(57)【要約】【課題】無線周波数（ＲＦ）信号から送信機２０の一構成要素によって誘起された位相雑音を抽出し、他の雑音源から誘起された雑音を減衰させる位相雑音抽出装置１０及び技法。【解決手段】ＲＦ信号をデジタル化し（１０４）、変調を除去し（１１０）、搬送波を抑圧して（１１０）、位相雑音、及び他の雑音源から誘起された雑音を含む雑音信号を与える。雑音信号に相補自己相関演算を適用して（１１４）、他の雑音源からの雑音を減衰させる。相関信号を周波数領域に変換して（１１６）、位相雑音の電力スペクトルを生成する。その電力スペクトルは測定又は表示することができる。【選択図】図１
2013250260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相雑音及び二次雑音を含む無線周波数（ＲＦ）信号をデジタル化するステップ（１０４）と、
前記デジタル化された信号内に表される変調を除去するとともに、搬送波を抑圧して、前記位相雑音及び前記二次雑音を含む複合雑音信号を与える、除去するとともに抑圧するステップ（１１０）と、
前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与える、適用するステップ（１１４）と、
前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するステップ（１１６）とを含む、方法。
【請求項２】
受信された前記ＲＦ信号が変調されないときに、前記デジタル化された信号内に表される前記搬送波を抑圧して、前記複合雑音信号を与える、抑圧するステップ（１０８）を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デジタル化するステップの前に、前記ＲＦ信号をベースバンドにダウンコンバートするステップ（１０２）を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記二次雑音は、熱雑音、付加的なスプリアス信号、変調誘起性の雑音、又は同期誘起性の雑音のいずれかを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記同期誘起性の雑音は、前記変調の除去中に、又は前記搬送波の抑圧中に誘起される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記位相雑音は、送信機（２０）の発振器（２１０）によって誘起される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
装置（１０）であって、
位相雑音及び二次雑音を含む無線周波数（ＲＦ）信号をデジタル化するように構成されるコンバータ（１０４）と、
前記デジタル化された信号内に表される変調を除去し、搬送波を抑圧して、前記位相雑音及び前記二次雑音を含む複合雑音信号を与えるように構成される処理ユニット（１１０）と、
前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与えるように構成される相関器（１１４）と、
前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するように構成される発生器（１１６）とを備える、装置。
【請求項８】
前記処理ユニット（１１０）は、前記ＲＦ信号が変調されないときに、前記デジタル化された信号内に表される前記搬送波を抑圧して、前記複合雑音信号を与えるように更に構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記コンバータ（１０４）によってデジタル化する前に、前記ＲＦ信号をベースバンド信号に変換するように構成されるダウンコンバータ（１０２）を更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記二次雑音は、熱雑音、付加的なスプリアス信号、変調誘起性の雑音、又は同期誘起性の雑音のいずれかを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記同期誘起性の雑音は前記処理ユニット（１１０）によって誘起される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記位相雑音は、送信機（２０）の発振器（２１０）によって誘起される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
無線周波数（ＲＦ）信号から位相雑音を抽出するためのコンピュータ（５７１）によって実行可能なプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、該コンピュータ可読媒体は、
位相雑音及び二次雑音を含む前記ＲＦ信号をデジタル化するための第１のコードセグメントと、
前記デジタル化された信号内に表される変調を除去し、搬送波を抑圧して、前記位相雑音及び二次雑音を含む複合雑音信号を与えるための第２のコードセグメントと、
前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与えるための第３のコードセグメントと、
