JPH10332752A

JPH10332752A - スペクトル分析方法と装置

Info

Publication number: JPH10332752A
Application number: JP9155822A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Sakai; 尚之酒井
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＤＭＡ（時分割多元接続）無線通信のスペ
クトル分析を正確に実施する。【解決手段】上り下りの各通話スロットを識別するス
ロット信号と、上り下りの各通話スロットの１群をフレ
ームとして識別するフレーム信号とを含むカウンタ同期
信号ＳＹを送出するカウンタ６０を設け、カウンタ同期
信号ＳＹと復調部４２からの復調信号ＤＭを受けたＣＰ
Ｕ４５では、測定対象となる無線チャネルを復調信号Ｄ
Ｍ中に検出したときにスペクトル分析動作を開始するよ
うにＲＦ受信部１０に指示して、電界強度を測定（４
３）し、記憶（４４）し、各通話スロット毎にスペクト
ル分析することを可能にした。未使用のスロットがあっ
ても正確にスペクトル分析することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線電波のスペクト
ル分析方法と装置に関する。より具体的には、時分割多
元接続（Time Division Multiple Access : 以下、ＴＤ
ＭＡという）無線通信におけるスペクトルを分析する新
規な方法と装置を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】アナログ・コードレス電話機やアナログ
方式の携帯電話機は、通話中に通信キャリアを占有して
使用している。

【０００３】図５にはアナログ方式による携帯電話機の
無線信号のタイムチャートが示されている。同図（ａ）
は上り制御キャリア、（ｂ）は下り制御キャリア、
（ｃ）は通信キャリアである。すなわち、（ａ）の上り
制御キャリアにより上り制御を行い、（ｂ）の下り制御
キャリアにより下り制御を行って、両制御の完了後に
（ｃ）の通信キャリアによる通話が開始される。

【０００４】図６には従来のスペクトル分析装置の回路
構成が示されている。ＲＦ受信部１０には、以下のもの
が含まれている。

【０００５】アンテナからの高周波信号を受けて増幅す
る高周波入力部１１、高周波信号のバンドを選択するバ
ンド・セレクタ１２、その出力をバンドパスするバンド
パス・フィルタ１３、局発部１７からの第１局発信号２
１とバンドパス・フィルタ１３の出力を混合するミキサ
１４、その出力から第１の中間周波を得るためのフィル
タ１５、局発部１７からの第２局発信号２２とフィルタ
１５の出力を混合するミキサ１６、その出力の一部から
電界強度測定用信号２５を得るためのフィルタ１８およ
びバンド・セレクタ１２，バンドパス・フィルタ１３，
フィルタ１５，１８に掃引周波数信号を供給するための
スイーパ１９が含まれている。

【０００６】ミキサ１６の出力の他の一部は第２中間周
波信号２６としてＩＦアンプ４１に印加され、増幅され
て、復調部４２で復調されてスピーカＳＰを鳴動する。
電界強度測定用信号２５は電界強度測定部４３でその電
界強度値が測定され、デジタル値に変換されてメモリ４
４に記憶される。

【０００７】ＣＰＵ（中央処理ユニット）４５は、高周
波入力部１１およびスイーパ１９にスペクトルを分析す
べき周波数範囲に応じたスイープのための制御信号を与
え、メモリ４４に記憶されたスイープした周波数範囲の
電界強度値を読み出して表示部４６に表示する。

【０００８】図７には表示部４６に表示されたスイープ
された周波数に対する電界強度Ｉの一例が示されてい
る。横軸の数値はキャリア番号を表示しており、たとえ
ば、横軸の左端は1895.150 ＭＨｚであり、キャリア番
号２０は1900.850 ＭＨｚを、キャリア番号４０は1906.
850ＭＨｚを、キャリア番号６０は1912.850ＭＨｚを表
わしている。図６の回路構成では、ＣＰＵ４５が決定し
たタイミングで周波数ｆをスイープして通信キャリアの
電界強度Ｉを測定している。この測定においては、通信
キャリア（図５（ｃ））が測定期間中に連続的に発生し
ていることが必要であり、空きキャリアや妨害波を測定
することができた。

