JP2022151162A - 信号解析装置及び信号解析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1パケット内にデータシンボル数が1つしかない状態のOFDM変調信号を解析できる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る信号解析装置は、OFDM変調信号の複数のパケットを記憶するメモリ11と、それぞれのパケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれのパケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全てのパケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全てのパケットのデータシンボルを平均補正値で補正することを行う補正部12と、平均補正値で補正されたデータシンボルの値とFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全てのパケットで平均化して解析値とする解析部13と、を備える。【選択図】図4
Description
本開示は、IEEE.802.11のOFDM変調信号を解析する信号解析装置及び信号解析方法に関する。
IEEE802.11のOFDM変調信号を用いて通信する通信装置を被測定物として解析を行う解析装置がある(例えば、特許文献1を参照。)。ここで、解析とは、例えば、後述するEVM解析である。
しかし、被測定物の広帯域化や一次変調の多値化により、解析すべきデータシンボルが1シンボルしかない状態のパケットが発生することもある(例えば、特許文献2を参照。)。このような状態のパケットでは被測定物からの信号を解析することが困難という課題があった。
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない状態のOFDM変調信号を解析できる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る信号解析装置は、複数のパケットのデータシンボルを利用してOFDM変調信号を解析することとした。
具体的には、請求項1の信号解析装置は、OFDM変調信号を解析する信号解析装置であって、
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶するメモリと、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部と、
を備えることを特徴とする。
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶するメモリと、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部と、
を備えることを特徴とする。
本発明の信号解析装置は、受信したOFDM変調信号のパケットを複数記憶しておき、各パケットの基準位置にあるシンボルを利用してパケット間のシンボルの座標ずれや座標回転を低減する。これにより、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない状態のOFDM変調信号であっても、複数のパケットのデータシンボルを利用して信号解析が可能となる。
従って、本発明は、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない状態のOFDM変調信号を解析できる信号解析装置を提供することができる。
請求項2の信号解析装置において、前記基準位置のシンボルは、既知のパターンで構成されるHE-LTFであることを特徴とする。
HE-LTFシンボルは、パケットの先頭から一定の距離だけ後方に配置される。このため、HE-LTFシンボルは、パケット先頭に比べて周波数の変動が安定しており、座標ずれや座標回転の補正精度を向上させることができる。
請求項3の信号解析装置では、前記補正部が、
前記座標ずれを同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することを特徴とする。
前記座標ずれを同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することを特徴とする。
請求項4の信号解析装置では、前記補正部が、
前記座標回転を同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することを特徴とする。
前記座標回転を同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することを特徴とする。
一方、請求項5の信号解析方法は、OFDM変調信号を解析する信号解析方法であって、
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶すること、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、
それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、
前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、
全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正すること、及び
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とすること、
を特徴とする。
