JP2005252441A

JP2005252441A - デジタル変調信号評価装置

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Publication number: JP2005252441A
Application number: JP2004057398A
Authority: JP
Inventors: Takehide Goto; 剛秀後藤
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP4323347B2

Abstract

【課題】周波数特性が平坦でないようなデジタル変調信号に対しても、高い精度で誤り率を推定できるようにする。
【解決手段】復調部３０は、評価対象のデジタル変調信号Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）を受け、そのデジタル変調信号に含まれる全てのサブキャリアについて復調する。変調誤差比算出部３５は、復調部３０で復調されたサブキャリア毎の復調信号ｕ（１）〜ｕ（Ｎ）について変調誤差比ＭＥＲ（１）〜ＭＥＲ（Ｎ）を算出する。誤り率算出部３６は、変調誤差比算出部３５によって得られたサブキャリア毎の変調誤差比から、サブキャリア毎の誤り率ＢＥＲ（１）〜ＢＥＲ（Ｎ）を算出する。誤り率推定部３６は、誤り率算出部３６によって得られた全てのサブキャリアの誤り率についての積和演算により評価対象のデジタル変調信号全体の誤り率ＢＥＲを推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地上波デジタル放送等で使用されるデジタル変調信号に対する評価を行うための技術に関する。

テレビジョンの地上波による放送は、従来からのアナログ方式に代わりデジタル方式に移行しており、地上波デジタル放送で使用されるデジタル変調信号の評価を行うための装置が各種提案されている。

この種のデジタル変調信号の質は、一般的に搬送波（キャリア）と雑音（ノイズ）との比を表すＣＮ比、ビット誤り率（ＢＥＲ）、変調誤差比（ＭＥＲ）等で評価され、これらの評価値は、例えばＣＮ比が小さければ、ビット誤り率は大きく、また変調誤差比は小さくなり、逆にＣＮ比が大きければ、ビット誤り率は小さく、また変調誤差比は大きくなるというように互いに相関があり、システムや変調方式が定まればそれらの関係も一義的に決まる。

変調誤差比は、受信したデジタル放送信号を復調して得られるＩ、Ｑ座標上のコンスタレーション・シンボルと、理論的なコンスタレーション・シンボルとの間の距離を誤差として求め、その実効値について統計的に集計して得られる値であり、本願出願人はこの変調誤差比の測定が可能な変調誤差比測定装置を次の特許文献１において開示している。

特開２００２−１２４９３１号公報

図３は、変調誤差比測定機能を有する従来のデジタル変調信号評価装置１０（以下、評価装置１０と記す）の概略構成を示している。

この評価装置１０では、例えばＩＳＤＢ−Ｔシステムで採用されるＢＳＴ−ＯＦＤＭ変調方式で変調された測定対象のデジタル放送信号を周波数変換して得られた中間周波数帯のデジタル変調信号ｄ（ｔ）を、Ａ／Ｄ変換部１１によりデジタル信号列Ｄ（ｋ）に変換し、直交復調部１２によってベースバンド信号Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）に復調し、これを復調部１３に出力する。

復調部１３は、周波数誤差補正部１４、シンボルタイミング検出部１５およびシンボル復調部１６を含み、入力されたベースバンド信号Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）に対する周波数誤差補正処理、シンボルタイミング検出処理を行い、それらの処理で得られた情報に基づいてＩ、Ｑ座標上のコンスタレーション・シンボルの復調処理を行う。

復調部１３によって得られたコンスタレーション・シンボルの情報は変調誤差比算出部１７に出力され、入力されたデジタル変調信号ｄ（ｔ）の品質を示す変調誤差比（ＭＥＲ）が算出される。なお、この算出は前記特許文献１の式（１）に基づいて行われる。

上記のように評価対象のデジタル変調信号の変調誤差比を得ることができれば、他の評価値であるビット誤り率（ＢＥＲ）やＣＮ比を推定することが可能である。

しかしながら、上記のようにデジタル変調信号の変調誤差比からビット誤り率を高い精度で推定するためには、デジタル変調信号の劣化が周波数特性の平坦な白色雑音だけに起因していて、図４の（ａ）のようにデジタル変調信号全体の周波特性が平坦である必要があり、前記した地上波デジタル放送のようにＯＦＤＭ方式で変調されている電波は、マルチパス等の影響により伝送路特性が必ずしも均一でなく、デジタル変調信号全体の周波数特性が図４の（ｂ）ように平坦にならず、精度の高い推定が行えない。

