(57)【要約】  【課題】  送信信号を用いずに伝送誤り率特性を推定することができる伝送特性推定装置及び伝送特性推定プログラムを提供すること。  【解決手段】  伝送特性推定装置１００は、ＣＩＲを算出するＣＩＲ算出部１０１と、Ｐａｖｅを算出するＰａｖｅ算出部１０２と、計算機シミュレーションにより雑音成分の統計処理を行う雑音統計処理部１０３と、雑音成分の振幅分布を表示する振幅分布表示部１０４と、閾値を算出する閾値算出部１０５と、デジタル伝送信号のシンボル誤り率特性を推定するＳＥＲ推定部１０６と、デジタル伝送信号の伝送誤り率を表示する誤り率表示部１０７とを備える。【選択図】  図１
2007013587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調方式及び搬送波対雑音電力比が予め定められたデジタル伝送信号の電力と前記デジタル伝送信号の伝送を妨害する妨害波の電力の総和との比を算出する電力比算出手段と、前記デジタル伝送信号の平均電力を算出する平均電力算出手段と、前記電力比算出手段及び前記平均電力算出手段の算出結果に基づいて前記妨害波の統計的性質を解析する統計処理手段と、前記電力比算出手段及び前記平均電力算出手段の算出結果に基づいて前記デジタル伝送信号のシンボルを判定するための閾値を算出する閾値算出手段と、前記妨害波の統計的な解析処理結果と前記閾値とに基づいて前記デジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定するシンボル誤り率推定手段とを備えたことを特徴とする伝送特性推定装置。
【請求項２】
前記シンボル誤り率推定手段によって推定された前記シンボル誤り率に基づいて前記デジタル伝送信号のビット誤り率を算出するビット誤り率算出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の伝送特性推定装置。
【請求項３】
デジタル伝送信号に含まれる雑音成分を解析する雑音解析装置と、前記デジタル伝送信号のシンボルを判定するための閾値を算出する閾値算出手段と、前記雑音解析装置の雑音解析結果及び前記閾値に基づいて前記デジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定するシンボル誤り率推定手段とを備え、
前記雑音解析装置は、前記雑音成分の振幅データを取得する雑音振幅データ取得手段と、前記雑音成分の振幅データに係る所定の統計量を算出する統計量算出手段と、前記統計量に基づいて前記雑音成分の振幅データを正規化し、正規化した正規化振幅の累積確率分布を算出する累積確率分布算出手段とを備えたことを特徴とする伝送特性推定装置。
【請求項４】
前記雑音解析装置は、前記雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と予め定められた基準累積確率分布との比を算出する比算出手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の伝送特性推定装置。
【請求項５】
前記デジタル伝送信号は、熱雑音成分を含み、前記基準累積確率分布は、前記熱雑音成分の振幅の累積確率分布であり、前記比算出手段は、前記雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と前記熱雑音成分の振幅の累積確率分布との比を算出することを特徴とする請求項４に記載の伝送特性推定装置。
【請求項６】
前記デジタル伝送信号は、相互変調歪み成分を含み、前記比算出手段は、前記相互変調歪み成分の正規化振幅の累積確率分布と前記熱雑音成分の振幅の累積確率分布との比を算出することを特徴とする請求項５に記載の伝送特性推定装置。
【請求項７】
前記雑音解析装置は、前記雑音成分の正規化振幅の累積確率分布及び前記基準累積確率分布のデータを所定の確率紙を模した画面に表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項３から請求項６までのいずれか１項に記載の伝送特性推定装置。
【請求項８】
前記シンボル誤り率推定手段によって推定された前記シンボル誤り率に基づいて前記デジタル伝送信号のビット誤り率を算出するビット誤り率算出手段を備えたことを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載の伝送特性推定装置。
【請求項９】
デジタル伝送信号の変調方式及び搬送波対雑音電力比を予め定めるステップと、前記デジタル伝送信号の電力と前記デジタル伝送信号の伝送を妨害する妨害波の電力の総和との比を示す信号対妨害波電力比を算出するステップと、前記デジタル伝送信号の平均電力を算出するステップと、前記信号対妨害波電力比及び前記平均電力に基づいて前記妨害波の統計的性質を解析するステップと、前記信号対妨害波電力比及び前記平均電力に基づいて前記デジタル伝送信号のシンボルを判定するための閾値を算出するステップと、前記妨害波の統計的性質と前記閾値とに基づいて前記デジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定するステップとを含むことを特徴とする伝送特性推定プログラム。
【請求項１０】
