(57)【要約】【課題】システムの線形挙動を較正するためのより低コストの構成を提供する。【解決手段】減衰された刺激と応答を使用して非線形の挙動を較正し、未知の刺激とより低コストの信号源(201)及び受信器(402)を用いた較正が可能なシステム及び方法が開示される。試験対象デバイス(603)を信号(S１(t))で刺激し、次に、それと同じ信号の減衰バージョン(S２(t))で刺激する(707)ことによって、これらの応答(r１(t),r２(t))間の非線形性の差を信号源ではなくデバイスに帰することができる。これの代わりに、または、刺激の減衰と併せて、応答振幅の異なるデバイスの出力を選択的に減衰させて(711)、受信器(602)がほぼ同じ振幅(r'１(t),r'２(t)) を測定するようにすることができる。これによって、測定値間の非線形性の差を受信器ではなくデバイスに帰することができる。２つ以上の異なる信号源(801,804)を使用することもできるが、この場合は、複数の応答が測定される(712)。【選択図】図２
2007163484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（６０３）を較正する方法において、
少なくとも１つの信号源（６０１）によって少なくとも１つの信号（Ｓ（ｔ））を生成するステップ（７０３）と、
前記少なくとも１つの信号を前記装置の入力に印加するステップ（７０７）と、
受信器（６０２）によって前記装置の少なくとも１つの応答（ｒ１（ｔ））を計測するステップ（７１２）と、
前記少なくとも１つの信号源と前記受信器の間の信号経路内に配置された少なくとも１つの減衰器（６０４、６０５）の減衰値を変更するステップ（７０７、７１１）であって、前記少なくとも１つの減衰器及び前記少なくとも１つの信号源の特性を使用して数学モデルの非線形歪み項の算出（７１６）が可能であるステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの減衰器の少なくとも１つ（６０４）は、前記信号源と前記装置の間に配置される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの減衰器の少なくとも１つ（６０５）は、前記装置と前記受信器の間に配置される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの減衰器はゼロの減衰値設定を有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
装置（８０３）を較正するシステムにおいて、
前記装置の入力に結合された少なくとも１つの信号源（６０１、８０１、８０４）と、
前記装置の出力に結合された受信器（６０２）と、
前記信号源と前記受信器の間の信号経路内に切り換え可能に配置された少なくとも１つの減衰器（６０４、６０５）であって、前記受信器によって実行される計測により、前記少なくとも１つの減衰器及び前記少なくとも１つの信号源の特性を使用した数学モデルの非線形歪み項の算出（７１６）が可能であることからなる、少なくとも１つの減衰器
を備える、システム。
【請求項６】
１つ又は複数の減衰器（６０４）が、前記信号源と前記装置の間に配置される、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
１つ又は複数の減衰器（６０５）が、前記装置と前記受信器の間には配置される、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
装置（８０３）を較正するシステムにおいて、
２つ以上の信号源（８０１、８０４）と、
前記２つ以上の信号源の間に配置されたコンバイナ（８０５）であって、前記信号源の１つ又は複数のものの組み合わせを前記装置の入力に選択的に結合するべく動作可能なコンバイナ
を備える、システム。
【請求項９】
信号源（１１０１）を較正する方法において、
前記信号源によって第１信号（Ｓ１（ｔ））を生成するステップ（７０３）と、
前記第１信号（ｒ’１（ｔ））を計測するステップ（７１２）と、
前記信号源によって第２信号（Ｓ２（ｔ））を生成するステップと、
前記第２信号を減衰させ、これにより、前記減衰した第２信号（ｒ’２（ｔ））が前記第１信号と略同一の振幅となるようにするステップ（７０７）と、
前記減衰した第２信号を計測するステップと、
前記第１信号及び前記第２信号の特性を前記減衰の値と共に使用して、数学モデルの非線形歪み項を算出するステップ（７１６）
を含む、方法。
【請求項１０】
受信器（１２０２）を較正する方法において、
信号源（１２０１）によって信号（Ｓ（ｔ））を生成するステップと、
前記受信器によって前記信号を計測するステップ（７１２）と、
前記信号を減衰させるステップ（７１１）と、
前記減衰した信号（Ｓ２（ｔ））を計測するステップと、
前記信号の前記計測値及び前記減衰した信号の前記計測値の特性を前記減衰の値と共に使用して、数学モデルの非線形歪み項を算出するステップ（７１６）
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、システムの線形動作の較正に関するものであり、更に詳しくは、非理想的な試験装置を使用したシステムの非線形動作の特徴判定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
すべてのアナログ電子装置は、非線形動作（非線形挙動）を行うなんらかのコンポーネントを備えている。しばしば、システムの精度は、それを構成するコンポーネントの非線形性によって制限される。例えば、信号生成器及び信号分析器は、現在、そのアナログ及び混合信号コンポーネントの非線形動作に起因して、ダイナミックレンジが制限される。しばしば、このようなシステムを線形化するためにデジタル信号処理が使用される。
