JPWO2006001184A1 - 確率密度関数で重み付けした積分処理を用いた線形性評価方法と、それを用いた回路シミュレータ、評価装置、通信回路、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
そして、各通信規格においてEVMの制限値が直接的あるいは間接的に定められている。例えば、通信規格の文献“1999年、アイ・イー・イー・イー・スタンダード・パート11:ワイヤレス・ラン・ミディアム・アクセス・コントロール・アンド・フィジカル・レイヤー・スペシフィケーション:ハイ・スピード・フィジカル・レイヤー・イン・ザ・5ギガヘルツ・バンド、29頁(IEEE Std.802.11a,Part11:wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications:High−speed physical layer in the 5GHz band,pp.29,1999)”によれば、無線LAN規格IEEE802.11aでは、54Mbpsの通信モードにおいてリラティブ・コンスタレーション・エラー(relative constellation error)が−25dB以下であることが定められている。これは、EVM値が5.6%(=100×10(−25/20)%)以下であることと等価である。
評価部は、入力信号および出力信号を用いて、出力信号の振幅歪または位相歪の少なくとも一方の歪量を求める。積分部は、歪量を用い、所定の変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数で重み付けした積分処理を行う。線形性指標計算部は、積分部による処理の結果から線形性指標を算出する。
図8は、第1の実施形態によるEVM評価方法の手順を示すフローチャートである。このEVM評価方法は、測定対象のEVM評価を行うための方法であり、様々な装置や回路に適用可能な基本的なものである。したがって、本方法は特定の構成に依存するものではなく、様々な構成に広く適用可能である。図8には、第1の実施形態として、測定対象の振幅歪と位相歪の電力依存性の評価結果から直接にEVM値を計算する方法が示されている。
復調器121による復調処理により、理想出力変調信号列{Sout(n)}からは復調信号列{c(k)}が得られるものとし、歪の影響を含む出力変調信号列{S′out(n)}からは復調信号列{c′(k)}が得られるものとする。
測定対象1の効果のみに着目するために、復調器121の影響を除去するという方針は、変復調方式の種類と関連なく適用すべきものである。したがって、この方針から得られる式(4)は変復調方式の種類によらず適用され得る。
一般に、信号利得G(Pin(n))は、入力変調信号の電力Pin(n)に対して変動する非線形特性を持ち、この利得の非線形特性すなわち振幅歪によりEVM値が劣化する。なお、信号利得G(Pin(n))の二乗により電力利得が与えられる。なお、この利得の定義で用いられる電力単位は[dB]ではなく、絶対値単位、例えば[W]であるとする。
式(8)から、|S′out(n)−Sout(n)|2は確率変数rを含む確率変数であることが分かる。したがって、その期待値E[|S′out(n)−Sout(n)|2]は、確率変数rの確率密度関数p(r)を用いて、式(9)のように表される。ここで積分範囲に表れるPAR(peak−to−average power ratio)は変調信号のピーク電力と平均電力の比であり、すなわちrの最大値である。
したがって、所望の変調信号に合わせて予め定まる確率密度関数p(r)の関数形をデータとしてデータ処理装置または記憶装置などに予め記録しておき、ステップA23において、変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数p(r)のデータをデータ処理装置または記憶装置から読み出せばよい。なお、確率密度関数p(r)のデータは関数形を表す数式の情報でも良く、または数式から得られる数値列データでも良い。
そして、測定対象の歪による発生する誤差ベクトルeDUTのみを考えた場合のEVM値(EVMDUT)は式(13)、測定対象の周辺回路や測定系から発生する誤差ベクトルeresのみを考えた場合の残留EVM値(EVMres)は式(14)でそれぞれ与えられる。
ここで、測定対象の歪による誤差ベクトルeDUTと測定対象の周辺回路や測定系から発生する誤差ベクトルeresが無相関であれば、EVMtotalとEVMDUTとEVMresとの間には式(15)の関係式が成り立つ。
第1の実施形態では、一例として、利得G(Pin)と位相θ(Pin)の電力依存性を評価し、振幅歪と位相歪の両者を考慮した場合のEVM値を式(10)により求めた。しかし、本発明においては、利得G(Pin)の電力依存性のみを評価し、振幅歪のみを考慮した場合のEVM値(EVMAM/AM)を計算することとしてもよい。その場合のEVM値は式(10)においてθ(rPin(ave))−θ(Pin(ave))を0として位相歪の影響を除いた式(17)で与えられる。
また、振幅歪のみを考慮した場合と同様に、位相θ(Pin)の電力依存性のみを評価し、位相歪のみを考慮した場合のEVM値(EVMAM/PM)を計算しても良い。その場合のEVM値は式(10)においてG(rPin(ave))/G(Pin(ave))を1として振幅歪の影響を除いた式(20)で与えられる。