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶すること、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、
それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、
前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、
全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正すること、及び
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とすること、
を特徴とする。
本発明の信号解析方法は、受信したOFDM変調信号のパケットを複数記憶しておき、各パケットの基準位置にあるシンボルを利用してパケット間のシンボルの座標ずれや座標回転を低減する。これにより、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない状態のOFDM変調信号であっても、複数のパケットのデータシンボルを利用して信号解析が可能となる。
従って、本発明は、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない状態のOFDM変調信号を解析できる信号解析方法を提供することができる。
請求項6の信号解析方法において、前記基準位置のシンボルは、既知のパターンで構成されるHE-LTFであることを特徴とする。
HE-LTFシンボルは、パケットの先頭から一定の距離だけ後方に配置される。このため、HE-LTFシンボルは、パケット先頭に比べて周波数の変動が安定しており、座標ずれや座標回転の補正精度を向上させることができる。
請求項7の信号解析方法では、前記座標ずれを同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することである。
請求項8の信号解析方法では、前記座標回転を同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することである。
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
本発明は、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない状態のOFDM変調信号を解析できる信号解析装置及び信号解析方法を提供することができる。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(OFDMについて)
無線LANの規格であるIEEE.802.11では、近年通信の大容量化,高速化に伴いOFDM方式を使用する信号で広帯域化や変調の多値QAM化が行われている。図1は、OFDM変調を説明する図である。OFDM方式の変調では、SubCarrierと呼ばれる一定周波数間隔の信号に、一次変調(QAM化)による位相振幅情報を加味した信号を配置する。これらのSubCarrierを束ねたものをシンボルとして扱う。
無線LANの規格であるIEEE.802.11では、近年通信の大容量化,高速化に伴いOFDM方式を使用する信号で広帯域化や変調の多値QAM化が行われている。図1は、OFDM変調を説明する図である。OFDM方式の変調では、SubCarrierと呼ばれる一定周波数間隔の信号に、一次変調(QAM化)による位相振幅情報を加味した信号を配置する。これらのSubCarrierを束ねたものをシンボルとして扱う。
つまり、OFDM変調信号は、周波数軸上にマッピングした一次変調のデータをIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)することで時間軸上のデータに変換したものであり、シンボル波形データは次式(ベースバンド状態)であらわされる。
ここで、
l:シンボル番号
t:時刻
TG:GIの個数
Tfft:FFTのポイント数(IEEE.802.11.ax帯域(80MHz)では、Tfft=1024)
k:有効なSubCarrier数
K:定数(IEEE.802.11.ax帯域=80MHzでは、K=512)
Ak:k番目のSubCarrierの振幅強度
ωk:SubCarrier kの角周波数(IEEE.802.11.ax帯域(80MHz)ではωk=k×π/512)
Δω:周波数偏差
m(k):一次変調の位相分
θ:初期位相
である。
l:シンボル番号
t:時刻
TG:GIの個数
Tfft:FFTのポイント数(IEEE.802.11.ax帯域(80MHz)では、Tfft=1024)
k:有効なSubCarrier数
K:定数(IEEE.802.11.ax帯域=80MHzでは、K=512)
Ak:k番目のSubCarrierの振幅強度
ωk:SubCarrier kの角周波数(IEEE.802.11.ax帯域(80MHz)ではωk=k×π/512)
Δω:周波数偏差
m(k):一次変調の位相分
θ:初期位相
である。
OFDM変調信号の復調は、図1のOFDM変調と逆の作業を行うが、復調時には次の作業が行われる。
OFDM変調信号には、一次変調信号が既知の固定値であるシンボル(例えば、IEEE.802.11.axではHE-LTF)が存在する。なお、HE-LTFは例えば、IEEE.802.11.ax規格に基づく既知のパターンで構成されている。復調時には、その特性(振幅及び位相のずれ情報)を、対応する、データを伝送するためのシンボル(データシンボル)のSubCarrierに対して等価処理(以下、チャネル等価処理)を行う。
