JP2009074922A - Signal analyzer and apd measuring device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受けた信号の周波数成分を分析して測定する信号分析装置、及び分析された各周波数成分の大きさが所定の閾値を越える確率(振幅確率分布、或いは、単に時間率と言われる。以下「APD」と言う。)を測定するAPD測定装置に関する。特に、周波数成分を分析するフィルタ等をハードウェアで構成した技術に係る。 The present invention is a signal analysis device that analyzes and measures the frequency components of a received signal, and the probability that the size of each analyzed frequency component exceeds a predetermined threshold (amplitude probability distribution, or simply referred to as a time rate). (Hereinafter referred to as “APD”). In particular, the present invention relates to a technique in which a filter for analyzing a frequency component is configured by hardware.
APD測定技術は従来からあり、例えば、APDを高い振幅分解能と時間分解能で測定する特許文献1の技術があり、それをスペクトラムアナライザ等へ適用した例として特許文献2の技術がある。
The APD measurement technique has conventionally been known. For example, there is a technique disclosed in
一方、最近、通信方式により、所定の複数の周波数成分のAPDを並列に同時に測定する必要性が要求されてきている。例えば、非特許文献1に記載のように、地上デジタル放送の規格は電波産業会(ARIB)によってARIB標準規格として、OFDM方式(Orthogonal Frequency Division Multiplex Operation Mode)による変調方式が定められている。そして、このOFDM方式では、伝送データを所定の帯域に数千本の低速データに分けて、デジタル変調を行う。例えば、その所定の帯域が5.6MHzであり、伝送データを1KHzの搬送波(キャリア)単位で分けて、計5、600本に分けてデジタル変調している。
On the other hand, recently, there has been a demand for a communication system to simultaneously measure APDs of a plurality of predetermined frequency components in parallel. For example, as described in Non-Patent
したがって、OFDM方式におけるAPD測定は、信号成分を1KHz毎に周波数分析して、各周波数成分のAPDを測定することが望まれる。具体的には図9に示すAPD測定装置のように、測定しようとする信号を、データ変換部100で入力されるアナログ信号を所定振幅単位で標本化してデジタルデータに変換し、成分検出部200Aの中のフィルタバンクを構成するK個のバンドパスフィルタ(BPF1〜BPFK)によって分配され、それぞれに接続されているK個の検波器DET1〜DETKで自乗検波されて各成分の振幅値として出力される。成分検出部200Aの各周波数成分の出力は、LOG変換部300の各変換器LOG1〜LOGKによって対数圧縮される。つまりdBm単位に変換される。そして、個別APD部400の各個別APD1〜個別APDKによって振幅確率を求める。この個別APD1〜個別APDKの各々は、特許文献1、2に記載のAPDで構成することができる。
そして個別APD表示制御部500は、表示部600に対して、各周波数成分の振幅を縦軸として、確率を横軸とした座標に振幅確率分布を表示させる。表示形式等については、各種のものがあり、特許文献2にもその一例が示されている。
Therefore, it is desirable for the APD measurement in the OFDM system to measure the APD of each frequency component by analyzing the frequency of the signal component every 1 KHz. Specifically, like the APD measuring apparatus shown in FIG. 9, the signal to be measured is sampled in analog signal input by the
Then, the individual APD
図10にフィルタバンクの特性(各バンドパスフィルタ)の代表的例を周波数軸上に示す。図10は、図9の中で部分的にch1〜ch12の12チャンネル分の周波数特性を示している。 FIG. 10 shows a typical example of filter bank characteristics (each bandpass filter) on the frequency axis. FIG. 10 partially shows frequency characteristics for 12 channels ch1 to ch12 in FIG.
ところで、上記の地上デジタル放送で採用されるOFDM方式の変調で放送される番組によっては、各キャリアの周波数成分が同一の重み、或いは、画一的に一様に使用される訳ではなく、重み付け、中心周波数、及び帯域幅が各種の態様で使用される。 By the way, depending on the program broadcast by the modulation of the OFDM system adopted in the above terrestrial digital broadcasting, the frequency component of each carrier is not used with the same weight or with uniform weighting. , Center frequency, and bandwidth are used in various ways.
例えば、図10において番組Aは、ch3,4,5、6を使用し(他のch1,2,7,8,9・・の重みを0とする)、番組Bは、ch2,ch6,ch13・・・(他のch1,3〜5,7〜12・・の重みを0とする)とするように使用する周波数成分、及び重みは、各種の態様がある。
For example, in FIG. 10, the program A uses ch3, 4, 5, 6 (the weights of other ch1, 2, 7, 8, 9,... Are 0), and the program B is ch2, ch6, ch13. .. (The frequency components and weights used so that the weights of the
このように各番組に応じて、例えば伝送ライン上の雑音のAPD測定を行おうとすると、フィルタバンクは番組数にほぼ比例した大きな規模になる。例えば、番組数Nとすると、次の規模が必要となる。
N×帯域×(フィルタバンク構成規模+検波器DET構成規模+APD構成規模)
そのため、対応できる番組数を少なくし、必要の都度、番組に対応したフィルタバンクをオプションで設ける構成にしても、作業が大変である。
Thus, for example, if the APD measurement of noise on the transmission line is performed according to each program, the filter bank becomes a large scale almost proportional to the number of programs. For example, if the number of programs is N, the following scale is required.
N × band × (filter bank configuration scale + detector DET configuration scale + APD configuration scale)
Therefore, even if the number of programs that can be handled is reduced and a filter bank corresponding to the programs is provided as an option whenever necessary, the work is difficult.
一方、フィルタバンクの使用される分野が異なるが、簡易で、処理時間が早く、高精度の周波数を検出することを目的とするフィルタバンクとして、特許文献3の技術がある。この技術は、理論的には、いわゆるポリフェーズ分解して得られるポリフェーズフィルタのインパルス応答とスイッチで振り分けられた信号とで畳み込み積分して、その結果をフーリエ変換することにより達成される。特許文献3では、具体的には、シリアルに接続されたシフトレジスタにより瞬時データを取り込み。各シフトレジスタの出力をこれもシリアルに送られてくるフィルタの伝達関数と乗算され、その結果を偶数データ毎と、奇数データ毎に累算された結果をシフトレジスタで離散フーリエ変換(DFT)部へ送って周波数領域のデータを取得している。
On the other hand, although the field in which the filter bank is used is different, there is a technique disclosed in
上記したように、APD等の測定においては、変調方式によって、そして特にOFDM変調方式では番組によって必要とされる周波数帯が異なるので、そのフィルタバンクの構成も異なる。したがって、特に容易にかつ多様に、フィルタリングする周波数帯の組み合わせが、容易にかつ多様に変更して構成できるフィルタバンクが望ましい。当然ながら、フィルタ数も多いので、簡易化、高速処理は望まれるところである。 As described above, in the measurement of APD or the like, the frequency band required by a program differs depending on the modulation method, and particularly in the OFDM modulation method, and therefore the configuration of the filter bank is also different. Therefore, it is desirable to have a filter bank that can be configured with various combinations of frequency bands to be filtered easily and in various ways. Of course, since the number of filters is large, simplification and high-speed processing are desired.
