JP6776298B2 - 信号発生装置および信号発生方法と誤り率測定装置および誤り率測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、所望のＰＡＭ４信号を発生する信号発生装置および信号発生方法と、ＰＡＭ４信号をテスト信号として被測定物（ＤＵＴ：Device Under Test ）に入力してビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を測定する誤り率測定装置および誤り率測定方法に関する。

ＩＥＥＥで定められる１００Ｇや４００Ｇなどの規格においては、ビットレートの超高速化に応えるため、これまでのＰＡＭ２（ＮＲＺ）信号による伝送ではなく、ＰＡＭ４信号による伝送が規定されている。

ＰＡＭ４信号は、例えば、下記特許文献１に示すように、２つの信号源を用いて最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢを生成した後、これらの信号を足し合わせることで０（００）、１（０１）、２（１０）、３（１１）の４値の信号として発生することができる。

ところで、物理層における信号劣化などの影響によるビットエラーを模擬することを考えた場合、これまでのＮＲＺ信号では値の遷移が０→１、もしくは１→０しかないため、単純に信号発生装置の最終段でビットを反転することでビットエラーを模擬することができた。

特開２０１８−０３３０９８号公報

しかしながら、ＰＡＭ４信号の場合には、最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢによる２つのビットが存在する。このため、４つのＰＡＭ４シンボル０（００）、１（０１）、２（１０）、３（１１）を単純に最終段でビット反転を行うと、０（００）→３（１１）、１（０１）→２（１０）、２（１０）→１（０１）、３（１１）→０（００）になる。

そして、信号劣化などの影響を模擬するという上記前提条件においては、ＰＡＭ４シンボルの遷移は１シンボルであると考えられるが、４つのＰＡＭ４シンボルを単純に最終段でビット反転を行うと、０（００）→３（１１）や３（１１）→０（００）のようにシンボルの遷移が１シンボルとならない場合があり、通常では起こり得ないエラーが挿入されてしまうという問題があった。このため、指定のＰＡＭ４シンボルとなるようにエラー挿入を制御することができる信号発生装置の提供が望まれていた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、指定のＰＡＭ４シンボルとなるようにエラー挿入を制御することができる信号発生装置および信号発生方法と、エラー挿入が制御されたＰＡＭ４信号により誤り率測定を行うことができる誤り率測定装置および誤り率測定方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載された信号発生装置は、ＰＡＭ４信号を発生する信号発生装置２において、
最上位ビット列信号を生成する第１の信号生成手段１２と、
前記最上位ビット列信号と足し合わせて前記ＰＡＭ信号を発生するための最下位ビット列信号を生成する第２の信号生成手段１３と、
エラー挿入を許可するビットとエラー挿入を禁止するビットとを異なるビット情報で定義し、前記ＰＡＭ４信号の４つのＰＡＭ４シンボルの遷移先を示すシンボル遷移情報に基づいて前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれのマスクパターンを生成するマスク生成手段１４と、
シンボルエラーレートに応じて指定される前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれの各ビットに対応する前記マスクパターンのビット情報に基づいてエラーを挿入するエラー挿入手段１５とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載された信号発生方法は、ＰＡＭ４信号を発生する信号発生方法において、
最上位ビット列信号を生成するステップと、
前記最上位ビット列信号と足し合わせて前記ＰＡＭ信号を発生するための最下位ビット列信号を生成するステップと、
エラー挿入を許可するビットとエラー挿入を禁止するビットとを異なるビット情報で定義し、前記ＰＡＭ４信号の４つのＰＡＭ４シンボルの遷移先を示すシンボル遷移情報に基づいて前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれのマスクパターンを生成するステップと、
シンボルエラーレートに応じて指定される前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれの各ビットに対応する前記マスクパターンのビット情報に基づいてエラーを挿入するステップとを含むことを特徴とする。

請求項３に記載された誤り率測定装置は、請求項１の信号発生装置２と、
被測定物Ｗへの前記信号発生装置が発生するＰＡＭ４信号の入力に伴う前記被測定物からの信号を受けて誤り率を測定する誤り測定器３とを備えたことを特徴とする。

請求項４に記載された誤り率測定方法は、請求項２の信号発生方法にて発生したＰＡＭ４信号を被測定物（Ｗ）に入力するステップと、
前記被測定物への前記ＰＡＭ４信号の入力に伴う前記被測定物からの信号を受けて誤り率を測定するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、指定のＰＡＭ４シンボルとなるようにエラー挿入を制御することができ、物理層における信号劣化などの影響によるビットエラーの模擬にも対応することができる。

