JP7165705B2

JP7165705B2 - 受信装置、該受信装置を備えた移動端末試験装置、及び移動端末試験方法

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Publication number: JP7165705B2
Application number: JP2020169633A
Authority: JP
Inventors: 誉澄池邊; 研司後藤; メイフォーダンキウ
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2040-10-07
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Description

本発明は、受信装置、該受信装置を備えた移動端末試験装置、及び移動端末試験方法に関する。

従来、例えば移動体通信端末などの被試験装置（ＤＵＴ（Device Under Test））から送信される信号を解析し、ＤＵＴの送信性能を調べる送信試験が、移動端末試験装置を用いて行われている。ＤＵＴから送信される信号は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＬＴＥ（Long Term Evolution）、５ＧＮＲ（New Radio）などの通信規格に従って変調された変調信号である。

無線ＬＡＮやＬＴＥ、５ＧＮＲなどの広帯域の無線伝送システムでは、変調方式として周波数利用効率のよいとされるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が広く用いられている。ＯＦＤＭ方式は、所定のデータブロック毎に同期をとるブロック伝送方式であり、具体的には、送信側にてデータ列を逆多重化して並列データに変換して各サブキャリアにマッピングした後、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理、Ｄ／Ａ変換、直交変調等を行って送信信号とする。また、ＩＦＦＴ処理により時間領域の信号に変換した後、該信号の後端の一部をガードインターバルとしてその信号の前方に付加することで、マルチパスフェージングによるシンボル間干渉に耐性を持たせている。

移動端末試験装置は、このようにして生成された変調信号を受信して復調し信号解析を行うものであり、復調においてはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ＤＵＴから送信された信号を受信し、受信信号に対してＦＦＴ処理を施し解析を行って、送信電力、変調精度などの送信特性を測定する装置が開示されている。

特開２０１９－１５３９６３号公報

一般に、ＤＵＴの送信試験では、通信規格に適合する所定の信号長の信号に対して、ＦＦＴ処理を施し解析を行ってＤＵＴの送信特性を測定する。ＦＦＴ処理では、被測定信号に窓関数が乗じられて信号が切り出され、その信号部分にＦＦＴ演算が実施される。しかし、通信規格に適合しない短い信号長の信号に対しても、ＦＦＴ処理を施し解析を行ってＤＵＴの送信特性を測定したい場合がある。

このＦＦＴ処理において、ＦＦＴ長（FFT Length）は、通信規格に規定されたアップリンク帯域幅（Uplink Bandwidth）とサブキャリア間隔（Subcarrier Spacing）によって一意的に定まる。このため、例えば、測定対象がＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）のとき、そのシンボル数が少ないと、ＦＦＴ長より測定対象のＰＵＳＣＨのサンプル数の方が少なくなってしまう場合がある。言い換えれば、測定対象の信号の信号長が、ＦＦＴ処理で用いられる窓関数の区間幅（定義域の幅）より短くなる場合がある。その結果、ＦＦＴ処理において信頼度の高い適切な結果が得られず、測定誤差が生じてしまうという問題があった。例えば、パワーの測定では、期待されるものよりも小さな値となっていた。

このように、通信規格に適合しない短い信号長の信号に対しても、ＦＦＴ処理を施し解析を行ってＤＵＴの送信特性を測定したい場合がある。しかしながら、特許文献１に記載の従来の装置にあっては、ＤＵＴの送信試験において通信規格に適合しない、例えば規格外に短い信号長の信号の送信特性を測定することに関しては考慮されていなかった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、ＦＦＴ処理を伴う試験において測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができる受信装置、該受信装置を備えた移動端末試験装置、及び移動端末試験方法を提供することを目的とする。

本発明の受信装置は、上記目的達成のため、被試験装置（２）から送信された被測定信号（ａ）をサンプリングしてサンプル信号（ｄ）を取得する受信部（１０）と、前記受信部により取得されたサンプル信号に対して、窓関数を乗じてＦＦＴ処理を実施するＦＦＴ処理部（２１）と、前記受信部により取得されたサンプル信号から前記被測定信号の信号長を算出する信号長算出部（３１）と、前記算出された前記被測定信号の信号長と、前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として通信規格に適合した第１のＦＦＴ長とを比較する比較部（３３）と、前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記第１のＦＦＴ長に代えて、前記被測定信号の信号長より短い第２のＦＦＴ長を前記ＦＦＴ処理部における前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するＦＦＴ長設定部（３４）と、を備えることを特徴とする。

上述のように、本発明の受信装置では、ＦＦＴ長設定部は、被測定信号の信号長が通信規格に規定された第１のＦＦＴ長より短い場合に、第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長をＦＦＴ処理部におけるＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するようになっている。この構成により、被測定信号において実質的にデータがない区間に対してＦＦＴ処理を行わないようにすることができる。これにより、本発明の受信装置は、ＦＦＴ処理を伴う試験において通信規格に従った被測定信号はもとより、測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができる。

また、本発明の受信装置において、前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記ＦＦＴ処理に用いられる前記窓関数の分解能帯域幅として前記通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、前記第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定する分解能帯域幅設定部（３５）をさらに含む構成であってもよい。

ＦＦＴ長設定部によりＦＦＴ長を短くすると、周波数軸上のサンプル間隔が大きくなり、通信規格に規定された窓関数のままだと、被測定信号のパワー測定の最大誤差が大きくなる。本発明の受信装置では、分解能帯域幅設定部が、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数の分解能帯域幅として通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅を、窓関数の分解能帯域幅として設定するようになっている。この構成により、ＦＦＴ長を短くしたことに起因するパワー測定の最大誤差の増大を抑制することができる。

