JP4173247B2

JP4173247B2 - 直交変調信号評価方法及びこの評価方法を用いた直交変調信号評価装置

Info

Publication number: JP4173247B2
Application number: JP12392399A
Authority: JP
Inventors: 寿一中田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP2000316031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動通信などに用いられている例えばＣＤＭＡ（コード分割多元接続）方式の直交変調信号の波形品質を評価する直交変調信号評価方法及びこの評価方法を用いた直交変調信号評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＭＡ移動通信の基地局より放射される電波の評価パラメータ、つまり出力タイミングΔτ_i、位相オフセットΔθ_i等を測定する従来の方法は例えばＨｅｗｌｅｔｔ−ＰａｃｋｏｒｄＪｏｕｒｎａｌＦｅｂ、１９９６、ｐｐ．７３〜９３“ＯｖｅｒｖｉｅｗｏｆＣｏｄｅ−ＤｏｍａｉｎＰｏｗｅｒ，ＴｉｍｉｎｇａｎｄＰｈａｓｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”に示されている。
【０００３】
一方本出願人は「特開平６−１７７９２９号公報」において、図５に示す直交変調器のＩ信号入力端子ＴＩとＱ信号入力端子ＴＱにベースバント信号として位相が９０°異なる二つの正弦波ＩとＱを信号発生器から入力し、その変調出力信号ＲＦをスペクトラム・アナライザを用いてスプリアス（不要輻射信号）を観測し、スプリアスが小さくなるように直交変調器の直交度及びＩＱゲインを調節して合せ込みその合せ込む調整量により直交変調器の調整度誤差及びＩＱゲイン誤差を測定する測定方法を提案した。
【０００４】
直交度とは９０°の位相シフタＳＦが持つ９０°±αの誤差を指し、この誤差を直交度誤差と呼んでいる。
ＩＱゲインとは、ベースバント信号としてＩとＱのゲイン比が１でない場合、或は直交変調器内部での減衰、ミキサＭＸでの減衰、ローカル信号ＬＯの電力比（位相シフタＳＦでの減衰）等によって誤差を持ち、この誤差をＩＱゲイン誤差と呼んでいる。
【０００５】
一方、直交変調器が出力する直交変調信号のシンボルレート誤差はデジタル変調ベースバンド部のデジタル回路がクロック周波数で動作していることに着目し、このクロック周波数をカウンタ等で測定し、このクロック周波数誤差を測定し、このクロック周波数からシンボルレート誤差を求めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
直交度誤差及びＩＱゲイン誤差の測定にはＳＧ等の信号発生器から特殊な信号ＩとＱを発生させて直交変調器の入力端子ＴＩとＴＱに入力する必要があり、実用状態における実際に出力されるデジタル変調信号から直接これらの誤差を測定することができない欠点がある。
【０００７】
また、後者のシンボルレート誤差の測定でも、直交変調器の外部にクロック信号を出力させ、このクロック信号の周波数を測定するものであり、直交変調信号から直接シンボルレート誤差を測定することができない不都合がある。
一方、本出願人は例えば「特開平１０−１７３６２８号公報」に開示するように直交変調信号から直接直交変調器を評価するための各種変調パラメータを求める変調パラメータ測定装置を提案している。
【０００８】
この先に提案した変調パラメータ測定装置で求められる変調パラメータは波形品質ρ、振幅誤差ｂ₀、位相誤差θ₀、ＩＱ原点オフセットθ₀、キャリア周波数誤差Δω、タイムアライメント誤差τであり、先に説明した直交度誤差、ＩＱゲイン誤差、シンボルレート誤差を測定するには至らなかった。
この発明の目的は直交変調信号から直接、振幅誤差ｂ₀、キャリア周波数誤差Δω、位相誤差θ₀等に加えて直交度誤差、ＩＱゲイン誤差、シンボルレート誤差を求めることができる直交変調信号評価方法と、この評価方法を用いた直交変調信号評価装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明では直交変調信号から成る被測定信号から送信データ系列を得るステップと、
送信データ系列から理想信号を生成するステップと、
被測定信号と理想信号とから変調パラメータを求めるための最適化式を構成する連立一次方程式の係数行列を求めるステップと、
