JP7128927B1 - Signal analysis device and signal analysis method - Google Patents
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Abstract
【課題】１パケット内にデータシンボル数が１つしかない状態のＯＦＤＭ変調信号を解析できる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る信号解析装置は、ＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶するメモリ１１と、それぞれのパケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれのパケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全てのパケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全てのパケットのデータシンボルを平均補正値で補正することを行う補正部１２と、平均補正値で補正されたデータシンボルの値とＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全てのパケットで平均化して解析値とする解析部１３と、を備える。【選択図】図４Kind Code: A1 An object of the present invention is to provide a signal analysis apparatus and a signal analysis method capable of analyzing an OFDM modulated signal having only one data symbol in one packet. A signal analysis apparatus according to the present invention includes a memory (11) for storing a plurality of packets of OFDM modulated signals; Setting the coordinate rotation of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position to the same value for each packet, calculating the average correction value by averaging the correction values of the channel equalization process for the symbol at the reference position for all packets, and a correction unit 12 that corrects the data symbols of all packets with the average correction value, and the difference between the value of the data symbol corrected with the average correction value and the true value transmitted by the transmission source of the FDM modulated signal. and an analysis unit 13 for averaging the packets to obtain an analysis value. [Selection drawing] Fig. 4
Description
本開示は、ＩＥＥＥ．８０２．１１のＯＦＤＭ変調信号を解析する信号解析装置及び信号解析方法に関する。 This disclosure conforms to IEEE. The present invention relates to a signal analysis apparatus and a signal analysis method for analyzing 802.11 OFDM modulated signals.
ＩＥＥＥ８０２．１１のＯＦＤＭ変調信号を用いて通信する通信装置を被測定物として解析を行う解析装置がある（例えば、特許文献１を参照。）。ここで、解析とは、例えば、後述するＥＶＭ解析である。 There is an analysis apparatus that performs analysis using a communication apparatus that communicates using an IEEE802.11 OFDM modulated signal as a device under test (see, for example, Patent Document 1). Here, the analysis is, for example, EVM analysis, which will be described later.
しかし、被測定物の広帯域化や一次変調の多値化により、解析すべきデータシンボルが１シンボルしかない状態のパケットが発生することもある（例えば、特許文献２を参照。）。このような状態のパケットでは被測定物からの信号を解析することが困難という課題があった。 However, due to the broadening of the bandwidth of the device under test and the multi-leveling of primary modulation, packets with only one data symbol to be analyzed may occur (see, for example, Patent Document 2). A packet in such a state poses a problem that it is difficult to analyze the signal from the device under test.
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない状態のＯＦＤＭ変調信号を解析できる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a signal analysis apparatus and a signal analysis method capable of analyzing an OFDM modulated signal with only one data symbol in one packet.
上記目的を達成するために、本発明に係る信号解析装置は、複数のパケットのデータシンボルを利用してＯＦＤＭ変調信号を解析することとした。 In order to achieve the above object, a signal analysis apparatus according to the present invention uses data symbols of a plurality of packets to analyze an OFDM modulated signal.
具体的には、請求項１の信号解析装置は、ＯＦＤＭ変調信号を解析する信号解析装置であって、
前記ＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶するメモリと、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記ＯＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部と、
を備えることを特徴とする。
Specifically, the signal analysis device of
a memory for storing a plurality of packets of the OFDM modulated signal;
making the coordinate deviations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets; making the coordinate rotation of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets; a correction unit for calculating an average correction value by averaging the correction values of the channel equalization processing in the symbol at the reference position for all the packets, and correcting the data symbols of all the packets with the average correction value; ,
an analysis unit that averages the difference between the value of the data symbol corrected by the average correction value and the true value transmitted by the transmission source of the OFDM modulated signal for all the packets and obtains an analysis value;
characterized by comprising
本発明の信号解析装置は、受信したＯＦＤＭ変調信号のパケットを複数記憶しておき、各パケットの基準位置にあるシンボルを利用してパケット間のシンボルの座標ずれや座標回転を低減する。これにより、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない状態のＯＦＤＭ変調信号であっても、複数のパケットのデータシンボルを利用して信号解析が可能となる。 The signal analysis apparatus of the present invention stores a plurality of packets of the received OFDM modulated signal, and utilizes the symbol at the reference position of each packet to reduce coordinate displacement and coordinate rotation of symbols between packets. This enables signal analysis using data symbols of a plurality of packets even for an OFDM modulated signal in which one packet contains only one data symbol.
従って、本発明は、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない状態のＯＦＤＭ変調信号を解析できる信号解析装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide a signal analysis apparatus capable of analyzing an OFDM modulated signal with only one data symbol in one packet.