【０００９】図８にはＴＤＭＡ方式による携帯電話機の
無線信号のタイムチャートが示されている。同図（ａ）
には上り（Ｕ）下り（Ｄ）制御キャリアが、（ｂ）には
通信キャリアの通信スロットが示されている。（ｃ）で
は、通信スロット１を使用しているときの上り（Ｕ）と
下り（Ｄ）の通信キャリアの位置をＵ，Ｄ信号が示して
いる。

【００１０】同図では通信スロットが１〜４の４個あ
り、この１つのキャリアを４通話で使用できる。下り信
号期間ＴＤの間に下りの４通話用のスロット１〜４が、
上り信号期間ＴＵの間に上りの４通話用のスロット１〜
４が含まれ、上りおよび下り信号期間ＴＤ（2.5 ms）と
ＴＵ（2.5 ms）が１フレーム周期ＴＦ（5 ms）を形成し
ている。１つのスロットはスロット幅ＴＳ（0.625 ms）
である。

【００１１】いま、通信スロット１だけが使われている
ときには、（ｃ）に示したＵ，Ｄ信号の存在する期間に
おいてのみ、通信スロットが存在し、他の期間において
は通信スロットは存在しない。ここで、通信スロット１
は自走スロットと呼ばれ、通信スロット２〜４は相対ス
ロット１〜３と呼ばれている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のスペクトル分析
装置では、装置自身の決定するタイミングで周波数をス
イープして電界強度測定をしていた。図５において説明
したアナログ方式においては、キャリアが通話中は連続
して存在するので、その電界強度を測定することができ
た。

【００１３】ところが、図８で説明したＴＤＭＡ方式の
無線通信においては、使用中の通信スロット以外のスロ
ットにおいては通信キャリアが存在しない。したがっ
て、従来の装置でこのような無線信号を観測しようとし
ても、スペクトル分析装置自身のスイープ・タイミング
が、たまたま使用中のスロットと一致すれば電界強度が
測定され、表示される。

【００１４】ところが、使用されていないスロットに一
致したときには、通信キャリアが存在しないから、電界
強度が０となり、その場合の表示は０となる。使用中の
スロットがあるにもかかわらず、このような表示がなさ
れるという解決されねばならない課題があった。

【００１５】逆に使用していないスロット（空きキャリ
ア）を知ろうとすると、たまたま使用中のスロットにス
イープ・タイミングが一致すると、空きキャリアを検知
することができないという未解決の課題が残されてい
た。

【００１６】

【課題を解決するための手段】ＴＤＭＡ無線通信キャリ
アから周波数掃引により電界強度測定用信号と中間周波
信号を得るためのＲＦ受信部と、電界強度測定用信号か
ら周波数掃引に対応した電界強度を得て記憶する電界強
度測定記憶部と、中間周波信号を復調して復調信号を得
るための復調部と、上りおよび下りの各通話スロットを
識別するスロット信号と、上りおよび下りの各通話スロ
ットの１群をフレームとして識別するフレーム信号とを
含むカウンタ同期信号を得るためのカウンタと、カウン
タ同期信号と復調信号を受けて、測定対象となる無線チ
ャネル情報に一致した情報を復調信号中に検出したとき
にスペクトル分析動作を開始するようにＲＦ受信部、復
調部およびカウンタに指示をして、電界強度測定記憶部
に記憶した内容を表示するように制御する制御部とを設
けた。

【００１７】無線チャネル情報により測定対象となる無
線基地局番号（ＣＳ−ＩＤ）が特定され、そのＩＤが復
調信号中に検出されたときにスペクトル分析動作を開始
し、各通話スロットも識別するから、ＴＤＭＡ通信キャ
リアのスペクトルを確実に、各通話スロット毎に表示す
ることができるようになった。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
回路構成図である。図６の構成要素に対応するものには
同じ記号を付してある。ＲＦ受信部１０には、以下のも
のが含まれている。

