JP3499215B2 - マルチ搬送波信号の変調誤差比を表示するためのプロセス - Google Patents

マルチ搬送波信号の変調誤差比を表示するためのプロセス

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】変調誤差比（ＭＥＲ）は、たとえばＤＡＢ
（ディジタル・オーディオ放送）あるいはＤＶＢ−Ｔ
（地上波ディジタル・ビデオ放送）といった今日の送信
テクノロジに使用されるＯＦＤＭ（直交周波数分割およ
び多重化）マルチ搬送波システムにとって重要な特性値
であり、それにより、この場合は使用しているディジタ
ル変調の理想的な信号状態からの振幅および位相状態
（ＩおよびＱの値）の平均偏差ならびに最大偏差が示さ
れ、その結果、信号品質に関する測定基準が提供され
る。変調誤差比は、平均値ならびに最大値として与えら
れる。それを計算するためには、変調ベクトル図のすべ
ての決定フィールドを連続的に調べる。また最大値を決
定するためには、各決定フィールドにおいて、理想信号
状態から、生成された信号状態までの差ベクトル（誤差
ベクトル）の最大の和を調べる。続いてこの中間結果の
最大値に加えて、次に示す式に従って変調誤差比の最大
値ＭＥＲＭＡＸを計算する。
【数１０】 （注意：ＶＭバーは、外国語明細書においてバーが付さ
れた文字であることを示す） （注意：ｅｒｒｏｒ ｖｅｃｔｏｒは、誤差ベクトルを
表す）
【０００２】この場合、ＶＭバーは、各ケースにおいて
使用される変調タイプの、有用なデータを用いて変調さ
れた搬送波の、すべての理想信号状態の振幅の重み付き
二乗平均値であり、その値は、１６ＱＡＭ等のもっとも
頻用される変調タイプについては既知であるか、あるい
は容易に計算可能であり、計算上は定数として扱われ
る。
【０００３】平均変調誤差比を求めるために、理想信号
状態から生成された状態までの差ベクトルの和のすべて
を平方して加算し、信号の数をカウントする。続いて、
次に示す式に従って平均変調誤差比ＭＥＲＲＭＳを計算
する。
【数１１】
【０００４】これらの式に従って計算したパーセントで
表される値は、いずれも次に示す変換に従ってｄＢを用
いて表される対数値に変換することができる。
【数１２】
【０００５】変調誤差比という用語およびそれに対応す
る計算法則については、ＤＶＢ−ＣおよびＤＶＢ−Ｓに
関するＥＴＲ ２９０におけるＤＶＢメジャメント・グ
ループによって確立され、標準化されている。図１は、
例示を目的として示した、第１象限内において変調誤差
比を計算するために求められるベクトルであり、６４Ｑ
ＡＭに関する。
【０００６】前述の式に従って、各ケースにおける単一
搬送波に関する変調誤差比を計算し、数値としてそれを
表示することは周知である。しかしながら、１５３６の
搬送波を伴うＤＡＢおよび１７０５もしくは６８１７の
搬送波を伴うＤＶＢの場合のように、独立した搬送波が
１０００もしくはそれを超えるマルチ搬送波システムに
おいては、このタイプの変調誤差比の計算および個別の
搬送波の呈示は役に立たなくなる。
【０００７】したがって本発明は、計算の複雑性を可能
最小限にしてシンプルに変調誤差比が計算でき、さら
に、すべての搬送波について単純かつ明解な計測学的評
価が可能になる形で示すことができるプロセスを実証す
ることを目的とする。
【０００８】この目的は、請求項１に従った平均変調誤
差比の表示、および請求項２に従った最大変調誤差比の
表示に関して達成され、これら２つの可能性は、ユーザ
が周波数の関数として平均および最大変調誤差比を同時
に観察できるように、好ましくは組み合わせて用いられ
るものとする。有用な開発については、残りの従属請求
項から明らかになろう。
【０００９】本発明によれば、平均または最大変調誤差
比が、単純な連続計算ステップによって計算され、この
場合、その結果が初めに触れた式に対応し、本発明に従
って実証される連続計算ステップが、より短時間でこの
計算の解を導き、しかも必要となるメモリ空間がより少
なく、かつ、たとえば任意の従来のＰＣを用いてその実
行が可能になる。搬送波と同数のセルを有するメモリの
メモリ・ロケーションに計算済みの個別の値をストアす
ることによって、変調誤差比の決定結果が直接個別の搬
