(57)【要約】【課題】  本発明は、伝送路シミュレーションプログラムに関し、計算量を増やすことなく精度の良いシミュレーションを行うことができる伝送路シミュレーションプログラムを提供することを目的とする。【解決手段】  受信装置５の受信信号点分散計算部５６は、予め設定された期間、ルートロールオフフィルタ５２の出力するＩ信号及びＱ信号から信号点をサンプリングし、二次元メモリーテーブルにサンプリングした信号点のＩ信号及びＱ信号の振幅値の同じものの個数を記憶し、二次元メモリーテーブルの値の自乗の総和（σ）をタップ係数計算部５７に通知する。タップ係数計算部５７は、σの値が大きくなるようなタップ係数を計算してタップ係数制御部５８によりルートロールオフフィルタ５２に設定し、σの値に変化が無くなったら処理を止める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを、デジタルデータを発生するデジタルデータ発生手段、前記デジタルデータ発生手段が発生したデジタルデータを所定の変調方式で変調して変調波を出力する送信手段、前記送信手段が出力する変調波に中継路伝送を模擬する中継手段、前記中継手段が出力する変調波を復調して前記デジタルデータを再生する受信手段として動作させ、伝送路のシミュレーションを行う伝送路シミュレーションプログラムであって、
前記受信手段は、前記変調波を復調した信号からサンプリングした受信信号点の値の分散度を計算し、該分散度に基づいて前記受信信号点の値が収束するように前記受信信号点のサンプリングポイントを制御することを特徴とする伝送路シミュレーションプログラム。
【請求項２】
前記受信手段は、前記変調波を復調した信号を濾波するフィルタと、前記フィルタの出力する信号から予め設定された周期でサンプリングして、その値の符号判定を行って前記デジタルデータを再生する符号判定手段と、前記符号判定手段がサンプリングした受信信号点の値の分散度を示す値を計算する受信信号点分散計算手段と、前記受信信号点分散計算手段で算出した分散度を示す値に基づいて前記受信信号点の値が収束するように前記フィルタに設定する係数を計算する係数計算手段と、前記係数計算手段が算出したフィルタ係数を前記フィルタに設定する係数制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の伝送路シミュレーションプログラム。
【請求項３】
前記受信信号点分散計算手段は、予め設定された期間において、前記受信信号点の値が同じものの個数を収集し、収集したそれぞれの値の個数の自乗の総和を前記分散度を示す値とし、前記係数計算手段は、前記分散度を示す値が大きくなるように前記フィルタ係数を制御するとともに、前記分散度を示す値に変化が無くなったとき前記フィルタ係数の制御を止めることを特徴とする請求項２に記載の伝送路シミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ上で信号伝送路のシミュレーションを行う伝送路シミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、信号伝送路の特性を測定することが行われており、このような測定をコンピュータ上のプログラムで実現することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、コンピュータ上で信号伝送路のシミュレーションを行う伝送路シミュレーションプログラムもあり、例えば、図７のブロック図で示すような伝送システムをシミュレーションする場合について説明する。
【０００４】
図７に示すように、この伝送システムは、エラーカウント部１と、送信装置（ＱＰＳＫ変調）２と、中継装置３と、Ｃ／Ｎ設定部４と、受信装置（ＱＰＳＫ復調）６とを備えている。
【０００５】
エラーカウント部１のデジタルデータ発生部１１でＭ系列（maximal-length sequences）等を用いて発生されたランダムなデジタルデータ列（例えば、001011101001…）は、送信装置２に入力され、送信装置２の直列／並列変換部２１で１ビットごとにＩデータとＱデータの２系統に振り分けられる。
【０００６】
振り分けられたＩデータ及びＱデータは、“１”（ＴＴＬ（Transistor-Transistor Logic）論理回路では＋５Ｖ）または“０”（ＴＴＬ論理回路では０Ｖ）の値をとるが、それぞれレベル変換部２２ａ，２２ｂで、例えば“１”を＋１Ｖ、“０”を−１Ｖのようにアナログ電圧に変換される。
【０００７】
