(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数の乱数を指定された値から所定順に且つ循環的に発生できるように構成された乱数発生手段（２１）と、
前記乱数発生手段から出力される乱数列を、予め設定された特性係数に対応する周波数特性の雑音信号列に変換して出力するフィルタ（２２）と、
前記フィルタから出力される雑音信号列の特性を指定する特性指定手段（２３）と、
前記特性指定手段によって指定された特性の雑音信号列を出力させるために必要な特性係数を前記フィルタに設定する特性係数設定手段（２４）と、
前記乱数発生手段が出力できる乱数列の範囲内で、前記特性指定手段によって指定される可能性のある特性と前記フィルタから出力される雑音信号列の特性との誤差を最小化するための最適乱数列を特定する情報を各特性毎に予め記憶している最適乱数列情報記憶手段（２５）と、
前記最適乱数列情報記憶手段に記憶されている情報から、前記特性指定手段によって指定された特性に対応する情報を読み出し、該情報で特定される最適乱数列の初期値を前記乱数発生手段に指定して、該初期値から乱数列の出力を開始させる制御手段（２６）とを備えた雑音発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワンダ測定等に用いられる雑音発生装置において、所望の特性の雑音信号を、高精度に発生できるようにするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディジタル信号の通信するシステムでは、ディジタル信号の位相の比較的遅い揺らぎ（ワンダという）による通信品質の低下が問題となる。
【０００３】
このため、従来では、通信システムあるいはそれを構成する機器のワンダに対する耐力や通信システムが発生するワンダの量等を測定している。
【０００４】
このような測定を実際の動作状態に近い状態で行なうために、従来では、図５に示すように、雑音発生装置１０から出力された雑音信号列Ｎを位相変調部１５に入力して、その雑音信号列Ｎで位相変調されたワンダ信号Ｗ（クロック信号またはそのクロック信号に同期したデータ信号）を生成し、そのワンダ信号Ｗを測定対象（ＤＵＴ）１６に与えて、測定対象１６のワンダに対する耐力やワンダ伝達特性等を測定していた。
【０００５】
なお、ワンダの特性を表す代表的な評価量としては、ＭＴＩＥ（Ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  Ｔｉｍｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ  Ｅｒｒｏｒ）、ＴＤＥＶ（ＴｉｍｅＤＥＶｉａｔｉｏｎ）がある。
【０００６】
ＭＴＩＥは、基準位相に対する信号の位相差をサンプルデータとし、ある観測時間内におけるサンプルデータのｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ値に対応する統計的な量であり、また、ＴＤＥＶは、サンプルデータの実効値に対応する統計的な量で、ディジタル通信機器の測定の際には、これらのＭＴＩＥやＴＤＥＶで予め規定された特性（マスクという）のワンダを有する信号を測定対象に与えたり、ディジタル通信機器の出力信号のＭＴＩＥやＴＤＥＶの特性がこの規定された特性を満足しているか否か等を判定している。
【０００７】
このようなワンダの特性は、信号にどのような位相変動を与えるかによって決定され、その位相変動を実際の使用環境に近い状態で与えるための信号として上記したように雑音信号列Ｎが用いられる。
【０００８】
図６は、上記目的で使用される雑音発生装置１０の構成を示している。
この雑音発生装置１０は、乱数発生手段１１、フィルタ１２および特性係数設定手段１３とによって構成されている。
【０００９】
