(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号がキャリアごとに信号の有無が決められており、キャリアごとにそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定方法において、
前記復調回路から各キャリアの前記振幅制御値を取得し、
信号がない第１のキャリアの前記振幅制御値から雑音電力を推定し、
信号がある第２のキャリアの前記振幅制御値から信号電力と前記雑音電力との和を推定し、
前記雑音電力と前記信号電力から前記信号電力対雑音電力比を推定する
ことを特徴とする信号品質推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の信号品質推定方法において、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアの利得偏差があるときに、該利得偏差で補正した前記雑音電力を用いて前記信号電力対雑音電力比を推定する
ことを特徴とする信号品質推定方法。
【請求項３】
受信信号が時間ごとに信号の有無が決められており、各時間の受信信号にそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定方法において、
前記復調回路から複数の異なるタイミングで前記振幅制御値を取得し、
信号がない第１の時間の前記振幅制御値から雑音電力を推定し、
信号がある第２の時間の前記振幅制御値から信号電力と前記雑音電力との和を推定し、  前記雑音電力と前記信号電力から前記信号電力対雑音電力比を推定する
ことを特徴とする信号品質推定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の信号品質推定方法において、
前記複数の異なるタイミングで取得した振幅制御値のうち、最大値付近の複数の振幅制御値の平均値から前記雑音電力を推定し、最小値付近の複数の振幅制御値の平均値から前記信号電力と前記雑音電力との和を推定する
ことを特徴とする信号品質推定方法。
【請求項５】
請求項３に記載の信号品質推定方法において、
前記受信信号がバースト信号であるときに、バースト信号の未検出タイミングで取得した前記振幅制御値から前記雑音電力を推定し、バースト信号の検出タイミングで取得した前記振幅制御値から前記信号電力と前記雑音電力との和を推定する
ことを特徴とする信号品質推定方法。
【請求項６】
受信信号がキャリアごとに信号の有無が決められており、キャリアごとにそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定装置において、
前記復調回路から各キャリアの前記振幅制御値を取得する手段と、
信号がない第１のキャリアの前記振幅制御値から雑音電力を推定する手段と、
信号がある第２のキャリアの前記振幅制御値から信号電力と前記雑音電力との和を推定する手段と、
前記雑音電力と前記信号電力から前記信号電力対雑音電力比を推定する手段と
を備えたことを特徴とする信号品質推定装置。
【請求項７】
受信信号が時間ごとに信号の有無が決められており、各時間の受信信号にそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定装置において、
前記復調回路から複数の異なるタイミングで前記振幅制御値を取得する手段と、
信号がない第１の時間の前記振幅制御値から雑音電力を推定する手段と、
信号がある第２の時間の前記振幅制御値から信号電力と前記雑音電力との和を推定する手段と、
前記雑音電力と前記信号電力から前記信号電力対雑音電力比を推定する手段と
を備えたことを特徴とする信号品質推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信信号の信号電力対雑音電力比（以下、Ｓ／Ｎという）を推定する信号品質推定方法および信号品質推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の信号品質推定装置の構成例を示す（特許文献１）。
図９において、信号品質推定装置は、復調回路２１、シンボル判定回路２２およびＳ／Ｎ推定回路２３により構成される。復調回路２１は、直交検波した受信信号の振幅制御および周波数・位相同期制御を行い、シンボル判定回路２２でシンボル判定を行う。Ｓ／Ｎ推定回路２３は、シンボル判定回路２２の出力から受信信号のＳ／Ｎを推定する。
【０００３】
図１０は、Ｓ／Ｎ推定回路２３における従来のＳ／Ｎ推定法を示す。ここでは、４相位相変調信号の直交検波信号を例に説明する。
