JP4173248B2 - デジタル変調信号の評価方法及びデジタル変調信号評価装置 - Google Patents

デジタル変調信号の評価方法及びデジタル変調信号評価装置 Download PDF

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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)方式のようなデジタル変調信号の波形品質を評価するデジタル変調信号評価方法及びこの評価方法を用いたデジタル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誤差Δτi 、位相オフセット誤差Δθi 、キャリア周波数誤差Δω等を測定する従来の方法は例えばHewlett−Packord Journal Feb、1996、pp.73〜93“Overview of Code−Domain Power,Timing and Phase Measurements”に示されている。
【0003】
従来の評価装置では被測定信号をAD変換し、このAD変換したサンプリングデータをメモリに取り込み、メモリに取り込んだサンプリングデータを利用して出力タイミング誤差Δτi 、位相オフセット誤差Δθi 、キャリア周波数誤差Δω等を演算手段によって算出する構成とされる。
ここでキャリア周波数誤差について簡単に説明する。図6は位相誤差パラメータθ0 が時間Tの経過と共に序々に変化していく様を示している。位相誤差パラメータθ0 はデジタル変調されたシンボル点の位置が時間Tの経過に従って序々に正方向又は負方向に変移していく様子を指し、その変移する速度(傾斜θ01/T0 )がキャリア周波数誤差として規定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のキャリア周波数誤差の算出方法は図6に示す一定区間T0 に含まれる各サンプル点のデータ(AD変換したデータ)を利用してキャリア周波数誤差或はシンボルレート誤差等の変調パラメータを算出している。これらの変調パラメータの算出精度は短かい時間では周波数変移がわずかしか発生しないから演算に利用するサンプルデータの数、つまり図6に示す時間T0 を長く採る程演算精度が向上する。
【0005】
従って従来は大容量のメモリを用意し、多くの数のサンプルデータをメモリに取り込んで演算処理し、精度の向上を達している。
然し乍ら、サンプルデータの数が多くなるのに伴なって演算手段における演算処理量が増大し、これにより演算処理に要する時間が長くなり結果が出るまでの時間が長くなる欠点が生じる。
【0006】
この発明の目的はキャリア周波数誤差の算出精度の向上と、算出に要する時間を短かくすることができるデジタル変調信号評価方法と、デジタル変調信号評価装置を提案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明ではデジタル変調された被測定信号を所定の時間間隔でAD変換するAD変換ステップと、
このAD変換ステップでAD変換されたサンプリングデータを所定の個数記憶する第1記憶ステップと、
この第1記憶ステップで取り込まれたサンプリングデータのサンプリングタイミングから任意のタイミングが経過した時点のサンプリングデータを任意の数取り込む第2記憶ステップと、
第1記憶ステップと第2記憶ステップで取り込んだ複数の区間のサンプルデータを利用してデジタル変調信号のキャリア周波数誤差を算出するキャリア周波数誤差算出ステップと、
を実行することを特徴とするデジタル変調信号評価方法を提案するものである。
【0008】
この発明では更に正確な周期で発振する基準クロック源と、
この基準クロック源から出力されるクロックにより被測定デジタル変調信号を所定の時間間隔でAD変換するAD変換器と、
このAD変換器でAD変換されたサンプルデータを任意の個数記憶する第1メモリと、
この第1メモリに記憶したサンプルデータの生成タイミングより任意のタイミング経過したタイミングのサンプルデータを任意の個数記憶する第2メモリと、
第1メモリと第2メモリに取り込まれたサンプルデータを用いて被測定信号のキャリア周波数誤差を算出する演算処理手段と、
によって構成したデジタル変調信号評価装置を提案するものである。
【0009】
この発明によるデジタル変調信号評価方法及びこの評価方法を用いたデジタル変調信号評価装置によれば第1メモリ及び第2メモリに取り込まれるサンプルデータは互に時間的に離れて存在するサンプルデータ群を利用して被変調信号のキャリア周波数誤差を算出する方法を採るから、演算に利用するサンプルデータの数が少なくても算出されるキャリア周波数誤差の精度を向上させることができる利点が得られる。この結果演算に要する時間を短かくできることと、演算精度及び分解能の向上の双方を満すことができる利点が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1にこの発明によるデジタル変調信号の評価方法を用いたデジタル変調信号評価装置の実施例を示す。図中10はこの発明によるデジタル変調信号評価装置を示す。デジタル変調信号評価装置10の前段側には直交変換器20と、AD変換器30とが継続接続される。
【0011】
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デジタル変調信号に互いに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ドパスフィルタ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11に格納する。
【0012】