送波に関連付けされ、したがって、マルチ搬送波の全周
波数帯域にわたり周波数の関数として直接グラフに表す
ことができる。つまりユーザは、どのポイントにスペク
トルの臨界状態にあるかを直ちに決定することが可能で
あり、かつそれによって最初から、マルチ搬送波システ
ムを変調誤差比に関して単純な方法で計測学的に分析す
ることができる。
【００１０】個別の搬送波の変調誤差比は、大きな統計
学的に導かれる変動の影響を受けやすい。そのため、本
発明に従って個別の搬送波上に変調された複数のデータ
のシンボルを介して最初に積分を行うことが必要にな
る。本発明に従ったプロセスに関する先行条件は、図１
に６４ＱＡＭの場合のＩ／Ｑ平面における１つの象限に
ついて示したような、各個別の搬送波の信号コンスタレ
ーションの知識である。最初に、それぞれの現在のシン
ボルごとに現在の個別の搬送波ｋの誤差ベクトルの平方
を次式に従って計算する。
【数１３】
【００１１】各搬送波について信号配列の単一のポイン
トのみがここで評価されることから、初めに述べた一般
的式に従った総和が省略される。
【００１２】結果として得られる、それぞれの個別の搬
送波ｋごとのｍｋを、第２の計算ステップにおいて、こ
の個別の搬送波に対して予約された固有のメモリ・ロケ
ーションの内容と比較するが、このメモリ・ロケーショ
ン自体は、メモリＡ１に関連付けされている。この場
合、このメモリＡ１が、ＯＦＤＭシステム内の搬送波の
数と同数のメモリ・ロケーションＫＭＡＸ＋１を有す
る。ここでは、現在の搬送波ｋに関連付けされているメ
モリＡ１のメモリ・ロケーションにおいて、そのメモリ
・ロケーションにすでにストアされている値より現在の
測定値ｍｋが大きいか否かをチェックする。ストア済み
の値が現在の値より大きければ、そのメモリ・ロケーシ
ョンの内容を変更しない。現在の値の方が大きいとき
は、それを新しい値としてそのメモリ・ロケーションに
入力する。このようにして、各搬送波に関する最大値が
ストアされる。
【００１３】同時に現在の搬送波ｋのｍｋの結果が個別
に、それぞれの搬送波ごとに第２のメモリＡ２の個別の
メモリ・ロケーションの内容に対してセット‐オフされ
るが、このメモリもまた、ＯＦＤＭシステム内の搬送波
の数と同数のメモリ・ロケーションを有している。ここ
では、次式に従ってメモリ・ロケーションｋ内にある値
Ａ２ｋに対して現在の測定値ｍｋのセット‐オフが行わ
れる。
【数１４】 これにおいて、 Ａ２ｋ，ｌ＋１は、新しい測定値（ｌ＋１時の測定値）
であり、メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋにストア
される。 Ａ２ｋ，ｌは、直前の測定値（ｌ時の測定値）であり、
メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋから読み出され
る。 ｍｋは、搬送波ｋに関する現在の測定された誤差の平方
である。 ｋは、ＯＦＤＭスペクトル内の搬送波の、周波数の高い
方に向かって増加する番号であり、ｋ＝０．．．Ｋ
ＭＡＸである。 ｌは、シンボルの数であり、時間に伴って増加する；０
≦ｌ。
【００１４】この計算ステップが、そのシンボルのすべ
ての搬送波に関して反復される。続いて、次のシンボル
について同じプロセスが、すべての搬送波に対して行わ
れる。このように、周波数またはそれぞれの搬送波番号
ｋの関数として、メモリＡ２内の多数のシンボルの推移
に関して平均変調誤差比に対応する図画が生成される。
これらの計算ステップは、初めに述べた標準化された式
とまったく同じ結果を導く。
【００１５】一方、第３の計算ステップについても次の
ように分解することができる。まず、次式に従って中間
値を計算する。
【数１５】 これにおいて、 Ａ２’ｋ，ｌ＋１は、新しい測定値（ｌ＋１時の測定
値）であり、メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋにス
トアされる。 Ａ２’ｋ，ｌは、直前の測定値（ｌ時の測定値）であ
り、メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋから読み出さ