前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するための第４のコードセグメントとを含む、無線周波数信号から位相雑音を抽出するためのコンピュータによって実行可能なプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記コンピュータ可読媒体は、前記ＲＦ信号が変調されないときに、前記デジタル化された信号内に表される前記搬送波を抑圧して、前記複合雑音信号を与えるための第５のコードセグメントを更に含む、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記二次雑音は、熱雑音、付加的なスプリアス信号、変調誘起性の雑音、又は同期誘起性の雑音のいずれかを含む、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記同期誘起性の雑音は、前記変調の除去中に、又は前記搬送波の抑圧中に誘起される、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記位相雑音は、送信機の発振器によって誘起される、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
装置（３０）であって、
ともに位相雑音及び二次雑音を含む第１の無線周波数（ＲＦ）信号及び第２のＲＦ信号をデジタル化するように構成されるコンバータ（３０２、３２２）と、
前記第１のデジタル化された信号及び前記第２のデジタル化された信号内に表される変調を除去し、搬送波を抑圧して、ともに前記位相雑音及び前記二次雑音を含む第１の複合雑音信号及び第２の複合雑音信号をそれぞれ与えるように構成される処理ユニット（３１０、３３０）と、
前記第１の複合雑音信号及び前記第２の複合雑音信号に相補相互相関を適用し、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与えるように構成される相関器（３１４）と、
前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するように構成される発生器（３１６）とを備える、装置。
【請求項１９】
前記第１のＲＦ信号及び前記第２のＲＦ信号が変調されないときに、前記処理ユニット（３０８、３２８）は、前記第１のデジタル化された信号及び前記第２のデジタル化された信号内に表される搬送波を抑圧して、前記第１の複合雑音信号及び前記第２の複合雑音信号をそれぞれ与えるように更に構成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２０】
前記位相雑音は、送信機（２０）の発振器（２１０）によって誘起される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２１】
振幅雑音及び二次雑音を含む無線周波数（ＲＦ）信号をデジタル化するステップ（１０４）と、
前記デジタル化された信号内に表される変調を除去するとともに、搬送波を抑圧して、前記振幅雑音及び前記二次雑音を含む複合雑音信号を与える、除去するとともに抑圧するステップ（１１０）と、
前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与える、適用するステップ（１１４）と、
前記相関雑音信号に応答して前記振幅雑音の電力スペクトルを表現するステップ（１１６）とを含む、方法。
【請求項２２】
前記二次雑音は、熱雑音、付加的なスプリアス信号、変調誘起性の雑音、又は同期誘起性の雑音のいずれかを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記振幅雑音は、送信機（２０）の増幅器によって誘起される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
既存の位相雑音測定技法は通常、いわゆる純粋な位相雑音と、無線周波数（ＲＦ）信号上に誘起(induced)または誘発された他の雑音源からの位相雑音とを合わせた測定値を提供する。純粋な位相雑音は、例えば発振器などの、送信機の構成要素によって誘起される場合がある。他の雑音源からの位相雑音は、複素数値化された雑音源から生じる場合があり、熱雑音、又は送信フィルタ、理想的でないＩＱ変調器若しくは不確実なタイミングから生じる場合がある様々な種類の変調誘起性及び同期誘起性の雑音信号を含む場合がある。純粋な位相雑音と、ＲＦ信号上に誘起された他の位相雑音を互いに区別できず、一般的に別々に測定できないことは業界において一般的に受け入れられてきた。
【０００２】
電気通信の分野では、送信機を試験する１つの方法として、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ（登録商標））信号、並びに無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）信号及びロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号を含む直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号のような複素デジタル変調信号上に送信機によって誘起された位相雑音を測定することが必要とされている。しかしながら、種々の他の雑音源からのそのような位相雑音は、測定対象である純粋な位相雑音を隠す場合がある。既存の位相雑音測定技法は通常、ＲＦ信号上に誘起された純粋な位相雑音を切り離して、正確に測定することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それゆえ、種々のタイプの位相雑音を区別し、純粋な位相雑音の正確な測定値を与えることができる改善された位相雑音抽出装置及び技法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