【００１９】アンテナからの高周波信号を受けて増幅す
る高周波入力部１１、高周波信号のバンドを選択するバ
ンド・セレクタ１２、その出力をバンドパスするバンド
パス・フィルタ１３、局発部１７からの第１局発信号２
１とバンドパス・フィルタ１３の出力を混合するミキサ
１４、その出力から第１の中間周波を得るためのフィル
タ１５、局発部１７からの第２局発信号２２とフィルタ
１５の出力を混合するミキサ１６、その出力の一部から
電界強度測定用信号２５を得るためのフィルタ１８およ
びバンド・セレクタ１２，バンドパス・フィルタ１３，
フィルタ１５，１８に掃引周波数信号を供給するための
スイーパ１９が含まれている。

【００２０】ミキサ１６の出力の他の一部は第２中間周
波信号２６としてＩＦアンプ４１に印加され、増幅され
て、復調部４２で復調される。電界強度測定用信号２５
は電界強度測定部４３でその電界強度値が測定され、デ
ジタル値に変換されてメモリ４４に記憶される。

【００２１】カウンタ６０には、図示されてはいない同
期カウンタとスロット・カウンタが含まれている。同期
カウンタは論理制御チャネル・インターバルをカウント
して同期信号ＳＹＮを得ている。スロット・カウンタで
は、上りおよび下りの各通話スロットをカウントして識
別するスロット信号ＳＹＬと、上りおよび下りの各通話
スロットの１群をフレームとして識別し、そのフレーム
の終了を示すフレーム終了信号ＳＹＦを出している。

【００２２】これらの同期信号ＳＹＮ，スロット信号Ｓ
ＹＬおよびフレーム終了信号ＳＹＦをまとめてカウンタ
同期信号ＳＹとしてＣＰＵ４５に印加している。さらに
カウンタ６０は測定対象となるスロットを予告指示する
受信制御信号ＲＣＢをＲＦ受信部１０へ印加し、測定対
象のスロットを指示する測定制御信号ＡＤＣを電界強度
測定部４３へ印加し、同期カウンタのカウントが０にな
る毎に復調を起動する復調起動信号ＤＭＳを復調部４２
に印加している。

【００２３】ＣＰＵ（中央処理ユニット）４５は、測定
条件として外部から与えられた測定対象となる無線基地
局（ＣＳ）の識別番号（ＩＤ）を復調部４２からの復調
信号ＤＭ中に検出したときには、受信制御信号ＲＣＡを
ＲＦ受信部１０に与えて、スペクトル分析開始の指示を
し、高周波入力部１１およびスイーパ１９にスペクトル
を分析すべき周波数範囲に応じたスイープのための制御
信号を与え、メモリ４４に記憶されたスイープした周波
数範囲の電界強度値を読み出して表示部４６に表示す
る。

【００２４】図２は、図１に示した構成の各部の動作を
示すタイムチャートである。（ａ）は、ＣＰＵ４５から
ＲＦ受信部１０へ印加している受信制御信号ＲＣＡを示
している。（ｂ）は、復調部４２からＣＰＵ４５に印加
される復調信号ＤＭに含まれている復調受信完了信号Ｄ
ＭＲを示している。（ｃ）は、カウンタ６０からＣＰＵ
４５に印加しているカウンタ同期信号ＳＹに含まれてい
る同期信号ＳＹＮを示している。（ｄ）はカウンタ６０
からＣＰＵ４５に印加しているカウンタ同期信号ＳＹに
含まれているスロット信号ＳＹＬを示している。

【００２５】（ｅ）および（ｆ）は、スロット信号ＳＹ
Ｌのスロット０（および４）のカウンタ６０からＲＦ受
信部１０への受信制御信号ＲＣＢ０およびカウンタ６０
から電界強度測定部４３への測定制御信号ＡＤＣ０であ
る。

【００２６】（ｇ）および（ｈ）は、スロット信号ＳＹ
Ｌのスロット１（および５）のカウンタ６０からＲＦ受
信部１０への受信制御信号ＲＣＢ１およびカウンタ６０
から電界強度測定部４３への測定制御信号ＡＤＣ１であ
る。

【００２７】（ｉ）および（ｊ）は、スロット信号ＳＹ
Ｌのスロット２（および６）のカウンタ６０からＲＦ受
信部１０への受信制御信号ＲＣＢ２およびカウンタ６０
から電界強度測定部４３への測定制御信号ＡＤＣ２であ
る。

