JP2006352314A - 遅延測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＦＤＭ信号に含まれる各到来波の時間位置関係を到来順に正しく表示できるようにするとともに、測定範囲に適した窓位置を自動的に設定できるようにする。
【解決手段】 表示データ生成手段３３は、遅延プロファイル生成手段１９によって生成された遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形表示位置が、測定範囲指定手段によって任意に指定された時間基準位置となるように遅延プロファイルの波形の表示データを生成し表示器２１に表示させる。また、窓位置指定手段３２は、窓位置信号発生手段１７に対し、測定範囲指定手段３１によって指定された時間基準位置に適した窓位置を自動的に求めて指定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地上波デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号の遅延測定を正しく且つ容易に行うための技術に関する。

現在利用されているＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯の地上波アナログ放送は、２００３年から一部の地域で開始された地上波デジタル放送に移行しており、２０１０年には地上波アナログ放送に代わって地上波デジタル放送のサービスが全地域で実施される予定である。
この地上波デジタル放送ではＵＨＦ帯のＯＦＤＭ信号を用いているが、ＶＨＦ帯の地上波アナログ放送を受信している地域で地上波デジタル放送に切り換える際には、放送局からその受信地域までの伝搬状況を調べる必要がある。

このような伝搬状況に関する主な測定項目として遅延測定が知られている。
遅延測定は、図９に示すように、放送局１から出力されて例えば地域２に直接到来した直接波Ａ１と、反射物３等で反射して地域２に到来した遅延波Ａ２のレベルと到来タイミングの差とを検出する測定であり、この信号Ａ１、Ａ２のレベルと到来タイミングの差の特性を一般的に遅延プロファイルと称している。

地上波デジタル放送では、上記のようなマルチパスに対する受信画像の劣化を防止するために、図１０に示すように、ＯＦＤＭ信号を構成する各シンボルＳ（ｉ）の先頭から所定時間幅Ｔｇの部分にガードインターバルＧＩと呼ばれる信号成分が挿入されている。

ガードインターバルＧＩは、各シンボルＳ（ｉ）の最後尾の時間幅Ｔｇの信号と同一の信号成分であり、この冗長な信号成分を設けていることにより、例えば直接波から時間幅Ｔｇの範囲内で遅延して到来した遅延波が存在しても、データ復調を正しく行えるようになっている。

例えば、図１１の（ａ）のようにレベルが高い直接波Ａ１に対して図１１の（ｂ）のように時間Ｔｘだけ遅延してレベルが低い遅延波Ａ２が到来した場合、その合成波Ｂには、図１１の（ｃ）のように、直接波Ａ１と遅延波Ａ２の同一シンボルの信号同士が合成されたシンボル非干渉部Ｂａと、異なるシンボルの信号同士が合成されたシンボル干渉部Ｂｂとが交互に現れ、相関の強い信号同士が合成されたシンボル非干渉部Ｂａの信号列に対して所定処理を行うことで遅延プロファイルを精度よく求めることができる。

図１２は、上記原理に基づく遅延測定装置１０の構成を示している。
この遅延測定装置１０は、周波数変換部１１により、図示しないアンテナ等を介して入力された信号Ｂ０から測定対象チャンネルのＯＦＤＭ信号を受信して、所定の中間周波数帯に変換し、この中間周波数帯の信号Ｂ１をＡ／Ｄ変換器１２によりデジタル信号Ｂ２に変換する。

直交復調器１３は、デジタル信号Ｂ２に対して直交復調処理を行い、ベースバンド信号Ｉ、Ｑを出力する。

シンボルタイミング検出手段１４は、ベースバンド信号Ｉ、Ｑを受けて、ＯＦＤＭ信号を構成するシンボルの特定位置（ここでは先頭位置）の入力タイミングを検出する。

窓位置指定手段１５は、操作部１６の操作で設定された値を、後述のシンボルに対する信号列切出処理の開始タイミングＴａとして窓位置信号発生手段１７に指定する。

窓位置信号発生手段１７は、シンボルタイミング検出手段１４によって検出されたシンボルの先頭位置の入力タイミングを基準タイミングとし、その基準タイミングからＴａ時間経過後に所定時間幅Ｔｗの窓位置信号Ｗを信号列切出手段１８に出力する。

