JP3116813B2 - 周波数偏差測定装置 - Google Patents

周波数偏差測定装置

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JP3116813B2 JP08087490A JP8749096A JP3116813B2 JP 3116813 B2 JP3116813 B2 JP 3116813B2 JP 08087490 A JP08087490 A JP 08087490A JP 8749096 A JP8749096 A JP 8749096A JP 3116813 B2 JP3116813 B2 JP 3116813B2
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  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル変調信
号のキャリア周波数を測定する周波数測定器に利用さ
れ、例えば位相軌跡法を用いてπ／４シフトＱＰＳＫ変
調信号の周波数偏差を測定するデジタル変調信号の周波
数偏差測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、デジタル方式自動車電話
システム、第２世代コードレス電話システム等のデジタ
ル移動体通信で採用されているπ／４シフトＱＰＳＫ変
調方式では、周波数カウンタで周波数を測定すると誤差
が大きいため、位相軌跡法による周波数偏差測定方式が
採用されている。
【０００３】従来の周波数偏差測定方式による測定装置
の構成を図５に示す。
【０００４】図５において、信号発生部１１は試験周波
数設定値ｆt を入力し、設定値に応じたコヒーレントな
基準信号Ｓ11を発生する。準同期検波部１２は、信号発
生部１１で発生される基準信号Ｓ11に基づいてπ／４シ
フトＱＰＳＫ変調された被試験信号Ｓinを同期検波し、
ＩＱベースバンド信号Ｓ12を得る。周波数偏差検出部１
３は、準同期検波部１２で得られたＩＱベースバンド信
号Ｓ12を位相軌跡法により試験周波数設定値ｆt との周
波数偏差Ｓ13を求める。
【０００５】次に、位相軌跡法を図６と図７を参照して
説明する。
【０００６】π／４シフトＱＰＳＫ変調方式は、図６に
示す通り、ある始点Ｏからの位相変化によって４値（”
００”、”０１”、”１１”、”１０”）を決定してデ
ータを伝送する。
【０００７】位相軌跡法では、図７に示す通り、例え
ば、”００”の点Ａへ移動したと仮定された場合、理想
点Ｂと実際の移動点の位相偏差Δθを周波数に変換して
周波数偏差を求めている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の周波数偏差測定装置では、測定範囲がシン
ボルレートの１／１０程度の周波数までに限定されてし
まう。これは周波数誤差が大きいとシンボル決定に誤り
が起こり、正確な周波数偏差が得られないためである。
【０００９】例えば”０１”のシンボルを伝送する場
合、１３５°の位相移動量が必要である。これに周波数
誤差「＋４」ｋＨｚが加わると、伝送速度２１ｋＨｚシ
ンボル／ｓのシステムでは、位相移動量＝６８°が加え
られ、測定装置側では２０３°の位相移動量を得ること
になる。
【００１０】この位相移動量は”０１”と”１１”の理
想的な位相移動量（１３５°と２２５°）を比較する
と”１１”に近いため、測定装置は”１１”が伝送され
たと判断してしまう。
【００１１】これは、位相軌跡法で周波数誤差を測定す
る場合、”１１”をシンボル点として、”１１”の実際
の移動量「２０３°」−理想移動量「２２５°」＝−２
２°、即ち−1.3 ｋＨｚの周波数誤差として算出するた
め、実際には「＋４」ｋＨｚずれている被試験信号Ｓin
と違いが生じることになる。
【００１２】デジタル方式自動車電話システムの標準規
格（ＲＣＲ ＳＴＤ−２７）では、21ｋシンボル／ｓの
シンボルレートに対して「±３」ｋＨｚ程度までの周波