この係数行列から被測定信号と理想信号の差である誤差ベクトルεの振幅の２乗を、指定区間に渡って加えた値を小さくするようにシンボルレート誤差、直交度誤差、ＩＱゲイン誤差を推定する連立一次方程式を解き、直交変調信号のシンボルレート誤差、直交度誤差及びＩＱゲイン誤差を求めるステップと、
を含む直交変調信号評価方法を提案するものである。
【００１０】
この発明では更に、被測定信号から送信データ系列を得る復調手段と、
この復調手段で復調した送信データ系列から理想信号を生成する理想信号生成手段と、
被測定信号と理想信号とから連立一次方程式の係数行列を求める係数行列計算手段と、
この係数行列計算手段で得られた係数行列から被測定信号と理想信号の差である誤差ベクトルの振幅の２乗を指定区間に渡って加えた値を小さくするように各変調誤差を推定する連立一次方程式を解き、直交変調信号のシンボルレート誤差、直交度誤差、ＩＱゲイン誤差を求める連立一次方程式演算手段と、
によって構成した直交変調信号評価装置を提案するものである。
【００１１】
この発明による直交変調信号評価方法及び直交変調信号評価装置によれば、直交変調信号を復調して送信データ系列を取得し、この送信データ系列から理想信号を生成し、被測定信号と理想信号とから連立一次方程式の係数行列を求めるから、直交変調信号から直接、シンボルレート誤差、直接度誤差、ＩＱゲイン誤差を測定することができる。
【００１２】
よってＳＧのような信号発振器等の他の機器を用いることなくシンボルレート誤差、直交度誤差、ＩＱゲイン誤差を被測定信号から直接求めることができ、直交変調器の評価を短時間行なうことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明による直交変調信号の評価方法を用いた直交変調信号評価装置の実施例を示す。図中１０はこの発明による直交変調信号評価装置を示す。直交変調信号評価装置１０の前段側には直交変換器２０と、ＡＤ変換器３０と、メモリＭとが継続接続される。
【００１４】
直交変換器２０は入力端子２１に入力される中間周波信号に変換された直交変調信号に互いに９０°の位相差を持つローカル信号ＬＯ及びＬＯ′を乗算し、互いに直交する複素ベースバンド信号ＩとＱを生成する。
複素ベースバンド信号ＩとＱはそれぞれこの例ではバントパスフィルタＬＰＦ１とＬＰＦ２で帯域制限し、その帯域制限した複素ベースバンド信号ＩとＱをＡＤ変換器３０Ａと３０Ｂに入力し、ＡＤ変換すると共に、そのＡＤ変換したベースバンド信号をメモリＭに格納する。
【００１５】
メモリＭから読出されたデジタルの複素ベースバンド信号がこの発明による直交変調信号評価装置１０に入力される。この発明による直交変調信号評価装置１０は例えばコンピュータシステムによって構成することができる。直交変調信号評価装置１０の出力側には評価結果等を表示する表示器４０が接続される。
図２は図１に示した直交変調信号評価装置１０の内部の概略の構成を示す。メモリＭから読み出された複素ベースバンド信号ＩとＱは復調手段１１で復調される。その復調信号は送信データ系列再生手段１２に入力され、この送信データ系列再生手段１２で送信データ系列（ＰＮ符号とも呼ばれるパイロット信号）を再生する。
【００１６】
送信データ系列再生手段にて再生された送信データ系列を理想信号生成手段１３に入力し、この理想信号生成手段１３で理想信号Ｒ（ｋ）（ｋはシンボル点番号）を生成する。理想信号生成手段１３で生成した理想信号Ｒ（ｋ）を係数行列計算手段１４に入力する。
係数行列計算手段１４は入力される被測定信号Ｚ（ｋ）をも取り込み、係数行列計算手段１４で被測定信号Ｚ（ｋ）と理想信号Ｒ（ｋ）との差である誤差ベクトルεの振幅の２乗を指定区間に渡って加えた値を小さくする様に、シンボルレート誤差Δλと、直交度誤差Δφと、ＩＱゲイン誤差Δψを推定するための連立一次方程式の係数行列を求める。
【００１７】
係数行列計算手段１４で係数行列が求められると、その係数行列を連立一次方程式演算手段１５に送り込み、係数行列により連立一次方程式を演算し、連立一次方程式を解くことにより、シンボルレート誤差Δλ、直交度誤差Δφ、ＩＱゲイン誤差Δψ等の変調誤差を求めることができる。
ここで係数行列計算手段１４で求める係数行列の求め方の概要を説明する。係数行列計算手段１４では上述したように被測定信号Ｚ（ｋ）と、理想信号Ｒ（ｋ）との差である誤差ベクトルεの振幅の２乗を指定区間に渡って加えた値が最小となる様に変調パラメータｂ₀、Δω、θ₀…の値を決める。
【００１８】
これは次式によって求められる。
【００１９】
【数１】

