JP4704219B2 - 信号パワー対歪特性の時間相関方法及び時間相関表示 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、デジタル信号測定に関し、特に、時間的に変化する信号の信号パワー対歪特性を時間に相関させて表示することに関する。

従来の周波数掃引型スペクトラム・アナライザは、固定受信回路の周波数範囲内の関心のある周波数バンド（帯域）で周波数掃引することにより信号特性を測定している。この測定結果は、表示内の各点における平均パワー測定値であり、この平均パワー測定値は、関心のあるサブバンド（副帯域）でまとめられる。関心のあるサブバンドでは、多チャネル通信信号のチャネル・パワーと、隣接するチャネルのチャネル・パワーとの測定値を求める。この測定方法の結果、被測定信号の時間による変動特性により、測定値の変動及び不正確さが生じる。パワー増幅器又はその他の非線形装置により生じた歪が入力信号パワー値に直接関係するので、通常の時間にわたって信号パワー特性及び信号歪特性の両方を測定することが増幅器製造者にとっては重要である。テクトロニクス社製ＲＳＡシリーズ及びＷＣＡ型シリーズのスペクトラム・アナライザや、アジレント社製ＰＳＡシリーズ・スペクトラム・アナライザや、ローデシュワルツ社製ＦＳＱシリーズ信号アナライザなどの最新のスペクトラム・アナライザでは、単一時間ドメイン（領域）取込みで関心のある全バンドを測定できる能力や、ＡＣＬＲ（Adjacent Channel Leakage Ratio: 隣接チャネル漏洩比）及びＡＣＰＲ（Adjacent Channel Power Ration: 隣接チャネル・パワー比）を数学的に測定できる能力を有するか、近々有するであろう。これらの測定値結果は、メイン信号のパワーと、ある隣接した信号バンドに現れるパワーとの比である。しかし、これら最新のスペクトラム・アナライザでは、他の測定結果に対する相関値を分析できないし、ＡＣＬＲ／ＡＣＰＲを測定する期間の表示ができない。

ＡＣＬＲ／ＡＣＰＲの他に、ＰＡＲ（Peak to Average Ratio: ピーク対平均比）、ＣＣＤＦ（Complementary Cumulative Distribution Function: 相補累積分布関数）の測定も重要である。ＰＡＲ測定は、特定期間にわたり、ピーク入力信号パワーと平均パワーとの比を求めることにより行う。ＣＣＤＦの測定結果は、入力信号の平均パワーを越えるピーク・パワーがしきい値を超える確率を表す。ＰＡＲ及びＣＣＤＦは、既存の測定機器により測定でき、アジレント社製８９６００シリーズである測定機器は、同じ取込みウィンドウにわたってＰＡＲ及びＣＣＤＦを相関できる。しかし、この測定機器は、これら結果をＡＣＬＲ／ＡＣＰＲの測定結果に関連づけない。コード・ドメイン・パワー（ＣＤＰ）及びＥＶＭ（Error Vector Magnitude: エラー・ベクトルの大きさ）を含む他の測定結果をＡＣＬＲ／ＡＣＰＲと共に用いて、一方のドメインのパーフォマンスと他のドメインのパーフォマンスとの間でトレードオフを行う。なお、ＣＤＰは、ＲＦ（無線周波数）キャリア内のいくつかの直角コード化信号の各々に含まれたパワーであり、ＥＶＭは、キャリアの変調結果によるエラー・ベクトルの長さを計算したものである。すなわち、現在の測定機器では、これら測定結果をＡＣＬＲ／ＡＣＰＲに時間的に相関（時間相関）できない。この結果、既知の試験信号に応じて得られた非線形ＲＦ特性の測定結果は、異なる複数のスクリーン表示において探す必要がある。ここで、各スクリーン表示は、異なる期間における異なる測定結果を示す。既存の測定機器は、測定結果を時間的に順次観察できるのみである。

信号特性は時間経過に伴って変化するので、データの別々の組み合わせにおけるＡＣＬＲ／ＡＣＰＲ及び他の測定では、測定の反復性が不十分であった。信号のＰＡＲの値が隣接チャネルの測定期間中に高く、メイン・チャネルの測定期間中に低いならば、ＡＣＰＲの測定結果は不自然に低くなる。次の測定においてこれら条件が逆になると、不自然に高い数字が測定される。ＡＣＬＲ／ＡＣＰＲ測定値は、ＰＡＲ及びＣＣＤＦ測定値に相関していないので、その結果、連続した測定結果の間で比較することができない。平均化技法をデータに適用することにより、時間経過に伴う信号変動の影響を軽減できる。しかし、これは、長期間にわたる測定に耐えられず、単に不正確さが軽減するのみであり、この不正確さをなくすことができない。なお、複数キャリアの信号の隣接チャネル漏洩電力比ＡＣＬＲを測定する従来技術は、特許文献１に記載されている。