この発明においてはAD変換器30A,30Bにサンプリングのタイミングを与えるクロック源31を安定性の高いクロック発振器を用い、長期にわたって周期が変動しないクロックによってAD変換器30Aと30Bを駆動させ、変調信号をAD変換する。
更に、図2に示すようにAD変換したサンプルデータ(デジタル信号)を所定個数第1メモリ11Aに取り込み、この第1メモリ11Aに取り込んだサンプルデータの生成タイミングから任意のタイミングが経過したタイミングで第2メモリ11Bにサンプルデータを取り込む。第1メモリ11Aと第2メモリ11Bに取り込んだサンプルデータをA区間のブロック、B区間のブロックと称するものとすると、A区間のブロックとB区間のブロックをそれぞれ読み出し、そのブロックを演算処理手段12に供給してキャリア周波数誤差Δωと例えば位相誤差θ0 を演算により算出する。
【0013】
図2に示す例ではシンボル点番号(k=0)〜(k=N)をA区間とし、(k=L)〜(k=M)をB区間とした場合を示す、これらのA区間とB区間の間のサンプル数Jの数が大きい程算出されるキャリア周波数誤差Δω及びその他の変調パラメータの精度を向上することができる。
サンプル数の一例としては(k=0)〜(k=M)の間のサンプル数を1028点、A区間及びB区間のサンプル数をそれぞれ100点とすることができる。
【0014】
第1メモリと第2メモリのサンプルデータの取込方法としては図3に示す例では大容量メモリ11に全てのサンプルデータを記憶させ、この記憶されたサンプルデータをサンプル番号(シンボル点番号とも云う)(k=0)〜(k=N)と(k=L)〜(k=M)に従って読み出すように構成する方法と、
図4に示すように予め予定した容量の第1メモリ11Aと第2メモリ11Bを用意し、第1メモリ11Aにサンプル点番号(k=0)〜(k=N)のサンプルデータを取り込んだタイミングをカウンタ32で検出し、この検出出力でスイッチ33を切断してAD変換器30の動作を一時停止させ、カウンタ32がシンボル点番号k=Lに到達した状態を検出したタイミングでスイッチ33をオンの状態に戻し、再びAD変換動作させてB区間のサンプルデータを第2メモリ11Bに記憶させるように構成することもできる。
【0015】
図5にこの発明の要部となる演算処理装置12の概略の構成を示す。この演算処理手段12はコンピュータによって構成することができる。演算処理手段12の出力側には評価の結果を表示する表示器40が接続される。
演算処理手段12は復調手段13と、送信データ系列再生手段14と、理想信号生成手段15と、係数行列計算手段16と、連立一次方程式演算手段17とによって構成される。
【0016】
復調手段13にはメモリ11から読み出されるデジタルの複素ベースバンド信号IとQが入力され復調される。その復調信号は送信データ系列再生手段14に入力され、この送信データ系列再生手段14で送信データ系列を再生する。
送信データ系列再生手段14にて再生された送信データ系列を理想信号生成手段15に入力し、この理想信号生成手段15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15で生成した理想信号R(k)を係数行列計算手段16に入力する。
【0017】
係数行列計算手段16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16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、例えば位相誤差θ0 とキャリア周波数誤差Δωとを推定するための連立一次方程式の係数行列を求める。
【0018】
係数行列計算手段16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17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、位相誤差パラメータθ0 、キャリア周波数誤差Δω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16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16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Δω、θ0 の値を決める。この解法には最小二乗法が用いられる。
【0019】
一般的には次式が最小二乗法の対象とされる定義式である。
【0020】
【数1】
Figure 0004173248
従来よりこの式が定義されていた。
ここで、
k:各シンボル判定点の番号
このε2 が最小二乗法の対象となる。
【0021】
この発明ではこの定義式を2つのブロックに分割する場合に置き換える。
第一のブロックをサンプリング番号kを使って
k=0〜Nまでとする。
第二のブロックをLだけ離れたタイミングとして
k=L〜Mまでとする。すると、kについての加算の範囲が変更される。
【0022】
【数2】
Figure 0004173248
このように二つのブロックに分割して定義する。
【0023】
【数3】
Figure 0004173248
【0024】
【数4】
Figure 0004173248
【0025】
【数5】
Figure 0004173248
【0026】
【数6】
Figure 0004173248
パラメータが2つで、式が2つであるから連立方程式を解けばよい。
数式を
11・Δω+a12・θ0 =b1
21・Δω+a22・θ0 =b2
とおく。
【0027】
【数7】
Figure 0004173248
従って、図5に示した連立一次方程式演算手段17では
Figure 0004173248