本発明に係る信号発生装置を含む誤り率測定装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る誤り率測定装置の信号発生装置にてエラー挿入したＰＡＭ４信号を発生する場合のフローチャートである。 （ａ），（ｂ）本発明に係る信号発生装置におけるエラー挿入前後のＰＡＭ４信号の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態の誤り率測定装置１は、信号発生装置２と誤り測定器３を備えて概略構成され、既知パターンのＰＡＭ４信号をテスト信号として被測定物（ＤＵＴ：Device Under Test ）に入力してビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を測定するものである。

信号発生装置２は、図１に示すように、設定手段１１、第１の信号生成手段１２、第２の信号生成手段１３、マスク生成手段１４、エラー挿入手段１５、信号合成手段１６を備えて概略構成され、指定のＰＡＭ４シンボルとなるようにエラー挿入を制御してＰＡＭ４信号を発生する。

設定手段１１は、シンボルエラーレート、シンボル遷移情報の設定を行う。この設定は、例えば、不図示の表示手段の設定画面上でユーザインタフェースを介して行うことができる。

シンボル遷移情報は、エラー挿入を行う際のＰＡＭ４信号の４つのＰＡＭシンボルの各シンボルごとの遷移先を示す情報である。例えば、物理層における信号劣化などの影響によるビットエラーを模擬する場合には、シンボル０（００）→シンボル１（０１）、シンボル１（０１）→シンボル２（１０）、シンボル２（１０）→シンボル１（０１）、シンボル３（１１）→シンボル２（１０）のように、ＰＡＭ４シンボルが１シンボルだけ遷移するようにシンボル遷移情報を設定する。

なお、シンボルエラーレートやシンボル遷移情報は、不図示の記憶手段に予め保存記憶しておき、設定手段１１によりユーザインタフェースを介して適宜選択設定することもできる。また、シンボル遷移情報は、１シンボルのみの遷移に限定されず、任意に設定することができる。

第１の信号生成手段１２は、第２の信号生成手段１３が生成する最下位ビット列信号ＬＳＢと足し合わせてＰＡＭ４信号を生成するための最上位ビット列信号ＭＳＢを生成する。

第２の信号生成手段１３は、第１の信号生成手段１２が生成する最上位ビット列信号ＭＳＢと足し合わせてＰＡＭ４信号を生成するための最下位ビット列信号ＬＳＢを生成する。

マスク生成手段１４は、第１の信号生成手段１２にて生成された最上位ビット列信号ＭＳＢと第２の信号生成手段１３にて生成された最下位ビット列信号ＬＳＢの対応するビット同士を足し合わせてＰＡＭ４信号を生成する。

また、マスク生成手段１４は、エラー挿入を許可するビットとエラー挿入を禁止するビットとを異なるビット情報（０、１）で定義し、シンボル遷移情報に基づいて最上位ビット列信号ＭＳＢのマスクパターンと最下位ビット列信号ＬＳＢのマスクパターンとをビット情報（０、１）にてそれぞれ生成する。例えば、ビット情報として、エラー挿入を許可するビットを０、エラー挿入を禁止するビットを１と定義し、シンボル遷移情報に基づいて最上位ビット列信号ＭＳＢのマスクパターンと最下位ビット列信号ＬＳＢのマスクパターンを生成する。そして、マスク生成手段１４は、最上位ビット列信号ＭＳＢ、最下位ビット列信号ＬＳＢ、最上位ビット列信号ＭＳＢおよび最下位ビット列信号ＬＳＢそれぞれのマスクパターンをエラー挿入手段１５に出力する。

エラー挿入手段１５は、エラー挿入要求情報により指定される最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢそれぞれの各ビットに対応するマスクパターンのビット情報を確認し、マスクパターンのビット情報がエラー挿入を許可するときに、そのビットにエラーを挿入する。

なお、エラー挿入要求情報は、設定手段１１にて設定されるシンボルエラーレートに応じて決まるもので、入力から何番目のビットにエラー挿入するか、エラー挿入を要求するビットを指定する情報である。

信号合成手段１６は、エラー挿入手段１５によるエラー挿入後の最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢとを足し合わせてＰＡＭ４信号を出力する。このＰＡＭ４信号は、被測定物Ｗの誤り率を測定する際、既知パターンのテスト信号として被測定物Ｗに入力される。

誤り測定器３は、信号発生装置２から既知パターンのテスト信号としてＰＡＭ４信号が被測定物Ｗに入力されると、このＰＡＭ４信号の入力に伴う被測定物Ｗからの信号を受けて誤り率を測定する。

