JP3782382B2 - 変調信号解析装置及び受信モジュール評価システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システムにおける基地局や移動局に組込まれ、ＣＤＭＡ方式の変調信号を受信する受信モジュールにおける受信性能を試験するための変調信号解析装置、及びこの変調信号解析装置が組込まれた受信モジュール評価システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信システムにおける基地局や移動局に組込まれ、変調信号を受信する受信モジュールにおける受信性能を試験する場合、一般に、図３に示すように、試験信号発生器１から、実際に基地局と移動局との間で送受信される変調信号を模擬した試験信号ａを試験対象の受信モジュール２へ印加する。そして、この試験対象の受信モジュール２から出力される出力信号を測定信号ｂとして変調信号解析装置３へ入力する。理想的な受信モジュール２においては、受信モジュール２から出力される出力信号（測定信号ｂ）の波形は受信モジュール２へ入力される試験信号ａの波形に等しい筈である。
【０００３】
試験信号発生器１内において、ＰＮ（擬似ランダム）信号発生部４から出力されるＰＮ信号からなるデータ信号を変調部６で搬送波信号を用いて直交変調して試験信号ａとして出力する。
【０００４】
変調信号解析装置３は、入力信号（試験信号ａ）のノイズレベルＮIと出力信号（測定信号ｂ）のノイズレベルＮOとの比で示される雑音指数ＮＦ（Noise Figure ＝ＮO／ＮI）を測定するとともに、この直交変調されている測定信号ｂの変調精度ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）を測定する。
【０００５】
この変調精度ＥＶＭを図４を用いて説明する。ＱＰＳＫ変調されている測定信号ｂを復調すると、図４（ａ）に示すように、雑音がなくて、理想的に復調されると、ＩＱ座標において、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の各位置に同心円上にそれぞれ理想シンボル点７が出現する。しかし、雑音や受信モジュール２の特性上の欠陥があると、理想シンボル点７から離れた位置に実際のシンボル点８が出現する。この実際のシンボル点８と理想シンボル点７との正規化された距離を変調精度ＥＶＭと言う。図４（ａ）に示すように、この変調精度ＥＶＭの距離が小さい場合は正しく復調される。
【０００６】
しかし、図４（ｂ）に示すように、この変調精度ＥＶＭの距離が大きくなり、実際のシンボル点８が他の象限に移動すると、この実際のシンボル点８が誤って復調される。その結果、最終的に復調されたデータ信号にビット誤りが発生する。この場合、測定される変調精度ＥＶＭは、最も近い理想シンボル点７からの距離となるので、測定される変調精度ＥＶＭは実際の変調精度ＥＶＭより小さい値となる。すなわち、測定される変調精度ＥＶＭは、ビット誤りが発生しない範囲で有効である。
【０００７】
したがって、ビット誤りが発生する割合は、図４（ｂ）に示すように、実際の変調精度ＥＶＭの大きさの程度に対応する。この実際の変調精度ＥＶＭの大きさは、前述した雑音指数ＮＦに対応する。換言すれば、最終的に復調されたデータ信号のビット誤り率ＢＥＲ（Bit Error Rate）は雑音指数ＮＦから算出できる。
【０００８】
一般に、移動体通信システムにおいては、基地局、移動局の受信性能を示す指標として、前述したビット誤り率ＢＥＲを用いることが多いが、変調信号解析装置３としては、最終的に復調されたデータ信号のビット誤り率ＢＥＲを測定することなく、雑音指数ＮＦの測定のみを実施して、計算で試験対象の受信モジュール２の存在に起因するビット誤り率ＢＥＲを算出していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、移動体通信システムにおける基地局と移動局との間でＣＤＭＡ方式の変調信号が送受信される場合、図５に示すように、試験信号発生器１０からＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1を試験対象の受験モジュール１１へ印加する必要がある。
【００１０】
しかし、ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムでは、システム自体が各移動局からの電波相互間に干渉が存在することを前提として設計されている。
【００１１】
したがって、試験信号発生器１０内において、ＰＮ（擬似ランダム）信号発生部４から出力されるＰＮ信号からなるデータ信号に対して誤り訂正符号付加部５で誤り訂正符号を付加して、この誤り訂正符号が付されたデータ信号を拡散部１２で、別のＰＮ符号を用いてスペクトラム拡散を実施する。スペクトラム拡散されたデータ信号を変調部６で直交変調して試験信号ａ1として出力する。
【００１２】
そのため、基地局や移動局における受信モジュール１１の受信性能は、受信信号を復調処理１３を行い、さらに、誤り訂正処理１５を行った後のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲで規定される。
【００１３】
すなわち、誤り訂正後のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲは、誤り訂正処理１５の寄与率が非常に大きいので、図３に示す変調信号解析装置３のように、雑音指数ＮＦからビット誤り率ＢＥＲを算出することはできない。
【００１４】
さらに、受信モジュールにおいては、自動利得制御ＡＧＣ（Auto Gain Control）などの制御機能を有している場合もある。ＣＤＭＡ方式ではこの自動利得制御ＡＧＣの不安定性などが、ある特定のコード間において大きな干渉が生じることがあり、こういったＣＤＭＡ方式特有の現象は雑音指数ＮＦの測定値には現れない。
【００１５】
そのため、ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムでは、基地局・移動局の受信モジュールに対する受信性能は、システム要求仕様で定められている最終のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲを直接測定して、評価することが望ましい。
【００１６】