前記シンボル誤り率に基づいて前記デジタル伝送信号のビット誤り率を算出するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の伝送特性推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル伝送信号の誤り率特性を推定する伝送特性推定装置及び伝送特性推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル信号を伝送するシステムの性能を評価する試験としては、ビット誤り率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ、以下「ＢＥＲ」という。）特性の評価試験が知られている。この評価試験は、伝送路特性を模擬した実験環境に送受信機を設置して実施されるのが一般的である。また、例えば移動通信システムのように電波を利用するものは、無線伝送路の伝送特性が環境により変動するので、実際に使用される環境下に評価試験装置を設置してＢＥＲ特性の評価試験が実施される場合がある。この場合、評価試験装置の搬入及び移送等によるコストが発生するので、これらのコストを低減し、評価試験を効率的に実施することができる無線伝送路模擬装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９３２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された従来の伝送特性推定装置は、増幅器や回路素子の非線形性によって発生する相互変調歪み成分を含むデジタル伝送信号のＢＥＲ特性を推定することはできなかった。以下、具体的に説明する。
【０００５】
非線形性によって相互変調歪みが発生しやすいデジタル伝送信号としては、例えば地上デジタル放送や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等で用いられるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号がある。以下、ＯＦＤＭ信号を例に挙げ、相互変調歪みについて図１０を用いて説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、線形領域及び非線形領域におけるＯＦＤＭ信号のスペクトラム例を示す模式図である。また、図１０（ｃ）は、相互変調歪みの発生原理を説明するためのスペクトラム例を示す模式図である。
【０００６】
地上デジタル放送で用いられるＯＦＤＭ信号は、例えば図１０（ａ）に示すように、伝送帯域幅がｆＬ〜ｆＨの連続した複数波からなっており、線形領域においては雑音成分として熱雑音成分を含んでいる。熱雑音成分は、その振幅データが正規分布に従うことが知られており、理論的な解析方法は周知である。一方、ＯＦＤＭ信号の増幅率が増大された非線形領域においては、図１０（ｂ）に示すように熱雑音成分に加えて相互変調歪み成分が発生し、これらは伝送系における妨害波となるので、ＯＦＤＭ信号のＢＥＲ特性を劣化させてしまう。
【０００７】
相互変調歪みは、近接した複数の周波数の信号が非線形回路を通った場合に発生する歪みであり、例えば周波数ｆ１及びｆ２の信号が非線形回路を通った場合、ｍｆ１±ｎｆ２（ｍ、ｎは整数）の周波数の信号が現れ、デジタル伝送信号の妨害となってしまう。ｍ±ｎを相互変調の次数と呼び、図１０（ｃ）に示すように、奇数次の相互変調歪み成分が、周波数ｆ１及びｆ２の信号の近傍に現れる。
【０００８】
非線形性が顕著になるに従って、奇数次の相互変調歪み成分の中でも特に３次関数で表される相互変調歪み成分（ＣＴＢ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｔｒｉｐｌｅ  Ｂｅａｔ）、すなわち図１０（ｃ）においては２ｆ１−ｆ２、２ｆ２−ｆ１の周波数の相互変調歪み成分の影響度合いが大きくなり、周波数ｆ１及びｆ２のデジタル伝送信号のＢＥＲ特性を顕著に劣化させることとなる。
【０００９】
また、相互変調歪み成分は、伝送帯域のＢＥＲ特性を劣化させるだけでなく、伝送帯域に隣接する周波数領域においても影響を及ぼす。例えば、周波数ｆＨよりも高い周波数領域にケーブルテレビの伝送帯域を設定した場合でも相互変調歪み成分による影響を受け、ケーブルテレビの伝送信号のＢＥＲ特性が劣化してしまう。
【００１０】
以上のように、相互変調歪み成分を含む雑音成分とＢＥＲ特性とは密接な関係を有しており、雑音成分を解析することによりＢＥＲ特性を推定することは、デジタル信号の伝送特性を推定する上で重要な課題であるが、従来の伝送特性推定装置は、相互変調歪み成分を含むデジタル伝送信号のＢＥＲ特性を推定することはできなかった。したがって、従来はＢＥＲ特性を推定する際に送信信号を用いる方法が採られ、送信信号を用いずにＢＥＲ特性を推定するものは実現されていなかった。
【００１１】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、送信信号を用いずに伝送誤り率特性を推定することができる伝送特性推定装置及び伝送特性推定プログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の伝送特性推定装置は、変調方式及び搬送波対雑音電力比が予め定められたデジタル伝送信号の電力と前記デジタル伝送信号の伝送を妨害する妨害波の電力の総和との比を算出する電力比算出手段と、前記デジタル伝送信号の平均電力を算出する平均電力算出手段と、前記電力比算出手段及び前記平均電力算出手段の算出結果に基づいて前記妨害波の統計的性質を解析する統計処理手段と、前記電力比算出手段及び前記平均電力算出手段の算出結果に基づいて前記デジタル伝送信号のシンボルを判定するための閾値を算出する閾値算出手段と、前記妨害波の統計的な解析処理結果と前記閾値とに基づいて前記デジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定するシンボル誤り率推定手段とを備えた構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、妨害波の統計的性質と閾値とに基づいてデジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定することができるので、送信信号を用いずに伝送誤り率特性を推定することができる。