OFDM変調信号には、一次変調信号が既知の固定値であるシンボル(例えば、IEEE.802.11.axではHE-LTF)が存在する。なお、HE-LTFは例えば、IEEE.802.11.ax規格に基づく既知のパターンで構成されている。復調時には、その特性(振幅及び位相のずれ情報)を、対応する、データを伝送するためのシンボル(データシンボル)のSubCarrierに対して等価処理(以下、チャネル等価処理)を行う。
データシンボルの1次変調が多値QAM化されない場合は、既知の固定値シンボルのチャネル等価処理のみで、規格の要求条件を満たす信号解析を行うことは可能であった。しかし、データシンボルの1次変調が多値QAM化された信号においては、チャネル等価処理後、パケット内のデータシンボルにある複数のシンボルを用いて、同じ周波数のSubCarrier毎に補正値を再計算し規格化する処理(補正値導出処理)が必要である。
一方、1パケット内で伝送できるデータ量が限られており、広帯域化や一次変調の多値化によりデータシンボルが1シンボルしか存在しないパケットも発生することがある。この場合、前記補正値導出処理が正しく行えないため、信号解析することができなくなる。
そこで、本発明は、IEEE.802.11のOFDM方式の信号に対して、1パケット内にデータシンボルが1シンボルしか存在しない条件でも信号解析を可能とする信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的としている。
[パケット構造]
図2は、OFDM変調信号の1パケット内の構造の一例を説明する図である。プリアンブル部としてSTF部、LTF部、SIG部、HE-LTF部がある。それぞれ複数のシンボルで構成されていてもよい。データ部にはデータシンボルが配置される。図2ではデータ部(データシンボル)に複数のシンボルが配置されているが、前述のように広帯域化や一次変調の多値化でデータ部(データシンボル)に1シンボルしかない場合もある。
図2は、OFDM変調信号の1パケット内の構造の一例を説明する図である。プリアンブル部としてSTF部、LTF部、SIG部、HE-LTF部がある。それぞれ複数のシンボルで構成されていてもよい。データ部にはデータシンボルが配置される。図2ではデータ部(データシンボル)に複数のシンボルが配置されているが、前述のように広帯域化や一次変調の多値化でデータ部(データシンボル)に1シンボルしかない場合もある。
[シンボル構造]
図3は、1シンボル内の構成の一例を説明する図である。干渉防止用のガードインターバル(GI)を、信号の連続性を保持した形で付加して1シンボルの波形データを生成する。GIはFFT(高速フーリエ変換)処理の周期性を使い、信号後半部分を前半部分にコピーして付加することで生成する。
図3は、1シンボル内の構成の一例を説明する図である。干渉防止用のガードインターバル(GI)を、信号の連続性を保持した形で付加して1シンボルの波形データを生成する。GIはFFT(高速フーリエ変換)処理の周期性を使い、信号後半部分を前半部分にコピーして付加することで生成する。
TIFFTの区間がFFTやIFFT(逆高速フーリエ変換)でシンボル構成の基本を構成するデータである。TIFFTのデータをFFTすると、SubCarrierにマッピングされていたQAMデータが再生される。
1シンボル内で信号の連続性を保持しているのでTsのシンボル区間のいずれをFFTしても周波数軸上のデータを生成できる。但し、例えば、図3であれば、TIFFTの部分をFFTできずに、前方のTGIにかかる部分からTIFFTの長さだけFFTするような場合、FFTする部分がTIFFT部分からずれた時間(時間ずれ)だけ各SubCarrierでRealPart(実部)とImagenaryPart(虚部)の座標のずれが生じる。同一パケット内であれば、HE-LTFとデータシンボルとの関係(時間ずれ)は同じであるので、データシンボルの当該座標ずれ分は、通常、HE-LTFから得られた特性を用いて補正する。
ただし、パケットを超えるとパケット間の時間ずれが同じになる保証はないので、互いのパケット内にあるHE-LTF間の座標ずれがあるので当該時間ずれ分を補正できなくなる。
1シンボル内で信号の連続性を保持しているのでTsのシンボル区間のいずれをFFTしても周波数軸上のデータを生成できる。但し、例えば、図3であれば、TIFFTの部分をFFTできずに、前方のTGIにかかる部分からTIFFTの長さだけFFTするような場合、FFTする部分がTIFFT部分からずれた時間(時間ずれ)だけ各SubCarrierでRealPart(実部)とImagenaryPart(虚部)の座標のずれが生じる。同一パケット内であれば、HE-LTFとデータシンボルとの関係(時間ずれ)は同じであるので、データシンボルの当該座標ずれ分は、通常、HE-LTFから得られた特性を用いて補正する。
ただし、パケットを超えるとパケット間の時間ずれが同じになる保証はないので、互いのパケット内にあるHE-LTF間の座標ずれがあるので当該時間ずれ分を補正できなくなる。
[チャネル等価処理]
LTFシンボルには、SubCarrierのデータが既知である信号(一次変調はBPSK)が配置されている。LTFシンボルの既知信号のRealPart(実部)とImagenaryPart(虚部)の特性(振幅と位相)を同一周波数のSubCarrierのデータシンボルに対して逆補正する。つまり、チャネル等価処理は、既知データを用いて伝送路の特性を知り、その特性を戻すように補正することで復調を可能とする処理である。
LTFシンボルには、SubCarrierのデータが既知である信号(一次変調はBPSK)が配置されている。LTFシンボルの既知信号のRealPart(実部)とImagenaryPart(虚部)の特性(振幅と位相)を同一周波数のSubCarrierのデータシンボルに対して逆補正する。つまり、チャネル等価処理は、既知データを用いて伝送路の特性を知り、その特性を戻すように補正することで復調を可能とする処理である。