本発明は、この問題を解決し、周波数特性が平坦でないようなデジタル変調信号に対しても、高い精度で誤り率を推定できるデジタル変調信号評価装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１のデジタル変調信号評価装置は、
評価対象のデジタル変調信号を受け、該デジタル変調信号に含まれる全てのサブキャリアについて復調する復調部（３０）と、
前記復調部で復調されたサブキャリア毎の復調信号について変調誤差比を算出する変調誤差比算出部（３５）と、
前記変調誤差比算出部によって得られたサブキャリア毎の変調誤差比から、サブキャリア毎の誤り率を算出する誤り率算出部（３６）と、
前記誤り率算出部によって得られた全てのサブキャリアの誤り率についての積和演算により評価対象のデジタル変調信号全体の誤り率を推定する誤り率推定部（３６）とを備えている。

このように、本発明のデジタル変調信号評価装置では、復調部でサブキャリアごとに復調された復調信号に対してそれぞれ変調誤差比を求め、その変調誤差比から換算された誤り率の積和演算により、デジタル変調信号全体の誤り率を求めているので、周波数特性が平坦でない伝送路を伝搬したデジタル変調波に対する誤り率を精度よく推定できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したデジタル変調信号評価装置２０（以下、評価装置２０と記す）の構成を示している。

この評価装置２０は、前記特許文献１の変調誤差比測定装置と同様に、地上波デジタル放送に用いられる受信機を含む各種機器が出力するデジタル変調信号に対して、変調誤差比（ＭＥＲ）および誤り率（ＢＥＲ）を求め、これを評価対象値として品質評価を行うものである。

図１に示しているように、評価対象のデジタル変調信号ｄ（ｔ）は、Ａ／Ｄ変換器２１によってデジタル信号列Ｄ（ｋ）に変換され、直交復調部２２に入力される。なお、ここでは、評価対象のデジタル変調信号ｄ（ｔ）を、Ａ／Ｄ変換器２１で直接サンプリングしているが、前記特許文献１の変調誤差比測定装置と同様に、Ａ／Ｄ変換器２１の前段に周波数変換部を設けて、より高い周波数のデジタル変調信号（デジタル放送波）を直接入力できるようにしてもよい。

直交復調部２２は、デジタル変調信号ｄ（ｔ）に対応した周波数を有する正弦波の局発信号（実際はその振幅の数値列）とデジタル信号列Ｄ（ｋ）との積をベースバンドの同相成分信号Ｉ（ｋ）として出力し、前記局発信号に対して９０°位相差をもつ信号（実際はその振幅の数値列）とデジタル信号列Ｄ（ｋ）との積をベースバンドの直交成分信号Ｑ（ｋ）として出力する。

直交復調部２２から出力されたベースバンド信号Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）は、復調部３０に入力される。

復調部３０は、シンボルタイミング検出部３１、周波数誤差補正部３２、シンボル／データ復調部３３等を含み、入力されたベースバンド信号Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）に対して、シンボルタイミング検出処理、周波数誤差補正処理、コンスタレーション・シンボルの復調処理、およびデジタル変調信号に含まれる全てのサブキャリアについてのデータ復調（復号）処理をそのサブキャリアの変調方式に応じてそれぞれ行い、コンスタレーション・シンボルの情報を含む復調信号ｕ（１）〜ｕ（Ｎ）と、各サブキャリアについての変調方式の情報を変調誤差比算出部３５に入力する。

変調誤差比算出部３５は、復調部３０によって復調されたサブキャリア毎の復調信号ｕ（１）〜ｕ（Ｎ）を受けて、サブキャリア毎の変調誤差比ＭＥＲ（１）〜（Ｎ）をその変調方式に応じてそれぞれ算出する。この算出は特許文献１の式（１）に基づいて行われる。

誤り率算出部３６は、変調誤差比算出部３５によって得られたサブキャリア毎の変調誤差比ＭＥＲ（１）〜（Ｎ）から、サブキャリア毎の誤り率ＢＥＲ（１）〜ＢＥＲ（Ｎ）をそれぞれ算出する。この算出は、図２に示しているように、各サブキャリアの変調方式によって予め決まっている変調誤差比とビット誤り率との換算データ（例えばＦ１、Ｆ２）あるいは理論変換式を用いて行うが、前記したＩＳＤＢ−Ｔのデジタル変調信号のように、時間の経過に伴って変調方式が変更される場合には、その都度換算データあるいは理論変換式を変更して誤り率を求める。

ここで、評価対象のデジタル変調信号の周波数特性が図４の（ｂ）に示したように平坦でない場合でも、サブキャリア毎の狭い帯域についてみれば平坦と見なすことができるので、上記換算で得られる各誤り率ＢＥＲの精度は高い。

誤り推定部３７は、誤り率算出部３６によって得られた各サブキャリアの誤り率ＢＥＲ（１）〜ＢＥＲ（Ｎ）について、次の積和演算を行い評価対象のデジタル変調信号全体の誤り率ＢＥＲを推定する。