請求項２の信号解析装置において、前記基準位置のシンボルは、既知のパターンで構成されるＨＥ－ＬＴＦであることを特徴とする。
3. The signal analysis apparatus according to
ＨＥ－ＬＴＦシンボルは、パケットの先頭から一定の距離だけ後方に配置される。このため、ＨＥ－ＬＴＦシンボルは、パケット先頭に比べて周波数の変動が安定しており、座標ずれや座標回転の補正精度を向上させることができる。 HE-LTF symbols are placed a certain distance backward from the beginning of the packet. Therefore, the HE-LTF symbol has more stable frequency fluctuations than the head of the packet, and it is possible to improve the correction accuracy of coordinate deviation and coordinate rotation.
請求項３の信号解析装置では、前記補正部が、
前記座標ずれを同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することを特徴とする。
In the signal analysis device according to
The data symbol of each packet is obtained by obtaining the frequency deviation of the subcarrier interval for the symbol at the reference position and averaging the frequency deviation for all the packets to set the coordinate deviation to the same value. is realized by correcting the
請求項４の信号解析装置では、前記補正部が、
前記座標回転を同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することを特徴とする。
In the signal analysis device according to
The same value of the coordinate rotation is obtained by obtaining the phase tilt between subcarriers for the symbol at the reference position, and correcting the phase tilt so that the positions of the data symbols are the same for all the packets. It is characterized by being realized by
一方、請求項５の信号解析方法は、ＯＦＤＭ変調信号を解析する信号解析方法であって、
前記ＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶すること、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、
それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、
前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、
全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正すること、及び
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記ＯＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とすること、
を特徴とする。
On the other hand, a signal analysis method according to
storing a plurality of packets of the OFDM modulated signal;
making the coordinate deviations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same value for each of the packets;
making the coordinate rotations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets;
calculating an average correction value by averaging the correction values of the channel equalization processing in the symbol at the reference position for all the packets;
correcting the data symbols of all the packets with the average correction value; and calculating the difference between the value of the data symbols corrected with the average correction value and the true value transmitted by the source of the OFDM modulated signal. averaging over the packets to obtain a correction value;
characterized by
本発明の信号解析方法は、受信したＯＦＤＭ変調信号のパケットを複数記憶しておき、各パケットの基準位置にあるシンボルを利用してパケット間のシンボルの座標ずれや座標回転を低減する。これにより、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない状態のＯＦＤＭ変調信号であっても、複数のパケットのデータシンボルを利用して信号解析が可能となる。 The signal analysis method of the present invention stores a plurality of packets of the received OFDM modulated signal, and utilizes the symbol at the reference position of each packet to reduce coordinate shift and coordinate rotation of symbols between packets. This enables signal analysis using data symbols of a plurality of packets even for an OFDM modulated signal in which one packet contains only one data symbol.
従って、本発明は、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない状態のＯＦＤＭ変調信号を解析できる信号解析方法を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide a signal analysis method capable of analyzing an OFDM modulated signal with only one data symbol in one packet.
請求項６の信号解析方法において、前記基準位置のシンボルは、既知のパターンで構成されるＨＥ－ＬＴＦであることを特徴とする。 A signal analysis method according to claim 6, characterized in that the symbol at the reference position is HE-LTF composed of a known pattern.
ＨＥ－ＬＴＦシンボルは、パケットの先頭から一定の距離だけ後方に配置される。このため、ＨＥ－ＬＴＦシンボルは、パケット先頭に比べて周波数の変動が安定しており、座標ずれや座標回転の補正精度を向上させることができる。 HE-LTF symbols are placed a certain distance backward from the beginning of the packet. Therefore, the HE-LTF symbol has more stable frequency fluctuations than the head of the packet, and it is possible to improve the correction accuracy of coordinate deviation and coordinate rotation.
請求項７の信号解析方法では、前記座標ずれを同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することである。 In the signal analysis method according to claim 7, setting the coordinate deviations to the same value is performed by acquiring the frequency deviation of the subcarrier interval for the symbol at the reference position, and averaging the frequency deviation for all the packets. It is implemented by correcting the data symbols of each packet with the deviation.
請求項８の信号解析方法では、前記座標回転を同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することである。 In the signal analysis method according to claim 8, setting the coordinate rotation to the same value obtains phase gradients between subcarriers for symbols at the reference positions, and sets the positions of the data symbols to the same for all the packets. It is to be realized by correcting with the phase tilt so that it becomes
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 The above inventions can be combined as much as possible.
本発明は、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない状態のＯＦＤＭ変調信号を解析できる信号解析装置及び信号解析方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a signal analysis apparatus and a signal analysis method capable of analyzing an OFDM modulated signal with only one data symbol in one packet.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, in this specification and the drawings, constituent elements having the same reference numerals are the same as each other.
