JP7214686B2 - 受信装置及び受信方法、並びに該受信装置を備えた移動端末試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、復調信号の位相誤差を補正する受信装置及び受信方法、並びに該受信装置を備えた移動端末試験装置に関する。

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）、５Ｇ ＮＲ（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、５Ｇ ＮＲ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、精度の高い解析を行うためには正確に復調する必要がある。しかし、例えば、ＤＵＴにおいて生成された送信信号と、受信装置において復調した復調信号との間で、周波数のずれがある場合には、復調信号において位相誤差のずれ（位相回転）が生じ、ＤＵＴの正確な送信性能を把握することができない。そのため、復調信号に生じている位相誤差を適切に補正する必要がある。復調信号の位相誤差を補正する装置としては、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。

特許文献１には、ＯＦＤＭ復調信号のコンスタレーションより周波数対位相特性を求め、位相差を変化させて、周波数対位相特性の傾きがゼロに近づく位相差を探索することで、位相の同期処理を行う構成が開示されている。

特許第６４７３４２９号公報

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、復調信号の位相同期（すなわち位相誤差の補正）に用いる周波数対位相特性を精度よく効率的に取得することは考慮されていなかった。取得した周波数対位相特性の精度が高くない場合、復調信号の位相を精度よく効率的に同期させることができないという懸念があった。

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、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができる受信装置及び受信方法、並びに該受信装置を備えた移動端末試験装置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、移動体通信端末（２）から直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式で変調された変調信号を受信する受信部（１０）と、前記受信された変調信号を復調して復調コンスタレーション信号を取得する復調部（２０）と、前記復調コンスタレーション信号から理想コンスタレーション信号を生成する理想コンスタレーション信号生成部（３１２）と、前記復調コンスタレーション信号と前記理想コンスタレーション信号から、一部の信号データを選抜して抽出するデータ抽出部（３１３）と、前記抽出された信号データに関して、前記理想コンスタレーション信号に対する前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を算出する位相誤差算出部（３１４）と、前記算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定する位相誤差特性推定部（３１５）と、前記推定された位相誤差の周波数特性に基づいて前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する位相誤差補正部（３１６）と、を備えたことを特徴とする。

上述のように、本発明の受信装置では、データ抽出部が、復調コンスタレーション信号（以下、単に復調信号ともいう）と理想コンスタレーション信号から、所定の条件に適合した一部の信号データを選抜して抽出する。抽出された信号データに関して、位相誤差算出部が、位相誤差を算出し、位相誤差特性推定部が、抽出された信号データの区間での位相誤差の周波数特性（以下、単に位相誤差の特性ともいう）を推定する。そして、位相誤差補正部が、推定された位相誤差の特性に基づいて、復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する。このように、信頼性の高い一部の信号データのみを用いて位相誤差の特性を推定することができるので、その特性に基づいて位相誤差を補正することにより、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができる。

また、本発明の受信装置において、前記データ抽出部は、前記復調コンスタレーション信号と前記理想コンスタレーション信号から、全サブキャリアを含む全周波数区間のうち中間の一部の周波数区間に含まれるサブキャリアに対応した信号データを抽出する構成であってもよい。

復調信号に位相回転が生じている場合、全サブキャリアを含む全周波数区間のうち、中間の一部の周波数区間に含まれるサブキャリアに対応した信号データは、その両端部の周波数区間の信号データより位相誤差の特性を推定する上で信頼性が高いデータである。よって、このような信号データのみを用いて位相誤差の特性を推定し、該特性に基づいて位相誤差を補正することにより、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができる。

また、本発明の受信装置は、前記位相誤差補正部により位相誤差の補正された前記復調コンスタレーション信号と、該位相誤差の補正された前記復調コンスタレーション信号から再度生成される理想コンスタレーション信号との位相誤差を算出し、前記算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定し、前記位相誤差補正部にて位相誤差が補正された前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を前記推定された前記位相誤差の周波数特性に基づいて補正する第２の補正部（３２）をさらに備える構成であってもよい。

信頼性の高い一部の信号データのみを用いて位相誤差の特性を推定し、該特性に基づいて位相誤差の粗補正を行った後で、第２の補正部が全周波数区間（全サブキャリア区間）又は全シンボル区間に含まれる全部の信号データを用いて位相誤差の特性を推定し、該特性に基づいて位相誤差の本補正を行うことにより、復調信号の位相誤差をより効率的に精度よく補正することができる。