ＢＥＲ＝ΣＰk ・ＢＥＲ（ｋ）
ただし、記号Σは、ｋ＝１〜Ｎの総和を表す。

上記式の係数Ｐk は、変調誤差比の算出に用いた全データのビット数Ａと各サブキャリアについて算出に用いたデータのビット数ａ（１）、ａ（２）、…、ａ（Ｎ）の比ａ（ｉ）／Ａで、全体に対する各サブキャリアの誤りの寄与率を示し、上記の積和演算を行うことで、デジタル変調信号全体の誤り率を推定できる。

例えば、サブキャリア数Ｎ＝２の簡略化した場合で説明すると、一方のサブキャリアのデータのビット数ａ（１）＝１００によって変調誤差比ＢＥＲ（１）が算出され、その変調誤差比ＢＥＲ（１）から換算された誤り率ＢＥＲ（１）を０．０１とし、他方のサブキャリアのデータのビット数ａ（２）＝５０によって変調誤差比ＢＥＲ（２）が算出され、その変調誤差比ＢＥＲ（２）から換算された誤り率ＢＥＲ（２）を０．０２とすると、全体の誤り率ＢＥＲは、次のように推定できる。

ＢＥＲ＝｛ａ（１）／Ａ｝・ＢＥＲ（１）＋｛ａ（２）／Ａ｝・ＢＥＲ（２）
＝｛１００／（１００＋５０）｝×０．０１
＋｛５０／（１００＋５０）｝×０．０２
＝２／１５０

この誤り推定部３７によって推定された誤り率ＢＥＲは、例えば図示しない表示器に表示出力され、この表示から、入力されたデジタル変調信号全体の誤り率を把握できる。

また、前記したように、誤り率が決まればＣ／Ｎ比を一義的に求めることができ、上記のようにして得られた誤り率ＢＥＲからデジタル変調信号の等価Ｃ／Ｎを推定することもできる。なお、等価Ｃ／Ｎはある誤り率のときに、それが起こり得る白色雑音下におけるＣ／Ｎである。

以上説明したように、この実施形態の評価装置２０では、復調部３０でサブキャリアごとに復調された復調信号ｕ（１）〜ｕ（Ｎ）に対してそれぞれ変調誤差比ＭＥＲ（１）〜ＭＥＲ（Ｎ）を求め、その変調誤差比から換算された誤り率ＢＥＲ（１）〜ＢＥＲ（Ｎ）についての積和演算により、デジタル変調信号全体の誤り率を求めているので、図４の（ｂ）に示したように周波数特性が平坦でない伝送路を伝搬したデジタル変調波に対しても、その誤り率を精度よく推定できる。

上記実施形態では、デジタル変調信号全体の誤り率のみを求めていたが、デジタル変調信号に任意のレベルで白色雑音を加えて前記同様の測定を行うことで、白色雑音のレベルの変化に対する誤り率の変化が判り、例えば、許容される誤り率までのノイズマージンを求めることも可能である。

また、上記評価装置２０では、アナログのデジタル変調信号ｄ（ｔ）を評価対象として入力させていたが、デジタル変換されたデジタル変調信号列Ｄ（ｋ）を評価対象のデジタル変調信号として受ける場合には、評価装置２０においてＡ／Ｄ変換器２１を省略でき、また、ベースバンド信号Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）を評価対象のデジタル変調信号として受ける場合には、評価装置２０において、Ａ／Ｄ変換器２１および直交復調部２２を省略できる。

本発明の実施形態の構成を示す図変調誤差比から誤り率への換算データを示す図従来装置の構成を示す図デジタル変調信号の周波数特性図

符号の説明

２０……デジタル変調信号評価装置、２１……Ａ／Ｄ変換器、２２……直交復調部、３０……復調部、３１……シンボルタイミング検出部、３２……周波数誤差補正部、３３……シンボル／データ復調部、３５……変調誤差比算出部、３６……誤り率算出部、３７……誤り率推定部

Claims

評価対象のデジタル変調信号を受け、該デジタル変調信号に含まれる全てのサブキャリアについて復調する復調部（３０）と、
前記復調部で復調されたサブキャリア毎の復調信号について変調誤差比を算出する変調誤差比算出部（３５）と、
前記変調誤差比算出部によって得られたサブキャリア毎の変調誤差比から、サブキャリア毎の誤り率を算出する誤り率算出部（３６）と、
前記誤り率算出部によって得られた全てのサブキャリアの誤り率についての積和演算により評価対象のデジタル変調信号全体の誤り率を推定する誤り率推定部（３６）とを備えたデジタル変調信号評価装置。