また、本発明の受信装置において、前記分解能帯域幅設定部は、前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、窓掛け処理の周波数ドメイン表示における窓関数の情報を基に前記被測定信号のパワー測定の想定される最大誤差が所定の許容範囲に収まるように前記第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定する構成であってもよい。

この構成により、ＦＦＴ処理のＦＦＴ長を規定の第１のＦＦＴ長より短い第２のＦＦＴ長に変更したことに起因するパワー測定の最大誤差の増大を確実に抑制することができる。

また、本発明の受信装置において、前記ＦＦＴ長設定部は、前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記受信部による前記サンプリングにおけるサンプリングレートでの１シンボルのサンプル数以下で最大の２^ｎとなるように、前記第２のＦＦＴ長を設定し、ここでｎは自然数である構成である。

この構成により、被測定信号の信号長が最悪１シンボル分しかない場合であっても、適切にＦＦＴ処理を行うことができる。

また、本発明の移動端末試験装置は、上記いずれかにに記載の受信装置と、前記ＦＦＴ処理部により得られた信号を解析する解析部（４０）と、前記解析部による解析の結果を表示する表示部（５０）と、を備えたことを特徴とする。

上述のように、本発明の移動端末試験装置は、受信装置のＦＦＴ長設定部が、被測定信号の信号長が通信規格に適合した第１のＦＦＴ長より短い場合に、第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長をＦＦＴ処理部におけるＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するようになっている。この構成により、被測定信号において実質的にデータがない区間に対してＦＦＴ処理を行わないようにすることができる。これにより、ＦＦＴ処理を伴う試験において通信規格に従った被測定信号はもとより、測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができるので、移動体通信端末の試験を精度よく行うことができる。

また、受信装置が分解能帯域幅設定部を備えている場合には、被測定信号の信号長が通信規格に適合した第１のＦＦＴ長より短い場合に、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数の分解能帯域幅として通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅に設定するようになっている。この構成により、ＦＦＴ長を短くしたことに起因するパワー測定の最大誤差を低減することができ、それにより、移動体通信端末の試験を精度よく行うことができる。

また、本発明の移動端末試験方法は、被試験装置（２）から送信された被測定信号（ａ）をサンプリングしてサンプル信号（ｄ）を取得する受信ステップ（Ｓ２～Ｓ５）と、前記受信ステップで取得されたサンプル信号に対して、窓関数を乗じてＦＦＴ処理を実施するＦＦＴ処理ステップ（Ｓ７）と、前記受信ステップで取得されたサンプル信号から前記被測定信号の信号長を算出する信号長算出ステップ（Ｓ２１）と、前記算出された前記被測定信号の信号長と、前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として通信規格に適合した第１のＦＦＴ長とを比較する比較ステップ（Ｓ２２）と、前記比較ステップでの比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記第１のＦＦＴ長に代えて、前記被測定信号の信号長より短い第２のＦＦＴ長を前記ＦＦＴ処理ステップにおける前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するＦＦＴ長設定ステップ（Ｓ２３）と、前記比較ステップでの比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記ＦＦＴ処理に用いられる前記窓関数の分解能帯域幅として前記通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、前記第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定する分解能帯域幅設定ステップ（Ｓ２４）と、前記ＦＦＴ処理ステップにより得られた信号を解析する解析ステップ（Ｓ９）と、前記解析ステップによる解析の結果を表示する表示ステップ（Ｓ１０）と、を含むことを特徴とする。

上述のように、本発明の移動端末試験方法では、ＦＦＴ長設定ステップにおいて、被測定信号の信号長が通信規格に適合した第１のＦＦＴ長より短い場合に、第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長をＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するようになっている。この構成により、被測定信号において実質的にデータがない区間に対してＦＦＴ処理を行わないようにすることができる。また、分解能帯域幅設定ステップにおいて、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数の分解能帯域幅として通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅を窓関数の分解能帯域幅として設定するようになっている。この構成により、ＦＦＴ長を短くしたことに起因するパワー測定の最大誤差を低減することができる。よって、本発明の移動端末試験方法は、ＦＦＴ処理を伴う試験において通信規格に従った被測定信号はもとより、測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができるので、移動体通信端末の試験を精度よく行うことができる。

本発明によれば、ＦＦＴ処理を伴う試験において測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応することが可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができる受信装置、該受信装置を備えた移動端末試験装置、及び移動端末試験方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る移動端末試験装置の構成を示すブロック図である。通信規格に適合した被測定信号と窓関数の関係を示す図である。通信規格に適合しない被測定信号と窓関数の関係を示す図である。本発明の実施形態において、通信規格に適合しない被測定信号に対して用いられる窓関数を示す図である。被測定信号のパワー測定における最大誤差を抑制する原理を説明する図である。本発明の実施形態に係る移動端末試験方法のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る移動端末試験方法のフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の実施形態に係る移動端末試験装置１（以下、試験装置ともいう）は、被試験装置（ＤＵＴ）２から送信された変調信号ａを受信しＦＦＴ処理を行って解析することによりＤＵＴ２の送信性能を試験するものである。このために、試験装置１は、図１に示すように、受信部１０、信号処理部２０、設定部３０、解析部４０、表示部５０、操作部６０、及び制御部７０を備えている。受信部１０、信号処理部２０、及び設定部３０を含む部分を受信装置１００ともいう。試験装置１は、ＦＦＴ処理を利用するものであれば、例えば、シグナルアナライザやスペクトラムアナライザであってもよい。