図１０において、△は周波数・位相同期が確立された受信信号点を示し、●は信号電力Ｓのシンボル判定点を示す。受信信号点からシンボル判定点を差し引くと誤差信号成分が算出され、誤差信号成分の２乗平均をとることで雑音電力Ｎが計算される。したがって、Ｓ／Ｎ推定回路２３では、周波数・位相同期が確立された受信信号の格子点配置に基づき、既知の信号電力Ｓと雑音電力Ｎとの除算により、受信信号のＳ／Ｎを推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１２０５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＳ／Ｎの推定過程ではシンボル判定が必要であるが、雑音が信号に重畳してシンボル誤判定が生じることがある。そのため、図１１に示すように、受信信号点と誤判定されたシンボル判定点との間を雑音電力Ｎ’として識別すると、受信信号点と正しいシンボル判定点との間の正しい雑音電力Ｎと異なり、Ｓ／Ｎの推定精度が劣化する問題がある。
【０００６】
また、従来技術では、周波数・位相同期が完了してから、受信信号点と正しいシンボル判定点との間の誤差電力を正確に推定できるが、図１２に示すように、周波数・位相同期が確立する前は周波数・位相誤差で回転しており、その周波数・位相誤差のシンボル回転を雑音電力と誤推定することがある。すなわち、同期確立が完了するまでのＳ／Ｎの推定値精度が悪く、受信信号の正確なＳ／Ｎ推定までに遅延が大きくなる問題がある。
【０００７】
本発明は、受信信号のＳ／Ｎを高速かつ精度よく推定することができる信号品質推定方法および信号品質推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、受信信号がキャリアごとに信号の有無が決められており、キャリアごとにそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定方法において、復調回路から各キャリアの振幅制御値を取得し、信号がない第１のキャリアの振幅制御値から雑音電力を推定し、信号がある第２のキャリアの振幅制御値から信号電力と雑音電力との和を推定し、雑音電力と信号電力から信号電力対雑音電力比を推定する。
【０００９】
第１の発明の信号品質推定方法において、第１のキャリアと第２のキャリアの利得偏差があるときに、該利得偏差で補正した雑音電力を用いて信号電力対雑音電力比を推定する。
【００１０】
第２の発明は、受信信号が時間ごとに信号の有無が決められており、各時間の受信信号にそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定方法において、復調回路から複数の異なるタイミングで振幅制御値を取得し、信号がない第１の時間の振幅制御値から雑音電力を推定し、信号がある第２の時間の振幅制御値から信号電力と雑音電力との和を推定し、雑音電力と信号電力から信号電力対雑音電力比を推定する。
【００１１】
第２の発明の信号品質推定方法において、複数の異なるタイミングで取得した振幅制御値のうち、最大値付近の複数の振幅制御値の平均値から雑音電力を推定し、最小値付近の複数の振幅制御値の平均値から信号電力と雑音電力との和を推定する。
【００１２】
第２の発明の信号品質推定方法において、受信信号がバースト信号であるときに、バースト信号の未検出タイミングで取得した振幅制御値から雑音電力を推定し、バースト信号の検出タイミングで取得した振幅制御値から信号電力と雑音電力との和を推定する。
【００１３】
第３の発明は、受信信号がキャリアごとに信号の有無が決められており、キャリアごとにそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定装置において、復調回路から各キャリアの振幅制御値を取得する手段と、信号がない第１のキャリアの振幅制御値から雑音電力を推定する手段と、信号がある第２のキャリアの振幅制御値から信号電力と雑音電力との和を推定する手段と、雑音電力と信号電力から信号電力対雑音電力比を推定する手段とを備える。
【００１４】
第４の発明は、受信信号が時間ごとに信号の有無が決められており、各時間の受信信号にそれぞれ振幅制御値を乗算して規定の振幅レベルに調整する復調回路を備え、受信信号の信号電力対雑音電力比を推定する信号品質推定装置において、復調回路から複数の異なるタイミングで振幅制御値を取得する手段と、信号がない第１の時間の振幅制御値から雑音電力を推定する手段と、信号がある第２の時間の振幅制御値から信号電力と雑音電力との和を推定する手段と、雑音電力と信号電力から信号電力対雑音電力比を推定する手段とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、受信信号を規定の振幅レベルに調整する振幅制御値を用い、シンボル判定が不要であるため、受信開始後に速やかに精度よく受信信号の信号電力対雑音電力比を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の信号品質推定装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の信号品質推定処理手順例を示すフローチャートである。