数偏差が許されており、測定装置には「±４」ｋＨｚ以
上、即ち、シンボルレートの１／５以上の測定範囲が求
められる。
【００１３】この発明は、少なくともシンボルレートの
１／５以上の周波数偏差の測定範囲を得る周波数偏差測
定装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、デジタル変調信号を被試験信号Ｓinと
して試験周波数設定値ｆt との周波数偏差を測定する周
波数偏差測定装置において、被試験信号Ｓinの中心周波
数ｆ0 を求める中心周波数検出手段１４，１５と、中心
周波数検出手段１４，１５で求められた中心周波数ｆ0
の周波数信号を基準信号Ｓ11として生成する信号発生手
段１１と、被試験信号Ｓinと前記基準信号Ｓ11を入力し
て直交ベースバンド信号Ｓ12を出力する準同期検波手段
１２と、直交ベースバンド信号Ｓ12を入力して位相軌跡
法により第１の周波数偏差Ｓ13を求める第１の周波数偏
差検出手段１３と、試験周波数設定値ｆt と中心周波数
ｆ0との差から第２の周波数偏差Ｓ16を求める第２の周
波数偏差検出手段16と、第１の周波数偏差Ｓ13に第２の
周波数偏差Ｓ16の値を加算して周波数偏差測定値Ｓ17を
得る加算手段１７とを備える。
【００１５】中心周波数検出手段は、試験周波数設定値
ｆt に基づく周波数範囲を掃引して被試験信号Ｓinをサ
ンプルし、最低周波数ｆ1 から最高周波数ｆ4 までのス
ペクトル分布を求めるスペクトル分布測定部１４と、こ
のスペクトル分布測定部１４で得られた掃引周波数幅の
全サンプル点の総和を求め、最低周波数ｆ1 から順次上
に電力加算し限界サンプル点を求めて周波数に変換して
下限周波数ｆ2 を検出し、最高周波数ｆ4 から順次下に
電力加算し限界サンプル点を求めて周波数に変換して上
限周波数ｆ3 を検出し、下限周波数ｆ2 と上限周波数ｆ
3 との和を２分することにより中心周波数ｆ0 を求める
中心周波数検出部１５とを備える。
【００１６】さらに、被試験信号Ｓinをデジタル信号に
変換するアナログ／デジタル変換部１８を備え、前記ア
ナログ／デジタル変換部１８の出力データについて、中
心周波数検出手段１４，１５、信号発生手段１１、準同
期検波手段１２、第１の周波数偏差検出手段１３、第２
の周波数偏差検出手段１６及び加算手段１７の各処理を
行う専用データ処理装置１９とを備える。
【００１７】すなわち、上記構成による周波数偏差測定
装置では、スペクトル分布測定部１４と中心周波数検出
部１５から中心周波数ｆ0 を求め、この中心周波数ｆ0
を元に準同期検波部１２の基準信号Ｓ12を位相軌跡法に
よる周波数偏差検出部１３で求められる測定範囲に可変
することにより、周波数偏差検出部１３で求められた周
波数偏差Ｓ13と中心周波数検出部１５から求めた周波数
偏差Ｓ16を加えることによりシンボルレートの１／５以
上の周波数偏差Ｓ17の測定を可能とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図１から図８を参照して本
発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】図１は本発明の一実施形態とする周波数偏
差測定装置の構成を示すものである。なお、説明を簡単
にするため、図５と同一部分には同一符号を付して示
し、ここでは重複する説明を省略する。
【００２０】図１において、被試験信号（周波数偏差を
もつπ／４ＱＰＳＫ変調信号）Ｓinは準同期検波部１２
に供給されると共にスペクトル分布測定部１４に供給さ
れる。スペクトル分布測定部１４は試験周波数設定値ｆ
t に基づいて変調信号Ｓinの占有周波数帯域幅Δｆを求
めるもので、中心周波数検出部１５はその占有周波数帯
域幅Δｆの中心周波数ｆ0 を得る。この中心周波数ｆ0
の値は信号発生部１１に供給されると共に減算器１６に
供給される。
【００２１】減算器１６は中心周波数ｆ0 の値を試験周
波数設定値ｆt から減算することで周波数偏差Ｓ16を求