乱数発生手段１１は、擬似ランダム信号発生器等によって構成されており、値の異なる所定数の乱数を所定順に且つ循環的に出力する。
【００１０】
フィルタ１２は、ディジタル型のフィルタであり、乱数発生手段１１から出力される乱数列に対するフィルタリング処理を特性係数設定手段１３から設定された特性係数（フィルタ係数）Ｈに基づいて行い、フィルタリング処理によって得られた信号列を雑音信号列Ｎとして出力する。
【００１１】
特性係数設定手段１３は、この雑音発生装置１０から出力される雑音信号列Ｎで位相変調された信号のワンダ特性（ＭＴＩＥやＴＤＥＶ等）が所望のマスク特性となるのに必要な特性係数を予め記憶していて、指定されたマスク特性に対応した特性係数をフィルタ１２に設定して、フィルタ１２から指定されたマスク特性のワンダを与える雑音信号列Ｎを出力させている。
【００１２】
なお、ワンダに関する測定は、前記した統計量を求めるために、非常に長い観測時間（数時間〜数日間）を必要とし、この観測時間中に出力される雑音信号列Ｎのランダム性が失われないように（即ち、周期性が現れないように）、乱数発生手段１１の符号周期（全ての乱数を出力するのに必要な時間）は、上記観測時間よりはるかに長く（例えば数カ月や数年等）なるように設定されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の雑音発生装置１０を用いて、例えばワンダの伝達特性を測定しようとすると、その観測期間と乱数発生手段１１が発生している乱数列との関係が特定されていないために、再現性の高い測定が行なえないという問題があった。
【００１４】
例えば、ワンダの伝達特性を測定する場合、雑音発生装置１０から出力されている雑音信号列Ｎで位相変調された信号Ｗを、予めワンダ測定装置に入力してそのワンダ特性を求めてから、その信号Ｗを測定対象に入力し、測定対象から出力される信号をワンダ測定装置で測定して、その測定結果と予め求めておいたワンダ特性とを比較することで、測定対象のワンダの伝達特性の評価を行なう。
【００１５】
ところが、前記したように観測時間に比べて非常に長い符号周期の乱数列を用いるので、たとえ観測時間が同一であっても、乱数列のどの位置から観測を開始したかによって、雑音信号列Ｎの統計的な特性がばらついて測定結果に差が生じ、上記のように異なるタイミングで測定したワンダ特性の比較を行なった場合、その観測タイミングの違いによる測定誤差が含まれてしまい、測定対象のワンダの伝達特性を正しく評価することができない。
【００１６】
これを解決するために、測定を開始する際に乱数発生手段１１の内部状態を初期化して、ある決まった特定値から乱数列を出力させることが考えられる。
【００１７】
このように、測定開始毎に乱数発生手段１１を初期化すれば、観測タイミングの違いによる測定誤差がなくなり、再現性は確保できる。
【００１８】
ところが、上記のように測定開始毎に乱数発生手段１１を初期化して、特定値から出力させることで再現性の高い測定が行なえるようになると、実際に雑音信号列Ｎによって位相変調された信号のワンダ特性と所望のマスク特性との誤差が表面化してくる。
【００１９】
この誤差の要因の一つは、乱数発生手段１１が出力する乱数列の符号周期に対して観測時間が短いため、その観測時間内に出力される乱数列の統計的な特性が、フィルタ１２の特性を決定する際に用いた理想特性に対して完全には一致していないことによるものであり、精度の高いワンダ測定が要求される場合に、上記誤差の影響が無視できなくなっている。
【００２０】
具体的にいうと、ＴＤＥＶ伝達測定では、例えば図７に示すようなＴＤＥＶのマスク特性のワンダをもつ信号を発生させる必要がある。この場合、ＩＴＵ−ＴＧ．８１２に照らし合わせると、ＴＤＥＶ用の雑音発生器としては、マスク特性に対して±２０％の誤差が許されている。しかし、ＴＤＥＶ伝達特性を測定する場合において被測定物は伝達特性マスクに対して±２％以内の誤差に入ることが要求されている。
