JP6664806B2 - 測定システム、測定装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線回線の遅延プロファイルを測定する測定システム、測定装置に関する。

周波数有効利用の観点から、ＵＨＦ帯の地上デジタル放送に混信を与えない条件で使用可能なＴＶホワイトスペース（ＴＶＷＳ）システムが注目されている。ＴＶＷＳを利用する国際規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａｆでは、通信速度を高速化するために複数チャネルの帯域を束ねて使用するチャネルアグリゲーションの機能が盛り込まれており、広帯域通信システムへの適用が期待されている。

ＴＶＷＳシステムでは、送信方向が一方向の放送システムとは異なり、双方向に信号を送受信する通信システムが想定される。このような新しい通信システムを制度化するにあたっては、使用する周波数帯における伝搬特性、特に遅延プロファイル特性（遅延分散、最大遅延）を明らかにする必要がある。

放送システムにおける遅延プロファイル特性は、受信した放送信号に含まれるチャネル推定用の制御信号（スキャッタードパイロット信号、ＳＰ信号）を利用して測定することができる。しかし、ＴＶＷＳシステムは、放送用として割り当てられた周波数帯のうち実際には使用されていない周波数帯を用いることから、かかる方法では遅延プロファイルを測定することができない。

特許第５４７８４５１号明細書 特許第４５５９３１６号明細書

このように、従来の遅延プロファイル特性の測定装置では、ＴＶＷＳシステムのように一次業務のシステムよりも周波数利用の優先度が低いシステムを対象とした測定や、複数チャネルを束ねて広い周波数帯域を利用するシステムを対象とした測定を行うことが困難という問題がある。本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、既存システムの電波を利用できない場合や使用周波数帯が広い場合にも適用することのできる遅延プロファイル特性の測定装置、測定システムを提供することを目的とする。

実施形態の測定システムは、複数のチャネルが配置された対象周波数帯の遅延プロファイルを測定する測定システムであって、前記チャネルの帯域幅の範囲で複数のキャリア信号を持つ送信信号を生成する変調部、および前記送信信号の周波数を前記チャネルの帯域幅の単位で前記複数のチャネルの配置に従い前記対象周波数帯を所定のタイミングで掃引するチャネル制御部を備えた送信器と、前記送信信号を前記チャネルごとに復調して復調信号を生成する復調部、および前記復調信号に基づき複数のチャネル推定を算出し、該複数のチャネル推定を前記複数のチャネルの配置に対応させて相互に接続し前記対象周波数帯のチャネル推定を算出する信号処理部を備えた測定器とを具備している。

また、実施形態の測定装置は、複数のチャネルが配置された対象周波数帯の遅延プロファイルを測定する測定装置であって、前記チャネルの帯域幅の範囲で複数のキャリア信号を持ち、前記チャネルの単位で周波数が掃引された送信信号を、前記チャネルの単位で復調して複数のチャネル推定を算出する復調部と、前記複数のチャネル推定を前記複数のチャネルの配置に対応させて相互に接続し、前記対象周波数帯のチャネル推定を算出する信号処理部とを具備している。

本発明によれば、遅延プロファイル特性を測定する測定装置、測定システムを提供することができる。

実施形態に係る測定システムの構成を示すブロック図である。 実施形態の測定システムにおいて用いるＩＳＤＢ−Ｔ準拠の信号を説明する概念図である。 実施形態の測定システムにおいて用いるＩ信号・Ｑ信号の様子を示す図である。 実施形態の測定システムにおいてガードバンドにキャリアを配置する様子を示す図である。 実施形態の測定システムの送信電波の周波数をチャネル単位で掃引する様子を示す図である。 実施形態の測定システムの測定概要を示す概念図である。 実施形態の測定システムにおいて受信電力を算出する信号のフレーム構成の様子を示す図である。 実施形態の測定システムの測定信号の位相解析について説明する図である。 実施形態の測定システムにおける受信チャネル信号の接続について説明する図である。 実施形態の測定システムにおける受信チャネル信号の接続について説明する図である。 実施形態の測定システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態の測定システムにおけるパラメータの例を示す図である。 実施形態の測定システムにおけるパラメータの例を示す図である。 実施形態の測定システムにおけるＩ／Ｑ分離データの例を示す図である。 実施形態の測定システムにおけるフーリエ変換後のスペクトラムの例を示す図である。 実施形態の測定システムにおける復調後のＩ，Ｑデータの例を示す図である。 実施形態の測定システムにおける信号の較正について説明する図である。 実施形態の測定システムにおける信号の較正について説明する図である。 実施形態の測定システムにおける信号の較正について説明する図である。 実施形態の測定システムにおける信号の較正について説明する図である。 得られた遅延プロファイルの例を示す図である。 得られた遅延プロファイルの例を示す図である。 ガードバンドの信号配置を変更した実施形態の変形例を示す図である。