次に、上記のように構成される誤り率測定装置１の信号発生装置２において、指定のＰＡＭ４シンボルとなるようにエラー挿入を制御してＰＡＭ信号を発生する方法として、入力から３番目と６番目のビットにエラーを挿入してＰＡＭ４信号を発生する場合を例にとって説明する。

なお、マスクパターンを生成する際のビット情報は、エラー挿入を許可するビットを「０」、エラー挿入を禁止するビットを「１」と定義する。

まず、設定手段１１にてシンボル遷移情報を設定する。例えば、シンボル０（００）→シンボル１（０１）、シンボル１（０１）→シンボル２（１０）、シンボル２（１０）→シンボル１（０１）、シンボル３（１１）→シンボル２（１０）のように、１シンボルだけＰＡＭ４シンボルが遷移するようにシンボル遷移情報を設定する。

また、設定手段１１にてシンボルエラーレート（例えば１×１０^-5）を設定する。例えば、入力から３番目と６番目のビット（右から３番目と６番目のビット）がエラー挿入を要求するビットとして指定されるようにシンボルエラーレートを設定する。

以上の設定を終え、ＰＡＭ信号を発生する場合には、第１の信号生成手段１２が最上位ビット列信号ＭＳＢを生成し、第２の信号生成手段１３が最下位ビット列信号ＬＳＢを生成する（ＳＴ１）。

図１の例では、第１の信号生成手段１２が「００２０２２０２」を最上位ビット列信号ＭＳＢとして生成する。また、第２の信号生成手段１３が「１０１１１０００」を最下位ビット列信号ＬＳＢとして生成する。

次に、マスク生成手段１４では、第１の信号生成手段１２にて生成された最上位ビット列信号ＭＳＢと第２の信号生成手段１３にて生成された最下位ビット列信号ＬＳＢにおいて、対応するビット同士を足し合わせてＰＡＭ４信号を生成する（ＳＴ２）。

図１の例では、最上位ビット列信号ＭＳＢが「００２０２２０２」、最下位ビット列信号ＬＳＢが「１０１１１０００」なので、図３（ａ）に示すように、「１０３１３２０２」をＰＡＭ４信号として生成する。

また、マスク生成手段１４は、シンボル遷移情報に基づいて最上位ビット列信号ＭＳＢのマスクパターンと最下位ビット列信号ＬＳＢのマスクパターンとをそれぞれ生成する（ＳＴ３）。

例えば、図１において、ＰＡＭ４信号「１０３１３２０２」の入力から３番目のビット（右から３番目のビット）に着目すると、ＰＡＭ４シンボルがシンボル２（１０）である。そして、シンボル遷移情報がシンボル２（１０）→シンボル１（０１）なので、シンボル２（１０）をシンボル１（０１）に遷移させるには、最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢの３番目のビットにエラー挿入する必要がある。このため、最上位ビット列信号ＭＳＢのマスクパターンと最下位ビット列信号ＬＳＢのマスクパターンの３番目のビットは、両方ともエラー挿入を許可する情報「０」となる。

また、図１において、ＰＡＭ４信号「１０３１３２０２」の入力から６番目のビット（右から６番目のビット）に着目すると、ＰＡＭ４シンボルがシンボル３（１１）である。そして、シンボル遷移情報がシンボル３（１１）→シンボル２（１０）なので、シンボル３（１１）をシンボル２（０１）に遷移させるには、最上位ビット列信号ＭＳＢの６番目のビットはエラー挿入せず、最下位ビット列信号ＬＳＢの６番目のビットにエラー挿入する必要がある。このため、最上位ビット列信号ＭＳＢのマスクパターンの６番目のビットは、エラー挿入を禁止する情報「１」となり、最下位ビット列信号ＬＳＢのマスクパターンの６番目のビットは、エラー挿入を許可する情報「０」となる。

そして、図１の例では、ＰＡＭ４シンボルが１シンボルだけ遷移するように設定されたシンボル遷移情報に基づいて最上位ビット列信号ＭＳＢのマスクパターンが「０１１０１０１０」、最下位ビット列信号ＬＳＢのマスクパターンが「００００００００」として生成される。

次に、エラー挿入手段１５では、エラー挿入要求情報により指定される最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢそれぞれの各ビットに対応するマスクパターンのビット情報を確認する。そして、マスクパターンのビット情報がエラー挿入を許可する情報であれば、そのビットにエラーを挿入する（ＳＴ４）。