【００１４】
さらに、本発明の伝送特性推定装置は、前記シンボル誤り率推定手段によって推定された前記シンボル誤り率に基づいて前記デジタル伝送信号のビット誤り率を算出するビット誤り率算出手段を備えた構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、送信信号を用いずにデジタル伝送信号のビット誤り率を推定することができる。
【００１６】
さらに、本発明の伝送特性推定装置は、デジタル伝送信号に含まれる雑音成分を解析する雑音解析装置と、前記デジタル伝送信号のシンボルを判定するための閾値を算出する閾値算出手段と、前記雑音解析装置の雑音解析結果及び前記閾値に基づいて前記デジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定するシンボル誤り率推定手段とを備え、前記雑音解析装置は、前記雑音成分の振幅データを取得する雑音振幅データ取得手段と、前記雑音成分の振幅データに係る所定の統計量を算出する統計量算出手段と、前記統計量に基づいて前記雑音成分の振幅データを正規化し、正規化した正規化振幅の累積確率分布を算出する累積確率分布算出手段とを備えた構成を有している。
【００１７】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、雑音解析装置によって解析された雑音成分の統計的性質に基づいて、送信信号を用いずにデジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定することができる。
【００１８】
また、本発明の伝送特性推定装置は、前記雑音解析装置が、前記雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と予め定められた基準累積確率分布との比を算出する比算出手段を備えた構成を有している。
【００１９】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、送信信号を用いずに雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と予め定められた基準累積確率分布との比を算出することができる。
【００２０】
さらに、本発明の伝送特性推定装置は、前記デジタル伝送信号が、熱雑音成分を含み、前記基準累積確率分布は、前記熱雑音成分の振幅の累積確率分布であり、前記比算出手段は、前記雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と前記熱雑音成分の振幅の累積確率分布との比を算出する構成を有している。
【００２１】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、比算出手段が、雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と熱雑音成分の振幅の累積確率分布との比を算出するので、送信信号を用いずに熱雑音成分の妨害特性との比較ができる。
【００２２】
さらに、本発明の伝送特性推定装置は、前記デジタル伝送信号が、相互変調歪み成分を含み、前記比算出手段は、前記相互変調歪み成分の正規化振幅の累積確率分布と前記熱雑音成分の振幅の累積確率分布との比を算出する構成を有している。
【００２３】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、比算出手段が、相互変調歪み成分の正規化振幅の累積確率分布と熱雑音成分の振幅の累積確率分布との比を算出するので、送信信号を用いずに、相互変調歪み成分がデジタル伝送信号の妨害となる割合を算出することができ、また、熱雑音成分の振幅の累積確率分布に対する相互変調歪み成分の正規化振幅の累積確率分布の乖離を定量的に示すことができる。
【００２４】
さらに、本発明の伝送特性推定装置は、前記雑音解析装置が、前記雑音成分の正規化振幅の累積確率分布及び前記基準累積確率分布のデータを所定の確率紙を模した画面に表示する表示手段を備えた構成を有している。
【００２５】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、表示手段が、雑音成分の正規化振幅の累積確率分布及び基準累積確率分布のデータを所定の確率紙を模した画面に表示するので、送信信号を用いずに雑音成分の正規化振幅の累積確率分布と基準累積確率分布との比を定量的に示すことができる。
【００２６】
また、本発明の伝送特性推定装置は、前記シンボル誤り率推定手段によって推定された前記シンボル誤り率に基づいて前記デジタル伝送信号のビット誤り率を算出するビット誤り率算出手段を備えた構成を有している。
【００２７】
この構成により、本発明の伝送特性推定装置は、送信信号を用いずにデジタル伝送信号のビット誤り率を推定することができる。
【００２８】
本発明の伝送特性推定プログラムは、デジタル伝送信号の変調方式及び搬送波対雑音電力比を予め定めるステップと、前記デジタル伝送信号の電力と前記デジタル伝送信号の伝送を妨害する妨害波の電力の総和との比を示す信号対妨害波電力比を算出するステップと、前記デジタル伝送信号の平均電力を算出するステップと、前記信号対妨害波電力比及び前記平均電力に基づいて前記妨害波の統計的性質を解析するステップと、前記信号対妨害波電力比及び前記平均電力に基づいて前記デジタル伝送信号のシンボルを判定するための閾値を算出するステップと、前記妨害波の統計的性質と前記閾値とに基づいて前記デジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定するステップとを含む構成を有している。