（実施形態の構成）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、地上デジタル放送の周波数帯におけるＴＶＷＳシステムの遅延プロファイルを測定する例である。図１に示すように、実施形態に係る測定システムは、送信器１０および測定器２０を備えている。

ＴＶＷＳシステムは、優先順位がＴＶＷＳシステムよりも高い一次業務である放送システムに割り当てられた周波数帯のうち、実際には利用されていない周波数帯を用いて通信を行う。そのため、ＴＶＷＳシステムの遅延プロファイル特性を測定するには、放送波の代わりとなる電波を発射する測定用送信器が必要である。送信器１０は、かかる測定用送信器として機能する。

測定用送信器は、放送システムの周波数帯で電波を発射することから、当該放送システムに対する混信保護条件を満たすことが求められる。地上デジタル放送システムにおける隣接および隣々接チャネル間のＤ／ＵおよびＩ／Ｎ条件は、６ＭＨｚのチャネル帯域を前提として評価されるから、測定用送信器が送信する電波についても６ＭＨｚの帯域に収まることが望ましい。すなわち、測定用送信器たる送信器１０は、既存システムの基準に準拠したチャネル帯域や電力束密度などに基づき、当該既存システムのチャネル単位の電波を送信する。

一方、ＴＶＷＳシステムは、チャネルアグリゲーション機能を持つことも想定されていることから、放送システムのチャネル帯域幅よりも広帯域の遅延プロファイル特性を測定するニーズが存在する。一般に測定用送信器が放送システムの複数チャネルにわたって同時に電波を発射する場合、送信器の出力電力を広帯域に分散させることになる。これは、測定結果のダイナミックレンジの低下を招くことになる。そこで、実施形態の測定システムでは、測定用送信器たる送信器１０が、放送システムに準じたチャネル単位で、複数チャネルを掃引するように送信周波数を変更する。すなわち、あるタイミングで送信する電波を常に単一チャネルのみとし、順次チャネルを変更していく。これにより、ダイナミックレンジを確保しつつ広帯域の遅延プロファイル測定が可能になる。

測定用送信器が地上デジタル放送の１３セグメントのチャネル帯域単位で複数チャネルを掃引するように電波を送信する場合、チャネル間のガードバンド内の測定ができない問題が生ずる。そこで、実施形態の測定システムでは、チャネル間のカードバンドでの測定を可能にするため、通常は１３セグメントから構成される送信信号に１セグメント分の信号を追加した送信信号を生成している。すなわち、通常のチャネル帯域に加えてガードバンド内にもサブキャリアを配置した送信信号を生成し、複数チャネルにわたって掃引すれば、結果的に所定の周波数帯全域の測定が可能になる。なお、一次業務たる放送波のチャネル構成がガードバンドを含んでいなければ、かかる追加信号は不要である。

測定器２０は、送信器１０からの電波を受信し、受信信号に基づいて遅延プロファイル特性を算出する。送信器１０は、チャネル単位で複数チャネルにわたって掃引された送信信号を送信するから、測定器２０は、周波数がチャネル単位で掃引された送信信号を追随して受信し、複数チャネル分の受信信号を蓄積する。ここで、測定器２０が受信した複数チャネル分の信号は、チャネル単位で時間的に分断されているから、測定器２０は、分断した受信信号をつなぎ合わせることで広帯域の遅延プロファイルを算出する。

（送信器１０の構成）
図１に示すように、実施形態の送信器１０は、基準信号生成器１１、符号生成部１２、変調部１３、周波数変換部１４、増幅部１５および送信アンテナ１６を備えている。