【０００３】
非線形動作を示すシステムを線形化するいくつかの技法は、その非線形動作の数学モデルを構築するステップを含む。システムが「弱い」非線形性を示す場合には、システムの非線形モデルと出力又は入力を使用してシステムの非線形動作を予測することが可能である。適切なモデルを用いて、データを事前又は事後に歪ませて、システムを線形化することが可能である。特定システムの非線形モデルを特徴付け、それをいくつかの関係したシステムに適用するのが一般的である。この場合には、モデル構造は、アプリケーション間において変化しないが、そのモデルの係数の再調整が必要になる場合がある。この較正プロセスにより、一般的なモデルの構造を特定のシステムに対して適合（フィット）させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
較正のプロセスは、通常、時間がかかり、特殊な装置を必要とする。典型的な較正方法においては、刺激信号を非線形装置に印加した後に、装置の応答を計測する。刺激と応答の間の差の非線形成分により、非線形モデルを較正するのに必要な情報が得られる。この方法の基礎をなしている想定は、刺激と応答が既知であるということである。多くの状況において、これは、不合理な想定ではない。又、典型的な較正方法は、較正対象のシステムよりもはるかに線形性を有する信号源又は受信器を利用する。残念ながら、被検装置（ＤＵＴ）が高度な線形性を有している場合には、被検装置の非線形動作に見合った誤差を導入することなしに波形を生成又はキャプチャする試験装置を見出すことは、多くの場合に困難又は不可能である。このような試験装置が利用可能である場合にも、較正のみを目的として線形化されるシステムに組み込むには、それらは、多くの場合にコストがかかり過ぎる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の代表的な実施形態は、不完全な（非線形）信号源又は不完全な（非線形）信号受信器を用いて、または、不完全な（非線形）信号源と不完全な（非線形）信号受信器の両方を同時に用いて、非線形モデルを較正する方法を提供する。又、本発明の代表的な実施形態は、非線形等化に対するブラインド法（未知の刺激信号を使用可能な方法）をも提供する。これらの特徴は、較正信号の先験的な知識、高度な線形性を有する信号源、及び高度な線形性を有する信号受信器を必要とする前述の典型的な較正法とは対照的である。
【０００６】
本発明の代表的な実施形態では、オリジナルの刺激に対する応答を、減衰した刺激に対する応答と比較する。一般に、減衰した刺激は、オリジナルの刺激よりも、ＤＵＴ内において低レベルの非線形動作を生成する。減衰器は、高度な線形性を有しているため、非線形性の差の原因をＤＵＴに帰することができる。信号源及び信号受信器内における非線形性が計測に非線形性を導入しないように、入力信号と出力信号の両方に対して減衰を用いることができる。即ち、信号源は、２つ以上の刺激レベルについて同一信号を生成可能であるが、刺激レベルにおける差は、信号源の出力の変化ではなく、線形減衰器に起因する。この結果、信号源の動作が正確に再現され、信号源の非線形性が計測結果に現れなくなる。同様に、信号受信器に現れる信号が略同一の大きさとなるように、ＤＵＴからの信号出力を減衰の様々なレベルによって減衰させることが可能である。この結果、信号受信器は、受信信号の範囲にわたって線形であるものと想定することができる。このため、観察される任意の非線形動作の原因をＤＵＴに帰することができる。
【０００７】
本発明の代表的な実施形態では、個別に、並びに線形的な組み合わせにおいて、複数の刺激に対する応答を比較するが、この場合に、それぞれの信号源は、個別の場合の応答と組み合わせの場合の応答の両方の計測に対して一貫性のある信号を生成する。即ち、第１信号源は、第１信号を生成することができ、その応答が計測される。次いで、第２信号源は、第２信号を生成することができ、その応答が計測される。最後に、同じ第１信号を生成する第１信号源と、同じ第２信号を生成する第２信号源を用いて、第１信号と第２信号を線形的に組み合わせて第３信号を生成することができる。第３信号の応答は計測可能であり、この応答における任意の非線形性の原因を、装置内における非線形性に帰することができる。又、刺激の線形的な組み合わせを使用する代表的な実施形態においては、受信器内における非線形性の影響を最小にするために、前述した装置出力の減衰を使用することもできる。
【０００８】
本発明の代表的な実施形態によれば、特別な装置を利用することなく較正を実行することが可能であり、これらは、任意の波形と共に適用可能である。線形システムのスケーリング及び加算性（付加性）は、非線形システムにおいては遵守されないため、較正対象の装置外の線形スケーリング又は付加信号は、線形及び非線形システム動作の間の差を強調する。そのような差を使用して、動作の非線形モデルを構築及び較正することが可能である。信号源及び受信器は、既知の信号を完全には複製又は計測することはできないが、任意の信号に対するそれらの動作は、しばしば、適切に反復させることが可能である。この反復可能性を使用して信号を整合的に（すなわち、整合した状態で）平均化可能であり、この結果、減衰によって損なわれうるダイナミックレンジが回復される。
【０００９】