ＤＵＴ２としては、限定するものではないが、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末などの移動体通信端末が挙げられる。ＤＵＴ２から送信される変調信号ａは、例えばＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、５ＧＮＲ、無線ＬＡＮなどの通信規格に従って例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式により変調されたＯＦＤＭ変調信号である。変調信号ａは被測定信号ともいう。本実施形態では、通信規格として５ＧＮＲを想定し、ＯＦＤＭ方式により変調された変調信号を受信するものとして説明するが、通信規格、変調方式はこれに限定されるものではない。以下、各構成要素について説明する。

（受信部）
受信部１０は、ＤＵＴ２から送信された変調信号ａ（ＯＦＤＭ変調信号）を、アンテナを介して、あるいは有線で受信し周波数変換を行いサンプリングするようになっている。具体的には、受信部１０は、ダウンコンバータ１１、アナログ－デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）１２、及び直交復調部１３を備えている。

ダウンコンバータ１１は、ミキサや局部発信器を備え、ＤＵＴ２から送信された変調信号ａと、局部発振器により生成されたローカル信号とをミキサに入力してダウンコンバートし、中間周波数（ＩＦ）信号ｂを生成するようになっている。中間周波数信号ｂは、Ａ／Ｄ変換部１２に送られる。

Ａ／Ｄ変換部１２は、ダウンコンバータ１１により周波数変換された中間周波数信号ｂをサンプリングしてアナログ信号からデジタル信号に変換するようになっている。得られたデジタルの中間周波数信号ｃは、直交復調部１３に送られる。

直交復調部１３は、Ａ／Ｄ変換部１２から出力されたデジタルの中間周波数信号ｃをベースバンド信号に周波数変換するとともに、Ｉ相成分及びＱ相成分に直交復調するようになっている。得られた直交復調信号ｄは、信号処理部２０と設定部３０とに送られる。直交復調信号ｄは複素信号であり、サンプル信号又はサンプル列とも称する。

上記説明では、受信部１０はダウンコンバータ１１において中間周波数信号に変換されるとしたが、ダウンコンバータ１１においてベースバンドの信号に変換するようにしてもよい。また、直交復調部１３と信号処理部２０の間に信号同期部を設け、直交復調信号ｄに対してシンボルやフレームの同期処理を行うようにしてもよい。

設定部３０は、後で詳細に説明するが、信号処理部２０のＦＦＴ処理部２１により行われるＦＦＴ処理を規定するパラメータを設定あるいは変更するようになっている。

（信号処理部）
信号処理部２０は、受信部１０の直交復調部１３から出力された直交復調信号ｄをＯＦＤＭ復調するようになっている。具体的には、信号処理部２０は、ＦＦＴ処理部２１、及びサブキャリア復調部２２を備えている。

ＦＦＴ処理部２１は、受信部１０により取得された直交復調信号ｄ（サンプル信号）に対して、窓関数を乗じてＦＦＴ処理を実施して、周波数ドメイン信号ｅを生成するようになっている。具体的には、ＦＦＴ処理部２１は、所定のスイープ区間において窓関数をシフトさせつつＦＦＴ演算を実施するようになっている（ＦＦＴスイープ）。ＦＦＴ処理を規定するパラメータ又は条件として、ＦＦＴ長、窓関数、窓関数の分解能帯域幅（ＲＢＷ（Resolution BandWidth））、ＦＦＴスイープ方法等が挙げられる。これらＦＦＴ処理の諸条件の全部又は一部は、通信規格に規定されている条件をデフォルトとしてＦＦＴ処理部２１に初期設定しておくようにしてもよいし、あるいは、ユーザが操作部６０を操作して入力してもよい。窓関数は、ガウス窓等の任意の種類の窓関数が使用できる。

なお、必要に応じ、ＦＦＴ処理部２１においてＦＦＴ処理を行う前に、直交復調信号ｄの各シンボルからＣＰ（Cyclic Prefix）を除去しておくようにする。ＦＦＴ処理部２１が生成した周波数ドメイン信号ｅは、サブキャリア復調部２２及び必要に応じて解析部４０に送られる。

ＦＦＴ処理部２１とサブキャリア復調部２２の間に、伝送路推定及び伝送路補正部を設けてもよい。この伝送路推定及び伝送路補正部は、ＦＦＴ処理部２１から出力された周波数ドメイン信号ｅに対して例えばパイロット信号による伝送路推定を行い、伝送路の補正を行うものである。伝送路推定及び伝送路補正部が設けられている場合には、これにより補正済みの周波数ドメイン信号がサブキャリア復調部２２に送られる。

サブキャリア復調部２２は、周波数ドメイン信号ｅに対してサブキャリア毎に復調処理を行ってＯＦＤＭ復調信号ｆを生成するようになっている。ＯＦＤＭ復調信号ｆは、解析部４０に送られる。

（解析部）
解析部４０は、サブキャリア復調部２２から出力されたＯＦＤＭ復調信号ｆに対して、例えば、送信パワー、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）、コンスタレーション、スペクトラム等を測定、解析し、ＤＵＴ２の送信性能を試験するように構成されている。解析部４０による測定及び解析結果の情報ｇは、表示部５０に送られる。