また、本発明の移動端末試験装置は、上記いずれかに記載の受信装置（１００）と、前記位相誤差補正部及び第２の補正部のいずれかにて前記位相誤差の補正が行われた前記復調コンスタレーション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、を備えることを特徴とする。

この構成により、本発明の移動端末試験装置は、復調信号の位相誤差をより効率的に精度よく補正することができ、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、本発明の受信方法は、移動体通信端末（２）から直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式で変調された変調信号を受信する受信ステップ（Ｓ１）と、前記受信された変調信号を復調して復調コンスタレーション信号を取得する復調ステップ（Ｓ４、Ｓ５）と、前記復調コンスタレーション信号から理想コンスタレーション信号を生成する理想コンスタレーション信号生成ステップ（Ｓ１１）と、前記復調コンスタレーション信号と前記理想コンスタレーション信号から、一部の信号データを選抜して抽出するデータ抽出ステップ（Ｓ１２）と、前記抽出された信号データに関して、前記理想コンスタレーション信号に対する前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を算出する位相誤差算出ステップ（Ｓ１３）と、前記算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定する位相誤差特性推定ステップ（Ｓ１４）と、前記推定された位相誤差の周波数特性に基づいて前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する位相誤差補正ステップ（Ｓ１５）と、を含むことを特徴とする。

上述のように、本発明の受信方法では、データ抽出ステップにおいて、復調コンスタレーション信号と理想コンスタレーション信号から、所定の条件に適合した一部の信号データを選抜して抽出する。抽出された信号データに関して、位相誤差算出ステップにて、位相誤差を算出し、位相誤差特性推定部にて、全データ区間での位相誤差の周波数特性を推定する。そして、位相誤差補正ステップにて、推定された位相誤差の特性に基づいて、復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する。このように、信頼性の高い一部の信号データのみを用いて位相誤差の特性を推定することができるので、その特性に基づいて位相誤差を補正することにより、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができる。

本発明によれば、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができる受信装置及び受信方法、並びに該受信装置を備えた移動端末試験装置を提供することができる。

本発明の一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。 大きな位相回転が生じた復調信号に関し、（ａ）はサブキャリア（周波数）に対するＥＶＭのグラフを示し、（ｂ）はサブキャリア（周波数）に対する位相誤差のグラフを示す。 位相回転により位相誤差の異常が生じる様子を示す説明図である。 復調コンスタレーション信号から理想コンスタレーション信号を生成する方法を説明する図である。 サブキャリア（周波数）に対する位相誤差のグラフを示す図であり、図中、設定された周波数区間と、該周波数区間における位相誤差の周波数特性を示す近似直線が図示されている。 （ａ）は復調信号の位相誤差を補正しない場合のコンスタレーションを示し、（ｂ）は全周波数区間の信号データを用いて位相誤差を補正した場合のコンスタレーションを示し、（ｃ）は中央の一部の周波数区間の信号データのみを用いて位相誤差を補正した場合のコンスタレーションを示す図である。 一実施形態に係る移動端末試験装置を用いて行う移動端末試験のフローチャートを示す図である。 一実施形態に係る移動端末試験装置を用いて行う移動端末試験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。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る移動端末試験装置１は、被試験装置（ＤＵＴ）２から送信された変調信号ａを受信し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り、受信部１０、復調部２０、位相誤差補正部３０、解析部４０、表示部５０、制御部６０、及び操作部７０を備えている。受信部１０、復調部２０、及び位相誤差補正部３０を含む部分を受信装置１００ともいう。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、５Ｇ ＮＲ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。以下、各構成要素について説明する。

（受信部）
受信部１０は、ＤＵＴ２から送信される変調信号ａ（ＯＦＤＭ変調信号）を、アンテナを介して、あるいは、有線で受信するようになっており、ダウンコンバータ１１、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）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、ＡＤＣ１２に送られる。

ＡＤＣ１２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、ＡＤＣ１２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、復調部２０に送られる。直交復調信号ｄは複素信号である。

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と復調部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。

（復調部）
復調部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おり、高速フーリエ変換（ＦＦＴ（Fast Fourier Transform））部２１、及びサブキャリア復調部２２を備えている。