以上は、以下の本発明の詳細な説明を十分に理解できるように、本発明の特徴と技術的な利点をかなり広範に概説したものである。以下、本発明の請求項に係る発明の主題を形成する本発明の更なる特徴及び利点について説明する。開示される概念及び特定の実施形態は、本発明と同じ目的を達成するために、その他の構造を変更又は設計するための基礎として容易に使用可能であることを当業者であれば理解するであろう。又、当業者であれば、それらの等価な構造が、添付の特許請求の範囲に記述されている本発明の思想及び範囲を逸脱しないことを認識するであろう。構成と動作方法の両面に関して本発明を特徴付けていると考えられる新規な特徴については、更なる目的及び利点と共に、添付の図面並びに以下の説明から十分に理解することができよう。但し、図面のそれぞれは、例示と説明を目的として提供されているものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではないことを十分に理解されたい。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明のより十分な理解のために添付図面を参照して説明する。
【００１１】
本明細書に開示されている発明の概念は、刺激の減衰又は線形的な組み合わせ及び／又は被検装置（ＤＵＴ。被験デバイスともいう）からの応答の減衰を使用した非線形モデルの較正に使用するべく適合可能であることを理解されたい。以下で説明するのは、特定の実施形態であり、本発明は、記述されている実施形態にのみ限定されるものではないことを理解されたい。
【００１２】
図１は、従来技術による較正構成１０を示している。理想的な信号源１０１が、ＤＵＴ１０３を刺激し、理想的な受信器１０２が計測値を収集する。まず、理想的な信号源１０１が刺激ｓ１（ｔ）を生成し、ＤＵＴ１０３が応答ｒ１（ｔ）を出力する。次に、理想的な信号源１０１が刺激ｓ２（ｔ）を生成し、ＤＵＴ１０３が応答ｒ２（ｔ）を出力する。理想的な信号源１０１と理想的な受信器１０２は、真に理想的なものでなくてもよいが、これらは、応答ｒ１（ｔ）及びｒ２（ｔ）の計測値における任意の非線形性について、その非線形性の原因をＤＵＴ１０３に帰することができるように、ＤＵＴ１０３と比べて高度な線形性を有している。但し、ＤＵＴ１０３が非常に高度な線形性を有している場合には、適切な性能を有する理想的な信号源１０１及び理想的な受信器１０２を得ることは困難かまたは現実的ではないであろう。
【００１３】
図２は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成２０は、非理想的な信号源２０１と共に使用するための較正構成を例示している。非理想的な信号源（すなわち、理想的でない信号源）２０１は、ＤＵＴ２０３の性能と比較すると、高度な線形性能を有する（または高度な線形性能でもって）２つの異なる刺激信号を生成することは期待されないことから、非理想的（すなわち、理想的ではない）と考えられる。従って、非理想的な信号源２０１は、単一の刺激ｓ（ｔ）のみを生成するべく設定される。減衰器２０４が、非理想的な信号源２０１と受信器２０２の間の信号経路内に配置されている。図２に示されている実施形態においては、減衰器２０４は、非理想的な信号源２０１とＤＵＴ２０３の間に配置されている。減衰器２０４は、０ｄＢ（減衰なし）とＮｄＢとで切り換え可能とすることができ、または、０ｄＢの減衰の場合には、減衰器を除去し、ＮｄＢの減衰の場合には、減衰器を所定の位置に配置するようにすることも可能である。減衰が０の値に設定された際には（即ち、減衰が存在しない場合には）、生成される刺激ｓ（ｔ）は、印加される刺激ｓ１（ｔ）となり、これがＤＵＴ２０３に印加される。ＤＵＴ２０３は、応答ｒ１（ｔ）を受信器２０２に出力する。減衰がＮｄＢの値に設定された場合には、生成される刺激ｓ（ｔ）が、印加される刺激ｓ２（ｔ）となり、これがＤＵＴ２０３に印加される。ＤＵＴ２０３は、応答ｒ２（ｔ）を受信器２０２に出力する。減衰器２０４は線形であると想定可能であるため、応答ｒ１（ｔ）及びｒ２（ｔ）における任意の非線形性を、非理想的な信号源２０１ではなく、ＤＵＴ２０３に帰することができる。
【００１４】
減衰器２０４は、周波数依存性の動作を行いうるが、これによって、それぞれが特定の周波数帯域に対する減衰器２０４の機能を提供する複数の減衰器についての要件が生じうる。更には、較正構成２０は、２つのレベルの減衰（０及びＮｄＢ）を有するものとして説明されているが、それは、多数のレベルの減衰又は２レベルの減衰（Ｎ１ｄＢとＮ２ｄＢ：この場合には、いずれのレベルも０ではない）を使用することも可能である。
【００１５】
図３は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正方法の一実施形態を示す方法３０を示している。尚、方法３０の説明においては、図２の較正構成２０を参照されたい。プロセス３０１において、刺激信号ｓ（ｔ）が生成され、減衰を伴うことなしに、ＤＵＴ２０３に印加される（プロセス３０２）。プロセス３０３において、受信器２０２が計測値を収集する。信号源２０１が同じ刺激信号ｓ（ｔ）を生成している状態で、減衰が印加されてｓ２（ｔ）が生成される（プロセス３０４）。計測値の別の組が収集され（プロセス３０５）、プロセス３０６における非線形モデル項の生成が可能となる。ノイズフロアを低減するために、整合的に計測値を平均化することができる。
【００１６】