ｂ₀：振幅誤差パラメータ
Δω：キャリア周波数誤差パラメータ
θ₀：位相誤差パラメータ
Δτ：遅延誤差パラメータ
Ο_re：ＩＱ原点オフセットの実部
Ο_im：ＩＱ原点オフセットの虚部
（１）式が最小となる条件を最小二乗法によって求める。最小二乗法によって求めた式について各変調パラメータ毎に偏微分を求める。尚、最小二乗法及び偏微分の詳細は添付の〔付録１〕〜〔付録４〕を参照されたい。
【００２０】
シンボルレート誤差Δλを求める場合は次の７式の偏微分を求める。詳細は〔付録１〕参照。
∂ε²／∂ｂ₀＝０
∂ε²／∂Δω＝０
∂ε²／∂θ₀＝０
∂ε²／∂Δλ＝０
∂ε²／∂Δτ＝０
∂ε²／∂Ο_re＝０ ∂ε²／∂Ο_im＝０
直交度誤差Δφを求める場合は次の７式の偏微分を求める。詳細は〔付録２〕と〔付録３〕参照。
【００２１】
∂ε²／∂ｂ₀＝０
∂ε²／∂Δω＝０
∂ε²／∂θ₀＝０
∂ε²／∂Δτ＝０
∂ε²／∂Ο_re＝０ ∂ε²／∂Ο_im＝０
∂ε²／∂Δφ＝０
ＩＱゲイン誤差Δψを求める場合は次の７式の偏微分を求める。詳細は〔付録４〕参照。
【００２２】
∂ε²／∂ｂ₀＝０
∂ε²／∂Δω＝０
∂ε²／∂θ₀＝０
∂ε²／∂Δτ＝０
∂ε²／∂Ο_re＝０ ∂ε²／∂Ο_im＝０
∂ε²／∂Δψ＝０
これらの各偏微分により、以下に示す連立一次方程式群が得られる。シンボルレート誤差Δλを求める連立一次方程式群（〔付録１〕参照）。
【００２３】
ａ₁₁×ｂ₀＋ａ₁₂×Δω＋ａ₁₃×θ₀＋ａ₁₄×Δλ＋ａ₁₅×Δλ＋ａ₁₆×Ο_re＋ａ₁₇・Ο_im＝ｄ₁
ａ₂₁×ｂ₀＋ａ₂₂×Δω＋ａ₂₃×θ₀＋ａ₂₄・Δλ＋ａ₂₅×Δλ＋ａ₂₆×Ο_re＋ａ₂₇×Ο_im＝ｄ₂
・・
・・
・・
ａ₇₁ｂ₀＋ａ₇₂Δω＋ａ₇₃θ₀＋ａ₇₄Δλ＋ａ₇₅Δλ＋ａ₇₆Ο_re＋ａ₇₇Ο_im＝ｄ₇
直交誤差Δφを求める場合の連立一次方程式群（〔付録２〕・〔付録３〕参照）。
【００２４】
ａ₁₁ｂ₀＋ａ₁₂Δω＋ａ₁₃θ₀＋ａ₁₄Δτ＋ａ₁₅Ο_re＋ａ₁₆Ο_im＋ａ₁₇Δφ＝ｄ₁
ａ₂₁ｂ₀＋ａ₂₂Δω＋ａ₂₃θ₀＋ａ₂₄Δτ＋ａ₂₅Ο_re＋ａ₁₆Ο_im＋ａ₁₇Δφ＝ｄ₂
・・・
・・・
・・・
・・・
ａ₇₁ｂ₀＋ａ₇₂Δω＋ａ₇₃θ₀＋ａ₇₄Δτ＋ａ₇₅Ο_re＋ａ₇₆Ο_im＋ａ₇₇Δφ＝ｄ₇
ＩＱゲイン誤差Δψを求める場合の連立一次方程式群（〔付録４〕参照）。
【００２５】
ａ₁₁ｂ₀＋ａ₁₂Δω＋ａ₁₃θ₀＋ａ₁₄Δτ＋ａ₁₅Ο_re＋ａ₁₆Ο_im＋ａ₁₇Δψ＝ｄ₁
ａ₁₂ｂ₀＋ａ₂₂Δω＋ａ₂₃θ₀＋ａ₂₄Δτ＋ａ₂₅Ο_re＋ａ₂₆Ο_im＋ａ₂₇Δψ＝ｄ₂
・・
・・
・・
・・
ａ₇₁ｂ₀＋ａ₇₂Δω＋ａ₇₃θ₀＋ａ₇₄Δτ＋ａ₇₅Ο_re＋ａ₇₆Ο_im＋ａ₇₇Δψ＝ｄ₂
これらの連立一次方程式を解くには以下に示す行列式が用いられ、各変調パラメータｂ₀，Δω，θ₀，Δλ，Δτ，Ο_re，Ο_im，Δφ，Δψを求めることができる。