（表示部等）
表示部５０は、液晶表示器等の表示機器を備え、解析部４０から送られた測定及び解析結果のデータやグラフ等を含めて、ＤＵＴ２の試験結果を表示機器に表示するようになっている。

操作部６０は、ＤＵＴ２を試験する際の測定項目、測定条件、判定条件の他、各種パラメータを設定するためにユーザが操作するものである。具体的には、操作部６０は、例えば、タッチパネルやハードウェアキーで構成されたキーボード、マウス又はダイヤルのような入力デバイス、これらを制御する制御回路等で構成されている。

制御部７０は、操作部６０からの入力を受け付け、各種パラメータ等を設定するとともに、受信部１０、信号処理部２０、設定部３０、解析部４０、表示部５０などの機能部の制御を行うようになっている。

（設定部）
次に、設定部３０について図面を参照して説明する。

設定部３０は、信号処理部２０のＦＦＴ処理部２１により行われるＦＦＴ処理を規定するパラメータを設定するようになっている。具体的には、設定部３０は、図１に示すように、信号長算出部３１、ＦＦＴ長記憶部３２、比較部３３、ＦＦＴ長設定部３４、及びＲＢＷ設定部３５を備えている。

＜ＦＦＴ処理＞
まず、ＦＦＴ処理部２１により行われるＦＦＴ処理について説明する。

直交復調部１３から出力される直交復調信号ｄは、Ａ／Ｄ変換部１２でのサンプリングレートＳＲで取得された時系列（時間ドメイン）のサンプル列Ｓ（１），…，Ｓ（Ｎ）である。ここで、Ｎは自然数である。各サンプルＳ（ｋ）は、Ｉ相成分とＱ相成分を有する複素数である。ここで、ｋはサンプル番号であり、１≦ｋ≦Ｎの自然数である。時系列のサンプル列Ｓ（１），…，Ｓ（Ｎ）全体の時間長をＴ１とおく（図２参照）。サンプリングレートＳＲは一定であるので、以下では時間、時間長、区間長をサンプル数で表す場合もある。

ＦＦＴ処理部２１では、時間長Ｔ１のサンプル列Ｓ（ｋ）に対してＦＦＴ処理を行う。ＦＦＴ処理では、時間長Ｔ１のサンプル列Ｓ（ｋ）に対して、区間長Ｔ２の窓関数ｗ（ｔ）を乗算して信号の切り出しを行う。ここで、時間ｔはサンプル番号ｍに対応づけられ、ｔ（ｍ）と表せる。切り出された時間長Ｔ２のデータ列ｄ（ｍ）は、次式で表される。
ｄ（ｍ）＝Ｓ（ｍ）・ｗ（ｔ（ｍ）），１≦ｍ≦Ｍ≦Ｎ
ここで、ｍは自然数、Ｍは切り出されたデータ列のデータ数である。なお、時間軸でのサンプル信号（サンプル列）と窓関数の乗算は、周波数軸ではサンプル信号と窓関数の畳み込み演算に相当する。

一般に、窓関数ｗの区間長Ｔ２は、ＦＦＴ長に等しい。すなわち、窓関数ｗの区間長Ｔ２に含まれるサンプル数がＭのとき、ＦＦＴ長はＭ個のサンプル分に等しい。

切り出された時間長Ｔ２のデータ列ｄ（ｍ）に対して、公知のＦＦＴ演算を行い、周波数ドメインのデータ列Ｄ（ω_ｍ）を得る。すなわち、基本波（ω_１）とその高調波（ω_２，…，ω_Ｍ）の成分が得られる。

図２は、通信規格に適合した被測定信号（上段のグラフ）と窓関数（下段のグラフ）の関係を示す図である。図２の例では、被測定信号はＰＵＳＣＨ信号であり、窓関数はガウス窓である。ＤＵＴ２から送信される被測定信号を構成するサンプル列（又はシンボル列）の時間長Ｔ１は、窓関数の区間長Ｔ２より長くなっている。図２では横軸のサンプル数はスケールを上下グラフで合わせている。図２に示すように、窓関数のメインローブに対応するサンプル列の部分は、基準値以上のパワーを有する実質的なデータが存在する領域である。よって、時間長Ｔ２の部分サンプル列に区間長Ｔ２の窓関数を乗算することにより、信号の切り出しを良好に行うことができる。

このように、Ｔ１（被測定信号の時間長）＞Ｔ２（窓関数の区間長）の場合は、サンプル列Ｓ（ｋ）において窓関数を乗算する位置（サンプル番号）をシフトしつつ、信号の切り出しとＦＦＴ演算を繰り返す。このような処理をＦＦＴスイープ（sweep）ともいう。窓関数の始点（左端）がサンプル列の区間（測定区間）の始点に一致した状態でスイープを開始し、窓関数を所定の間隔ｄで右にシフトさせつつＦＦＴ演算を行っていき、窓関数の終点（右端）が測定区間の終点に達したら処理を終了する。ＦＦＴスイープにおける窓関数のシフトは、窓関数をオーバーラップさせつつ行ってもよく、あるいは窓関数をオーバーラップさせずに行ってもよい。

図３は、通信規格に適合しない被測定信号（上段のグラフ）と窓関数（下段のグラフ）の関係を示す図である。図３の例では、被測定信号はＰＵＳＣＨ信号であり、窓関数はガウス窓である。ＤＵＴ２から送信される被測定信号を構成するサンプル列の時間長Ｔ３が窓関数の区間長Ｔ２（すなわち、ＦＦＴ長）より短い場合を示す。図３では横軸のサンプル数はスケールを上下段のグラフで合わせている。