特開２００５−３０３６７１号公報

そこで、複数の測定値を同時に観測することにより、従来の相関のない測定方法よりも、高精度で、反復性が良好で、高速である信号対歪特性の測定が望まれている。

本発明は、複数のサブバンドを有するデジタル信号の信号パワー対歪特性を時間相関させる方法であって；１つの周波数バンド内のデジタル信号を表す時間ドメイン・データを取込むステップ（１２の作用）と；時間ドメイン・データの時間スライスを周波数ドメイン・データ及び復調ドメイン・データに同時に変換するステップ（１６及び１８の作用）と；周波数ドメイン・データを処理して、各時間スライスの周波数ドメイン測定結果を求めるステップ（１６の作用）と；復調ドメイン・データを処理して、各時間スライスの復調ドメイン測定結果を求めるステップ（１８の作用）と；周波数ドメイン測定結果及び復調ドメイン測定結果を時間の関数として同時に（２２の作用）表示するステップ（２０の作用）とを具え；周波数ドメイン測定結果は、複数のサブバンドのメイン・サブバンド（２４）及び隣接するサイド・サブバンド（２６、２８）を表す周波数サブバンドの測定結果として表示されることを特徴とする。なお、括弧内は、単に実施例との対応関係を示すものである。
また、本発明は、複数のサブバンドを有するデジタル信号の信号パワー対歪測定結果を時間相関させた表示であって；表示装置（２０）のスクリーン内の第１パネル（２０Ａ）と；表示装置のスクリーン内の第２パネル（２０Ｂ）とを具え；第１パネルは、１つの周波数バンド内のデジタル信号から取込んだ時間ドメイン・データに基づき、時間の関数として周波数ドメイン測定結果を表し；第１パネルは、周波数バンド内の複数のサブバンドの時間ドメイン・データの個別の時間スライスにわたる周波数ドメイン測定結果を表示するための時間軸及び周波数軸を有し；サブバンドがメイン・サブバンド（２４）及び隣接するサイド・サブバンド（２６、２８）からなり；第１パネルは、サブバンドで分割された時間スライスを表す一連のバーを有し；このバーは、サブバンド及び時間スライスの周波数ドメイン測定結果をサブバンド毎に表し；第２パネルは、時間ドメイン・データに基づく時間の関数として復調ドメイン測定結果を表し；第２パネルは、第１パネルの時間軸に対応する時間軸を有すると共に、測定軸に沿って復調ドメイン測定結果を表し；周波数ドメイン測定結果及び復調ドメイン測定結果が時間相関されて表示されることを特徴とする。

よって、本発明は、多数のチャネルを有する通信信号の如きデジタル信号の信号パワー対歪特性を時間的に相関させることができる。

本発明では、通信信号を表す周波数バンドの時間ドメイン・データを取り込む。この時間ドメイン・データを連続的な時間ブロック（時間スライス）にて周波数ドメイン・データ及び復調ドメイン・データに同時に変換する。これら周波数ドメイン・データ及び復調ドメイン・データを処理して、周波数ドメイン及び復調ドメインの測定結果を得る。これら測定結果を、総ての時間ブロック及び／又は選択した時間ブロックに対して、時間の関数として同時に表示する。ＡＣＬＲ測定結果の表示である「ACLRogram」表示は、各時間ブロックで周波数バンドを分けるバーの形式であり、時間軸及び周波数軸を有する。各バーは、メイン・チャネル（メイン・サブバンド）及び隣接するサイド・チャネル（サイド・サブバンド）を表す周波数サブバンドに分割される。バーの各セグメントの影及び色がそのセグメントに対する測定値を表す。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

図１は、本発明により信号パワー対歪特性を時間的に相関させるシステムのブロック図である。通信信号がＲＦ（無線周波数）信号取込みシステム１２に入力する。このＲＦ信号取込みシステム１２は、ＲＦ通信信号である被測定信号（ＳＵＴ）をダウン・コンバージョンし、デジタル化し、ろ波するのに必要なソフトウェア及びハードウェアを含んでいる。かかるＲＦ信号取込みシステム１２は、例えば、米国特許第４８７０３４８号明細書（特開平２−３６３６４号公報に対応）や、米国特許第５１０３４０２号明細書（特開平２−４７５６１号公報に対応）に開示されているものを用いてもよい。デジタル化された被測定信号は、時間ドメインのデータ・サンプルとして取込みメモリ１４に蓄積される。この取込みメモリ１４は、任意の長さ（記録長）でもよいが、複数の時間ブロック（時間スライス）に細分される。時間ブロックは、データ・サンプルのシーケンスであり、このシーケンスは、望む測定の総てを正しく実行するのに充分な長さである。