基準信号生成器１１は、送信符号の生成や変調などに用いる基準信号を生成する発振器である。基準信号生成器１１は、周波数精度や周波数安定度の高い発振器を用いることが望ましく、例えばルビジウム発振器などにより実現できる。基準信号生成器１１は、送信器１０が送信チャネルを変更するタイミング信号をも生成して変調部１３に供給する。すなわち、基準信号生成器１１は、送信器１０のチャネル制御機能をも有している。符号生成部１２は、送信信号のサブキャリア数よりも多い数のＰＮ符号列を生成する。符号生成部１２が生成する符号列は既知のものを用いる。

変調部１３は、符号生成部１２が生成したＰＮ符号列をＯＦＤＭ変調する。実施形態の測定システムは、地上デジタル放送の周波数帯におけるＴＶＷＳシステムの遅延プロファイルを測定するから、変調部１３は、図２に示すようなＩＳＤＢ−Ｔ互換のサブキャリアを含む変調信号を生成する。ただし、実施形態の測定システムでは、サブキャリアすべてを遅延プロファイル測定に用いるため、変調部１３は、スキャッタードパイロットサブキャリア（ＳＰキャリア）信号だけでなくデータサブキャリア信号にも符号生成部１２が生成した符号列を用いた変調を行う。すなわち、ＩＳＤＢ−Ｔ互換信号の全てのサブキャリアを測定用の送信信号とする。サブキャリアすべてを測定用キャリアとすることで、チャネル帯域全域にわたってキャリアを送信することと等価となり、遅延プロファイルの振幅分解能と測定可能な最大遅延時間を向上させることができる。また、シングルキャリアでチャネル帯域内を掃引する場合と比較して短時間で測定を完了することが可能となる。

変調部１３は、図３に示すようにＳＰ信号とデータ信号をＩＱ平面上で直交するように配置する。このとき、変調部１３は、ＩＳＤＢ−Ｔ信号に準拠するよう、ＳＰ信号の振幅がデータ信号の振幅の４／３倍となるように信号を生成する。

図４の上段に示すように、ＩＳＤＢ−Ｔ信号では、一つのチャネルが１３セグメント単位で構成され、隣接チャネルとの間にガードバンドＧＢが配置される。前述のとおり、実施形態の測定システムでは複数チャネル帯域の遅延プロファイル特性の測定を可能とするため、ガードバンドにもキャリアを配置する。すなわち、変調部１３は、図４の下段に示すように、ガードバンドＧＢの周波数スペクトル上に１セグメント分のキャリアを配置した信号をチャネル単位の送信信号として生成する。当該チャネル単位の送信信号の周波数を複数チャネルにわたって掃引することにより、周波数の切れ目がない測定が可能となる。

図５は、変調部１３が送信信号の周波数を遷移させる様子を示している。図５に示すように、変調部１３は、基準信号生成部１１から得たタイミング信号に基づき、ガードバンドにキャリアが追加された送信信号をチャネル単位として、Ｃｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３のようにベースバンド信号の周波数をシフトさせる。すなわち、生成されるベースバンド送信信号の周波数は、所定のタイミングでチャネル単位で遷移していくことになる。変調部１３が周波数（チャネル）を変更するタイミングは、基準信号生成器１１によって与えられるタイミング信号により規定される。

周波数変換部１４は、符号生成部１２および変調部１３が生成したベースバンドの送信信号を、ＴＶＷＳシステムの周波数帯に周波数変換する。周波数変換部１４は、ベースバンド送信信号をそのまま所定の周波数の高周波信号に変換するから、ベースバンド送信信号上のチャネル遷移がそのまま高周波信号上のチャネル遷移となる。増幅部１５は、周波数変換部１４が変換したＲＦ帯の送信信号を所定の電力まで増幅し、アンテナ１６を介して送信する。

（測定器２０の構成）
続いて、測定器２０について説明する。図１に示すように、測定器２０は、受信アンテナ２１、増幅部２２、周波数変換部２３、復調部２４、信号処理部２５、基準信号生成器２６および記憶部２７を備えている。図６に示すように、測定器２０は、複数のチャネルにわたって送信された信号を受信し、Ｉ，Ｑ分離しフーリエ変換処理を行い、遅延プロファイル特性生成を行う。すなわち、図６の上段に示すように複数チャネル分の電波を受信し、同中段に示すようにそれぞれのチャネルについて復調してサブキャリア列に変換し、同下段に示すように当該サブキャリア列をフーリエ変換して複数チャネル分の周波数帯における遅延プロファイルを得ている。

