(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定伝送路への入力変調信号が、微分したときの振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である試験信号を含むベースバンド信号で変調された信号であり、
前記被測定伝送路に入力される前記入力変調信号および前記被測定伝送路より出力される出力変調信号を直交検波して複素等価ベースバンド信号に変換する複素変換手段と、
前記複素等価ベースバンド信号をそれぞれ時間微分して振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である微分信号に変換する微分手段と、
前記時間微分して得た信号をそれぞれフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換して得た前記出力変調信号に対応する信号を前記フーリエ変換して得た前記入力変調信号に対応する信号で除算する除算手段と、
前記除算して得た信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段とを備えることを特徴とする伝送路特性解析装置。
【請求項２】
前記複素変換手段は、前記入力および出力変調信号に含まれる前記試験信号を有限長取り込んで前記複素等価ベースバンド信号を得ることを特徴とする請求項１に記載の伝送路特性解析装置。
【請求項３】
被測定伝送路への入力変調信号が、微分したときの振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である試験信号を含むベースバンド信号で変調された信号であり、
前記被測定伝送路に入力される前記入力変調信号および前記被測定伝送路より出力される出力変調信号を直交検波して複素等価ベースバンド信号に変換する複素変換過程と、
前記複素等価ベースバンド信号をそれぞれ時間微分して振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である微分信号に変換する微分過程と、
前記時間微分して得た信号をそれぞれフーリエ変換するフーリエ変換過程と、
前記フーリエ変換して得た前記出力変調信号に対応する信号を前記フーリエ変換して得た前記入力変調信号に対応する信号で除算する除算過程と、
前記除算して得た信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換過程とを含むことを特徴とする伝送路特性解析方法。
【請求項４】
前記複素変換過程において、前記入力および出力変調信号に含まれる前記試験信号を有限長取り込んで前記複素等価ベースバンド信号を得ることを特徴とする請求項３に記載の伝送路特性解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝送路特性解析装置および方法に関し、特に、テレビジョン放送波等の伝送路の特性解析に用いて好適な伝送路特性解析装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放送波の伝送路特性を解析するには、ＧＣＲ信号の微分波形から直接、伝送路特性を測定する手法があり、ゴースト・アナライザやゴースト・キャンセラとして広く用いられている（クリアビジョンハンドブック１９９０、兼六館出版、クリアビジョン普及促進協議会編）。
【０００３】
また一般的に、信号の伝送路特性の解析手法としては、測定対象となる伝送路の入力信号と出力信号をフーリエ変換し、フーリエ変換された出力信号をフーリエ変換された入力信号で除算することにより伝送路の伝達関数を求める手法が知られている（スペクトル解析、朝倉書店、日野幹雄著）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前者の従来技術では、放送波が送信点と受信点の間で多段中継されているとき、ある特定の１段または特定の複数段の伝送路特性を解析することはできなかった。またフーリエ変換を用いる後者の方法では、測定帯域全般にわたって平坦な周波数特性を有する信号を用いなければならず、そのための特殊な試験信号を用意しなければならないので、放送時間中に伝送路特性を測定することは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたもので、上記の課題を解決した伝送路特性解析装置および方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の装置は、被測定伝送路への入力変調信号が、微分したときの振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である試験信号を含むベースバンド信号で変調された信号であり、前記被測定伝送路に入力される前記入力変調信号および前記被測定伝送路より出力される出力変調信号を直交検波して複素等価ベースバンド信号に変換する複素変換手段と、前記複素等価ベースバンド信号をそれぞれ時間微分して振