JP5309331B2 - 測定装置の関心領域管理方法 - Google Patents

Description

関連出願に関する相互参照

本願は、２００７年７月１６日に出願した米国仮出願番号第６０／９５０,１０９号の利益を主張するもので、参照により、この出願の全内容は実質的に本願に組み込まれる。

本発明は、無線周波数（ＲＦ）信号測定に関し、特に、周波数スペクトラム内の領域を選択することに関する。

ＲＦシステムの測定及び試験では、複数の信号が存在することがあり、これらは既知であったり、未知であったりする。スペクトラム・アナライザや類似の装置で生成される周波数スペクトラムは、これら信号を視覚化してユーザに示す便利な方法を提供する。熟練したオペレータ、技術者又はエンジニアならば、存在する複数の信号の中から、関心のある１つの特定信号を測定するように、測定パラメータを手作業で調整できるかもしれない。関連する複数の測定項目は、被測定信号の形式に依存することがある。熟練オペレータであれば、扱っているこれら信号を熟知していて、追加の測定によって、これらを特定できるかもしれない。

通常の現場における試験及び測定条件では、必要な測定するのに未熟な技術者が従事することも珍しいことではない。こうしたオペレータの場合では、信号の形式を見極めて特定するのに必要な技量や経験がなかったり、周波数スペクトラム内の特定信号を分離して測定するための装置の厳密な調整ができないことがある。

従って、本発明の実施形態では、オペレータが関心のある１つ以上の領域を定めることができ、追加作業において関心のある１つの特定領域を選択できるようにする仕組みを提供する。ある実施形態においては、選択された関心領域によって、装置の全体的な設定を変更することなく、追加測定用のパラメータを定める。非選択領域の夫々は、つぶれて、選択関心領域の空間のちょっと外側に幅の狭いバーを形成する。これら狭いバーについて、複数の行（横の列）が用意されることで、重複する領域を定義し、選択することが可能となる。

本発明の実施形態では、選択された関心領域、その選択関心領域の中心周波数又はこれら両方に基づいて、信号形式の候補をオペレータに提示することも可能にしている。更に別の実施形態では、測定時の装置の地理的位置に基づいて、信号形式の候補を狭めても良い。

本発明の実施形態には、周波数スペクトラムを取得し、初期の行の値を関心領域に割り当て、その関心領域を他の関心領域と照合して重複があるか判定し、そして重複があるときは関心領域の初期の行の値を変更することによって、測定装置において関心領域を管理する方法が含まれる。初期の行の値は、ゼロに設定しても良く、これを増加させることで重複を避けるようにする。これらステップは、関心領域を定義する毎や、選択するか又は選択から外した毎に実行しても良い。実施形態によっては、行の全ての値が重複を示すときに、警告を発するようにしても良い。

また、本発明の実施形態には、周波数スペクトラムを取得し、関心領域の帯域幅を求め（determine）、データ・ベースで帯域幅の指定許容誤差内にある信号形式を検索し、関心領域の中心周波数を求め（determine）、データ・ベースで中心周波数の指定許容誤差内にある信号形式を検索し、そして可能性のある信号形式候補のリストを提供することによって、信号形式を特定する方法が含まれる。方法によっては、測定を実施している地理的位置に基づいて、信号形式候補のリストを狭めることも行われる。地理的位置は、ＧＰＳ（global positioning system）又はユーザの入力によって定めても良い。

図１は、本発明による周波数スペクトラム及び関心領域の表示例である。 図２は、本発明による周波数スペクトラム及び関心領域の他の表示例である。 図３は、複数の関心領域を表示する本発明による表示例である。 図４は、複数の非選択関心領域を複数の行を用いて表示する本発明による表示例である。 図５は、特性パラメータ・シートに応じて複数の領域を色分けして表示する本発明による表示例である。 図６は、本発明による方法の流れの一例を示すブロック図である。