れる。 ｍｋは、搬送波ｋに関する現在の測定された誤差の平方
である。 ｋは、ＯＦＤＭスペクトル内の搬送波の、周波数の高い
方に向かって増加する番号であり、ｋ＝０．．．Ｋ
ＭＡＸである。 ｌは、シンボルの数であり、時間に伴って増加する；０
≦ｌ。
【００１６】ここで、スクリーン上に平均変調誤差比を
示すためにメモリＡ２’を使用する場合、そのポイント
までに検出されたシンボルｌ＋１の数、すなわち別のカ
ウンタにおいて決定される数を用いて各個別のメモリ・
ロケーションの内容の除算を行わなければならない。つ
まり、最終値Ａ２は次式に従って求めることができる。
【数１６】
【００１７】この除算により、ディジタル信号プロセッ
サ内において、より高速のプログラム・シーケンスが可
能になる。
【００１８】その後、この方法を用いて計算されたＡ１
およびＡ２の値から、続く計算ステップにおいて、実際
の平均または最大変調誤差比を次に示す式に従って計算
することが可能となるが、この計算は、各ケースにおい
て用いられる変調のタイプについて既知のＶＭバーの値
を使用する。
【数１７】
【数１８】
【００１９】ｄＢを用いた表示が望ましい場合には、次
式に従ってパーセント値を変換することができる。
【数１９】
【００２０】この結果、パーセントにおける最大値から
ｄＢにおける最小値が導かれる。
【００２１】図２に、ディスプレイ・デバイスのスクリ
ーン上に表示される最大および平均変調誤差比のグラフ
を示す。横軸の目盛には、ＯＦＤＭスペクトルの個別の
搬送波の番号を用いており、たとえば０から６８１６ま
での目盛が付されている。各搬送波に関して計算した変
調誤差比は、縦座標にプロットされている。ＤＶＢ−Ｔ
自体が有する合計１７０５もしくは６８１７の搬送波を
表示することは、ディスプレイの解像度に関する問題を
招く可能性がある。一般的なＬＣＤには、ピクセル列が
たとえば３２０しかなく、全体として表示するべき全ス
ペクトルを、たとえば３２０の搬送波だけを含む個別の
領域に分割し、それらを連続的に、あるいは複数の搬送
波を組み合わせてディスプレイの１列内に同時に示すと
有利である。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 ６４ＱＡＭの第１象限内における変調誤差比
を計算するために求められるベクトルの例示
【図２】 ディスプレイ・デバイスのスクリーン上に表
示される最大および平均変調誤差比のグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バルツ，クリストフ ミュンヘン Ｄ−81543 ゲーアハルト シュトラーセ 29 (56)参考文献 特開 平９−298572（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307479（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307525（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173228（ＪＰ，Ａ) 仏国特許出願公開2743613（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04J 11/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）のマル
    チ搬送波信号の平均変調誤差比ＭＥＲRMSを表示するた
    めのプロセスにおいて： （ａ）マルチ搬送波信号の各個別の搬送波ｋの、それぞ
    れの現在の変調シンボルＩに関して、誤差ベクトル（ｅ
    ｒｒｏｒ ｖｅｃｔｏｒ）ｍkの平方を、式 【数１】 に従って計算するステップ； （ｂ）この値ｍkを、次式に従って、同一の搬送波ｋに
    関連付けされた第一のメモリ（Ａ２）のメモリ・ロケー
    ションの内容に対してセット‐オフさせるステップであ
    って、それにおいて前記メモリはＯＦＤＭ信号が有する
    搬送波と同数のメモリ・ロケーションを有し、前記式
    は、 【数２】 であり、それにおいて、 Ａ２k,l+1は、新しい測定値（ｌ＋１時の測定値）であ