本発明の目的は、多くの所望の周波数成分を早くフィルタリングして抽出し、そして簡易に構成しやすいフィルタバンクを有してAPD測定が実施できる技術を提供する。 An object of the present invention is to provide a technique capable of quickly filtering and extracting many desired frequency components and performing APD measurement with a filter bank that can be easily configured.
本発明の目的を達成するため、本発明では、時間的に順次データを取り込むデータ記憶部、フィルタの係数を発生するフィルタ係数メモリ部、それらを基に演算する演算部、回転因子メモリ、DFT演算部、並びにそれらをタイミングを合わせるタイミング発生部等の各部ができるだけ独立したハードウェア構成にした。 In order to achieve the object of the present invention, in the present invention, a data storage unit that sequentially captures data in time, a filter coefficient memory unit that generates filter coefficients, a calculation unit that calculates based on them, a twiddle factor memory, and a DFT calculation Each component, such as a timing generation unit that synchronizes timing with each other, has a hardware configuration that is as independent as possible.
ここで、用語を定義しておく。「振幅確率分布」(APD)は、受信した信号の特定の大きさの振幅が、所定時間内に発生した割合である。このAPD測定が有効なのは、雑音の分析である。しかし、本発明では、測定対象である入力信号として、雑音に限定するものではない。複数周波数成分を有する信号についても分析し、確率の測定ができるからである。 Here, terms are defined. The “amplitude probability distribution” (APD) is the rate at which an amplitude of a specific magnitude of a received signal occurs within a predetermined time. This APD measurement is useful for noise analysis. However, in the present invention, the input signal to be measured is not limited to noise. This is because a signal having a plurality of frequency components can be analyzed and the probability can be measured.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、入力信号を標本化し、デジタルデータにして出力するデータ変換部(100)と、該データ変換部が出力するデータXを互いに直交するデータXQ、XIに分離する分離手段(210)と、該データXQ,XIのそれぞれを時系列的に連続するM個分のデータを1データ周期として順次記憶し、順次生成されるアドレス信号(n=0、1・・・、N−1)毎にN個おきにM/N=H個のデータXQ(h、n)、XI(h、n、){(h、n)は(h×N+n)、h:0〜H−1を示す。}を同時に出力するデータ記憶部(230)と、K個の周波数帯域に帯域制限するために予め前記M個の各データに対応する数のフィルタ係数Fを記憶しておき、N個おきに前記H個のフィルタ係数F(h、n)を同時に出力するフィルタ係数メモリ(260)と、次のたたみ込み演算を行うフィルタ演算部(240)と、
H−1
[YQ]n=Σ XQ(h、n)×F(h、n)、
h=0
H−1
[YI]n=Σ XI(h、n)×F(h、n)
h=0
ここで、添字(h、n):(h×N+n)番目を示す。
前記フィルタ演算部から出力されるデータ[YQ]n及び「YI]nを受けて、K個の各周波数帯域について互いに直交する周波数成分を求めるDFT演算部(250)と、
前記DFT演算部で求めた各周波数帯域における互いに直交する周波数成分を基に各周波数成分の大きさを求める検波部(260)と、を備えた。
In order to achieve the above object, the invention of
H-1
[YQ] n = Σ XQ (h, n) × F (h, n)
h = 0
H-1
[YI] n = Σ XI (h, n) × F (h, n)
h = 0
Here, the subscript (h, n): (h × N + n) -th is shown.
A DFT operation unit (250) which receives data [YQ] n and “YI] n output from the filter operation unit and obtains frequency components orthogonal to each other for each of the K frequency bands;
And a detector (260) for determining the magnitude of each frequency component based on mutually orthogonal frequency components in each frequency band determined by the DFT operation unit.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、予め、次の回転因子Lc(n,k)及びLs(n,k)の値を前記アドレス信号で読み出し可能に記憶する回転因子メモリ(270)を有しており、
Lc(n,k)=cos(2πjn×jk/N)、
Ls(n,k)=sin(2πjn×jk/N)
ただし、jn:nに対して定まる定数、jk:kに対して定まる定数
前記DFT演算部は、前記フィルタ演算部からの演算結果[YQ]n、[YI]nを受けて、k番目の周波数帯域(k:1〜K)について直交する周波数成分SUMkQ、SUMkIを次のDFT演算により求め、かつkが1からNまでの各成分を求める演算機能素子を有し、
WkQ(n)=[YQ]n×Lc(n,k)+[YI]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkQ=Σ WkQ(n)
n=0
WkI(n)=[YI]n×Lc(n、k)+[YQ]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkI=Σ WkI(n)
n=0
前記検波部は、前記DFT演算部で求められた周波数成分SUMkQ及びSUMkIの自乗和を、各周波数帯域k毎に求める加算機能素子を有する構成とした。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotation that stores in advance the values of the following twiddle factors Lc (n, k) and Ls (n, k) so as to be readable by the address signal. A factor memory (270);
Lc (n, k) = cos (2πj n × j k / N),
Ls (n, k) = sin (2πj n × j k / N)
However, a constant determined with respect to jn: n, a constant determined with respect to jk: k. The DFT operation unit receives the operation results [YQ] n and [YI] n from the filter operation unit, and receives the kth frequency. An arithmetic functional element that obtains frequency components SUM kQ and SUM kI orthogonal to the band (k: 1 to K) by the following DFT computation and obtains each component from k to 1 to N;
W kQ (n) = [YQ] n × Lc (n, k) + [YI] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kQ = Σ W kQ (n)
n = 0
W kI (n) = [YI] n × Lc (n, k) + [YQ] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kI = Σ W kI (n)
n = 0
The detection unit includes an addition function element that calculates a square sum of the frequency components SUM kQ and SUM kI obtained by the DFT operation unit for each frequency band k.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記データ記憶部はそれぞれがアドレス番号n=0〜N―1迄のN個のアドレスを有するH個の各メモリを備え、H個の各メモリのアドレスn番目のデータ((h×N+n)で、h=0ときのn、h=1のときのN+n、・・・、h=HのときのH×N+nは同一のアドレス信号で読み出しが可能にされており、前記データXQ,XIのそれぞれの1個目の該メモリの1番目のアドレスからH個目のN番目のアドレスまで順に記憶し、
前記フィルタ演算部と前記DFT演算部とは、アドレスク信号毎に前記の[YQ]n、[YI]n、WkQ(n)、WkI(n)の各値を求め、求められたWkQ(n)、WkI(n)を積算して前記SUMkQ、SUMkIを求める構成とした。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the data storage unit includes H memories each having N addresses of address numbers n = 0 to N−1, The nth data at the address of each of H memories ((h × N + n), n when h = 0, N + n when h = 1,..., H × N + n when h = H are the same Reading is enabled by an address signal, and the data XQ and XI are sequentially stored from the first address of the first memory to the Hth Nth address,
The filter operation unit and the DFT operation unit obtain each value of the [YQ] n , [YI] n , W kQ (n), and W kI (n) for each address signal, and obtain the obtained W kQ (n) and W kI (n) are integrated to obtain the SUM kQ and SUM kI .