（ＯＦＤＭについて）
無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ．８０２．１１では、近年通信の大容量化，高速化に伴いＯＦＤＭ方式を使用する信号で広帯域化や変調の多値ＱＡＭ化が行われている。図１は、ＯＦＤＭ変調を説明する図である。ＯＦＤＭ方式の変調では、ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒと呼ばれる一定周波数間隔の信号に、一次変調（ＱＡＭ化）による位相振幅情報を加味した信号を配置する。これらのＳｕｂＣａｒｒｉｅｒを束ねたものをシンボルとして扱う。
(About OFDM)
The wireless LAN standard IEEE. In 802.11, along with the recent increase in capacity and speed of communication, signals using the OFDM system are used for wideband and multi-level QAM modulation. FIG. 1 is a diagram explaining OFDM modulation. In OFDM modulation, a signal with phase amplitude information by primary modulation (QAM) is arranged in a signal with constant frequency intervals called SubCarrier. A bundle of these SubCarriers is treated as a symbol.
つまり、ＯＦＤＭ変調信号は、周波数軸上にマッピングした一次変調のデータをＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）することで時間軸上のデータに変換したものであり、シンボル波形データは次式（ベースバンド状態）であらわされる。
ｌ：シンボル番号
ｔ：時刻
ＴＧ：ＧＩの個数
Ｔｆｆｔ：ＦＦＴのポイント数（ＩＥＥＥ．８０２．１１．ａｘ帯域（８０ＭＨｚ）では、Ｔｆｆｔ＝１０２４）
ｋ：有効なＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ数
Ｋ：定数（ＩＥＥＥ．８０２．１１．ａｘ帯域＝８０ＭＨｚでは、Ｋ＝５１２）
Ａｋ：ｋ番目のＳｕｂＣａｒｒｉｅｒの振幅強度
ωｋ：ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ ｋの角周波数（ＩＥＥＥ．８０２．１１．ａｘ帯域（８０ＭＨｚ）ではωｋ＝ｋ×π／５１２）
Δω：周波数偏差
ｍ（ｋ）：一次変調の位相分
θ：初期位相
である。
That is, the OFDM modulated signal is obtained by transforming primary modulation data mapped on the frequency axis into data on the time axis by IFFT (Inverse Fast Fourier Transform). ).
l: symbol number t: time TG: number of GIs Tfft: number of FFT points (Tfft=1024 in the IEEE.802.11.ax band (80 MHz))
k: number of valid SubCarriers K: constant (K=512 for IEEE.802.11.ax band=80 MHz)
Ak: amplitude intensity of k-th SubCarrier ωk: angular frequency of SubCarrier k (ωk=k×π/512 in IEEE.802.11.ax band (80 MHz))
Δω: frequency deviation m(k): phase of primary modulation θ: initial phase.
ＯＦＤＭ変調信号の復調は、図１のＯＦＤＭ変調と逆の作業を行うが、復調時には次の作業が行われる。
ＯＦＤＭ変調信号には、一次変調信号が既知の固定値であるシンボル（例えば、ＩＥＥＥ．８０２．１１．ａｘではＨＥ－ＬＴＦ）が存在する。なお、ＨＥ－ＬＴＦは例えば、ＩＥＥＥ．８０２．１１．ａｘ規格に基づく既知のパターンで構成されている。復調時には、その特性（振幅及び位相のずれ情報）を、対応する、データを伝送するためのシンボル（データシンボル）のＳｕｂＣａｒｒｉｅｒに対して等価処理（以下、チャネル等価処理）を行う。
The demodulation of the OFDM modulated signal is performed in reverse order to the OFDM modulation in FIG. 1, and the following operations are performed during demodulation.
In an OFDM modulated signal there are symbols where the primary modulated signal is a known fixed value (eg HE-LTF in IEEE.802.11.ax). Note that HE-LTF is, for example, IEEE. 802.11. It consists of known patterns based on the ax standard. During demodulation, the characteristics (amplitude and phase shift information) are subjected to equalization processing (hereinafter referred to as channel equalization processing) with respect to the corresponding SubCarrier of the symbol for transmitting data (data symbol).
データシンボルの１次変調が多値ＱＡＭ化されない場合は、既知の固定値シンボルのチャネル等価処理のみで、規格の要求条件を満たす信号解析を行うことは可能であった。しかし、データシンボルの１次変調が多値ＱＡＭ化された信号においては、チャネル等価処理後、パケット内のデータシンボルにある複数のシンボルを用いて、同じ周波数のＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ毎に補正値を再計算し規格化する処理（補正値導出処理）が必要である。 If the primary modulation of data symbols is not converted to multi-level QAM, it was possible to perform signal analysis that satisfies the requirements of the standard only by channel equalization processing of known fixed-value symbols. However, in a signal in which the primary modulation of the data symbol is multilevel QAM, after the channel equalization process, the correction value is recalculated for each SubCarrier of the same frequency using a plurality of symbols in the data symbol in the packet. Normalization processing (correction value derivation processing) is required.