【００２１】
これに対し、現在の測定システムでは、前記マスクに対する±２０％の誤差のみが考慮され、測定毎の再現性が±２％以内に収まるようには考慮されておらず、その結果、図８に示すように、１度目と２度目で再現性が悪化する現象が生じている。
【００２２】
前記したように、伝達特性測定では、１度目の測定結果を測定器の折り返しの校正結果として保持しておき、２度目の測定で被測定物を介して測定を行い、２度目の結果と１度目の結果とを比較して、変化した部分から被測定物の伝達特性を求めているため、１度目の測定に用いる信号の特性と２度目の測定に用いる信号の特性の再現性の悪さがそのまま被測定物の測定結果に含まれてしまい、被測定物の伝達特性を正しく評価できない。
【００２３】
本発明は、この問題を解決して、再現性が高く且つ所望特性に対して誤差の少ない特性の雑音信号列を発生することができる雑音発生装置を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の雑音信号発生装置は、
所定数の乱数を指定された値から所定順に且つ循環的に発生できるように構成された乱数発生手段（２１）と、
前記乱数発生手段から出力される乱数列を、予め設定された特性係数に対応する周波数特性の雑音信号列に変換して出力するフィルタ（２２）と、
前記フィルタから出力される雑音信号列の特性を指定する特性指定手段（２３）と、
前記特性指定手段によって指定された特性の雑音信号列を出力させるために必要な特性係数を前記フィルタに設定する特性係数設定手段（２４）と、
前記乱数発生手段が出力できる乱数列の範囲内で、前記特性指定手段によって指定される可能性のある特性と前記フィルタから出力される雑音信号列の特性との誤差を最小化するための最適乱数列を特定する情報を各特性毎に予め記憶している最適乱数列情報記憶手段（２５）と、
前記最適乱数列情報記憶手段に記憶されている情報から、前記特性指定手段によって指定された特性に対応する情報を読み出し、該情報で特定される最適乱数列の初期値を前記乱数発生手段に指定して、該初期値から乱数列の出力を開始させる制御手段（２６）とを備えている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したワンダ測定用の雑音発生装置２０の構成を示している。
【００２６】
この雑音発生装置２０は、乱数発生手段２１、フィルタ２２、特性指定手段２３、特性係数設定手段２４、最適乱数列情報記憶手段２５および制御手段２６とを有している。
【００２７】
乱数発生手段２１は、白色性ガウス雑音を擬似的に発生するものであり、所定ビット数で値が全て異なる所定数（例えば２Ｍ−１）の乱数ｒ（１）〜ｒ（２Ｍ−１）を、指定した値から所定順に且つ循環的に発生して所定レートで出力する。
この乱数発生手段２１としては、図２に示すシフトレジスタ型のものや図３に示すメモリ型のものがある。
【００２８】
図２のシフトレジスタ型のものは、複数（Ｍ）段のシフトレジスタ２１ａの所定の複数の段の出力の排他的論理和をＥＸ−ＯＲ回路２１ｂでとってその出力を初段に帰還する構成であり、所定周期（例えば数１０ｍｓ）のクロックＣをシフトレジスタ２１ａに与えて各段のビットデータを順次後段にシフトしながら、その各段のビットデータからなるＭビットの値を１つの乱数ｒ（ｊ）として出力する。
【００２９】
なお、この場合、シフトレジスタ２１ａは、出力可能な乱数のうちの任意の一つを初期値Ｐｓとしてプリセットできるようになっている。
【００３０】
また、図３のメモリ型のものは、発生しようとする全ての乱数ｒ（１）〜ｒ（２Ｍ−１）を予めメモリ２１ｃにアドレス順に記憶しておき、クロックＣを計数する２Ｍ−１進のアドレスカウンタ２１ｄの出力でこのメモリ２１ｃに対するアドレス指定を行い、乱数を所定順に且つ循環的に読み出す。
【００３１】
なお、この場合、アドレスカウンタ２１ｄは、出力可能な乱数のうちの任意の一つに対応するアドレス値Ａｓをプリセットできるようになっている。