図４は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成４０は、非理想的な受信器４０２と共に使用するための較正構成を例示している。非理想的な受信器４０２は、ＤＵＴ４０３の性能と比較すると、高度な線形性能を有する（または高度な線形性能でもって）２つの異なる刺激信号を計測することが期待されないことから、非理想的と考えられる。信号源４０１は、ｓ１（ｔ）とｓ２（ｔ）という２つの刺激波形を生成し、これらは、スケールファクタ（たとえば係数）が異なっている。ＤＵＴ４０３は、ｓ１（ｔ）によって刺激されると応答ｒ１（ｔ）を生成する。減衰器４０４を０ｄＢの減衰値に切り換えることにより、計測応答ｒ’１（ｔ）を非理想的な受信器４０２に送信する。減衰器４０４は、０の減衰値を提供するために除去されるか、又はバイパスされることが必要になるものであってもよい。ＤＵＴ４０３は、ｓ２（ｔ）によって刺激されると応答ｒ２（ｔ）を生成する。減衰器４０４をＭｄＢの減衰値に設定することにより、ｒ２（ｔ）を計測応答ｒ’２（ｔ）に減衰させる（この場合に、Ｍは、ｒ’２（ｔ）がｒ’１（ｔ）と略同一の振幅を有するように選択される）。この結果、非理想的な受信器４０２は、ｒ’１（ｔ）の振幅からｒ’２（ｔ）の振幅までの振幅範囲にわたって線形であるものと仮定することができる。従って、計測された減衰した応答ｒ’１（ｔ）及びｒ’２（ｔ）における任意の非線形性を、非理想的な受信器４０２ではなく、ＤＵＴ４０３に帰することができる。
【００１７】
減衰器４０４は、周波数依存性の動作を行いうるが、これにより、それぞれが特定の周波数帯域に対する減衰器４０４の機能を提供する複数の減衰器についての要件が生じうる。較正構成４０は、０及びＭｄＢという２つの減衰レベルを有するものと説明されているが、それは、多数の減衰レベル又は２つの減衰レベル（Ｍ１ｄＢとＭ２ｄＢ：この場合には、いずれのレベルも０ではない）を使用することができる。更に、前述の説明においては、ｓ１（ｔ）が印加された場合に、０の減衰値を付与し、ｓ２（ｔ）が印加された場合に、ＭｄＢの減衰値を付与するが、低い方の減衰値を最初に使用するという要件は存在しておらず、且つ、図４に示されているＭｄＢ値は、図２に示されているＮｄＢと、必ずしも同一の値ではない。ＮｄＢとＭｄＢという用語は、適切な非ゼロの減衰値を表す。
【００１８】
図５は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正方法の一実施形態を例示する方法５０を示している。方法５０の説明においては、図４の較正構成４０を参照されたい。プロセス５０１において、第１刺激信号ｓ１（ｔ）が生成され、プロセス５０２において、ＤＵＴ４０３に印加される。プロセス５０３において、受信器４０２が計測値を収集する。プロセス５０４において、第２刺激信号ｓ２（ｔ）が生成され、プロセス５０５において、ＤＵＴ４０３に印加される。プロセス５０４は、ｓ２（ｔ）を生成するために、減衰を伴うｓ１（ｔ）の生成を含むことが可能である。プロセス５０６において、ＤＵＴ４０３の出力に対して補償減衰を適用し、これにより、プロセス５０７において計測される応答が、プロセス５０３において計測された応答と略同一の振幅を有するようにする。ノイズフロアを低減するために、整合的に計測値を平均化することができる。プロセス５０８において、非線形モデル項が生成される。
【００１９】
図６は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成６０は、非理想的な信号源６０１及び非理想的な受信器６０２と共に使用するための較正構成を例示するものである。非理想的な信号源６０１及び非理想的な受信器６０２は、いずれも、ＤＵＴ６０３の性能と比較すると、高度な線形性能でもって動作することが期待されないことから、非理想的と考えられる。非理想的な信号源６０１は、２つの異なる刺激信号を、線形性を有するように（または線形的に）生成することが期待されないため、刺激ｓ（ｔ）のみを生成するように設定される。非理想的な信号源６０１とＤＵＴ６０３の間には、減衰器６０４が配置されている。減衰器６０４は、０ｄＢ（減衰なし）とＮｄＢとで切り換え可能なものとすることができ、または、０ｄＢの減衰の場合には、減衰器を除去し、ＮｄＢの減衰の場合には、減衰器を所定位置に配置するようにすることも可能である。減衰が０の値に設定された場合には（即ち、減衰がない場合には）、生成される刺激ｓ（ｔ）は印加される刺激ｓ１（ｔ）となり、これがＤＵＴ６０３に印加される。ＤＵＴ６０３は応答ｒ１（ｔ）を出力する。減衰器６０５を適切な減衰値（０ｄＢ又はＭｄＢ）に切り換えることにより、応答ｒ１（ｔ）を計測応答ｒ’１（ｔ）に減衰させ、これが、非理想的な受信器６０２によって計測される。この減衰値は、後述するように、ｒ’１（ｔ）が計測応答ｒ’２（ｔ）と略同一の振幅となるように選択される。減衰器６０５は、０の減衰値を提供するために除去されるか、又はバイパスされることを要するものであってもよい。
【００２０】
非理想的な信号源６０１がｓ（ｔ）を生成している状態で、減衰器６０４をＮｄＢの値に設定する。生成される刺激ｓ（ｔ）は、印加される刺激ｓ２（ｔ）となり、これが、ＤＵＴ６０３に印加される。ＤＵＴ６０３は、応答ｒ２（ｔ）を出力する。減衰器６０５を適切な減衰値（０ｄＢ又はＭｄＢ）に切り換えることにより、応答ｒ２（ｔ）を計測応答ｒ’２（ｔ）に減衰させ、これが、非理想的な受信器６０２によって計測される。この減衰値は、ｒ’２（ｔ）がｒ’１（ｔ）と略同一の振幅となるように選択される。この結果、計測された減衰した応答ｒ’１（ｔ）及びｒ’２（ｔ）内における任意の非線形性を、非理想的な信号源６０１又は非理想的な受信器６０２ではなく、ＤＵＴ６０３に帰することができる。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、２つを上回る複数の減衰値が使用可能であることに留意されたい。これらの複数の減衰値は、０ｄＢの減衰値を含む場合も含まない場合もある。更には、ＤＵＴ６０３における非線形性を特徴付けるべく、多数の周波数帯域の信号を含む多数の生成された刺激信号が使用可能である。減衰器６０４は、周波数依存性の動作を行い得るが、これによって、各々が特定の周波数帯域に対する減衰器６０４の機能を提供する、多数の減衰器についての要件が生じうる。
【００２２】