入力信号を標本化し、デジタルデータにして出力するデータ変換部(100)と、データ変換部の出力するデータXを互いに直交するデータXQ、XIに分離する分離手段(210)と、前記データXQ,XIのそれぞれを時系列的に連続するM個分のデータを1データ周期として順次記憶し、順次生成されるアドレス信号(n=0、1・・・、N―1)毎にN個おきにM/N=H個のデータXQ(h、n)、XI(h、n、){(h、n)は(h×N+n)、h:0〜H−1を示す。}を同時に出力するデータ記憶部(230)と、K個の周波数帯域に帯域制限するために予めM個の各データに対応する数のフィルタ係数Fを記憶しておき、N個おきにM/N=H個のフィルタ係数F(h、n)を同時に出力するフィルタ係数メモリ(260)と、次のたたみ込み演算をn=0〜N−1まで行うフィルタ演算部(240)と、
H−1
[YQ]n=Σ XQ(h、n)×F(h、n)、
h=0
H−1
[YI]n=Σ XI(h、n)×F(h、n)
h=0
ここで、添字(h、n):(h×N+n)番目を示す。
前記フィルタ演算部から出力されるデータ[YQ]n及び「YI]nを受けて、前記フィルタ演算部からの演算結果[YQ]n、[YI]nを受けて、k番目の周波数帯域(k:1〜K)について直交する周波数成分SUMkQ、SUMkIを次のDFT演算により求め、かつkが1からNまでの各成分を求める演算機能素子を有するDFT演算部(250)と、
WkQ(n)=[YQ]n×Lc(n,k)+[YI]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkQ=Σ WkQ(n)
n=0
WkI(n)=[YI]n×Lc(n、k)+[YQ]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkI=Σ WkI(n)
n=0
ただし、Lc(n,k)=cos(2πjn×jk/N)、
Ls(n,k)=sin(2πjn×jk/N)
jn:nに対して定まる定数、jk:kに対して定まる定数
前記DFT演算部で求めた各周波数帯域における互いに直交する周波数成分を基に各周波数成分の大きさを求める検波部(290)と、
前記検波部から出力される各周波数成分の大きさを合成し、合成後の合成振幅の発生頻度に基づく確率を求めるAPD(400a)と、を備えた。
A data converter (100) that samples an input signal and outputs it as digital data, a separation means (210) that separates data XQ output from the data converter into orthogonal data XQ and XI, and the data XQ, Each of XI is sequentially stored as M data in time series as one data period, and every N address signals (n = 0, 1,..., N−1) sequentially generated. M / N = H pieces of data XQ (h, n) , XI (h, n,) {(h, n) represents (h × N + n), h: 0 to H−1. } At the same time, and a number of filter coefficients F corresponding to each of the M pieces of data are stored in advance in order to limit the band to K frequency bands, and every N pieces, M / A filter coefficient memory (260 ) for simultaneously outputting N = H filter coefficients F (h, n) , a filter operation unit (240) for performing the next convolution operation from n = 0 to N−1,
H-1
[YQ] n = Σ XQ (h, n) × F (h, n)
h = 0
H-1
[YI] n = Σ XI (h, n) × F (h, n)
h = 0
Here, the subscript (h, n): (h × N + n) -th is shown.
The data [YQ] n and “YI] n output from the filter calculation unit are received, the calculation results [YQ] n and [YI] n from the filter calculation unit are received, and the kth frequency band (k : DFT operation unit (250) having operation functional elements for obtaining frequency components SUM kQ and SUM kI orthogonal to each other with respect to 1 to K) by the following DFT operation and obtaining each component of k from 1 to N;
W kQ (n) = [YQ] n × Lc (n, k) + [YI] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kQ = Σ W kQ (n)
n = 0
W kI (n) = [YI] n × Lc (n, k) + [YQ] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kI = Σ W kI (n)
n = 0
Where Lc (n, k) = cos (2πj n × j k / N),
Ls (n, k) = sin (2πj n × j k / N)
j n : Constant determined for n , j k : Constant determined for k Detection unit (290 for determining the magnitude of each frequency component based on mutually orthogonal frequency components in each frequency band determined by the DFT operation unit (290) )When,
And an APD (400a) that synthesizes the magnitudes of the frequency components output from the detection unit and obtains a probability based on the frequency of occurrence of the synthesized amplitude after synthesis.
本発明によれば、アドレス信号に対応して、データ記憶部からのデータからの読み出し、フィルタ係数記憶部からのフィルタ係数の読み出し、及びフィルタ演算部の動作がほぼ独立して行われ、さらには、回転因子メモリからのいわば周波数抽出するための係数(因子)値の読み出し、及びDFT演算部の動作がアドレスク信号に対応してほぼ独立して並列に動作する構成である。したがって、多くの数の周波数成分を高分解能で、しかも早くフィルタリングできる。また、所望の周波数チャンネル、各周波数チャンネル内における所望の周波数成分に応じて各メモリの係数や各回路を変更しやすい構成である。 According to the present invention, in response to the address signal, the reading from the data from the data storage unit, the reading of the filter coefficient from the filter coefficient storage unit, and the operation of the filter calculation unit are performed almost independently. In other words, the reading of the coefficient (factor) value for extracting the frequency from the twiddle factor memory and the operation of the DFT operation unit operate in parallel almost independently in response to the address signal. Therefore, a large number of frequency components can be filtered quickly with high resolution. In addition, the coefficient of each memory and each circuit can be easily changed according to a desired frequency channel and a desired frequency component in each frequency channel.
本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の信号分析装置の実施形態を示す図である。図2は、図1のデータ記憶部、フィルタ演算部及びフィルタ係数メモリの詳細を説明するための図である。図3は、図1のDFT演算部及び回転因子メモリの詳細を説明するための図である。図4は、図1の分離手段、検波部の一具体例を示すとともに、図1のデータ記憶部とフィルタ演算部とDFT演算部とで構成されるフィルタバンク(バンドパスフィルタ群)の等価回路を示す図である。図5は、図1の各メモリの内容、各部の動作タイミングを説明するための図である。図6は、図1に基づく動作フローを説明するための図である。図7は、APD測定装置の実施形態を説明するための図である。図8は、APDの動作を説明するための図である。 Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a signal analyzing apparatus of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining details of the data storage unit, the filter calculation unit, and the filter coefficient memory of FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the details of the DFT operation unit and the twiddle factor memory of FIG. FIG. 4 shows a specific example of the separating means and detection unit of FIG. 1, and an equivalent circuit of a filter bank (bandpass filter group) composed of the data storage unit, the filter calculation unit, and the DFT calculation unit of FIG. FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the contents of each memory in FIG. 1 and the operation timing of each unit. FIG. 6 is a diagram for explaining an operation flow based on FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment of an APD measuring apparatus. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the APD.