【００３２】
また、図示していないが、図２や図３に示したものを複数組用い、それらの出力を加算器で加算して出力する構成のものであってもよい。
【００３３】
なお、この乱数発生手段２１の符号周期（全ての乱数を出力するのに必要な時間）は、前記したように非常に長く（例えば数カ月や数年等）なるように設定されている。
【００３４】
フィルタ２２は、乱数発生手段２１から出力される乱数列Ｒを前記クロック信号Ｃとともに受けて、特性係数設定手段２４から予め設定された特性係数Ｈに対応する周波特性を有する雑音信号列Ｎに変換して出力する。
【００３５】
このフィルタ２２としては、入力データをクロック信号Ｃに同期して内部の記憶素子に順次記憶し、その各記憶値と特性係数Ｈに基づく積和演算を行うＦＩＲ型やＩＩＲ型のディジタルフィルタ、あるいは入力データをクロック信号Ｃに同期して受けて、多段のデシメート回路（間引き回路）でレートの異なる複数の経路に振り分け、それらに対してそれぞれ特性係数Ｈによる重み付け演算を行なって合成する分波合成型のものが使用できる。
【００３６】
特性指定手段２３は、この雑音発生装置２０から出力される雑音信号列で位相変調された信号のワンダの特性を指定するものであり、このワンダの特性は、雑音信号列の特性によって決まるので、ワンダの特性を指定することは、雑音信号列の特性を指定していることと等価である。
【００３７】
特性指定手段２３が指定する特性Ｆとしては、例えば、前記したＭＴＩＥについて規定された１つあるいは複数のマスク特性ＭＴＩＥ（τ）およびＴＤＥＶについて規定された１つあるいは複数のマスク特性ＴＤＥＶ（τ）である。
【００３８】
特性係数設定手段２４は、特性指定手段２３によって指定された特性Ｆ（ｉ）に対応する特性の雑音信号列Ｎ（ｉ）を出力させるために必要な特性係数Ｈ（ｉ）をフィルタ部２２に設定する。
【００３９】
即ち、特性係数設定手段２４は、特性指定手段２３によって指定される可能性のある特性Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）にそれぞれ対応する雑音信号列Ｎの周波数特性に対して予め演算で求められているフィルタ２２の特性係数Ｈ（１）〜Ｈ（ｎ）を内部に記憶しており、特性指定手段２３によって指定された特性Ｆ（ｉ）に対応する特性係数Ｈ（ｉ）を読み出してフィルタ２２に設定する（ｉ＝１〜ｎ）。
【００４０】
最適乱数列情報記憶手段２５には、乱数発生手段２１が出力できる乱数列の範囲内で、特性指定手段２３によって指定される可能性のある特性とフィルタ２２から出力される雑音信号列の特性によって決まるワンダの特性との誤差を最小化するための最適乱数列を特定する情報が、各特性に対応付けされて予め記憶されている。
【００４１】
ここで、乱数発生手段２１が図２に示したシフトレジスタ型の場合、最適乱数列情報記憶手段２５には、図１に示しているように、特性指定手段２３によって指定される可能性のある特性Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）に対して、フィルタ２２から出力される雑音信号列Ｎによるワンダの特性との誤差を最小化するための最適乱数列の初期値ｒ（ｓ１）〜ｒ（ｓｎ）が記憶されている。
【００４２】
また、乱数発生手段２２が図３に示したメモリ型の場合には、特性指定手段２３によって指定される可能性のある各特性Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）に対して、図４のように、前記最適乱数列の初期値が記憶されているアドレスの値Ａ（ｓ１）〜Ａｓ（ｓｎ）が記憶されている。
【００４３】
これらの初期値ｒ（ｓ１）〜ｒ（ｓｎ）は、乱数発生手段２１が所定順に発生する乱数列Ｒの出力を、どの値の乱数から開始したときに、指定された特性に対して、フィルタ２２から出力される雑音信号列Ｎによるワンダの特性の誤差が最も小さくなるかを予め調べることによって得られたものである。