信号列切出手段１８は、入力されるベースバンド信号Ｉ、Ｑの信号列のうち窓位置信号発生手段１８から窓位置信号Ｗを受けている間に入力された信号列Ｉ′、Ｑ′を出力する。

遅延プロファイル生成手段１９は、信号列切出手段１８によって切り出された信号列Ｉ′、Ｑ′に対するフーリエ変換処理によりシンボルに含まれるパイロット信号等から伝送路特性を抽出し、その伝送路特性に対する逆フーリエ変換処理により、測定対象の入力信号Ｂ０に含まれ、同一送信元から送信されて異なる経路を経て異なるタイミングに到来した各信号成分のレベルと到来タイミング差を表す遅延プロファイルを生成する。

表示データ生成手段２０は、横軸が時間、縦軸がレベルの直交座標上に、遅延プロファイル生成手段１９によって生成された遅延プロファイルの波形の表示データを生成し、レベル最大の到来波についての波形の表示位置が規定位置となるように表示器２１に表示する。

次に、上記構成の遅延測定装置１０の動作について説明する。
図１３の（ａ）に示す直接波Ａ１と図１３の（ｂ）に示す遅延波Ａ２とが合成された図１３の（ｃ）の合成波Ｂを入力信号Ｂ０とし、直接波Ａ１のレベルが遅延波Ａ２のレベルより大きいとする。

この合成波Ｂは、周波数変換部１１により中間周波数帯に変換され、Ａ／Ｄ変換器１２によりデジタル信号Ｂ２に変換され、直交復調器１３によってベースバンド信号Ｉ、Ｑに変換され、シンボルタイミング検出手段１４により、図１３の（ｃ）に示しているように、シンボル先頭位置に対応した基準タイミングｔ（ｉ）が検出される。なお、ここで検出される基準タイミングは、信号レベルが大きい直接波Ａ１のシンボル先頭位置に対応している。

この基準タイミングｔ（ｉ）に対し窓位置指定手段１５により信号列の切出開始タイミングＴａが指定されているとすると、窓位置信号発生手段１７から信号列切出手段１８に対して、図１３の（ｄ）のように、基準タイミングｔ（ｉ）から時間Ｔａの経過後に所定幅Ｔｗの窓位置信号Ｗが出力され、図１３の（ｅ）のように、窓位置信号Ｗが出力されている間の信号列Ｉ′、Ｑ′が切り出されて、遅延プロファイル生成手段１９に出力される。

上記処理が例えば４つの連続するシンボルＳ（ｉ）〜Ｓ（ｉ＋３）について行われることにより、伝送路特性を精度よく抽出するために必要な信号列が得られ、その信号列を受けた遅延プロファイル生成手段１９により、図１３の（ｆ）のように、直接波Ａ１と遅延波Ａ２のレベルとそれぞれの到来時間の差Ｔｘとを表す遅延プロファイルが生成される。

そして、この遅延プロファイルのデータが表示データ生成手段２０により例えば平均化処理されて、図１４のように、レベル最大の直接波Ａ１の表示位置が時間軸上の規定位置となるように表示器２１に表示される。

なお、上記例の窓位置は、遅延時間Ｔｘより前にあるので、切り出された信号列の先頭部には、異なるシンボルの信号成分同士が合成されたシンボル干渉部Ｂｂが含まれており、このシンボル干渉部Ｂｂの影響により、遅延プロファイルの生成精度が低下し、表示される遅延プロファイルのノイズフロアが高くなるが、窓位置指定手段１５により信号列切出開始タイミングＴａを可変して遅延時間Ｔｘに近づけると、切り出された信号列に含まれるシンボル干渉部が少なくなり、遅延プロファイルの生成精度が高くなり、表示される遅延プロファイルのノイズフロアが下がる。

したがって、精度の高い測定結果を得るために、測定者が操作部１６を操作して、信号列切出開始タイミングＴａを可変し、表示される遅延プロファイル波形のノイズフロアが最も小さくなるようにする。

なお、上記したように地上波デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを生成して表示する技術は、例えば、次の特許文献１に開示されている。

特開２００４−２３６０７６号公報

上記した遅延測定装置１０では、遅延プロファイルの波形を表示する際に、レベル最大波形が一定の時間幅Ｔｇ内の規定位置に表示されるようにしている。つまり、図１４に示しているように、測定時間幅Ｔｇ内の規定位置ｔ０から＋方向にＴｂ、−方向にＴｃの測定範囲で遅延プロファイルの波形を表示しているため、遅延波Ａ２がＴｂより大きい遅延時間Ｔｘで到来した場合、図１４で点線で示しているように、直接波Ａ１より前のイメージ位置に表示されてしまう場合があり、測定結果に対する評価を誤る恐れがあった。なお、測定範囲はＴｇに限らず、例えば通常シンボル長の１／３が使用されるが、上記問題は、測定範囲の広さが変わったとしても同様に発生する。

