JP5712992B2 - Noise power measuring apparatus and noise power measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、雑音電力を測定する雑音電力測定装置および雑音電力測定方法に関する。 The present invention relates to a noise power measuring device and a noise power measuring method for measuring noise power.
無線信号などを受信する受信機の受信信号には、信号成分と雑音成分とが含まれている。このような受信信号から信号成分のみを抽出するためには、雑音成分の電力である雑音電力を正確に測定する必要がある。 A reception signal of a receiver that receives a radio signal or the like includes a signal component and a noise component. In order to extract only the signal component from such a received signal, it is necessary to accurately measure the noise power that is the power of the noise component.
特許文献１（特開２０１０−１９３３７１号公報）には、予め、信号を全く受信しない状態（無入力状態）で雑音電力を測定することなく、受信信号の雑音電力を測定する技術が開示されている。例えば、プレストーク通信のように、雑音成分のみが含まれる状態と、雑音成分と信号成分とが含まれる状態と、が存在する場合において、雑音成分が含まれる状態における振幅包絡値の度数分布の特性（レイリー分布）と、雑音成分と信号成分とが含まれる状態における振幅包絡値の度数分布の特性（仲上−ライス分布）とが、それぞれ異なる極大点を示す性質を利用し、受信信号の雑音電力を測定する。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-193371) discloses a technique for measuring noise power of a received signal without measuring noise power in a state where no signal is received (no input state) in advance. Yes. For example, when there is a state that includes only a noise component and a state that includes a noise component and a signal component, as in PressTalk communication, the frequency distribution of the amplitude envelope value in a state that includes the noise component is present. Using the property that the characteristic (Rayleigh distribution) and the frequency distribution characteristic (Nakagami-Rice distribution) of the amplitude envelope value in the state including the noise component and the signal component show different local maxima, Measure the noise power.
特許文献１に開示の技術では、例えば、プレストーク通信のように、雑音成分のみが含まれる状態と、雑音成分と信号成分が含まれる状態と、が存在する場合において、受信信号の雑音電力を測定することができる。しかしながら、例えば、放送波のように、信号成分が長時間継続して含まれる信号を受信する場合には、雑音成分のみが含まれる状態がなく、雑音成分と信号成分が含まれる状態のみになるため、振幅包絡値の度数分布においても、雑音成分と信号成分が含まれる状態における分布特性（仲上−ライス分布）のみを示すことになる。したがって、信号成分が長時間継続して含まれる信号を受信する場合には、特許文献１に開示の技術を用いることができない。 In the technique disclosed in Patent Document 1, for example, in the case where there are a state in which only a noise component is included and a state in which a noise component and a signal component are included as in PressTalk communication, the noise power of the received signal is reduced. Can be measured. However, for example, when receiving a signal containing a signal component continuously for a long time, such as a broadcast wave, there is no state containing only a noise component, but only a state containing a noise component and a signal component. Therefore, also in the frequency distribution of the amplitude envelope value, only the distribution characteristic (Nakagami-Rice distribution) in a state in which a noise component and a signal component are included is shown. Therefore, when receiving a signal containing a signal component for a long time, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot be used.
本発明の目的は、受信信号に信号成分が長時間継続して含まれる信号を受信する場合にも、受信信号の雑音電力を測定することができる、雑音電力測定装置および雑音電力測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a noise power measuring device and a noise power measuring method capable of measuring the noise power of a received signal even when a signal whose signal component is continuously included in the received signal is received. There is to do.
上記目的を達成するために本発明の雑音電力測定装置は、
入力された信号から受信信号スペクトラムを生成する受信信号スペクトラム変換手段と、
前記受信信号スペクトラム変換手段が生成した前記受信信号スペクトラムからパワースペクトラムを生成するパワースペクトラム生成手段と、
前記パワースペクトラム生成手段が生成した前記パワースペクトラムを用いて、デシベル換算した電力値に対する度数分布を生成し、該生成した度数分布に基づいて、最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する決定手段と、を備える。
In order to achieve the above object, the noise power measuring apparatus of the present invention is
A received signal spectrum converting means for generating a received signal spectrum from the input signal;
Power spectrum generating means for generating a power spectrum from the received signal spectrum generated by the received signal spectrum converting means;
Using the power spectrum generated by the power spectrum generation means, a frequency distribution for the power value converted to decibels is generated, and based on the generated frequency distribution, the power value of the maximum frequency is a noise power in the input signal. Determining means for determining.
上記目的を達成するために本発明の入力された信号の雑音電力を測定する雑音電力測定装置における雑音電力測定方法は、
入力された信号から受信信号スペクトラムを生成する受信信号スペクトラム変換ステップと、
前記受信信号スペクトラム変換ステップが生成した前記受信信号スペクトラムからパワースペクトラムを生成するパワースペクトラム生成ステップと、
前記パワースペクトラム生成ステップが生成した前記パワースペクトラムを用いて、デシベル換算した電力値に対する度数分布を生成し、該生成した度数分布に基づいて、最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する決定ステップと、を備える。
In order to achieve the above object, a noise power measuring method in a noise power measuring apparatus for measuring the noise power of an input signal of the present invention,
A reception signal spectrum conversion step for generating a reception signal spectrum from the input signal;
A power spectrum generation step of generating a power spectrum from the reception signal spectrum generated by the reception signal spectrum conversion step;
The power spectrum generated in the power spectrum generation step is used to generate a frequency distribution for the power value converted in decibels, and based on the generated frequency distribution, the power value of the maximum frequency is a noise power in the input signal. And a determination step for determining.
