JP4794290B2 - 実時間試験測定装置及び変調領域トリガ発生器 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、試験測定機器に関し、特に、実時間でデータを取込み分析する実時間試験測定装置及び変調領域トリガ発生器に関する。

図１は、本願出願人のテクトロニクス製ＷＣＡ２８０Ａ型、ＷＣＡ３８０型、ＲＳＡ２２００Ａ型及びＲＳＡ３３００Ａ型（非特許文献１）の如き実時間スペクトラム・アナライザ（ＲＴＳＡ：Real Time Spectrum Analyzer）である実時間試験測定機器の一形式の基本的なブロック図である。ＲＦ（無線周波数）信号がＲＦ信号調整回路５０に入力し、局部発振器５２からの局部発振器周波数と混合器（ミキサ）５４により混合されて、中間周波数（ＩＦ）信号に変換される。このＩＦ信号をＩＦフィルタ５６によりろ波し、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５８によりデジタル化して、ＩＦ振幅／位相補正回路６０により、デジタル化したＩＦデータの振幅及び位相を補正する。直交信号発生器６２は、補正されたＩＦ信号からＩ（同相: In-phase）データ及びＱ（直角位相：Quadrature-phase）データを発生し、後での処理のため蓄積メモリ６６に蓄積する。これらＩ及びＱデータは、トリガ発生器６４にも入力される。トリガ事象を定義する特定条件に応じて、トリガ発生器６４は、トリガ信号を出力する。メモリ制御回路６８は、トリガ信号に応答して、定義トリガ事象（定義されたトリガ事象）をＲＦ信号内で囲むＩデータ及びＱデータ（Ｉ／Ｑデータ）を蓄積メモリ６６内に捕捉する。スペクトラム・アナライザによりモニタする周波数スペクトル内に定義事象（定義された事象）が生じるようにできる。かかる技術に関連した「周波数マスク」トリガの実施については、米国特許第５１０３４０２号明細書（特許文献１）又は対応する特開平２−４７５６１号公報（特許文献２）に記載されている。また、従来の時間領域トリガを用いて、従来のオシロスコープのように、モニタすべきＲＦ信号のパワー（又は電圧レベル）に基づいてトリガ信号を発生してもよい。

最近の通信システムは、非常に複雑になってきており、キャリア信号に情報を乗せるために多くの異なる変調規格（システム）を用いている。その結果、問題の存在がわかるが、その問題の根元を突きとめることがしばしば困難である。これは、問題が間欠的な場合、特に、深刻である。例えば、復調したビット・シーケンスにおいて、このシーケンス内に間違ったビットがたまに存在するかもしれない。かかる問題を解決するために、異常事象（anomalous event）又は確認事象（識別可能な事象）を囲むデータを捕捉する必要がある。エラーが情報又は復調の領域内なので、かかる情報エラーを見つけるのに、周波数マスク・トリガや振幅トリガは適切ではない。よって、時間単位又は日にち単位の長いデータ記録は、かかる事象を囲むデータを見つけるために、手動で試験しなければならない。この情報は、ＱＡＭ（直交振幅変調：quadrature amplitude modulation）により変調した信号用のエラー・ベクトル振幅表示又はコンスタレーション（星座）表示の形式で表すことができ、長いデータ記録の総てを処理した後にかかる表示から識別できる。すなわち、通信システムでは、問題があることがわかっていても、問題が何処で又はいつ発生したかがわからないことが多い。問題が時間的及び空間的に突きとめられると、問題事象の領域内で発生するデータを分析することにより、この問題を解決できる。

米国特許第５１０３４０２号明細書 特開平２−４７５６１号公報 日本テクトロニクス株式会社が２００４年に発行した「計測機器カタログ２００５」の２１１〜２１８ページ

そこで、周波数マスク・トリガ及び従来の時間領域（振幅）トリガの機能を越えて、通信信号の周波数領域内の異常事象又は確認（識別可能な）事象を隣接して囲むデータを自動的に取り込むことにまで実時間トリガを拡張することが望まれている。