【００２９】
この構成により、本発明の伝送特性推定プログラムは、妨害波の統計的性質と閾値とに基づいて、送信信号を用いずにデジタル伝送信号のシンボル誤り率を推定することができる。
【００３０】
また、本発明の伝送特性推定プログラムは、前記シンボル誤り率に基づいて前記デジタル伝送信号のビット誤り率を算出するステップを含む構成を有している。
【００３１】
この構成により、本発明の伝送特性推定プログラムは、送信信号を用いずにデジタル伝送信号のビット誤り率を推定することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、送信信号を用いずに伝送誤り率特性を推定することができる伝送特性推定装置及び伝送特性推定プログラムを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の伝送特性推定装置の構成について説明する。本実施の形態の伝送特性推定装置は、例えばコンピュータで構成されるものである。
【００３５】
図１に示すように、本実施の形態の伝送特性推定装置１００は、後述するＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ）を算出するＣＩＲ算出部１０１と、Ｐａｖｅ（後述）を算出するＰａｖｅ算出部１０２と、計算機シミュレーションにより雑音成分の統計処理を行う雑音統計処理部１０３と、雑音成分の振幅分布を表示する振幅分布表示部１０４と、閾値を算出する閾値算出部１０５と、デジタル伝送信号のシンボル誤り率（Ｓｙｍｂｏｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ、以下「ＳＥＲ」という。）特性を推定するＳＥＲ推定部１０６と、デジタル伝送信号の伝送誤り率を表示する誤り率表示部１０７とを備えている。
【００３６】
なお、ＣＩＲ算出部１０１及びＰａｖｅ算出部１０２は、それぞれ、本発明の電力比算出手段及び平均電力算出手段を構成している。また、雑音統計処理部１０３及び閾値算出部１０５は、それぞれ、本発明の統計処理手段及び閾値算出手段を構成している。また、ＳＥＲ推定部１０６は、本発明のシンボル誤り率推定手段及びビット誤り率算出手段を構成している。
【００３７】
次に、雑音成分の振幅分布が解析により既知である場合に、ＳＥＲ特性を推定する手法について説明する。
【００３８】
正規化振幅ｘの雑音成分の累積確率分布関数がｐ（ｘ）のとき、分布関数Ｐ（δ）の値は（１）式に示すようにｐ（ｘ）を閾値δから無限大まで定積分した値となる。
【数１】
2007013587.tif 000003
【００３９】
熱雑音成分の累積確率分布ｐ（ｘ）は正規分布であり、その分布関数Ｐ（δ）は誤差関数（Ｅｒｒｏｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で示される。一方、関数が不明の雑音成分は、その振幅の累積確率分布から分布関数の値が示される。分布関数は、雑音成分の振幅が閾値を超える確率であり、デジタル伝送信号のＳＥＲ特性となる。
【００４０】
ＳＥＲ特性は、変調方式及び搬送波対雑音電力比（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ、以下「ＣＮＲ」という。）の大きさに影響を受けることが知られている。変調信号のコンスタレーションを格子状に配置するＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）信号において、隣接するシンボル間の距離を２δ、すなわちシンボルから閾値までの距離をδ、妨害波電力をσ２とすると、ＣＮＲは（２）式で示される。
【数２】
2007013587.tif 000004
【００４１】
ここで、Ｐａｖｅはδを１としたときのＱＡＭ信号の平均電力である。表１は、シンボルを格子状に配置する代表的なＱＡＭ信号のＰａｖｅの値を示したものである。例えば、δを１としたときの１０２４ＱＡＭ信号の平均電力は６８２である。
【表１】
2007013587.tif 000005
【００４２】
熱雑音成分によるＳＥＲ特性は、文献「"デジタル無線通信の変復調，"電子情報通信学会編、ｐ．１１７」によれば（３）式で示される。なお、（３）式においてｅｒｆｃは、相補誤差関数を示している。
【数３】
2007013587.tif 000006
【００４３】
ここで（２）式をδについて解くと（４）式が得られる。
【数４】
2007013587.tif 000007
【００４４】
（４）式のσを１として正規化した雑音データを扱えば、ＣＮＲとＰａｖｅとを用いて閾値δを算出することができる。以上より、変調方式とＣＮＲとを仮定すれば、正規化した雑音データの分布関数Ｐ（δ）の値からＳＥＲ特性を推定できることがわかる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る伝送特性推定装置１００の動作を説明する。ここでは、ＣＮＲが４４ｄＢで、ＣＴＢがそれぞれ−４８ｄＢ、−５０ｄＢ及び−５２ｄＢのときの振幅分布の計算機シミュレーションから、ＱＡＭ信号のＢＥＲ特性を推定する例を挙げて説明する。
【００４６】
まず、デジタル伝送信号の変調方式及びＣＮＲを予め定めておく。なお、地上デジタル放送においては、ＢＥＲは１０−４程度以下が好ましいので、後述する図４に示されたデータより、ＣＮＲは３６ｄＢ程度以上に設定するのが好ましい。