    り、メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋにストアさ
    れ、 Ａ２k,lは、直前の測定値（ｌ時の測定値）であり、メ
    モリＡ２のメモリ・ロケーションｋから読み出され、 ｍkは、搬送波ｋに関する現在の測定された誤差の平方
    であり、 ｋは、ＯＦＤＭスペクトル内の搬送波の、周波数の高い
    方に向かって増加する番号であって、ｋ＝０．．．Ｋ
    MAXであり、 ｌは、シンボルの数であり、時間に伴って増加し、０≦
    ｌであるとするステップ； （ｃ）前記メモリ・ロケーションのこれらの値から各搬
    送波に関して前記平均変調誤差比ＭＥＲRMSを、式 【数３】 （注意：ＶＭバーは、外国語明細書においてバーが付さ
    れた文字であることを示す） に従って計算するステップであって、それにおいてＶＭ
    バーは、それぞれのケースにおいて使用される変調のタ
    イプの、有用なデータを用いて変調される搬送波の、す
    べての理想信号状態の振幅の重み付き二乗平均値（ｑｕ
    ａｄｒａｔｉｓｃｈ ｇｅｗｉｃｈｔｅｔｅ Ｍｉｔｔ
    ｅｌｗｅｒｔ）であるとするステップ； および、 （ｄ）各個別の搬送波ｋについて、このＭＥＲRMSの値
    を縦座標とし、前記搬送波の番号を横座標としてダイア
    グラムに表すステップ； を含むことを特徴とするプロセス。
  2. 【請求項２】 前記請求項１に従ったプロセスにおい
    て： 最大誤差ベクトルＭＥＲMAXを表示することを目的に、
    計算ステップ（ａ）に従って計算された値ｍkは同一の
    搬送波ｋに関連づけられた第２のメモリ（Ａ１）のメモ
    リ・ロケーションの内容と比較し、それにおいて前記メ
    モリはＯＦＤＭ信号が有する搬送波と同数のメモリ・ロ
    ケーションを有し、このメモリ・ロケーションにすでに
    ストアされている値より現在の値の方が大きいとき、現
    在の値を用いて該ストア済みの値を置き換え、 （ｅ）前記メモリ・ロケーションのこれらの最大値から
    各搬送波に関して前記最大変調誤差比ＭＥＲMAXを、式 【数４】 に従って計算するステップであって、それにおいてＶＭ
    バーは、それぞれのケースにおいて使用される変調のタ
    イプの、有用なデータを用いて変調される搬送波の、す
    べての理想信号状態の振幅の重み付き二乗平均値である
    とするステップ；および、 （ｆ）各個別の搬送波ｋについて、このＭＥＲMAXの値
    を縦座標とし、前記搬送波の番号を横座標としてグラフ
    に表すステップ； を含むことを特徴とするプロセス。
  3. 【請求項３】 前記請求項１に従ったプロセスの、請求
    項１に従ったプロセス（ｂ）において、まず式 【数５】 に従って最初に中間値が計算され、 Ａ２’k,l+1は、新しい測定値（ｌ＋１時の測定値）で
    あり、メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋにストアさ
    れ、 Ａ２’k,lは、直前の測定値（ｌ時の測定値）であり、
    メモリＡ２のメモリ・ロケーションｋから読み出され、 ｍkは、搬送波ｋに関する現在の測定された誤差の平方
    であり、 ｋは、ＯＦＤＭスペクトル内の搬送波の、周波数の高い
    方に向かって増加する番号であって、ｋ＝０．．．Ｋ
    MAXであり、 ｌは、シンボルの数であり、時間に伴って増加し、０≦
    ｌであるとする式に従って中間値を計算し、かつ、 前記プロセスのステップ（ｄ）に従ってグラフに表す前
    に、この中間値Ａ２’を、別のカウンタ内においてカウ
    ントされている検出されたシンボルの数を用いて、式 【数６】 に従って除することを特徴とするプロセス。
  4. 【請求項４】 少なくともＭＥＲRMSに関して、当初パ
    ーセントを用いて決定された値を、周波数依存のグラフ
    に表示する前に、式 【数７】 に従って、ｄＢを用いた値に変換することを特徴とする
    前記請求項のいずれかに記載したプロセス。
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