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である微分信号に変換する微分手段と、前記時間微分して得た信号をそれぞれフーリエ変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換して得た前記出力変調信号に対応する信号を前記フーリエ変換して得た前記入力変調信号に対応する信号で除算する除算手段と、前記除算して得た信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、請求項２に記載の本発明の装置では、前記複素変換手段は、前記入力および出力変調信号に含まれる前記試験信号を有限長取り込んで前記複素等価ベースバンド信号を得ることもできる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の本発明の方法は、被測定伝送路への入力変調信号が、微分したときの振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である試験信号を含むベースバンド信号で変調された信号であり、前記被測定伝送路に入力される前記入力変調信号および前記被測定伝送路より出力される出力変調信号を直交検波して複素等価ベースバンド信号に変換する複素変換過程と、前記複素等価ベースバンド信号をそれぞれ時間微分して振幅特性が測定帯域全般にわたってほぼ平坦である微分信号に変換する微分過程と、前記時間微分して得た信号をそれぞれフーリエ変換するフーリエ変換過程と、前記フーリエ変換して得た前記出力変調信号に対応する信号を前記フーリエ変換して得た前記入力変調信号に対応する信号で除算する除算過程と、前記除算して得た信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換過程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、請求項４に記載の本発明の方法では、前記複素変換過程において、前記入力および出力変調信号に含まれる前記試験信号を有限長取り込んで前記複素等価ベースバンド信号を得ることもできる。
【００１０】
上記構成の本発明装置および方法によれば、測定対象の変調信号の伝送路の特性を、その前後の伝送路特性に影響されることなく測定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
まず、図１に示す本発明の原理系統図を参照して本発明の原理について説明する。
【００１２】
測定対象の被測定伝送路３の入力には入力端子１から信号ａが入力され、被測定伝送路３の出力からは信号ｂが出力される。この入力信号ａとしては、垂直ブランキング期間にＧＣＲ信号を重畳された変調波であるテレビジョン放送波等が考えられる。
【００１３】
入力信号ａは分配器４により被測定伝送路３とＡＤ変換器６に分配されて、ＡＤ変換器６でディジタル信号ｃに変換される。被測定伝送路３からの出力信号ｂは分配器５により出力端子２とＡＤ変換器７に分配されて、ＡＤ変換器７でディジタル信号ｄに変換される。ディジタル信号ｃはゲート回路８に入力され、そのＧＣＲ信号期間を有限の長さ取り出される。ディジタル信号ｄはゲート回路９に入力され、そのＧＣＲ信号期間を有限の長さ取り出される。ゲート回路９のゲート動作はゲート回路８のゲート動作と同時に行われる。ゲート回路８を通過した信号ｅは直交復調器１０に入力される。ゲート回路９を通過した信号ｆは直交復調器１１に入力される。
【００１４】
また、発振器１２で発生させた正弦波ｇを２分配器１３で同相で等振幅の正弦波ｈ、ｉに２分配する。正弦波ｈを直交復調器１０に入力し、正弦波ｉを直交復調器１１に入力する。これらの正弦波ｇ、ｈ、ｉの角周波数は入力信号ａの映像搬送波の角周波数ｑと一致させ、これにより直交復調器１０と１１は同一の搬送波で復調を行う。
【００１５】
信号ｅは直交復調器１０により直交検波され、複素等価ベースバント信号ｊに変換される。信号ｆは直交復調器１１により直交検波され、複素等価ベースバンド信号ｋに変換される。複素等価ベースバンド信号ｊは微分回路１４で微分され、信号ｌとなる。複素等価ベースバンド信号ｋは微分回路１５で微分され、信号ｍとなる。信号ｌはフーリエ変換器１６でフーリエ変換され、信号ｎとなる。信号ｍはフーリエ変換器１７でフーリエ変換され、信号ｏとなる。
【００１６】
ここで、直交復調器１０により得た複素等価ベースバンド信号ｊは、その実部が複素等価ベースバンド信号の同相成分、虚部が直交成分の複素数である。この複素等価ベースバンド信号ｊをｘt （ｔ）、複素等価ベースバンド信号ｋをｘr （ｔ）とし、信号ｎ、ｏをそれぞれＤt （ω）、Ｄr （ω）とすると、フーリエ変換出力Ｄt （ω）、Ｄr （ω）はｘt （ｔ）、ｘr （ｔ）を時間微分してフーリエ変換したものであり、次式で表される。
【００１７】
【数１】
0003652096.tif 000002
【００１８】