代表的な実施の形態では、方法は、位相雑音及び二次雑音を含む無線周波数（ＲＦ）信号をデジタル化(digitizing)するステップと、前記デジタル化された信号内に表される変調を除去するとともに、搬送波を抑圧して、前記位相雑音及び前記二次雑音を含む複合雑音信号を与える、除去するとともに抑圧するステップと、前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与える、適用するステップと、前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するステップとを含む。
【０００５】
更なる代表的な実施の形態では、装置は、位相雑音及び二次雑音を含む無線周波数（ＲＦ）信号をデジタル化するように構成されるコンバータと、前記デジタル化された信号内に表される変調を除去し、搬送波を抑圧して、前記位相雑音及び前記二次雑音を含む複合雑音信号を与えるように構成される処理ユニットと、前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与えるように構成される相関器と、前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するように構成される発生器とを備える。
【０００６】
更なる代表的な実施の形態では、無線周波数（ＲＦ）信号から位相雑音を抽出するためのコンピュータによって実行可能なプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体は、位相雑音及び二次雑音を含む前記ＲＦ信号をデジタル化するための第１のコードセグメントと、前記デジタル化された信号内に表される変調を除去し、搬送波を抑圧して、前記位相雑音及び二次雑音を含む複合雑音信号を与えるための第２のコードセグメントと、前記複合雑音信号に相補自己相関を適用し、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与えるための第３のコードセグメントと、前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するための第４のコードセグメントとを含む。
【０００７】
更なる代表的な実施の形態では、装置は、ともに位相雑音及び二次雑音を含む第１の無線周波数（ＲＦ）信号及び第２のＲＦ信号をデジタル化するように構成されるコンバータと、前記第１のデジタル化された信号及び前記第２のデジタル化された信号内に表される変調を除去し、搬送波を抑圧して、ともに前記位相雑音及び前記二次雑音を含む第１の複合雑音信号及び第２の複合雑音信号をそれぞれ与えるように構成される処理ユニットと、前記第１の複合雑音信号及び前記第２の複合雑音信号に相補相互相関を適用し、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与えるように構成される相関器と、前記相関雑音信号に応答して前記位相雑音の電力スペクトルを表現するように構成される発生器とを備える。
【０００８】
いっそう更なる代表的な実施の形態では、方法は、振幅雑音及び二次雑音を含む無線周波数（ＲＦ）信号をデジタル化するステップと、前記デジタル化された信号内に表される変調を除去するとともに、搬送波を抑圧して、前記振幅雑音及び前記二次雑音を含む複合雑音信号を与える、除去するとともに抑圧するステップと、前記複合雑音信号に相補自己相関を適用して、前記二次雑音を減衰させ、前記二次雑音を実質的に含まない相関雑音信号を与える、適用するステップと、前記相関雑音信号に応答して前記振幅雑音の電力スペクトルを表現するステップとを含む。
【０００９】
例示的な実施形態は、添付の図面と読み合せるときに、以下の詳細な説明から最も良く理解される。適用可能であり、かつ実用的なとき場合はいつでも、類似の参照番号は類似の要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】代表的な実施形態による位相雑音抽出器１０を示すブロック図である。
【図２】代表的な実施形態による変調除去器１１０を示すブロック図である。
【図３】代表的な実施形態による、ＲＦ信号から抽出された位相雑音電力スペクトルＰ（ω）と、位相雑音及び他の雑音源からの雑音を含む、位相雑音電力スペクトルとを示すグラフである。
【図４】代表的な実施形態による位相雑音抽出器３０を示すブロック図である。