受信アンテナ２１は、対象通信路を介して伝搬した送信器１０の送信電波を受けて増幅部２２に送る。増幅部２２は、アンテナ２１が受けた受信信号を所定のレベルまで増幅する高周波増幅器である。周波数変換部２３は、送信器１０の周波数変換部１４と対応し、ＴＶＷＳシステムの周波数帯からベースバンドへ受信信号の周波数を変換する。

復調部２４は、ベースバンドの受信信号についてＩ，Ｑ分離処理を行う。信号処理部２５は、復調部２４が分離処理したＩ信号およびＱ信号に基づき、受信電力を算出するとともにフーリエ変換処理を行ってチャネル推定を生成する。算出した受信電力は、増幅部２２の飽和を防ぐレベル調整などに用いられる。受信電力の算出は、図７に示すガードインターバル部（ＧＩ）とデータ部（ＤＡＴＡ）の１フレーム分のＩ信号およびＱ信号を用いて、数式１により計算される。

受信電力の分解能はＡＤ変換器の性能に依存する。実施形態の測定器２０で使用したＡ／Ｄ変換器は１６ｂｉｔ分解能のため、表現可能なダイナミックレンジは９３ｄＢとなる。

受信アンテナ２１を介して増幅部２２が増幅する受信信号は、送信器１０がチャネル単位で周波数を遷移させた信号である。周波数変換部２３は、かかる受信信号をそのままベースバンド信号に変換するから、復調部２４は、チャネル単位で周波数がシフトした受信信号を順次受けることになる。信号処理部２５は、後述する基準信号生成部２６から得たタイミング信号を利用して、時系列的に連続して受けた異なる周波数の複数の受信信号を、送信器１０のチャネル単位の周波数遷移数の単位で保持し、それぞれについてＩ，Ｑ分離処理、フーリエ変換処理、チャネル推定処理を行う。信号処理部２５によるチャネル推定は、図８に示すように、ＳＰ信号およびＤＡＴＡ信号それぞれの元の位相位置（Ｉ軸・Ｑ軸）からの位相差を演算することによって求めることができる。また振幅変化も各サブキャリアの測定信号と元信号との比から求められる。

図９は、信号処理部２５がチャネル単位でチャネル推定を求めた例であり、一例としてチャネル１（Ｃｈ１）、チャネル２（Ｃｈ２）およびチャネル３（Ｃｈ３）のそれぞれのチャネル推定を示している。図９に示すように、一番低い周波数帯のチャネル１における最高周波数の値と、二番目に低い周波数帯のチャネル２における最低周波数の値とは、測定時間が異なるため連続していない。同様に、チャネル２における最高周波数の値と一番高い周波数帯のチャネル３における最低周波数の値も連続していない。そこで、信号処理部２５は、チャネル１の最高周波数点とチャネル２の最低周波数点（図中（ａ））、および、チャネル２の最高周波数点とチャネル３の最低周波数点（同（ｂ））とがつながるよう、信号の補正を行う。

まず図中（ａ）の接続点について、チャネル２の最低周波数点の値がチャネル１の最高周波数点の値と一致するよう、チャネル２のチャネル推定について振幅と位相を補正する。すなわち、図１０に示すように、チャネルＮの最高周波数のサブキャリアのＩ，Ｑ信号の位相とチャネルＮ＋１の最低周波数のサブキャリアのＩ，Ｑ信号の位相とがθ分ずれている場合、θ分の位相補正を行う。これにより、チャネル１とチャネル２のチャネル推定データそれぞれを接続することが可能になる。同様に、図中（ｂ）の接続点について、チャネル３の最低周波数点の値がチャネル２の最高周波数点の値と一致するよう、チャネル３のチャネル推定について振幅と位相を補正する。これにより、チャネル２とチャネル３のチャネル推定データそれぞれを接続することが可能になる。

結果として、送信器１０が送信した複数のチャネルすべてについてのチャネル推定を一つのチャネル推定に結合することができ、当該複数のチャネル全域についてのチャネル推定を求めることが可能になる。