一方、１パケット内で伝送できるデータ量が限られており、広帯域化や一次変調の多値化によりデータシンボルが１シンボルしか存在しないパケットも発生することがある。この場合、前記補正値導出処理が正しく行えないため、信号解析することができなくなる。 On the other hand, the amount of data that can be transmitted in one packet is limited, and a packet with only one data symbol may be generated due to widening of the band and multi-valued primary modulation. In this case, since the correction value deriving process cannot be performed correctly, the signal cannot be analyzed.
そこで、本発明は、ＩＥＥＥ．８０２．１１のＯＦＤＭ方式の信号に対して、１パケット内にデータシンボルが１シンボルしか存在しない条件でも信号解析を可能とする信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides IEEE. It is an object of the present invention to provide a signal analysis apparatus and a signal analysis method that enable signal analysis of 802.11 OFDM signals even under the condition that only one data symbol exists in one packet.
［パケット構造］
図２は、ＯＦＤＭ変調信号の１パケット内の構造の一例を説明する図である。プリアンブル部としてＳＴＦ部、ＬＴＦ部、ＳＩＧ部、ＨＥ－ＬＴＦ部がある。それぞれ複数のシンボルで構成されていてもよい。データ部にはデータシンボルが配置される。図２ではデータ部（データシンボル）に複数のシンボルが配置されているが、前述のように広帯域化や一次変調の多値化でデータ部（データシンボル）に１シンボルしかない場合もある。
[Packet structure]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a structure within one packet of an OFDM modulated signal. The preamble part includes an STF part, an LTF part, a SIG part, and an HE-LTF part. Each may be composed of a plurality of symbols. A data symbol is arranged in the data part. In FIG. 2, a plurality of symbols are arranged in the data part (data symbol), but as described above, there are cases where there is only one symbol in the data part (data symbol) due to widening of the band or multi-valued primary modulation.
［シンボル構造］
図３は、１シンボル内の構成の一例を説明する図である。干渉防止用のガードインターバル（ＧＩ）を、信号の連続性を保持した形で付加して１シンボルの波形データを生成する。ＧＩはＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理の周期性を使い、信号後半部分を前半部分にコピーして付加することで生成する。
[Symbol structure]
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the configuration within one symbol. A guard interval (GI) for interference prevention is added while maintaining signal continuity to generate one symbol of waveform data. The GI is generated by copying and adding the second half of the signal to the first half using the periodicity of FFT (Fast Fourier Transform) processing.
ＴＩＦＦＴの区間がＦＦＴやＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）でシンボル構成の基本を構成するデータである。ＴＩＦＦＴのデータをＦＦＴすると、ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒにマッピングされていたＱＡＭデータが再生される。
１シンボル内で信号の連続性を保持しているのでＴｓのシンボル区間のいずれをＦＦＴしても周波数軸上のデータを生成できる。但し、例えば、図３であれば、ＴＩＦＦＴの部分をＦＦＴできずに、前方のＴＧＩにかかる部分からＴＩＦＦＴの長さだけＦＦＴするような場合、ＦＦＴする部分がＴＩＦＦＴ部分からずれた時間（時間ずれ）だけ各ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒでＲｅａｌＰａｒｔ（実部）とＩｍａｇｅｎａｒｙＰａｒｔ（虚部）の座標のずれが生じる。同一パケット内であれば、ＨＥ－ＬＴＦとデータシンボルとの関係（時間ずれ）は同じであるので、データシンボルの当該座標ずれ分は、通常、ＨＥ－ＬＴＦから得られた特性を用いて補正する。
ただし、パケットを超えるとパケット間の時間ずれが同じになる保証はないので、互いのパケット内にあるＨＥ－ＬＴＦ間の座標ずれがあるので当該時間ずれ分を補正できなくなる。
The TIFFT section is data forming the basis of the symbol configuration by FFT or IFFT (inverse fast Fourier transform). FFT of the TIFFT data reproduces the QAM data mapped to the SubCarrier.
Since signal continuity is maintained within one symbol, data on the frequency axis can be generated by performing FFT on any of the symbol intervals of Ts. However, for example, in the case of FIG. 3, if the TIFFT part cannot be FFTed and the FFT is performed by the length of the TIFFT from the front TGI part, the FFT part is shifted from the TIFFT part. A shift in coordinates between RealPart (real part) and ImagenaryPart (imaginary part) occurs in each SubCarrier by time (time shift). Within the same packet, the relation (time shift) between the HE-LTF and the data symbol is the same, so the coordinate shift of the data symbol is usually corrected using the characteristics obtained from the HE-LTF. .
However, since there is no guarantee that the time shifts between packets will be the same when the packets are exceeded, there is a coordinate shift between the HE-LTFs in each other's packets, so the time shift cannot be corrected.