図７は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正方法の一実施形態を例示する方法７０を示している。方法７０は、多数の刺激信号が使用可能であることを示している。それぞれの刺激信号ごとに、場合によっては０の減衰値を含む、減衰の組が存在する。それぞれの刺激減衰ごとに、場合によっては０の減衰値を含む、応答減衰の組が存在する。プロセス７０１において、生成される刺激信号の組をカウントするためのインデックスａを０に設定する。プロセス７０２において、インデックスａを増分する。ステップ７０２の第１の反復により、ａが１に設定される。これが、ａについて使用される唯一の値の場合もあれば、そうでない場合もある。プロセス７０３において、Ａ個のうちのａ番目の刺激信号（または、番号ａの刺激信号）を生成する（この場合に、Ａは、生成される異なる刺激信号の合計数を表す）。プロセス７０４において、現在の刺激信号に基づいてＢ個の刺激減衰の組を選択する。プロセス７０５において、インデックスｂを０にリセットし、次いで、増分する（プロセス７０６）。ｂのリセットと増分の理由は、プロセス７０２及び７０３に戻ることによって多数の刺激信号が生成された場合に、減衰を適用する入れ子になった反復を可能にするためである。
【００２３】
プロセス７０７において、場合によっては０の減衰値を含む、刺激減衰を選択し、印加する。プロセス７０８において、現在の刺激信号と現在の刺激減衰に基づいてＣ個の応答減衰の組を選択する。Ｃ個の応答減衰の組は、複数のＤＵＴ応答レベルを計測のための類似した振幅レベルにすることができるように、補償値を含むことが可能である。プロセス７０９において、ｃを０に設定し、次いで、増分する（プロセス７１０）。プロセス７１１において、Ｃのうちのｃ番目（または番号ｃ）の応答減衰を適用し、受信器が計測値の組を収集する（プロセス７１２）。判定プロセス７１３において、現在の刺激信号及び刺激減衰について別の応答減衰が望ましい場合には、手順はプロセス７１０に戻り、ｃを増分する。判定プロセス７１４において、現在の刺激信号について別の刺激減衰が望ましい場合には、手順はプロセス７０６に戻り、ｂを増分する。判定プロセス７１５において、別の刺激が望ましい場合には、手順はプロセス７０２に戻り、ａを増分する。新しい刺激信号は、異なる生成器からの信号であってもよく、或いは、複数の生成器からの信号の組み合わせであってもよい。プロセス７１６において、刺激、減衰、及び計測値の知識を使用して非線形モデル項を生成する。ノイズフロアを低減するべく、計測値を整合的に平均化することができる。
【００２４】
図６と方法７０が、その他の特定の実施形態を導出可能な一般的な較正構成を示していることは、当業者には容易に明らかであろう。例えば、図２の較正構成２０は、減衰器６０５を０に設定することによって得ることが可能である。図３の方法３０は、Ａが１であり、Ｂが２であり、Ｃが１となるように、図７を参照して説明した変数を設定することにより導出可能である。図４の較正構成４０は、減衰器６０４を０に設定することにより導出可能である。図５の方法５０は、Ａを２に、Ｂを１に、そして、Ｃを２に設定するか、或いは、Ａを１に、Ｂを２に、そして、Ｃを２に設定することによるなど、複数の方法によって導出可能である。図６の較正構成６０を使用するための１つの可能な手順では、Ａが１に、Ｂが２に、そして、Ｃが２に設定されるであろう。
【００２５】
図８は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成８０は、複数の非理想的な信号源８０１及び８０４、並びに線形コンバイナ８０５と共に使用するための較正構成を例示するものである。非理想的な信号源８０１及び８０４は、いずれも、ＤＵＴ８０３の性能と比較すると、高度な線形性能を有する（または高度な線形性能でもって）２つの異なる刺激信号を生成することが期待されないことから、非理想的と考えられる。非理想的な信号源８０１及び非理想的な信号源８０４は、いずれも、２つの異なる刺激信号を、線形性を有するように（または線形的に）生成することが期待されないので、それぞれが単一の刺激ｓ１（ｔ）、ｓ２（ｔ）だけを生成するように設定される。信号ｓ１（ｔ）がコンバイナ８０５を単独で通過するときには（又は、コンバイナ８０５をバイパスした場合には）、ＤＵＴ８０３はｒ１（ｔ）で応答する。受信器８０２はｒ１（ｔ）を計測する。信号ｓ２（ｔ）がコンバイナ８０５を単独で通過したときには（又は、コンバイナ８０５をバイパスした場合には）、ＤＵＴ８０３はｒ２（ｔ）で応答する。受信器８０２は、ｒ２（ｔ）を計測する。信号ｓ１（ｔ）及びｓ２（ｔ）がコンバイナ８０５によって線形性的に組み合わせられ、入力刺激ｓ１（ｔ）＋ｓ２（ｔ）となった場合には、ＤＵＴ８０３はｒ３（ｔ）で応答する。受信器８０２はｒ３（ｔ）を計測する。計測応答が、減衰の後に、すべて略同一の振幅となるように、減衰器を使用して計測を行うことが可能であることに留意されたい。即ち、受信器８０２が、すべてが略同一の振幅を有する信号を計測するように、応答ｒ１（ｔ）、ｒ２（ｔ）、及びｒ３（ｔ）を減衰させることができる。
【００２６】
図９は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正方法の一実施形態を例示する方法９０を示している。方法９０の説明においては、図８の較正構成８０を参照されたい。プロセス９０１において、第１刺激信号ｓ１（ｔ）を生成し、プロセス９０２において、ＤＵＴ８０３に印加する。受信器８０２は、計測値の組を収集する（プロセス９０３）。プロセス９０４において、第２刺激信号ｓ２（ｔ）を生成し、プロセス９０５において、ＤＵＴ８０３に印加する。受信器８０２は、計測値の組を収集する（プロセス９０６）。プロセス９０７において、ｓ１（ｔ）及びｓ２（ｔ）を線形コンバイナ８０５によって線形的に組み合わせ、ＤＵＴ８０３に印加する。受信器８０２は、計測値の組を収集する（プロセス９０８）。ノイズフロアを低減するために、計測値を整合的に平均化可能である。プロセス９０９において、非線形モデル項を生成する。尚、図７の方法７０は、Ａを３に、Ｂを１に、そして、Ｃを１に設定することにより、方法９０と同等のものになることに留意されたい。又、図８の較正構成８０は、ＤＵＴ８０３と受信器８０２の間に減衰器を含むことができることにも留意されたい。方法９０は、Ａを３に設定し、且つ、プロセス７０３の少なくとも１つの反復においてコンバイナ８０５を使用することにより、方法７０から導出可能である。