ＦＦＴ部２１は、直交復調部１３から出力された直交復調信号ｄに対して、高速フーリエ変換処理を施し、周波数ドメイン信号ｅを生成するようになっている。なお、必要に応じ、ＦＦＴ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。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に送られる。

ＦＦＴ部２１とサブキャリア復調部２２の間に、伝送路推定・補正部を設けてもよい。この伝送路推定・補正部は、ＦＦＴ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・補正部が設けられている場合には、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、位相誤差補正部３０に送られる。

位相誤差補正部３０は、後で詳細に説明するが、ＯＦＤＭ復調信号ｆの位相誤差を補正するようになっている。位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号ｓは、解析部４０に送られる。

（解析部・表示部）
解析部４０は、位相誤差補正部３０から出力された、位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号ｓ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・解析結果は、表示部５０に送られる。

表示部５０は、解析部４０から送られた測定・解析結果のデータやグラフ等を含めて、ＤＵＴ２の試験結果を液晶表示器等に表示するようになっている。

操作部７０は、ＤＵＴ２を試験する際の測定項目や測定条件、判定条件等のパラメータを設定するためユーザが操作するものであり、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、ダイヤル又はマウス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る。

制御部６０は、操作部７０からの入力を受け付け、各種パラメータを設定するとともに、受信部１０、復調部２０、位相誤差補正部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。

（データ構造）
ここで、ＤＵＴ２から送信される変調信号ａのデータ構造の一例について説明する。

例えば、変調信号ａは、時間軸方向で見ると、連続した複数のフレームにより構成され、１フレームは１０個のサブフレームから構成されている。１サブフレームの時間長は１ｍｓであり、よって１フレームの時間長は１０ｍｓである。サブフレームは、１又は複数のスロットから構成され、１サブフレームに含まれるスロット数はサブキャリア間隔に応じて決められている。１スロットには、例えば１４個のシンボルが含まれている。

周波数方向で見ると、変調信号ａは、複数のリソースブロックにより構成され、１リソースブロックには例えば１２個の連続するサブキャリアが含まれる。

（位相誤差）
ＯＦＤＭ復調信号ｆに大きな位相回転が含まれていると、変調精度を正確に評価するのが難しくなる。図２（ａ）は、一例として、位相回転のある復調信号に関し、サブキャリア（周波数）に対するＥＶＭのグラフを示す。中央のサブキャリア区間でＥＶＭが小さく、その両端のサブキャリア区間でＥＶＭが大きくなっている。

図２（ｂ）は、一例として、位相回転のある復調信号に関し、サブキャリア（周波数）に対する位相誤差のグラフを示す。位相誤差は、中央のサブキャリア区間で傾斜した直線状の周波数特性を示しており、その両端のサブキャリア区間では中央のような直線状の周波数特性は認められない。

図３は、位相回転により位相誤差の異常が生じる様子を示す説明図である。ＤＵＴ２や受信部１０等の構成要素に周波数誤差があると、図３に示すようにＯＦＤＭ復調信号ｆを構成するＩＱデータ列に位相回転が生じる。本明細書では、時間の経過に伴い経過時間に比例して位相誤差が大きくなってゆく現象を位相回転と称する。

図３では、理想コンスタレーション点IdealConst[0]の周りに存在する復調コンスタレーション点が、ＩＱ平面の原点を中心に円弧状に帯状に広がっている。このとき、Ａ部に存在する復調コンスタレーション点は、理想コンスタレーション点IdealConst[0]との距離よりも、理想コンスタレーション点IdealConst[1]との距離の方が短くなっている。また、Ｂ部に存在する復調コンスタレーション点は、理想コンスタレーション点IdealConst[0]との距離よりも、理想コンスタレーション点IdealConst[2]との距離の方が短くなっている。このため、Ａ部に存在する復調コンスタレーション点は、対応する理想コンスタレーション点がIdealConst[1]にあり、Ｂ部に存在する復調コンスタレーション点は、対応する理想コンスタレーション点がIdealConst[2]にあるものと誤って認識される。