[全体構成・動作]
図1でデータ変換部100は、いわばアナログ信号をデジタルデータに変換するためのA/D変換器で構成される。つまり、アナログの入力信号fIN(周波数帯域を±B/2)を受け、タイミング発生部からの周期のクロックでレベル幅ΔLの細かさ(この細かさに応じた閾値がある。)で標本化(サンプリング)し、デジタルデータに変換する。
[Overall configuration / operation]
In FIG. 1, the
図1におけるデータ変換部100以降の成分検出部200Bは、いわば従来技術である図9の成分検出部200Aに代わる技術であって、本発明に係るフィルタの構成により各周波数チャンネルの周波数成分を検出することにより、入力信号を分析する構成である。以下この構成について説明する。
The component detection unit 200B after the
図1の直交分離部210では、デジタル化された入力信号fINのデータXは、互いに位相の直交する成分であって、Q成分のデータXQとI成分のデータXIに分岐される。図4(a)に直交分離部210をアナログ的にモデル化して記載したものを示す。(実際は、デジタル処理で等価に実施される)。アナログ的説明であるが、入力信号fINはミキサ手段201a、201bへ入力される。一方、周波数生成手段203は、入力信号fINとほぼ同じ周波数の周波数信号fIFを生成し、これを受けた移相器202は、位相が直交する2つの周波数信号fIFにして、それぞれをミキサ手段201a、201bへ送る。ミキサ手段201a、201bからは、I成分及びQ成分の2つの直交信号、I∝sin2πfbと、Q∝cos2πfb、ただし、周波数fb=fIN−fIF(帯域B/2)が出力される。つまり、入力信号fINに相当するデジタルデータを直交した2つの低周波(fb)信号に相当するデータXQとデータXIに変換する。そして、データXQ、及びデータXIはそれぞれ、順次、データ記憶部230のQメモリ230QとIメモリ230Iに記憶されて、それぞれフィルタバンクへ入力される。つまり、図1のデータ記憶部230とフィルタ演算部240とDFT演算部250とを含んで構成されるフィルタバンク(図4(a)はそのバンドパスフィルタBPF1〜BPFK群の等価回路)に通されて、各周波数チャンネル(以下、「ch」と言うことがある。kチャンネルを「kch」又は「chk」と言うことがある。)毎に、フィルタを通過したQ成分(SUMkQ)とI成分(SUMkI)が出力される。そして、その後に、例えばk=1(1ch)で説明すると、図4(b)に示すように、Q成分(SUMkQ)とI成分(SUMkI)のそれぞれをDET1の自乗手段291a及び291bのそれぞれで自乗して出力し、加算器292が、それらを受けて加算して(ベクトル和)、その加算結果を1chの周波数成分の大きさとして出力する。k=2〜Kchでも同じである。
The
[フィルタバンクの構成・動作]
フィルタバンクは、図1のデータ記憶部230、フィルタ演算部240,DFT演算部250、フィルタ係数メモリ260,回転因子メモリ270、及びシステムのクロックと同期してアドレス信号を含む各制御信号のタイミングを合わせて出力させるタイミング発生部280とで構成される。中でも、データ記憶部230、フィルタ演算部240及びDFT演算部250は、それぞれQ成分とI成分の直交成分毎に2つづつ同じ動作をする同じ構成を有する。従って、以下では、片方のQ成分側の構成・動作を中心に説明する。
[Configuration and operation of filter bank]
The filter bank includes the
図2は、データ記憶部230のQメモリ230Q、フィルタ演算部240のQ演算部240Q及びフィルタ係数メモリ260の内部機能構成を示す図であり、図5は、それらが扱うデータ及び動作タイミングを示す図である。図2及び図5を説明する。
FIG. 2 is a diagram showing internal functional configurations of the Q memory 230Q of the
以下の具体的な説明は、一例として、上記データ変換部100でクロックが100MHz、標本化周波数10MHz、で標本化されたデータについて、フィルタのタップ数が4つの場合について説明する。
In the following specific description, as an example, a case where the number of filter taps is four for data sampled by the
Qメモリ230Qは、入力されるデータXQを図5に示すようにシフタh3〜h0(タップ数相当:H)に順に各10個づつ(クロックと標本化周波数との比に相当)記憶している。つまり、図1のようにシフタh3〜h0をシリアルに備え、シフタh3が10個のアドレスにデータx39〜x30(xに続く数値はデータXQの記憶された順番を示す。数値の大きい方が新しいデータである。)まで、シフタh2がそれに続いてX29からX20と、シフタh1がx19からx10、シフタh0がx9からx0までを順に記憶している。X39からx0までの40個のデータが以下の演算処理するための1周期(「1データ周期」と言う。)として記憶している。そして、各シフタは図5の項番1(項番は左端の数値)に示すアドレスカウンタで特定される10個の連続する同一のアドレスを有し、各シフタはアドレスカウンタ値n(図5では、nは1から10)に相当するアドレス信号(以下、「アドレス信号n」と言うことがある。)を受けて該当するアドレスのデータを並列に同時に出力する。 As shown in FIG. 5, the Q memory 230Q stores 10 pieces of shifters h3 to h0 (corresponding to the number of taps: H) in order (corresponding to the ratio between the clock and the sampling frequency) as shown in FIG. . That is, as shown in FIG. 1, shifters h3 to h0 are serially provided, and shifter h3 has data x39 to x30 at 10 addresses (the numerical value following x indicates the order in which data XQ is stored. The larger numerical value is newer. The shifter h2 sequentially stores X29 to X20, the shifter h1 from x19 to x10, and the shifter h0 from x9 to x0. 40 pieces of data from X39 to x0 are stored as one cycle (referred to as “one data cycle”) for the following calculation processing. Each shifter has 10 consecutive identical addresses specified by the address counter shown in item number 1 (the number is the leftmost numerical value) in FIG. 5, and each shifter has an address counter value n (in FIG. 5). , N receives an address signal (hereinafter sometimes referred to as “address signal n”) corresponding to 1 to 10), and simultaneously outputs the data of the corresponding address in parallel.