【００２８】スロット３（および７）の受信制御信号Ｒ
ＳＢ３および測定制御信号ＡＤＣ３は図２の表示におい
ては省略されている。

【００２９】（ｋ）は、カウンタ６０からＣＰＵ４５に
印加されるカウンタ同期信号ＳＹに含まれているフレー
ム終了信号ＳＹＦであり、フレームを認識するための信
号であるから、その間隔はフレーム周期ＴＦ（5 ms）で
ある。

【００３０】ＣＰＵ４５は、外部から設定された測定対
象となる電波を出している無線基地局の識別番号（ＣＳ
−ＩＤ）などを含む無線チャネル情報をもとに、高周波
入力部１１へは感度設定を行い、スイーパ１９へは掃引
周波数を設定し、スイーパ１９に含まれたシンセサイザ
のロック状態をＣＰＵ４５が検出するとＲＦ受信部１０
への設定は時点ｔ０において終了し、受信制御信号ＲＣ
Ａ（図２（ａ））を出力（“Ｈ”に）する。

【００３１】ＣＰＵ４５は無線基地局の識別番号および
無線チャネル情報報知メッセージ・パターンを復調部４
２に設定する。この無線チャネル情報報知メッセージは
無線基地局から送信されてくるものであり、この中に
は、論理制御チャネル・インターバルＴＬの値が含まれ
ている。復調部４２の復調信号ＤＭが測定対象となる無
線基地局の識別番号（ＣＳ−ＩＤ）および無線チャネル
情報報知メッセージ・パターンに一致したとき復調部４
２は受信完了割り込み信号を復調信号ＤＭの一部として
ＣＰＵ４５へ送り、無線基地局の識別番号および論理制
御チャネル・インターバルＴＬの情報を含む無線チャネ
ル情報をメモリ１１に収納する。この論理制御チャネル
・インターバルＴＬはカウンタ６０に設定される。ＣＰ
Ｕ４５は、復調信号ＤＭに含まれた復調受信完了信号Ｄ
ＭＲ（図２（ｂ））を検出し、時点ｔ１において受信制
御信号ＲＣＡを“Ｌ”にして同期が確立し、スペクトル
分析のための受信を開始する。

【００３２】同期が確立した時点ｔ１以後は、カウンタ
６０に含まれた同期カウンタは、（ｃ）の同期信号ＳＹ
Ｎのスロット０から論理制御チャネル・インターバルＴ
Ｌ（100 ms）の間カウントしてスロット１５９を得る
と、時点ｔ２において、リセットして復調起動信号ＤＭ
Ｓ（（ｂ）の復調信号ＤＭＲと同じタイミング）を復調
部４２へ印加して、その後の復調を起動して復調作業は
継続する。

【００３３】カウンタ６０に含まれたスロット・カウン
タ（８進カウンタ）は（ｄ）のスロット信号ＳＹＬにお
いて、時点ｔ１でリセットして、スロットを０〜７まで
カウントしリセットする動作をくり返す。スロット０〜
３の下り信号期間ＴＤ（2.5ms）とスロット４〜７の上
り信号期間ＴＵ（2.5 ms）でフレーム周期ＴＦ（5 ms）
を形成している。たとえば、スロット０と４（自走スロ
ット）が１つの通信に使用される。同じく、スロット１
と５（相対スロット１），スロット２と６（相対スロッ
ト２），スロット３と７（相対スロット３）で、それぞ
れ１つの通信に使用される。

【００３４】たとえば、スロット０と４の組（自走スロ
ット）が１つの通信に使用されるとき、（ｅ）の受信制
御信号ＲＣＢ０がカウンタ６０からＲＦ受信部１０へ印
加され、（ｆ）の測定制御信号ＡＤＣ０がカウンタ６０
から電界強度測定部４３に印加される。測定制御信号Ａ
ＤＣ０によって、下りＤおよび上りＵのスロット０と４
の組の電界強度を電界強度測定部４３からメモリ４４に
送出して記憶する。