める。この周波数偏差Ｓ16は加算器１７に供給され、周
波数偏差検出部１３で得られた周波数偏差Ｓ13と共に加
算され、周波数偏差測定結果Ｓ17として出力される。
【００２２】上記構成において、スペクトル分布測定部
１４及び中心周波数検出部１５における占有周波数帯域
幅とその中心周波数の検出方法を以下に説明する。
【００２３】まず、試験周波数設定値ｆt を中心周波数
として単掃引し、スペクトル分布を測定する。このスペ
クトル分布の掃引周波数幅を占有帯域幅の３．５倍程度
とし、試験周波数設定値ｆt を中心とした掃引周波数幅
内の全サンプル点を中心周波数検出部３に取り込む。
【００２４】試験周波数設定値ｆt −（掃引周波数幅／
２）を最低周波数ｆ1 とし、試験周波数設定値ｆt ＋
（掃引周波数幅／２）を最高周波数ｆ4 とし、最低周波
数ｆ1から最高周波数ｆ4 までのサンプル点を全サンプ
ル点とする。
【００２５】中心周波数検出部１５では、取り込んだ掃
引周波数幅の全サンプル点の総和を求めて全電力とす
る。次に、最低周波数ｆ1 から順次上に電力加算を行
い、全電力の０．５％となる限界サンプル点を求めて周
波数に変換し、下限周波数ｆ2 を得る。同様に、最高周
波数ｆ4 から順次下に電力加算を行い、全電力の０．５
％となる限界サンプル点を求めて周波数に変換し、上限
周波数ｆ3 を得る。
【００２６】ここで、上限周波数ｆ3 −下限周波数ｆ2
が占有帯域幅Δｆとなる。また、（下限周波数ｆ2 ＋上
限周波数ｆ3 ）／２とすることにより、中心周波数ｆ0
を得る。
【００２７】また、減算器１６において、中心周波数ｆ
0 と試験周波数設定値ｆt との周波数偏差ｆ16を求め
る。信号発生部１１では、中心周波数ｆ0 でコヒーレン
トな無変調信号Ｓ11を生成する。準同期検波部１２で
は、信号発生器１１から供給される無変調信号Ｓ11を基
準信号として使用し、被試験信号Ｓinを準同期検波し、
ＩＱベースバンド信号Ｓ12を得る。
【００２８】周波数偏差検出部１３では、位相軌跡法に
より無変調信号Ｓ11の周波数である中心周波数ｆ0 との
周波数偏差Ｓ13を求める。このようにして求められた２
つの周波数偏差Ｓ13とＳ16を加算器１７で加算すること
により、被試験信号Ｓinと試験周波数設定値ｆt との周
波数偏差測定結果Ｓ17として求められる。
【００２９】以上の構成をとることにより、π／４ＱＰ
ＳＫ変調された被試験信号Ｓinと試験周波数設定値ｆt
との周波数偏差が周波数偏差検出部１３の測定範囲を超
えていても、準同期検波の基準信号である無変調信号Ｓ
11の周波数ｆ0 を信号発生部１１で制御することによ
り、無変調信号Ｓ11と被試験信号Ｓinの周波数偏差を周
波数偏差検出部１３の測定範囲内に合わせ込むことがで
き、周波数偏差測定範囲を拡大することが可能である。
【００３０】なお、上記実施形態では、被試験信号Ｓin
がπ／４ＱＰＳＫ変調信号の場合について説明したが、
他のデジタル変調信号の場合でも同様に実施可能であ
る。
【００３１】
【実施例】デジタル方式自動車電話システムの仕様（Ｒ
ＣＲ ＳＴＤ−２７）に基づいた信号についての実施例
を説明する。
【００３２】伝送速度は42ｋｂｐｓであり、試験周波数
設定値ｆt を中間周波数 250ｋＨｚとする。シンボルレ
ートの１／１０が位相軌跡法の測定範囲となるので、シ
ンボルレートが21ｋＨｚシンボル／ｓの場合、±2.1 ｋ
Ｈｚが測定範囲となる。
【００３３】そこで、＋４ｋＨｚの周波数偏差をもつπ
／４ＱＰＳＫ変調された信号を被試験信号Ｓinとして、
実施例を以下に示す。
【００３４】図２に実施回路構成を示す。図２におい
て、図１の測定構成は全てＤＳＰ１９内で処理される。
アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８では、被試験
信号Ｓinを１ＭＨｚでサンプリングして時系列データＤ
inを得る。この時系列データ4096個をＤＳＰ１９に入力
し、ＤＳＰ１９上のソフトウェアによって実現されるス