これを一般化した形式で表現すると、次のように言える。Qメモリ230Qは、時系列的に連続するM個分のデータXQを1データ周期として順次記憶し、n=0、1・・・、N―1のアドレス信号のN個おきにM/N=H個のデータXQ(h、n)((h、n)は順番(h×N+n)、ただしhは各シフタを特定する順番を変数扱いにしたもので、0〜H−1の値をとる。)を同時に出力する。アドレス信号nは、クロックに同期してタイミング発生部280から順次送られてくる。ここの例では、図2及び図5の数値例とから、M=40(x39〜x0)、N=10(10個のアドレス)、nは0からN―1の各アドレス値を示す。言い方を変えると、N個のアドレスを有するH個のシフタを有し、h=1個目のシフタの1番目のアドレスからh=H個目のシフタのN番目のアドレスまで順に記憶し、H個の各メモリのアドレス値n番目((h×N+n)のデータ、つまり、アドレスがシフタh0(h=0)のn、シフタh1(h=1)のN+n、・・・、シフタhH(h=H)の各データが同一のアドレス信号で読み出しが可能にされている。
If this is expressed in a generalized form, it can be said as follows. The Q memory 230Q sequentially stores time-sequential M data XQ as one data period, and M / N = every N address signals of n = 0, 1,..., N−1. H pieces of data XQ (h, n) ((h, n) is an order (h × N + n), where h is an order in which each shifter is specified as a variable, and takes a value of 0 to H−1. .) At the same time. The address signal n is sequentially sent from the
回転因子メモリ270は、図1に示すように4つのシフタに対応する係数メモリ271〜274を有し、各係数メモリは分担して、図5の項番7から10に示すように1データ周期分のデータ(XQ39〜XQ0)に対応するバンドパスフィルタの係数(f39〜f0)を記憶している。バンドパスフィルタの係数は、所望のバンドパスフィルタの周波数―振幅特性を有する係数を予め記憶する。一般的には,周波数解析やAPDに用いられるのはガウス分布形の特性が用いられるので、ここの例ではそのガウス分布型の係数を記憶している。したがって、図5に示すように係数メモリ271にはデータXQ9〜XQ0に対応するフィルタ係数f9〜f0が、係数メモリ272にはデータXQ19〜XQ10に対応するフィルタ係数f19〜f1が、係数メモリ273にはデータx29〜x20に対応するフィルタ係数f29〜f20が、及び係数メモリ274にはデータXQ39〜XQ30に対応するフィルタ係数f39〜f30が、それぞれが同一アドレスカウンタn=9,8,・・・1,0の各値に相当するアドレス信号で読み出し可能に記憶されている。
The
アドレス信号nによるQメモリ230QからのデータXQの読み出し及び回転因子メモリ270からのフィルタ係数f値の読み出しは、例えば、図5の点線のように行われる。例えば、アドレスカウンタn=0のアドレス信号により、シフタh0〜h3のデータXQ0、XQ10,XQ20,XQ30と、係数メモリ271〜274の係数f0、f10,f20,f30が同時に読み出され、Q演算部240Qへ入力される。以下、各アドレスカウンタn=1,2・・9に対して、同様に、読み出される。つまり、各シフタの番号(順番)h(図1ではh=0,1,2,3)に対して、h×N+nの関係にあるデータ、及びフィルタ係数が同時に読み出される。
The reading of the data XQ from the Q memory 230Q by the address signal n and the reading of the filter coefficient f value from the
Q演算部240Qは、Q乗算器241及びQ加算器242を有する。Q乗算器241は、4つの加算器241aから241dを有する。加算器241aは同一アドレス信号nで読み出されるシフタh0の出力と係数メモリ271の出力を乗算し、加算器241bは同一アドレス信号nで読み出されるシフタh1の出力と係数メモリ272の出力を乗算し、加算器241cは同一アドレス信号nで読み出されるシフタh2の出力と係数メモリ273の出力を乗算し、加算器241dは同一アドレス信号nで読み出されるシフタh3の出力と係数メモリ274の出力を乗算し、Q加算器242は、加算器242a〜242cを有し、Q乗算器の出力の全部を加算し、アドレス信号n毎に合計値を出力する。
The Q calculation unit 240Q includes a
例えば、図5の項番11から15に示すように、アドレス信号0(アドレスカウンタ0)で出力される各シフタの出力XQ0、XQ10、XQ20、XQ30及びフィルタ係数f0、f10、f20、f30を次のよう計算する。
Q乗算器241の出力は、各シフタh=0、1、2、3について、次のように示される。
[YQ]0=XQ0×f0、
[YQ]1=XQ10×f10
[YQ]2=XQ20×f30
[YQ]3=XQ30×f30
Q加算器242の出力は、アドレス信号n=0について、次の合計値を出力する。
[YQ]n=0=[YQ]0+[YQ]1+[YQ]2+[YQ]3
一般式化すると、アドレス信号n毎にh=0〜H−1について演算される、Q演算部240Qの出力[YQ]nは次のようなたたみ込み演算として表現できる。
H−1
[YQ]n=Σ XQ(h、n)×f(h、n)
h=0
ここで、添字(h、n):(h×N+n)番目を示す。
同様に、I演算部240Iの出力[YI]nは、次のように表現される。
H−1
[YI]n=Σ XI(h、n)×f(h、n)
h=0
For example, as shown in the
The output of the
[YQ] 0 = XQ0 × f0,
[YQ] 1 = XQ10 × f10
[YQ] 2 = XQ20 × f30
[YQ] 3 = XQ30 × f30
The output of the Q adder 242 outputs the following total value for the address signal n = 0.
[YQ] n = 0 = [YQ] 0 + [YQ] 1 + [YQ] 2 + [YQ] 3
When generalized, the output [YQ] n of the Q calculation unit 240Q calculated for h = 0 to H-1 for each address signal n can be expressed as the following convolution calculation.
H-1
[YQ] n = Σ XQ (h, n) × f (h, n)
h = 0
Here, the subscript (h, n): (h × N + n) -th is shown.
Similarly, the output [YI] n of the I operation unit 240I is expressed as follows.
H-1
[YI] n = Σ XI (h, n) × f (h, n)
h = 0
なお、図5の項番2に示されるメモリイネーブルのタイミング信号の周期は、1データ周期分の演算周期を示す。従って、アドレスカウンタ0〜9で1演算周期を形成し、次のアドレスカウンタ0からは次の演算周期に入る。このときQメモリ230Qは、前の演算周期で最古のデータであったデータx0を捨て、最新のデータx40入れて全体をシフト、x40〜x1記憶し(図5の項番3から6を参照)、以下、前の演算周期と同様の演算を行い、以後、これを繰り返す。
Note that the cycle of the memory enable timing signal indicated by
回転因子メモリ270は、求めようとする所望のk=1〜K個の周波数チャンネルについての各アドレス信号n毎の周波数成分抽出係数としての回転因子Ls(n,k)=sin(2πjn×jk/N)と回転因子Lc(n,k)=cos(2πjn×jk/N)を計算して記憶しておき(いあk、区別するため、前者のLsを「サイン関数値」、後者のLcを「コサイン関数値」と言うことがある。)、(n,k)の指定により読みだし可能に記憶されている。ここでjkは、周波数を決定づける所望の値であって、単純な例では、jk=k、つまり、k=1、2、・・・Kに対してj1=1、j2=2・・・jK=Kであっても良い。同様に周波数要素jnについても、jn=n、つまりj1=1、j2=2・・・jN=Nであっても良い。所望の周波数に応じた設定値にすることができる。いずれにしてもsin,cosにおける値(2πjn×jk/N)は、kチャンネル(k=1〜N)の周波数帯域内でN個の周波数成分を示す。周波数要素jk、jnは、その所望の周波数及び構成しやすい回路構成等から選択的に設定することが好ましい。また、本発明はそのような選択的設定の要望に応え易い構成にしている(後記の図3及びその説明を参照)。
The
DFT演算部250は、Q成分側のch1〜chk分の演算を行うQDFT演算部250Q1〜250Qkと、I成分側のch1〜chk分の演算を行うIDFT演算部250I1〜250Ikとを有する。図3に、5chの周波数成分(K=5)を求める場合の詳細な構成例を示す。QDFT演算部250Q1〜250QKのぞれぞれは、図3のQDFT演算部250Q1に代表的に示してあるように、乗算器251、乗算器252、加算器253、及び累算器254を備えている(但し、3chは、乗算器251,252,加算器253を有していない。理由は後記する。)。
ここではQ成分側の演算を主に説明し、I成分側の演算との違いを説明する。
Here, the calculation on the Q component side will be mainly described, and the difference from the calculation on the I component side will be described.
