JP7127081B2

JP7127081B2 - 信号処理装置とその信号測定方法

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Publication number: JP7127081B2
Application number: JP2020062453A
Authority: JP
Inventors: 純小野
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2022-08-29
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP2021164026A

Description

本発明は、受信した信号を処理して信号中の情報を抽出する信号処理装置に関する。

受信した信号を処理して信号中の情報を抽出する信号処理装置として、例えば、受信した信号から同期信号を検出し、その信号を測定する信号処理装置が知られている。

このような信号処理装置は、例えば、移動体通信システムの基地局の電波の伝播状態を測定する電波伝播測定装置などに組み込まれ、基地局の電波から同期信号を検出し、その信号を測定するようになっている。

特許文献１には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＮＲ（New Radio technology）により通信可能な無線通信システムが記載されており、基地局の電波に含まれる同期信号について記載されている。

特開２０１９－４３１５号公報

ＮＲの同期信号は、ＳＳＢ(Synchronization Signal Block)に含まれる。ＳＳＢには、ＰＳＳ(Primary Synchronization Signal)と、ＳＳＳ(Secondary Synchronization Signal)と、ＰＢＣＨ(Physical Broadcast CHannel)とが含まれている。ＰＢＣＨには、参照信号としてのＤＭＲＳ(DeModulation Reference Signal)が含まれている。

ＮＲの無線信号は、ＬＴＥに比べて高周波であり、広帯域化しているため、電波伝播測定装置では、フロアノイズの影響を受け、干渉が発生したり、弱電界の状態になったりして安定した測定ができないおそれがある。

そこで、本発明は、異なる計算方法で算出した受信品質を示す値の、受信品質の良い方を採用して測定することにより、安定して信号を測定することができる信号処理装置を提供することを目的としている。

本発明の信号処理装置は、複数のサブキャリアからなる信号を測定する信号処理装置であって、所定の数の前記サブキャリアから求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す値を算出する第１受信品質算出部と、前記所定の数の４倍の数の前記サブキャリアを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す値を算出する第２受信品質算出部と、を備え、前記第１受信品質算出部の算出結果と、前記第２受信品質算出部の算出結果との受信品質が良い方を採用するものである。

この構成により、所定の数のサブキャリアから求めたＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、このリソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから信号の受信品質を示す値を算出する第１受信品質算出部の計算結果と、所定の数の４倍の数のサブキャリアを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めたＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、このリソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから信号の受信品質を示す値を算出する第２受信品質算出部の計算結果とが比較され、受信品質が良い方が採用される。このため、環境に左右されずに最適な測定結果を取得することができる。

また、本発明の信号処理装置において、前記第１受信品質算出部は、４個の前記サブキャリアのデータを使用して求めた前記リソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、前記受信品質を示す値を算出するものである。

この構成により、４個のサブキャリアのデータを使用して求められたリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、受信品質を示す値が計算される。このため、マルチパスやフェージングの影響を受けにくい測定結果を取得することができる。

また、本発明の信号処理装置において、前記第２受信品質算出部は、１６個の前記サブキャリアのデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めた前記リソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、前記受信品質を示す値を算出するものである。

この構成により、１６個のサブキャリアのデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求められたリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、受信品質を示す値が算出される。このため、干渉や弱電界において安定した測定結果を取得することができる。

また、本発明の信号測定方法は、複数のサブキャリアからなる信号を測定する信号処理装置の信号測定方法であって、所定の数の前記サブキャリアから求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す第１の値を算出するステップと、前記所定の数の４倍の数の前記サブキャリアを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す第２の値を算出するステップと、前記第１の値と、前記第２の値との受信品質が良い方を採用するステップと、を備えるものである。

この構成により、所定の数のサブキャリアから求めたＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、このリソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから信号の受信品質を示す第１の値が算出され、所定の数の４倍の数のサブキャリアを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めたＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、このリソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから信号の受信品質を示す第２の値が算出され、第１の値と第２の値とが比較され、受信品質が良い方が採用される。このため、環境に左右されずに最適な測定結果を取得することができる。

