (55, 60) eine Displaysteuereinheit (55) und ein Display (60) aufweist, das eine Abbildung anzeigen kann, und wobei das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die von der Spektrumrecheneinheit (50) berechnet worden sind, auf derselben Koordinatenoberfläche eines Bildschirms des Displays (60) auf unterscheidbare Weise auf der Basis einer Steuerung der Displaysteuereinheit (55) angezeigt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Displaysteuereinheit (55) auf derselben Koordinatenoberfläche des Bildschirms des Displays (60) den unteren Bereich des Spektrums Sp(S) der Basisbandkomponente auslöscht oder ausdünnt, um das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar zu machen.
Verfahren zum Messen eines digitalen Modulationssignals, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Extrahieren (21) einer Basisbandkomponente, die in einem zu messenden digitalen Modulationssignal (Sx) enthalten ist, und Ausgeben derselben als eine digitale Signalfolge; – Detektieren einer Trägerfrequenzabweichung einer Signalfolge der extrahierten Basisbandkomponente und Korrigieren (30) der detektierten Frequenzabweichung der Signalfolge der Basisbandkomponente in Abhängigkeit von der detektierten Trägerfrequenzabweichung; gekennzeichnet durch – Erzeugen (40) einer Signalfolge einer idealen Basisbandkomponente aus der Signalfolge der korrigierten Basisbandkomponente (30); – Detektieren (45) einer Signalfolge einer in dem zu messenden digitalen Modulationssignal (Sx) enthaltenen Störsignalkomponente durch Berechnen der Differenz zwischen der Signalfolge der korrigierten Basisbandkomponente (30) und der Signalfolge der erzeugten idealen Basisbandkomponente (40); – Berechnen (50) von Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente mittels einer Durchführung einer diskreten Fourier-Transforma tion von der Signalfolge der korrigierten Basisbandkomponente (30) und von der Signalfolge der detektierten Störsignalkomponente (45); und – Ausgeben (55, 60) von mindestens einem der in dem obigen Schritt berechneten Spektren der Basisbandkomponente und der Störsignalkomponente.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeschritt das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die in dem Spektrumberechnungsschritt (50) berechnet worden sind, auf derselben Koordinatenoberfläche eines Bildschirms eines Displays (60) in einer unterscheidbaren Weise anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeschritt das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die in dem Spektrumberechnungsschritt (50) berechnet worden sind, auf derselben Koordinatenoberfläche des Bildschirms des Displays (60) auf eine Weise anzeigt, die das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar macht, indem der untere Bereich des Spektrums Sp(S) der Basisbandkomponente ausgelöscht oder ausgedünnt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeschritt das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die in dem Spektrumberechnungsschritt (50) berechnet worden sind, auf derselben Koordinatenoberfläche des Bildschirms des Displays (60) auf eine Weise anzeigt, die das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar macht, indem das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente in einer vorbestimmten Farbe angezeigt wird und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente in einer anderen Farbe darübergelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeschritt das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die in dem Spektrumberechnungsschritt (50) berechnet worden sind, auf derselben Koordinatenoberfläche des Bildschirms des Displays (60) auf eine Weise anzeigt, die das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar macht, indem das gesamte Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente in einer hellen Farbe angezeigt wird, während das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente in einer dunklen Farbe angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeschritt das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die in dem Spektrumberechnungsschritt (50) berechnet worden sind, auf einer separaten Koordinatenoberfläche des Bildschirms des Displays (60) anzeigt, um das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar zu machen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeschritt das Spektrum Sp(S) der Basisbandkomponente und das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente, die in dem Spektrumberechnungsschritt (50) berechnet worden sind, auf eine Weise anzeigt, bei der das Spektrum Sp(N) der Störsignalkomponente unterscheidbar gemacht wird, indem selektiv eines der beiden Spektren auf einer Koordinatenoberfläche des Bildschirms des Displays (60) angezeigt wird.