ペクトル分布測定部１４において、データ数 16384の高
速フーリエ変換をしてスペクトラム分布を得る。高速フ
ーリエ変換後のスペクトル分布を示したグラフが図３で
ある。
【００３５】１ＭＨｚでサンプリングした 16384個の時
系列データを使って高速フーリエ変換することにより、
スペクトラム分布の分解能は位相軌跡法の周波数測定範
囲の１／３０程度の61Ｈｚとなる。中心周波数ｆ0 を得
るのに十分な分解能である。
【００３６】掃引周波数幅は、ＲＣＲ ＳＴＤ−２７占
有帯域幅の規格（28.8ｋＨｚ）の３．５倍程度の100ｋ
Ｈｚとして、中心周波数検出部１５に試験周波数設定値
ｆt±50ｋＨｚのスペクトラム分布測定データを配列に
取り込む。
【００３７】試験周波数設定値ｆt が 250ｋＨｚである
ため、最低周波数ｆ1 は 200ｋＨｚ、最高周波数ｆ4 は
300ｋＨｚとなり、 200ｋＨｚから 300ｋＨｚまでのス
ペクトラム配列の総和を全電力として求める。
【００３８】下限周波数ｆ2 は最低周波数ｆ＝ 200ｋＨ
ｚから上に順に電力を加算し、全電力の０．５％になる
ポイントを求めて周波数変換する。例えば、図３の例の
場合、下限周波数ｆ2 は241.27ｋＨｚである。
【００３９】また、上限周波数ｆ3 は最高周波数ｆ4 ＝
300ｋＨｚから下に順に電力を加算し、全電力の０．５
％になるポイントを求めて周波数変換する。例えば、図
３の例の場合、上限周波数ｆ3 は267.88ｋＨｚである。
【００４０】中心周波数ｆ0 は（下限周波数＋上限周波
数）／２で求められるため、（241.27ｋＨｚ＋267.88ｋ
Ｈｚ）／２＝ 254.575ｋＨｚとなる。中心周波数ｆ0 −
試験周波数設定値ｆt が周波数偏差Ｓ16となり、実施例
では 4.575ｋＨｚとなる。この中心周波数ｆ0 で信号発
生部１１で生成された無変調信号Ｓ11を基準信号として
使用し、被試験信号Ｓinを準同期検波部１２で準同期検
波してＩＱベースバンド信号Ｓ12を得る。
【００４１】周波数偏差検出部１３では、ＩＱベースバ
ンド信号Ｓ12から位相軌跡法により無変調信号Ｓ11との
周波数偏差Ｓ13を求める。例えばこの例では、Ｓ13＝−
0.570 ｋＨｚと得られる。
【００４２】周波数偏差検出部１３でのＩＱベースバン
ド信号Ｓ12をＩＱ座標平面上に示したグラフを図４
（ａ）に示す。なお、比較のため、図４（ｂ）に従来構
成の場合のＩＱベースバンド信号Ｓ12をＩＱ座標平面上
に示したグラフを図４（ｂ）に示す。
【００４３】以上のようにして求められた２つの周波数
偏差Ｓ13とＳ16の和が、被試験信号Ｓinと試験周波数設
定値ｆt との周波数偏差Ｓ17＝ 4.005ｋＨｚとして得ら
れる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、位相
軌跡法による周波数偏差検出の測定範囲内に、スペクト
ル解析による中心周波数検出部で求められた周波数で可
変した基準信号を使い準同期検波しているので、デジタ
ル変調信号の周波数偏差の測定範囲をシンボルレートの
１／５以上まで得られる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態とする周波数偏差測定装置
の構成を示すブロック回路図である。
【図２】実施例による回路構成を示すブロック回路図で
ある。
【図３】実施例によるスペクトル分布を示したグラフで
ある。
【図４】実施例による周波数偏差検出部で得られるＩＱ
ベースバンド信号を従来構成の場合と比較してＩＱ座標
平面上に示す図である。
【図５】従来の周波数偏差測定装置の構成を示すブロッ
ク回路図である。
【図６】π／４ＱＰＳＫ変調方式の信号空間ダイアグラ
ムを示す図である。
【図７】位相軌跡法による周波数偏差の求め方を説明す
るための図である。
【符号の説明】