本発明によれば、受信信号に信号成分が長時間継続して含まれる信号を受信する場合にも、受信信号の雑音電力を測定することができる。 According to the present invention, it is possible to measure the noise power of a received signal even when receiving a signal whose signal component is continuously included in the received signal for a long time.
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の雑音電力測定装置の構成を示すブロック図である。本発明に係る雑音電力測定装置は、空中線１を有し、空中線１を介して無線信号を受信する受信機２に接続され、受信機２の受信信号に含まれる雑音電力を測定するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the noise power measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The noise power measuring device according to the present invention has an antenna 1 and is connected to a receiver 2 that receives a radio signal via the antenna 1 and measures noise power contained in a received signal of the receiver 2. .
図１を参照すると、雑音電力測定装置１０は、受信信号スペクトラム変換部１１と、パワースペクトラム生成部１２と、決定部１３とを有する。決定部１３は、デシベル変換部１４と、度数分布生成部１５と、最大度数検出部１６とを有する。 Referring to FIG. 1, the noise power measurement device 10 includes a reception signal spectrum conversion unit 11, a power spectrum generation unit 12, and a determination unit 13. The determination unit 13 includes a decibel conversion unit 14, a frequency distribution generation unit 15, and a maximum frequency detection unit 16.
受信信号スペクトラム変換部１１は、受信機２から入力された受信信号ｒ（ｔ）に対して、式（1）に示すフーリエ変換処理を行って、受信信号スペクトラムＲ（ｆ）を生成し、パワースペクトラム生成部１２に出力する。 The received signal spectrum conversion unit 11 performs a Fourier transform process shown in Expression (1) on the received signal r (t) input from the receiver 2 to generate a received signal spectrum R (f), and the power Output to the spectrum generator 12.
パワースペクトラム生成部１２は、受信信号スペクトラム変換部１１から入力された受信信号スペクトラムＲ（ｆ）に対して、式（２）に示す処理を行って、パワースペクトラムＷ（ｆ）を生成し、決定部１３に出力する。 The power spectrum generation unit 12 generates the power spectrum W (f) by performing the process shown in Equation (2) on the reception signal spectrum R (f) input from the reception signal spectrum conversion unit 11 To the unit 13.
決定部１３は、パワースペクトラム生成部１２が生成したパワースペクトラムＷ（ｆ）をデシベル変換し、その電力値に対する度数分布における最大度数を検出し、その最大度数となる電力を、雑音電力として決定する。 The determination unit 13 performs a decibel transform on the power spectrum W (f) generated by the power spectrum generation unit 12, detects the maximum frequency in the frequency distribution for the power value, and determines the power that becomes the maximum frequency as noise power. .
デシベル変換部１４は、パワースペクトラム生成部１２から入力されたパワースペクトラムＷ（ｆ）に対して式（３）に示す処理を行って、デシベル（ｄＢ）単位のパワースペクトラムＸ（ｆ）を生成し、度数分布生成部１５に出力する。 The decibel conversion unit 14 performs the process shown in Expression (3) on the power spectrum W (f) input from the power spectrum generation unit 12 to generate a power spectrum X (f) in decibel (dB) units. And output to the frequency distribution generation unit 15.
度数分布生成部１５は、デシベル変換部１４から入力されたパワースペクトラムＸ（ｆ）を用い、電力値に対する度数分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）を求め、最大度数検出部１６に出力する。（以下では、ｄＢ単位のパラメータは、パラメータの後ろに“＿ｄＢ”を付す）。 The frequency distribution generation unit 15 uses the power spectrum X (f) input from the decibel conversion unit 14 to obtain a frequency distribution f (p_dB) with respect to the power value and outputs it to the maximum frequency detection unit 16. (Hereinafter, “_dB” is appended to the parameter in dB unit).
度数分布の区間刻み幅は、ｄＢ単位で所望する度数分布における測定分解能に合わせて決定することができる。例えば、０．１ｄＢ単位で度数分布を生成する場合、区間刻み幅を０．１ｄＢとする。 The interval step size of the frequency distribution can be determined according to the measurement resolution in the desired frequency distribution in dB. For example, when the frequency distribution is generated in units of 0.1 dB, the interval step size is set to 0.1 dB.
なお、度数分布を求める方法としては、パワースペクトラムＸ（ｆ）から求める方法のほか、パワースペクトラムＸ（ｆ）を時系列に並べたパワースペクトログラムＸ（ｆ，ｔ）から求める方法もある。しかし、パワースペクトログラムＸ（ｆ，ｔ）から求める度数分布は、データ数が増えたパワースペクトラムから求める度数分布と同じである。そのため、以降はパワースペクトラムＸ（ｆ）から求める方法のみについて説明する。 In addition to the method of obtaining the frequency distribution from the power spectrum X (f), there is a method of obtaining the frequency distribution from a power spectrogram X (f, t) in which the power spectrum X (f) is arranged in time series. However, the frequency distribution obtained from the power spectrogram X (f, t) is the same as the frequency distribution obtained from the power spectrum with the increased number of data. Therefore, hereinafter, only a method for obtaining from the power spectrum X (f) will be described.
最大度数検出部１６は、度数分布生成部１５から入力された度数分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）における最大度数を検出し、最大度数となる電力Ｐｍａｘ＿ｄＢを、雑音電力の測定値として出力する。 The maximum frequency detection unit 16 detects the maximum frequency in the frequency distribution f (p_dB) input from the frequency distribution generation unit 15, and outputs the power Pmax_dB serving as the maximum frequency as a measured value of noise power.