【図３】信号電力Ｓと雑音電力Ｎと振幅制御値Ｃの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の信号品質推定装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の信号品質推定処理手順例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例３の信号品質推定処理手順例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例４の信号品質推定装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施例４の信号品質推定処理手順例を示すフローチャートである。
【図９】従来の信号品質推定装置の構成例を示す図である。
【図１０】従来のＳ／Ｎ推定法を示す図である。
【図１１】従来のＳ／Ｎ推定法の問題点１を示す図である。
【図１２】従来のＳ／Ｎ推定法の問題点２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の信号品質推定装置の構成例を示す。
図１において、実施例１の信号品質推定装置は、キャリアごとに信号の有無が決められているＮ波多重信号（Ｎは２以上の整数）のＳ／Ｎを推定する構成であり、Ｎ波多重信号をキャリア１〜Ｎの信号に分波する分波回路１１と、キャリア１〜Ｎの信号を入力する復調回路１２−１〜１２−Ｎと、Ｓ／Ｎ推定回路１３により構成される。
【００１８】
復調回路１２−ｋ（ｋは１〜Ｎの整数）は、本発明の信号品質推定装置に関わる構成として、振幅制御部１２１、振幅制御値算出部１２２および周波数位相同期部１２３のみを示す。振幅制御部１２１は、キャリアｋの信号と振幅制御値算出部１２２が算出する振幅制御値とを乗算し、周波数位相同期部１２３で周波数・位相同期を確立するために必要な規定の振幅レベルに制御する。なお、復調回路の基本的な構成は図９に示す従来のものと同じであり、その後段にシンボル判定回路などが接続される。
【００１９】
実施例１のＳ／Ｎ推定回路１３は、復調回路１２−１〜１２−Ｎの各振幅制御値算出部１２２で算出される振幅制御値の情報を入力し、キャリアごとの信号の有無を示す回線設定情報に基づき、信号のないキャリアの振幅制御値と、信号のあるキャリアの振幅制御値から、受信信号のＳ／Ｎを推定する構成である。
【００２０】
図２は、本発明の実施例１の信号品質推定処理手順例を示す。
ここで、復調回路１２−ｋの振幅制御値算出部１２２で算出されるキャリアｋの振幅制御値Ｃ(k) は、入力電力が小さければ大きな値となり、入力電力が大きければ小さな値となる。すなわち、振幅制御値Ｃ(k) の２乗値Ｃ(k)2は、受信電力Ｐ(k) に反比例する関係であり、Ａを定数として次式で表される。
Ｐ(k) ＝Ａ／Ｃ(k)2      …(1) 
【００２１】
実施例１のＳ／Ｎ推定回路１３は、入力する回線設定情報に基づいて、信号のないキャリアｋ１と、信号のあるキャリアｋ２を特定する（Ｓ11）。このとき、キャリアｋ１の受信電力Ｐ(k1)は雑音電力Ｎであり、キャリアｋ２の受信電力Ｐ(k2)は信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎである。
【００２２】
次に、復調回路１２−１〜１２−Ｎの各振幅制御値算出部１２２から、キャリアｋ１の雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(k1)と、キャリアｋ２の信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(k2)を取得する（Ｓ12）。信号電力Ｓと雑音電力Ｎと振幅制御値Ｃの関係を図３(1) および次式に示す。
Ｎ＝Ｐ(k1)＝Ａ／Ｃ(k1)2                   …(2) 
Ｓ＋Ｎ＝Ｐ(k2)＝Ａ／Ｃ(k2)2               …(3) 
【００２３】
次に、キャリアｋ１の振幅制御値Ｃ(k1)と、キャリアｋ２の振幅制御値Ｃ(k2)から、受信信号のＳ／Ｎを次式のように計算する（Ｓ13）。
Ｓ／Ｎ＝（Ｐ(k2)−Ｐ(k1))／Ｐ(k1)
＝Ｃ(k1)2／Ｃ(k2)2−１              …(4) 
【００２４】
なお、Ｓ／Ｎ推定回路１３の機能は、キャリアｋ１の振幅制御値Ｃ(k1)とキャリアｋ２の振幅制御値Ｃ(k2)をコマンドで収集してソフトウェア処理で実現してもよいし、同じ機能をハードウェアに実装して実現してもよい。
【００２５】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２の信号品質推定装置の構成例を示す。
図４において、実施例２の信号品質推定装置は、時間で信号の有無が決められている受信信号のＳ／Ｎを推定する構成であり、受信信号を入力する復調回路１２と、Ｓ／Ｎ推定回路１４により構成される。
【００２６】