図１の例では、エラー挿入要求情報により指定されるビットが３番目と６番目なので、最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号それぞれのマスクパターンの３番目と６番目のビット情報を確認する。そして、最上位ビット列信号ＭＳＢについては、マスクパターンの３番目のビット情報がエラー挿入を許可する情報「０」なので、３番目のビットにエラーを挿入する。また、最下位ビット列信号ＬＳＢについては、マスクパターンの３番目と６番目のビット情報がエラー挿入を許可する情報「０」なので、３番目と６番目のビットにエラーを挿入する。

次に、信号合成手段１６は、エラー挿入手段１５にてエラー挿入されると、最上位ビット列信号ＭＳＢと最下位ビット列信号ＬＳＢの対応するビット同士を足し合わせてＰＡＭ４信号を出力する（ＳＴ５）。

図１の例では、エラー挿入後の最上位ビット列信号ＭＳＢが「００２０２００２」、最下位ビット列信号ＬＳＢが「１００１１１００」なので、図３（ｂ）に示すように、「１０２１３１０２」をエラー挿入後のＰＡＭ４信号として出力する。

そして、上記のようにして信号発生装置２から発生するＰＡＭ４信号は、誤り率を測定する際のテスト信号として被測定物Ｗに入力される。誤り測定器３は、ＰＡＭ４信号が被測定物Ｗに入力されると、被測定物ＷへのＰＡＭ４信号の入力に伴う被測定物Ｗからの信号を受けて誤り率を測定する。

ところで、上述した実施の形態では、エラー挿入の許可と禁止を示すビット情報として、エラー挿入を許可するビットを０、エラー挿入を禁止するビットを１と定義してマスクパターンを生成しているが、定義を逆転させてもよい。すなわち、エラー挿入を許可するビットを１、エラー挿入を禁止するビットを０と定義してマスクパターンを生成することもできる。

このように、本実施の形態によれば、任意のＰＡＭ４シンボルにエラーを挿入した際に、指定のＰＡＭ４シンボルとなるようにエラー挿入を制御することができる。これにより、物理層における信号劣化などの影響によるビットエラーの模擬やエラー耐性の試験にも対応することができる。

以上、本発明に係る信号発生装置および信号発生方法と誤り率測定装置および誤り率測定方法の最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 誤り率測定装置
２ 信号発生装置
３ 誤り測定器
１１ 設定手段
１２ 第１の信号生成手段
１３ 第２の信号生成手段
１４ マスク生成手段
１５ エラー挿入手段
１６ 信号合成手段
Ｗ ＤＵＴ（被測定物）

Claims (4)

1. ＰＡＭ４信号を発生する信号発生装置（２）において、
   最上位ビット列信号を生成する第１の信号生成手段（１２）と、
   前記最上位ビット列信号と足し合わせて前記ＰＡＭ信号を発生するための最下位ビット列信号を生成する第２の信号生成手段（１３）と、
   エラー挿入を許可するビットとエラー挿入を禁止するビットとを異なるビット情報で定義し、前記ＰＡＭ４信号の４つのＰＡＭ４シンボルの遷移先を示すシンボル遷移情報に基づいて前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれのマスクパターンを生成するマスク生成手段（１４）と、
   シンボルエラーレートに応じて指定される前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれの各ビットに対応する前記マスクパターンのビット情報に基づいてエラーを挿入するエラー挿入手段（１５）とを備えたことを特徴とする信号発生装置。
2. ＰＡＭ４信号を発生する信号発生方法において、
   最上位ビット列信号を生成するステップと、
   前記最上位ビット列信号と足し合わせて前記ＰＡＭ信号を発生するための最下位ビット列信号を生成するステップと、
   エラー挿入を許可するビットとエラー挿入を禁止するビットとを異なるビット情報で定義し、前記ＰＡＭ４信号の４つのＰＡＭ４シンボルの遷移先を示すシンボル遷移情報に基づいて前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれのマスクパターンを生成するステップと、
   シンボルエラーレートに応じて指定される前記最上位ビット列信号と前記最下位ビット列信号それぞれの各ビットに対応する前記マスクパターンのビット情報に基づいてエラーを挿入するステップとを含むことを特徴とする信号発生方法。
3. 請求項１の信号発生装置（２）と、
   被測定物（Ｗ）への前記信号発生装置が発生するＰＡＭ４信号の入力に伴う前記被測定物からの信号を受けて誤り率を測定する誤り測定器（３）とを備えたことを特徴とする誤り率測定装置。
4. 請求項２の信号発生方法にて発生したＰＡＭ４信号を被測定物（Ｗ）に入力するステップと、
   前記被測定物への前記ＰＡＭ４信号の入力に伴う前記被測定物からの信号を受けて誤り率を測定するステップとを含むことを特徴とする誤り率測定方法。

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