図１では、測定装置の表示装置上に周波数スペクトラムが示されている。選択ボックスを描くことで、関心領域１０が定められる。関心領域１０は、タッチ・スクリーン上で指や他のポインティング・デバイスを用いて描くようにしても良い。別の実施形態では、選択ボックスの描画を制御するのに、マウス、スタイラス・パッドその他の適切なポインティング・デバイスを用いることで、測定装置の表示装置上において、又は、コンピュータ上で実行されている分析アプリケーションにおいて、関心領域を定める。

このユーザ・インタフェースの実施形態においては、ここでは水平の次元として示されている周波数の次元（dimension）は、垂直の次元よりも重要である。この場合では、矩形の高さはデザイン的な好みに基づいて予め定められていて、矩形の高さは実際に選択される領域に関係なく設定される。関心領域１０は、表示装置上に描画される始めの点の周波数と終わりの点の周波数で定められる。別の実施形態としては、中心周波数及び帯域幅を設定するようにしても良い。

別の実施形態では、関心領域は、周波数の値を入力することで定められる。その周波数値は、キーボードで入力しても良く、所望のフィールドを選択してデータを入力又は修正し、所望の値とするようキー操作しても良い。関心領域を定めるのに、始めの周波数及び終わりの周波数を入力しても良い。また、関心領域を定めるのに、中心周波数及び帯域幅を用いても良い。

更に別の実施形態では、関心領域１０を図２に示すように一度定めてから、範囲を修正して関心領域を再度定めるようにしても良い。例えば、矩形を大雑把に描画してから、関心領域の各辺を選択してドラッグし、新しい始めの周波数及び新しい終わりの周波数を選択しても良い。別のやり方としては、関心領域内側を選択し、関心領域を定めるボックスの中心を新しい中心周波数の付近に再配置しても良い。ボックス全体を選択してドラッグし、全く新しい周波数範囲に関心領域を再定義しても良い。上述の如く、始めの周波数及び終わりの周波数の周波数値、又は中心周波数及び帯域幅を与えることで、これを実現しても良い。大雑把に関心領域を定めることと、周波数値を与えることとの組み合わせで領域を定めるようにしても良い。

更に別の実施形態では、一度、関心領域を定め、この定めた領域を測定エンジンに制御パラメータを供給するのに利用する。関心領域１０を定めていなければ、ユーザは、スパンを変更することで測定を変更でき、これによって表示が変更されて新しいスパンが示される。関心領域１０を定めると、測定エンジンは、その指定された関心領域の境界の周波数を用いて、信号取込みの帯域幅を制御する。これによっては、ユーザは、スペクトラム表示全体の設定を調整することなく、表示された周波数スペクトラムの一部分だけ別個に分析することができる。典型的には、測定エンジンは、関心のある周波数範囲だけということでなく、周波数スペクトラム全体を表示するために、中心周波数及びスパンの全体的な設定を用いて、ＲＦエネルギーを取込む。周波数スペクトラム全体を表示するために利用される全体的な設定（全体設定）から独立した中心周波数及び帯域幅を設定する関心領域の表示を用いることで、ユーザは、全体設定を調整することなく、他の部分とは異なる信号取込みを実現できる。

１つの関心領域を定義できることで、全体設定を変更することなく複数の測定を行うことにはいくつかの利点があるが、これら利点は、複数の関心領域を定義し選択することが可能な本発明の実施形態においても、更に進んで実現される。図３に示すように、複数の関心領域が定義され、１つの関心領域が選択されてアクティブ（能動状態）になっている。非選択の関心領域１２は、つぶれて表示装置上部に沿って複数のバーとなっている。別の実施形態としては、非選択の関心領域が、つぶれて表示装置下部に沿って複数のバーとなる。更に別の実施形態では、非選択の関心領域が、つぶれて表示装置上部と下部の両方に沿って複数のバーとなる。

選択された関心領域１０だけがアクティブとみなされて、測定に使用される。インアクティブ（非能動状態）領域は、非選択領域に対応し、複数のバーで表されている。もしユーザが非選択関心領域に関する測定を行いたいと思えば、その領域がユーザによって選択され、続いて先の選択領域がつぶれてバーになる。非選択関心領域に対応するバーを選択することによって、ユーザは選択した領域を広げさせることで、選択された関心領域１０を特定する。