上述したように、ＦＦＴ処理では、ＦＦＴ処理を行う前に、被測定信号と窓関数を掛ける。図３の場合、窓関数のメインローブ部分に対応した被測定信号の部分Ａには、実質的に何も信号がなく、すなわち、この部分Ａは、被測定信号において基準値以上のパワーを有する実質的なデータが存在しない領域である。よって、時間長Ｔ２の部分サンプル列に区間長Ｔ２の窓関数を乗算すると、実質的なデータが存在していない領域を切り出すことになってしまう。このような乗算を行うことで、実質的に被測定信号がない区間をＦＦＴしてしまうことになる。これにより、例えばパワーの測定結果がノイズフロア程度になるか、または期待値より小さくなる。このような現象は、被測定信号の信号長よりＦＦＴ長の方が大きいことに起因して発生している。

図４は、本発明の実施形態において、通信規格に適合しない被測定信号に対して用いられる窓関数を示す図である。ＤＵＴ２から送信される被測定信号の時間長Ｔ３が窓関数の区間幅Ｔ２（すなわち、第１のＦＦＴ長）より短い場合に、被測定信号の時間長Ｔ３より短い区間長Ｔ４の窓関数に変更する。別言すれば、被測定信号の信号長Ｔ３が第１のＦＦＴ長Ｔ２より短い場合に、第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長Ｔ４を採用する。

以下、設定部３０の構成要素について説明する。

信号長算出部３１は、受信部１０により取得された直交復調信号ｄ（サンプル信号ともいう）から被測定信号の信号長を算出するようになっている。具体的には、信号長算出部３１は、直交復調信号ｄの各サンプルのパワーと所定の基準値とを比較し、基準値より大きい場合にＤＵＴ２から送信された実質的な信号であると判定する。例えば、図３では、被測定信号の信号長はＴ３［サンプル］である。

ＦＦＴ長記憶部３２は、受信部１０により取得されたサンプル信号に施すＦＦＴ処理のＦＦＴ長として、通信規格に規定された所定の第１のＦＦＴ長を格納するようになっている。例えば、図２では、第１のＦＦＴ長はＴ２［サンプル］である。

比較部３３は、信号長算出部３１により算出された被測定信号の信号長と、ＦＦＴ長記憶部３２に格納された第１のＦＦＴ長とを比較するようになっている。例えば、図２では、被測定信号の信号長であるＴ１と、第１のＦＦＴ長であるＴ２とを比較する。例えば、図３では、被測定信号の信号長であるＴ３と、第１のＦＦＴ長であるＴ２とを比較する。

ＦＦＴ長設定部３４は、比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長より短い場合に、第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長をＦＦＴ処理部２１におけるＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するようになっている。例えば、図３に示すように、被測定信号の信号長であるＴ３が、第１のＦＦＴ長であるＴ２より短い場合に、図４に示すように、被測定信号の信号長Ｔ３より短い第２のＦＦＴ長Ｔ４を、ＦＦＴ処理部２１におけるＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定する。

このように、通信規格により規定されたＦＦＴ処理のＦＦＴ長（第１のＦＦＴ長）よりも被測定信号のＩ相成分又はＱ相成分のサンプル数（信号長）の方が小さい場合、ＦＦＴ長を短くする。その際に採用するＦＦＴ長の値はワーストケース（すなわち、１シンボル時）に合わせる。

具体的には、ＦＦＴ長設定部３４は、第２のＦＦＴ長を、受信部１０によるサンプリングにおけるサンプリングレートでの１シンボルのサンプル数以下で最大の２^ｎ（２のべき乗）とする。ここでｎは自然数である。この構成により、被測定信号の信号長が最悪１シンボル分しかない場合であっても、適切にＦＦＴ処理を行うことができる。また、第２のＦＦＴ長を最短に設定できるので、ＦＦＴスイープ回数を増すことができ、これにより平均化処理を精度よく行うことができる。

ＲＢＷ設定部３５は、比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長より短い場合に、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数のＲＢＷとして通信規格に適合した所定の第１のＲＢＷに代えて、第１のＲＢＷより大きい第２のＲＢＷを窓関数のＲＢＷとして設定するようになっている。

ここで、窓関数のＲＢＷについて説明する。

窓関数ｗ（ｔ）としては、例えば次のガウス窓ｗ_Ｇ（ｔ）が用いられる。

ここで、σは標準偏差である。

ガウス窓ｗ_Ｇ（ｔ）をフーリエ変換すると次式が得られる。

ＲＢＷを－３ｄＢ帯域幅で定義すると、（２）式から次式が得られる。

また、－３ｄＢ落ちるωは次式となる。

（３）式と（４）式より、次式が得られる。

ここで、図５を参照して、ＲＢＷを大きくすることにより、被測定信号のパワー測定における最大誤差を低減できる理由を説明する。

上述したように、ＦＦＴ演算を行う前に、被測定信号に窓関数を掛ける。時間軸上で窓関数を掛けることは、周波数軸上では畳み込み演算を行うことに相当する。図５の上段の図は、ＦＦＴ長とＲＢＷを変更（再設定）する前の状態において、周波数軸上で畳み込み演算を行う様子を模式的に示す（窓掛け処理の周波数ドメイン表示）。上記（２）式に示すように、時間軸上のガウス窓のフーリエ変換は、周波数軸上のガウス窓になる。畳み込み演算では、ガウス窓Ｗ１を周波数軸上で平行移動させながら、被測定信号と掛け算していく。被測定信号のパワー測定において想定される最大誤差ＥＲｍａｘは、ガウス窓Ｗ１のピークＰ０における振幅値Ａ（Ｐ０）と、隣接するガウス窓Ｗ１の交点Ｐ１における振幅値Ａ（Ｐ１）との差Ａ（Ｐ０）－Ａ（Ｐ１）に応じて定まる。なお、図５の上段の図では、説明のため周波数ドメインにおいて３個のサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３に対応してガウス窓Ｗ１を示しているが、通常、実際のサンプル数は３個より多い。