【００３５】（ｅ）の受信制御信号ＲＣＢ０が（ｆ）の
測定制御信号ＡＤＣ０よりも１スロット分だけ早くＲＦ
受信部１０へ印加されるのは、受信動作が立ち上がるた
めの測定準備期間を見込んでいるからである。測定準備
期間にさらに長時間を要するのであれば、２（あるいは
３）スロット分早く印加するようにしてもよい。

【００３６】相対スロット１を検出する（ｇ）の受信制
御信号ＲＣＢ１と（ｈ）の測定制御信号ＡＤＣ１につい
ても、相対スロット２を検出する（ｉ）の受信制御信号
ＲＣＢ２と（ｊ）の測定制御信号ＡＤＣ２についても、
相対スロット３を検出する図示を省略した受信制御信号
ＲＣＢ３と測定制御信号ＡＤＣ３についても、自走スロ
ットの場合と同様に作用する。

【００３７】ＣＰＵ４５では、１フレーム終了毎に
（ｋ）のフレーム終了信号ＳＹＦをカウンタ同期信号Ｓ
Ｙとしてカウンタ６０から受取り（割り込みが発生
し）、電界強度をメモリ４４から読み出して、たとえ
ば、４フレームの最大値をとって該当スロットの電界強
度として表示部４６に表示している。

【００３８】図３には図１に示した構成の動作の流れを
示している。動作を開始すると、受信制御信号ＲＣＡに
より上り下り制御キャリア（図８（ａ））に時点ｔ１に
おいて同期を確保する（Ｓ１１）。スロット１（自走ス
ロット）のタイミング（図２のｔ１）を取得したら、受
信制御信号ＲＣＢにより通信キャリアへ受信周波数を切
替える（Ｓ１２）。

【００３９】上り下り通信スロットの電界強度を、測定
制御信号ＡＤＣにより、測定する（Ｓ１３）。スロット
４（相対スロット３）に至っていなければ、スロット４
（相対スロット３）になるまで電界強度の測定を行う
（Ｓ１４Ｎ，Ｓ１５）。スロット４（相対スロット３）
まで電界強度を測定すると（Ｓ１４Ｙ）、電界強度を表
示部４６に表示する（Ｓ１６）。この動作は測定すべき
最後の通信キャリアまでくり返して行われ（Ｓ１７Ｎ，
Ｓ１８）、動作を終了する（Ｓ１７Ｙ）。

【００４０】図４には、以上のスペクトル分析動作によ
って得たスペクトルを表示した例が示されており、従来
例の図７に対応している。ここで横軸は周波数が、４段
の枠内には、それぞれ上から自走スロット、相対スロッ
ト１，相対スロット２，相対スロット３の電界強度Ｉの
分布が示されている。横軸の数値はキャリア番号を表示
しており、たとえば、横軸の左端は1895.150 ＭＨｚで
あり、キャリア番号２０は1900.850 ＭＨｚを、キャリ
ア番号４０は1906.850ＭＨｚを、キャリア番号６０は19
12.850ＭＨｚを表わしている。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるならば、従来は正確に測定することができなかっ
たＴＤＭＡ方式の無線通信における通信キャリアを、ス
ロット毎にとらえて正確にスペクトル分析することがで
きるようになった。したがって、本発明の効果は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路構成図である。