アナログ変換された信号は、それぞれＮ倍アップサンプル部２３ａ，２３ｂでＮ倍のデータレートにアップサンプル（オーバーサンプリング）される。
【０００８】
一般に、実際の送信機では、２倍または４倍程度のアップサンプルが行われるが、シミュレータ上ではしばしば１６倍以上のアップサンプルが行われる。例えば、４倍のアップサンプルが行われる場合、Ｎ倍アップサンプル部２３ａ，２３ｂに１ビット分の＋１Ｖデータが入力されると、その出力には、“＋４Ｖ，０Ｖ，０Ｖ，０Ｖ”という４ビット分のデータが出力される。ここで、最初の＋４Ｖは、入力の＋１Ｖにアップサンプルする倍数（この場合４）を乗じたものであり、残りの３ビットは０Ｖで埋められる。
【０００９】
同様に、Ｎ倍アップサンプル部２３ａ，２３ｂに１ビット分の−１Ｖデータが入力されると、その出力には、“−４Ｖ，０Ｖ，０Ｖ，０Ｖ”という４ビット分のデータが出力される。ここで、最初の−４Ｖは、入力の−１Ｖにアップサンプルする倍数を乗じたものであり、残りの３ビットは０Ｖで埋められる。
【００１０】
このようにしてアップサンプルされた信号は、ルートロールオフフィルタ２４で帯域制限され、直交変調器２５で直交変調されて、帯域通過フィルタ２６を通過し、ＱＰＳＫ（Quadri-Phase Shift Keying）変調波として出力される。
【００１１】
出力されたＱＰＳＫ変調波は、中継装置３に入力され、入力フィルタ３１で不要波を除去され（例えば、通信・放送衛星の中継装置では、主に、隣接チャンネル信号など）、高能率の非線型増幅器３２によって増幅され、出力フィルタ３３で非線型増幅器３２の非線型性によって発生した不要成分を除去され、出力される。
【００１２】
中継装置３から出力されたＱＰＳＫ変調波は、Ｃ／Ｎ設定部４で、予め設定されたＣ／Ｎ（Carrier to Noise Ratio）値になるよう雑音発生部４１が発生した雑音を加算器４２により加算され、受信装置６に入力される。なお、中継装置３とＣ／Ｎ設定部４が中継路伝送を模擬している。
【００１３】
受信装置６に入力されたＱＰＳＫ変調波は、まず直交復調器５１により直交信号に同期検波され、ルートロールオフフィルタ５２により不要成分が除去され、Ｉ信号とＱ信号に分けて出力される。このときのルートロールオフフィルタ５２の出力Ｉ信号またはＱ信号の波形のアイパターンを図８に示す。なお、図８は１６倍アップサンプル、Ｃ／Ｎ＝∞の場合を示した。
【００１４】
アイパターンとは、波形を変調速度に同期させたオシロスコープ上に表示させたもので、その形状が目の形に似ていることからアイパターンと呼ばれるもので、アイの上端のくびれた部分が“１”に、下端のくびれた部分が“０”に対応している。
【００１５】
図８では、中継装置３における劣化を小さくし、またＣ／Ｎ値を無限大としたため、くびれ部分が一点に収束している。符号判定を行う際には、このくびれ部分を使うと最も雑音耐性が高く取れることから、この部分を最適サンプル点ということができる。
【００１６】
ルートロールオフフィルタ５２から出力されたＩ信号、Ｑ信号は、それぞれ１／Ｎダウンサンプル部５３ａ，５３ｂに入力され、予め設定されたサンプル点（この場合、最適サンプル点に最も近い点となる）のデータが抽出されて出力され、符号判定部５４でＩ信号、Ｑ信号毎に、極性が正なら“１”、負なら“０”というように、判定され、Ｉ信号、Ｑ信号それぞれ１ビットのデータが出力され、並列／直列変換部５５でＩ信号のデータとＱ信号のデータが１ビットずつ交互に出力されて、送信されたビット列が再生される。
【００１７】
また、再生されたビット列と送信されたビット列を符号比較部１２で比較し、異なるビットをカウンタ部１３で計数していけば、ビットの誤り率を求めることができる。
【００１８】
なお、ルートロールオフフィルタ２４、入力フィルタ３１、出力フィルタ３３、ルートロールオフフィルタ５２には、それぞれタップ係数を制御するタップ係数制御部２７、３４、３５、６１が接続されており、直交変調器２５、直交復調器５１には、それぞれ正弦発振器２８、５９が接続されている。
【特許文献１】特開２００２−２６８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図８の例では、１６倍にアップサンプルした場合を示したが、さらに、３２倍以上にアップサンプルすれば、最適サンプル点により近いデータを利用できるため、より精度の高い伝送路シミュレーションが可能となる。
【００２０】
しかしこの場合、各種フィルタの計算精度を同じに保つためには、タップ数をアップサンプルの倍数に比例して増やす必要がある。
【００２１】