図５の中段の図は、図５の上段の図の状態からＦＦＴ長を変更して信号長より短くした状態において、周波数軸上で畳み込み演算を行う様子を模式的に示す（窓掛け処理の周波数ドメイン表示）。ＦＦＴ長を短くすることにより、周波数軸上でのサンプルＳ１、Ｓ２、Ｓ３の間隔が大きくなる。これにより、隣接するガウス窓Ｗ１の交点P２での振幅値が小さくなり、図５の上段の図に比べてパワー測定において想定される最大誤差ＥＲｍａｘが大きくなる。

図５の下段の図は、図５の中段の図の状態からＲＢＷ（すなわち、窓関数の幅）を大きくした状態において、周波数軸上で畳み込み演算を行う様子を模式的に示す（窓掛け処理の周波数ドメイン表示）。ＲＢＷを大きくすることにより、隣接するガウス窓Ｗ２の交点Ｐ３での振幅値が大きくなり、図５の中段の図に比べてパワー測定において想定される最大誤差ＥＲｍａｘが小さくなることがわかる。

ＲＢＷ設定部３５は、比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長より短い場合に、窓掛け処理の周波数ドメイン表示における窓関数の情報を基に被測定信号のパワー測定の想定される最大誤差が所定の許容範囲に収まるように第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定するようにしてもよい。例えば、図５の下段の図（窓掛け処理の周波数ドメイン表示）において、ガウス窓Ｗ２のピークＰ０における振幅値Ａ（Ｐ０）と、隣接するガウス窓Ｗ２の交点Ｐ１における振幅値Ａ（Ｐ１）との差Ａ（Ｐ０）－Ａ（Ｐ１）が所定の閾値より小さくなるように、第２の分解能帯域幅を設定してもよい。この構成により、被測定信号のパワー測定における最大誤差を低減することができ、特に、ＦＦＴ処理のＦＦＴ長を規定の第１のＦＦＴ長より短い第２のＦＦＴ長に変更したことに起因するパワーの最大誤差の増大を抑制することができる。

本実施形態に係る移動端末試験装置１及び受信装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インタフェース、ハードディスク等の記憶装置等を有するコンピュータを個別にあるいは全体として備えている。これにより、例えば、受信部１０、信号処理部２０、設定部３０、解析部４０、表示部５０、操作部６０、制御部７０等の機能の一部または全部は、ＲＯＭや記憶装置に記憶された各種処理プログラムをＲＡＭに読み出してＣＰＵで実行することにより実現することができる。

次に、本発明の実施形態に係る移動端末試験装置１を用いて行う移動端末試験方法について、図１、図６及び図７を参照しつつ説明する。

ユーザが制御部７０の制御下で操作部６０を操作して、ＤＵＴ２を試験する際の測定項目、測定条件、判定条件の他、スペクトル測定機能のＯＮ／ＯＦＦなどの各種パラメータを設定する（ステップＳ１）。

ＤＵＴ２は、通信規格に従ってＯＦＤＭ変調方式により変調された変調信号ａを送信する。ＤＵＴ２は、規格外に短い変調信号ａを送信する場合もある。変調信号ａは被測定信号ともいう。

受信部１０は、ＤＵＴ２からアンテナを介して、あるいは有線にて変調信号ａを受信する（ステップＳ２）。受信した変調信号ａは、ダウンコンバータ１１に送られる。

ダウンコンバータ１１は、ＤＵＴ２から送信された変調信号ａを中間周波数の中間周波数信号ｂにダウンコンバートする（ステップＳ３）。中間周波数信号ｂは、Ａ／Ｄ変換部１２に送られる。

Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログの中間周波数信号ｂをサンプリングしてデジタルの中間周波数信号ｃを生成する（ステップＳ４）。サンプリングは、例えば、１４シンボル（１スロット）当り１４６４０回、３０７２０回、又は６１４４０回行うようにする。デジタルの中間周波数信号ｃは、直交復調部１３に送られる。

直交復調部１３は、Ａ／Ｄ変換部１２から送られたデジタルの中間周波数信号ｃをベースバンドの信号に直交復調して直交復調信号ｄを生成する（ステップＳ５）。直交復調信号ｄは、時間ドメインの複素信号であり、Ｉ相成分とＱ相成分を有している。直交復調信号ｄは、信号処理部２０と設定部３０に送られる。直交復調信号ｄは、いったん記憶装置（図示せず）に格納し、該記憶装置から信号処理部２０と設定部３０に送られるようにしてもよい。

設定部３０は、後で詳細に説明するが、信号処理部２０のＦＦＴ処理部２１により行われるＦＦＴ処理を規定するパラメータを設定する（ステップＳ６）。例えば、ＦＦＴ長、窓関数のＲＢＷ等のＦＦＴ処理のパラメータの全部又は一部は、通信規格に適合するパラメータをデフォルトとしてＦＦＴ処理部２１に初期設定しておくようにしてもよいし、あるいは、ユーザが操作部６０を操作して入力してもよい。