次に、最大度数となる電力Ｐｍａｘ＿ｄＢを、雑音電力の測定値とすることができる理由を説明する。 Next, the reason why the power Pmax_dB that is the maximum frequency can be used as a measured value of noise power will be described.
一般に、雑音成分は、電圧がガウス分布を示すガウス雑音であると想定することができ、さらに、複素ガウス雑音の包絡線分布はレイリー分布を示すことが知られている。 In general, the noise component can be assumed to be Gaussian noise in which the voltage exhibits a Gaussian distribution, and the envelope distribution of the complex Gaussian noise is known to exhibit a Rayleigh distribution.
受信信号ｒ（ｔ）は、信号成分ｓ（ｔ）と雑音成分ｎ（ｔ）の合成であり、ｒ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｎ（ｔ）と表すことができる。フーリエ変換の線形性から、受信信号ｒ（ｔ）のフーリエ変換結果（スペクトラム）はＲ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）＋Ｎ（ｆ）と表すことができる。 The received signal r (t) is a combination of the signal component s (t) and the noise component n (t), and can be expressed as r (t) = s (t) + n (t). From the linearity of the Fourier transform, the Fourier transform result (spectrum) of the received signal r (t) can be expressed as R (f) = S (f) + N (f).
ガウス分布に対するフーリエ変換結果もまたガウス分布であるので、ｎ（ｔ）がガウス分布ならばＮ（ｆ）もガウス分布である。ここでＳ（ｆ’）＝０（ｆ＝ｆ’では信号成分がない）とすると、スペクトラムＲ（ｆ’）はＲ（ｆ’）＝Ｎ（ｆ’）であり、Ｒ（ｆ’）の包絡線分布はレイリー分布となる。 Since the Fourier transform result for the Gaussian distribution is also a Gaussian distribution, if n (t) is a Gaussian distribution, N (f) is also a Gaussian distribution. If S (f ′) = 0 (no signal component at f = f ′), the spectrum R (f ′) is R (f ′) = N (f ′), and R (f ′) The envelope distribution is a Rayleigh distribution.
一般に、無線通信において、受信信号を時間と周波数に分解する（スペクトログラム）と、信号成分よりも雑音成分が支配的である。したがって、スペクトラムＲ（ｆ）に対する包絡線分布では、信号成分Ｓ（ｆ）を無視することができる。この場合、スペクトラムＲ（ｆ）の包絡線分布はＲ（ｆ’）と同じレイリー分布となる。 Generally, in radio communication, when a received signal is decomposed into time and frequency (spectrogram), a noise component is dominant over a signal component. Therefore, the signal component S (f) can be ignored in the envelope distribution for the spectrum R (f). In this case, the envelope distribution of the spectrum R (f) is the same Rayleigh distribution as R (f ′).
次に、包絡線分布がレイリー分布の信号に対してｄＢ単位の電力分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）を求める。 Next, a power distribution f (p_dB) in dB is obtained for a signal having an envelope distribution of a Rayleigh distribution.
複素ガウス雑音の包絡線分布ｑ（ρ）は、雑音電力σ2、包絡線ρを用いて、以下のように表すことができる。 The envelope distribution q (ρ) of complex Gaussian noise can be expressed as follows using the noise power σ 2 and the envelope ρ.
ここで、電力ｓを用いて式（６）の変数変換を行う。 Here, the variable conversion of Formula (6) is performed using electric power s.
式（７）が成立するため、真値での電力分布ｒ（ｓ）は、式（８）となる。 Since Expression (7) is established, the power distribution r (s) at the true value becomes Expression (8).
さらに、式（９）に示される電力ｐ＿ｄＢを用いて変数変換を行う。 Furthermore, variable conversion is performed using electric power p_dB shown in Expression (9).
式（１０）が成立するため、ｄＢ単位での電力分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）は、式（１１）と表される。 Since Expression (10) holds, the power distribution f (p_dB) in dB is expressed as Expression (11).
式（１２）が成立するため、式（１１）は式（１３）と表される。 Since Expression (12) is established, Expression (11) is expressed as Expression (13).
式（１４）で表されるｕについては、式（１５）の関係が成立する。 For u represented by Expression (14), the relationship of Expression (15) is established.
したがって、ｆ（ｐ＿ｄＢ）を微分した結果は、式（１６）となる。 Therefore, the result of differentiating f (p_dB) is expressed by equation (16).
式（１６）において、式（１７）を満たすため、ｆ（ｐ＿ｄＢ）の微分が０となるためには、式（１８）の条件を満たす必要がある。 In Expression (16), in order to satisfy Expression (17), in order for the derivative of f (p_dB) to be 0, the condition of Expression (18) needs to be satisfied.
式（１８）を満たすＰｍａｘ＿ｄＢは、式（１９）のように表すことができる。 Pmax_dB satisfying Expression (18) can be expressed as Expression (19).
そのため、式（２０）に表されるＰｍａｘ＿ｄＢにおいて、ｄＢ単位の電力分布は極大となり、ｄＢ単位の雑音電力は、 For this reason, in Pmax_dB represented by the equation (20), the power distribution in dB unit is maximum, and the noise power in dB unit is
に一致する。 Matches.
したがって、度数分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）における最大度数となる電力Ｐｍａｘ＿ｄＢを、雑音電力の測定値とすることができる。 Therefore, the power Pmax_dB that is the maximum frequency in the frequency distribution f (p_dB) can be used as a measured value of the noise power.