別のやり方しては、利用可能な非選択関心領域を左から右又は右から左へとステッピング（stepping：足踏み）することで、選択するようにしても良い。１つの実施形態としては、タッチ・スクリーンの場合などでは、表示装置上の矢印キーをクリックすることでステッピングを実現しても良い。別のやり方では、例えば、左及び右矢印キーのようなキーボード上の対応するキーを用いて、ステッピングを実現しても良い。このユーザ・インタフェースの実施形態では、複数の領域は、それらのスタート（start：開始）周波数の値を用いて配置される。

選択された次の領域が現在表示されていなければ、表示は左又は右にパンする（Pan：左右に動く）。いくつかの実施形態では、選択関心領域を中心とするように表示される。いくつかの実施形態では、これによって、スペクトラム表示上でその領域全体が見られるように、次／先の領域の帯域幅を含むように、スペクトラム表示全体のスタート（start：開始）及びストップ（stop：終了）周波数が変更されるようにしても良い。

状況によっては、ユーザは複数の関心領域について重複する周波数範囲があるように定義したいと望むかもしれない。本発明の実施形態では、ユーザが既存の関心領域と重複する関心領域を定義するときには、昔の領域はつぶれて上述の如くにバーになる。もし新しく定義した領域が選択領域でなくなると、これも同様につぶれてバーとなる。重複する複数のバーが干渉するのを防ぐため、図４に示すように、バーの複数の行（Rows：横の列）が用意される。複数の非選択関心領域を表すバーの複数行を用意することで、測定装置は、図４に示すように、定義した領域を表示できると共に、それら領域の他の関心領域に対する関係をユーザに表示できる。図４では、非選択の定義した関心領域１２からなる２つの行を描いているが、他の実施形態としては、追加の行を用意しても良い。

本発明の実施形態では、新しい領域が定義されて、選択から外れたものが同じ行上の関心領域と重複しないと判明すると、行はつぶれる。この場合、重複とは、２以上の領域のスタート及びストップ周波数値によって、少なくとも１つの共通する周波数値が包含されていることを言う。これを実現するため、「被テスト領域」とも呼ぶ新しい関心領域が、重複に関し、既存の全ての領域に対してテスト（試験）される。他の実施形態では、この重複テストは、その領域が選択から外れたときに実施される。

この処理の目的は、被試験領域にユニーク（unique：他と異なる）値を割り当てることで、この値は、共通周波数を共有する、つまり、重複する他の全て領域と異なるものである。本発明の実施形態では、このユニーク値は、バーがつぶれて入る行に対応する。

この処理は、新しい領域（つまり、被テスト領域）が作られる度に利用されるか、又は、代わりに、領域が選択から外されたときに、非重複値を見つけてその領域に割り当てることによって、うまく機能する。
１）最初に、被テスト領域に最小値（つまり、０）を割り当てる。これは、第１行に対応する。この行は、スペクトラムより上部又は下部に配置される。
２）重複に関して、この値、つまり、行を共有しているか、既存の各領域と照合（check）する。これは、次によって実現される。
２ａ）被テスト領域の左端（つまり、スタート周波数）だけをスタート及びストップ周波数で包含する領域を検出する。
２ｂ）被テスト領域の右端（つまり、ストップ周波数）だけをスタート及びストップ周波数で包含する領域を検出する。
２ｃ）被テスト領域が、これと比較される領域内に完全に含まれるか、又は、比較される領域が被テスト領域内に完全に含まれるようなスタート及びストップ周波数を有する領域を検出する。
３）条件２ａ〜２ｃの１つでも真（true）と判断される領域が検出されれば、真の条件を満たした比較された領域と異なる値を被テスト領域に設定する。実現可能な仕組みの１つとしては、被テスト領域の値に１を加えることで、これは次の行を選択することに対応する。
４）被テスト領域の値が変更されたときは、最初（ステップ１）から全ての既存領域についてアルゴリズムが繰り返される。これは、被テスト領域が、周波数値を共有する他の全領域と異なる値を有すると判明するまで続く。