【００２７】
図１０は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成１００は、信号源１００１及び受信器１００２と共に使用するための較正構成を例示するものであり、この場合には、一方が基準として使用され、他方が較正対象である。減衰器１００３は、基準内における可能性のある非線形性が他方の装置の較正に対して影響を及ぼすのを防止する。
【００２８】
図６及び方法７０は、ＤＵＴが信号源自体又は信号受信器であると考えられる一般的な較正構成を例示するものであることは、当業者には容易に明らかであろう。例えば、図１０の較正構成１００は、減衰器６０４を０に設定して、ＤＵＴ６０３を非理想的な信号源６０１と組み合わせるか、或いは、減衰器６０５を０に設定して、ＤＵＴ６０３を非理想的な受信器６０２と組み合わせることによるなど、複数の方法で導出可能である。図７の方法７０を使用して、基準としての非理想的な受信器によって非線形信号源を較正するための１つの可能な適合法は、Ａを１より大きな値に設定し、Ｂを１に設定し、Ｃを１より大きな値に設定することであろう。図７の方法７０を使用して、基準としての非理想的な信号源によって非線形受信器を較正するための１つの可能な適合法は、Ａを１に、Ｃを１に、そして、Ｂを１より大きな値に設定することであろう。更には、図８の較正構成８０を使用して、ＤＵＴ８０３を受信器８０２と組み合わせ、且つ、図９の方法９０を使用することにより、非線形受信器を較正することができる。
【００２９】
図１１は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成１１００は、非線形モデル１１０３内に示されている非線形信号源１１０１を較正するための較正構成を例示するものである。非線形信号源１１０１は、２つの波形ｓ１（ｔ）とｓ２（ｔ）を生成する。これらは、スケールファクタ（または係数）が異なることが意図されているが、較正を目的としてモデル化される信号源１１０１に帰することが可能な非線形性を含みうる。減衰器１１０４は、非理想的な受信器１１０２における可能性のある非線形性が非線形信号源１１０１の較正に影響を及ぼすことを防止する。ｓ１（ｔ）が非理想的な受信器１１０２に送信されるように、減衰器１１０４を０ｄＢの減衰値に切り換え可能である。この構成においては、ｒ’１（ｔ）は、ｓ１（ｔ）に等しい。減衰器１１０４をＭｄＢの減衰値に設定することにより、ｓ２（ｔ）をｒ’２（ｔ）に減衰させることが可能であり、この場合に、Ｍは、ｒ’２（ｔ）がｒ’１（ｔ）と略同一の振幅を有するように選択される。この結果、非理想的な受信器１１０２は、ｒ’１（ｔ）の振幅からｒ’２（ｔ）の振幅までの振幅範囲にわたって線形であるものと想定することができる。従って、計測信号ｒ’１（ｔ）及びｒ’２（ｔ）における任意の非線形性は、非理想的な受信器１１０２ではなく、非線形信号源１１０１に起因するものである。
【００３０】
図１２は、本明細書に開示されている概念にしたがう較正構成の一実施形態を示している。較正構成１２００は、非線形モデル１２０３内に示されている非線形受信器１２０２を較正するための較正構成を例示するものである。非理想的な信号源１２０１は、単一の波形ｓ（ｔ）を生成し、これは、減衰されずにｓ１（ｔ）として留まるか、或いは、ＮｄＢだけ減衰されてｓ２（ｔ）になる。較正構成１２０においては、受信器１２０２に帰することができる非線形性を、較正を目的としてモデル化する。減衰器１２０４は、非理想的な信号源１２０１における可能性のある非線形性が非線形性受信器１２０２の較正に影響を及ぼすのを防止する。ｓ（ｔ）が非線形受信器１１０２に送信されるように、減衰器１２０４を０ｄＢの減衰値に切り換え可能である。この構成では、ｓ１（ｔ）は、ｓ（ｔ）に等しい。減衰器１１０４をＮｄＢの減衰値に設定することにより、ｓ（ｔ）をｓ２（ｔ）に減衰させることができる。この結果、非理想的な信号源１１０２における非線形性は、計測に影響を与えなくなる。従って、計測信号ｓ１（ｔ）及びｓ２（ｔ）における任意の非線形性は、非理想的な信号源１２０１ではなく、非線形受信器１２０２に起因するものである。
【００３１】
線形システムのスケーリング及び加算特性（または付加特性）は、非線形システムにおいては遵守されないため、較正対象の装置外の線形スケーリングまたは付加信号は、線形システムの動作と非線形システムの動作との差を浮き彫りにする。このような差を使用することにより、非線形の動作モデルを構築及び較正することが可能である。信号源及び受信器は、既知の信号を完全に複製又は計測できないが、任意の信号に対するそれらの動作は、しばしば、適切に反復可能である。この反復可能性を使用することにより、整合的に信号を平均化することができるが、これにより、減衰によって損なわれる可能性のあるダイナミックレンジが回復される。前述の構成、方法、又は概念を使用して、ＤＵＴ、信号源、又は受信器の非線形の特徴が決定されると、数学モデルの生成が可能である。
【００３２】