図２は、式（１６）すなわちｄＢ単位での電力分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）のグラフである。図２においては、σ＝１、すなわち雑音電力は、０ｄＢである。図２に示すグラフからも、極大値を示す電力が０ｄＢであり、雑音電力と一致していることが分かる。 FIG. 2 is a graph of Expression (16), that is, the power distribution f (p_dB) in dB units. In FIG. 2, σ = 1, that is, the noise power is 0 dB. Also from the graph shown in FIG. 2, it can be seen that the power showing the maximum value is 0 dB, which matches the noise power.
空中線１や受信機２の動作は当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な説明は省略する。 Since the operations of the antenna 1 and the receiver 2 are well known to those skilled in the art and are not directly related to the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
次に、本実施形態の雑音電力測定装置１０の動作を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the noise power measuring apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
受信信号スペクトラム変換部１１は、受信機２から受信信号ｒ（ｔ）を受け取ると、式（１）に示すフーリエ変換を行って受信信号スペクトラムＲ（ｆ）を生成し、パワースペクトラム生成部１２に出力する（ステップＳ１）。 When the reception signal spectrum conversion unit 11 receives the reception signal r (t) from the receiver 2, the reception signal spectrum conversion unit 11 generates a reception signal spectrum R (f) by performing a Fourier transform represented by the equation (1). Output (step S1).
パワースペクトラム生成部１２は、受信信号スペクトラム変換部１１より受信信号スペクトラムＲ（ｆ）を受け取ると、式（２）に示す処理を行ってパワースペクトラムＷ（ｆ）を生成し、デシベル変換部１４に出力する（ステップＳ２）。 When receiving the received signal spectrum R (f) from the received signal spectrum converting unit 11, the power spectrum generating unit 12 generates the power spectrum W (f) by performing the process shown in Expression (2), and sends it to the decibel converting unit 14. Output (step S2).
デシベル変換部１４は、パワースペクトラム生成部１２よりパワースペクトラムＷ（ｆ）を受け取ると、式（３）に示す処理を行って、ｄＢ単位のパワースペクトラムＸ（ｆ）を生成し、パワースペクトラムＸ（ｆ）を度数分布生成部１５に出力する（ステップＳ３）。 When the decibel conversion unit 14 receives the power spectrum W (f) from the power spectrum generation unit 12, the decibel conversion unit 14 performs the process shown in Expression (3) to generate the power spectrum X (f) in dB unit, and the power spectrum X ( f) is output to the frequency distribution generator 15 (step S3).
度数分布生成部１５は、パワースペクトラムＸ（ｆ）を、所定の回数（Ｎ）以上、受け取ったか否かを判定する（ステップＳ４）。 The frequency distribution generation unit 15 determines whether or not the power spectrum X (f) has been received a predetermined number of times (N) or more (step S4).
なお、所定の回数（Ｎ）は１以上であればよい。また、例えば、Ｎ＝１ならばパワースペクトラム、Ｎ＞１ならばパワースペクトログラムを示すことになる。Ｎが大きいほど、測定値の精度は高く、測定時間は長くなり、Ｎが小さいほど、測定値の精度は低く、測定時間は短くなる。そのため、測定値の精度と測定時間のトレードオフを考慮し、測定回数（Ｎ）を変更することができる。 The predetermined number (N) may be 1 or more. For example, if N = 1, a power spectrum is shown, and if N> 1, a power spectrogram is shown. The larger N, the higher the accuracy of the measurement value, and the longer the measurement time. The smaller N, the lower the accuracy of the measurement value, and the shorter the measurement time. Therefore, the number of measurements (N) can be changed in consideration of the tradeoff between the accuracy of measurement values and measurement time.
パワースペクトラムＸ（ｆ）をＮ回以上受け取っていない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、度数分布生成部１５は、ステップＳ１の処理に戻る。 When the power spectrum X (f) has not been received N times or more (step S4: No), the frequency distribution generation unit 15 returns to the process of step S1.
パワースペクトラムＸ（ｆ）をＮ回以上受け取った場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、度数分布生成部１５は、Ｎ個のパワースペクトラムＸ（ｆ）を用いて、電力値に対する度数分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）を生成し、最大度数検出部１６に出力する（ステップＳ５）。 When the power spectrum X (f) is received N times or more (step S4: Yes), the frequency distribution generation unit 15 uses the N power spectra X (f) to obtain the frequency distribution f (p_dB) with respect to the power value. It is generated and output to the maximum frequency detector 16 (step S5).
ステップＳ５において、測定分解能（最小の測定値）をＭ、区間刻み幅をＤとすると、度数分布の１区間目（Ｘ（ｆ＿１））が「Ｍ−Ｄ／２〜Ｍ＋Ｄ／２（ただしＭ＋Ｄ／２は含まない）」、２区間目（Ｘ（ｆ＿２））が「Ｍ＋Ｄ／２〜Ｍ＋３Ｄ／２（ただしＭ＋３Ｄ／２は含まない）」となる。そして、度数分布生成部１５は、全区間ｆ（＝ｆ＿１，ｆ＿２，ｆ＿３，…）における度数を用い、度数分布を生成する。例えば、−１５０ｄＢの測定分解能（Ｍ＝−１５０）で測定する場合において、区間刻み幅を０．１ｄＢ（Ｄ＝０．１）とすれば、１区間目（Ｘ（ｆ＿１））は「−１５０．０５ｄＢ〜−１４９．９５ｄＢ（−１４９．９５ｄＢは含まない）」、２区間目（Ｘ（ｆ＿２））は「−１４９．９５ｄＢ〜−１４９．８５ｄＢ（−１４９．８５ｄＢは含まない）」となる。 In step S5, when the measurement resolution (minimum measurement value) is M and the interval step size is D, the first interval (X (f_1)) of the frequency distribution is “MD−2 to M + D / 2 (where M + D / 2 is not included) "and the second section (X (f_2)) is" M + D / 2 to M + 3D / 2 (however, M + 3D / 2 is not included) ". And the frequency distribution generation part 15 produces | generates a frequency distribution using the frequency in all the sections f (= f_1, f_2, f_3, ...). For example, when measuring at a measurement resolution of −150 dB (M = −150), if the step size is 0.1 dB (D = 0.1), the first interval (X (f_1)) is “−150. .05 dB to -149.95 dB (not including -149.95 dB) "and the second section (X (f_2)) is" -149.95 dB to -149.85 dB (not including -149.85 dB) " .