複数行に対応する利用可能な全ての値を照合してうまくいかなかったときには、ユーザに警告が発せられる。この警告に応答して、ユーザは重複を回避する領域を再定義しても良い。別のやり方としては、ユーザは重複を起こす領域を削除し、その上で所望の関心領域を再定義しても良い。

装置の実施形態では、非選択関心領域の選択は、表示において他の目的よりも優先する。従って、もし２つの領域がタッチ・スクリーン上で指で容易に選択するには近すぎる場合には、タッチ・スクリーンを用いた次の選択で所望の非選択領域を選択できるように、最初の選択が間違っていたとしても、その領域を選択領域とする。本発明の実施形態は、タッチ・スクリーンを用いたポータブル試験装置に向けたものなので、この特徴は現場におけるオペレータの操作性を改善するものとなる。

各領域についてのパラメータは、ユーザによって指定されて、蓄積されても良い。これらパラメータは、ユーザの入力に応じて、１つの領域に適用されても良いし、複数領域からなるグループに適用されても良い。本発明の実施形態では、選択領域を囲む境界及び非選択領域を表す複数のバーは、与えられたパラメータに対応して色分けされる。図５では、色を表すためにハッチングを用いて示している。ここで、黒塗りの非選択領域１６に加えて、選択領域１０の輪郭に黒の実線があることに注意されたい。凡例に示すように、色は、既知、未知などの特性（disposition）パラメータに対応している。特性パラメータは、特に、政府の指定したものに基づくスペクトラムにない信号のような怪しい信号を特定する作業をするなど、信号の特定（identification）に関連して使うと有益なパラメータである。信号形式名（信号形式名は、ある領域で検出された信号に関するのもので、「なし」も含む）、信号インスタンス名（信号インスタンス名は、周波数割り当て、チャンネル又は帯域に関するのもので、場合によっては「なし」）、記述名（記述名は領域に関するもので、初期設定では信号形式名としても良い）及びコメント（領域に関するユーザの注釈であり、初期設定では「ブランク」に設定しても良い）などの他のパラメータについても、色分けによって識別されるようにしても良い。この色分けによって、ユーザは所望の基準に基づいて素早く視覚的に関心領域を区別できる。別の実施形態では、例えば、白黒ディスプレイを採用し、色の代わりにハッチングを用いても良い。更に別の実施形態では、点線や実線のようなライン・パターンを用いても良い。

本発明の実施形態では、関心領域の集合体が作られて蓄積される。この集合体は、１つの関心領域、又は、複数の関心領域から構成しても良い。集合体は、全て定義された関心領域から構成しても良い。その代わりに、集合体が、画面上に現在現れている関心領域に対応するものであっても良い。この集合体は、複数の関心領域を選択することで、ユーザが特定しても良い。この選択は、複数の非選択領域の周りにボックスを描いたり、Ｃｔｒｌキーのようなキーを押し下げながら、各所望領域を順番に選択することによって行っても良い。集合体は、関心領域に関するパラメータに基づいて選択するようにしても良い。例えば、集合体を作るのに、関心領域が既知又は未知の信号に対応するかどうかの特性を用いても良い。

蓄積された集合体は、取り出し（retrieve：回復）ても良い。一度取り出して、別の関心領域を追加したり、集合体から関心領域を削除しても良い。そして、集合体は残しておいて、集合体の修正バージョンを蓄積するようにしても良い。

更に別の実施形態では、集合体にタイム・スタンプが関連づけられて一緒に蓄積されることで、時間基準が与えられる。そして、集合体に関連づけられたタイム・スタンプに基づいて集合体が取り出されるようにしても良い。