QDFT演算部250Q1〜250QK内の各乗算器251、252及び加算器253は、フィルタ演算部240からのアドレス信号nにいついての演算結果[YQ]n、[YI]n、及び回転因子メモリ270からの回転因子Lc(n,k)、Ls(n、k)を受けて次のDFT(離散フーリエ変換)演算を行ってWkQ(n)を求める。
WkQ(n)=[YQ]n×Lc(n,k)+[YI]n×Ls(n、k)、
但し、回転因子Ls(n,k)=sin(2πjn×jk/N)
回転因子Lc(n,k)=cos(2πjn×jk/N)
そして、各累算器254は、各chk(k=1〜H、図3ではH=5)毎に、アドレス信号n=0からN―1までWkQ(n)の値を次のように累算し、その結果SUMkQを求める。
N−1
SUMkQ=Σ WkQ(n)
n=0
このSUMkQは、1演算周期で各チャンネル毎に1つの値が出力される。
The
W kQ (n) = [YQ] n × Lc (n, k) + [YI] n × Ls (n, k),
However, the twiddle factor Ls (n, k) = sin (2πj n × j k / N)
Rotation factor Lc (n, k) = cos (2πj n × j k / N)
Each
N-1
SUM kQ = Σ W kQ (n)
n = 0
This SUM kQ outputs one value for each channel in one calculation cycle.
同様にして、IDFT演算部250I1〜250Ikは、次のWkQ(n)を求め、さらに累算結果SUMkIを求める。
WkI(n)=[YI]n×Lc(n、k)+[YQ]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkI=Σ WkI(n)
n=0
このWkI(n)の演算では、 WkQ(n)の演算に比べ、Lc(n,k)を掛ける相手とLs(n,k)を掛ける相手を変えている。
Similarly, the IDFT arithmetic units 250I1 to 250Ik obtain the next W kQ (n) and further obtain the accumulation result SUM kI .
W kI (n) = [YI] n × Lc (n, k) + [YQ] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kI = Σ W kI (n)
n = 0
In the calculation of W kI (n), the partner that multiplies Lc (n, k) and the partner that multiplies Ls (n, k) are changed compared to the calculation of W kQ (n).
図5の項番18から25に掛けて、ch1(k=1)について、W1Q(n)、W1I(n)、SUM1Q、SUM1Iを求める過程を示してある。
The process of obtaining W 1Q (n), W 1I (n), SUM 1Q , and SUM 1I for ch1 (k = 1) is shown from
図5において、項番26にリセット信号、項番27にデータ保持タイミング(データ更新タイミング)を示してあるが、リセット信号の周期は、いわば演算周期であり、この期間中に1データ周期分のデータに基づく演算が行われる。そして、このリセット信号で、各累算器254は、リセットされ、前の周期分の累算結果を出力し、新たな周期における累算を開始する。
In FIG. 5, the reset signal is shown in
図3の例では、チャンネル数H=5の例で、ch1からch5の各チャンネルに対応する周波数抽出係数Ls(n,k)及びLc(n,k)の周波数要素jkをj1=―2、j2=―1、j3=0、j4=1、j5=2としたものである。したがって、ch3では、Ls(n,3)=sin(0)=0、Lc(n,3)=cos(0)=1となるので、W3Q(n)=[YQ]n、W3I(n)=[YI]nとして求められる。つまり、CH3では、乗算器251,252、加算器253の変わりに、[YQ]nと[YI]nのそれぞれをスルーさせることで簡略化して実効的に演算を達成させている。このように、所望の周波数、回路構成を考慮した周波数要素jk、jnを設定することができる。
In the example of FIG. 3, in the example of the number of channels H = 5, the frequency extraction coefficients Ls (n, k) and Lc (n, k) corresponding to the channels ch1 to ch5 are represented by j 1 = − 2, j 2 = −1, j 3 = 0, j 4 = 1, and j 5 = 2. Therefore, in ch3, Ls (n, 3) = sin (0) = 0 and Lc (n, 3) = cos (0) = 1, so that W 3Q (n) = [YQ] n , W 3I ( n) = [YI] It is obtained as n . That is, in CH3, instead of the
図1において、検波部290は、チャンネル数Kにあわせて検波器DET1〜DETKを備えている。そして、各検波器DETは図4(B)のように Q成分(SUMkQ)とI成分(SUMkI)のそれぞれを自乗手段291a及び291bのそれぞれで自乗して出力し、加算器292が、それらを受けて加算して(ベクトル和)、その加算結果を各chの周波数成分の大きさとして出力する。k=1〜Kの各チャンネルに亘って同じ検波動作を行って、各ch成分を出力する。
In FIG. 1, the
図6は、上記のフィルタバンクを構成する各部の演算過程を示す。一部は上記と重複するが演算の順に説明する。 FIG. 6 shows the calculation process of each part constituting the filter bank. Some of them overlap with the above, but will be described in the order of calculation.
ステップS1:タイミング発生部280は、T番目のデータ周期において入力されるM個のデータXm(但しm=T〜T+M―1)をH個のシフタの各N数の共通アドレスを有するデータ記憶部230に、分散して記憶させる。このときアドレスカウンタ(アドレス信号)n=0,合計値を示すパラメータSUMkQ、SUMkIのそれぞれを0に初期設定する。
Step S1: The
ステップS2:タイミング発生部280は、アドレス信号n=0を送り、データ記憶部230からデータXQ0,XQ10,XQ20,XQ30を読み出し、フィルタ係数メモリ60からf0,f10,f20,f30を読み出して、フィルタ演算部240に次のたたみ込み演算を行わせる。
一般式
H−1
[YQ]n=Σ XQ(h、n)×f(h、n)、
h=0
ここで、添字(h、n):(h×N+n)番目を示す。
を基に、[YQ]n=0を次のように求める。
[YQ]n=0=XQ0×f0+XQ10×f10+XQ20×f20+XQ30×f30
同様に、[YI]n=0を次のように求める。
[YI]n=0=XI0×f0+XI10×f10+XI20×f20+XI30×f30
Step S2: The
General formula
H-1
[YQ] n = Σ XQ (h, n) × f (h, n)
h = 0
Here, the subscript (h, n): (h × N + n) -th is shown.
[YQ] n = 0 is obtained as follows.
[YQ] n = 0 = XQ0 × f0 + XQ10 × f10 + XQ20 × f20 + XQ30 × f30
Similarly, [YI] n = 0 is obtained as follows.
[YI] n = 0 = XI0 × f0 + XI10 × f10 + XI20 × f20 + XI30 × f30
ステップS3:ステップS3−1〜S3−KまでパラレルにステップS3−1とチャンネルの値kを変えて、同様の演算が行われる。以下では、ステップS3−1について説明する。 Step S3: Steps S3-1 to S3-K are performed in parallel with step S3-1 and the channel value k being changed in parallel. Below, step S3-1 is demonstrated.
ステップS3−1a:タイミング発生部280は、回転因子メモリ270からアドレス信号n=0及びch1(k=1)に相当する回転因子を読み出して、次のDFT演算をDFT演算部250Q1に実行させる。
W1Q(0)=[YQ]0×Lc(0,k)+[YI]0×Ls(0、k)、
但し、回転因子Ls(n,k)=sin(2πj1×jk/N)
回転因子Lc(n,k)=cos(2πj1×jk/N)
同様にして、IDFT演算部250I1は、次のW1I(n)を求める。
W1I(0)=[YI]0×Lc(0、k)+[YQ]0×Ls(0、k)、
Step S3-1a: The
W 1Q (0) = [YQ] 0 × Lc (0, k) + [YI] 0 × Ls (0, k),
However, the twiddle factor Ls (n, k) = sin (2πj 1 × j k / N)
Rotation factor Lc (n, k) = cos (2πj 1 × j k / N)
Similarly, the IDFT calculation unit 250I1 calculates the next W 1I (n).