例えば、２倍アップサンプルで５２タップのフィルタが必要であった場合、その１６倍の３２倍アップサンプルにした場合、５２×１６＝８３２タップが必要となる。
【００２２】
さらに、データサンプル数も１６倍になるため、結局計算量はアップサンプルの倍数の自乗に比例して増大することになる。
【００２３】
一方、アップサンプルの倍数を最少に抑え、２倍アップサンプルにした場合、そのアイパターンは図９（２倍アップサンプル、Ｃ／Ｎ＝∞）に示すようになり、１／Ｎダウンサンプル部５３ａ，５３ｂによる実際のサンプル点と最適サンプル点が離れてしまうため、アイパターンも劣化してしまい、シミュレーション精度も落ちてしまうことになる。
【００２４】
そこで、本発明は、サンプル点が最適サンプル点に合うようにフィルタの係数を制御することにより、計算量を増やすことなく精度の良いシミュレーションを行うことができる伝送路シミュレーションプログラム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】
【００２５】
上記課題を解決する第１の発明は、コンピュータを、デジタルデータを発生するデジタルデータ発生手段、前記デジタルデータ発生手段が発生したデジタルデータを所定の変調方式で変調して変調波を出力する送信手段、前記送信手段が出力する変調波に中継路伝送を模擬する中継手段、前記中継手段が出力する変調波を復調して前記デジタルデータを再生する受信手段として動作させ、伝送路のシミュレーションを行う伝送路シミュレーションプログラムであって、前記受信手段は、前記変調波を復調した信号からサンプリングした受信信号点の値の分散度を計算し、該分散度に基づいて前記受信信号点の値が収束するように前記受信信号点のサンプリングポイントを制御することを特徴とするものである。
【００２６】
この発明では、受信信号点の分散度が算出され、その分散度に基づいて受信信号点の値が収束するように受信信号点のサンプリングポイントが制御される。したがって、サンプリングポイントが最適サンプリングポイントに近づくように制御される。
【００２７】
上記課題を解決する第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記受信手段は、前記変調波を復調した信号を濾波するフィルタと、前記フィルタの出力する信号から予め設定された周期でサンプリングして、その値の符号判定を行って前記デジタルデータを再生する符号判定手段と、前記符号判定手段がサンプリングした受信信号点の値の分散度を示す値を計算する受信信号点分散計算手段と、前記受信信号点分散計算手段で算出した分散度を示す値に基づいて前記受信信号点の値が収束するように前記フィルタに設定する係数を計算する係数計算手段と、前記係数計算手段が算出したフィルタ係数を前記フィルタに設定する係数制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２８】
この発明では、受信信号点分散計算手段により受信信号点の分散度を示す値が算出され、その値に基づいて受信信号点の値が収束するようにフィルタの係数が制御される。したがって、符号判定手段のサンプル点を最適サンプル点に近づけるようにフィルタの係数が制御される。
【００２９】
上記課題を解決する第３の発明は、上記第２の発明の構成に加え、前記受信信号点分散計算手段は、予め設定された期間において、前記受信信号点の値が同じものの個数を収集し、収集したそれぞれの値の個数の自乗の総和を前記分散度を示す値とし、前記係数計算手段は、前記分散度を示す値が大きくなるように前記フィルタ係数を制御するとともに、前記分散度を示す値に変化が無くなったとき前記フィルタ係数の制御を止めることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明では、一定期間内の受信信号点の値が同じものの個数の自乗の総和が大きくなるようにフィルタ係数が制御され、その値に変化が無くなったところでフィルタ係数が固定される。したがって、符号判定手段のサンプル点を最適サンプル点に近づけるようにフィルタの係数が制御され、最も近づいたところでフィルタ係数が固定される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、受信信号点の分散度を算出し、該分散度に基づいて受信信号点が収束するようにサンプリングポイントを制御しているので、受信信号点を収束させてサンプル点を最適サンプル点に近づけることができ、計算量を増加させること無く精度の良いシミュレーションを行うことができる。
【００３２】