本発明は、異なる計算方法で算出した受信品質を示す値の、受信品質の良い方を採用して測定することにより、安定して信号を測定することができる信号処理装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電波伝播測定装置のブロック図である。図２は、本発明の一実施形態に係る電波伝播測定装置の無線信号処理部のブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る信号処理装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施形態に係る信号処理装置を搭載した電波伝播測定装置１は、信号処理装置としての無線信号処理部１０と、無線信号測定部１１と、ユーザインターフェース部１２と、制御部１３とを含んで構成されている。

無線信号処理部１０は、アンテナ１６を介して基地局２から受信した無線信号を、増幅や周波数変換などして無線信号測定部１１に出力する。

無線信号測定部１１は、無線信号処理部１０と接続され、無線信号処理部１０の出力する無線信号の復調、復号を行なうとともに、ＳＳ－ＲＳＲＰ（Synchronization Signal-Reference Signal Received Power）、ＳＳ－ＳＩＲ（Synchronization Signal-Signal to Interference Ratio）、ＳＳ－ＲＳＲＱ（Synchronization Signal-Reference Signal Received Quality）、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、遅延プロファイルなどを測定し、測定結果を制御部１３に出力するようになっている。制御部１３は、無線信号測定部１１からの測定結果を時刻情報などと関連付けてハードディスク等に記憶しておき、ユーザの要求によりユーザインターフェース部１２に表示出力させたり、ログとしてファイルに出力したりするようになっている。

無線信号測定部１１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部１４や内部クロック１５からクロック信号を入力されるようになっている。無線信号測定部１１は、ＧＰＳ受信部１４からのＰＰＳ（Pulse Per Second:１秒周期の信号）または内部クロック１５からのクロック信号に基づいて無線信号の受信タイミングを測定するようになっている。なお、外部からＧＰＳ信号を入力するようにしてもよい。

ユーザインターフェース部１２は、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部１２１と、測定のパラメータの設定画面や無線信号測定部１１の測定結果などを表示する表示部１２２とを備えている。入力部１２１は、タッチパッドやキーボードやプッシュボタンやロータリーノブなどによって構成される。表示部１２２は、液晶表示装置などによって構成される。

制御部１３は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ハードディスク装置と、入出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

このコンピュータユニットのＲＯＭ及びハードディスク装置には、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部１３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭ及びハードディスク装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部１３として機能する。なお、ハードディスク装置は、フラッシュメモリによるＣＦ(Compact Flash)カード等であっても良い。

制御部１３の入出力ポートには、無線信号測定部１１、ユーザインターフェース部１２が接続され、制御部１３と各部は信号の送受信をできるようになっている。

なお、本実施形態において、無線信号測定部１１は、各処理を実行するようにプログラミングされたＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサによって構成されている。また、無線信号処理部１０は、通信モジュールによって構成されている。

このような電波伝播測定装置１において、制御部１３は、例えば、表示部１２２に表示させた設定画面に対する入力部１２１への操作入力で設定された周波数の無線信号の測定を無線信号測定部１１に行なわせる。

制御部１３は、表示部１２２に表示させた設定画面により、測定する無線信号の中心周波数や周波数帯域幅や測定する信号数などを入力部１２１から入力させる。測定する無線信号の中心周波数は、複数設定可能になっている。

制御部１３は、入力部１２１により入力された設定情報を無線信号測定部１１に通知して、無線信号の測定を行わせる。

無線信号測定部１１は、制御部１３から設定情報を通知されると、通知された中心周波数や周波数帯域幅を無線信号処理部１０に通知して、その中心周波数や周波数帯域幅の無線信号を受信させる。

無線信号処理部１０は、無線信号測定部１１から中心周波数や周波数帯域幅を通知されると、その中心周波数や周波数帯域幅の無線信号を受信し、増幅や周波数変換などして無線信号測定部１１に出力する。