さらに、式(20)は、位相歪が十分小さい場合(θ(rPin(ave))−θ(Pin(ave))<<2rad=115°)において、[度]単位で表した位相θ(deg)(Pin)を用いて式(21)のように近似することで簡略化することができる。
振幅歪と位相歪の両者を考慮した場合のEVM計算式(10)から得られるEVM値と、振幅歪のみを考慮した場合のEVM計算式(17)から得られるEVMAM/AM値と、位相歪のみを考慮した場合のEVM計算式(20)から得られるEVMAM/PM値との間には、振幅歪が十分小さい場合(G(rPin(ave))/G(Pin(ave))〜1)においては、式(22)の近似的な関係式が成立する。
したがって、振幅歪のみ考慮した場合のEVMAM/AM値を式(17)または式(18)または式(19)から求め、位相歪のみ考慮した場合の得られるEVMAM/PM値を式(20)または式(21)から求め、個別に得られたEVMAM/AM値とEVMAM/PM値から式(22)を用いて振幅歪と位相歪の両者を考慮した場合のEVM値を計算することとしてもよい。
EVM評価方法の他の実施形態として、振幅歪によるEVM値(EVMAM/AM)のみを評価することも考えられる。第3の実施形態は、そのような例である。
EVM評価方法の他の実施形態として、位相歪によるEVM値(EVMAM/PM)のみを評価することも考えられる。第4の実施形態はそのような例である。
本発明の第5の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いた回路シミュレータを示す。図13は、第5の実施形態による回路シミュレータの構成を示すブロック図である。図13を参照すると、回路シミュレータは、入力装置149、記憶装置155、データ処理装置156、および出力装置157を有している。
本発明の第6の実施形態として、第2の実施形態に示したEVM評価方法を用いた回路シミュレータを示す。図14は、第6の実施形態による回路シミュレータの構成を示すブロック図である。図14を参照すると、回路シミュレータは、入力装置149、記憶装置155、データ処理装置156、および出力装置157を有している。
このことは計算時間の短縮にも貢献しており、例えば、図16のEVM値の結果を得るために必要とされた計算時間は、従来技術では228秒であったのに対して、第6の実施形態では26秒であった。
本発明の第7の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いた測定装置を示す。図17は、第7の実施形態による測定装置の構成を示すブロック図である。図17を参照すると、測定装置は、信号発生装置177とEVM値評価装置176を有している。信号発生装置177は評価信号発生器161を有している。また、EVM値評価装置176は、測定部172、記憶部173、データ処理部174、出力部175、および信号発生装置177を有している。
本発明の第8の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いた他の構成の測定装置を示す。第7の実施形態に示した、測定部172、記憶部173、データ処理部174、および出力部175を含むEVM値評価装置176は複数の装置に分離してもよい。
本発明の第9の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いた通信回路を示す。図19は、第9の実施形態による通信回路の構成を示すブロック図である。図1を参照すると、送信回路192aは、測定対象1b、1c、1d、信号発生器181、カプラ182a、182b、切替器183a、183b、191a、191b、振幅・位相評価回路184、記憶回路189、および演算回路190を備えている。記憶回路189は、変数・関数記憶部185および振幅・位相量記憶部186を備えている。演算回路190は、EVM値計算器187および制御回路188を備えている。
本発明の第10の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いた他の通信回路を示す。図21は、第10の実施形態による通信回路の構成を示すブロック図である。図21を参照すると、送信回路192bは、測定対象1、信号発生器181、カプラ182a、182b、切替器183a、183b、振幅・位相評価回路184、記憶回路189、演算回路190、およびバイアス制御回路194を備えている。記憶回路189は、変数・関数記憶部185および振幅・位相量記憶部186を備えている。演算回路190は、EVM値計算器187および制御回路188を備えている。
本発明の第11の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いたさらに他の通信回路を示す。図24は、第11の実施形態による通信回路の構成を示すブロック図である。図24を参照すると、送信回路192cは、測定対象1、信号発生器181、カプラ182a、182b、切替器183a、183b、振幅・位相評価回路184、記憶回路189、演算回路190、およびインピーダンス制御回路195を備えている。記憶回路189は、変数・関数記憶部185および振幅・位相量記憶部186を備えている。演算回路190は、EVM値計算器187および制御回路188を備えている。