別の実施形態では、地理的な基準が集合体と関連づけられる。これは、ＲＦスペクトラム・エネルギーの内容は地理で変化するために有益である。この変化は、一部としては、利用可能なスペクトラムの地方自治体による割り当て、異なる地域で異なる通信規格を産業上採用していること、又は、単純にＲＦ伝播の物理特性が原因となっている。実施形態によっては、地理的基準がユーザの入力によって与えられる。他の実施形態としては、地理的基準がＧＰＳ（global positions system）や類似するシステムによって与えられる。更に別の実施形態では、装置の現在位置に基づいて、ＧＰＳにより装置が自動的に集合体を呼び戻して表示するように設定される。

集合体は、スプレットシートのようなテキスト・ベースの表フォーマットを用いて、データ・ベース又は表として手作業で形成しても良い。これによってユーザは、測定のために現場に出て行く前に、関心領域の集合体を用意できる。

本発明による装置の更に別の実施形態では、関心領域のパラメータは、信号形式及び周波数割り当てを自動的に特定するために使用される。多くの信号形式は、周波数スペクトラムの範囲に基づいて決定できる。従って、信号形式は、関心領域と関連づけることができる。例えば、ＧＳＭは、おおよそ２００ｋＨｚの帯域幅を伴う信号形式である。２００ｋＨｚの指定された許容誤差内の帯域幅で作られたどの領域も、データ・ベースを参照するようトリガを生じさせることとなり、ＧＳＭを含め、アナログＦＭのような２００ｋＨｚ帯域幅を有する他の信号形式と一緒に、いくつかの信号形式が返ってくる結果となる。指定許容誤差は、測定装置を出荷するときに、初期設定で用意されていてもよい。指定許容誤差は、また、ユーザが設定しても良い。許容誤差が大きくなるほど、偽陽性が得られる可能性が高くなる一方、許容誤差があまりに狭いと、偽陰性の結果が得られてしまうかもしれない。上述のようにして領域の帯域幅が変更されると、新しい信号形式が適用可能かどうか見るために、データ・ベースが自動的に再照合（recheck）される。

一度、信号形式の候補リストが提供されたら、ユーザはそのリストから選択しても良い。一度、信号形式が選択されたら、関心領域の中心周波数及び選択された信号形式を用いて、周波数割り当てデータ・ベースが参照される。更に別の実施形態では、選択された信号形式が複数チャンネルに分割された周波数割り当てを有する信号に対応すると、関心領域の中心周波数に最も近い周波数を有するチャンネルが求められる。チャンネル及びその周波数の両方が利用可能である。１つのチャンネルは、１つの信号形式を含んでいて、既知のインターバルだけ間隔を置いて配置された複数の周波数帯域を表す。

別の実施形態では、周波数割り当てデータ・ベースは、関心領域の中心周波数及び与えられた許容誤差値を用いて選択される。この第２の検索によって、可能性のある信号形式及び周波数割り当てが更に減少する。

帯域幅及び周波数割り当ての両方による最終選択が完了したら、可能性のある候補のリストがユーザによる最終選択のために用意される。可能性のある候補が１つだけの場合では、値が自動的に選択されるか、又は、ユーザが確認して選択するために表示される。

図６のブロック図は、本発明による方法の実施形態を示している。関心領域は、ユーザによって定義されるか、又は、予め定義された複数の関心領域（Region of interest：ROI）１１０の利用可能な集合体からユーザによって選択される。関心領域の帯域幅は、可能ならその許容誤差と共に１２０で求められ、関心領域の帯域幅に対応する信号形式リスト１４０を生成するために検索（search）１３０が実行される。もし満足な結果が得られなければ、ユーザは関心領域の帯域幅を再定義するか、又は、許容誤差を増加させても良い。

関心領域の中心周波数が１５０で求められる。点線で示されるように、実施形態によっては、ユーザは信号形式リスト１６０から信号形式を選択する。検索１７０を実行し、信号形式に基づいて周波数割り当てを検索すると共に、中心周波数値とその中心周波数の許容誤差を一緒に検索する。周波数割り当てリスト１８０が、定義された複数の関心領域に基づいて供給される。ユーザは、供給されたこのリストから信号を選択できる。別の実施形態としては、周波数割り当ての検索前に、信号形式リストからユーザが選択をしないものもある。