[EVM解析(Relative Constellation Error)]
EVM解析は、理想信号パターンに対する被測定信号のノイズ成分の比であり、SNを表すものとして考えられる。OFDM変調信号を復調できる理論的な限界値は次の通りである。
16QAM 17dB
64QAM 23dB
256QAM 29dB
1024QAM 35dB
但し、チャネル等価処理により、LTFのノイズ分加味されて、期待値は実際のSNより3dB高くなる。例えば、1024QAMの理想復調限界は35dBとなるので、チャネル等価処理を考えた場合のSNの上限は38dBとなる。このため、OFDM変調信号の復調時には、データシンボルのSubCarrier間での平均処理を行い、ノイズ圧縮を行う。
EVM解析は、理想信号パターンに対する被測定信号のノイズ成分の比であり、SNを表すものとして考えられる。OFDM変調信号を復調できる理論的な限界値は次の通りである。
16QAM 17dB
64QAM 23dB
256QAM 29dB
1024QAM 35dB
但し、チャネル等価処理により、LTFのノイズ分加味されて、期待値は実際のSNより3dB高くなる。例えば、1024QAMの理想復調限界は35dBとなるので、チャネル等価処理を考えた場合のSNの上限は38dBとなる。このため、OFDM変調信号の復調時には、データシンボルのSubCarrier間での平均処理を行い、ノイズ圧縮を行う。
[OFDMの例]
本実施形態では、広帯域及び多値化の代表例としてIEEE802.11.axの信号を例に説明する。帯域は、20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzが存在する。一次変調方式は、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、及び1024QAMが存在する。
IEEE802.11.axの場合、LTF及びHE-LTFともに存在するが、基準となるシンボルはHE-LTFとする。
本実施形態では、広帯域及び多値化の代表例としてIEEE802.11.axの信号を例に説明する。帯域は、20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzが存在する。一次変調方式は、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、及び1024QAMが存在する。
IEEE802.11.axの場合、LTF及びHE-LTFともに存在するが、基準となるシンボルはHE-LTFとする。
[課題の説明]
上述したOFDM変調信号を解析する場合の課題を以下にまとめる。
(1)広帯域、一次変調の多値化に伴い、1パケット内でデータシンボルが1シンボルの条件が生じる。
(2)一次変調の多値化により信号解析(EVM解析)に十分なSNを確保することが困難になり、LTF(今回の例ではHE-LTF)のチャネル等価処理のみでは、信号解析のための十分な性能は得られないので、データシンボル内のSubCarrierを使った補正処理(平均処理)が必要となる。
(3)しかし、1パケット内でデータシンボルが1シンボルの状態が生じるために、性能を確保するための補正処理ができない。1シンボルだけの補正値を補正処理に使うと自身を補正処理に使うため、誤差まで補正することになり、正しい解析ができなくなる。
(4)1パケット内でデータシンボルが1シンボルの状態においては、正しい解析を行うためには、補正処理としてパケット間での平均化の処理する必要がある。しかし、パケット毎のHE-LTFのみのチャネル等価処理だけでは復調限界を維持することができない。
(5)復調限界を維持するためには、HE-LTFで得られる特性をパケット間で平均するような処理が必要になる。しかし、パケット間でRealPartとImaginaryPartの座標が固定化できない(パケット毎に前述の時間ずれ量が異なる)ため、HE-LTFで得られる特性の補正用データとしては複数パケットにわたって平均処理することができなかった。
上述したOFDM変調信号を解析する場合の課題を以下にまとめる。
(1)広帯域、一次変調の多値化に伴い、1パケット内でデータシンボルが1シンボルの条件が生じる。
(2)一次変調の多値化により信号解析(EVM解析)に十分なSNを確保することが困難になり、LTF(今回の例ではHE-LTF)のチャネル等価処理のみでは、信号解析のための十分な性能は得られないので、データシンボル内のSubCarrierを使った補正処理(平均処理)が必要となる。
(3)しかし、1パケット内でデータシンボルが1シンボルの状態が生じるために、性能を確保するための補正処理ができない。1シンボルだけの補正値を補正処理に使うと自身を補正処理に使うため、誤差まで補正することになり、正しい解析ができなくなる。
(4)1パケット内でデータシンボルが1シンボルの状態においては、正しい解析を行うためには、補正処理としてパケット間での平均化の処理する必要がある。しかし、パケット毎のHE-LTFのみのチャネル等価処理だけでは復調限界を維持することができない。
(5)復調限界を維持するためには、HE-LTFで得られる特性をパケット間で平均するような処理が必要になる。しかし、パケット間でRealPartとImaginaryPartの座標が固定化できない(パケット毎に前述の時間ずれ量が異なる)ため、HE-LTFで得られる特性の補正用データとしては複数パケットにわたって平均処理することができなかった。
つまり、本発明は、広帯域や一次変調の多値化により1パケット内でデータシンボル数が1シンボルの状態が生じた場合でも、正しく解析(EVM解析)ができる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。