また、受信信号点分散計算手段が受信信号点の値の分散度を示す値を算出し、その値に基づいて係数計算手段が受信信号点の値が収束するようにフィルタ係数を制御しているので、受信信号点を収束させてサンプル点を最適サンプル点に近づけることができ、計算量を増加させること無く精度の良いシミュレーションを行うことができる。
【００３３】
また、受信信号点分散計算手段は、一定期間内の受信信号点の値が同じものの個数の自乗の総和を分散度を示す値とし、係数計算手段はこの値が大きくなるようにフィルタ係数を制御するとともに、この値に変化が無くなれば処理をやめるようにすれば、サンプル点が最適サンプル点に最も近づいたところでフィルタ係数を固定することができ、計算量を増加させること無く精度の良いシミュレーションを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は本発明の一実施形態の伝送路シミュレーションプログラムがシミュレーションする伝送システムを示すブロック図である。本実施形態の伝送路シミュレーションプログラムはパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータ上で、図１に示すような伝送システムをシミュレーションするものである。なお、上述従来例と同様な構成には同一の符号を付して特徴部分のみ説明する。
【００３６】
図１において、本実施形態の伝送路シミュレーションプログラムは、受信装置５に、受信信号点の分散度合いを計算する受信信号点分散計算部５６と、受信信号点分散計算部５６の算出した受信信号点の分散度合いに基づいてルートロールオフフィルタ５２に設定するタップ係数を計算するタップ係数計算部５７と、タップ係数計算部５７の算出したタップ係数をルートロールオフフィルタ５２に設定するタップ係数制御部５８とを備え、ルートロールオフフィルタ５２のタップ係数を制御して受信信号点を収束させることにより１／Ｎダウンサンプル部５３ａ，５３ｂでのサンプル点を最適サンプル点に近づけることを特徴としている。
【００３７】
ルートロールオフフィルタ５２から出力されるＩ信号及びＱ信号をサンプルした点の振幅は、図２に示すような、ｘ軸方向にＩ信号の振幅、ｙ軸方向にＱ信号の振幅を取った二次元座標上に点（受信信号点）を取ると、理想的には図中ａ，ｂ，ｃ，ｄの４点のいずれかになるのが好ましい。
【００３８】
しかしながら、サンプル点が最適サンプル点から離れてしまうと、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４点から外れてばらついた位置に受信信号点がいってしまう（受信信号点が分散してしまう）ことになる。
【００３９】
このように、分散してしまう受信信号点を収束させるため、受信信号点分散計算部５６は、図３のフローチャートに示すように、ルートロールオフフィルタ５２の出力するＩ信号及びＱ信号から１／Ｎダウンサンプル部５３ａ，５３ｂと同じサンプル周期で信号点をサンプリングし、サンプリングした信号点をＮ個（Ｎは正の整数）ずつまとめてＮ個のサンプルを作成する（Ｓ１１）。
【００４０】
そのＮ個のサンプルの中の特定の一点、例えば、Ｎ個のサンプルのうちの第Ｎ／２番目のサンプルを抽出し、そのＩ信号及びＱ信号の振幅を検出し（Ｓ１２）、検出したＩ信号及びＱ信号の振幅値に対応する二次元メモリーテーブルの値を１加算する（Ｓ１３）。
【００４１】
処理開始から一定期間が経過したか判定し（Ｓ１４）、経過していなければ、以上のような処理を次のＮ個のサンプル以降についても順次行い、予め設定された期間（サンプル数）が経過したら、二次元メモリーテーブルのそれぞれの値の自乗の総和を求め（Ｓ１５）、その値をσとし、タップ係数計算部５７に出力する（Ｓ１６）。
【００４２】
上述の二次元メモリーテーブルの値は、Ｉ信号の振幅の値とＱ信号の振幅の値と二次元メモリーテーブルの値（受信信号点サンプル数）とを座標軸とする三次元座標上に表すと、図４のようになり、この二次元メモリーテーブルの値の自乗の総和（σ）は、受信信号点が一定の点に集中すると大きい値となり、この値を大きくするための制御を行えば、受信信号点は一定の点に集中することになり、そのようにして、σの値が大きくならなくなったときは、受信信号点が図２のａ，ｂ，ｃ，ｄの４点のそれぞれの近くに収束したと考えられ、このとき１／Ｎダウンサンプル部５３ａ，５３ｂでは最適サンプル点に近いサンプル点が得られるようになる。
【００４３】
タップ係数計算部５７は、図５のフローチャートに示すように、まず、σoldの値を０に、タップ係数算出のためのオフセット量をシンボル周期Ｔに初期設定する（Ｓ２１）。