信号処理部２０のＦＦＴ処理部２１は、直交復調部１３が出力した時間ドメインの直交復調信号ｄに対し、ＦＦＴ処理を行って周波数ドメイン信号ｅを取得する（ステップＳ７）。具体的には、ＦＦＴ処理部２１は、直交復調信号ｄを構成する時系列のサンプル列に窓関数を乗算してデータ列の切り出しを行い、切り出されたデータ列に対してＦＦＴ演算を行う。サンプル列において窓関数を乗算する位置（サンプル番号）を所定ステップでシフトしつつ、信号の切り出しとＦＦＴ演算をサンプル列の全範囲にわたって繰り返して、周波数ドメイン信号ｅを取得する。周波数ドメイン信号ｅは、サブキャリア復調部２２及び必要に応じて解析部４０に送られる。

サブキャリア復調部２２は、周波数ドメイン信号ｅからサブキャリア毎に復調処理を行ってＯＦＤＭ復調信号ｆを取得する（ステップＳ８）。サブキャリア毎の復調処理は、ＤＵＴ２においてサブキャリア毎に行われた変調方式に対応した復調処理であり、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、８ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等の復調である。ＯＦＤＭ復調信号ｆは、解析部４０に送られる。

解析部４０は、ＯＦＤＭ復調信号ｆ又は周波数ドメイン信号ｅに対して、例えば、送信パワー、ＥＶＭ、コンスタレーション、スペクトラム等を測定し、解析する（ステップＳ９）。

表示部５０は、ステップＳ８において解析部４０により得られた測定及び解析結果のデータやグラフ等の情報ｇを表示する（ステップＳ１０）。

（設定処理）
次に、図７を参照して設定部３０によるＦＦＴ設定処理（ステップＳ６）について説明する。

ＦＦＴ長記憶部３２は、受信部１０により取得されたサンプル信号に施すＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定されている、通信規格に適合した所定の第１のＦＦＴ長を格納する（ステップＳ２１）。

信号長算出部３１は、直交復調部１３から出力された直交復調信号ｄを構成するサンプル列を基に、被測定信号の信号長を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、信号長算出部３１は、例えば、直交復調信号ｄの各サンプルのパワーと所定の基準値とを比較し、基準値より大きい場合にＤＵＴ２から送信された信号であると判定する。パワーが基準値より大きいサンプルの個数から、被測定信号の信号長が求められる。

次いで、比較部３３は、被測定信号の信号長と、ＦＦＴ長記憶部３２に格納された第１のＦＦＴ長とを比較する（ステップＳ２３）。

比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長以上の場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、ＦＦＴ長設定部３４は、ＦＦＴ設定処理を終了する。この場合は、ＦＦＴ処理のＦＦＴ長は、第１のＦＦＴ長のままである。あるいは、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長以上の場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、ＦＦＴ長設定部３４は、第１のＦＦＴ長以外のＦＦＴ長が設定されているならば、第１のＦＦＴ長に設定を戻すようにしてもよい。

比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長より短い場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、ＦＦＴ長設定部３４は、既存の第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長を、ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定する（ステップＳ２４）。

具体的には、ＦＦＴ長設定部３４は、第２のＦＦＴ長を、受信部１０によるサンプリングにおけるサンプリングレートでの１シンボルのサンプル数以下で最大の２^ｎの値にする。ここでｎは自然数である。このようにすることで、被測定信号の信号長が最悪１シンボル分しかない場合であっても、ＦＦＴ処理を適切に行うことができる。また、第２のＦＦＴ長を最短に設定できるので、ＦＦＴスイープ回数を増すことができる。

ＲＢＷ設定部３５は、比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長より短い場合に、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数のＲＢＷとして設定されている既存の第１のＲＢＷに代えて、第１のＲＢＷより大きい第２のＲＢＷを、窓関数のＲＢＷとして設定する（ステップＳ２４）。

具体的には、ＲＢＷ設定部３５は、比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長より短い場合に、窓掛け処理の周波数ドメイン表示（図５）における窓関数の情報を基に被測定信号のパワー測定の想定される最大誤差が所定の許容範囲に収まるように、第２のＲＢＷを窓関数のＲＢＷとして設定する。

比較部３３による比較の結果、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長以上の場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、ＲＢＷ設定部３５は、ＦＦＴ設定処理を終了する。この場合は、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数のＲＢＷは、第１のＲＢＷのままである。あるいは、被測定信号の信号長が第１のＦＦＴ長以上の場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、ＲＢＷ設定部３５は、第１のＲＢＷ以外のＲＢＷが設定されているならば、第１のＲＢＷに設定を戻すようにしてもよい。

次に、作用・効果について説明する。

上述のように、本実施形態に係る受信装置１００及び移動端末試験装置１では、ＦＦＴ長設定部３４は、被測定信号の信号長が通信規格に適合した第１のＦＦＴ長より短い場合に、第１のＦＦＴ長に代えて、被測定信号の信号長より短い規格外の第２のＦＦＴ長をＦＦＴ処理部２１におけるＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するようになっている。この構成により、被測定信号において実質的にデータがない区間に対してＦＦＴ処理を行わないようにすることができる。これにより、ＦＦＴ処理を伴う試験において通信規格に従った被測定信号はもとより、測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができる。