従来、試験対象の受信モジュール１１の受信性能を最終のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲで評価するには、図６に示すように、試験対象の受信モジュール１１から出力される測定信号ｂ1をＡ／Ｄ変換器１６でサンプリングすることでデジタル値に変換し、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等からなる信号解析装置１７でソフト的に解析する手法が採用されていた。
【００１７】
しかし、十分な測定精度を確保するためには、Ｗ―ＣＤＭＡ方式では最大50000ブロック（約1000秒）の測定が要求されており、解析に必要なサンプリング値のデータサイズが数100Gbyteを超え、現実的な方法ではなかった。
【００１８】
また、自動利得制御ＡＧＣなどの制御機能を操作した場合、制御後一定時間の間のみ受信性能が悪化する場合がある。このような現象は従来の変調精度ＥＶＭ測定で行われている波形蓄積型の間欠的な測定で評価することは難しく、また、前述したように、変調精度ＥＶＭはビット誤りを起こすエラーを適切に表すことができない。
【００１９】
ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システム、特に基地局の受信部においては、希望波の電力よりも干渉波の電力が大きい場合（変調精度ＥＶＭの平均値が１００％を超える条件）で使用される場合が多いため、これを適切に評価するためには、ビット誤り率ＢＥＲの時間的な変化を測定する必要がある。
【００２０】
これに関して、図６に示した、従来のＡ／Ｄ変換されたサンプリング結果をＰＣからなる信号解析装置１７でソフト的に解析する方法は、試験対象の受信モジュール１１の自動利得制御ＡＧＣ等の制御を変更した時の過渡的な性能の変化が、制御した時点で得ることができないため、制御機能の評価の方法としても適切でなかった。
【００２１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、試験対象の受信モジュールの受信性能をほぼ実時間でデータ信号のビット誤り率ＢＥＲでもって評価でき、さらに、必要に応じて、雑音指数ＮＦや変調精度ＥＶＭも評価できる変調信号解析装置及びこの変調信号解析装置を用いた受信モジュール評価システムを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、データ信号をスペクトラム拡散しかつ直交変調した試験信号を試験対象受信モジュールへ印加した場合に、この試験対象受信モジュールの出力信号を測定信号として取込んで解析する変調信号解析装置に適用される。
【００２３】
そして、上記課題を解消するために、本発明の変調信号解析装置においては、入力された測定信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形データを記憶する波形メモリと、波形メモリに記憶された波形データを用いて測定信号の雑音指数及び変調精度をソフト的に算出する信号解析部と、Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形と直交変調の同期シンボルの理想値となる基準波形との相関値から測定信号の波形同期点を検出する波形同期検出回路と、Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形の時間位相を前記検出された波形同期点に基づいて補正する時間位相補正回路と、時間位相が補正された各シンボル点の位相を対応する各理想シンボル点に補正するシンボル点位相補正回路と、補正された各シンボル点からデータ信号を復調する復調回路と、復調されたデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路と、表示器と、信号解析部で算出された測定信号の雑音指数と変調精度、及び誤り測定回路で測定されたデータ信号の誤り率を表示器へ表示出力する表示制御部とを備えている。
【００２４】
このように構成された変調信号解析装置においては、試験対象の受信モジュールから出力された測定信号の雑音指数ＮＦ及び変調精度ＥＶＭは、測定信号の波形が一旦波形メモリに記憶されたのち、波形メモリから読出されて例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）等で構成された信号解析部においてソフト的に算出される。
【００２５】
一方、試験対象の受信モジュールから出力された測定信号の復調後のデータ信号の誤り率ＢＥＲは、測定信号がＡ／Ｄ変換器でデジタルの測定信号にＡ／Ｄ変換されたのち、復調されて復調後のデータ信号となり、誤り測定回路で、ほぼ実時間で測定される。
【００２６】
なお、ここで上述した実時間（リアルタイム）とは、ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムの復調可能な最小時間（CDMA2000ではフレーム、W-CDMAではブロック）毎に、データ信号の誤り率ＢＥＲを測定することを示す。
【００２７】
このように、試験対象の受信モジュールから出力された測定信号の雑音指数ＮＦ、変調精度ＥＶＭ、誤り率ＢＥＲを測定可能である。
【００２８】
また別の発明は、上述した発明の変調信号解析装置に対して、復調されたデータ信号のビット誤りをこのデータ信号に付加された誤り訂正符号を用いて訂正する誤り訂正回路と、この誤り訂正された後のデータ信号に含まれる誤りの誤り率を測定する第２の誤り測定回路とを備えている。さらに、表示制御部はこの第２の誤り測定回路で測定された誤り訂正後のデータ信号の誤り率をも表示器へ表示出力する。
【００２９】
このように、構成された変調信号解析装置においては、復調後のデータ信号は、誤り訂正された後、誤り率ＢＥＲがほぼ実時間で測定される。よって、より正確な誤り率ＢＥＲが得られる。
【００３０】
さらに、別の発明は、データ信号をスペクトラム拡散しかつ直交変調した試験信号を発生する試験信号発生器と、この試験信号発生器から出力された試験信号が試験対象受信モジュールへ印加された場合に、この試験対象受信モジュールの出力信号を測定信号として取込んで解析する先の発明の変調信号解析装置とを備えた受信モジュール評価システムである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る変調信号解析装置の概略構成を示すブロック図である。図５に示す従来の試験信号発生器と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【００３２】