[実施形態]
図4は、本実施形態の信号解析装置301を説明する図である。信号解析装置301は、被試験装置(DUT)50からのOFDM変調信号を解析する信号解析装置であって、
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶するメモリ11と、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部12と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記FDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部13と、
を備えることを特徴とする。
図4は、本実施形態の信号解析装置301を説明する図である。信号解析装置301は、被試験装置(DUT)50からのOFDM変調信号を解析する信号解析装置であって、
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶するメモリ11と、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部12と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記FDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部13と、
を備えることを特徴とする。
信号解析装置301が受信するOFDM変調信号は、無線信号であっても有線信号であってもよい。
図5は、信号解析装置301が行う信号解析方法を説明するフローチャートである。
ステップS01では、メモリ11が被試験装置(DUT)50からのOFDM変調信号の複数のパケットを記憶する。
補正部12は、メモリ11から複数のパケットを受け取る。補正部12は、これらのパケットを用いてステップS02からステップS06を行い、解析部13へ受け渡す。
ステップS01では、メモリ11が被試験装置(DUT)50からのOFDM変調信号の複数のパケットを記憶する。
補正部12は、メモリ11から複数のパケットを受け取る。補正部12は、これらのパケットを用いてステップS02からステップS06を行い、解析部13へ受け渡す。
前述のように、パケット内の条件(前述の時間ずれなど)が同一であるため、既知のパターンで構成されるHE-LTFの特性をデータシンボルの座標固定用に用いことができる。一方、パケット間では前記条件が異なるので、各パケット間でHE-LTFを平均処理して同じタイミングとし、時間関係をパケット間で合わせる。
まず、ステップS02では、パケット間でRealPartとImaginaryPartの座標が固定できる基準位置を決める。本実施形態では、基準位置を各パケットの既知のパターンで構成されるHE-LTFシンボルとしている。なお、基準位置は、データシンボルでもよい。この場合、HE-LTFの平均処理は不要になるが、解析精度は基準位置をHE-LTFシンボルとした場合より低下する。
まず、ステップS02では、パケット間でRealPartとImaginaryPartの座標が固定できる基準位置を決める。本実施形態では、基準位置を各パケットの既知のパターンで構成されるHE-LTFシンボルとしている。なお、基準位置は、データシンボルでもよい。この場合、HE-LTFの平均処理は不要になるが、解析精度は基準位置をHE-LTFシンボルとした場合より低下する。
ステップS03では、補正部12がそれぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とする。具体的には、前記座標ずれを同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現する。
ステップS03の周波数偏差の平均化処理についてより詳細に説明する。周波数偏差の平均化処理とは、パケット先頭からHE-LTFまで、あるいはHE-LTFで求めた周波数偏差を全パケット全体で平均化することである。1パケット単独で導出した周波数偏差では誤差が大きくなる可能性があり、誤差を圧縮するために全パケットで平均する。求めた周波数偏差で各パケットの被解析信号データSl(t)を補正し、HE-LTFの基準位置で位相が0(同じ値であればよい)になるようにする。これによりデータシンボルの座標を一定にすることができる。
本ステップは、次のような効果がある。パケット内で複数のデータシンボルが存在する場合、各データシンボルの座標を一定にするためにパケット内の全データシンボルを使って周波数偏差の精度を向上することができる。しかし、パケット内にデータシンボルが1シンボルしかない、且つ複数パケットに渡って処理する場合、複数パケットに渡ってHE-LTFから導出することで周波数偏差の精度を向上する。精度を上げた周波数偏差で被解析信号データSl(t)を補正することで複数パケットに渡る位相を極力安定化することができる。
ステップS04では、補正部12がそれぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とする。具体的には、前記座標回転を同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置(図3のシンボル内でFFTを実施する位置)が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現する。