１つの方法は、非線形システム用の離散Volterra（ヴォルテラ）級数表現を使用して非線形動作を表すことである。以下の表現においては、非線形項は、２番目以降の加算項として示されている。非線形歪み項は、刺激の任意の遅延バージョンの高次の積として表されることに留意されたい。この表現及び計測データは、刺激の振幅が減少するに伴って、線形項よりも非線形項からの寄与が速く減少することを示している。
【００３３】
【数１】
2007163484.tif 000003
【００３４】
超線形システム（ultralinear system）の非線形動作をモデル化する際には、刺激の妥当な推定値として計測された応答（計測応答）で代用することが可能である。このようなシステムにおいては、高次の歪み係数（ｃｉ，ｊ，ｃｉ，ｊ，ｋ  ，．．．）は、線形係数よりもはるかに小さい。この結果、代用によって生成される高次の積は、モデル化された主要な非線形項よりもはるかに小さくなる。
【００３５】
第１の較正アプローチでは、刺激ｓ１（ｔ）及びｓ２（ｔ）に対する応答ｒ１（ｔ）及びｒ２（ｔ）を、それらのVolterra級数表現において、次のように記述する。
【００３６】
【数２】
2007163484.tif 000004
【００３７】
及び、
【００３８】
【数３】
2007163484.tif 000005
【００３９】
ここで、
【００４０】
【数４】
2007163484.tif 000006
【００４１】
は、切り替えられた減衰器の減衰と周波数依存性の両方をモデル化するものである。
【００４２】
ｓ２は減衰しているため、ｒ２（減衰した刺激のシステム応答）は、ｒ１よりも線形性を有している。以下の式のようにｒ２を完全に線形であるとして取り扱えば、誤差をｒ１の非線形動作の関数として記述することができる。
【００４３】
【数５】
2007163484.tif 000007
【００４４】
ｓ２（ｔ）を置換することにより、次式が得られる。
【００４５】
【数６】
2007163484.tif 000008
【００４６】
非線形モデルに対する単純な最小二乗フィットを使用して係数を決定することができる。例えば、理想的な減衰器係数がα＝０．５であり、Ｎサンプル長の刺激及び応答波形を有する、
【００４７】
【数７】
2007163484.tif 000009
【００４８】
なる形態のモデルにフィッティングさせるために、次の行列を生成する。
【００４９】
【数８】
2007163484.tif 000010
【００５０】
ｙ＝Ａ・ｘｌｓに対する正式な解は、ｘｌｓ＝（ＡＴＡ）−１ＡＴｙによって与えられ、この場合に、ｘｌｓは、次のとおりである。
【００５１】
【数９】
2007163484.tif 000011
【００５２】
第１の刺激と第２刺激との線形の差を補正するべく利用される更なる方法が存在しうる。ｒ１とｒ２の間の時間遅延を推定するべく、様々な技法が利用可能である。これらの技法に関する説明は、本明細書においては省略する。実際の時間アライメント（タイミングの整合）は、検出された遅延値による刺激波形の補間によって実現される。更に完全な等化は、時間オフセットを除去するための別個の補間を伴うフィルタの形態をとることが可能である。
【００５３】
本明細書に開示されている概念は、弱い非線形のシステムに対して線形最小二乗フィットを使用して、Volterra級数に対する代替となるアプローチを提供する。この例においては、減衰した刺激ｓ２に対する応答ｒ２は、弱い非線形性の状態に留まる。弱い非線形動作を示す超線形システムのモデル化を試みていると仮定する。そのシステムをなんらかの刺激ｓによって励起し、ｓの非線形関数である応答ｒを計測する。
【００５４】
【数１０】
2007163484.tif 000012
【００５５】
ここで、線形係数ｄｉは、線形応答を反転させるように選択される。
【００５６】
この代わりに、上記式を書き換えて、ｓ〔ｎ〕とｒ〔ｎ〕の間の関係を逆転させることも可能である。
【００５７】
【数１１】
2007163484.tif 000013
【００５８】
計測（ｒ１）を実行し、本発明によるシステムが大きな振幅又は位相歪みを導入しないと仮定した場合には（ｉ≠０の場合に、ｄｉ→０であり、ｉ＝０の場合に、ｄｉ→１である）、上記式を次のように単純化することができる。
【００５９】
【数１２】
2007163484.tif 000014
【００６０】
減衰した刺激（ｓ２）の第２の計測（ｒ２）を実行する。ここで、
【００６１】
【数１３】
2007163484.tif 000015
【００６２】
は、減衰器の減衰と周波数依存性の両方をモデル化する。αは、減衰係数の推定値であり、εは、その推定値における誤差を表していることに留意されたい。
【００６３】
時間遅延項（ｃｉ）と歪み項（ｃｉ，ｊ．．．）は小さいものと考えられる。εは刺激に対して小さいことが予想される。第１の刺激応答対において使用されるのと全く同じ歪み関数を使用することにより、減衰した刺激の応答の式を記述することが可能であることに留意されたい。ｓ１を置換し、減衰器の周波数応答項が恐らくは小さいことを認識し、且つ、高次の項を無視すると、次式が得られる。
【００６４】
【数１４】
2007163484.tif 000016
【００６５】
代わりに、（１）を使用して第２刺激に対する応答を記述する。
【００６６】
【数１５】
2007163484.tif 000017
【００６７】
上記式にｓ２の式を代入し、高次の項、時間遅延項（ｃｉ）、歪み項（ｃｉ，ｊ．．．）、及び推定誤差（ε）が小さいとみなすことにより、次式が得られる。
【００６８】
【数１６】
2007163484.tif 000018
【００６９】
最後に、これを最小二乗に適した形態にするために、両辺からｒ１を減算する。
【００７０】
【数１７】
2007163484.tif 000019
【００７１】