また、ステップＳ５において、区間刻み幅（Ｄ）が小さいほど、度数分布における分解能は高く、測定時間は長くなる。また、区間刻み幅（Ｄ）が大きいほど、度数分布における分解能は低く、測定時間は短くなる。そのため、度数分布における分解能と測定時間のトレードオフを考慮し、区間刻み幅（Ｄ）を変更することができる。 In step S5, the smaller the step size (D), the higher the resolution in the frequency distribution and the longer the measurement time. Further, the larger the step size (D), the lower the resolution in the frequency distribution and the shorter the measurement time. Therefore, the interval step size (D) can be changed in consideration of the trade-off between resolution and measurement time in the frequency distribution.
最大度数検出部１６は、入力された度数分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）における最大度数を検出し、その最大度数に対応する電力値を雑音電力として出力する（ステップＳ６）。 The maximum frequency detection unit 16 detects the maximum frequency in the input frequency distribution f (p_dB), and outputs a power value corresponding to the maximum frequency as noise power (step S6).
このように、本実施形態によれば、雑音電力測定装置１０は、ｄＢ単位の電力値の度数分布における最大度数の電力値が雑音電力に等しくなる性質を利用して、ｄＢ単位のパワースペクトラムの電力値に対する度数分布ｆ（ｐ＿ｄＢ）における最大度数を、雑音電力Ｐｍａｘ＿ｄＢとして出力する。 As described above, according to the present embodiment, the noise power measuring apparatus 10 uses the property that the power value of the maximum frequency in the frequency distribution of the power value in dB is equal to the noise power, and thus the power spectrum in dB unit. The maximum frequency in the frequency distribution f (p_dB) with respect to the power value is output as the noise power Pmax_dB.
そのため、雑音電力測定装置１０は、受信信号に信号成分が長時間継続して含まれる信号を受信する場合にも、受信信号の雑音電力を測定することができる。 Therefore, the noise power measuring apparatus 10 can measure the noise power of the received signal even when receiving a signal whose signal component is continuously included in the received signal for a long time.
また、特許文献１に開示された技術においては、真値の刻み幅で作成した振幅包絡値の度数分布における極大値を検出し、雑音電力を測定しているが、本実施形態においては、デシベル値の刻み幅で作成した電力値の度数分布における極大値を検出し、雑音電力を測定している。デシベル値の刻み幅で作成した度数分布は、真値の刻み幅で作成した度数分布に比べて、度数分布がより少ないデータ数で構成されていたとしても、理論曲線に近い性質を示す。そのため、雑音電力測定装置１０は、特許文献１に示された技術に比べて、より少ないデータ数で、受信信号の雑音電力を測定することができる。 Further, in the technique disclosed in Patent Document 1, the maximum value in the frequency distribution of the amplitude envelope value created with the step size of the true value is detected and the noise power is measured, but in the present embodiment, the decibel is measured. Noise power is measured by detecting the maximum value in the frequency distribution of the power value created with the step size. The frequency distribution created with the decibel step size shows characteristics close to the theoretical curve even if the frequency distribution is composed of a smaller number of data than the frequency distribution created with the true step size. Therefore, the noise power measurement device 10 can measure the noise power of the received signal with a smaller number of data than the technique disclosed in Patent Document 1.
なお、本実施形態において、無線信号を受信する受信機２の受信信号における雑音電力測定を想定して記載したが、本発明はこれに限られるものではなく、有線信号における雑音電力測定にも適用することができる。有線信号における雑音電力測定に適用する場合には、有線信号を入力するケーブルを受信信号スペクトラム変換部１１に接続することにより、受信信号スペクトラム変換部１１への入力とすればよい。 In the present embodiment, the noise power measurement in the reception signal of the receiver 2 that receives the radio signal has been described. However, the present invention is not limited to this and is also applied to the noise power measurement in the wired signal. can do. When applied to noise power measurement in a wired signal, a cable for inputting a wired signal may be connected to the received signal spectrum converting unit 11 to be input to the received signal spectrum converting unit 11.
また、受信信号スペクトラム変換部１１の前段にアナログ／ディジタル変換部を追加することで、受信信号スペクトラム変換部の処理にディジタル信号処理を用いることが可能となる。このため、汎用コンピュータを用いてソフトウェアで安価に実現でき、実用的である。 Further, by adding an analog / digital conversion unit before the reception signal spectrum conversion unit 11, digital signal processing can be used for processing of the reception signal spectrum conversion unit. Therefore, it can be realized at low cost by software using a general-purpose computer, and is practical.
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の雑音電力測定装置の構成を示すブロック図である。なお、図４において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the noise power measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG.
本実施形態の雑音電力測定装置２０は、第１の実施形態の雑音測定装置１０と比較して、決定部２１が決定部１３から変更されている点が異なる。決定部２１は決定部１３と比較して、デシベル変換部１４が削除されている点と、区間刻み幅算出部２２が追加されている点と、が異なる。 The noise power measuring device 20 of the present embodiment is different from the noise measuring device 10 of the first embodiment in that the determining unit 21 is changed from the determining unit 13. The determination unit 21 is different from the determination unit 13 in that the decibel conversion unit 14 is deleted and a section increment calculation unit 22 is added.