無線信号測定部１１は、無線信号処理部１０の出力する無線信号の復調、復号を行なうとともに、ＳＳ－ＲＳＲＰ、ＳＳ－ＳＩＲ、ＳＳ－ＲＳＲＱ、ＲＳＳＩ、遅延プロファイルなどを測定し、測定結果を制御部１３に出力する。

制御部１３は、無線信号測定部１１の出力する測定結果に基づいて、入力部１２１の操作入力により選択された測定結果表示種別に応じて表示部１２２に表示させる画像を作成して表示部１２２に表示させる。

本実施形態において、ＮＲの無線信号を測定する場合、無線信号処理部１０は、同期信号であるＳＳＳを検出し、測定する。

無線信号処理部１０は、図２に示すような機能ブロックによりＳＳＳの検出と測定を行なう。

図２において、無線信号処理部１０は、ＢＲＡＭ（Block Random Access Memory）１０１と、ＢＲＡＭ１０２と、ミキサ１０３と、ＢＲＡＭ１０４と、第１受信品質算出部としての第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５と、第２受信品質算出部としての第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６と、ＤＰＲＡＭ（Dual Port Random Access Memory）１０７と、ＢＲＡＭ１０８と、ＢＲＡＭ１０９と、ミキサ１１０と、ＢＲＡＭ１１１と、第１受信品質算出部としての第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２と、第２受信品質算出部としての第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３と、ＤＰＲＡＭ１１４とを含んで構成されている。

ＢＲＡＭ１０１は、受信信号のＳＳＳのデータを保存する。ＳＳＳは１２７個のサブキャリアによって送信される。ＢＲＡＭ１０１には、１２７個のサブキャリアのデータが保存される。

ＢＲＡＭ１０２には、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）による規格に規定されている３種類の理想のＳＳＳの時間領域データが記憶されている。

ミキサ１０３は、ＢＲＡＭ１０１に保存された受信したＳＳＳと、ＢＲＡＭ１０２に記憶されている理想のＳＳＳと、を複素乗算して、ＢＲＡＭ１０４に保存する。ミキサ１０３は、受信したＳＳＳと、ＢＲＡＭ１０２に記憶されている理想のＳＳＳと、を複素乗算することによりＰＣＩ（Physical Cell Identity）と無線フレームの先頭とを検出する。

ＢＲＡＭ１０４は、ミキサ１０３において複素乗算された、１２７個のサブキャリアの複素乗算結果を保存する。

第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５は、ＢＲＡＭ１０４に保存された複素乗算結果に基づいてＳＳＳの受信品質を示す値であるＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）を算出する。

第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５は、例えば、４個のサブキャリアデータを使用して求めたＳＳＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算する。

第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６は、ＢＲＡＭ１０４に保存された複素乗算結果に基づいてＳＳＳのＳＩＲを算出する。

第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６は、例えば、１６個のサブキャリアデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めたＳＳＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算する。

ＤＰＲＡＭ１０７は、第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５の算出結果と、第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６の算出結果と、を保存する。

無線信号測定部１１は、ＤＰＲＡＭ１０７に保存された、第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５の算出結果と、第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６の算出結果と、を比較し、受信品質の良い方のデータを採用する。

ＢＲＡＭ１０８は、受信信号のＤＭＲＳのデータを保存する。ＢＲＡＭ１０８には、１２０個のサブキャリアのＤＭＲＳのデータが保存される。

ＢＲＡＭ１０９には、３ＧＰＰによる規格に規定されている８種類の理想のＤＭＲＳの時間領域データが記憶されている。

ミキサ１１０は、ＢＲＡＭ１０８に保存された受信したＤＭＲＳと、ＢＲＡＭ１０９に記憶されている理想のＤＭＲＳと、を複素乗算して、ＢＲＡＭ１１１に保存する。ミキサ１１０は、受信したＤＭＲＳと、ＢＲＡＭ１０９に記憶されている理想のＤＭＲＳと、を複素乗算することによりSS Block Indexと無線フレームの先頭とを検出する。

ＢＲＡＭ１１１は、ミキサ１１０において複素乗算された、１２０個のサブキャリアの複素乗算結果を保存する。

第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２は、ＢＲＡＭ１１１に保存された複素乗算結果に基づいてＤＭＲＳのＳＩＲを算出する。