基準信号生成器２６は、送信器１０の基準信号生成器１１と対応する発振器である。基準信号生成器２６は、復調部２４および信号処理部２５に対して動作クロック信号を供給するとともに、信号処理部２５が時系列的に連続して受けた受信信号をチャネル単位で処理する基準となる基準信号（タイミング信号）を供給する。基準信号生成器２６は、測定前に基準信号生成器１１と同期をとる必要があるが、これはあらかじめ同期をとってもよいし、無線または有線によりリアルタイムで同期をとってもよい。

記憶部２７は、信号処理部２５がチャネル推定に用いる基準データや較正データを記憶する。記憶部２７は、送信器１０が生成する送信信号に含まれる符号列データや、送信器１０および測定器２０の回路系が及ぼす振幅特性・位相特性データなどを記憶し、信号処理部２５に参照データとして供給する。

（実施形態の動作）
続いて、図１および図１１を参照して、実施形態の測定システムの動作を説明する。測定に先立って、まず送信器１０の基準信号生成器１１および測定器２０の基準信号生成器２６を同期させる（ステップ１０２。以下「Ｓ１０２」のように称する。）。基準信号生成器１１および基準信号生成器２６の同期は、両者を直接ケーブルなどで接続し、基準周波数やチャネルの遷移周波数ステップなどを一致させることにより実現できる。基準信号生成器１１および２６の接続は、有線でも無線でもよく、同期処理は自動でも手動でも構わない。また、ステップＳ１０２以降随時行ってもよい。

次に、送信器１０の増幅部１５の出力端子（送信アンテナ１６を接続する端部）と測定器２０の増幅部２２の入力端子（受信アンテナ２１を接続する端部）とを有線接続し、送信器１０および測定器２０を動作させて受信電界強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：ＲＳＳＩ）の較正を行う。ここで得られた受信電界強度は、記憶部２７に記憶され、復調部２４や信号処理部２５における処理に用いられる。

また、送信器１０の増幅部１５に送信アンテナ１６を接続するとともに測定器２０の増幅部２２に受信アンテナ２１を接続し、送信アンテナ１６および受信アンテナ２１の位置を測定器２０が直接波のみを受信できる状態に配置する。かかる状態で送信器１０および測定器２０を動作させ、記憶部２７に、各サブキャリアのＩ信号およびＱ信号を較正用参照信号として記録する（Ｓ１０４）。なお、記憶部２７には、送信器１０および測定器２０の位置情報を併せて記録してもよい。

続いて、符号生成部１２は、所定のランダム符号例を生成し、変調部１３は、当該ランダム符号列を変調してＳＰ信号およびデータ信号からなるサブキャリアをチャネル単位で生成する（Ｓ１０６）。このとき、変調部１３は、ガードバンドへ１セグメント分の信号を追加的に配置する。変調部１３は、当該サブキャリア群を逆フーリエ変換してＯＦＤＭ変調信号を生成する（Ｓ１０８）。このとき、変調部１３は、基準信号生成器１１から与えられる基準信号および周波数偏移ステップに基づいて、送信信号の周波数を所定のタイミングでチャネル単位で遷移させる。

その後、周波数変換部１４は、ベースバンドの送信信号を所定のＴＶＷＳシステムの周波数に変換し、増幅部１５は、周波数変換された送信信号を所定のレベルに電力増幅する。増幅された送信信号は、送信アンテナ１６から送信電波として送信される（Ｓ１１０）。

送信器１０が送信した送信電波は、受信アンテナ２１を介して増幅部２２に送られる。増幅部２２は、受信信号を所定のレベルまで増幅し、周波数変換部１４は増幅された受信信号をベースバンド信号に変換する（Ｓ１１２）。

復調部２４は、ベースバンドの受信信号を復調してＩ信号およびＱ信号に分離する（Ｓ１１４）。信号処理部２５は、分離されたＩ信号およびＱ信号に基づいて受信電力を算出する（Ｓ１１６）。

続いて、信号処理部２５は、Ｉ信号およびＱ信号をフーリエ変換し、周波数スペクトラムに変換する（Ｓ１１８）。信号処理部２５は、送信器１０が送信する信号を参照信号として記憶部２７から読みだして比較し、各サブキャリアの比較結果からチャネル推定を行う（Ｓ１２０）。信号処理部２５は、送信器１０が送信したチャネルの数に対応する回数のチャネル推定を繰り返す。