［チャネル等価処理］
ＬＴＦシンボルには、ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒのデータが既知である信号（一次変調はＢＰＳＫ）が配置されている。ＬＴＦシンボルの既知信号のＲｅａｌＰａｒｔ（実部）とＩｍａｇｅｎａｒｙＰａｒｔ（虚部）の特性（振幅と位相）を同一周波数のＳｕｂＣａｒｒｉｅｒのデータシンボルに対して逆補正する。つまり、チャネル等価処理は、既知データを用いて伝送路の特性を知り、その特性を戻すように補正することで復調を可能とする処理である。
[Channel equivalent processing]
A signal whose SubCarrier data is known (primary modulation is BPSK) is allocated to the LTF symbol. The characteristics (amplitude and phase) of the RealPart (real part) and ImagenaryPart (imaginary part) of the known signal of the LTF symbol are inversely corrected for the data symbols of the same frequency SubCarrier. In other words, channel equalization processing is processing that enables demodulation by knowing the characteristics of a transmission path using known data and correcting the characteristics so as to restore them.
［ＥＶＭ解析（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ）］
ＥＶＭ解析は、理想信号パターンに対する被測定信号のノイズ成分の比であり、ＳＮを表すものとして考えられる。ＯＦＤＭ変調信号を復調できる理論的な限界値は次の通りである。
１６ＱＡＭ １７ｄＢ
６４ＱＡＭ ２３ｄＢ
２５６ＱＡＭ ２９ｄＢ
１０２４ＱＡＭ ３５ｄＢ
但し、チャネル等価処理により、ＬＴＦのノイズ分加味されて、期待値は実際のＳＮより３ｄＢ高くなる。例えば、１０２４ＱＡＭの理想復調限界は３５ｄＢとなるので、チャネル等価処理を考えた場合のＳＮの上限は３８ｄＢとなる。このため、ＯＦＤＭ変調信号の復調時には、データシンボルのＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ間での平均処理を行い、ノイズ圧縮を行う。
[EVM Analysis (Relative Constellation Error)]
EVM analysis is the ratio of the noise component of the signal under test to the ideal signal pattern and can be thought of as representing the SN. The theoretical limits for demodulating OFDM modulated signals are as follows.
16QAM 17dB
64QAM 23dB
256QAM 29dB
1024QAM 35dB
However, the expected value is 3 dB higher than the actual SN due to the LTF noise added by the channel equalization process. For example, since the ideal demodulation limit of 1024QAM is 35 dB, the upper limit of SN when considering channel equalization processing is 38 dB. Therefore, when demodulating an OFDM modulated signal, averaging processing is performed between subcarriers of data symbols to compress noise.
［ＯＦＤＭの例］
本実施形態では、広帯域及び多値化の代表例としてＩＥＥＥ８０２．１１．ａｘの信号を例に説明する。帯域は、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、及び１６０ＭＨｚが存在する。一次変調方式は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、及び１０２４ＱＡＭが存在する。
ＩＥＥＥ８０２．１１．ａｘの場合、ＬＴＦ及びＨＥ－ＬＴＦともに存在するが、基準となるシンボルはＨＥ－ＬＴＦとする。
[Example of OFDM]
In this embodiment, IEEE 802.11.1. A signal of ax will be described as an example. There are bands of 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz and 160 MHz. Primary modulation schemes include BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, and 1024QAM.
IEEE 802.11. In the case of ax, both LTF and HE-LTF exist, but the reference symbol is HE-LTF.
［課題の説明］
上述したＯＦＤＭ変調信号を解析する場合の課題を以下にまとめる。
（１）広帯域、一次変調の多値化に伴い、１パケット内でデータシンボルが１シンボルの条件が生じる。
（２）一次変調の多値化により信号解析（ＥＶＭ解析）に十分なＳＮを確保することが困難になり、ＬＴＦ（今回の例ではＨＥ－ＬＴＦ）のチャネル等価処理のみでは、信号解析のための十分な性能は得られないので、データシンボル内のＳｕｂＣａｒｒｉｅｒを使った補正処理（平均処理）が必要となる。
（３）しかし、１パケット内でデータシンボルが１シンボルの状態が生じるために、性能を確保するための補正処理ができない。１シンボルだけの補正値を補正処理に使うと自身を補正処理に使うため、誤差まで補正することになり、正しい解析ができなくなる。
（４）１パケット内でデータシンボルが１シンボルの状態においては、正しい解析を行うためには、補正処理としてパケット間での平均化の処理する必要がある。しかし、パケット毎のＨＥ－ＬＴＦのみのチャネル等価処理だけでは復調限界を維持することができない。
（５）復調限界を維持するためには、ＨＥ－ＬＴＦで得られる特性をパケット間で平均するような処理が必要になる。しかし、パケット間でＲｅａｌＰａｒｔとＩｍａｇｉｎａｒｙＰａｒｔの座標が固定化できない（パケット毎に前述の時間ずれ量が異なる）ため、ＨＥ－ＬＴＦで得られる特性の補正用データとしては複数パケットにわたって平均処理することができなかった。
[Description of assignment]
Problems in analyzing the above OFDM modulated signal are summarized below.