区間刻み幅算出部２２は、ｄＢ単位の区間刻み幅を真値の区間刻み幅に変換し、度数分布生成部２３に通知する。 The section step size calculation unit 22 converts the section step width in dB into a true section step width and notifies the frequency distribution generation unit 23 of the result.
図５は、区間刻み幅算出部２２で求められる区間刻み幅の例である。１区間目が「１．０×１０-5〜１．８×１０-5（−１００〜−９５ｄＢに相当）」、２区間目が「１．８×１０-5〜３．２×１０-5（−９５〜−９０ｄＢに相当）」、３区間目が「３．２×１０-5〜５．６×１０-5（−９０〜−８５ｄＢに相当）」となる。以降、同様の処理を行うことにより、等比間隔の区間刻み幅が求められる。 FIG. 5 is an example of the step size obtained by the step size calculator 22. The first section is “1.0 × 10 −5 to 1.8 × 10 −5 (corresponding to −100 to −95 dB)”, and the second section is “1.8 × 10 −5 to 3.2 × 10 −. 5 (equivalent to −95 to −90 dB) ”and the third section is“ 3.2 × 10 −5 to 5.6 × 10 −5 (corresponding to −90 to −85 dB) ”. Thereafter, by performing the same process, the interval step size at the equal ratio interval is obtained.
決定部２１において、度数分布生成部２３は、パワースペクトラム生成部１２から入力されたパワースペクトラムＷ（ｆ）に対して、区間刻み幅算出部２２から通知された等比間隔の区間刻み幅で、度数分布ｆ（ｐ）を生成し、度数分布ｆ（ｐ）を最大度数検出部１６に出力する。 In the determination unit 21, the frequency distribution generation unit 23 has a section step width of equal interval notified from the section step width calculation unit 22 with respect to the power spectrum W (f) input from the power spectrum generation unit 12. A frequency distribution f (p) is generated, and the frequency distribution f (p) is output to the maximum frequency detector 16.
最大度数検出部１６は、度数分布生成部２３から入力された度数分布ｆ（ｐ）における最大度数を検出し、最大度数となる電力Ｐｍａｘを、雑音電力の測定値として出力する。 The maximum frequency detection unit 16 detects the maximum frequency in the frequency distribution f (p) input from the frequency distribution generation unit 23, and outputs the power Pmax that is the maximum frequency as a measured value of noise power.
次に、本実施形態の雑音電力測定装置２０の動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する、なお、図６において、図３と同様の処理については同じ符号を付し、説明を省略する。また、以下では、区間刻み幅算出部２２は、ｄＢ単位の区間刻み幅を真値の区間刻み幅に変換し、度数分布生成部２３に通知するものとする。 Next, the operation of the noise power measuring apparatus 20 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 6. In FIG. 6, the same processes as those in FIG. To do. In the following description, it is assumed that the interval step size calculation unit 22 converts the interval step size in dB to a true interval step size and notifies the frequency distribution generation unit 23 of the converted value.
度数分布生成部２３は、パワースペクトラム変換部１２からの出力のパワースペクトラムＷ（ｆ）を、所定の回数（Ｎ）以上、受け取ったか否かを判定する（ステップＳ１１）。 The frequency distribution generation unit 23 determines whether or not the power spectrum W (f) output from the power spectrum conversion unit 12 has been received a predetermined number of times (N) or more (step S11).
パワースペクトラムＷ（ｆ）をＮ回以上受け取っていない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、度数分布生成部２３は、ステップＳ１の処理に戻る。 When the power spectrum W (f) has not been received N times or more (step S11: No), the frequency distribution generation unit 23 returns to the process of step S1.
パワースペクトラムＷ（ｆ）をＮ回以上受け取った場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、度数分布生成部２３は、Ｎ個のパワースペクトラムＷ（ｆ）を用いて、電力値に対する度数分布ｆ（ｐ）を生成し、最大度数検出部１６に出力する（ステップＳ１２）。 When the power spectrum W (f) is received N times or more (step S11: Yes), the frequency distribution generation unit 23 uses the N power spectra W (f) to calculate the frequency distribution f (p) for the power value. It is generated and output to the maximum frequency detector 16 (step S12).
度数分布を求める場合には、区間刻み幅を等差間隔とするのが一般的であるが、本実施形態のように区間刻み幅をｄＢ単位に合わせて等比間隔にすることによっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。 When obtaining the frequency distribution, it is common to set the interval increments to be equal intervals. However, by setting the interval increments to equal intervals according to the dB unit as in the present embodiment, The same effect as that of the first embodiment can be obtained.