既知の応答ベクトルｒ１〔ｎ〕及びｒ２〔ｎ〕が与えられると、上記式を過剰決定連立方程式（over determined system of equations）に形成可能である。最初の例と同様に、この方程式は、最小二乗法を使用して容易に解くことができる。αは既知であり、εは解から決定することができることに留意されたい。この結果、減衰推定値αを更新し、低減された推定誤差εを用いて新しい解を見出すことが可能である。この手順は、適切なレベルの推定誤差が得られるまで反復可能である。
【００７２】
減衰式刺激較正（ASCal）法は、連続した適応型の非線形等化(continuous adaptive nonlinear equalization)にも使用可能である。この状況では、設計者は、利用可能な更なるハードウェアリソースを用意しなければならない。このようなシステムは、このアプローチに値するべく、歪み動作において十分に類似した同一の（減衰式の）信号経路を含むものでなければならない。又、設計者は、減衰刺激較正において、ノイズフロアを低減するための整合性のある信号の平均化の必要性にも取り組まなければならない。ASCalは、計測時間とダイナミックレンジの間のトレードオフに依存する。このトレードオフは、まれにしか行わない較正については有用であろうが、連続的な計測についてはあまり実用的ではないであろう。
【００７３】
本発明は、減衰された刺激と応答を使用して非線形の挙動を較正し、未知の刺激とより低コストの信号源(201)及び受信器(402)を用いた較正が可能なシステム及び方法に関する。試験対象デバイス(603)を信号(S１(t))で刺激し、次に、それと同じ信号の減衰バージョン(S２(t))で刺激する(707)ことによって、これらの応答(r１(t),r２(t))間の非線形性の差を信号源ではなくデバイスに帰することができる。これの代わりに、または、刺激の減衰と併せて、応答振幅の異なるデバイスの出力を選択的に減衰させて(711)、受信器(602)がほぼ同じ振幅(r'１(t),r'２(t)) を測定するようにすることができる。これによって、測定値間の非線形性の差を受信器ではなくデバイスに帰することができる。２つ以上の異なる信号源(801,804)を使用することもできるが、この場合は、複数の応答が測定される(712)。
【００７４】
以上、本発明及びその利点について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって画定される本発明の思想及び範囲を逸脱することなく、様々な変更、置換、又は変形が実行可能であることを理解されたい。又、本出願の範囲は、本明細書に開示されているプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、及びステップの特定の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本明細書に開示されている対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行する又は実質的に同じ結果を実現する既存の又は将来開発されるであろうプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、又はステップを、本発明に従って利用可能であることを本発明の開示内容から容易に理解するであろう。従って、添付の特許請求の範囲には、これらのプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、又はステップが含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来技術による較正構成を示す図である。
【図２】非理想的な信号源と共に使用するための較正構成の一実施形態を示す図である。
【図３】非理想的な信号源と共に使用するための較正方法の一実施形態を示す図である。
【図４】非理想的な受信器と共に使用するための較正構成の一実施形態を示す図である。
【図５】非理想的な受信器と共に使用するための較正方法の一実施形態を示す図である。
【図６】非理想的な信号源及び非理想的な受信器と共に使用するための較正構成の一実施形態を示す図である。
【図７】他の特定の実施形態を導出可能な一般的な較正方法の一実施形態を示す図である。
【図８】複数の非理想的な信号源と共に使用するための較正構成の一実施形態を示す図である。
【図９】複数の非理想的な信号源と共に使用するための較正方法の一実施形態を示す図である。
【図１０】信号源又は受信器を較正する較正構成の一実施形態を示す図である。
【図１１】非理想的な受信器を使用して非線形信号源を較正する較正構成の一実施形態を示す図である。
【図１２】非理想的な信号源を使用して非線形受信器を較正する較正構成の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
２０１、６０１、８０１、８０４、１１０１、１２０１  信号源
２０２、６０２、８０２、１２０２  受信器
２０３、６０３、８０３  装置
２０４、６０４、６０５  減衰器
８０５  コンバイナ
【図１】
2007163484.tif 000020
【図２】
2007163484.tif 000021
【図３】
2007163484.tif 000022
【図４】
2007163484.tif 000023
【図５】
2007163484.tif 000024
【図６】
2007163484.tif 000025
【図７】
2007163484.tif 000026
【図８】
2007163484.tif 000027
【図９】
2007163484.tif 000028
【図１０】
2007163484.tif 000029
【図１１】
2007163484.tif 000030
【図１２】
2007163484.tif 000031