【００４７】
次いで、ＣＩＲ算出部１０１によって、ＣＮＲ及びＣＴＢから（５）式によりＣＩＲが算出される。なお、ＣＩＲとは、希望波電力と妨害波電力の総和との比をいう。
【数５】
2007013587.tif 000008
【００４８】
次いで、予め定められた変調方式に基づいて、Ｐａｖｅ算出部１０２によってＰａｖｅが算出される。例えば、１０２４ＱＡＭ信号を用いる場合は、表１よりＰａｖｅとして６８２が得られる。
【００４９】
続いて、雑音統計処理部１０３によって、熱雑音成分の振幅データと、ＣＴＢとして用いるＯＦＤＭ信号の振幅データ（以下「ＣＴＢの振幅データ」という。）を３乗したデータとが別々に１０７個発生させられ、ＣＮＲ及びＣＴＢの値からそれぞれ熱雑音成分及びＣＴＢの振幅比が算出される。次いで、それぞれの振幅比が、熱雑音成分の振幅データ及びＣＴＢの振幅データの係数とされる。
【００５０】
さらに、雑音統計処理部１０３によって、各係数が乗じられた、熱雑音成分の振幅データとＣＴＢの振幅データとが加算されることにより、振幅データの平均値、分散値及び標準偏差等の統計量が演算される。なお、ＯＦＤＭ信号の振幅は熱雑音成分の振幅と同様に正規分布するので、熱雑音成分の振幅データを３乗したデータをＣＴＢとして用いることができる。
【００５１】
次いで、振幅分布表示部１０４によって、振幅分布のデータが表示される。図２は、振幅分布表示部１０４に表示される振幅分布のデータの一例を示しており、ＣＮＲが４４ｄＢで、ＣＴＢがそれぞれ−４８ｄＢ、−５０ｄＢ及び−５２ｄＢのときにおける妨害波の振幅分布の計算機シミュレーション結果である。なお、振幅分布のデータは正負対象であるため、図２においては負極性側のみを表示している。
【００５２】
引き続き、閾値算出部１０５によって、シンボルの閾値δが算出される。この閾値δは、熱雑音成分と、ＯＦＤＭ信号のＣＴＢを含む妨害波電力の総和とに基づいて算出される。（４）式のＣＮＲを（５）式のＣＩＲで置き換えると、（６）式により閾値δが求まる。
【数６】
2007013587.tif 000009
【００５３】
次いで、振幅分布表示部１０４が表示する振幅分布のデータにおいて、（６）式によって算出された閾値−δのときの累積確率を求めることにより、ＳＥＲ推定部１０６によってＳＥＲ特性の推定値が取得される。ここで、閾値δに負号を付したのは、前述のように図２に示された振幅分布のデータは負極性側のみを表示しているからである。なお、ＳＥＲ推定部１０６は、推定したＳＥＲ特性に基づいて、後述する手法によってＢＥＲ特性を推定することもできる。
【００５４】
そして、誤り率表示部１０７によって、ＳＥＲ特性が表示される。なお、誤り率表示部１０７は、ＢＥＲ特性を表示することもできる。
【００５５】
次に、ＳＥＲ推定部１０６によって推定されたＳＥＲ特性からＢＥＲ特性に変換する手法について説明する。
【００５６】
１シンボルに含まれるビット数は変調方式によって異なり、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式では２ビット、１０２４ＱＡＭ方式では１０ビットである。ここでは１０２４ＱＡＭ方式を例に挙げて説明する。
【００５７】
文献「"ケーブルテレビ用１０２４ＱＡＭ伝送装置の開発，″映像情報メディア学会誌Ｖｏｌ．５８、Ｎｏ．１０、ｐｐ．１４２１−１４２８（２００４）」によれば、受信機側で絶対同期検波したときのＢＥＲ特性は（７）式で示される。
【数７】
2007013587.tif 000010
【００５８】
したがって、（３）式を（７）式に代入することにより、ＳＥＲ特性とＢＥＲ特性との関係は（８）式で示される。
【数８】
2007013587.tif 000011
【００５９】
伝送特性推定装置１００によるシミュレーション結果から推定したＳＥＲ特性及びＢＥＲ特性と、実測値との比較を表２に示す。ＢＥＲ特性の実測値と推定値とがよく対応している。
【表２】
2007013587.tif 000012
【００６０】
次に、歪み成分のデジタル伝送信号への妨害の影響を送受信機を用いて測定した。ＣＴＢの大きさをパラメータとして、ＱＡＭ信号のＣＮＲに対するＢＥＲ特性を測定した。ここでは、ＱＡＭ信号として１０２４ＱＡＭ信号を例に挙げる。なお、１０２４ＱＡＭ信号としては、グレイ（Ｇｒａｙ）符号配置されているものを用いた。
【００６１】
図３は、ＱＡＭ信号の伝送特性を測定するための構成例を示すブロック図である。図３（ａ）に示すように、ＱＡＭ信号を出力する送信機としてのＱＡＭ変調器３１と、非線形歪み成分を含む信号を発生する非線形歪発生器３２と、ＱＡＭ変調器３１の出力信号と非線形歪発生器３２の出力信号とを加算する加算器３３と、熱雑音信号を発生する熱雑音発生器３４と、加算器３３の出力信号と熱雑音信号とを加算する加算器３５と、ＱＡＭ信号を復調する受信機としてのＱＡＭ復調器３６と、ＢＥＲ特性を表示するＢＥＲ表示器３７とを備えた構成でＱＡＭ信号の伝送特性を測定した。
【００６２】
図３（ｂ）に示す非線形歪発生器３２は、ＯＦＤＭ信号発生装置２０と、所定の帯域幅の信号を通過させる帯域通過フィルタ１１と、局部発振信号を生成する局部発振器１３ａと、増幅された伝送帯域の雑音成分と局部発振信号とを混合するミキサ１３ｂとを備え、非線形歪み成分を含む信号を発生するようになっている。ＯＦＤＭ信号発生装置２０は、地上デジタル放送のＯＦＤＭ信号を発生するＯＦＤＭ信号発生器２１と、増幅器２３の入力レベルを設定する減衰器２２と、ＯＦＤＭ信号を増幅する増幅器２３とを備えている。
【００６３】