【図２】図１の動作を示すタイムチャートである。

【図３】図１の動作の流れを示すフローチャートであ
る。

【図４】図１の構成による測定結果の表示図である。

【図５】従来のアナログ方式による携帯電話機の無線信
号を示すタイムチャートである。

【図６】従来の回路構成図である。

【図７】図６の回路構成による無線信号の測定結果の表
示図である。

【図８】従来のＴＤＭＡによる携帯電話機の無線信号を
示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ＲＦ受信部１１高周波入力部１２バンド・セレクタ１３バンドパス・フィルタ１４ミキサ１５フィルタ１６ミキサ１７局発部１８フィルタ１９スイーパ２１第１局発信号２２第２局発信号２５電界強度測定用信号２６第２中間周波信号４１ＩＦアンプ４２復調部４３電界強度測定部４４メモリ４５ＣＰＵ４６表示部６０カウンタＡＤＣ測定制御信号ＤＭ復調信号ＤＭＲ復調受信完了信号ＤＭＳ復調起動信号ｆ周波数Ｉ電界強度ＲＣＡ，ＲＣＢ受信制御信号ＳＰスピーカＳＹカウンタ同期信号ＳＹＦフレーム終了信号ＳＹＬスロット信号ＳＹＮ同期信号ｔ０〜ｔ２時点ＴＤ下り信号期間ＴＦフレーム周期ＴＬ論理制御チャネル・インターバルＴＳスロット幅ＴＵ上り信号期間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時分割多元接続無線通信キャリアから周
波数掃引をして電界強度測定用信号（２５）と中間周波
信号（２６）を得るための高周波受信処理（１０）を
し、前記電界強度測定用信号（２５）から前記周波数掃引に
対応した電界強度を得るための電界強度測定処理（４
３）をし、前記周波数掃引に対応した電界強度を記憶するための記
憶処理（４４）をし、前記中間周波信号（２６）を復調して復調信号（ＤＭ）
を得るための復調処理（４２）をし、前記時分割多元接続無線通信キャリア中の上りおよび下
りの各通話スロットを識別するスロット信号（ＳＹＬ）
と、前記上りおよび下りの各通話スロットの１群をフレ
ームとして識別するフレーム信号（ＳＹＦ）とを含むカ
ウンタ同期信号（ＳＹ）を得るためのカウンタ処理（６
０）をし、前記カウンタ同期信号（ＳＹ）と前記復調信号（ＤＭ）
とを受けて、測定対象の無線チャネル情報に一致した情
報を前記復調信号（ＤＭ）中に検出したときにスペクト
ル分析動作をするために、前記高周波受信処理（１０）
と前記電界強度測定処理（４３）と前記記憶処理（４
４）と前記復調処理（４２）と前記カウンタ処理（６
０）とをするように指示して前記記憶処理（４４）にお
いて記憶した内容を表示するように制御する制御処理
（４５）とを含むスペクトル分析方法。
【請求項２】前記カウンタ処理（６０）が、論理制御
チャネル・インターバル（ＴＬ）を単位として前記通話
スロットをカウントして同期信号（ＳＹＮ）を得るため
の同期カウンタ処理を含んでいる請求項１のスペクトル
分析方法。
【請求項３】時分割多元接続無線通信キャリアから周
波数掃引をして電界強度測定用信号（２５）と中間周波
信号（２６）を得るための高周波受信手段（１０）と、前記電界強度測定用信号（２５）から前記周波数掃引に
対応した電界強度を得るための電界強度測定手段（４
３）と、前記周波数掃引に対応した電界強度を記憶するための記
憶手段（４４）と、前記中間周波信号（２６）を復調して復調信号（ＤＭ）
を得るための復調手段（４２）と、前記時分割多元接続無線通信キャリア中の上りおよび下
りの各通話スロットを識別するスロット信号（ＳＹＬ）
と、前記上りおよび下りの各通話スロットの１群をフレ
ームとして識別するフレーム信号（ＳＹＦ）とを含むカ
ウンタ同期信号（ＳＹ）を得るためのカウンタ手段（６
０）と、前記カウンタ同期信号（ＳＹ）と前記復調信号（ＤＭ）
とを受けて、測定対象の無線チャネル情報に一致した情
報を前記復調信号（ＤＭ）中に検出したときにスペクト
ル分析動作をするために、前記高周波受信手段（１０）
と前記電界強度測定手段（４３）と前記記憶手段（４
４）と前記復調手段（４２）と前記カウンタ手段（６
０）とに動作開始の指示をして前記記憶手段（４４）に
おいて記憶した内容を表示するように制御する制御手段
（４５）とを含むスペクトル分析装置。
【請求項４】前記カウンタ手段（６０）が、論理制御
チャネル・インターバル（ＴＬ）を単位として前記通話
スロットをカウントして同期信号（ＳＹＮ）を得るため
の同期カウンタ手段を含んでいる請求項３のスペクトル
分析装置。