式（１）、（２）において、Ｆ［］はフーリエ変換を表し、ｔは時間を表す変数、ωは角周波数を表す変数とする。Ｘt （ω）はｘt （ｔ）のフーリエ変換、すなわちＦ［ｘt （ｔ）］であり、Ｘr （ω）はｘr （ｔ）のフーリエ変換、すなわちＦ［ｘr （ｔ）］である。
【００１９】
複素等価ベースバンド信号であるｘt （ｔ）とｘr （ｔ）は有限長のＧＣＲ信号であり、その微分波形はそれぞれｓｉｎｘ／ｘなので、Ｄt （ω）＝ｊωＸｔ（ω）とＤr （ω）＝ｊωＸｒ（ω）は、その振幅特性が測定帯域全般にわたって平坦な波形である。
【００２０】
除算器１８では、フーリエ変換された（出力）信号ｏをフーリエ変換された（入力）信号ｎで除算する。除算の結果得られる信号ｐをＨ（ω）で表すと、Ｈ（ω）は次式で表される。
【００２１】
【数２】
0003652096.tif 000003
【００２２】
（３）式より次式が得られる。
【００２３】
【数３】
0003652096.tif 000004
【００２４】
ｘt （ｔ）、ｘr （ｔ）（信号ｋ、ｊ）は複素等価ベースバンド信号なので、これらを角周波数ｑで再変調したもののフーリエ変換はそれぞれ（５）、（６）式で表されることが知られている。
【００２５】
【数４】
0003652096.tif 000005
【００２６】
また（４）式より、
【００２７】
【数５】
0003652096.tif 000006
【００２８】
となり、除算結果Ｈ（ω）は被測定伝送路３の伝達関数の複素等価ベースバンド信号になっている。
【００２９】
このＨ（ω）を逆フーリエ変換器１９で逆フーリエ変換した信号ｑをｈ（ｔ）とすると、ｈ（ｔ）は被測定伝送路３の伝達関数の逆フーリエ変換となる。したがって、ｈ（ｔ）は被測定伝送路３のインパルス応答の複素等価ベースバンド信号ｑとなり、出力端子２０から得られる。
【００３０】
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態として、たとえばＮＴＳＣ標準テレビジョン放送波の中継放送所における送受アンテナ間で生じる回り込み波の伝送路を被測定伝送路とした場合について、図２の測定系統図を参照して説明する。
【００３２】
中継放送機２３は、親局３６が送信アンテナ３７から送信した変調波のテレビジョン放送波を受信アンテナ３４で受信する。親局の送信周波数はｆ1 とする。入力された受信テレビジョン放送波は、放送機入力分岐２１で中継放送機２３とバンドパスフィルタ２４に分配される。中継放送機２３の出力は、出力フィルタモニタ端子２２で送信アンテナ３５とバンドパスフィルタ２４に分配される。送信アンテナ３５からは周波数がｆ2 の出力が送信され、送信出力の一部は受信アンテナ３４に回り込む。
【００３３】
図２の構成により、出力フィルタモニタ端子２２で送信アンテナ側のデータとして放送機出力信号（送信信号）を測定し、放送機入力信号（受信信号）を放送機入力分岐２１で分岐して受信アンテナ側への回り込みの信号を測定する。被測定伝送路は出力フィルタモニタ端子２２を入力端子とし、送信機入力分岐２１を出力端子とする、送信アンテナ３５、回り込み伝搬路３８、受信アンテナ３４からなる回り込み波の伝送路である。送信信号と同一周波数ｆ2 の信号のみを測定系統に取り込むために、放送機入力信号と放送機出力信号は送信信号のバンドパスフィルタ（Ｔｘ  ＣＨ  ＢＰＦ）２４と２５をそれぞれ通過した後、乗算器２６と２７によってディジタルオシロスコープ３１のサンプリング周波数の２分の１以下の帯域のＩＦ信号に周波数変換される。周波数変換は、２つの信号の位相関係が保たれるように同一の局部発振器３０の発振出力を２分配して行われる。
【００３４】
この周波数変換により発生する高調波を除去するため、両ＩＦ信号はそれぞれＩＦ帯域のバンドパスフィルタ（ＩＦ  ＢＰＦ）２８と２９を通過した後、ディジタルオシロスコープ３１に入力される。ディジタルオシロスコープ３１でＡＤ変換とサンプリングを施された受信信号（被測定伝送路出力）と送信信号（被測定伝送路入力）のＩＦデータは、ＧＰＩＢを経由してコンピュータ３２へ転送される。
【００３５】
コンピュータ３２では、図３に示す測定系統にしたがってＩＦデータが処理され、インパルス応答が得られる。図３の構成は図１の原理系統図にしたがったものであり、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図３の構成による測定では測定用信号（試験信号）として特殊な信号を用いることなく、ＮＴＳＣ標準テレビジョン放送波の垂直ブランキング期間に重畳されているＧＣＲ信号を用いることができる。ＧＣＲ信号期間は、図２において受信側と送信側のＩＦ信号にディジタルオシロスコープ３１でＡＤ変換とサンプリングを施されてその有限の長さを取得されている。ＧＣＲ信号は、ベースバンドで約４．１８ＭＨｚの周波数帯域のｓｉｎｘ／ｘを積分した立ち上がり特性を持つバー波形をしており、微分波形のｓｉｎｘ／ｘパルスが映像周波数帯域内でほぼ平坦な周波数特性を持っている。
【００３７】