【図５】代表的な実施形態による、図１の位相雑音抽出器１０の動作を制御するアルゴリズムを実行するためのコンピュータシステム５００を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、本教示による実施形態を十分に理解してもらうために、説明の目的上、非限定的に、具体的な細部を開示する例示的な実施形態が示される。しかしながら、本明細書において開示される具体的な細部から逸脱する本教示による他の実施形態が依然として添付の特許請求の範囲内にあることは、本開示の恩恵を受ける人には明らかであろう。さらに、例示的な実施形態の説明をわかりにくくしないように既知のデバイス及び方法の説明は省略される場合がある。そのような方法及びデバイスは本教示の範囲内にある。
【００１２】
一般的に、明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、数を明記しない表記は、文脈において他に明確に指示されない限り、単数及び複数の両方の指示物を含む。したがって、例えば、「デバイス」は、１つのデバイス及び複数のデバイスを含む。
【００１３】
明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、用語「実質的な」又は「実質的に」は、その通常の意味に加えて、許容限度又は許容程度内にあること意味する。例えば、「実質的に相殺される」は、当業者であれば許容できる相殺であると見なすことを意味する。更なる例では、「実質的に除去される」は、当業者であれば許容できる除去と見なすことを意味する。
【００１４】
明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、用語「概ね」は、その通常の意味に加えて、当業者にとって許容限度又は許容量内にあることを意味する。例えば、「概ね同じである」は、当業者であれば、比較されている項目が同等であると見なすことを意味する。
【００１５】
図１は代表的な実施形態による位相雑音抽出器１０を示すブロック図である。図１において、位相雑音抽出器１０は、送信機２０から無線周波数（ＲＦ）信号を受信する。送信機２０は、発振器２１０のような種々の送信機構成要素を含むことができ、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ（登録商標））信号、並びに無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）信号及びロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号を含む直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号のような種々のデジタル変調信号のいずれかを送信することができる。ＲＦ信号は、変調されることなく、送信機２０から送信される場合もある。位相雑音抽出器１０は、無線機、移動電話等の受信機（図示せず）の一構成要素、又はアナライザ若しくはテスタの一構成要素とすることができる。ＲＦ信号は、送信機２０の構成要素２１０によって誘起された位相雑音と、構成要素２１０以外の１つ又は複数の雑音源によって誘起された二次雑音とを含む場合がある。この代表的な実施形態では、送信機２０の構成要素２１０は発振器であり、これ以降、発振器２１０と呼ばれる場合がある。位相雑音は、時間基準が不安定であること、並びにデジタル−アナログコンバータ及び／又は位相同期ループのクロックパルスの位相ジッタによって、送信機２０において誘起される場合もある。二次雑音は複素数値化された雑音として特徴付けることができ、送信機２０において誘起されるか、又は受信機（図示せず）において誘起されるか、又は伝送中に誘起される場合がある。二次雑音は、熱雑音、付加的なスプリアス信号、又は変調誘起性の雑音を含む場合がある。送信機２０においてＲＦ信号上に誘起された二次雑音は、例えば、非平坦振幅応答及び／又は非線形位相応答、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの打ち切り(trancation)、ＩＱ利得不平衡、ＩＱ直交スキュー及びＩＱ原点オフセットのような中間周波数段の理想的でない通過帯域応答によって引き起こされる場合がある。受信機において誘起された二次雑音は同期誘起性の雑音を含む場合があり、その雑音は、例えば、タイミング不整合によって引き起こされる場合がある。
【００１６】
図１に示されるように、送信機２０からのＲＦ信号はダウンコンバータ１０２に印加され、ダウンコンバータはＲＦ信号の周波数をベースバンド周波数に、又はアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）のために十分な中間周波数にダウンコンバートする。ダウンコンバータ１０２からのベースバンド信号又はＩＦ信号はアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１０４に印加され、アナログ−デジタルコンバータはベースバンド信号をサンプリングして、離散時間系列（デジタル化された信号）ｘ（ｎ）を与える。送信機２０からのＲＦ信号が変調される場合には、スイッチ１０６を切り替えて、ＡＤＣ１０４から出力されるデジタル化された信号ｘ（ｎ）を変調除去器１１０に接続する。変調除去器１１０はデジタル化された信号ｘ（ｎ）の搬送波から変調を除去し、搬送波を抑圧して複合雑音信号ｙ（ｎ）を与え、複合雑音信号ｙ（ｎ）は位相雑音及び二次雑音を含む。