本発明は、変調された入力信号内の異常事象又は確認事象を囲むデータを取り込む実時間試験測定装置であって；時間領域トリガ信号、周波数領域トリガ信号及び変調領域トリガ信号を出力信号として夫々供給する複数のトリガ発生器と、複数のトリガ発生器の出力信号から複数のトリガ発生器の出力信号の所望の組み合わせを選択し、取込みトリガ信号を生成するロジック回路と、取込みトリガ信号に応じて変調入力信号から異常事象又は確認事象を囲むデータを取り込むメモリとを具えている。このとき、複数のトリガ発生器の１つが変調領域トリガ発生器であって、特定の変調規格に応じて変調入力信号を復調して、情報内容を表すデータを求める復調モジュール（３２、３６又は４０）と；異常事象又は確認事象の発生に対して情報内容を分析し、異常事象又は確認事象の発生に応じて変調領域トリガ信号を発生するトリガ判断モジュール（３４、３８又は４２）と；トリガ信号に応じて変調入力信号から異常事象又は確認事象を囲むデータを取り込むメモリ（６６）とを具えている。なお、括弧内の参照符号は、実施例との対応関係を示すためであり、本発明を実施例に限定するものではない。特定の変調規格としては、ＱＡＭ、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＡＳＫ、８ＰＳＫ又はＶＳＢとしても良い。

よって、本発明は、実時間トリガ機能を変調領域にまで拡張して、変調領域トリガを行う。変調領域トリガ発生器は、変調された入力信号を復調信号に変換し、情報内容を取り出す。取り出した情報内容と特定のトリガ条件に応答して、トリガ信号を発生する。変調領域トリガ発生器を、周波数領域トリガ発生器及び時間領域トリガ発生器を含む異なる形式の複数のトリガ発生器と組み合わせて、異なるトリガ条件に応じて入力信号を処理し、２個以上のトリガ信号を発生してもよい。これら異なるトリガ出力を組み合わせて、取込みトリガ信号を発生し、入力信号内の異常事象又は確認事象を囲むデータを取り込むこともできる。

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２は、本発明による変調領域トリガを含む多重領域トリガ発生器のブロック図であり、図１のトリガ発生器６４に対応する。すなわち、図２の多重領域トリガ発生器を図１のトリガ発生器６４の代わりに組み込むことができる。図１に示すＲＴＳＡ（実時間スペクトラム・アナライザ）の如き実時間試験測定機器の受信部（図１のブロック５０〜６２）からのデジタル化されたＩデータ及びＱデータは、複数のトリガ発生機能部１２〜１８に入力する。これらトリガ発生機能部は、入力信号の異なる領域で動作する。第１トリガ発生機能部１２は、周波数領域機能部であり、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール２０及び周波数マスク・トリガ判断モジュール２２を含む周波数領域機能部である。この高速フーリエ変換モジュール２０は、Ｉデータ及びＱデータ（特定の変調規格により変調された信号）を周波数領域に変換（復調）し、後続の周波数マスク・トリガ判断モジュール２２に供給する。周波数マスク・トリガ判断モジュール２２は、上述の米国特許第５１０３４０２号明細書に記載のように、周波数の状況又はマスクによって周波数マスク・トリガを発生する。すなわち、周波数マスク・トリガ判断モジュール２２は、異常事象又は確認事象の発生に対して情報内容を分析して、異常事象又は確認事象の発生に応じて周波数マスク・トリガ信号を発生する。

第２トリガ発生機能部１４は、振幅検出モジュール２４及び包絡線トリガ判断モジュール２６を含む時間領域トリガ機能部である。振幅検出モジュール２４は、入力データ、例えば、Ｉ及びＱデータの包絡線を検出（復調）し、後段の包絡線トリガ判断モジュール２６に供給する。この包絡線トリガ判断モジュール２６は、指定された種々の振幅パラメータ、例えば、従来のオシロスコープにも使用されている最小値、最大値、ピーク値、ｒｍｓ（実効値）、平均値などに応じて、すなわち、これらの項目について情報内容を分析して、振幅変調トリガ信号を発生する。