また、窓位置の指定は、上記測定範囲と無関係に設定されるために、上記したような窓位置の可変操作を行わなければ、精度の高い測定結果が得られないという不便さがあった。

本発明は、これらの点を改善し、測定範囲、即ち、遅延プロファイルのレベル最大波形の表示位置を任意に可変できるようにして、ＯＦＤＭ信号に含まれる各到来波の時間位置関係を到来順に正しく表示できるようにするとともに、その測定範囲に対して適正な窓位置を自動的に設定できるようにした遅延測定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の遅延測定装置は、
測定対象のＯＦＤＭ信号のシンボルの特定位置の検出するシンボルタイミング検出手段（１４）と、
前記シンボルタイミング検出手段によって検出された特定位置を基準にして、該シンボルから所定長さの信号列を切り出すための窓の位置を指定する窓位置指定手段（３２、３２′）と、
前記シンボルタイミング検出手段によって検出された特定位置を基準にして、前記窓位置指定手段によって指定された位置の窓で信号列を切り出すための窓信号を発生する窓信号発生手段（１７）と、
前記測定対象のＯＦＤＭ信号のシンボルから前記窓位置信号で指定された位置の前記所定長さ信号列を切り出す信号列切出手段（１８）と、
前記信号列切出手段によって切り出された信号列に対するフーリエ変換処理により伝送路特性を抽出し、該伝送路特性に対する逆フーリエ変換処理により、前記測定対象のＯＦＤＭ信号に含まれる各到来波のレベルと到来タイミングの差を表す遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル生成手段（１９）と、
前記遅延プロファイル生成手段によって生成された遅延プロファイルの波形を表示するための表示器（２１）と、
所定の時間幅内で時間基準位置を指定するための測定範囲指定手段（３１、３１′）と、
前記遅延プロファイル生成手段によって生成された遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形表示位置が、前記測定範囲指定手段によって指定された前記時間基準位置となるように遅延プロファイルの波形の表示データを生成し前記表示器に表示させる表示データ生成手段（３３）とを備えている。

また、本発明の請求項２の遅延測定装置は、請求項１記載の遅延測定装置において、
前記窓位置指定手段は、前記測定範囲指定手段によって指定された時間基準位置の変化に追従して、前記信号列切出手段に対して指定する窓の位置を変化させるように構成されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項３の遅延測定装置は、請求項１記載の遅延測定装置において、
前記測定範囲指定手段は、前記窓位置指定手段によって指定された前記窓の位置の変化に追従して、前記基準時間位置を変化させるように構成されていることを特徴としている。

このように本発明では、測定範囲指定手段により、遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての表示位置を測定時間幅内で任意の位置に設定することができるため、ＯＦＤＭ信号に含まれる各到来波の波形をその到来順に正しく表示させることができ、測定結果に対する評価を誤る恐れが少ない。

また、窓位置指定手段によって指定される窓位置と、測定範囲指定手段によって指定される時間基準位置とが連動するようにしたので、面倒な操作をすることなく、高精度な遅延測定が行える。

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、本発明を適用した遅延測定装置３０の構成を示している。なお、この遅延測定装置３０の周波数変換部１１、Ａ／Ｄ変換器１２、直交復調器１３、シンボルタイミング検出手段１４、操作部１６、窓位置信号発生手段１７、信号列切出手段１８、遅延プロファイル生成手段１９および表示器２１については、前記遅延測定装置１０と同一であるので、同一符号を付して、説明を省略する。

この遅延測定装置３０には、上記構成要件の他に、測定範囲指定手段３１、窓位置指定手段３２、表示データ生成手段３３が設けられている。

測定範囲指定手段３１は、遅延プロファイル生成手段１９で得られる遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形の表示が表示される時間基準位置ｔ０を、操作部１６の操作等にしたがって、所定測定時間幅Ｔｇ内で任意に指定するためのものである。なお、前記したように測定時間幅は一般的にシンボル長の１／３が使用されるが、ここでは、測定時間幅がガードインターバルＧＩの時間幅と等しいものとして説明する。