(1) Along with wideband and multi-valued primary modulation, there arises a condition that one data symbol is one symbol in one packet.
(2) It is difficult to secure sufficient SN for signal analysis (EVM analysis) due to the multi-valued primary modulation. cannot obtain sufficient performance, correction processing (averaging processing) using the SubCarrier in the data symbol is required.
(3) However, since one packet contains one data symbol, correction processing for ensuring performance cannot be performed. If the correction value of only one symbol is used for the correction process, the symbol itself is used for the correction process, so even the error is corrected, and correct analysis cannot be performed.
(4) When one packet contains one data symbol, correct analysis requires averaging between packets as correction processing. However, the demodulation limit cannot be maintained only by channel equalization processing of HE-LTF for each packet.
(5) In order to maintain the demodulation limit, it is necessary to perform processing such as averaging the characteristics obtained by HE-LTF between packets. However, since the coordinates of RealPart and ImaginaryPart cannot be fixed between packets (the amount of time lag described above differs for each packet), it is possible to perform average processing over multiple packets as characteristic correction data obtained by HE-LTF. I didn't.
つまり、本発明は、広帯域や一次変調の多値化により１パケット内でデータシンボル数が１シンボルの状態が生じた場合でも、正しく解析（ＥＶＭ解析）ができる信号解析装置及び信号解析方法を提供することを目的とする。 In other words, the present invention provides a signal analysis apparatus and a signal analysis method that can perform correct analysis (EVM analysis) even when the number of data symbols in one packet is one due to wideband or multi-valued primary modulation. intended to
［実施形態］
図４は、本実施形態の信号解析装置３０１を説明する図である。信号解析装置３０１は、被試験装置（ＤＵＴ）５０からのＯＦＤＭ変調信号を解析する信号解析装置であって、
前記ＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶するメモリ１１と、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部１２と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記ＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部１３と、
を備えることを特徴とする。
[Embodiment]
FIG. 4 is a diagram for explaining the
a memory 11 for storing a plurality of packets of the OFDM modulated signal;
making the coordinate deviations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets; making the coordinate rotation of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets; A
an
characterized by comprising
信号解析装置３０１が受信するＯＦＤＭ変調信号は、無線信号であっても有線信号であってもよい。
The OFDM-modulated signal received by the
図５は、信号解析装置３０１が行う信号解析方法を説明するフローチャートである。
ステップＳ０１では、メモリ１１が被試験装置（ＤＵＴ）５０からのＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶する。
補正部１２は、メモリ１１から複数のパケットを受け取る。補正部１２は、これらのパケットを用いてステップＳ０２からステップＳ０６を行い、解析部１３へ受け渡す。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a signal analysis method performed by the
In step S<b>01 , memory 11 stores a plurality of packets of OFDM modulated signals from device under test (DUT) 50 .
The
前述のように、パケット内の条件（前述の時間ずれなど）が同一であるため、既知のパターンで構成されるＨＥ－ＬＴＦの特性をデータシンボルの座標固定用に用いことができる。一方、パケット間では前記条件が異なるので、各パケット間でＨＥ－ＬＴＦを平均処理して同じタイミングとし、時間関係をパケット間で合わせる。
まず、ステップＳ０２では、パケット間でＲｅａｌＰａｒｔとＩｍａｇｉｎａｒｙＰａｒｔの座標が固定できる基準位置を決める。本実施形態では、基準位置を各パケットの既知のパターンで構成されるＨＥ－ＬＴＦシンボルとしている。なお、基準位置は、データシンボルでもよい。この場合、ＨＥ－ＬＴＦの平均処理は不要になるが、解析精度は基準位置をＨＥ－ＬＴＦシンボルとした場合より低下する。
As described above, since the conditions within the packet (such as the aforementioned time shift) are the same, the characteristics of the HE-LTF, which consists of known patterns, can be used for fixing the coordinates of the data symbols. On the other hand, since the above conditions are different between packets, the HE-LTF is averaged between packets to make the same timing, and the time relationship is adjusted between packets.
First, in step S02, a reference position is determined at which the coordinates of RealPart and ImaginaryPart can be fixed between packets. In this embodiment, the HE-LTF symbol composed of a known pattern of each packet is used as the reference position. Note that the reference position may be a data symbol. In this case, the HE-LTF averaging process is unnecessary, but the analysis accuracy is lower than when the HE-LTF symbol is used as the reference position.