図１において、図５に示す従来の試験信号発生器１０と同一構成の試験信号発生器１０から出力されたＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1は試験対象の受験モジュール１１へ印加される。この試験対象の受験モジュール１１から出力された出力信号は測定信号ｂ1として、変調信号解析装置内のＡ／Ｄ変換器１６へ入力される。Ａ／Ｄ変換器１６は、入力された測定信号ｂ1を所定のサンプリング周期でデジタルの測定信号ｂ2にＡ／Ｄ変換する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換されたデジタルの測定信号ｂ2は次の波形メモリ１８へ入力される。波形メモリ１８は、デジタルの測定信号ｂ2の波形データを一定波長数分だけ記憶保持する。
【００３４】
例えば、ＤＳＰ等で構成された信号解析部１９は、波形メモリ１８に記憶された測定信号ｂ2の波形データを用いて、測定信号ｂ2の雑音指数ＮＦをソフト的に算出する。なお、受信モジュール１１へ印加される試験信号ａ1のノイズレベルは予め測定されている。
【００３５】
さらに、この信号解析部１９は、波形メモリ１８に記憶された測定信号ｂ2の波形データを用いて、測定信号ｂ2を復調して、前述した図４に示す変調精度ＥＶＭをソフト的に算出する。そして、信号解析部１９は、算出した雑音指数ＮＦ及び変調精度ＥＶＭをコンピュータからなる表示制御部２０へ送出する。
【００３６】
一方、Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換されたデジタルの測定信号ｂ2は波形メモリ１８へ書込まれると共に、波形同期検出回路２１及び時間位相補正回路２２へ入力される。
【００３７】
波形同期検出回路２１は、Ａ／Ｄ変換された測定信号ｂ2の波形と同期シンボルの理想値となる基準波形との相関値から測定信号ｂ2の波形同期点を検出する。
【００３８】
波形同期検出回路２１は、検出した波形同期点を時間位相補正回路２２へ送出する。
【００３９】
時間時間位相補正回路２２は、Ａ／Ｄ変換された測定信号ｂ2の波形の時間位相を、前記検出された波形同期点に基づいて補正する。この補正によって、各シンボル点８の時間位相は理想シンボル点７に一致する。
【００４０】
シンボル点位相補正回路２４は、図４に示す各シンボル点８の平均位置を理想シンボル点７の位置へ移動させるシンボル点位相補正を実施する。
【００４１】
そして、復調回路２５は、このシンボル点位相補正された各シンボル点８から、データ信号を復調し、これを復調後のデータ信号ｄ1として、次の誤り訂正回路２９へ送出すると共に、ビット誤り検出回路２７へ送出する。
【００４２】
ビット誤り検出回路２７は、入力された復調後のデータ信号ｄ1に含まれる各ビットのビット誤りを検出する。ビット誤り率算出回路２８は、ビット誤り検出回路２７で検出されたビット誤りに基づいて、復調後のデータ信号ｄ1のビット誤り率ＢＥＲ1を算出して、表示制御部２０へ送出する。
【００４３】
したがって、ビット誤り検出回路２７及びビット誤り率算出回路２８は、復調されたデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路を構成する。
【００４４】
誤り訂正回路２９は、復調されたデータ信号に含まれるビット誤りを、このデータ信号に付加された誤り訂正符号を用いて訂正する。そして、誤り訂正後のデータ信号ｄ2として外部に出力すると共に、ビット誤り検出回路３０、フレーム誤り検出回路３２ａへ送出する。
【００４５】
ビット誤り検出回路３０は、入力された誤り訂正後のデータ信号ｄ2に含まれる各ビットのビット誤りを検出する。ビット誤り率算出回路３１は、ビット誤り検出回路３０で検出されたビット誤りに基づいて、誤り訂正後のデータ信号ｄ2のビット誤り率ＢＥＲ2を算出して、表示制御部２０へ送出する。
なお、ビット誤り検出回路３０及びビット誤り率算出回路３１は第２の誤り測定回路を構成する。
【００４６】
したがって、ビット誤り検出回路３０及びビット誤り率算出回路３１は、誤り訂正された後のデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路を構成する。
【００４７】
フレーム誤り検出回路３２ａは、入力された誤り訂正後のデータ信号ｄ2に付加されているＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いて、フレームの誤りを検出する。フレーム誤り率算出回路３２は、フレーム誤り検出回路３２ａで検出されたフレーム誤りに基づいて、測定信号ｂ2のフレーム誤り率ＦＥＲ（Fame Error Rate）を算出する。
【００４８】
なお、フレーム誤り率ＦＥＲとは、移動体通信システムにおいて基地局と移動局との間で送受信される信号に、ＣＤＭＡ2000方式の変調信号を採用する場合、この変調信号は所定ビット数からなる複数のフレームで構成されているが、この各フレームにビット誤りが１個でも含まれる割合を示す。フレーム誤り率算出回路３２は、算出したフレーム誤り率ＦＥＲを表示制御部２０へ送出する。
【００４９】
表示制御部２０は、入力された雑音指数ＮＦ、変調精度ＥＶＭ、復調後のビット誤り率ＢＥＲ1、誤り訂正後のビット誤り率ＢＥＲ2、フレーム誤り率ＦＥＲを表示器３３へ表示出力する。
【００５０】
このように構成された変調信号解析装置においては、試験信号発生器１０から出力されたＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1は試験対象の受信モジュール１１へ入力される。受信モジュール１１から出力される受信信号は測定信号ｂ1として、変調信号解析装置へ入力される。変調信号解析装置へ入力された測定信号ｂ1は、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタルの測定信号ｂ2へ変換されて、波形メモリ１８に解析に必要な波形数分だけ一旦記憶される。そして、ＤＳＰからなる信号解析部１９は、この波形メモリ１８に記憶された波形データを用いて、測定信号ｂ2（ｂ1）の雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭを算出する。
【００５１】