全てのチャネル分のチャネル推定が得られると、信号処理部２５は、記憶部２７から校正用参照信号を読みだし、それぞれのチャネル推定について振幅値および位相値を較正する（Ｓ１２２）。これにより、送信器１０および測定器２０の回路系に起因する特性を排除することができる。

この段階で、信号処理部２５はチャネルごとのチャネル推定を得ている。しかし、得られたチャネル推定は相互に非同期であるため、隣接チャネル間で信号が不連続状態となっている。信号処理部２５は、得られたチャネル推定を接続して一つのチャネル推定を生成する（Ｓ１２４）。具体的には、一番周波数の低いチャネル内の最高周波数におけるサブキャリアのＩ信号およびＱ信号と、隣接するチャネル内の最低周波数におけるサブキャリアのＩ信号およびＱ信号とが接続されるよう、接続するもしくは接続されるチャネル内の各サブキャリア全体のＩ信号およびＱ信号の振幅および位相を較正する。同様に、当該隣接するチャネル（二つ目のチャネル）内の最高周波数におけるサブキャリアのＩ信号およびＱ信号と、さらに隣接するチャネル内の最低周波数におけるサブキャリアのＩ信号およびＱ信号とが接続されるよう、接続するもしくは接続されるチャネル内の各サブキャリア全体のＩ信号およびＱ信号の振幅および位相を較正する。

振幅の較正は、ＳＰ信号およびデータ信号のＩ信号およびＱ信号の較正用参照信号を記憶部２７から読み出し、その信号強度で被測定信号を除算することで実現できる。これを順次連続するチャネル間で行うことで、複数チャネルの較正処理が完了し、複数チャネルを接続した広帯域のチャネル推定を得ることができる。信号処理部２５は、最終的に得られたチャネル推定に基づいて遅延プロファイルを生成する（Ｓ１２６）。
なお、上記した実施形態の測定システムでは、送信信号の周波数遷移をベースバンド信号上において行った上でＴＶＷＳシステムの周波数に周波数変換しているが、これには限定されない。送信信号の周波数のチャネル単位の遷移をベースバンド信号上ではなく、周波数変換後のＲＦ信号上で行ってもよい。また、上記実施形態の測定システムは、ＴＶＷＳシステムの遅延プロファイル特性を測定するものとして説明したが、これにも限定されない。既存システムの割り当てがない周波数帯であっても、便宜上チャネル配置を構成すれば、同様の効果を得ることができる。なお、送受信点の位置の記録のため、ＧＰＳなどの測位装置を送信器１０および測定器２０に備えてもよい。

（具体例）
以下、図１２ないし図２０を参照して、実施形態の測定システムの具体的動作例について説明する。

送信信号として、エリア放送と同じ混信保護条件を得るため、可能な限りエリア放送に近い信号を使用した。具体的には、図１２に示すＩＳＤＢ−Ｔのセグメントパラメータを基本として、ＤＴＶ放送でも使用されているＭｏｄｅ３のパラメータと互換性を持たせた「測定モード」を採用した。遅延プロファイル測定に不要な誤り訂正などの処理は行っていない。その他、セグメントは全て同期セグメントで、サブキャリアの変調方式をＢＰＳＫとし、ガードインターバルを一般的な１２６μｓとした。

１チャネル分の伝送信号パラメータを図１３に示す。本具体例の測定モードでは１チャネル当たり１４セグメントの信号帯域を使用するため、信号帯域幅は６ＭＨｚとなる。信号帯域幅が広くなる分だけサブキャリア数も増えており、サブキャリア数は６０４８×Ｎ（Ｎ：測定に使用する連続するチャネル数）となる。最大周波数のサブキャリアとなるＣＰ信号は、６ＭＨｚ帯域内に収めるために除去し、ＴＭＣＣ、ＡＣ１信号は処理を簡易にするために送信時および受信に０を乗算して、Ｎｕｌｌキャリアとした。Ｎｕｌｌキャリアとすることで、得られる遅延プロファイルは厳密には変化するが、その他のサブキャリア数と比較して数が少ないため、影響は軽微と考えられる。送信信号の符号列としては、送信電力の平滑化を考慮して疑似ランダム信号を使用し、ＳＰ信号にはＰＲＢＳ１１段、データ信号にはＰＲＢＳ２３段の既知の疑似ランダム信号を使用することにした。