取込みメモリ１４から読出されたデータ・サンプルは、周波数ドメイン計算器１６及び復調計算器１８に供給される。周波数ドメイン計算器１６は、データ・サンプルを時間ドメインから周波数ドメインに変換し、パワーを求め、対数軸への変換を行い、被測定信号の帯域幅及び形式に適するチャネルろ波（サブバンドに対するフィルタ処理）を行い、各時間ブロックにおけるＡＣＬＲを計算する。周波数ドメイン計算器１６からの出力は、取込みメモリ１４の全体の内容に対する時間と、各時間ブロックのＡＣＬＲの個別のグラフに対するデータとの関数であるＡＣＬＲグラフ用のデータである。このデータは、表示装置２０に供給される。よって、周波数ドメイン計算器１６は、時間ドメイン・データの時間ブロック（時間スライス）を周波数ドメイン・データに変換し、この周波数ドメイン・データを処理して、各時間ブロックの周波数ドメイン測定結果を求める。復調計算器１８は、データ・サンプルを１つの時間連続要素として復調し、あるシンボル時間から次のシンボル時間までのＥＶＭを計算し、取込みの各時間ブロックに属するシンボル時間の期間中のＲＭＳ_ＥＶＭ値を計算する。復調計算器１８からの出力は、各時間ブロック又はシンボル時間における取込みメモリ１４の全内容に対する時間と、ＥＶＭの個別のグラフ用のデータとの関数であるＲＭＳ_ＥＶＭグラフ用のデータである。このデータは、表示装置２０に供給される。よって、復調計算器１８は、時間ドメイン・データの時間スライスを復調ドメイン・データに変換し、この復調ドメイン・データを処理して、各時間ブロックの復調ドメイン測定結果を求める。これら周波数ドメイン計算器１６及び復調計算器１８は、上述の処理を同時に行う。互いに連結したブロック選択器２２Ａ及び２２Ｂは、ＥＶＭ及びＡＣＬＲ用に表示される時間ブロックが確実に同じ時間となるように時間ブロックを選択して、ＥＶＭ及びＡＣＬＲの表示が時間的に相関される。表示装置２０は、多数の表示パネルを有する。図１では、表示パネル２０Ａは、ＡＣＬＲ対時間のグラフ（１つの時間ブロック）用であり、表示パネル２０Ｂは、ＲＭＳ_ＥＶＭ対時間のグラフ（全部の時間ブロック）用であり、表示パネル２０Ｃは、ＡＣＬＲ対時間のグラフ（全部の時間ブロック）用であり、表示パネル２０Ｄは、ＥＶＭのグラフ（１つの時間ブロック）用である。

表示装置２０による典型的な表示を図２に示す。表示装置２０内には、多数の表示パネル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆが存在する。左下の表示パネル２０Ａは、取込みメモリの内容の全体にわたるＡＣＬＲ測定結果の「ACLRogram」図、即ち、周波数ドメイン測定結果を表す。なお、これは、ＡＣＬＲ測定値の表示であり、Ｘ軸が周波数を表し、Ｙ軸が時間を表す。水平のバーの各々は、時間ブロック（時間スライス）の１つを表す。また、周波数スペクトルは、メイン・チャネル（メイン・サブバンド）２４と隣接するサイド・チャネル（サイド・サブバンド）２６Ｌ、２６Ｕ、２８Ｌ、２８Ｕとからなる周波数サブバンドに分割される。チャネル２４、２６、２８の各々における総合パワーは、水平バーの色又は影により示される。中央下の表示パネル２０Ｂは、表示パネル２０Ａの「ACLRogram」と相関した時間に対するＲＭＳ_ＥＶＭの表示、復調ドメイン測定結果の表示を行う。なお、Ｘ軸が測定軸であり、Ｙ軸が時間軸である。表示パネル２０Ａ及び２０Ｂには、互いに対応する相関マーカ３０が示されている。この相関マーカ３０は、ブロック選択器２２Ａ、２２Ｂの入力として供給される。相関マーカ３０に対応する取込みメモリ１４からの時間ブロックを処理して、上側の表示パネル２０Ｃ及び２０Ｄに夫々表示する。なお、表示パネル２０Ｃには、ＡＣＬＲを表示し、表示パネル２０Ｄには、ＥＶＭ対シンボルを表示している。さらに完全にするために、右上の表示パネル２０Ｅに被測定信号のＣＣＤＦを表示し、右下の表示パネル２０Ｆに被測定信号のＰＡＲ（ピーク対平均比）を表示している。