第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２は、例えば、４個のサブキャリアデータを使用して求めたＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算する。

第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３は、ＢＲＡＭ１１１に保存された複素乗算結果に基づいてＤＭＲＳのＳＩＲを算出する。

第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３は、例えば、１６個のサブキャリアデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めたＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算する。

ＤＰＲＡＭ１１４は、第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２の算出結果と、第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３の算出結果と、を保存する。

無線信号測定部１１は、ＤＰＲＡＭ１１４に保存された、第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２の算出結果と、第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３の算出結果と、を比較し、受信品質の良い方のデータを採用する。

このように、本実施形態では、第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５では、４個のサブキャリアデータを使用して求めたＳＳＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算し、第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６では、１６個のサブキャリアデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めたＳＳＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算し、第１ＳＳＳＳＩＲ算出部１０５の算出結果と、第２ＳＳＳＳＩＲ算出部１０６の算出結果と、を比較し、受信品質の良い方のデータを採用する。

これにより、２種類の方法でＳＩＲが計算され、その計算結果が比較され、受信品質の良い方のデータが採用される。このため、環境に左右されずに最適な測定結果を取得することができる。

また、第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２では、４個のサブキャリアデータを使用して求めたＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算し、第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３では、１６個のサブキャリアデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めたＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、ＳＩＲを計算し、第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１２の算出結果と、第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部１１３の算出結果と、を比較し、良い方のデータを採用する。

サブキャリアデータのサンプル数を増やすことで、ノイズ抑圧を行なうことができる。しかし、サンプル数を増やすことによって、マルチパス、フェージングなどの影響により受信品質が悪くなることもある。このため、本実施形態では、サブキャリアデータのサンプル数の異なる計算方法で受信品質を示す値を算出し、受信品質の良い方のデータを採用している。このため、環境に左右されずに最適な測定結果を取得することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１電波伝播測定装置
２基地局
１０無線信号処理部（信号処理装置）
１１無線信号測定部
１０４ＢＲＡＭ
１０５第１ＳＳＳＳＩＲ算出部（第１受信品質算出部）
１０６第２ＳＳＳＳＩＲ算出部（第２受信品質算出部）
１０７ＤＰＲＡＭ
１１１ＢＲＡＭ
１１２第１ＤＭＲＳＳＩＲ算出部（第１受信品質算出部）
１１３第２ＤＭＲＳＳＩＲ算出部（第２受信品質算出部）
１１４ＤＰＲＡＭ

Claims

複数のサブキャリアからなる信号を測定する信号処理装置（１０）であって、
所定の数の前記サブキャリアから求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す値を算出する第１受信品質算出部（１０５、１１２）と、
前記所定の数の４倍の数の前記サブキャリアを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す値を算出する第２受信品質算出部（１０６、１１３）と、を備え、
前記第１受信品質算出部の算出結果と、前記第２受信品質算出部の算出結果との受信品質が良い方を採用する信号処理装置。
前記第１受信品質算出部は、４個の前記サブキャリアのデータを使用して求めた前記リソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、前記受信品質を示す値を算出する請求項１に記載の信号処理装置。
前記第２受信品質算出部は、１６個の前記サブキャリアのデータを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めた前記リソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから、前記受信品質を示す値を算出する請求項１または請求項２に記載の信号処理装置。
複数のサブキャリアからなる信号を測定する信号処理装置（１０）の信号測定方法であって、
所定の数の前記サブキャリアから求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す第１の値を算出するステップと、
前記所定の数の４倍の数の前記サブキャリアを使用し、さらに移動平均フィルタを用いて求めた、ＳＳＳまたはＤＭＲＳのリソースエレメントのパワーと、当該リソースエレメントの期待値に対する誤差の干渉のパワーとから前記信号の受信品質を示す第２の値を算出するステップと、
前記第１の値と、前記第２の値との受信品質が良い方を採用するステップと、を備える信号測定方法。