【００１７】
図２は、代表的な実施形態による変調除去器１１０を示すブロック図である。図２に示されるように、変調除去器１１０は、同期器１１１と、復調器１１３と、変調除去ユニット１１５と、基準信号発生器１１７と、搬送波抑圧器１１９とを含むことができる。同期器１１１は、デジタル化された信号ｘ（ｎ）を、搬送波周波数及び判定タイミングに関する内部時間基準と同期させて、コヒーレント処理を可能にし、デジタル化された信号ｘ（ｎ）の同期バージョンである同期した信号ｘｓｙｎｃ（ｎ）を生成する。加えて、デジタル化された信号ｘ（ｎ）の変調のタイプに応じて、スクランブル解除、整合フィルタリング(matched filtering)、チャネル等化(channel equalization)、信号の有用部分の抽出、並びにマルチパスフェージングチャネル及び／又はＩＱ障害の推定／補償のような、更なる処理を実行することができる。復調器１１３は、同期した信号ｘｓｙｎｃ（ｎ）を復調し、情報ビットを再生する。基準信号発生器１１７は、情報ビットを再変調することによって、デジタル化された信号ｘ（ｎ）の理想的なバージョンである基準信号ｒ（ｎ）を構成する。変調除去ユニット１１５は、基準信号発生器１１７によって与えられた基準信号ｒ（ｎ）に応答して、同期した信号ｘｓｙｎｃ（ｎ）から変調を除去し、変調されていない、位相雑音及び二次雑音を含む搬送波信号ｚ（ｎ）を与える。一実施形態では、変調除去ユニット１１５は、同期した信号ｘｓｙｎｃ（ｎ）を基準信号ｒ（ｎ）によって分周することによって、変調されていない、位相雑音及び二次雑音を含む搬送波信号ｚ（ｎ）を与える。その後、搬送波抑圧器１１９が、変調除去ユニット１１５の出力から搬送波を抑圧し、位相雑音及び二次雑音を含む複合雑音信号ｙ（ｎ）を与える。
【００１８】
一実施形態では、同期は、デジタル化された信号ｘ（ｎ）の具体的な形式に応じて、パイロット、プリアンブル、ミッドアンブル又はトレーニング系列のような、デジタル化された信号ｘ（ｎ）の既知の部分を利用することによって、変調除去器１１０の同期器１１１によって果たすことができる。代替的には、同期は、そのような既知の信号部分に依存しないブラインド同期技法によって果たすことができる。デジタル化された信号ｘ（ｎ）が既知の部分のみからなる場合には、変調除去器１１０の復調器１１３を除外することができる。改善された同期性能を得るために、変調除去器１１０内のブロックのうちの幾つかを繰り返すことができる。例えば、基準信号ｒ（ｎ）はデジタル化された信号ｘ（ｎ）の既知の部分と見なすことができるので、同期性能を改善するために、基準信号ｒ（ｎ）に応答する第２の同期器を含むことができる。変調が除去され、搬送波が抑圧されると、変調除去器１１０から出力されるような複合雑音信号ｙ（ｎ）は、発振器２１０によって誘起された位相雑音及び二次雑音のみを実質的に含む。送信機２０からのＲＦ信号が変調されない場合には、スイッチ１０６を切り替えて、ＡＤＣ１０４から出力されるデジタル化された信号ｘ（ｎ）を搬送波追跡器１０８に接続する。搬送波追跡器１０８はデジタル化された信号ｘ（ｎ）の搬送波を追跡して抑圧し、発振器２１０によって誘起された位相雑音及び二次雑音のみを実質的に含む複合雑音信号ｙ（ｎ）を与える。二次雑音の一例として上記で特定された上記の同期誘起性の雑音は、変調除去器１１０及び搬送波追跡器１０８による変調の除去及び／又は搬送波の抑圧中に誘起される場合がある。変調除去器１１０及び搬送波追跡器１０８は合わせて、処理ユニットとして特徴付けることができる。
【００１９】
一例として、他の雑音源から誘起された二次雑音が熱雑音のみからなる場合には、デジタル化された信号ｘ（ｎ）は、
ｘ（ｎ）＝ｓ（ｎ）ｅｊθ（ｎ）＋ｖ（ｎ）．．．．．．．（１）
と表すことができる。ただし、ｓ（ｎ）は、変調された信号の場合の、ランダムに変調された零平均ベースバンド信号であり、変調されない場合にはｓ（ｎ）＝１であり、θ（ｎ）は純粋な位相雑音（実数値化）であり、ｖ（ｎ）は熱雑音（複素数値化）であり、
【数１】
2013250260.tif 000003
であり、ｅは自然対数の底である。｜θ（ｎ）｜が十分に小さいという妥当な仮定下では、ｓ（ｎ）≠０の場合のｎに関する複合雑音信号ｙ（ｎ）は、
以下のように表すことができる。
【数２】
2013250260.tif 000004
ただし、ｖ’（ｎ）＝ｖ（ｎ）／ｓ（ｎ）は変更された二次雑音信号であり、二次雑音と呼ばれる場合がある。
【００２０】
図１に示されるようなスイッチ１１２は、ＲＦ信号が変調される場合には、変調除去器１１０からの複合雑音信号ｙ（ｎ）を相関器１１４に与えるように、ＲＦ信号が変調されない場合には、搬送波追跡器１０８からの複合雑音信号ｙ（ｎ）を相関器１１４に与えるように切り替えることができる。相関器１１４は、複合雑音信号ｙ（ｎ）に対して相補自己相関を実行する。複合雑音信号ｙ（ｎ）に適用されるような相補自己相関は、
ｃｙ（ｋ）＝Ｅ［ｙ（ｎ）ｙ（ｎ−ｋ）］．．．．．．．．（３）
と定義することができる。ただし、Ｅ［・］は数学的期待値を表し、ｋは複合雑音信号ｙ（ｎ）のそれぞれのサンプル間の時間遅れ変数である。相補自己相関の統計的特性の結果として、二次雑音が減衰又は抑圧され、それにより、相関器１１４から出力される相関雑音信号ｃｙ（ｋ）は、二次雑音を実質的に含むことなく、送信機２０内の発振器２１０によって誘起された位相雑音のみを実質的に保持又は包含する。留意すべきは、数学的期待値Ｅ［・］が有限時間内に計算されない場合があることである。それゆえ、長さ（ｎ＝１，．．．，Ｎ）を有する系列ｕ（ｎ）の場合、数学的期待値は、