さらに、変調信号解析装置へ入力された測定信号ｂ1における、復調後のデータ信号ｄ1のビット誤り率ＢＥＲ1、誤り訂正後のデータ信号ｄ2のビット誤り率ＢＥＲ2、フレーム誤り率ＦＥＲが各回路２７、２８、３０、３１、３２ａ、３２でほぼ実時間で測定される。具体的には、変調信号解析装置へ測定信号ｂ1が入力されてから、最終のデータ信号ｄ2のビット誤り率ＢＥＲ2が算出されるまでの時間は、［（固定値）±（０．５フレーム）］以内とほぼ固定されている。
【００５２】
その結果、試験対象の受信モジュール１１において、例えば、自動利得制御ＡＧＣ等の制御を変更した時の各ビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2やフレーム誤り率ＦＥＲの過渡的な変化が、制御した時点で得ることができ、試験対象の受信モジュール１１における動的な受信特性を定量的に把握できる。
【００５３】
さらに、実時間によるビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2 、フレーム誤り率ＦＥＲの他に、雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭをも測定している。したがって、試験対象の受信モジュール１１の受信感度の評価にはビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2 、フレーム誤り率ＦＥＲを採用し、試験対象の受信モジュール１１の特性の直線性等の基本特性の評価には簡易な雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭを採用すればよい。このように、試験評価目的に応じて測定項目を選択することが可能である。
【００５４】
なお、本発明の変調信号解析装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の変調信号を試験信号ａ1として採用する場合には、フレーム誤り率算出回路３２の代わりに、誤りビットが含まれるブロックの割合を示すブロック誤り率ＢＬＥＲ（Block Error Rate）を算出するブロック誤り率算出回路を設けてもよい。
【００５５】
さらに、Ａ／Ｄ変換器１６の前段にミキサ等を設けることにより、この変調信号解析装置に入力される測定信号として、高周波（ＲＦ）信号や中間周波数（ＩＦ）信号等の種々の信号形態を選択することが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態の受信モジュール評価システムの概略構成図である。図５、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【００５７】
この第２実施形態の受信モジュール評価システムは、図５に示す従来の試験信号発生器１０と同一構成の試験信号発生器１０から出力されたＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1は試験対象の受験モジュール１１へ印加される。この試験対象の受験モジュール１１から出力された出力信号は測定信号ｂ1として、図１に示した第１実施形態の変調信号解析装置と同一構成の変調信号解析装置３４へ入力される。
【００５８】
このように構成された第２実施形態の受信モジュール評価システムにおいても、変調信号解析装置３４は、入力された測定信号ｂ1における実時間によるビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2 、フレーム誤り率ＦＥＲの他に、雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭも測定している。したがって、第１実施形態の変調信号解析装置と同様な作用効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の変調信号解析装置、及びこの変調信号解析装置が組込まれた受信モジュール評価システムにおいては、入力された測定信号に対して実時間で復調、及び誤り訂正を実施している。したがって、試験対象の受信モジュールの受信性能をほぼ実時間でデータ信号のビット誤り率ＢＥＲで評価でき、さらに、必要に応じて、雑音指数ＮＦや変調精度ＥＶＭも評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る変調信号解析装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２実施形態に係わる受信モジュール評価システムの概略構成図
【図３】従来の受信モジュールの評価方法を示す図
【図４】直交変調における理想シンボル点と復調された実際のシンボル点との関係を示す図
【図５】ＣＤＭＡ方式の変調信号を用いた受信モジュールの評価方法を示す図
【図６】従来のＣＤＭＡ方式の変調信号を用いた受信モジュールの評価システムを示す図
【符号の説明】
４…ＰＮ信号発生部
５…誤り訂正符号付加部
６…変調部
１０…試験信号発生器
１１…試験対象の受信モジュール
１２…拡散部
１６…Ａ／Ｄ変換器
１８…波形メモリ
１９…信号解析部
２０…表示制御部
２１…波形同期検出回路
２２…時間位相補正回路
２４…シンボル点位相補正回路
２５…復調回路
２７、３０…ビット誤り検出回路
２８、３１…ビット誤り率算出回路
２９…誤り訂正回路
３２…フレーム誤り率算出回路
３２ａ…フレーム誤り検出回路
３３…表示器
３４…変調信号解析装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システムにおける基地局や移動局に組込まれ、ＣＤＭＡ方式の変調信号を受信する受信モジュールにおける受信性能を試験するための変調信号解析装置、及びこの変調信号解析装置が組込まれた受信モジュール評価システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信システムにおける基地局や移動局に組込まれ、変調信号を受信する受信モジュールにおける受信性能を試験する場合、一般に、図３に示すように、試験信号発生器１から、実際に基地局と移動局との間で送受信される変調信号を模擬した試験信号ａを試験対象の受信モジュール２へ印加する。そして、この試験対象の受信モジュール２から出力される出力信号を測定信号ｂとして変調信号解析装置３へ入力する。理想的な受信モジュール２においては、受信モジュール２から出力される出力信号（測定信号ｂ）の波形は受信モジュール２へ入力される試験信号ａの波形に等しい筈である。