ステップＳ０３では、補正部１２がそれぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とする。具体的には、前記座標ずれを同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現する。
In step S03, the correcting
ステップＳ０３の周波数偏差の平均化処理についてより詳細に説明する。周波数偏差の平均化処理とは、パケット先頭からＨＥ－ＬＴＦまで、あるいはＨＥ－ＬＴＦで求めた周波数偏差を全パケット全体で平均化することである。１パケット単独で導出した周波数偏差では誤差が大きくなる可能性があり、誤差を圧縮するために全パケットで平均する。求めた周波数偏差で各パケットの被解析信号データＳｌ（ｔ）を補正し、ＨＥ－ＬＴＦの基準位置で位相が０（同じ値であればよい）になるようにする。これによりデータシンボルの座標を一定にすることができる。 The frequency deviation averaging process in step S03 will be described in more detail. The frequency deviation averaging process is to average the frequency deviation obtained from the head of the packet to the HE-LTF or from the HE-LTF over all packets. Since the frequency deviation derived from one packet alone may result in a large error, it is averaged over all packets to reduce the error. The analyzed signal data Sl(t) of each packet is corrected with the obtained frequency deviation so that the phase becomes 0 (the same value is acceptable) at the HE-LTF reference position. This makes it possible to make the coordinates of the data symbols constant.
本ステップは、次のような効果がある。パケット内で複数のデータシンボルが存在する場合、各データシンボルの座標を一定にするためにパケット内の全データシンボルを使って周波数偏差の精度を向上することができる。しかし、パケット内にデータシンボルが１シンボルしかない、且つ複数パケットに渡って処理する場合、複数パケットに渡ってＨＥ－ＬＴＦから導出することで周波数偏差の精度を向上する。精度を上げた周波数偏差で被解析信号データＳｌ（ｔ）を補正することで複数パケットに渡る位相を極力安定化することができる。 This step has the following effects. If there are multiple data symbols in a packet, all data symbols in the packet can be used to make the coordinates of each data symbol constant to improve the accuracy of the frequency deviation. However, when there is only one data symbol in a packet and processing is performed over a plurality of packets, the accuracy of frequency deviation is improved by deriving HE-LTF over a plurality of packets. By correcting the signal-to-be-analyzed data Sl(t) with the frequency deviation with increased accuracy, the phase over a plurality of packets can be stabilized as much as possible.
ステップＳ０４では、補正部１２がそれぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とする。具体的には、前記座標回転を同値とすることは、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置（図３のシンボル内でＦＦＴを実施する位置）が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現する。
In step S04, the
ステップＳ０４のタイミング調整についてより詳細に説明する。タイミングのずれは、ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ間の位相傾斜である。同一パケット内であればＨＥ－ＬＴＦとデータシンボルとの時刻関係が決まっているので、ＨＥ－ＬＴＦでの位相傾斜を補正すれば同パケット内のデータシンボルも位相傾斜が解消され、座標を一定に保つことができる。本発明の課題である複数パケット間で平均処理する場合、ＨＥ－ＬＴＦでの位相傾斜を合わせるためにタイミング（図３のシンボル内でＦＦＴを実施する位置）を合わせる。つまり、各パケットで求めたＨＥ－ＬＴＦのタイミングの値を使って、解析するすべてのパケットの解析位置（データシンボルを含むＦＦＴ実施位置）が同じになるように補正（タイミング調整）する。このタイミング調整は、位置を合わせるためにリサンプリングしても、同じ位置になるように位相傾斜の係数で補正してもよい。本発明では位相傾斜の係数による補正を実施している。 The timing adjustment in step S04 will be described in more detail. The timing offset is the phase ramp between SubCarriers. Since the time relationship between the HE-LTF and the data symbol is fixed within the same packet, if the phase tilt in the HE-LTF is corrected, the phase tilt of the data symbol within the same packet is also eliminated, and the coordinates are kept constant. can keep. In the case of averaging processing among a plurality of packets, which is the subject of the present invention, the timing (the position where FFT is performed within the symbol in FIG. 3) is adjusted in order to match the phase tilt in HE-LTF. That is, the HE-LTF timing value obtained for each packet is used to correct (timing adjustment) so that the analysis positions (FFT execution positions including data symbols) of all packets to be analyzed are the same. This timing adjustment may be resampling for alignment, or may be corrected by a factor of phase ramp to bring it to the same location. In the present invention, correction is performed using a coefficient of phase tilt.