【数３】
2013250260.tif 000005
として近似することができる。
【００２１】
図１に更に示されるように、相関器１１４からの相関雑音信号ｃｙ（ｋ）は周波数変換器（発生器）１１６に出力され、周波数変換器は、相関雑音信号ｃｙ（ｋ）を周波数領域に変換し、実質的に二次雑音を含むことなく、送信機２０の発振器２１０によってＲＦ信号上に誘起された位相雑音の電力スペクトルＰ（ω）を与える。代表的な実施形態では、周波数変換器１１６はフーリエ変換器とすることができる。別の代表的な実施形態では、周波数変換器１１６は、離散フーリエ変換器、又は離散時間フーリエ変換器とすることができる。その後、発振器２１０によって誘起された位相雑音を視覚化できるようにするために、位相雑音の電力スペクトルＰ（ω）を測定し、及び／又はディスプレイ（図示せず）に出力することができるか、若しくは印刷されたハードコピーとして与えることができる。
【００２２】
上記のように、位相雑音抽出器１０は、無線機、移動電話等の受信機の一構成要素、又はアナライザ若しくはテスタの一構成要素として配置することができる。図１に示される位相雑音抽出器１０の種々の「部品」は、ソフトウェア制御マイクロプロセッサ、ハードワイヤード論理回路、又はその組み合わせを用いて物理的に実現することができる。別々に示されるが、種々の「部品」は一体に実現することができる。
【００２３】
図３は、代表的な実施形態によるＲＦ信号から抽出された位相雑音の電力スペクトルＰ（ω）（下側トレース９００）と、位相雑音、及び他の雑音源からの二次雑音を含む位相雑音電力スペクトル（上側トレース９１０）とを示すグラフである。トレース９００及び９１０は、例えば、ＩＱ利得不平衡、直交スキュー及び原点オフセット；線形歪み；並びに加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）のような、擬似的な位相雑音及びＩＱ障害を有する、合成によって生成されたガウス変調信号ｘ（ｎ）に基づく数値シミュレーションから得られた。図示されるようなトレース９１０は、二次雑音に加えて、図１に関して説明された送信機２０の発振器２１０から誘起された位相雑音の電力スペクトルを含む。対照的に、図示されるトレース９００は、二次雑音を実質的に含むことなく、図１に関して説明された送信機２０の発振器２１０から誘起された位相雑音の電力スペクトルを含む。図３は、上記の代表的な実施形態によれば、非ゼロのＩＱ不平衡を有する理想的でないＩＱ変調器によって導入された雑音の中に通常であれば埋もれたままになっていた、送信機２０の発振器２１０によって誘起された位相雑音を如何に取り出すことができるかを実証する。トレース９００の最も右側の部分は複素数値化された二次雑音の残部を含むが、その残部は、デジタル化された信号ｘ（ｎ）の信号サンプルの数を増やすと、更に実質的に抑圧又は減衰させることができることに留意されたい。同じ減衰効果は、限定はしないが、理想的でないフィルタリング、デジタル変調信号のタイミング不整合、付加的なスプリアス信号、及び付加的な有色雑音を含む、他の種類の二次雑音に関しても検証された。ちなみに、トレース９００において、複素数値化された雑音の相補自己相関は、自己相関前の複合雑音信号ｙ（ｎ）のピーク対平均比（ＰＡＲ）よりも大きなＰＡＲを有する。
【００２４】
図４は代表的な実施形態による位相雑音抽出器３０を示すブロック図である。位相雑音抽出器３０は、図１に示される位相雑音抽出器１０に類似の機構を含むことができ、幾分、類似した参照番号を含む。そのような類似の機構の詳細な説明は、以下の説明では省略される場合がある。
【００２５】
図４において、位相雑音抽出器３０は、送信機２０から第１の無線周波数（ＲＦ）信号及び第２のＲＦ信号を受信する。第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号は概ね同一であり、位相雑音抽出器によって実質的に同時に受信される。送信機２０は、発振器２１０のような種々の送信機構成要素を含むことができ、第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号をＷＣＤＭＡ（登録商標）、ＯＦＤＭ、無線ＬＡＮ及びＬＴＥのような種々のデジタル変調信号のいずれかとして送信することができる。第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号は、変調することなく、送信機２０から送信される場合がある。位相雑音抽出器３０は、無線機、移動電話等の受信機（図示せず）の一構成要素、又はアナライザ若しくはテスタの一構成要素とすることができる。第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号は、図１に関して説明されたのと同様に、発振器２１０のような送信機２０の一構成要素によって誘起された位相雑音と、他の雑音源から誘起された二次雑音とを含むことができる。この代表的な実施形態では、送信機２０の構成要素２１０は発振器であり、これ以降、発振器２１０と呼ばれる場合がある。