【０００３】
試験信号発生器１内において、ＰＮ（擬似ランダム）信号発生部４から出力されるＰＮ信号からなるデータ信号を変調部６で搬送波信号を用いて直交変調して試験信号ａとして出力する。
【０００４】
変調信号解析装置３は、入力信号（試験信号ａ）のノイズレベルＮIと出力信号（測定信号ｂ）のノイズレベルＮOとの比で示される雑音指数ＮＦ（Noise Figure ＝ＮO／ＮI）を測定するとともに、この直交変調されている測定信号ｂの変調精度ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）を測定する。
【０００５】
この変調精度ＥＶＭを図４を用いて説明する。ＱＰＳＫ変調されている測定信号ｂを復調すると、図４（ａ）に示すように、雑音がなくて、理想的に復調されると、ＩＱ座標において、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の各位置に同心円上にそれぞれ理想シンボル点７が出現する。しかし、雑音や受信モジュール２の特性上の欠陥があると、理想シンボル点７から離れた位置に実際のシンボル点８が出現する。この実際のシンボル点８と理想シンボル点７との正規化された距離を変調精度ＥＶＭと言う。図４（ａ）に示すように、この変調精度ＥＶＭの距離が小さい場合は正しく復調される。
【０００６】
しかし、図４（ｂ）に示すように、この変調精度ＥＶＭの距離が大きくなり、実際のシンボル点８が他の象限に移動すると、この実際のシンボル点８が誤って復調される。その結果、最終的に復調されたデータ信号にビット誤りが発生する。この場合、測定される変調精度ＥＶＭは、最も近い理想シンボル点７からの距離となるので、測定される変調精度ＥＶＭは実際の変調精度ＥＶＭより小さい値となる。すなわち、測定される変調精度ＥＶＭは、ビット誤りが発生しない範囲で有効である。
【０００７】
したがって、ビット誤りが発生する割合は、図４（ｂ）に示すように、実際の変調精度ＥＶＭの大きさの程度に対応する。この実際の変調精度ＥＶＭの大きさは、前述した雑音指数ＮＦに対応する。換言すれば、最終的に復調されたデータ信号のビット誤り率ＢＥＲ（Bit Error Rate）は雑音指数ＮＦから算出できる。
【０００８】
一般に、移動体通信システムにおいては、基地局、移動局の受信性能を示す指標として、前述したビット誤り率ＢＥＲを用いることが多いが、変調信号解析装置３としては、最終的に復調されたデータ信号のビット誤り率ＢＥＲを測定することなく、雑音指数ＮＦの測定のみを実施して、計算で試験対象の受信モジュール２の存在に起因するビット誤り率ＢＥＲを算出していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、移動体通信システムにおける基地局と移動局との間でＣＤＭＡ方式の変調信号が送受信される場合、図５に示すように、試験信号発生器１０からＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1を試験対象の受験モジュール１１へ印加する必要がある。
【００１０】
しかし、ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムでは、システム自体が各移動局からの電波相互間に干渉が存在することを前提として設計されている。
【００１１】
したがって、試験信号発生器１０内において、ＰＮ（擬似ランダム）信号発生部４から出力されるＰＮ信号からなるデータ信号に対して誤り訂正符号付加部５で誤り訂正符号を付加して、この誤り訂正符号が付されたデータ信号を拡散部１２で、別のＰＮ符号を用いてスペクトラム拡散を実施する。スペクトラム拡散されたデータ信号を変調部６で直交変調して試験信号ａ1として出力する。
【００１２】
そのため、基地局や移動局における受信モジュール１１の受信性能は、受信信号を復調処理１３を行い、さらに、誤り訂正処理１５を行った後のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲで規定される。
【００１３】
すなわち、誤り訂正後のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲは、誤り訂正処理１５の寄与率が非常に大きいので、図３に示す変調信号解析装置３のように、雑音指数ＮＦからビット誤り率ＢＥＲを算出することはできない。
【００１４】
さらに、受信モジュールにおいては、自動利得制御ＡＧＣ（Auto Gain Control）などの制御機能を有している場合もある。ＣＤＭＡ方式ではこの自動利得制御ＡＧＣの不安定性などが、ある特定のコード間において大きな干渉が生じることがあり、こういったＣＤＭＡ方式特有の現象は雑音指数ＮＦの測定値には現れない。
【００１５】
そのため、ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムでは、基地局・移動局の受信モジュールに対する受信性能は、システム要求仕様で定められている最終のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲを直接測定して、評価することが望ましい。
【００１６】
従来、試験対象の受信モジュール１１の受信性能を最終のデータ信号におけるビット誤り率ＢＥＲで評価するには、図６に示すように、試験対象の受信モジュール１１から出力される測定信号ｂ1をＡ／Ｄ変換器１６でサンプリングすることでデジタル値に変換し、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等からなる信号解析装置１７でソフト的に解析する手法が採用されていた。
【００１７】
しかし、十分な測定精度を確保するためには、Ｗ―ＣＤＭＡ方式では最大50000ブロック（約1000秒）の測定が要求されており、解析に必要なサンプリング値のデータサイズが数100Gbyteを超え、現実的な方法ではなかった。
【００１８】
また、自動利得制御ＡＧＣなどの制御機能を操作した場合、制御後一定時間の間のみ受信性能が悪化する場合がある。このような現象は従来の変調精度ＥＶＭ測定で行われている波形蓄積型の間欠的な測定で評価することは難しく、また、前述したように、変調精度ＥＶＭはビット誤りを起こすエラーを適切に表すことができない。
【００１９】
ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システム、特に基地局の受信部においては、希望波の電力よりも干渉波の電力が大きい場合（変調精度ＥＶＭの平均値が１００％を超える条件）で使用される場合が多いため、これを適切に評価するためには、ビット誤り率ＢＥＲの時間的な変化を測定する必要がある。
【００２０】
これに関して、図６に示した、従来のＡ／Ｄ変換されたサンプリング結果をＰＣからなる信号解析装置１７でソフト的に解析する方法は、試験対象の受信モジュール１１の自動利得制御ＡＧＣ等の制御を変更した時の過渡的な性能の変化が、制御した時点で得ることができないため、制御機能の評価の方法としても適切でなかった。
【００２１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、試験対象の受信モジュールの受信性能をほぼ実時間でデータ信号のビット誤り率ＢＥＲでもって評価でき、さらに、必要に応じて、雑音指数ＮＦや変調精度ＥＶＭも評価できる変調信号解析装置及びこの変調信号解析装置を用いた受信モジュール評価システムを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、データ信号をスペクトラム拡散しかつ直交変調した試験信号を試験対象受信モジュールへ印加した場合に、この試験対象受信モジュールの出力信号を測定信号として取込んで解析する変調信号解析装置に適用される。
【００２３】
そして、上記課題を解消するために、本発明の変調信号解析装置においては、入力された測定信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形データを記憶する波形メモリと、波形メモリに記憶された波形データを用いて測定信号の雑音指数及び変調精度をソフト的に算出する信号解析部と、Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形と直交変調の同期シンボルの理想値となる基準波形との相関値から測定信号の波形同期点を検出する波形同期検出回路と、Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形の時間位相を前記検出された波形同期点に基づいて補正する時間位相補正回路と、時間位相が補正された各シンボル点の位相を対応する各理想シンボル点に補正するシンボル点位相補正回路と、補正された各シンボル点からデータ信号を復調する復調回路と、復調されたデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路と、表示器と、信号解析部で算出された測定信号の雑音指数と変調精度、及び誤り測定回路で測定されたデータ信号の誤り率を表示器へ表示出力する表示制御部とを備えている。
【００２４】
このように構成された変調信号解析装置においては、試験対象の受信モジュールから出力された測定信号の雑音指数ＮＦ及び変調精度ＥＶＭは、測定信号の波形が一旦波形メモリに記憶されたのち、波形メモリから読出されて例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）等で構成された信号解析部においてソフト的に算出される。
【００２５】
一方、試験対象の受信モジュールから出力された測定信号の復調後のデータ信号の誤り率ＢＥＲは、測定信号がＡ／Ｄ変換器でデジタルの測定信号にＡ／Ｄ変換されたのち、復調されて復調後のデータ信号となり、誤り測定回路で、ほぼ実時間で測定される。
【００２６】
なお、ここで上述した実時間（リアルタイム）とは、ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムの復調可能な最小時間（CDMA2000ではフレーム、W-CDMAではブロック）毎に、データ信号の誤り率ＢＥＲを測定することを示す。
【００２７】
このように、試験対象の受信モジュールから出力された測定信号の雑音指数ＮＦ、変調精度ＥＶＭ、誤り率ＢＥＲを測定可能である。
【００２８】
また別の発明は、上述した発明の変調信号解析装置に対して、復調されたデータ信号のビット誤りをこのデータ信号に付加された誤り訂正符号を用いて訂正する誤り訂正回路と、この誤り訂正された後のデータ信号に含まれる誤りの誤り率を測定する第２の誤り測定回路とを備えている。さらに、表示制御部はこの第２の誤り測定回路で測定された誤り訂正後のデータ信号の誤り率をも表示器へ表示出力する。
【００２９】
このように、構成された変調信号解析装置においては、復調後のデータ信号は、誤り訂正された後、誤り率ＢＥＲがほぼ実時間で測定される。よって、より正確な誤り率ＢＥＲが得られる。
【００３０】
さらに、別の発明は、データ信号をスペクトラム拡散しかつ直交変調した試験信号を発生する試験信号発生器と、この試験信号発生器から出力された試験信号が試験対象受信モジュールへ印加された場合に、この試験対象受信モジュールの出力信号を測定信号として取込んで解析する先の発明の変調信号解析装置とを備えた受信モジュール評価システムである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る変調信号解析装置の概略構成を示すブロック図である。図５に示す従来の試験信号発生器と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【００３２】
図１において、図５に示す従来の試験信号発生器１０と同一構成の試験信号発生器１０から出力されたＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1は試験対象の受験モジュール１１へ印加される。この試験対象の受験モジュール１１から出力された出力信号は測定信号ｂ1として、変調信号解析装置内のＡ／Ｄ変換器１６へ入力される。Ａ／Ｄ変換器１６は、入力された測定信号ｂ1を所定のサンプリング周期でデジタルの測定信号ｂ2にＡ／Ｄ変換する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換されたデジタルの測定信号ｂ2は次の波形メモリ１８へ入力される。波形メモリ１８は、デジタルの測定信号ｂ2の波形データを一定波長数分だけ記憶保持する。
【００３４】
例えば、ＤＳＰ等で構成された信号解析部１９は、波形メモリ１８に記憶された測定信号ｂ2の波形データを用いて、測定信号ｂ2の雑音指数ＮＦをソフト的に算出する。なお、受信モジュール１１へ印加される試験信号ａ1のノイズレベルは予め測定されている。
【００３５】