このようにして対応する理想コンスタレーション点が誤認識されると、位相誤差が本来の値から大きく外れ、それによりＥＶＭも真の値から外れてしまう。本実施形態では、位相回転により生じる位相誤差を補正することにより、真の位相誤差の情報を得て、これを基にＥＶＭなどの値を求めてＤＵＴ２の送信性能を試験するものである。

（位相誤差補正部）
次に、位相誤差補正部３０について説明する。

位相誤差補正部３０は、復調部２０から出力されるＯＦＤＭ復調信号ｆの位相誤差を補正するものであり、第１段補正部３１と第２段補正部３２とを備えている。第１段補正部３１は、位相誤差の粗補正を行うものであり、復調コンスタレーション信号取得部３１１と、第１理想コンスタレーション信号生成部３１２と、データ抽出部３１３と、第１位相誤差算出部３１４と、第１位相誤差特性推定部３１５と、第１位相誤差補正部３１６とを備えている。第２段補正部３２は、位相誤差の本補正を行うものであり、第２理想コンスタレーション信号生成部３２２と、第２位相誤差算出部３２４と、第２位相誤差特性推定部３２５と、第２位相誤差補正部３２６とを備えている。なお、本実施形態の第１理想コンスタレーション信号生成部３１２、第１位相誤差算出部３１４、第１位相誤差特性推定部３１５、第１位相誤差補正部３１６は、それぞれ本発明の理想コンスタレーション信号生成部、位相誤差算出部、位相誤差特性推定部、位相誤差補正部に対応している。本実施形態の第２段補正部３２は、本発明の第２の補正部に対応している。以下、各構成要素について説明する。

第１段補正部３１の復調コンスタレーション信号取得部３１１は、サブキャリア復調部２２からＯＦＤＭ復調信号ｆを取得し、復調コンスタレーション信号DemodConst[n]として格納する。ここで、ｎはデータ番号であり、ｎ＝０，１，…，Ｎ－１であり、Ｎはデータ総数である。すなわち、復調コンスタレーション信号は離散的な信号データ列であり、各信号データはＩ相成分とＱ相成分を有する複素データである。

第１理想コンスタレーション信号生成部３１２は、復調コンスタレーション信号DemodConst[n]から理想コンスタレーション信号IdealConst[n]を生成するようになっている。図４は、復調コンスタレーション信号から理想コンスタレーション信号を生成する方法を説明する図である。図４の上図は、例として復調コンスタレーション信号の３つの信号データであるDemodConst[0], DemodConst[1], DemodConst[2]がＩＱ平面上にプロットされている。ＩＱ平面上の理想的なコンスタレーションは、「＋」のマークで示されている。

図４の下図は、復調コンスタレーション信号の３つの信号データDemodConst[0], DemodConst[1], DemodConst[2]のコンスタレーション点から、それぞれ最も近い理想コンスタレーション点であるIdealConst[0], IdealConst[1], IdealConst[2]が、ＩＱ平面上にプロットされている。すなわち、復調コンスタレーション信号の３つの信号データDemodConst[0], DemodConst[1], DemodConst[2]は、それぞれ理想コンスタレーション点IdealConst[0], IdealConst[1], IdealConst[2]に対応しているものと推定する。このようにして、復調コンスタレーション信号の各信号データDemodConst[n]から、ＩＱ平面上で最も近い理想コンスタレーション信号の各信号データIdealConst[n]が生成される。ここで、ｎ＝０，１，…，Ｎ－１であり、Ｎはデータ総数である。

データ抽出部３１３は、復調コンスタレーション信号と理想コンスタレーション信号から、所定の条件に適合した一部の信号データを選抜して抽出するようになっている。具体的には、データ抽出部３１３は、復調コンスタレーション信号と理想コンスタレーション信号から、全サブキャリアを含む全周波数区間のうち、中間あるいは中央の一部の周波数区間に含まれるサブキャリアに対応した信号データを抽出する。

図５は、復調信号に位相回転がある場合における、サブキャリア（周波数）に対する位相誤差のグラフを示す図である。横軸はサブキャリア番号であり、サブキャリア番号が増えるに従い、周波数はサブキャリア間隔ずつ増すので、横軸は周波数を表していると考えてもよい。図５には、設定された周波数区間Ｃと、該周波数区間Ｃにおける位相誤差の周波数特性を示す近似直線Ｄが図示されている。