ＦＦＴ長設定部３４によりＦＦＴ長を短くすると、実質的にデータのない区間に対してＦＦＴ演算を行ってしまう問題は解消されるが、周波数軸上のサンプル間隔が大きくなり、通信規格に規定された窓関数のままだと、被測定信号のパワーの最大誤差が大きくなる。本実施形態に係る受信装置１００及び移動端末試験装置１では、ＲＢＷ設定部３５が、ＦＦＴ処理に用いられる窓関数のＲＢＷとして通信規格に適合した所定の第１のＲＢＷに代えて、第１のＲＢＷより大きい第２のＲＢＷを、窓関数のＲＢＷとして設定する。この構成により、ＦＦＴ長を短くしたことに起因するパワーの最大誤差の増大を抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、ＦＦＴ処理を伴う試験において測定対象の信号の信号長が規格外に短い場合であっても対応可能で、信頼度の高いＦＦＴ処理を行うことができるという効果を有し、受信装置、該受信装置を備えた移動端末試験装置、及び移動端末試験方法の全般に有用である。

１試験装置（移動端末試験装置）
２ＤＵＴ（被試験装置）
１０受信部
１１ダウンコンバータ
１２Ａ／Ｄ変換部
１３直交復調部
２０信号処理部
２１ＦＦＴ処理部
２２サブキャリア復調部
３０設定部
３１信号長算出部
３２ＦＦＴ長記憶部
３３比較部
３４ＦＦＴ長設定部
３５ＲＢＷ設定部（分解能帯域幅設定部）
４０解析部
５０表示部
６０操作部
７０制御部
１００受信装置
ａ変調信号（被測定信号）
ｂ中間周波数信号
ｃデジタルの中間周波数信号
ｄ直交復調信号（サンプル信号）
ｅ周波数ドメイン信号
ｆＯＦＤＭ復調信号
Ｔ１、Ｔ３サンプル列の時間長（被測定信号の信号長）
Ｔ２窓関数の区間幅（第１のＦＦＴ長）
Ｔ４窓関数の区間幅（第２のＦＦＴ長）

Claims

被試験装置（２）から送信された被測定信号（ａ）をサンプリングしてサンプル信号（ｄ）を取得する受信部（１０）と、
前記受信部により取得されたサンプル信号に対して、窓関数を乗じてＦＦＴ処理を実施するＦＦＴ処理部（２１）と、
前記受信部により取得されたサンプル信号から前記被測定信号の信号長を算出する信号長算出部（３１）と、
前記算出された前記被測定信号の信号長と、前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として通信規格に適合した第１のＦＦＴ長とを比較する比較部（３３）と、
前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記第１のＦＦＴ長に代えて、前記被測定信号の信号長より短い第２のＦＦＴ長を前記ＦＦＴ処理部における前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するＦＦＴ長設定部（３４）と、
を備える、受信装置。
前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記ＦＦＴ処理に用いられる前記窓関数の分解能帯域幅として前記通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、前記第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定する分解能帯域幅設定部（３５）をさらに含む、請求項１に記載の受信装置。
前記分解能帯域幅設定部は、前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、窓掛け処理の周波数ドメイン表示における窓関数の情報を基に前記被測定信号のパワー測定の想定される最大誤差が所定の許容範囲に収まるように前記第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定する、請求項２に記載の受信装置。
前記ＦＦＴ長設定部は、前記比較部による比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記受信部による前記サンプリングにおけるサンプリングレートでの１シンボルのサンプル数以下で最大の２^ｎとなるように、前記第２のＦＦＴ長を設定し、ここでｎは自然数である、請求項１～３のいずれか一項に記載の受信装置。
請求項１～４のいずれか一項に記載の受信装置と、
前記ＦＦＴ処理部により得られた信号を解析する解析部（４０）と、
前記解析部による解析の結果を表示する表示部（５０）と、
を備える移動端末試験装置。
被試験装置（２）から送信された被測定信号（ａ）をサンプリングしてサンプル信号（ｄ）を取得する受信ステップ（Ｓ２～Ｓ５）と、
前記受信ステップで取得されたサンプル信号に対して、窓関数を乗じてＦＦＴ処理を実施するＦＦＴ処理ステップ（Ｓ７）と、
前記受信ステップで取得されたサンプル信号から前記被測定信号の信号長を算出する信号長算出ステップ（Ｓ２１）と、
前記算出された前記被測定信号の信号長と、前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として通信規格に適合した第１のＦＦＴ長とを比較する比較ステップ（Ｓ２２）と、
前記比較ステップでの比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記第１のＦＦＴ長に代えて、前記被測定信号の信号長より短い第２のＦＦＴ長を前記ＦＦＴ処理ステップにおける前記ＦＦＴ処理のＦＦＴ長として設定するＦＦＴ長設定ステップ（Ｓ２３）と、
前記比較ステップでの比較の結果、前記被測定信号の信号長が前記第１のＦＦＴ長より短い場合に、前記ＦＦＴ処理に用いられる前記窓関数の分解能帯域幅として前記通信規格に適合した所定の第１の分解能帯域幅に代えて、前記第１の分解能帯域幅より大きい第２の分解能帯域幅を前記窓関数の分解能帯域幅として設定する分解能帯域幅設定ステップ（Ｓ２４）と、
前記ＦＦＴ処理ステップにより得られた信号を解析する解析ステップ（Ｓ９）と、
前記解析ステップによる解析の結果を表示する表示ステップ（Ｓ１０）と、
を含む、移動端末試験方法。