さらに、この信号解析部１９は、波形メモリ１８に記憶された測定信号ｂ2の波形データを用いて、測定信号ｂ2を復調して、前述した図４に示す変調精度ＥＶＭをソフト的に算出する。そして、信号解析部１９は、算出した雑音指数ＮＦ及び変調精度ＥＶＭをコンピュータからなる表示制御部２０へ送出する。
【００３６】
一方、Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換されたデジタルの測定信号ｂ2は波形メモリ１８へ書込まれると共に、波形同期検出回路２１及び時間位相補正回路２２へ入力される。
【００３７】
波形同期検出回路２１は、Ａ／Ｄ変換された測定信号ｂ2の波形と同期シンボルの理想値となる基準波形との相関値から測定信号ｂ2の波形同期点を検出する。
【００３８】
波形同期検出回路２１は、検出した波形同期点を時間位相補正回路２２へ送出する。
【００３９】
時間時間位相補正回路２２は、Ａ／Ｄ変換された測定信号ｂ2の波形の時間位相を、前記検出された波形同期点に基づいて補正する。この補正によって、各シンボル点８の時間位相は理想シンボル点７に一致する。
【００４０】
シンボル点位相補正回路２４は、図４に示す各シンボル点８の平均位置を理想シンボル点７の位置へ移動させるシンボル点位相補正を実施する。
【００４１】
そして、復調回路２５は、このシンボル点位相補正された各シンボル点８から、データ信号を復調し、これを復調後のデータ信号ｄ1として、次の誤り訂正回路２９へ送出すると共に、ビット誤り検出回路２７へ送出する。
【００４２】
ビット誤り検出回路２７は、入力された復調後のデータ信号ｄ1に含まれる各ビットのビット誤りを検出する。ビット誤り率算出回路２８は、ビット誤り検出回路２７で検出されたビット誤りに基づいて、復調後のデータ信号ｄ1のビット誤り率ＢＥＲ1を算出して、表示制御部２０へ送出する。
【００４３】
したがって、ビット誤り検出回路２７及びビット誤り率算出回路２８は、復調されたデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路を構成する。
【００４４】
誤り訂正回路２９は、復調されたデータ信号に含まれるビット誤りを、このデータ信号に付加された誤り訂正符号を用いて訂正する。そして、誤り訂正後のデータ信号ｄ2として外部に出力すると共に、ビット誤り検出回路３０、フレーム誤り検出回路３２ａへ送出する。
【００４５】
ビット誤り検出回路３０は、入力された誤り訂正後のデータ信号ｄ2に含まれる各ビットのビット誤りを検出する。ビット誤り率算出回路３１は、ビット誤り検出回路３０で検出されたビット誤りに基づいて、誤り訂正後のデータ信号ｄ2のビット誤り率ＢＥＲ2を算出して、表示制御部２０へ送出する。
なお、ビット誤り検出回路３０及びビット誤り率算出回路３１は第２の誤り測定回路を構成する。
【００４６】
したがって、ビット誤り検出回路３０及びビット誤り率算出回路３１は、誤り訂正された後のデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路を構成する。
【００４７】
フレーム誤り検出回路３２ａは、入力された誤り訂正後のデータ信号ｄ2に付加されているＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いて、フレームの誤りを検出する。フレーム誤り率算出回路３２は、フレーム誤り検出回路３２ａで検出されたフレーム誤りに基づいて、測定信号ｂ2のフレーム誤り率ＦＥＲ（Fame Error Rate）を算出する。
【００４８】
なお、フレーム誤り率ＦＥＲとは、移動体通信システムにおいて基地局と移動局との間で送受信される信号に、ＣＤＭＡ2000方式の変調信号を採用する場合、この変調信号は所定ビット数からなる複数のフレームで構成されているが、この各フレームにビット誤りが１個でも含まれる割合を示す。フレーム誤り率算出回路３２は、算出したフレーム誤り率ＦＥＲを表示制御部２０へ送出する。
【００４９】
表示制御部２０は、入力された雑音指数ＮＦ、変調精度ＥＶＭ、復調後のビット誤り率ＢＥＲ1、誤り訂正後のビット誤り率ＢＥＲ2、フレーム誤り率ＦＥＲを表示器３３へ表示出力する。
【００５０】
このように構成された変調信号解析装置においては、試験信号発生器１０から出力されたＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1は試験対象の受信モジュール１１へ入力される。受信モジュール１１から出力される受信信号は測定信号ｂ1として、変調信号解析装置へ入力される。変調信号解析装置へ入力された測定信号ｂ1は、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタルの測定信号ｂ2へ変換されて、波形メモリ１８に解析に必要な波形数分だけ一旦記憶される。そして、ＤＳＰからなる信号解析部１９は、この波形メモリ１８に記憶された波形データを用いて、測定信号ｂ2（ｂ1）の雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭを算出する。
【００５１】
さらに、変調信号解析装置へ入力された測定信号ｂ1における、復調後のデータ信号ｄ1のビット誤り率ＢＥＲ1、誤り訂正後のデータ信号ｄ2のビット誤り率ＢＥＲ2、フレーム誤り率ＦＥＲが各回路２７、２８、３０、３１、３２ａ、３２でほぼ実時間で測定される。具体的には、変調信号解析装置へ測定信号ｂ1が入力されてから、最終のデータ信号ｄ2のビット誤り率ＢＥＲ2が算出されるまでの時間は、［（固定値）±（０．５フレーム）］以内とほぼ固定されている。
【００５２】
その結果、試験対象の受信モジュール１１において、例えば、自動利得制御ＡＧＣ等の制御を変更した時の各ビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2やフレーム誤り率ＦＥＲの過渡的な変化が、制御した時点で得ることができ、試験対象の受信モジュール１１における動的な受信特性を定量的に把握できる。
【００５３】