使用したチャネルは、４０−４４ｃｈの連続する５チャネル分の帯域である。測定システムの動作結果として、５チャネル分のＩ，Ｑ分離データを図１４に、フーリエ変換後の５チャネル分のスペクトラムデータを図１５に、５チャネル分のサブキャリアＩ，Ｑデータを図１６に示す。また、振幅を較正した結果を図１７Ａ（較正前）および図１７Ｂ（較正後）に示し、チャネル推定の位相較正結果を図１８Ａ（較正前）および図１８Ｂ（較正後）に示す。

上記諸元に基づき、フェージングシミュレータ（Ｅｌｅｋｔｒｏｂｉｔ社のＰｒｏｐｓｉｍ Ｃ８）を用いて動作を検証した。送信器１０のアンテナ１６と測定器２０のアンテナ２１を外し、それぞれのアンテナ端子にフェージングシミュレータを接続した。フェージングシミュレータを動作させ、ＡＷＧＮチャネルと２波モデルの２種類を設定して動作を確認した。開発したシステムは連続するチャネルの帯域を順次切替えて送受信するため、移動体の伝搬特性の測定は想定していない。そのため到来波のドップラー周波数は設定可能な最小値とし、振幅も一定値で変動しないように設定した。

ＡＷＧＮチャネルに設定し、直接波のみを受信した場合の遅延プロファイル特性の測定結果を図１９に示す。図１９は、実施形態の５チャネルの帯域から測定した遅延プロファイルに加えて、１チャネルの帯域から測定した遅延プロファイルも併記している。図１９に示すように、コヒーレントな信号の合成のためにインパルスレスポンスの時間幅が狭くなっており、時間解像度が向上していることが確認できる。

ダイナミックレンジについては、時間軸でのサイドローブが２０ｄＢ低下した付近に見られることから、伝搬特性の解析に十分な値が得られている。

次に２波モデルの場合での遅延プロファイル特性の測定結果を図２０に示す。２波の設定では１チャネルの帯域では分離不可能なチャネルモデルとして、０．１μｓの遅延差で直接波よりも１０ｄＢ減少した遅延波が到来する設定とした。図１９と同様に、１チャネルの帯域で測定したレスポンスも併記している。図２０に示すように、１チャネル分の帯域では分離できない２波の特性がチャネルモデル通り再現できていることが確認できる。

（変形例）
図１ないし図２０に示す実施形態では、複数チャネルの連続性を確保するため、各チャネルの最高周波数側のガードバンドに１セグメント分の信号を付加しているが、これには限定されない。図２１の中段に示すように、各チャネルの最低周波数側のガードバンドに１セグメント分の信号を付加してもよいし、図２１の下段に示すように、各チャネルの最低周波数側および最高周波数側の両方のガードバンドに１／２セグメント分の信号を付加してもよい。特に、図２１の下段に示すように各チャネルの両端に１／２セグメント分の信号を付加した場合、チャネル内の中心周波数が地上デジタル放送のチャネル中心周波数と同一にすることができる。これは、ＴＶＷＳシステムのチャネル配置が一次業務の地上デジタル放送等と同じ場合に、よりシステムの実態に適合した遅延プロファイル特性を測定することが可能になる。

このように、実施形態の測定システムによれば、一つのチャネルに複数のキャリアを配置し、当該チャネルの送信電波を所定のタイミングでチャネル変更することで広帯域の測定を実現したので、単一キャリアを掃引する場合と比較して短時間で測定を完了することができる。また、ＴＶＷＳシステムに適用する場合、スキャタードパイロットサブキャリアだけでなくデータサブキャリアも測定用信号として使用するので、遅延プロファイルの振幅分解能と測定可能な最大遅延時間を向上することができる。

また、ガードバンドにもキャリアを配置したＯＦＤＭ変調を行うので、チャネル間の無信号域を無くすことができる。さらに、放送システム（エリア放送）と共通の技術諸元を用い、共通のチャネル配置の電波を送信するので、測定において他のシステムに与える干渉を抑えることができる。チャネル単位で複数のチャネルにわたって送信用信号を送信するので、ダイナミックレンジ低下の影響が無く、広帯域の遅延プロファイル特性を測定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…送信器、１１…基準信号生成器、１２…符号生成部、１３…変調部、１４…周波数変換部、１５…増幅部、１６…送信アンテナ、２０…測定器、２１…受信アンテナ、２２…増幅部、２３…周波数変換部、２４…復調部、２５…信号処理部、２６…基準信号生成器、２７…記憶部。