本発明の第12の実施形態として、上述したEVM評価方法を用いたさらに他の通信回路を示す。図27は、第12の実施形態による通信回路の構成を示すブロック図である。図27を参照すると、送信回路192dは、測定対象1、信号発生器181、カプラ182a、182b、切替器183a、183b、振幅・位相評価回路184、記憶回路189、演算回路190、位相回路196、および振幅回路197を備えている。記憶回路189は、変数・関数記憶部185および振幅・位相量記憶部186を備えている。演算回路190は、EVM値計算器187および制御回路188を備えている。
Claims (16)
- 電気回路の評価対象における線形性指標を評価するための線形性評価方法であって、
所定の評価信号を前記評価対象に入力するステップと、
前記評価信号を入力された前記評価対象の出力の振幅歪または位相歪の少なくとも一方の歪量を求めるステップと、
前記歪量を用い、所定の変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数で重み付けした積分処理を行うステップと、
前記積分処理の結果から前記線形性指標を算出するステップとを有する線形性評価方法。 - 前記位相歪を求めず前記振幅歪のみを求め、該振幅歪の歪量を用いて前記積分処理を行う、請求項1記載の線形性評価方法。
- 前記振幅歪を求めず前記位相歪のみを求め、該位相歪の歪量を用いて前記積分処理を行う、請求項1記載の線形性評価方法。
- 前記積分処理により得られた結果から、前記評価対象に前記変調信号を用いた場合のエラーベクトルマグニチュードを算出するステップをさらに有する、請求項1記載の線形性評価方法。
- 前記評価対象の周辺回路または測定系の残留エラーベクトルマグニチュードを求め、前記エラーベクトルマグニチュードと前記残留エラーベクトルマグニチュードとを合成したトータルのエラーベクトルマグニチュードを算出するステップをさらに有する、請求項4記載の線形性評価方法。
- 前記評価信号は、前記変調信号の搬送波周波数またはその近傍の周波数の成分を含む信号である、請求項1記載の線形性評価方法。
- 前記評価信号は、前記搬送波周波数の正弦波信号である、請求項6に記載の線形性評価方法。
- 電気回路の評価対象における線形性指標を評価するための回路シミュレータであって、
所定の評価信号を前記評価対象のモデルに入力する評価信号発生部と、
前記評価信号を入力された前記評価対象のモデルの出力の振幅歪または位相歪の少なくとも一方の歪量を求める評価部と、
前記歪量を用い、所定の変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数で重み付けした積分処理を行う積分処理部と、
前記積分処理部による処理の結果から前記線形性指標を算出する線形性指標計算部とを有する回路シミュレータ。 - 電気回路の評価対象における線形性指標を評価するための評価装置であって、
所定の評価信号を入力された前記評価対象の入力信号および出力信号を測定する測定器と、
前記入力信号および前記出力信号を用いて、前記出力信号の振幅歪または位相歪の少なくとも一方の歪量を求める評価部と、
前記歪量を用い、所定の変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数で重み付けした積分処理を行う積分部と、
前記積分部による処理の結果から前記線形性指標を算出する線形性指標計算部とを有する評価装置。 - 線形性指標の評価対象を含む通信回路であって、
所定の評価信号を発生し、前記評価対象に入力する信号発生器と、
前記評価信号を入力された前記評価対象の入力信号および出力信号を測定し、該入力信号および該出力信号を用いて、前記出力信号の振幅歪または位相歪の少なくとも一方の歪量を求める評価回路と、
前記歪量を用い、所定の変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数で重み付けした積分処理を行い、該積分処理の結果から前記線形性指標を算出する計算器とを有する通信回路。 - 前記信号発生器からの前記評価信号を、通信方式の異なる複数の前記評価対象に順次与え、各評価対象について得られた前記計算器によって算出された前記線形性指標に基づいて、複数の前記評価対象の中から通信動作に用いるものを選択する制御回路をさらに有する、請求項10記載の通信回路。
- 前記計算器によって算出された前記線形性指標に基づいて前記信号発生器からの前記評価信号の平均電力を制御する制御回路をさらに有する、請求項10記載の通信回路。
- 前記計算器によって算出された前記線形性指標に応じて前記評価対象のバイアス条件を制御する制御回路をさらに有する、請求項10記載の通信回路。
- 前記計算器によって算出された前記線形性指標に応じて前記評価対象のインピーダンス条件を制御する制御回路をさらに有する、請求項10記載の通信回路。
- 前記計算器によって算出された前記線形性指標に応じて、前記入力信号の前記評価対象への入力時の位相または振幅の少なくとも一方を制御する制御回路をさらに有する、請求項10記載の通信回路。
- 電気回路の評価対象における線形性指標を評価するためのプログラムであって、
所定の評価信号を前記評価対象に入力するステップと、
前記評価信号を入力された前記評価対象の出力の振幅歪または位相歪の少なくとも一方の歪量を求めるステップと、
前記歪量を用い、所定の変調信号の電力/平均電力比の確率密度関数で重み付けした積分処理を行うステップと、
前記積分処理の結果から前記線形性指標を算出するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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