第３トリガ発生機能部１６は、周波数変調（ＦＭ）復調モジュール２８及びＦＭトリガ判断モジュール３０を含んだ周波数変調トリガ機能部である。ＦＭ復調モジュール２８は、ＦＭ変調帯域幅又は偏位を検出して、後段のＦＭトリガ判断モジュール３０に供給する。このＦＭトリガ判断モジュール３０は、情報内容を分析して、例えば、ＦＭ変調帯域幅又は偏位が特定の限界を超えたときに、周波数変調トリガ信号を発生する。

第４トリガ発生機能部１８は、いくつかの情報復調機能部を有する情報トリガ機能部である。例えば、Ｉ及びＱデータをコンスタレーション（星座）シンボル発生モジュール（コンスタレーションへの復調を行うモジュール）３２に入力し、図３に示すような表示を行う。一般的に、Ｉ及びＱデータが示すデータ点は、Ｉ及びＱ表示の各象限内の予め定めた点位置に入る。コンスタレーション・シンボル発生モジュール３２の後段にあるＱＡＭ（直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation）トリガ判断モジュール３４は、情報内容を分析して、Ｉ及びＱデータ点が各象限内の円領域内にあるか外側になるかに応じてトリガ判断を行う（トリガ信号を発生する）。これは、例えば、図３の点線で示す円領域内にデータ点があるか、又は、図３の第１象限内の点で示すように円領域の外側にあるかに基づいてトリガ判断を行う。

第４トリガ機能部１８の他の変調領域トリガ発生器は、ＣＤＭＡ（符号領域多重アクセス方式：Code Domain Multiple Access）符号領域復調（検出）モジュール３６とＣＤＭＡトリガ判断モジュール３８を有する。ＣＤＭＡ復調モジュール３６は、使用する直交符号と、米国特許第６８５０２３８号明細書（特開２００３−６０６２０号公報に対応）に記載の如く使用するチャネル数に応じたバー・グラフに種々のチャネルを分離する。ＣＤＭＡ符号領域復調モジュール３６の後段は、ＣＤＭＡ符号領域トリガ判断モジュール３８であり、情報内容を分析して、例えば、各サブ符号用の期待振幅レベル、即ち、サブ符号バーのパターンを発生し、符号領域トリガを発生する。

さらに別の第４トリガ機能部１８の変調領域トリガ発生器は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル復調（検出）モジュール４０と、その後段のＯＦＤＭトリガ判断モジュール４２を有する。ＯＦＤＭシステムは、キャリア周波数を囲む多重サブキャリアと、各サブキャリア用のＱＡＭ変調などを有するので、ＯＦＤＭトリガ判断モジュール４２は、情報内容を分析して、サブキャリア振幅、変調又はビット内容、又はこれらの任意の組み合わせによるトリガ判断を行える。

変調領域トリガの上述の例は、可能な例の一部に過ぎない。上述以外の他のアナログ／デジタル変調フォーマットには、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）、８ＰＳＫ（eighth phase shifting keying）、残留側波帯（ＶＳＢ）などがある。上述の本発明は、特に記載しなかったとしても、任意の既存の変調フォーマット（変調規格）や、将来の変調フォーマットに対しても等しく適用できる。

いかなる場合にも、トリガ発生機能部１２〜１８からの出力信号（入力トリガ信号）をロジック回路４４に供給して、これら入力トリガ信号の所望の１つ、又はこれら入力トリガ信号の所望の組み合わせを選択して、出力トリガ信号として図１に示すメモリ制御回路６８に供給する。メモリ制御回路６８は、これ以上のデータ取込みを停止し、トリガ条件により決まる事象を囲むデータを捕捉するように蓄積メモリ６６を制御する。トリガ発生器機能部１２〜１８の各々がトリガ信号を発生するのに要する処理時間が既知であり、ロジック回路４４の処理時間も既知であるので、ユーザは、トリガ事象により決まるデータ内の点を、長いデータ記録を手動により処理することなく、正確に求めることができる。