【００４４】
次いで、受信信号点分散計算部５６からのσの受信を待ち（Ｓ２２）、σを受信すると、受信したσとσoldの値を比較する（Ｓ２３）。
【００４５】
σの値がσoldの値より大きい場合、受信したσを新しいσoldとして記憶し（Ｓ２４）、記憶しているオフセット量（初回の場合はＴ）の半分を新しいオフセット量（初回の場合はＴ／２）として記憶し（Ｓ２５）、遅延時間τに新しいオフセット量を加えてタップ係数を計算する（Ｓ２６）。
【００４６】
σの値がσoldの値以下の場合、σの値がσoldの値より小さいか判定し（Ｓ２７）、σの値がσoldの値より小さい場合、遅延時間τに記憶しているオフセット量の符号を反転した値を２回加えてタップ係数を計算する（Ｓ２８）。
【００４７】
そして、計算したタップ係数をタップ係数制御部５８に出力してルートロールオフフィルタ５２に算出したタップ係数を設定させ（Ｓ２９）、受信信号点分散計算部５６に再度σの算出を要求し（Ｓ３０）、Ｓ２２に戻って受信信号点分散計算部５６からσを受信するのを待つ。
【００４８】
このような処理を繰り返し、Ｓ２７の判定でσの値がσoldの値と等しいと判定されたとき、これらの処理を終了する。
【００４９】
このような処理が終了した後のルートロールオフフィルタ５２の出力信号のアイパターンは図６（２倍アップサンプル、Ｃ／Ｎ＝∞）のようになり、２倍アップサンプルでも、ほぼ完全なアイ開口が得られている。
【００５０】
このように本実施形態においては、受信信号点分散計算部５６で一定期間内の受信信号点の値が同じものの個数の自乗の総和を受信信号点の分散度を示す値σとして計算し、タップ係数計算部５７でσの値が大きくなるようにタップ係数が算出され、σの値が変化しなくなるまで続けられるので、受信信号点が収束し、１／Ｎダウンサンプル部５３ａ，５３ｂのサンプル点が最適サンプル点に最も近づき、アップサンプルの倍数を大きくして計算量を増やさなくても精度の良いシミュレーションを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態の伝送路シミュレーションプログラムがシミュレーションする伝送システムのブロック図である。
【図２】その理想的な受信信号点を示す図である。
【図３】その受信信号点分散計算部の処理を説明するフローチャートである。
【図４】その受信信号点の分布マップテーブルを示す図である。
【図５】そのタップ係数計算部の処理を説明するフローチャートである。
【図６】その処理を終了した後の受信信号のアイパターンを示す図である。
【図７】従来の伝送路シミュレーションプログラムがシミュレーションする伝送システムのブロック図である。
【図８】従来の伝送路シミュレーションプログラムにおいて１６倍アップサンプルで処理を行ったときの受信信号のアイパターンを示す図である。
【図９】従来の伝送路シミュレーションプログラムにおいて２倍アップサンプルで処理を行ったときの受信信号のアイパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  エラーカウント部
１１  デジタルデータ発生部
１２  符号比較部
１３  カウンタ部
２  送信装置
２１  直列／並列変換部
２２ａ，２２ｂ  レベル変換部
２３ａ，２３ｂ  Ｎ倍アップサンプル部
２４  ルートロールオフフィルタ
２５  直交変調器
２６  帯域通過フィルタ
２７  タップ係数制御部
２８  正弦発振器
３  中継装置
３１  入力フィルタ
３２  非線型増幅器
３３  出力フィルタ
３４、３５  タップ係数制御部
４  Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise Ratio）設定部
４１  雑音発生部
４２  加算器
５  受信装置
５１  直交復調器
５２  ルートロールオフフィルタ
５３ａ，５３ｂ  １／Ｎダウンサンプル部
５４  符号判定部
５５  並列／直列変換部
５６  受信信号点分散計算部
５７  タップ係数計算部
５８  タップ係数制御部
５９  正弦発振器
６  受信装置
６１  タップ係数制御部
【図１】
2005303824.tif 000003
【図２】
2005303824.tif 000004
【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】
2005303824.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005303824.tif 000011