ここで、非線形歪みとは、増幅器や回路素子の非線形性によって発生する相互変調歪みをいい、ＣＴＢを含む。このＣＴＢは、６２０ＭＨｚ付近に発生するＯＦＤＭ信号の３次の相互変調歪みとし、ミキサ１３ｂに入力される。そして、ミキサ１３ｂからは、中心周波数１０ＭＨｚ、帯域幅６ＭＨｚの中間周波数帯の信号が出力されるようになっている。
【００６４】
ＱＡＭ変調器３１からのＱＡＭ信号に、非線形歪み成分及び熱雑音成分が妨害波として加えられＱＡＭ復調器３６に入力される。ＱＡＭ復調器３６の入力にスペクトラムアナライザを接続し、スペクトラムアナライザで雑音電力密度（ｄＢｍ／Ｈｚ）を測定して、ＱＡＭ信号のシンボルレートの帯域幅で換算することにより妨害波電力を求めた。ＣＴＢの値はＱＡＭ信号の平均電力に対する妨害波電力の相対値とした。
【００６５】
図４は、ＣＮＲと１０２４ＱＡＭ信号のＢＥＲ特性との関係を示した図であり、ＯＦＤＭ信号の９波から発生した歪みの影響を示している。図４において、三角印、四角印及びＸ印でそれぞれプロットしたデータは、ＣＴＢの大きさをパラメータとして、ＣＮＲ対１０２４ＱＡＭ信号のＢＥＲ特性を測定した結果を示したものである。また、黒丸でプロットしたデータは、熱雑音成分のみの場合のＢＥＲ特性の測定値を示している。また、実線は、１０２４ＱＡＭ信号のＢＥＲ特性の理論値を示している。
【００６６】
図４に示すように、ＣＮＲが低くなり熱雑音成分の割合が高くなると、ＣＴＢによるＢＥＲ特性は熱雑音成分によるＢＥＲ特性に近づく。このことは熱雑音成分とＣＴＢとが畳み込まれる場合の雑音成分の統計的性質を表しており、熱雑音成分の割合が高くなるにつれて妨害波が正規分布に近くなることを示している。
【００６７】
なお、前述した伝送特性推定装置１００の動作の各ステップをプログラミングすることにより、デジタル伝送信号のＳＥＲ特性及びＢＥＲ特性の少なくとも一方を算出する伝送特性推定プログラムを制作することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態の伝送特性推定装置１００によれば、雑音統計処理部１０３は、熱雑音成分とＣＴＢとが混在した雑音成分の振幅分布のシミュレーションを行い、閾値算出部１０５は、デジタル伝送信号のシンボルの閾値を算出し、ＳＥＲ推定部１０６は、雑音成分の振幅分布及び閾値に基づいてデジタル伝送信号のＳＥＲ特性又はＢＥＲ特性を推定する構成としたので、送信信号を用いずに、デジタル伝送信号の伝送特性を雑音成分の統計的性質に基づいて推定することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態において、１０２４ＱＡＭ信号を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のデジタル伝送信号であっても同様な効果を得ることができる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態の伝送特性推定装置の構成について図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る伝送特性推定装置のブロック図である。
【００７１】
図５に示すように、本実施の形態の伝送特性推定装置２００は、雑音解析を行う雑音解析装置１０と、ＣＩＲを算出するＣＩＲ算出部２０１と、Ｐａｖｅを算出するＰａｖｅ算出部２０２と、閾値を算出する閾値算出部２０３と、ＳＥＲ特性を推定するＳＥＲ推定部２０４と、誤り率を表示する誤り率表示部２０５とを備えている。
【００７２】
なお、ＣＩＲ算出部２０１、Ｐａｖｅ算出部２０２、閾値算出部２０３、ＳＥＲ推定部２０４及び誤り率表示部２０５は、本発明の第１の実施の形態に係る伝送特性推定装置１００（図１参照）におけるＣＩＲ算出部１０１、Ｐａｖｅ算出部１０２、閾値算出部１０５、ＳＥＲ推定部１０６及び誤り率表示部１０７とそれぞれ対応するものなので、構成の説明は省略する。
【００７３】
次に、雑音解析装置１０の構成について図６を用いて説明する。
【００７４】
図６に示すように、本実施の形態の雑音解析装置１０は、被測定雑音成分を含むデジタル伝送信号を入力し、所定の帯域幅の信号を通過させる帯域通過フィルタ１１と、信号を増幅する増幅器１２と、周波数を変換する周波数変換部１３と、周波数変換されたアナログ信号のデータをデジタル信号のデータに変換するアナログデジタル変換部（以下「Ａ／Ｄ変換部」という。）１４と、デジタル信号のデータを記録する記録部１５と、記録部１５からデジタル信号のデータを読み出して所定の統計量を演算する演算部１６と、演算結果を表示する表示部１７とを備えている。
【００７５】
帯域通過フィルタ１１は、例えば地上デジタル放送波がＯＦＤＭ信号によって伝送される周波数帯域（以下「伝送帯域」という。）の信号に含まれる雑音成分を通過させるようになっている。増幅器１２は、帯域通過フィルタ１１を通過した伝送帯域の雑音成分を増幅するようになっている。ここで、雑音成分は、線形領域において熱雑音成分を含み、非線形領域において相互変調歪み成分及び熱雑音成分を含む。この相互変調歪み成分及び熱雑音成分は、デジタル伝送信号の伝送系で発生する妨害波である。
【００７６】
周波数変換部１３は、局部発振信号を生成する局部発振器１３ａと、増幅された伝送帯域の雑音成分と局部発振信号とを混合するミキサ１３ｂとを備え、伝送帯域の雑音成分を中間周波数（ＩＦ）の信号に変換するようになっている。
【００７７】
Ａ／Ｄ変換部１４は、中間周波数に変換されたアナログ信号である伝送帯域の雑音成分の振幅データを取得し、取得した振幅データをデジタル値に変換するようになっている。なお、Ａ／Ｄ変換部１４は、本発明の雑音振幅データ取得手段を構成している。
【００７８】