上述の本発明は、同じ測定機器又はいくつかの他の測定機器により既に取り込まれたデータに適用してもよいし、ディスク上のデータ内の異常事象又は確認事象を探すために、ディスク上に蓄積されたデータ又はシミュレーションしたデータに適用してもよく、実時間処理及び後処理の両方に対して作用できる。実時間スペクトラム・アナライザについて上述したが、本発明のトリガ発生器及びデータ取込み方法は、オシロスコープ、ロジック・アナライザ、ネットワーク・アナライザなどのように実時間でデータを取り込む他の試験測定機器に用いて、入力信号の情報内容に関連した事象にてトリガをかけることができる。

本発明は、変調領域トリガ機能をトリガ・システムに適用できるばかりではなく、実時間でトリガをかけたり、後処理手順における長いデータ記録を分析したりする時間及び周波数領域のトリガにも適用できる。このため、本発明は、測定機器の受信部分からのデジタル化データを復調し、情報内容を得る。そして、この情報内容をトリガ判断モジュールにて分析処理して、特定のトリガ信号を発生する。この特定トリガ信号を他の形式のトリガと組み合わせてデータを取込み、特に、異常事象又は確認事象を正確に求める。もし、本発明を用いない場合は、長い記録長に渡りデータを手動分析するのに長時間が必要となる。

本発明による変調領域トリガを用いることができる従来の実時間スペクトラム・アナライザのブロック図である。 本発明による変調領域トリガを含むトリガ発生器のブロック図である。 本発明によるＱＡＭ変調領域トリガ条件を示す図である。

符号の説明

１２、１４、１６、１８ トリガ発生機能部
２０ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール
２２ 周波数マスク・トリガ判断部
２４ 振幅検出モジュール
２６ 包絡線トリガ判断モジュール
２８ 周波数変調（ＦＭ）復調モジュール
３０ ＦＭトリガ判断モジュール
３２ コンスタレーション・シンボル発生モジュール
３４ ＱＡＭトリガ判断モジュール
３６ ＣＤＭＡ符号領域復調モジュール
３８ ＣＤＭＡトリガ判断モジュール
４０ ＯＦＤＭシンボル復調モジュール
４２ ＯＦＤＭトリガ判断モジュール
４４ ロジック回路
５０ ＲＦ信号調整回路
５２ 局部発振器
５４ 混合器
５６ 中間周波数フィルタ
５８ アナログ・デジタル変換器
６０ 中間周波数振幅／位相補正回路
６２ 直交信号発生器
６４ トリガ発生器
６６ 蓄積メモリ
６８ メモリ制御器

Claims (1)

1. 時間領域トリガ信号、周波数領域トリガ信号及び変調領域トリガ信号を出力信号として夫々供給する複数のトリガ発生器と、
   複数の上記トリガ発生器の上記出力信号から複数の上記トリガ発生器の上記出力信号の所望の組み合わせを選択し、取込みトリガ信号を生成するロジック回路と、
   上記取込みトリガ信号に応じて変調入力信号から異常事象又は確認事象を囲むデータを取り込むメモリとを具え、
   複数の上記トリガ発生器の１つが変調領域トリガ発生器であって、
   特定の変調規格に応じて上記変調入力信号を復調して、情報内容を表すデータを求める復調モジュールと、
   上記異常事象又は上記確認事象の発生について上記情報内容を分析し、上記異常事象又は上記確認事象の発生に応じて上記変調領域トリガ信号を出力信号として発生するトリガ判断モジュールとを有する
   ことを特徴とする実時間試験測定装置。

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