図５は、右側にＣＰ－ＯＦＤＭシンボル（０～１３）に対する位相誤差のグラフも示している。横軸はシンボル番号であり、シンボル番号が増えるに従い、経過時間が増すので、横軸は時間を表していると考えてもよい。

例えば、図５において、データ抽出部３１３は、全サブキャリア（０～３２７５）を含む全周波数区間のうち、中央の周波数区間Ｃに含まれるサブキャリア（ｓ１～ｓ２）に対応した信号データを抽出する。すなわち、ｓ１≦サブキャリア番号≦ｓ２を満たすデータ番号ｍの信号データDemodConst[m]及びIdealConst[m]をそれぞれ抽出する。

ｐ個のデータ番号ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｐの信号データが抽出されるとすると、抽出される信号データは次のように表される。
復調コンスタレーション信号：DemodConst[m_i]
理想コンスタレーション信号：IdealConst[m_i]
ここで、ｉ＝１，２，…，ｐである。

一部の周波数区間Ｃは、限定するものではないが、例えば、全周波数区間の２０％～４０％に設定され、好ましくは全周波数区間の中央３０％であり、より好ましくは中央２０％である。また、一部の周波数区間Ｃは、必ずしも全周波数区間の中央に設定する必要はなく、必要に応じて、中央からずらして設定してもよく、全周波数区間の一方の端部を含むように設定してもよい。

第１位相誤差算出部３１４は、抽出された信号データに関して、理想コンスタレーション信号に対する復調コンスタレーション信号の位相誤差PhaseError[m_i]を算出するようになっている。ここでｉ＝１，２，…，ｐである（ｐは抽出データ数）。

具体的には、データ番号ｍ_１，ｍ_２，…，ｍ_ｐの信号データの位相は次式で表される。
復調コンスタレーション信号：DemodPhase[m_i]＝arg(DemodConst[m_i]) （１）
理想コンスタレーション信号：IdealPhase[m_i]＝arg(IdealConst[m_i]) （２）
ここで、ｉ＝１，２，…，ｐであり、ｐは抽出データ数である。

よって、復調コンスタレーション信号から抽出された各信号データについて、対応する理想コンスタレーション信号の各信号データからの位相誤差は、次のように表される。
PhaseError[m_i]＝DemodPhase[m_i]－IdealPhase[m_i]
＝arg(DemodConst[m_i])－arg(IdealConst[m_i]) （３）
ここで、ｉ＝１，２，…，ｐであり、ｐは抽出データ数である。

第１位相誤差特性推定部３１５は、算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定するようになっている。具体的には、例えば図５に示すように、周波数区間Ｃの位相誤差の周波数特性を直線Ｄで近似する。一次式で表される直線Ｄは、例えば最小二乗法などにより求めることができる。位相誤差の周波数特性を表す直線Ｄは、周波数区間Ｃの外部において破線で示すように補間され全周波数区間に適用可能とする。

第１位相誤差補正部３１６は、位相誤差の周波数特性に基づいて全周波数区間における復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正するようになっている。

具体的には、第１位相誤差補正部３１６は、位相誤差の周波数特性を近似する直線Ｄの傾きがゼロになるように、すなわち直線Ｄが周波数軸（横軸）に平行になるように、全周波数区間において復調コンスタレーション信号の位相を回転させて位相誤差を補正する。このようにして位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号を得ることにより、後で説明する第２理想コンスタレーション信号生成部３２２により正確な理想コンスタレーション信号を得ることができる。別言すれば、第１段補正部３１は、より正確な理想コンスタレーション信号を得ることを目的に行うものである。

次に、位相誤差の本補正を行う第２段補正部３２について説明する。

第２段補正部３２は、第１位相誤差補正部３１６により位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号と、該位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号から再度生成される理想コンスタレーション信号との位相誤差を算出し、算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定し、推定された位相誤差の周波数特性に基づいて復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正するようになっている。

具体的には、第２理想コンスタレーション信号生成部３２２は、第１位相誤差補正部３１６により位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号から、ＩＱ平面上で各信号データに最も近い理想コンスタレーション点を特定することにより、理想コンスタレーション信号を再度生成するようになっている。

第２位相誤差算出部３２４は、第１位相誤差補正部３１６により位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号と、第２理想コンスタレーション信号生成部３２２により再度生成された理想コンスタレーション信号との位相誤差を算出するようになっている。