記録部１５は、例えば半導体メモリで構成され、Ａ／Ｄ変換部１４によってデジタル値に変換された雑音成分の振幅データを記録するようになっている。
【００７９】
演算部１６は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、雑音成分の振幅データを記録部１５から読み出し、振幅データの平均値、分散値及び標準偏差等の統計量を演算するようになっている。なお、標準偏差は、記号σで表記する。
【００８０】
また、演算部１６は、演算によって求めた統計量に基づいて雑音成分の振幅のデータを正規化し、正規化した振幅（以下「正規化振幅」という。）の累積確率分布を求め、正規化振幅の累積確率分布と、予め定められた基準累積確率分布、例えば正規分布との比を算出するようになっている。なお、演算部１６は、演算した統計量や、ある正規化振幅における累積確率、正規化振幅の累積確率分布と正規分布との比等のデータを、表示部１７及びＳＥＲ推定部２０４（図５参照）に出力するようになっている。また、演算部１６は、本発明の統計量算出手段、累積確率分布算出手段及び比算出手段を構成している。
【００８１】
表示部１７は、例えば液晶ディスプレイで構成され、例えば正規確率紙を模した画面を表示して、正規化振幅の累積確率分布と、正規分布とを比較するデータを表示するようになっている。また、表示部１７は、演算部１６によって演算された統計量や、ある正規化振幅における累積確率、正規化振幅の累積確率分布と正規分布との比等のデータを表示することができるようになっている。なお、表示部１７は、正規確率紙を模した画面のみを表示するものに限定されず、演算部１６によって処理される統計量に応じた確率紙を模した画面を表示する構成としてもよい。また、表示部１７は、本発明の表示手段を構成している。
【００８２】
次に、本実施の形態に係る伝送特性推定装置２００の動作を説明する。
【００８３】
まず、雑音解析装置１０の動作について、図６〜図９を用いて説明する。
【００８４】
図７は、本実施の形態の雑音解析装置１０に信号源としてのＯＦＤＭ信号発生装置２０を接続し、地上デジタル放送のＯＦＤＭ信号を非線形増幅した際に発生する相互変調歪み成分の特性を解析する例を示す図である。ＯＦＤＭ信号発生装置２０は、地上デジタル放送のＯＦＤＭ信号を発生するＯＦＤＭ信号発生器２１と、増幅器２３の入力レベルを設定する減衰器２２と、ＯＦＤＭ信号を増幅する増幅器２３とを備えている。
【００８５】
また、図８は、雑音解析で用いた地上デジタル放送のＯＦＤＭ信号のスペクトラムを示す図であり、図８（ａ）は、増幅器２３に入力されるＯＦＤＭ信号のスペクトラムを示し、図８（ｂ）は、増幅器２３から出力されるＯＦＤＭ信号のスペクトラム、すなわち相互変調歪み成分を含むスペクトラムを示す図である。
【００８６】
まず、雑音解析に用いたＯＦＤＭ信号について図８を用いて説明する。図８（ａ）に示すように、地上デジタル放送のＯＦＤＭ信号は、地上デジタル放送で使用されるＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の１９ｃｈ（中心周波数５０９ＭＨｚ）から２７ｃｈ（同５５７ＭＨｚ）までの連続した９波の信号である。
【００８７】
図８（ａ）に示すように、増幅器２３に入力されるＯＦＤＭ信号の電力レベルは、ＯＦＤＭ信号の周波数が高い側に隣接するチャンネル帯域（以下「右側隣接伝送チャンネル」という。）において、雑音電力レベルとの差が約５５ｄＢであった。増幅器２３に入力されるＯＦＤＭ信号の電力レベルを減衰器２２によって変化させたものが図８（ｂ）に示すスペクトラムであり、右側隣接伝送チャンネルにおける雑音電力レベルとの差を約３５ｄＢとした。
【００８８】
前述のように設定されたＯＦＤＭ信号は、雑音解析装置１０に入力され、帯域通過フィルタ１１及び増幅器１２を介して周波数変換部１３に入力される。ここで、雑音解析装置１０によって解析される被解析雑音成分として、６２０ＭＨｚ付近に発生する歪み成分、すなわちＯＦＤＭ信号の３次の相互変調歪み（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｔｒｉｐｌｅ  Ｂｅａｔ、以下「ＣＴＢ」という。）とし、周波数変換部１３からの出力が、中心周波数１０ＭＨｚ、帯域幅６ＭＨｚの中間周波数帯の信号となるよう周波数変換部１３によって周波数変換した。
【００８９】
次いで、被解析雑音成分の信号は、Ａ／Ｄ変換部１４によって標本化定理に基づいてデジタル信号に変換され、被解析雑音成分の振幅データが例えば１０７個取得される。このサンプルデータは記録部１５によって記録される。
【００９０】
引き続き、演算部１６によって、被解析雑音成分の振幅データの全サンプルデータが記録部１５から読み出され、被解析雑音成分の統計的性質を把握するため、振幅データの平均値、分散値及び標準偏差σが取得される。
【００９１】
さらに、演算部１６によって、被解析雑音成分の振幅データの全サンプルが正規化され、振幅データの平均値が０、標準偏差σが１とされる。この正規化処理によって、被解析雑音成分と、正規分布する熱雑音成分との統計的性質の比較が可能となる。また、演算部１６によって、被解析雑音成分の正規化振幅の累積確率分布（以下「振幅分布」という。）が算出され、振幅分布のデータが表示部１７及びＳＥＲ推定部２０４に出力される。
【００９２】
そして、表示部１７によって、正規確率紙を模した画面と共に、被解析雑音成分の正規化振幅の振幅分布と、正規分布する熱雑音成分とのグラフが、例えば図９に示すように表示される。図９において、横軸は正規化振幅を示し、縦軸は累積確率を示している。また、実線は正規分布する熱雑音成分のデータ、破線はＯＦＤＭ信号のＣＴＢを解析的に導出した理論値、丸印は実験で取得し統計処理したＯＦＤＭ信号のＣＴＢの測定値を示している。