W 1I (0) = [YI] 0 × Lc (0, k) + [YQ] 0 × Ls (0, k),
ステップS3−1b:累算器254は、各ch1について、次の処理をし、記憶する。
SUM1Q=SUM1Q+WkQ(0)
SUM1I=SUM1I+WkI(0)
ただし、SUM1Q及びSUM1Iの各初期値(n=0のとき)は0
これを、ステップS3−K迄のKチャンネル全部について行う。そして、SUM1Q〜
SUMKQ及びSUM1I〜SUMKIを求める。
Step S3-1b: The
SUM 1Q = SUM 1Q + W kQ (0)
SUM 1I = SUM 1I + W kI (0)
However, each initial value of SUM 1Q and SUM 1I (when n = 0) is 0.
This is performed for all K channels up to step S3-K. And SUM 1Q ~
SUM KQ and SUM 1I to SUM KI are obtained.
ステップS4:次のタイミング発生部280は、累算器254の処理を受けて、n=N−1であるかどうか判断し、n=1であるからステップS2及びステップS3の処理を行なわせる。つまり、これを以下,n=2からn=N―1になるまで、全チャンネルについて、計算を行わせる。
ステップS5:
そして、n=N−1になった時点で、累算器254は、例えば、ch=1(k=1)について、
SUM1Q=W1Q(0)+・・・・・・・+W1Q(N)
SUM1I=WkI(0)+・・・・・・・+W1I(N)
を出力させ、かつ各チャンネルについて出力させる。
Step S4: The
Step S5:
Then, when n = N−1, the
SUM 1Q = W 1Q (0) + ... + W 1Q (N)
SUM 1I = W kI (0) + ... + W 1I (N)
And for each channel.
ステップS6:
上記ステップ5で、累算器254により、
SUM1Q〜SUMKQ、SUM1I〜SUMKI
が出力されると、タイミング発生部280は、T=T+1として、次の演算周期の演算をステップ1から開始させる。次の演算は、m=T+1〜T+Mのデータについて実施される。
Step S6:
In
SUM 1Q to SUM KQ, SUM 1I to SUM KI
Is output, the
[APD測定装置の実施形態]
図7にAPD測定装置の実施形態を示す。これは、従来技術である図9の構成の成分検出部200Aを本発明の図1の成分検出部200Bに変えたものである。なお、図7と図9とで同一符号の機能構成ブロックの動作も同一である。
[APD measurement apparatus embodiment]
FIG. 7 shows an embodiment of the APD measuring apparatus. This is obtained by replacing the component detection unit 200A having the configuration of FIG. 9 which is the conventional technology with the component detection unit 200B of FIG. 1 of the present invention. 7 and 9 are the same in the operation of the functional configuration blocks with the same reference numerals.
図7の個別APD部400も従来技術であるが、以下、簡単に説明しておく。個別APD部400は、データ変換部100が入力信号fINをクロックでレベル幅ΔLの細かさで標本化(サンプリング)して変換したデジタルデータの振幅確率を、しSPR(国際無線障害特別委員会)で定められた精度に丸めて行う。
The
具体的には、個別APD部400は、対数に変換された振幅値から振幅確率(分布)を測定する測定部であって、個別APD1〜Kを有している。そのうちの一詳細例として、図3にその概略構成を示す。図7では、入力された対数変換されたデータ、つまり各LOG1〜Kからのデータを簡単にD(つまり振幅値)と表し、この値がメモリ410のアドレスeに相当するとして、データDeと表す。メモリ410がデータDeでアクセスされると、データ変換器420はアドレスeに記憶されていたデータGr―1(e)(Gr―1(e)は、前回までにアドレスeがr−1回のアクセスを受けていたことを示すデータ)を受け、今回アクセスを受けたことを表すデータGr(e)に変換して、アドレスkに再記憶させる(更新記憶させる)。そして、所定期間毎に頻度抽出部430は、メモリ410からデータGr(e)を読み出し、アドレスがアクセスされた回数n(k)を抽出する。r(e)は、アドレスeがレベルの大きさ(ログ変換の出力であるからdB単位で表される)であるから、その大きさ(振幅)の入力信号の所定時間における発生回数を表す。
Specifically, the
振幅確率演算部440は、この発生回数を、時間制御手段450からの時間を基に所定時間(Δt)毎に観測して確率として算出している。例えば、ch1〜2についてΔt=1秒ごとに確率を測定し、それが1%超えるかどうかを監視し、その結果を表示制御部500を介して表示部600へ表示させることができる。時間制御手段450は、オペレータが観測したい所定の時間、例えば、1秒おきの時間を生成しているが、これに限らず外部から図7以外の外部機器の動作クロックに動機して測定する構成でも良い。
The
なお、APD測定、つまり振幅確率測定については、詳細は、特開平8−340643号公報に記載されており、その技術がそのまま利用できる。上記データDは、いわば特開平8−340643号公報に記載の多項式に相当する。 The details of APD measurement, that is, amplitude probability measurement, are described in JP-A-8-340643, and the technique can be used as it is. The data D corresponds to a polynomial expression described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-34043.
表示制御部500は、所定のフォーマットで、個別APD部400から出力されるデータを表示部600へ表示させる。
The
100 データ変換部、 200A、200B 成分検出部、 210直交分離部、
230 データ記憶部、 240 フィルタ演算部、 250 DFT演算部、
290 検波部、 260 フィルタ係数メモリ、 270 回転因子メモリ
280 タイミング発生部、 300 LOG変換部、400 個別APD部、
500 表示制御部、 600 表示部、 1000 APD測定装置、
100 data conversion unit, 200A, 200B component detection unit, 210 orthogonal separation unit,
230 data storage unit, 240 filter calculation unit, 250 DFT calculation unit,
290 detection unit, 260 filter coefficient memory, 270
500 display control unit, 600 display unit, 1000 APD measuring device,
Claims (4)
H−1
[YQ]n=Σ XQ(h、n)×F(h、n)、
h=0
H−1
[YI]n=Σ XI(h、n)×F(h、n)
h=0
ここで、添字(h、n):(h×N+n)番目を示す。
前記フィルタ演算部から出力されるデータ[YQ]n及び「YI]nを受けて、K個の各周波数帯域について互いに直交する周波数成分を求めるDFT演算部(250)と、
前記DFT演算部で求めた各周波数帯域における互いに直交する周波数成分を基に各周波数成分の大きさを求める検波部(260)と、を備えたことを特徴とする信号分析装置。 A data conversion unit (100) that samples an input signal and outputs it as digital data, a separation unit (210) that separates data X output from the data conversion unit into data XQ and XI orthogonal to each other, and the data XQ , XI are sequentially stored in a time series as M data in a time series, and every N address signals (n = 0, 1,..., N−1) are sequentially generated. M / N = H pieces of data XQ (h, n) , XI (h, n,) {(h, n) represents (h × N + n), h: 0 to H−1. } At the same time, and a number of filter coefficients F corresponding to each of the M pieces of data are stored in advance in order to limit the bandwidth to K frequency bands. A filter coefficient memory (260) for simultaneously outputting H filter coefficients F (h, n) , a filter operation unit (240) for performing the next convolution operation,
H-1
[YQ] n = Σ XQ (h, n) × F (h, n)
h = 0
H-1
[YI] n = Σ XI (h, n) × F (h, n)
h = 0
Here, the subscript (h, n): (h × N + n) -th is shown.