第２位相誤差特性推定部３２５は、第２位相誤差算出部３２４により算出された位相誤差から、全周波数区間における位相誤差の周波数特性を表す近似直線を、例えば最小二乗法により求めるようになっている。

第２位相誤差補正部３２６は、第２位相誤差特性推定部３２５により推定された位相誤差の周波数特性を基に、第１位相誤差補正部３１６により位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号の位相誤差を再度補正するようになっている。第２位相誤差補正部３２６により位相誤差が補正された復調コンスタレーション信号は、位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号ｓとして解析部４０に送られる。

なお、第１段補正部３１により位相誤差の粗補正された復調コンスタレーション信号を、位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号ｓとして解析部４０に送り、信号解析を行うようにしてもよい。

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、復調部２０、位相誤差補正部３０、解析部４０、表示部５０、制御部６０、操作部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。例えば、制御部６０がコンピュータであってもよい。

次に、本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及び図７を参照しつつ説明する。

ＤＵＴ２は、ＯＦＤＭ変調方式により変調された変調信号ａを送信する。

受信部１０は、アンテナを介して、あるいは有線にて変調信号ａを受信し、ダウンコンバータ１１に入力する。

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Ｓ１）。中間周波数信号ｂは、ＡＤＣ１２に送られる。

ＡＤＣ１２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Ｓ２）。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、ＡＤＣ１２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Ｓ３）。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、復調部２０のＦＦＴ部２１に送られる。

ＦＦＴ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、高速フーリエ変換を行って周波数ドメイン信号ｅを取得する（ステップＳ４）。周波数ドメイン信号ｅは、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Ｓ５）。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などの復調である。ＯＦＤＭ復調信号ｆは、位相誤差補正部３０に送られる。

位相誤差補正部３０は、後で詳細に説明するように、ＯＦＤＭ復調信号ｆの位相誤差を補正する（ステップＳ６）。位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号ｓは、解析部４０に送られる。

解析部４０は、位相誤差補正部３０により位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号ｓ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Ｓ７）。

表示部５０は、ステップＳ７において解析部４０により得られた測定・解析結果のデータやグラフ等の情報ｔを表示する（ステップＳ８）。

次に、位相誤差の補正処理について、図１及び図８を参照しつつ説明する。

位相誤差補正部３０において、復調コンスタレーション信号取得部３１１は、復調部２０のサブキャリア復調部２２からＯＦＤＭ復調信号ｆを「復調コンスタレーション信号」として取得し格納する（ステップＳ１０）。復調コンスタレーション信号ｇは、Ｉ相成分とＱ相成分を有する複素デジタル信号である。復調コンスタレーション信号ｇは、第１理想コンスタレーション信号生成部３１２とデータ抽出部３１３に送られる。

第１理想コンスタレーション信号生成部３１２は、復調コンスタレーション信号ｇから理想コンスタレーション信号ｈを生成する（ステップＳ１１）。具体的には、第１理想コンスタレーション信号生成部３１２は、復調コンスタレーション信号の各信号データについて、ＩＱ平面上で距離が最も近い理想コンスタレーション点を求めることにより、理想コンスタレーション信号ｈを生成する。理想コンスタレーション信号ｈは、データ抽出部３１３に送られる。

データ抽出部３１３は、復調コンスタレーション信号及び理想コンスタレーション信号から、全サブキャリアを含む全周波数区間のうち中央の一部の周波数区間に含まれるサブキャリアに対応した信号データを抽出する（ステップＳ１２）。信号データを抽出する周波数区間は、位相誤差の周波数特性を有意に示す区間であり、全周波数区間の例えば中央２０％の区間である。信号データを抽出する周波数区間は、サブキャリアの変調方式によっても変わり、一般に多値度が大きくなるほど、狭くなる。信号データを抽出する周波数区間は、ユーザが操作部７０を介して設定してもよいし、あるいは、全周波数区間においてＥＶＭや位相誤差を測定し、その平均値と所定の閾値を比較する等、所定の基準に基づいて設定するようにしてもよい。

第１位相誤差算出部３１４は、データ抽出部３１３により復調コンスタレーション信号及び理想コンスタレーション信号から抽出された信号データに関して、位相誤差を算出する（ステップＳ１３）。