【００９３】
図９に示すように、ＣＴＢの測定値は、解析的に導出したＣＴＢの理論値とよく一致し、正規化振幅の絶対値が大きい範囲で正規分布から大きく乖離していることを示している。これは、ＯＦＤＭ信号のＣＴＢが、正規分布する熱雑音成分と同じ電力であっても、デジタル変調信号のＢＥＲ特性の劣化への影響が大きくなることを意味している。
【００９４】
次に、図５に戻り、雑音解析装置１０から出力された振幅分布のデータがＳＥＲ推定部２０４に入力される。なお、デジタル伝送信号の変調方式及びＣＮＲは、予め定められているものとする。次いで、ＣＩＲ算出部２０１によって、ＣＮＲ及びＣＴＢから（５）式によりＣＩＲが算出される。さらに、Ｐａｖｅ算出部２０２によって、Ｐａｖｅが算出される。
【００９５】
続いて、閾値算出部１０５によって、シンボルの閾値δが算出される。この閾値δは、熱雑音成分と、ＯＦＤＭ信号のＣＴＢを含む妨害波電力の総和とに基づいて、（６）式により算出される。
【００９６】
次いで、雑音解析装置１０から出力された振幅分布のデータにおいて、（６）式によって算出された閾値−δのときの累積確率を求めることにより、ＳＥＲ推定部２０４によってＳＥＲ特性の推定値が取得される。なお、ＳＥＲ推定部２０４は、推定したＳＥＲ特性からＢＥＲ特性を（７）式及び（８）式によって推定することもできる。
【００９７】
そして、誤り率表示部２０５によってＳＥＲ特性が表示される。なお、誤り率表示部２０５は、ＳＥＲ推定部２０４がＢＥＲ特性を推定する場合は、このＢＥＲ特性を表示することもできる。
【００９８】
以上のように、本実施の形態の伝送特性推定装置２００によれば、雑音解析装置１０は、熱雑音成分とＣＴＢ妨害とが混在した雑音成分の振幅分布を取得し、閾値算出部２０３は、デジタル伝送信号のシンボルの閾値を算出し、ＳＥＲ推定部２０４は、雑音成分の振幅分布及び閾値に基づいてデジタル伝送信号のＳＥＲ特性又はＢＥＲ特性を推定する構成としたので、送信信号を用いずに、雑音成分の統計的性質に基づいてデジタル伝送信号の伝送特性を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る伝送特性推定装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る伝送特性推定装置の振幅分布表示部に表示される振幅分布のデータ例を示す図
【図３】（ａ）ＱＡＭ信号の伝送特性を測定するための構成例を示すブロック図  （ｂ）非線形歪発生器の構成例を示すブロック図
【図４】ＣＮＲとＢＥＲ特性との関係を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る伝送特性推定装置のブロック図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る雑音解析装置のブロック図
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る雑音解析装置に信号源としてのＯＦＤＭ信号発生装置を接続し、地上デジタル放送のＯＦＤＭ信号を非線形増幅した際に発生する相互変調歪み成分の特性を解析する際の構成例を示すブロック図
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る雑音解析装置に接続されたＯＦＤＭ信号発生装置におけるＯＦＤＭ信号のスペクトラム例を示す図  （ａ）ＯＦＤＭ信号発生装置の増幅器に入力されるＯＦＤＭ信号のスペクトラム例を示す図  （ｂ）ＯＦＤＭ信号発生装置の増幅器から出力されるＯＦＤＭ信号のスペクトラム例を示す図
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る雑音解析装置の表示部によって表示された、正規確率紙を模した画面と、被解析雑音成分の正規化振幅の累積確率分布及び正規分布する熱雑音成分のグラフとを示す図
【図１０】（ａ）線形領域におけるＯＦＤＭ信号のスペクトラム例を示す模式図  （ｂ）非線形領域におけるＯＦＤＭ信号のスペクトラム例を示す模式図  （ｃ）相互変調歪みの発生原理を説明するためのスペクトラム例を示す模式図
【符号の説明】
【０１００】
１０  雑音解析装置
１１  帯域通過フィルタ
１２、２３  増幅器
１３  周波数変換部
１３ａ  局部発振器
１３ｂ  ミキサ
１４  Ａ／Ｄ変換部（雑音振幅データ取得手段）
１５  記録部
１６  演算部（統計量算出手段、累積確率分布算出手段、比算出手段）
１７  表示部（表示手段）
２０  ＯＦＤＭ信号発生装置
２１  ＯＦＤＭ信号発生器
２２  減衰器
３１  ＱＡＭ変調器
３２  非線形歪発生器
３３、３５  加算器
３４  熱雑音発生器
３６  ＱＡＭ復調器
３７  ＢＥＲ表示器
１００、２００  伝送特性推定装置
１０１、２０１  ＣＩＲ算出部（電力比算出手段）
１０２、２０２  Ｐａｖｅ算出部（平均電力算出手段）
１０３  雑音統計処理部（統計処理手段）
１０４  振幅分布表示部
１０５、２０３  閾値算出部（閾値算出手段）
１０６、２０４  ＳＥＲ推定部（シンボル誤り率推定手段、ビット誤り率算出手段）
１０７、２０５  誤り率表示部
【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】
2007013587.tif 000019
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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