よって、本発明は、被測定信号から取込んだ共通の１組の時間ドメイン・データ・サンプルを操作し、これらデータ・サンプルを時間ブロックのシーケンスとして周波数ドメイン及び復調ドメインの両方で処理し、その測定結果を表示装置の個別の表示パネルに表示することにより、周波数ドメインの測定結果と復調ドメインの測定結果との間を時間的に相関させている。なお、相関マーカを用いて、特定の時間ブロックを任意に選択し、周波数ドメインの測定結果と復調ドメインの測定結果の両方を同時に示している。

本発明により信号パワー対歪特性を時間的に相関させるシステムのブロック図である。 本発明により信号パワー対歪特性が時間的に相関された表示を示す図である。

符号の説明

１２ ＲＦ信号取込みシステム
１４ 取込みメモリ
１６ 周波数ドメイン計算器
１８ 復調計算器
２２ ブロック選択器
２０ 表示装置
２０Ａ〜２０Ｅ 表示パネル
２４ メイン・サブバンド
２６、２８ サイド・サブバンド
３０ 相関マーカ

Claims (4)

1. 複数のサブバンドを有するデジタル信号の信号パワー対歪特性を時間相関させる方法であって、
   １つの周波数バンド内の上記デジタル信号を表す時間ドメイン・データを取込むステップと、
   上記時間ドメイン・データの時間スライスを周波数ドメイン・データ及び復調ドメイン・データに同時に変換するステップと、
   上記周波数ドメイン・データを処理して、各時間スライスの周波数ドメイン測定結果を求めるステップと、
   上記復調ドメイン・データを処理して、各時間スライスの復調ドメイン測定結果を求めるステップと、
   上記周波数ドメイン測定結果及び上記復調ドメイン測定結果を時間の関数として同時に表示するステップとを具え、
   上記周波数ドメイン測定結果は、上記複数のサブバンドのメイン・サブバンド及び隣接するサイド・サブバンドを表す周波数サブバンドの測定結果として表示されることを特徴とする信号パワー対歪特性の時間相関方法。
2. 複数のサブバンドを有するデジタル信号の信号パワー対歪測定結果を時間相関させた表示であって、
   表示装置のスクリーン内の第１パネルと、
   上記表示装置のスクリーン内の第２パネルとを具え、
   上記第１パネルは、１つの周波数バンド内の上記デジタル信号から取込んだ時間ドメイン・データに基づき、時間の関数として周波数ドメイン測定結果を表し、
   上記第１パネルは、上記周波数バンド内の上記複数のサブバンドの上記時間ドメイン・データの個別の時間スライスにわたる上記周波数ドメイン測定結果を表示するための時間軸及び周波数軸を有し、
   上記サブバンドがメイン・サブバンド及び隣接するサイド・サブバンドからなり、
   上記第１パネルは、上記サブバンドで分割された上記時間スライスを表す一連のバーを有し、
   上記バーは、上記サブバンド及び時間スライスの上記周波数ドメイン測定結果をサブバンド毎に表し、
   上記第２パネルは、上記時間ドメイン・データに基づく時間の関数として復調ドメイン測定結果を表し、
   上記第２パネルは、上記第１パネルの時間軸に対応する時間軸を有すると共に、測定軸に沿って上記復調ドメイン測定結果を表し、
   上記周波数ドメイン測定結果及び上記復調ドメイン測定結果が時間相関されて表示されることを特徴とするデジタル信号の信号パワー対歪測定結果の時間相関表示。
3. 上記時間スライスの１つを選択し、上記第１パネル及び第２パネル上に同時に表示される相関マーカと、
   上記スクリーン内であり、上記相関マーカにより選択された上記時間スライスの上記周波数ドメイン測定結果を表す第３パネルと、
   上記スクリーン内であり、上記相関マーカにより選択された上記時間スライスの復調ドメイン測定結果を表す第４パネルと
   を更に具えた請求項２の信号パワー対歪測定値の時間相関表示。
4. 上記バーは、影及び色から成るグループから選択されて１つで上記周波数ドメイン測定結果を表すことを特徴とする請求項２の信号パワー対歪測定値の時間相関表示。

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