復調回路１２は、本発明の信号品質推定装置に関わる構成として、振幅制御部１２１、振幅制御値算出部１２２および周波数位相同期部１２３のみを示す。振幅制御部１２１は、振幅制御値算出部１２２が算出する振幅制御値とを乗算し、周波数位相同期部１２３で周波数・位相同期を確立するために必要な規定の振幅レベルに制御する。なお、復調回路の基本的な構成は図９に示す従来のものと同じであり、その後段にシンボル判定回路などが接続される。
【００２７】
実施例２のＳ／Ｎ推定回路１４は、復調回路１２の振幅制御値算出部１２２で算出される振幅制御値の時間ごとの情報を入力し、時間ごとの信号の有無を示す回線設定情報に基づき、信号のない時間ｔ１の振幅制御値と、信号のある時間ｔ２の振幅制御値から、受信信号のＳ／Ｎを推定する構成である。
【００２８】
図５は、本発明の実施例２の信号品質推定処理手順例を示す。
図５において、実施例２のＳ／Ｎ推定回路１４は、入力する回線設定情報に基づいて、信号のない時間ｔ１と、信号のある時間ｔ２を特定する（Ｓ21）。このとき、時間ｔ１の受信電力Ｐ(t1)は雑音電力Ｎであり、時間ｔ２の受信電力Ｐ(t2)は信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎである。
【００２９】
次に、復調回路１２の振幅制御値算出部１２２から時間ｔ１の雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t1)と、時間ｔ２の信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t2)を取得する（Ｓ22）。信号電力Ｓと雑音電力Ｎと振幅制御値Ｃの関係を図３(2) および次式に示す。
Ｎ＝Ｐ(t1)＝Ａ／Ｃ(t2)2                   …(5) 
Ｓ＋Ｎ＝Ｐ(t2)＝Ａ／Ｃ(t2)2               …(6) 
【００３０】
次に、時間ｔ１の振幅制御値Ｃ(t1)と、時間ｔ２の振幅制御値Ｃ(t2)から、受信信号のＳ／Ｎを次式のように計算する（Ｓ23）。
Ｓ／Ｎ＝（Ｐ(t2)−Ｐ(t1))／Ｐ(t1)
＝Ｃ(t1)2／Ｃ(t2)2−１              …(7) 
【００３１】
なお、Ｓ／Ｎ推定回路１４の機能は、時間ｔ１の振幅制御値Ｃ(t1)と時間ｔ２の振幅制御値Ｃ(t2)をコマンドで収集してソフトウェア処理で実現してもよいし、同じ機能をハードウェアに実装して実現してもよい。
【００３２】
（実施例３）
実施例２のＳ／Ｎ推定回路１４は、信号が配置される時間が回線設定情報により通知される構成であったが、実施例３は回線設定情報がない場合に、信号の有無を自律的に把握して対応する例を示す。
【００３３】
一般的に、信号がない場合は受信電力が小さく、振幅制御値が大きくなる。したがって、異なる複数のタイミングで振幅制御値を取得し、取得した振幅制御値を相対的に比較し、最大の振幅制御値が現れたタイミングを信号がない、すなわち雑音のみのタイミング（実施例２の時間ｔ１）と見なすことができる。また、最小の振幅制御値が現れたタイミングを信号があるタイミング（実施例２の時間ｔ２）と見なすことができる。
【００３４】
実施例３の信号品質推定装置の装置構成は図４に示す実施例２と同様であり、実施例３のＳ／Ｎ推定回路１４は、復調回路１２の振幅制御値算出部１２２で異なる複数のタイミングで算出される振幅制御値の情報を入力し、最大値付近の振幅制御値と最小値付近の振幅制御値から、受信信号のＳ／Ｎを推定する構成である。
【００３５】
図６は、本発明の実施例３の信号品質推定処理手順例を示す。
図６において、実施例３のＳ／Ｎ推定回路１４は、異なる複数のタイミングで振幅制御値を取得し（Ｓ31）、その複数のタイミングにおける振幅制御値の最大値と最小値を特定する（Ｓ32）。ここで、振幅制御値が最大値付近の受信電力は雑音電力Ｎであり、振幅制御値が最小値付近の受信電力は信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎであり、最大値付近の振幅制御値をＣ(t1)とし、最小値付近の振幅制御値をＣ(t2)とする。この雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t1)と信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t2)から、受信信号のＳ／Ｎを式(7) のように計算する（Ｓ33）。
【００３６】
ここで、受信電力は雑音の影響を受けて時間変動するので、振幅制御値の最大値付近の複数個の振幅制御値の平均値を計算し、雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t1)として受信信号のＳ／Ｎを計算してもよい。さらに、振幅制御値の最小値付近の複数個の振幅制御値の平均値を計算し、信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t2)として受信信号のＳ／Ｎを計算してもよい。