以上の行列式を解くことにより、各変調パラメータｂ₀，Δω，θ₀，Δτ，Ο_re，Ο_im，Δλ，Δφ，Δψを求めることができる。この行列演算が図２に示した連立一次方程式演算手段１５で実行され、その演算結果に得られる変調パラメータｂ₀，Δω，θ₀，Δτ，Ο_re，Ο_im，Δφ，Δψを表示器４０に表示し、直交変調信号を出力した直交変調器の評価を行なうことができる。
【００２６】
図３に測定結果を表示した表示の一例を示す。表示器４０は画像表示器が用いられる。図３に示す表示は画像表示器に映出された表示の一例を示す。４１は測定した変調パラメータを表示するパラメータ表示欄、４２は信号の解析結果を表示する数値表示欄、４３は単位表示欄、４４はモード切替釦表示欄を示す。図示する状態はＱＰＳＫ測定モードを実行した結果を表示している状態を示す。
【００２７】
この発明の特徴とするシンボルレート誤差、ＩＱゲイン誤差、直交度誤差はパラメータ表示欄４１の下から４行目〜末行に表示される。
図４は図２に示した直交変調信号評価装置１０の変形実施例を示す。図２に示した実施例では被測定信号のレベルが大きく、ＳＮ比が良好であるものとして１度メモリＭに取り込んだデータから理想信号Ｒ（ｋ）を生成し、係数行列計算手段１４で係数行列を算出したが、
図４に示した実施例では連立一次方程式演算手段１４で求めた例えば振幅誤差ｂ₀、キャリア周波数誤差Δω、位相誤差θ₀、遅延誤差Δτ等を入力側に設けたフィルタ装置１６に帰還させ最適化処理してベースバンド信号Ｉ及びＱを補正し、補正したベースバンド信号Ｉ及びＱにより再び理想信号を生成して再度係数行列を計算し、この係数行列により連立一次方程式を演算することを繰り返し、この処理を繰り返す毎に演算結果の値がそれぞれの誤差値に関して一定値に収束することにより、信頼性の高い誤差値を得るように構成した場合を示す。
【００２８】
図４に示した構成によればＳＮ比の悪い信号からでも信頼性の高い各種の変調パラメータを得ることができる利点が得られる。
また、他の変形実施例としては、直交変調信号評価装置１０において、送信データ系列再生手段１２は予め送信時に決定された既知の送信データ系列を再生し、理想信号生成手段１３はこの既知の送信データ系列に同期化して理想信号を生成する構成も考えられる。
【００２９】
また、更に他の実施例としては、直交変調信号評価装置において、理想信号Ｒ（ｋ）を送信側からデジタルデータとして与える構成とすることも考えられる。
【００３０】
〔付録１〕