第１位相誤差特性推定部３１５は、設定された一部の周波数区間において第１位相誤差算出部３１４により算出された位相誤差のデータから、位相誤差と周波数との関係（すなわち、位相誤差の周波数特性）を示す近似直線を推定する（ステップＳ１４）。

第１位相誤差補正部３１６は、第１位相誤差特性推定部３１５により得られた近似直線を用いて、全周波数区間において復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する（ステップＳ１５）。具体的には、位相誤差の周波数特性を示す近似直線の傾斜がゼロになるように、復調コンスタレーション信号の各信号データの位相を回転させる。このように、第１段補正部３１では、全周波数区間のうち一部の周波数区間のデータ信号を用いて復調信号の位相誤差を「粗補正」している。

次いで、第２段補正部３２の第２理想コンスタレーション信号生成部３２２は、第１位相誤差補正部３１６により位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号から、第１理想コンスタレーション信号生成部３１２と同様にして、理想コンスタレーション信号を再度生成する（ステップＳ１６）。

第２位相誤差算出部３２４は、第１位相誤差補正部３１６により位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号と、第２理想コンスタレーション信号生成部３２２により再度生成された理想コンスタレーション信号から、全周波数区間において位相誤差を算出する（ステップＳ１７）。

第２位相誤差特性推定部３２５は、第２位相誤差算出部３２４により算出された位相誤差から、全周波数区間において位相誤差の周波数特性を示す近似直線を推定する（ステップＳ１８）。

第２位相誤差補正部３２６は、第２位相誤差特性推定部３２５により推定された近似直線に基づいて、全周波数区間において復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する（ステップＳ１９）。このように、第２段補正部３２では、全周波数区間のデータ信号を用いて位相誤差の周波数特性を取得し、その周波数特性を基に位相誤差を「本補正」している。位相誤差の補正された復調コンスタレーション信号は、解析部４０に送られる。なお、第１段補正部３１により位相誤差の粗補正された復調コンスタレーション信号を解析部４０に送り、信号解析を行うようにしてもよい。

図６（ａ）は、位相誤差を補正しない場合の復調信号のコンスタレーションを示す。位相誤差を補正しない場合は、位相回転による位相誤差の異常がコンスタレーションに現れ、コンスタレーションに乱れが生じている。図６（ｂ）は、全周波数区間の信号データを用いて位相誤差の周波数特性を求め、該周波数特性を基に位相誤差を補正した場合のコンスタレーションを示す（本補正のみ行い、粗補正なし）。位相誤差を補正しない場合よりも、コンスタレーションが改善されているが、依然として周辺の四隅でコンスタレーションに乱れが生じている。図６（ｃ）は、本実施形態に従い本補正の前に粗補正を行った場合の復調信号のコンスタレーションを示す。図６（ｂ）に示す本補正のみの場合と比べて、コンスタレーションに乱れがなく、本補正のみの場合に比べて著しく改善されていることが分かる。

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、データ抽出部３１３が、復調コンスタレーション信号と理想コンスタレーション信号から、全サブキャリアを含む全周波数区間のうち中央の一部の周波数区間に含まれるサブキャリアに対応した信号データを抽出する。抽出された信号データに関して、第１位相誤差算出部３１４が、位相誤差を算出し、第１位相誤差特性推定部３１５が、抽出された信号データの区間での位相誤差の周波数特性を推定する。そして、第１位相誤差補正部３１６が、推定された位相誤差の周波数特性に基づいて、復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する。このように、信頼性の高い一部の信号データのみを用いて位相誤差の周波数特性を推定することができるので、その特性に基づいて位相誤差を補正することにより、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができる。

また、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、第１段補正部３１において信頼性の高い一部の信号データのみを用いて位相誤差の周波数特性を推定し、該周波数特性に基づいて位相誤差の粗補正を行った後で、第２段補正部３２において全周波数区間（全サブキャリア区間）に含まれる信号データを用いて位相誤差の周波数特性を推定し、該周波数特性に基づいて位相誤差の本補正を行うことにより、復調信号の位相誤差をより効率的に精度よく補正することができる。特に、位相誤差の粗補正後に、理想コンスタレーション信号を再度生成することにより、より正確な理想コンスタレーション信号に基づいて位相誤差を算出するので、位相誤差の周波数特性をより精度よく推定することができる。