【００４４】
即ち、前記したように、乱数発生手段２１が出力する乱数列Ｒの符号周期に対して通常のワンダ測定の観測時間が短いため、その観測時間内に出力される乱数列Ｒの統計的な特性が理想特性と完全に一致してはいないが、観測時間内に出力される乱数列Ｒの統計的な特性は、観測期間を乱数列Ｒの符号周期のどの範囲にするかによって変化させることができる。
【００４５】
つまり、前記した再現性を悪化させている要因であった観測期間と乱数列の符号周期との関係を逆に利用して、乱数列の符号周期内で観測期間をどこにすれば特性誤差が少なくなるか、即ち、各特性毎の観測時間は既知であるから、どの値から始まる乱数列を出力させれば特性誤差が少なくなるかを予め調べておき、その値を測定開始時に初期設定すれば、規定の特性に対して誤差が少ないワンダ特性を与える雑音信号列Ｎを発生させることができる。
【００４６】
なお、各特性についての最適乱数列の初期値の決定は、以下のようにして行う。
【００４７】
即ち、乱数発生手段２１が出力可能な乱数列の範囲内で、指定された特性についての観測時間で決まる長さの乱数列の先頭値を１つずつ変更しながら、その乱数列で決まるワンダの特性を演算で求め、その求めた特性と指定された特性との誤差を求めるという処理を行って、誤差が最も少なくなったときの先頭値を、その特性に対する最適乱数列の初期値と決定する。
【００４８】
そして、この処理を、指定される可能性のある全ての特性Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）について同様に行なって各特性Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）毎に初期値ｒ（ｓ１）〜ｒ（ｓｎ）を決定し、図１のようにその初期値ｒ（ｓ１）〜ｒ（ｓｎ）そのものを最適乱数列情報記憶手段２５に記憶したり、あるいは図４に示したように、各初期値ｒ（ｓ１）〜ｒ（ｓｎ）に対応するアドレス値Ａ（ｓ１）〜Ａ（ｓｎ）を最適乱数列情報記憶手段２５に記憶しておく。
【００４９】
制御手段２６は、測定開始の指示を受けるまでは、乱数発生手段２１およびフィルタ２２へのクロック信号Ｃの入力を規制し、特性指定手段２３によって特性Ｆ（ｉ）が指定されると、その特性Ｆ（ｉ）に対応する最適乱数列の初期値ｒ（ｓｉ）またはそのアドレス値Ａ（ｓｉ）を最適乱数列情報記憶手段２５から読み出して乱数発生手段２１に指定して、測定開始が指示されると、乱数発生手段２１およびフィルタ２１へのクロック信号Ｃの入力規制を解除して、乱数発生手段２１から、指定した初期値ｒ（ｉ）を先頭とする乱数列の出力を開始させるとともに、その乱数列に対するフィルタリング処理を開始させる。
【００５０】
次に、乱数発生手段２１が前記したメモリ型（その加算型も含む）の場合の雑音発生装置２０の動作について説明する。
【００５１】
図示しない操作部や測定に用いられる他の機器等から、測定開始の指示がなされる前に、例えば、特性指定手段２３によって特性Ｆ（１）が指定されると、特性係数設定手段２４によってその特性に対応した特性係数Ｈ（１）がフィルタ２２に設定される。
【００５２】
また、指定された特性Ｆ（１）に対応する最適乱数列の初期値ｒ（ｓ１）が乱数発生手段２１に設定される。このとき、乱数発生手段２１の出力値は、初期値ｒ（ｓ１）となる。
【００５３】
この状態で、測定開始の指示があると、乱数発生手段２１およびフィルタ２２へのクロック信号Ｃの入力規制が解除され、乱数発生手段２１からは、最適乱数列の初期値ｒ（ｓ１）を先頭にして、乱数ｒ（ｓ１＋１）、ｒ（ｓ１＋２）、…が出力されることになる。
【００５４】
この初期値ｒ（ｓ１）を先頭とする乱数列Ｒ（１）は、クロック信号Ｃに同期してフィルタ２２に入力され、特性係数Ｈ（１）で決まるフィルタリング処理を受けて雑音信号列Ｎ（１）が出力される。