【００３１】
〔付録２〕

【００３２】
〔付録３〕

【００３３】
〔付録４〕

【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば各変調誤差を精度よく求めることができる。また特に従来は被変調信号から直接得ることができなかったシンボルレート誤差Δλ、ＩＱゲイン誤差Δψ、直交度誤差Δφを求めることができるから、直交変調器の評価を短時間に行なうことができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の概要を説明するためのブロック図。
【図２】この発明の要部を説明するためのブロック図。
【図３】この発明によって算出した各誤差パラメータの表示例を示す正面図。
【図４】図２に示した実施例の変形例を示すブロック図。
【図５】従来の技術を説明するための接続図。
【符号の説明】
１０直交変調信号評価装置
１１復調手段
１２送信データ系列再生手段
１３理想信号生成手段
１４係数行列計算手段
１５連立一次方程式演算手段
４０表示器

Claims

Ａ．直交変調信号から成る被測定信号から送信データ系列を得るステップと、
Ｂ．この送信データ系列から理想信号を生成するステップと、
Ｃ．上記被測定信号と理想信号とから変調パラメータを求めるための最適化式を構成する連立一次方程式の係数行列を求めるステップと、
Ｄ．上記係数行列から被測定信号と理想信号の差である誤差ベクトルの振幅の２乗を指定区間に渡って加えた値を小さくするように各変調誤差を推定する連立一次方程式を解くステップと、
から成る直交変調信号評価方法。
請求項１記載の直交変調信号評価方法において、上記連立一次方程式の解に直交変調信号のシンボルレート誤差を得ることを特徴とする直交変調信号評価方法。
請求項１記載の直交変調信号評価方法において、上記連立一次方程式の解に直交変調信号の直交度誤差を得ることを特徴とする直交変調信号評価方法。
請求項１記載の直交変調信号評価方法において、上記連立一次方程式の解に直交変調信号のＩＱゲイン誤差を得ることを特徴とする直交変調信号評価方法。
請求項１記載の直交変調信号評価方法において、上記連立一次方程式の解に直交変調信号の直交度誤差、ＩＱゲイン誤差及びシンボルレート誤差を得ることを特徴とする直交変調信号評価方法。
Ａ．被測定信号から送信データ系列を得る復調手段と、
Ｂ．送信データ系列から理想信号を生成する理想信号生成手段と、
Ｃ．上記被測定信号と理想信号とから連立一次方程式の係数行列を求める係数行列計算手段と、
Ｄ．この係数行列計算手段で得られた係数行列から被測定信号と理想信号の差である誤差ベクトルの振幅の２乗を指定区間に渡って加えた値を小さくするように各変調誤差を推定する連立一次方程式を解き、直交変調信号の各変調誤差を求める連立一次方程式演算手段と、
を具備して構成したことを特徴とする直交変調信号評価装置。
請求項６記載の直交変調信号評価装置において、上記連立一次方程式演算手段は直交度誤差、ＩＱゲイン誤差、シンボルレート誤差を求める構成としたことを特徴とする直交変調信号評価装置。
請求項６記載の直交変調信号評価装置において、上記送信データ系列再生手段は予め送信時に決定された既知の送信データ系列を再生し、理想信号生成手段はこの既知の送信データ系列に同期化して理想信号を生成することを特徴とする直交変調信号評価装置。
請求項６記載の直交変調信号評価装置において、上記理想信号を送信側からデジタルデータとして得ることを特徴とする直交変調信号評価装置。