以上説明したように、本発明は、復調信号の位相誤差を精度よく効率的に補正することができるという効果を有し、受信装置及び受信方法、並びに該受信装置を備えた移動端末試験装置の全般に有用である。

１ 移動端末試験装置
２ ＤＵＴ（移動体通信端末）
１０ 受信部
１１ ダウンコンバータ
１２ ＡＤＣ
１３ 直交復調部
２０ 復調部
２１ ＦＦＴ部
２２ サブキャリア復調部
３０ 位相誤差補正部
３１ 第１段補正部
３１１ 復調コンスタレーション信号取得部
３１２ 第１理想コンスタレーション信号生成部（理想コンスタレーション信号生成部）
３１３ データ抽出部
３１４ 第１位相誤差算出部（位相誤差算出部）
３１５ 第１位相誤差特性推定部（位相誤差特性推定部）
３１６ 第１位相誤差補正部（位相誤差補正部）
３２ 第２段補正部（第２の補正部）
３２２ 第２理想コンスタレーション信号生成部
３２４ 第２位相誤差算出部
３２５ 第２位相誤差特性推定部
３２６ 第２位相誤差補正部
４０ 解析部
５０ 表示部
６０ 制御部
７０ 操作部
１００ 受信装置
ａ 変調信号
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
ｅ 周波数ドメイン信号
ｆ ＯＦＤＭ復調信号（復調コンスタレーション信号、復調信号）
ｓ 位相誤差の補正されたＯＦＤＭ復調信号

Claims (5)

1. 移動体通信端末（２）から直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式で変調された変調信号を受信する受信部（１０）と、
   前記受信された変調信号を復調して復調コンスタレーション信号を取得する復調部（２０）と、
   前記復調コンスタレーション信号から理想コンスタレーション信号を生成する理想コンスタレーション信号生成部（３１２）と、
   前記復調コンスタレーション信号と前記理想コンスタレーション信号から、一部の信号データを選抜して抽出するデータ抽出部（３１３）と、
   前記抽出された信号データに関して、前記理想コンスタレーション信号に対する前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を算出する位相誤差算出部（３１４）と、
   前記算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定する位相誤差特性推定部（３１５）と、
   前記推定された位相誤差の周波数特性に基づいて前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する位相誤差補正部（３１６）と、
   を備えた受信装置。
2. 前記データ抽出部は、前記復調コンスタレーション信号と前記理想コンスタレーション信号から、全サブキャリアを含む全周波数区間のうち中間の一部の周波数区間に含まれるサブキャリアに対応した信号データを抽出する、請求項１に記載の受信装置。
3. 前記位相誤差補正部により位相誤差の補正された前記復調コンスタレーション信号と、該位相誤差の補正された前記復調コンスタレーション信号から再度生成される理想コンスタレーション信号との位相誤差を算出し、前記算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定し、前記位相誤差補正部にて位相誤差が補正された前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を前記推定された前記位相誤差の周波数特性に基づいて補正する第２の補正部（３２）をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の受信装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の受信装置（１００）と、
   前記位相誤差補正部及び第２の補正部のいずれかにて前記位相誤差の補正が行われた前記復調コンスタレーション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。
5. 移動体通信端末（２）から直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式で変調された変調信号を受信する受信ステップ（Ｓ１）と、
   前記受信された変調信号を復調して復調コンスタレーション信号を取得する復調ステップ（Ｓ４、Ｓ５）と、
   前記復調コンスタレーション信号から理想コンスタレーション信号を生成する理想コンスタレーション信号生成ステップ（Ｓ１１）と、
   前記復調コンスタレーション信号と前記理想コンスタレーション信号から、一部の信号データを選抜して抽出するデータ抽出ステップ（Ｓ１２）と、
   前記抽出された信号データに関して、前記理想コンスタレーション信号に対する前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を算出する位相誤差算出ステップ（Ｓ１３）と、
   前記算出された位相誤差に基づいて位相誤差の周波数特性を推定する位相誤差特性推定ステップ（Ｓ１４）と、
   前記推定された位相誤差の周波数特性に基づいて前記復調コンスタレーション信号の位相誤差を補正する位相誤差補正ステップ（Ｓ１５）と、
   を含む受信方法。

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