ステップＳ０５では、補正部１２が前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出する。ステップＳ０３で周波数偏差の補正でシンボル全体のＲｅａｌＰａｒｔ及びＩｍａｇｉｎａｒｙＰａｒｔの座標（＝位相）のずれを補正し、ステップＳ０４でタイミングのずれによるＲｅａｌＰａｒｔ及びＩｍａｇｉｎａｒｙＰａｒｔの座標回転を補正している。このため、シンボル内の各ＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ間の座標が合った状態となっている。この状態において、各パケットのＨＥ－ＬＴＦを用いてチャネル等価処理のための補正値を検出し、全パケットで平均化する。この平均化した補正値を「平均補正値」と記載している。
In step S05, the
ステップＳ０６では、補正部１２が全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正するチャネル等価処理を行う。なお、平均補正値は平均処理によりノイズ圧縮されている。
In step S06, the
なお、ＨＥ－ＬＴＦとデータシンボルとの関係を保持するために、各パケットのＨＥ－ＬＴＦに対して時間関係を合わせた処理を各パケットのＨＥ－ＬＴＦに対応するデータシンボルにも実施する。
ステップＳ０７では、補正部１２が前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記ＯＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とする。ステップＳ０６までの処理により、各パケットのデータシンボルもＨＥ－ＬＴＦと同じ条件のＲｅａｌＰａｒｔ及びＩｍａｇｉｎａｒｙＰａｒｔ座標になるように補正されている。そこで、１パケットに１つのデータシンボルしかない状態であっても、すべてのパケットに渡って同じ周波数のＳｕｂＣａｒｒｉｅｒ毎に補正値を再計算し規格化する処理（補正値導出処理）を行う。
In order to maintain the relationship between the HE-LTF and the data symbols, the data symbols corresponding to the HE-LTF of each packet are also subjected to the processing that matches the time relationship with respect to the HE-LTF of each packet.
In step S07, the
解析部１３は、ステップＳ０７を終了して得た補正値でＯＦＤＭ変調信号を補正し、所望の信号解析（例えば、ＥＶＭ解析）を行う。
The
１１：メモリ
１２：補正部
１３：解析部
５０：被試験装置
３０１：信号解析装置
11: memory 12: correction unit 13: analysis unit 50: device under test 301: signal analysis device
Claims (8)
前記ＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶するメモリと、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、及び全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正することを行う補正部と、
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記ＯＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して解析値とする解析部と、
を備えることを特徴とする信号解析装置。 A signal analysis device for analyzing an OFDM modulated signal,
a memory for storing a plurality of packets of the OFDM modulated signal;
making the coordinate deviations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets; making the coordinate rotation of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets; a correction unit for calculating an average correction value by averaging the correction values of the channel equalization processing in the symbol at the reference position for all the packets, and correcting the data symbols of all the packets with the average correction value; ,
an analysis unit that averages the difference between the value of the data symbol corrected by the average correction value and the true value transmitted by the transmission source of the OFDM modulated signal for all the packets and obtains an analysis value;
A signal analysis device comprising:
前記座標ずれを同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間隔の周波数偏差を取得し、前記周波数偏差を全ての前記パケットで平均化した平均化周波数偏差でそれぞれの前記パケットのデータシンボルを補正して実現することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号解析装置。 The correction unit is
The data symbol of each packet is obtained by obtaining the frequency deviation of the subcarrier interval for the symbol at the reference position and averaging the frequency deviation for all the packets to set the coordinate deviation to the same value. 3. The signal analysis apparatus according to claim 1, wherein the signal analysis apparatus is implemented by correcting the .
前記座標回転を同値とすることを、前記基準位置のシンボルについてサブキャリア間の位相傾斜を取得し、全ての前記パケットに対して前記データシンボルの位置が同じになるように前記位相傾斜で補正して実現することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の信号解析装置。 The correction unit is
The same value of the coordinate rotation is obtained by obtaining the phase tilt between subcarriers for the symbol at the reference position, and correcting the phase tilt so that the positions of the data symbols are the same for all the packets. 4. The signal analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the signal analysis apparatus is realized by
前記ＯＦＤＭ変調信号の複数のパケットを記憶すること、
それぞれの前記パケットについて基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標ずれを同値とすること、
それぞれの前記パケットについて前記基準位置のシンボルにおける実部と虚部の座標回転を同値とすること、
前記基準位置のシンボルにおけるチャネル等価処理の補正値を全ての前記パケットで平均化して平均補正値を算出すること、
全ての前記パケットのデータシンボルを前記平均補正値で補正すること、及び
前記平均補正値で補正された前記データシンボルの値と前記ＯＦＤＭ変調信号の送信元が送信した真値との差を全ての前記パケットで平均化して補正値とすること、
を特徴とする信号解析方法。 A signal analysis method for analyzing an OFDM modulated signal,
storing a plurality of packets of the OFDM modulated signal;
making the coordinate deviations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same value for each of the packets;
making the coordinate rotations of the real part and the imaginary part of the symbol at the reference position the same for each of the packets;
calculating an average correction value by averaging the correction values of the channel equalization processing in the symbol at the reference position for all the packets;
correcting the data symbols of all the packets with the average correction value; and calculating the difference between the value of the data symbols corrected with the average correction value and the true value transmitted by the source of the OFDM modulated signal. averaging over the packets to obtain a correction value;
A signal analysis method characterized by:
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