の行列演算を実行して各変調パラメータΔωとθ0 を求めることができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればAD変換したサンプルデータの中の時間的に離れたデータブロックを利用して演算処理し、変調パラメータを算出したから、特に短時間ではわずかな量しか変化しないキャリア周波数誤差でも、大きな変化量としてとらえることができるから、測定精度を向上することができる。
【0029】
然も実際に演算に用いるサンプルデータの数は少なくて済むから演算処理に要する時間を短かくできる利点が得られ、短時間に評価結果を得ることができる優れた効果を得ることができる。
尚、上述ではこの発明をキャリア周波数誤差Δωと位相誤差θ0 を求める場合に適用した例を説明したが、その他の変調パラメータを求めることにもこの発明を適用できる。特にシンボルレート誤差の測定に適用することにより、キャリア周波数誤差と同様の作用効果を得ることができる。
【0030】
また、上述の実施例ではデータブロックをAとBの2つのブロックとした場合を説明したが、データブロックの数は2つに制限されるものでなく2以上の任意のデータブロックのデータを用いても同様の作用効果を得ることができる。更に各データブロックに格納するサンプルデータの数は上述では100点とした場合を説明したが、100点に限られるものでなく、極端には1点でも演算処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるデジタル変調信号評価方法とこの評価方法を用いた評価装置の概要を説明するためのブロック図。
【図2】この発明によるデジタル変調信号評価方法に用いるデータブロックを説明するためのタイミングチャート。
【図3】この発明によるデジタル変調信号評価方法に用いるデータブロックの取得方法の一例を示すブロック図。
【図4】図3の他の例を説明するためのブロック図。
【図5】この発明の要部となる演算処理手段の構成の概要を説明するためのブロック図。
【図6】従来の技術を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
10 デジタル変調信号評価装置
11 メモリ
11A 第1メモリ
11B 第2メモリ
12 演算処理手段
13 復調手段
14 送信データ系列再生手段
15 理想信号生成手段
16 係数行列計算手段
17 連立一次方程式演算手段
20 直交変換器
30 AD変換器
31 クロック源
32 カウンタ
33 スイッチ
40 表示器

Claims (7)

  1. A.被測定信号を所定の時間間隔でAD変換するAD変換ステップと、
    B.このAD変換ステップでAD変換されたサンプルデータを任意の数記憶する第1記憶ステップと、
    C.この第1記憶ステップで取り込まれたサンプルデータのサンプリングタイミングから任意のタイミングが経過した時点のサンプルデータを任意の数取り込む第2記憶ステップと、
    D.上記第1記憶ステップと第2記憶ステップで取り込んだ複数の区間のサンプルデータを利用してデジタル変調信号のキャリア周波数誤差を算出するキャリア周波数誤差算出ステップと、
    を実行することを特徴とするデジタル変調信号の評価方法。
  2. 請求項1記載のデジタル変調信号の評価方法において、上記第1記憶ステップ及び第2記憶ステップの他に任意の数の記憶ステップを実行し、各記憶ステップで取り込んだサンプルデータを利用してデジタル変調信号のキャリア周波数誤差を算出することを特徴とするデジタル変調信号の評価方法。
  3. A.正確な周期で発振する基準クロック源と、
    B.この基準クロック源から出力されるクロックにより被測定デジタル変調信号を所定の時間間隔でAD変換するAD変換器と、
    C.このAD変換器でAD変換されたサンプルデータを任意の個数記憶する第1メモリと、
    D.この第1メモリに記憶したサンプルデータの生成タイミングより任意のタイミング経過したタイミングのサンプルデータを任意の個数記憶する第2メモリと、
    E.上記第1メモリと第2メモリに取り込まれたサンプルデータを用いて被測定信号のキャリア周波数誤差を算出する演算処理手段と、
    によって構成したことを特徴とするデジタル変調信号評価装置。
  4. 請求項3記載のデジタル変調信号評価装置において、
    上記第1メモリと第2メモリはこれら第1メモリと第2メモリに取り込むべきサンプルデータ数以上の容量を持つメモリで構成され、このメモリのアドレス領域内を第1メモリと第2メモリに仕分けして構成し、第1メモリと第2メモリ間のアドレス数によって上記第1メモリと第2メモリに取り込んだサンプリングデータの離間時間を規定することを特徴とするデジタル変調信号評価装置。
  5. 請求項3記載のデジタル変調信号評価装置において、
    上記第1メモリと第2メモリはそれぞれが取り込むべきサンプルデータの数に対応する容量のメモリで構成し、第1メモリに対するサンプリングデータの取り込み終了後に上記AD変換器から出力されるサンプリングデータの数を計数手段で計数し、この計数値が所定数に達したタイミングから上記第2メモリにサンプリングデータを取り込む構成としたことを特徴とするデジタル変調信号評価装置。
  6. 請求項3乃至5記載のデジタル変調信号評価装置の何れかにおいて、上記第1メモリ及び第2メモリに加えて任意の数のメモリを設け、上記演算手段は上記各メモリに記憶したサンプリングデータを利用してデジタル変調信号のキャリア周波数誤差を算出する構成としたことを特徴とするデジタル変調信号評価装置。
  7. 請求項3乃至6記載のデジタル変調信号評価装置の何れかにおいて、上記演算手段は上記複数のメモリに記憶したサンプリングデータを用いてキャリア周波数誤差とシンボルレート誤差を算出する構成としたことを特徴とするデジタル変調信号評価装置。
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