A DFT operation unit (250) which receives data [YQ] n and “YI] n output from the filter operation unit and obtains frequency components orthogonal to each other for each of the K frequency bands;
A signal analysis apparatus comprising: a detection unit (260) that obtains the magnitude of each frequency component based on mutually orthogonal frequency components in each frequency band obtained by the DFT operation unit.
Lc(n,k)=cos(2πjn×jk/N)、
Ls(n,k)=sin(2πjn×jk/N)
ただし、 jn:nに対して定まる定数、jk:kに対して定まる定数
前記DFT演算部は、前記フィルタ演算部からの演算結果[YQ]n、[YI]nを受けて、k番目の周波数帯域(k:1〜K)について直交する周波数成分SUMkQ、SUMkIを次のDFT演算により求め、かつkが1からNまでの各成分を求める演算機能素子を有し、
WkQ(n)=[YQ]n×Lc(n,k)+[YI]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkQ=Σ WkQ(n)
n=0
WkI(n)=[YI]n×Lc(n、k)+[YQ]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkI=Σ WkI(n)
n=0
前記検波部は、前記DFT演算部で求められた周波数成分SUMkQ及びSUMkIの自乗和を、各周波数帯域k毎に求める加算機能素子を有することを特徴とする請求項1に記載の信号分析装置。 It has a twiddle factor memory (270) for storing the values of the next twiddle factors Lc (n, k) and Ls (n, k) in advance so as to be readable by the address signal,
Lc (n, k) = cos (2πj n × j k / N),
Ls (n, k) = sin (2πj n × j k / N)
However, the constant determined with respect to jn: n, the constant determined with respect to jk: k The DFT operation unit receives the operation results [YQ] n and [YI] n from the filter operation unit, and receives the kth frequency. An arithmetic functional element that obtains frequency components SUM kQ and SUM kI orthogonal to the band (k: 1 to K) by the following DFT computation and obtains each component from k to 1 to N;
W kQ (n) = [YQ] n × Lc (n, k) + [YI] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kQ = Σ W kQ (n)
n = 0
W kI (n) = [YI] n × Lc (n, k) + [YQ] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kI = Σ W kI (n)
n = 0
2. The signal analysis according to claim 1, wherein the detection unit includes an addition function element that calculates a square sum of frequency components SUM kQ and SUM kI obtained by the DFT operation unit for each frequency band k. apparatus.
前記フィルタ演算部と前記DFT演算部とは、アドレスク信号毎に前記の[YQ]n、[YI]n、WkQ(n)、WkI(n)の各値を求め、求められたWkQ(n)、WkI(n)を積算して前記SUMkQ、SUMkIを求めることを特徴とする請求項2に記載の信号分析装置。 The data storage unit includes H memories having N addresses each having an address number n = 0 to N−1, and the address nth data ((h × N + n)) of the H memories. , N when h = 0, N + n when h = 1,..., H × N + n when h = H can be read by the same address signal, and the data XQ and XI are read out. From the first address of the first memory to the Hth Nth address,
The filter operation unit and the DFT operation unit obtain each value of the [YQ] n , [YI] n , W kQ (n), and W kI (n) for each address signal, and obtain the obtained W The signal analysis apparatus according to claim 2, wherein the SUM kQ and the SUM kI are obtained by integrating kQ (n) and W kI (n).
H−1
[YQ]n=Σ XQ(h、n)×F(h、n)、
h=0
H−1
[YI]n=Σ XI(h、n)×F(h、n)
h=0
ここで、添字(h、n):(h×N+n)番目を示す。
前記フィルタ演算部から出力されるデータ[YQ]n及び「YI]nを受けて、前記フィルタ演算部からの演算結果[YQ]n、[YI]nを受けて、k番目の周波数帯域(k:1〜K)について直交する周波数成分SUMkQ、SUMkIを次のDFT演算により求め、かつkが1からNまでの各成分を求める演算機能素子を有するDFT演算部(250)と、
WkQ(n)=[YQ]n×Lc(n,k)+[YI]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkQ=Σ WkQ(n)
n=0
WkI(n)=[YI]n×Lc(n、k)+[YQ]n×Ls(n、k)、
N−1
SUMkI=Σ WkI(n)
n=0
ただし、Lc(n,k)=cos(2πjn×jk/N)、
Ls(n,k)=sin(2πjn×jk/N)
jn:nに対して定まる定数、jk:kに対して定まる定数
前記DFT演算部で求めた各周波数帯域における互いに直交する周波数成分を基に各周波数成分の大きさを求める検波部(290)と、
前記検波部から出力される各周波数成分の大きさを合成し、合成後の合成振幅の発生頻度に基づく確率を求めるAPD(400a)と、
を備えたことを特徴とするAPD測定装置。 A data converter (100) that samples an input signal and outputs it as digital data, a separation means (210) that separates data XQ output from the data converter into orthogonal data XQ and XI, and the data XQ, Each of XI is sequentially stored as M data in time series as one data period, and every N address signals (n = 0, 1,..., N−1) sequentially generated. M / N = H pieces of data XQ (h, n) , XI (h, n,) {(h, n) represents (h × N + n), h: 0 to H−1. } At the same time, and a number of filter coefficients F corresponding to each of the M pieces of data are stored in advance in order to limit the band to K frequency bands, and every N pieces, M / A filter coefficient memory (260 ) for simultaneously outputting N = H filter coefficients F (h, n) , a filter operation unit (240) for performing the next convolution operation from n = 0 to N−1,
H-1
[YQ] n = Σ XQ (h, n) × F (h, n)
h = 0
H-1
[YI] n = Σ XI (h, n) × F (h, n)
h = 0
Here, the subscript (h, n): (h × N + n) -th is shown.
The data [YQ] n and “YI] n output from the filter calculation unit are received, the calculation results [YQ] n and [YI] n from the filter calculation unit are received, and the kth frequency band (k : DFT operation unit (250) having operation functional elements for obtaining frequency components SUM kQ and SUM kI orthogonal to each other with respect to 1 to K) by the following DFT operation and obtaining each component of k from 1 to N;
W kQ (n) = [YQ] n × Lc (n, k) + [YI] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kQ = Σ W kQ (n)
n = 0
W kI (n) = [YI] n × Lc (n, k) + [YQ] n × Ls (n, k),
N-1
SUM kI = Σ W kI (n)
n = 0
Where Lc (n, k) = cos (2πj n × j k / N),
Ls (n, k) = sin (2πj n × j k / N)
j n : Constant determined for n , j k : Constant determined for k Detection unit (290 for determining the magnitude of each frequency component based on mutually orthogonal frequency components in each frequency band determined by the DFT operation unit (290) )When,
APD (400a) for synthesizing the magnitudes of the respective frequency components output from the detector and obtaining a probability based on the frequency of occurrence of the synthesized amplitude after synthesis;
An APD measuring apparatus comprising:
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- 2007-09-20 JP JP2007244090A patent/JP2009074922A/en active Pending
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