Claims (6)

1. 複数のチャネルが配置された対象周波数帯の遅延プロファイルを測定する測定システムであって、
   前記チャネルの帯域幅の範囲で複数のキャリア信号を持つ送信信号を生成する変調部、および
   前記送信信号の周波数を前記チャネルの帯域幅の単位で前記複数のチャネルの配置に従い前記対象周波数帯を所定のタイミングで掃引するチャネル制御部
   を備えた送信器と、
   前記送信信号を前記チャネルごとに復調して復調信号を生成する復調部、および
   前記復調信号に基づき複数のチャネル推定を算出し、該複数のチャネル推定を前記複数のチャネルの配置に対応させて相互に接続し前記対象周波数帯のチャネル推定を算出する信号処理部
   を備えた測定器と
   を具備した測定システム。
2. 前記変調部は、前記送信信号としてＯＦＤＭ変調信号を生成することを特徴とする請求項１記載の測定システム。
3. 前記対象周波数帯が、使用する周波数帯が第１の無線システムと重複し該重複した周波数帯を使用する優先順位が前記第１の無線システムよりも低い第２の無線システムが利用するものであり、
   前記複数のチャネルの配置が、前記第１の無線システムが使用するチャネル配置に対応すること
   を特徴とする請求項１または２記載の測定システム。
4. 前記変調部は、前記チャネルに隣接するガードバンドにキャリア信号を配置し、前記チャネルおよび前記隣接するガードバンドの帯域幅の範囲の送信信号を生成し、
   前記チャネル制御部は、前記送信信号の周波数を前記チャネルおよび前記ガードバンドの帯域幅の単位で前記複数のチャネル配置に沿って前記対象周波数帯を掃引し、
   前記復調部は、前記送信信号を前記チャネルおよび前記ガードバンドの帯域幅ごとに復調すること
   を特徴とする請求項１ないし３記載の測定システム。
5. 前記送信器は、符号生成部、第１の基準信号生成部および第１の周波数変換部をさらに備え、
   前記符号生成部は、所定の疑似ランダム符号を生成し、
   前記変調部は、前記疑似ランダム符号を用いて、ＯＦＤＭ変調された第１の無線システムのチャネル単位のベースバンド送信信号を前記送信信号として生成し、
   前記第１の基準信号生成部は、前記ベースバンド送信信号のチャネルを所定のタイミングで制御する送信タイミング信号を生成し、
   前記チャネル制御部は、前記送信タイミング信号に基づいて前記ベースバンド送信信号を掃引し、
   前記第１の周波数変換部は、前記掃引された前記ベースバンド送信信号を、使用する周波数帯が前記第１の無線システムと重複し該重複した周波数帯を使用する優先順位が前記第１の無線システムよりも低い第２の無線システムの周波数帯のＲＦ送信信号に変換し、
   前記測定器は、第２の基準信号生成部および第２の周波数変換部をさらに備え、
   前記第２の基準信号生成部は、前記送信タイミング信号と同期した受信タイミング信号を生成し、
   前記第２の周波数変換部は、前記ＲＦ送信信号を前記送信信号に対応するベースバンドの受信信号に周波数を変換し、
   前記復調部は、前記受信タイミング信号に基づいて、前記受信信号を前記チャネル単位のＩ信号およびＱ信号に復調し、
   前記信号処理部は、前記チャネル単位のＩ信号およびＱ信号に基づき前記チャネル単位のチャネル推定を生成し、生成したチャネル推定それぞれを接続したチャネル推定を用いて前記第２の無線システムが使用する周波数帯の遅延プロファイルを生成すること、
   を特徴とする請求項１記載の測定システム。
6. 複数のチャネルが配置された対象周波数帯の遅延プロファイルを測定する測定装置であって、
   前記チャネルの帯域幅の範囲で複数のキャリア信号を持ち、前記チャネルの単位で周波数が掃引された送信信号を、前記チャネルの単位で復調して複数のチャネル推定を算出する復調部と、
   前記複数のチャネル推定を前記複数のチャネルの配置に対応させて相互に接続し、前記対象周波数帯のチャネル推定を算出する信号処理部と
   を具備した測定装置。

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