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。 A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
（付記１）
入力された信号から受信信号スペクトラムを生成する受信信号スペクトラム変換手段と、
前記受信信号スペクトラム変換手段が生成した前記受信信号スペクトラムからパワースペクトラムを生成するパワースペクトラム生成手段と、
前記パワースペクトラム生成手段が生成した前記パワースペクトラムを用いて、デシベル換算した電力値に対する度数分布を生成し、該生成した度数分布に基づいて、最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する決定手段と、を備えることを特徴とする雑音電力測定装置。
(Appendix 1)
A received signal spectrum converting means for generating a received signal spectrum from the input signal;
Power spectrum generating means for generating a power spectrum from the received signal spectrum generated by the received signal spectrum converting means;
Using the power spectrum generated by the power spectrum generation means, a frequency distribution for the power value converted to decibels is generated, and based on the generated frequency distribution, the power value of the maximum frequency is a noise power in the input signal. A noise power measuring device comprising: a determining means for determining
（付記２）
付記１に記載の雑音電力測定装置において、
前記決定手段は、
前記パワースペクトラム生成手段が生成した前記パワースペクトラムを、デシベル変換し、デシベル単位のパワースペクトラムを生成するデシベル変換手段と、
前記デシベル変換手段が生成したデシベル単位のパワースペクトラムを用いて、等差間隔の刻み幅で電力値に対する度数分布を生成する度数分布生成手段と、
前記度数分布における最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する検出手段と、を備えることを特徴とする雑音電力測定装置。
(Appendix 2)
In the noise power measuring device according to attachment 1,
The determining means includes
The power spectrum generated by the power spectrum generating means is converted into decibels, and a decibel converting means for generating a power spectrum in decibels,
A frequency distribution generating means for generating a frequency distribution with respect to the power value at step intervals of equal intervals using the power spectrum in decibels generated by the decibel conversion means;
A noise power measuring apparatus comprising: a detecting unit that determines a power value of the maximum frequency in the frequency distribution as noise power in the input signal.
（付記３）
付記１に記載の雑音電力測定装置において、
前記決定手段は、
前記パワースペクトラム生成手段が生成した前記パワースペクトラムを用いて、等比間隔の刻み幅で電力値に対する度数分布を作成する度数分布作成手段と、
前記度数分布における最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する検出手段と、を備えることを特徴とする雑音電力測定装置。
(Appendix 3)
In the noise power measuring device according to attachment 1,
The determining means includes
Using the power spectrum generated by the power spectrum generating means, a frequency distribution creating means for creating a frequency distribution with respect to the power value with step widths of equal ratio intervals;
A noise power measuring apparatus comprising: a detecting unit that determines a power value of the maximum frequency in the frequency distribution as noise power in the input signal.
（付記４）
付記２または３に記載の雑音電力測定装置において、
前記度数分布生成手段は、１または複数の前記パワースペクトラムを用いて前記度数分布を作成することを特徴とする雑音電力測定装置。
(Appendix 4)
In the noise power measuring apparatus according to appendix 2 or 3,
The frequency distribution generation unit creates the frequency distribution using one or a plurality of the power spectrums.
（付記５）
付記２または３に記載の雑音電力測定装置において、
前記刻み幅は、変更可能であることを特徴とする雑音電力測定装置。
(Appendix 5)
In the noise power measuring apparatus according to appendix 2 or 3,
The noise power measuring device, wherein the step size can be changed.
（付記６）
付記１から５のいずれか１つに記載の雑音電力測定装置において、
受信信号スペクトラム変換手段の前段に設けられ、前記入力された信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備えることを特徴とする雑音電力測定装置。
(Appendix 6)
In the noise power measuring apparatus according to any one of appendices 1 to 5,
An apparatus for measuring noise power, further comprising analog / digital conversion means provided in a preceding stage of received signal spectrum conversion means for analog / digital conversion of the input signal.
（付記７）
入力された信号の雑音電力を測定する雑音電力測定装置における雑音電力測定方法であって、
前記入力された信号から受信信号スペクトラムを生成する受信信号スペクトラム変換ステップと、
前記受信信号スペクトラム変換ステップが生成した前記受信信号スペクトラムからパワースペクトラムを生成するパワースペクトラム生成ステップと、
前記パワースペクトラム生成ステップが生成した前記パワースペクトラムを用いて、デシベル換算した電力値に対する度数分布を生成し、該生成した度数分布に基づいて、最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する決定ステップと、を備えることを特徴とする雑音電力測定方法。
(Appendix 7)
A noise power measurement method in a noise power measurement device that measures noise power of an input signal,
A received signal spectrum converting step for generating a received signal spectrum from the input signal;
A power spectrum generation step of generating a power spectrum from the reception signal spectrum generated by the reception signal spectrum conversion step;
The power spectrum generated in the power spectrum generation step is used to generate a frequency distribution for the power value converted in decibels, and based on the generated frequency distribution, the power value of the maximum frequency is a noise power in the input signal. And a determination step for determining the noise power.
（付記８）
付記７に記載の雑音電力測定方法において、
前記決定ステップは、
前記パワースペクトラム生成ステップが生成した前記パワースペクトラムを、デシベル変換し、デシベル単位のパワースペクトラムを生成するデシベル変換ステップと、
前記デシベル変換ステップが生成したデシベル単位のパワースペクトラムを用いて、等差間隔の刻み幅で電力値に対する度数分布を生成する度数分布生成ステップと、
前記度数分布における最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する検出ステップと、を備えることを特徴とする雑音電力測定方法。
(Appendix 8)
In the noise power measurement method according to attachment 7,
The determining step includes
The power spectrum generated by the power spectrum generation step is converted to decibels, and a decibel conversion step of generating a power spectrum in decibels;
A frequency distribution generation step for generating a frequency distribution for the power value at step intervals of equal intervals using the power spectrum in decibels generated by the decibel conversion step;
A noise power measuring method comprising: a detecting step of determining a power value of the maximum frequency in the frequency distribution as noise power in the input signal.
（付記９）
付記７に記載の雑音電力測定方法において、
前記決定ステップは、
前記パワースペクトラム生成ステップが生成した前記パワースペクトラムを用いて、等比間隔の刻み幅で電力値に対する度数分布を作成する度数分布作成ステップと、
前記度数分布における最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する検出ステップと、を備えることを特徴とする雑音電力測定方法。
(Appendix 9)
In the noise power measurement method according to attachment 7,
The determining step includes
Using the power spectrum generated by the power spectrum generation step, a frequency distribution creation step of creating a frequency distribution for the power value with step widths at equal intervals,
A noise power measuring method comprising: a detecting step of determining a power value of the maximum frequency in the frequency distribution as noise power in the input signal.