【００５５】
この雑音信号列Ｎ（１）は、前記したように、指定された特性Ｆ（１）のワンダを少ない誤差で実現するものであるから、この雑音信号列Ｎ（１）で位相変調した信号をワンダの測定に用いることで、その測定精度が非常に高くなる。
【００５６】
また、この測定を異なるタイミングで行なう場合であっても、その都度、特性Ｆ（１）を指定して測定開始を指示すれば、乱数発生手段２１からは、初期値ｒ（ｓ１）を先頭とする乱数列Ｒ（１）が毎回出力されることになり、誤差が少なく且つ再現性の高い測定を行なうことができる。
【００５７】
また、別の特性、例えばＦ（２）を指定して測定開始を指示すれば、その特性に対応した特性係数Ｈ（２）がフィルタ２２に設定され、特性Ｆ（２）に対応する最適乱数列の初期値ｒ（ｓ２）が乱数発生手段２１に設定された状態で乱数列の出力が開始され、乱数発生手段２１からは、初期値ｒ（ｓ２）に続いて、乱数ｒ（ｓ２＋１）、ｒ（ｓ２＋２）、…が出力されることになり、この乱数列Ｒ（２）を受けたフィルタ２２からは、指定された特性Ｆ（２）のワンダを高い精度で与えることができる雑音信号列Ｎ（２）が出力される。
【００５８】
したがって、この雑音信号列Ｎ（２）で位相変調した信号をワンダの測定に用いることで、その測定精度が非常に高くなる。
【００５９】
なお、ここでは、乱数発生手段２１およびフィルタ２２に対するクロック信号Ｃの入力を測定開始が指示されるまで規制して、フィルタ２２の内部状態が一定の状態から、指定された特性に対応する最適乱数列を入力させていたが、乱数発生手段２１およびフィルタ２２に対するクロック信号Ｃの入力規制を行わずに、乱数発生手段２１およびフィルタ２２を動作状態にしておき、測定開始が指示されたときに、乱数発生手段２１に対する初期値ｒ（ｓｉ）の指定を行なうとともにフィルタ２２の内部状態を特定状態に初期化して、初期値ｒ（ｓｉ）を先頭とする最適乱数列をフィルタ２２に入力してもよい。
【００６０】
なお、上記説明では、ワンダ測定に用いる雑音発生装置について説明したが、本発明の雑音発生装置は、ワンダ測定用に限らず、他の目的で用いる雑音発生装置にも適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の雑音発生装置は、乱数発生手段がフィルタに出力できる乱数列の範囲内で、特性指定手段によって指定される可能性のある特性とフィルタから出力される雑音信号列の特性との誤差を最小化するための最適乱数列を特定する情報を、指定される可能性のある特性毎に予め記憶しておき、特性が指定されたときに、その指定された特性に対応する最適乱数列を特定する情報を読み出し、その情報で特定される最適乱数列の初期値を乱数発生手段に指定して、その初期値から乱数列の出力を開始させるようにしている。
【００６２】
このため、指定された特性に対して誤差の少ない特性の雑音信号列を出力させることができ、これを測定システムに用いた場合、高い再現性で且つ正確に測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図
【図２】実施形態の要部の構成例を示す図
【図３】実施形態の要部の別の構成例を示す図
【図４】実施形態の要部の記憶データ例を示す図
【図５】雑音発生装置を用いた測定システムを示す図
【図６】従来装置の構成を示す図
【図７】ＴＤＥＶのマスク特性を示す図
【図８】従来装置を用いた測定結果の例を示す図
【符号の説明】
２０……雑音発生装置、２１……乱数発生手段、２２……フィルタ、２３……特性指定手段、２４……特性係数設定手段、２５……最適乱数列情報記憶手段、２６……制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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