さらに、実時間によるビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2 、フレーム誤り率ＦＥＲの他に、雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭをも測定している。したがって、試験対象の受信モジュール１１の受信感度の評価にはビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2 、フレーム誤り率ＦＥＲを採用し、試験対象の受信モジュール１１の特性の直線性等の基本特性の評価には簡易な雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭを採用すればよい。このように、試験評価目的に応じて測定項目を選択することが可能である。
【００５４】
なお、本発明の変調信号解析装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。Ｗ−ＣＤＭＡ方式の変調信号を試験信号ａ1として採用する場合には、フレーム誤り率算出回路３２の代わりに、誤りビットが含まれるブロックの割合を示すブロック誤り率ＢＬＥＲ（Block Error Rate）を算出するブロック誤り率算出回路を設けてもよい。
【００５５】
さらに、Ａ／Ｄ変換器１６の前段にミキサ等を設けることにより、この変調信号解析装置に入力される測定信号として、高周波（ＲＦ）信号や中間周波数（ＩＦ）信号等の種々の信号形態を選択することが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態の受信モジュール評価システムの概略構成図である。図５、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【００５７】
この第２実施形態の受信モジュール評価システムは、図５に示す従来の試験信号発生器１０と同一構成の試験信号発生器１０から出力されたＣＤＭＡ方式の変調信号からなる試験信号ａ1は試験対象の受験モジュール１１へ印加される。この試験対象の受験モジュール１１から出力された出力信号は測定信号ｂ1として、図１に示した第１実施形態の変調信号解析装置と同一構成の変調信号解析装置３４へ入力される。
【００５８】
このように構成された第２実施形態の受信モジュール評価システムにおいても、変調信号解析装置３４は、入力された測定信号ｂ1における実時間によるビット誤り率ＢＥＲ1、ＢＥＲ2 、フレーム誤り率ＦＥＲの他に、雑音指数ＮＦ及び変調度ＥＶＭも測定している。したがって、第１実施形態の変調信号解析装置と同様な作用効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の変調信号解析装置、及びこの変調信号解析装置が組込まれた受信モジュール評価システムにおいては、入力された測定信号に対して実時間で復調、及び誤り訂正を実施している。したがって、試験対象の受信モジュールの受信性能をほぼ実時間でデータ信号のビット誤り率ＢＥＲで評価でき、さらに、必要に応じて、雑音指数ＮＦや変調精度ＥＶＭも評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る変調信号解析装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２実施形態に係わる受信モジュール評価システムの概略構成図
【図３】従来の受信モジュールの評価方法を示す図
【図４】直交変調における理想シンボル点と復調された実際のシンボル点との関係を示す図
【図５】ＣＤＭＡ方式の変調信号を用いた受信モジュールの評価方法を示す図
【図６】従来のＣＤＭＡ方式の変調信号を用いた受信モジュールの評価システムを示す図
【符号の説明】
４…ＰＮ信号発生部
５…誤り訂正符号付加部
６…変調部
１０…試験信号発生器
１１…試験対象の受信モジュール
１２…拡散部
１６…Ａ／Ｄ変換器
１８…波形メモリ
１９…信号解析部
２０…表示制御部
２１…波形同期検出回路
２２…時間位相補正回路
２４…シンボル点位相補正回路
２５…復調回路
２７、３０…ビット誤り検出回路
２８、３１…ビット誤り率算出回路
２９…誤り訂正回路
３２…フレーム誤り率算出回路
３２ａ…フレーム誤り検出回路
３３…表示器
３４…変調信号解析装置
Claims (3)
- データ信号をスペクトラム拡散しかつ直交変調した試験信号を試験対象受信モジュールへ印加した場合に、この試験対象受信モジュールの出力信号を測定信号として取込んで解析する変調信号解析装置において、
入力された測定信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（１６）と、
このＡ／Ｄ変換された測定信号の波形データを記憶する波形メモリ（１８）と、
この波形メモリに記憶された波形データを用いて前記測定信号の雑音指数及び変調精度をソフト的に算出する信号解析部（１９）と、
前記Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形と直交変調の同期シンボルの理想値となる基準波形との相関値から前記測定信号の波形同期点を検出する波形同期検出回路（２１）と、
前記Ａ／Ｄ変換された測定信号の波形の時間位相を前記検出された波形同期点に基づいて補正する時間位相補正回路（２２）と、
この時間位相が補正された各シンボル点の位相を対応する各理想シンボル点に補正するシンボル点位相補正回路（２４）と、
この補正された各シンボル点からデータ信号を復調する復調回路（２５）と、
この復調されたデータ信号の誤り率を測定する誤り測定回路（２７、２８）と、
表示器（３３）と、
前記信号解析部で算出された測定信号の雑音指数と変調精度、及び前記誤り測定回路で測定されたデータ信号の誤り率を前記表示器へ表示出力する表示制御部（２０）と
を備えた変調信号解析装置。 - 前記復調されたデータ信号のビット誤りをこのデータ信号に付加された誤り訂正符号を用いて訂正する誤り訂正回路（２９）と、この誤り訂正された後のデータ信号に含まれる誤りの誤り率を測定する第２の誤り測定回路（３０、３１）とを備え、
前記表示制御部はこの第２の誤り測定回路で測定された誤り訂正後のデータ信号の誤り率をも前記表示器へ表示出力する
ことを特徴とする請求項１記載の変調信号解析装置。 - データ信号をスペクトラム拡散しかつ直交変調した試験信号を発生する試験信号発生器（１０）と、この試験信号発生器から出力された試験信号が試験対象受信モジュール（１１）へ印加された場合に、この試験対象受信モジュールの出力信号を測定信号として取込んで解析する請求項１又は２記載の変調信号解析装置（３４）とを備えた受信モジュール評価システム。
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