また、窓位置指定手段３２は、測定範囲指定手段３１によって指定された時間基準位置ｔ０に対して、例えばＴａ＝Ｔｇ−ｔ０が成立する信号切出開始タイミングＴａを窓の位置を示す情報として窓位置信号発生手段１７に対して指定する。

また、表示データ生成手段３３は、遅延プロファイル生成手段１９によって生成された遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形の表示位置が、測定範囲指定手段３１によって指定された時間基準位置となるように遅延プロファイルの波形の表示データを生成し表示器２１に表示させる。

上記のように構成された遅延測定装置３０により、例えば図２の（ａ）、（ｂ）に示しているように、レベル最大の到来波Ａ１とその到来波Ａ１に対してガイドインターバルＧＩの幅Ｔｇ分だけ遅れた到来波Ａ２についての遅延プロファイルを求める場合、測定範囲指定手段３１によって時間基準位置ｔ０＝０を指定すると、図３のように、遅延プロファイルのレベル最大の到来波Ａ１についての波形の表示位置が、測定時間幅Ｔｇ内でｔ０＝０の位置である左端となり、測定範囲が０〜Ｔｇまでの範囲となり、これにより、到来波Ａ１、Ａ２についての波形はその到来順に正しく表示される。

また、この測定範囲の指定に対して窓位置指定手段３２は、図２の（ｃ）の合成波Ｂに対する信号切出開始タイミングＴａをＴｇ（＝Ｔｇ−０）と等しくなるように設定し、図２の（ｄ）の窓位置信号Ｗにより、到来波Ａ１と到来波Ａ２のシンボル非干渉部Ｂａだけが切り出されるようにする。

この切り出し処理によって得られる遅延プロファイルは高精度であり、前記した測定範囲に表示される遅延プロファイルの波形のフロアノイズは十分低くなる。

また、例えば、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、レベル最大の到来波Ａ１の前後のＴｇ／２の位置にそれぞれ別の到来波Ａ２、Ａ３が存在する場合の遅延プロファイルを求めるような場合、測定範囲指定手段３１によって時間基準位置ｔ０＝Ｔｇ／２を指定すると、図５のように、遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形の表示位置が測定時間幅Ｔｇの中央となり、測定範囲が−Ｔｇ／２〜Ｔｇ／２となって、各到来波Ａ１、Ａ２、Ａ３についての波形がその到来順に正しく表示される。

また、この測定範囲の指定に対して窓位置指定手段３２は、図４の（ｄ）の合成波Ｂに対する信号切出開始タイミングＴａをＴｇ／２（＝Ｔｇ−Ｔｇ／２）と等しくなるように設定し、図４の（ｅ）の窓位置信号Ｗにより、到来波Ａ１〜Ａ３についてのシンボル非干渉部Ｂａだけが切り出されるようにする。

この切り出しによって得られる遅延プロファイルは高精度であり、前記した測定範囲に表示される遅延プロファイルの波形のフロアノイズは十分低くなる。

また、図６の（ａ）、（ｂ）に示しているように、レベル最大の到来波Ａ１とその到来波Ａ１に対してガイドインターバルＧＩの幅Ｔｇ分だけ早く到達した到来波Ａ２についての遅延プロファイルを求める場合、測定範囲指定手段３１によって時間基準位置ｔ０＝Ｔｇを指定すると、図７のように、遅延プロファイルのレベル最大の到来波の波形の表示位置が測定時間幅Ｔｇの右端となり、測定範囲が−Ｔｇ〜０の範囲となって、到来波Ａ１、Ａ２についての波形をその到来順に正しく表示させることができる。

また、この測定範囲の指定に対して窓位置指定手段３２は、図６の（ｃ）の合成波Ｂに対する信号切出開始タイミングＴａを０（＝Ｔｇ−Ｔｇ）と等しくなるように設定し、図６の（ｄ）の窓位置信号Ｗにより、到来波Ａ１、Ａ２のシンボル非干渉部Ｂａだけが切り出されるようにする。

この切り出しによって得られる遅延プロファイルは高精度であり、前記した測定範囲に表示される遅延プロファイルの波形のフロアノイズは十分低くなる。

このように実施形態の遅延測定装置３０は、測定範囲指定手段３１により、遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形が表示される時間基準位置を所定時間幅Ｔｇ内で任意に設定することができるため、各到来波についての波形をその到来順に正しく表示させることができ、測定結果に対する評価を誤る恐れが少ない。