【００３７】
（実施例４）
受信信号が、瞬間的に受信されるバースト信号であることがわかっていれば、振幅制御値が最大値付近となるタイミングでは受信電力が小さく、信号を受信していないと判断できるので、当該最大値付近の振幅制御値を雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t1)として受信信号のＳ／Ｎを計算してもよい。
【００３８】
図７は、本発明の実施例４の信号品質推定装置の構成例を示す。
図７において、実施例４の信号品質推定装置は、バースト信号のＳ／Ｎを推定する構成であり、バースト信号を入力する復調回路１２と、バースト信号を検出するバースト信号検出回路１５と、Ｓ／Ｎ推定回路１６により構成される。
【００３９】
復調回路１２は、本発明の信号品質推定装置に関わる構成として、振幅制御部１２１、振幅制御値算出部１２２および周波数位相同期部１２３のみを示す。振幅制御部１２１は、振幅制御値算出部１２２が算出する振幅制御値とを乗算し、周波数位相同期部１２３で周波数・位相同期を確立するために必要な規定の振幅レベルに制御する。なお、復調回路の基本的な構成は図９に示す従来のものと同じであり、その後段にシンボル判定回路などが接続される。
【００４０】
実施例４のＳ／Ｎ推定回路１６は、復調回路１２の振幅制御値算出部１２２で算出される振幅制御値の時間ごとの情報を入力し、バースト信号検出回路１５からバースト信号の検出タイミングを入力し、バースト信号が検出されない時間ｔ１の振幅制御値と、バースト信号が検出された時間ｔ２の振幅制御値から、受信信号のＳ／Ｎを推定する構成である。
【００４１】
図８は、本発明の実施例４の信号品質推定処理手順例を示す。
図８において、実施例４のＳ／Ｎ推定回路１６は、バースト信号の検出タイミングに基づいて、信号のない時間ｔ１と、信号のある時間ｔ２を特定する（Ｓ41）。このとき、時間ｔ１の受信電力Ｐ(t1)は雑音電力Ｎであり、時間ｔ２の受信電力Ｐ(t2)はバースト信号に対応する信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎである。
【００４２】
次に、復調回路１２の振幅制御値算出部１２２から時間ｔ１の雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t1)と、時間ｔ２の信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎに対する振幅制御値Ｃ(t2)を取得する（Ｓ42）。次に、時間ｔ１の振幅制御値Ｃ(t1)と、時間ｔ２の振幅制御値Ｃ(t2)から、受信信号のＳ／Ｎを式(7) のように計算する（Ｓ43）。
【００４３】
（実施例５）
実施例１は、キャリアｋ１とキャリアｋ２の信号通過特性が同じとしたが、実施例５はキャリアｋ１とキャリアｋ２の信号通過特性（利得偏差）が異なる場合を想定する。なお、衛星中継器においてキャリアｋ１とキャリアｋ２の帯域が離れると、容易に利得偏差が生じる。
【００４４】
例えば、キャリアｋ１，ｋ２において、信号がない雑音だけの状態で推定される受信電力Ｐ(k1), Ｐ(k2)の利得偏差αは、次式のように表される。
α＝Ｐ(k2)／Ｐ(k1)                          …(8) 
【００４５】
キャリアｋ１の受信電力Ｐ(k1)が雑音電力Ｎであるとき、雑音だけのキャリアｋ２の受信電力Ｐ(k2)は、次式のように表される。
Ｐ(k2)＝αＰ(k1)＝αＮ                      …(9) 
【００４６】
一方、キャリアｋ２の受信電力Ｐ(k2)は、信号電力Ｓ＋雑音電力Ｎであるので次式のように表される。
Ｐ(k2)＝Ｓ＋αＮ                            …(10)
【００４７】
よって、信号電力ＳおよびＳ／Ｎは、次式のように表される。
Ｓ＝Ｐ(k2)−αＰ(k1)                        …(11)
Ｓ／Ｎ＝（Ｐ(k2)−αＰ(k1))／αＰ(k1)
＝Ｃ(k1,t)2／αＣ(k2,t)2−１          …(12)
【００４８】
衛星中継器のように、アナログ機器の影響で帯域内偏差がある場合は、利得偏差αを事前に測定しておき、実際の運用中には事前に測定したαを式(12)に適用することにより、正確なＳ／Ｎを推定することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１１  分波回路
１２  復調回路
１３，１４，１６  Ｓ／Ｎ推定回路
１５  バースト信号検出回路
２１  復調回路
２２  シンボル判定回路
２３  Ｓ／Ｎ推定回路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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