１１ 信号発生部 １２ 準同期検波部 １３ 周波数偏差検出部 １４ スペクトル分布測定部 １５ 中心周波数検出部 １６ 減算器 １７ 加算器 １８ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器 １９ ＤＳＰ Ｓin 被試験信号（π／４ＱＰＳＫ変調信号） ｆt 試験周波数設定値 ｆ0 中心周波数値 Ｓ11 無変調信号 Ｓ12 ＩＱベースバンド信号 Ｓ13 周波数偏差 Ｓ16 周波数偏差 Ｓ17 周波数偏差測定結果 Ｏ ＩＱ座標上の始点 Ａ ＩＱ座標上の移動点 Ｂ ＩＱ座標上の理想点 Δθ 位相偏差 Ｄin サンプリングデータ ｆ1 最低周波数 ｆ2 下限周波数 ｆ3 上限周波数 ｆ4 最高周波数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 23/02 G01R 23/12 H04B 17/00 H04L 27/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 デジタル変調信号を被試験信号(Sin) と
    して試験周波数設定値(ft)との周波数偏差を測定する周
    波数偏差測定装置において、 前記被試験信号(Sin) の中心周波数(f0)を求める中心周
    波数検出手段(14,15)と、 中心周波数検出手段（14,15)で求められた中心周波数(f
    0)の周波数信号を基準信号(S11) として生成する信号発
    生手段(11)と、 被試験信号(Sin) と基準信号(S11) を入力して直交ベー
    スバンド信号(S12) を出力する準同期検波手段(12)と、 直交ベースバンド信号(S12) を入力して位相軌跡法によ
    り第１の周波数偏差(S13) を求める第１の周波数偏差検
    出手段(13)と、 試験周波数設定値(ft)と中心周波数(f0)との差から第２
    の周波数偏差(S16) を求める第２の周波数偏差検出手段
    (16)と、 第１の周波数偏差(S13) に第２の周波数偏差(S16) の値
    を加算して周波数偏差測定値(S17) を得る加算手段(17)
    とを備えることを特徴とする周波数偏差測定装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の中心周波数検出手段は、 試験周波数設定値(ft)に基づく周波数範囲を掃引して被
    試験信号(Sin) をサンプルし、最低周波数(f1)から最高
    周波数(f4)までのスペクトル分布を求めるスペクトル分
    布測定部(14)と、 スペクトル分布測定部(14)で得られた掃引周波数幅の全
    サンプル点の総和を求め、最低周波数(f1)から順次上に
    電力加算し限界サンプル点を求めて周波数に変換して下
    限周波数(f2)を検出し、最高周波数(f4)から順次下に電
    力加算し限界サンプル点を求めて周波数に変換して上限
    周波数(f3)を検出し、下限周波数(f2)と上限周波数(f3)
    との和を２分することにより中心周波数(f0)を求める中
    心周波数検出部(15)とを備えることを特徴とする周波数
    偏差測定装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、さらに、前記被試験
    信号(Sin) をデジタル信号に変換するアナログ／デジタ
    ル変換部(18)を備え、 アナログ／デジタル変換部(18)の出力データについて、
    中心周波数検出手段(14,15) 、信号発生手段(11)、準同
    期検波手段(12)、第１の周波数偏差検出手段(13)、第２
    の周波数偏差検出手段(16)及び加算手段(17)の各処理を
    行う専用データ処理装置(19)とを備えることを特徴とす
    る周波数偏差測定装置。
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Cited By (3)

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