（付記１０）
付記８または９に記載の雑音電力測定方法において、
前記度数分布生成ステップは、１または複数の前記パワースペクトラムを用いて前記度数分布を作成することを特徴とする雑音電力測定方法。
(Appendix 10)
In the noise power measurement method according to appendix 8 or 9,
In the frequency distribution generation step, the frequency distribution is created by using one or a plurality of the power spectrums.
（付記１１）
付記８または９に記載の雑音電力測定方法において、
前記刻み幅は、変更可能であることを特徴とする雑音電力測定方法。
(Appendix 11)
In the noise power measurement method according to appendix 8 or 9,
The method of measuring noise power, wherein the step size can be changed.
（付記１２）
付記７から１１のいずれか１つに記載の雑音電力測定方法において、
受信信号スペクトラム変換ステップでは、前記入力された信号をアナログ／ディジタル変換した後、受信信号スペクトラムを生成することを特徴とする雑音電力測定方法。
(Appendix 12)
In the noise power measurement method according to any one of appendices 7 to 11,
In the received signal spectrum converting step, a received signal spectrum is generated after analog / digital conversion of the input signal, and a noise power measuring method characterized by:
１ 空中線
２ 受信機
１０ 雑音電力測定装置
１１ 受信信号スペクトラム変換部
１２ パワースペクトラム生成部
１３ 決定部
１４ デシベル変換部
１５ 度数分布生成部
１６ 最大度数検出部
２０ 雑音電力測定装置
２１ 決定部
２２ 区間刻み幅算出部
２３ 度数分布生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 2 Receiver 10 Noise power measurement apparatus 11 Received signal spectrum conversion part 12 Power spectrum generation part 13 Determination part 14 Decibel conversion part 15 Frequency distribution generation part 16 Maximum frequency detection part 20 Noise power measurement apparatus 21 Determination part 22 Section step size Calculation unit 23 Frequency distribution generation unit
Claims (5)
前記受信信号スペクトラム変換手段が生成した前記受信信号スペクトラムからパワースペクトラムを生成するパワースペクトラム生成手段と、
前記パワースペクトラム生成手段が生成した前記パワースペクトラムを、デシベル変換し、デシベル単位のパワースペクトラムを生成するデシベル変換手段と、
前記デシベル変換手段が生成したデシベル単位のパワースペクトラムを用いて、等差間隔の刻み幅で電力値に対する度数分布を生成する度数分布生成手段と、
前記度数分布における最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する検出手段と、を備えることを特徴とする雑音電力測定装置。 A received signal spectrum converting means for generating a received signal spectrum from the input signal;
Power spectrum generating means for generating a power spectrum from the received signal spectrum generated by the received signal spectrum converting means;
The power spectrum generated by the power spectrum generating means is converted into decibels, and a decibel converting means for generating a power spectrum in decibels,
A frequency distribution generating means for generating a frequency distribution with respect to the power value at step intervals of equal intervals using the power spectrum in decibels generated by the decibel conversion means;
A noise power measuring apparatus comprising: a detecting unit that determines a power value of the maximum frequency in the frequency distribution as noise power in the input signal .
前記度数分布生成手段は、１または複数の前記パワースペクトラムを用いて前記度数分布を作成することを特徴とする雑音電力測定装置。 In the noise power measuring device according to claim 1 ,
The frequency distribution generation unit creates the frequency distribution using one or a plurality of the power spectrums.
前記刻み幅は、変更可能であることを特徴とする雑音電力測定装置。 In the noise power measuring device according to claim 1 ,
The noise power measuring device, wherein the step size can be changed.
受信信号スペクトラム変換手段の前段に設けられ、前記入力された信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備えることを特徴とする雑音電力測定装置。 In the noise power measuring device according to any one of claims 1 to 3 ,
An apparatus for measuring noise power, further comprising analog / digital conversion means provided in a preceding stage of received signal spectrum conversion means for analog / digital conversion of the input signal.
前記入力された信号から受信信号スペクトラムを生成する受信信号スペクトラム変換ステップと、
前記受信信号スペクトラム変換ステップが生成した前記受信信号スペクトラムからパワースペクトラムを生成するパワースペクトラム生成ステップと、
前記パワースペクトラム生成ステップで生成した前記パワースペクトラムを、デシベル変換し、デシベル単位のパワースペクトラムを生成するデシベル変換ステップと、
前記デシベル変換ステップで生成したデシベル単位のパワースペクトラムを用いて、等差間隔の刻み幅で電力値に対する度数分布を生成する度数分布生成ステップと、
前記度数分布における最大度数の電力値を前記入力された信号における雑音電力と決定する検出ステップと、を備えることを特徴とする雑音電力測定方法。 A noise power measurement method in a noise power measurement device that measures noise power of an input signal,
A received signal spectrum converting step for generating a received signal spectrum from the input signal;
A power spectrum generation step of generating a power spectrum from the reception signal spectrum generated by the reception signal spectrum conversion step;
The power spectrum generated in the power spectrum generating step is converted into decibels, and a decibel converting step of generating a power spectrum in decibels,
A frequency distribution generation step of generating a frequency distribution for the power value at step intervals of equal intervals using the decibel unit power spectrum generated in the decibel conversion step;
A noise power measuring method comprising: a detecting step of determining a power value of the maximum frequency in the frequency distribution as noise power in the input signal .
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