ステップS04のタイミング調整についてより詳細に説明する。タイミングのずれは、SubCarrier間の位相傾斜である。同一パケット内であればHE-LTFとデータシンボルとの時刻関係が決まっているので、HE-LTFでの位相傾斜を補正すれば同パケット内のデータシンボルも位相傾斜が解消され、座標を一定に保つことができる。本発明の課題である複数パケット間で平均処理する場合、HE-LTFでの位相傾斜を合わせるためにタイミング(図3のシンボル内でFFTを実施する位置)を合わせる。つまり、各パケットで求めたHE-LTFのタイミングの値を使って、解析するすべてのパケットの解析位置(データシンボルを含むFFT実施位置)が同じになるように補正(タイミング調整)する。このタイミング調整は、位置を合わせるためにリサンプリングしても、同じ位置になるように位相傾斜の係数で補正してもよい。本発明では位相傾斜の係数による補正を実施している。
ステップS05では、補正部12が前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出する。ステップS03で周波数偏差の補正でシンボル全体のRealPart及びImaginaryPartの座標(=位相)のずれを補正し、ステップS04でタイミングのずれによるRealPart及びImaginaryPartの座標回転を補正している。このため、シンボル内の各SubCarrier間の座標が合った状態となっている。この状態において、各パケットのHE-LTFを用いてチャネル等価処理のための補正値を検出し、全パケットで平均化する。この平均化した補正値を「平均補正値」と記載している。
ステップS06では、補正部12が全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正するチャネル等価処理を行う。なお、平均補正値は平均処理によりノイズ圧縮されている。
なお、HE-LTFとデータシンボルとの関係を保持するために、各パケットのHE-LTFに対して時間関係を合わせた処理を各パケットのHE-LTFに対応するデータシンボルにも実施する。
ステップS07では、補正部12が前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とする。ステップS06までの処理により、各パケットのデータシンボルもHE-LTFと同じ条件のRealPart及びImaginaryPart座標になるように補正されている。そこで、1パケットに1つのデータシンボルしかない状態であっても、すべてのパケットに渡って同じ周波数のSubCarrier毎に補正値を再計算し規格化する処理(補正値導出処理)を行う。
ステップS07では、補正部12が前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とする。ステップS06までの処理により、各パケットのデータシンボルもHE-LTFと同じ条件のRealPart及びImaginaryPart座標になるように補正されている。そこで、1パケットに1つのデータシンボルしかない状態であっても、すべてのパケットに渡って同じ周波数のSubCarrier毎に補正値を再計算し規格化する処理(補正値導出処理)を行う。
解析部13は、ステップS07を終了して得た補正値でOFDM変調信号を補正し、所望の信号解析(例えば、EVM解析)を行う。
11:メモリ
12:補正部
13:解析部
50:被試験装置
301:信号解析装置
12:補正部
13:解析部
50:被試験装置
301:信号解析装置
Claims (8)
- OFDM変調信号を解析する信号解析装置であって、
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶するメモリと、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部と、
を備えることを特徴とする信号解析装置。 - 前記基準位置のシンボルは、既知のパターンで構成されるHE-LTFであることを特徴とする請求項1に記載の信号解析装置。
- 前記補正部は、
前記座標ずれを同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することを特徴とする請求項1又は2に記載の信号解析装置。 - 前記補正部は、
前記座標回転を同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の信号解析装置。 - OFDM変調信号を解析する信号解析方法であって、
前記OFDM変調信号の複数のパケットを記憶すること、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、
それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、
前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、
全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正すること、及び
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記OFDM変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とすること、
を特徴とする信号解析方法。 - 前記基準位置のシンボルは、既知のパターンで構成されるHE-LTFであることを特徴とする請求項5に記載の信号解析方法。
- 前記座標ずれを同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することを特徴とする請求項5又は6記載の信号解析方法。
- 前記座標回転を同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の信号解析方法。
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