また、窓位置指定手段３２が窓信号発生手段１７に対して指定する窓の位置は、測定範囲指定手段３１によって指定された時間基準位置に対応した位置に追従変化するので、面倒な操作をすることなく、高精度な遅延測定が行える。

なお、上記実施形態では、測定範囲指定手段３１によって指定された時間基準位置に応じて、窓の位置を追従変化させていたが、図８に示す遅延測定装置３０′のように、操作部１６の操作に基づいて窓位置指定手段３２′が窓の位置（信号列切出開始タイミングＴａ）を窓位置信号発生手段１７に指定する構成とし、その窓位置に応じて測定範囲指定手段３１′が時間基準位置ｔ０を追従変化させる構成でもよい。この場合でも、前記したＴａ＝Ｔｇ−ｔｏの関係を維持させることで、前記実施形態と同一の動作が得られる。

また、前記した実施形態の遅延測定装置３０、３０′では、時間基準位置と窓位置とが連動するようにしていたが、それぞれを独立に設定できるようにしてもよい。

また、前記実施形態の遅延測定装置３０、３０′では、ＵＨＦ帯のＯＦＤＭ信号を中間周波数帯に変換するための周波数変換部１１を有していたが、これは本発明を限定するものでなく、デジタル放送波の受信装置から出力される中間周波数数帯の信号、あるいはこれをデジタル変換した信号、あるいは、直交復調後のベースバンド信号のいずれかを測定対象のＯＦＤＭ信号として受ける構成であってもよい。

本発明の実施形態の構成を示す図 実施形態の動作説明図 図２の状態に対する測定結果を示す図 実施形態の動作説明図 図４の状態に対する測定結果を示す図 実施形態の動作説明図 図６の状態に対する測定結果を示す図 他の実施形態の構成を示す図 マルチパスの説明図 ＯＦＤＭ信号のフォーマットを示す図 複数の到来波と合成波との関係を示す図 従来装置の構成図 従来装置の動作説明図 従来装置の測定結果の表示例を示す図

符号の説明

１１……周波数変換部、１２……Ａ／Ｄ変換器、１３……直交復調器、１４……シンボルタイミング検出手段、１５……窓位置指定手段、１６……操作部、１７……窓位置信号発生手段、１８……信号列切出手段、１９……遅延プロファイル生成手段、２０……表示データ生成手段、２１……表示器、３０、３０′……遅延測定装置、３１、３１′……測定範囲指定手段、３２、３２′……窓位置指定手段、３３……表示データ生成手段

Claims (3)

1. 測定対象のＯＦＤＭ信号のシンボルの特定位置の検出するシンボルタイミング検出手段（１４）と、
   前記シンボルタイミング検出手段によって検出された特定位置を基準にして、該シンボルから所定長さの信号列を切り出すための窓の位置を指定する窓位置指定手段（３２、３２′）と、
   前記シンボルタイミング検出手段によって検出された特定位置を基準にして、前記窓位置指定手段によって指定された位置の窓で信号列を切り出すための窓信号を発生する窓信号発生手段（１７）と、
   前記測定対象のＯＦＤＭ信号のシンボルから前記窓位置信号で指定された位置の前記所定長さ信号列を切り出す信号列切出手段（１８）と、
   前記信号列切出手段によって切り出された信号列に対するフーリエ変換処理により伝送路特性を抽出し、該伝送路特性に対する逆フーリエ変換処理により、前記測定対象のＯＦＤＭ信号に含まれる各到来波のレベルと到来タイミングの差を表す遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル生成手段（１９）と、
   前記遅延プロファイル生成手段によって生成された遅延プロファイルの波形を表示するための表示器（２１）と、
   所定の時間幅内で時間基準位置を指定するための測定範囲指定手段（３１、３１′）と、
   前記遅延プロファイル生成手段によって生成された遅延プロファイルのレベル最大の到来波についての波形表示位置が、前記測定範囲指定手段によって指定された前記時間基準位置となるように遅延プロファイルの波形の表示データを生成し前記表示器に表示させる表示データ生成手段（３３）とを備えた遅延測定装置。
2. 前記窓位置指定手段は、前記測定範囲指定手段によって指定された時間基準位置の変化に追従して、前記信号列切出手段に対して指定する窓の位置を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の遅延測定装置。
3. 前記測定範囲指定手段は、前記窓位置指定手段によって指定された前記窓の位置の変化に追従して、前記基準時間位置を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の遅延測定装置。

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