図３において、送信アンテナ側ＩＦデータが図１における信号ｃに相当し、受信アンテナ側ＩＦデータが同じく信号ｄに相当する。受信アンテナ側（Ｒｘ）ＩＦデータは直交検波部３１０で直交検波されて複素等価ベースバンド信号に変換される。送信アンテナ側（Ｔｘ）ＩＦデータは直交検波部３１１で直交検波されて複素等価ベースバンド信号に変換される。こらの複素等価ベースバンド信号は微分処理部３１４，３１５でそれぞれ時間微分され、ｓｉｎｘ／ｘパルスが取り出される。
【００３８】
この時間微分により、ＧＣＲ信号波形の立ち上がりのエッジ位置にパルスが生じる。送信信号（被測定伝送路入力）と受信信号（被測定伝送路出力）のこのパルス位置を比較すると、受信信号の微分波形のパルス位置は、送信信号の微分波形のパルス位置に比べ、回り込み系を含む伝送路を伝搬した時間だけ遅れて現れる。また、信号にゴースト成分が含まれているときには、ゴースト遅延波によるパルスが希望波のパルス位置よりもゴースト遅延時間分だけ遅れた位置に現れる。
【００３９】
時間微分された受信信号と送信信号の複素等価ベースバンド信号はＧＣＲエッジ期間抽出部３１６，３１７を経由した後、それぞれ高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）３１８，３１９でフーリエ変換される。複素除算部３２８において、高速フーリエ変換部３１８でフーリエ変換された受信信号を高速フーリエ変換部３１９でフーリエ変換された送信信号で除算することにより、測定対象となる回り込み系を含む伝送路の伝達関数の複素等価ベースバンド信号を求めることができる。
【００４０】
さらに、この伝達関数を、ケーブルやアンプ等の測定系を較正して逆高速フーリエ変換部（ＴＦＦＴ）３２９で逆フーリエ変換した後、絶対値処理部３４０で絶対値をとることにより、回り込み伝送路のインパルス応答の複素等価ベースバンド信号が得られる。
【００４１】
これは伝搬時間に相当する位置にパルスとして現れ、パルス位置より伝搬時間（遅延時間）を求めることができ、パルス振幅より信号振幅の減衰量（結合量）を求めることができる。
【００４２】
なお、測定対象となる伝送路にマルチパスが存在するときは、その反射波を表すパルスもインパルス応答に現れ、その位置と振幅からマルチパス遅延信号の遅延時間と反射率等の特性も得ることができる。受信信号がすでにゴースト成分を持っているときは、送信信号にもそのゴースト成分が含まれるが、受信信号に含まれるゴースト成分は周波数軸上の除算により相殺され、得られる伝達関数およびインパルス応答からこの成分を取り除くことができ、測定対象となる伝送路の特性のみを抽出して測定、解析することができる。
【００４３】
また、使用するＧＣＲ信号の微分波形の周波数特性は測定帯域全般にわたって平坦なので、出力に得られるインパルス応答のパルス幅は、原理的には測定帯域によって決まる時間分解能の限界とほぼ一致する。
【００４４】
本実施形態によれば、ある特定の送受信間の伝送路特性を前段の伝送路特性の影響を受けることなく測定、解析することができ、またＮＴＳＣテレビジョン信号の放送波を用いたことにより放送時間中での回り込み波の測定も可能で、時間変動や季節変動を継続して測定することができる。
【００４５】
上記の実施形態では信号をディジタル信号に変換して伝送路の解析を行っているが、ＡＤ変換を用いないアナログのみの処理でも同様の効果が得られる。
【００４６】
また、中継放送機２３でｆ2 ＝ｆ1 とすることにより、ＳＦＮ（単一周波数ネットワーク）においても本発明を適用することができる。
【００４７】
なお、本発明の伝送路特性解析装置は、ハードウェアによってもソフトウェアによっても構成することができ、また、アナログ信号処理およびディジタル信号処理（ＤＳＰ）によっても構成することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、変調信号のある特定の送受信間の伝送路特性を前段の伝送路特性の影響を受けることなく測定、解析することができるので、変調信号の放送時間中に測定対象の伝送路特性を測定することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理系統図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による測定系統のブロック図である。
【符号の説明】
３  被測定伝送路
４，５，１３  分配器
６，７  ＡＤ変換器
８，９  ゲート回路
１０，１１  直交復調器
１２，３０  発振器
１４，１５  微分回路
１６，１７  フーリエ変換器
１８  除算器
１９  逆フーリエ変換器
２１  放送機入力分岐
２３  中継放送機
２２  出力フィルタモニタ端子
２４，２５，２８，２９  バンドパスフィルタ
３１  ディジタルオシロスコープ
３２  コンピュータ
３４  受信アンテナ
３５，３７  送信アンテナ
３８  回り込み伝搬路
３１０，３１１  直交検波部
３１４，３１５  微分処理部
３１８，３１９  高速フーリエ変換部
３２８  複素除算部
３２９  逆高速フーリエ変換部
【図１】
0003652096.tif 000007
【図２】
0003652096.tif 000008
【図３】
0003652096.tif 000009