例えば、関心領域が許容誤差２００ｋＨｚ内の帯域幅を有する場合、信号形式リストは、ＧＳＭを含めて供給される。オプションのユーザによるＧＳＭ選択に基づいて、周波数割り当て表が検索される。チャンネル／周波数の表が、その周波数範囲内に関し、選択された信号形式を用いて、全てのチャンネルについて検索される。もし検索が、関心領域の中心周波数１９３３.０９ＭＨｚの１％許容誤差内におけるＧＳＭに関するものであるなら、次の表が可能性のある候補のリストを表している。本発明の実施形態では、ユーザはこのリストから選択できる。別の実施形態としては、チャンネル５２６が関心領域の中心周波数に最も近いので、自動的に選択されても良い。

更に別の実施形態では、地理的基準が入力される。地理的基準は、ユーザの入力又はＧＰＳによって供給されても良い。既知の全信号形式を検索するのではなく、測定装置が現在位置する地域において利用されている信号形式についてのみ検索される。同じことが周波数割り当てについても当てはまり、測定装置が現在位置する地域において利用されている既知の周波数割り当てのみ検索される。

図６に示すように、帯域幅が最初に検索され、続いて周波数割り当てが検索される。別の実施形態としては、周波数割り当てが最初に検索される。当業者であれば、本願で提示された技術に基づいて、この別の実施形態を容易に実現できるであろう。

上述したユーザ・インタフェースの機能性及び信号形式特定機能は、試験装置上で動作するコンピュータ・プログラム・コードとして実現しても良い。このプログラム・コードは、ハード・ドライブ、磁気媒体、オプティカル媒体、フラッシュ・メモリ、メモリ・カード、ファームウェア内に収録することで提供するか、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）の一部として実現しても良い。

１０ 関心領域
１２ 非選択関心領域
１６ 黒塗りの非選択領域

Claims (1)

1. 測定装置を用いて周波数スペクトラムを取得するステップと、
   上記周波数スペクトラムを表示画面上に表示するステップと、
   上記周波数スペクトラムに関する関心のある第１周波数帯域幅が選択状態にあることを示す第１関心領域を表示するステップと、
   上記第１関心領域が選択状態から外されると、非選択状態の上記第１関心領域を上記表示画面上のバー表示領域が有する複数行中の第１行に沿って上記第１周波数帯域幅を有する第１バーとして表示すると共に、上記第１行に対応する第１割当値を上記第１関心領域に割り当てるステップと、
   上記周波数スペクトラムに関する関心のある第２周波数帯域幅が選択状態にあることを示す第２関心領域を表示するステップと、
   上記第２関心領域が選択状態から外されると、非選択状態の上記第２関心領域に上記第１割当値を割り当てるステップと、
   上記第２関心領域の上記第２周波数帯域幅を上記第１関心領域の上記第１周波数帯域幅と照合し、上記第１及び第２周波数帯域幅に重複があるかどうか決定するステップと、
   上記第１及び第２周波数帯域幅に重複があるときは、上記第２関心領域の上記第１割当値を上記複数行中の第２行に対応する第２割当値に変更するステップと、
   非選択状態の上記第２関心領域に上記第２割当値が割り当てられているときは、非選択状態の上記第２関心領域を上記バー表示領域が有する上記複数行中の上記第２行に沿って上記第２周波数帯域幅を有する第２バーとして表示し、非選択状態の上記第２関心領域に上記第１割当値が割り当てられているときは、非選択状態の上記第２関心領域を上記複数行中の上記第１行に沿って上記第２周波数帯域幅を有する第２バーとして表示するステップと、
   上記第１又は第２バーを選択することにより、選択された上記第１又は第２バーに対応する上記第１又は第２関心領域を表示すると共に、先に選択されていた関心領域が選択状態から外されるステップと
   を具える測定装置の関心領域管理方法。

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