【００２６】
図４に示されるように、送信機２０からの第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号はそれぞれダウンコンバータ３０２及び３２２に印加され、それらのダウンコンバータは、第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号の周波数をベースバンド周波数に、又はＡＤＣのために十分な中間周波数にダウンコンバートする。ダウンコンバータ３０２及び３２２からのベースバンド信号又はＩＦ信号はそれぞれＡＤＣ３０４及び３２４に印加され、それらのＡＤＣはベースバンド信号又はＩＦ信号をサンプリングして、それぞれの離散時間系列（第１のデジタル化された信号及び第２のデジタル化された信号）ｘ１（ｎ）及びｘ２（ｎ）を与える。送信機２０からの第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号が変調される場合には、スイッチ３０６を切り替えて、ＡＤ３０４から出力される第１のデジタル化された信号ｘ１（ｎ）を変調除去器３１０に接続し、かつスイッチ３２６を切り替えて、ＡＤＣ３２４から出力される第２のデジタル化された信号ｘ２（ｎ）を変調除去器３３０に接続することができる。変調除去器３１０及び３３０は、第１のデジタル化された信号ｘ１（ｎ）及び第２のデジタル化された信号ｘ２（ｎ）の搬送波から変調を除去し、搬送波を抑圧して、第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）及び第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）をそれぞれ与える。変調が除去され、搬送波が抑圧されると、変調除去器３１０及び３３０から出力されるような第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）及び第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）は、発振器２１０によって誘起された位相雑音及び二次雑音のみを実質的に含む。送信機２０からの第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号が変調されない場合には、スイッチ３０６を切り替えて、ＡＤＣ３０４から出力される第１のデジタル化された信号ｘ１（ｎ）を搬送波追跡器３０８に接続し、かつスイッチ３２６を切り替えて、ＡＤＣ３２４から出力される第２のデジタル化された信号ｘ２（ｎ）を搬送波追跡器３２８に接続する。搬送波追跡器３０８及び３２８は第１のデジタル化された信号ｘ１（ｎ）及び第２のデジタル化された信号ｘ２（ｎ）の搬送波を追跡し、抑圧して、発振器２１０によって誘起された位相雑音及び二次雑音のみを実質的に含む、第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）及び第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）をそれぞれ与える。二次雑音の一例として上記で特定された上記の同期誘起性の雑音は、変調除去器３１０及び３３０並びに搬送波追跡器３０８及び３２８による変調の除去及び／又は搬送波の追跡中に誘起される場合がある。変調除去器３１０及び３３０並びに搬送波追跡器３０８及び３２８は合わせて、処理ユニットとして特徴付けることができる。
【００２７】
図４に示されるスイッチ３１２は、第１のＲＦ信号が変調される場合には、変調除去器３１０からの第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）を相関器３１４に与えるように、第１のＲＦ信号が変調されない場合には、搬送波追跡器３０８からの第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）を相関器３１４に与えるように切り替えることができる。同じように、スイッチ３３２は、第２のＲＦ信号が変調される場合には、変調除去器３３０からの第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）を相関器３１４に与えるように、第２のＲＦ信号が変調されない場合には、搬送波追跡器３２８からの第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）を相関器３１４に与えるように切り替えることができる。
【００２８】
相関器３１４は、雑音信号ｙ１（ｎ）及びｙ２（ｎ）に対して相補相互相関演算を実行する。第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）及び第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）に適用されるような相補相互相関演算は、
ｃｙ１２（ｋ）＝Ｅ［ｙ１（ｎ）ｙ２（ｎ−ｋ）］．．．．．．．（４）
と定義することができる。ただし、Ｅ［・］は数学的期待値である。相補相互相関演算の統計的特性の結果として、二次雑音は減衰又は抑圧され、それにより、相関器３１４から出力される相関雑音信号ｃｙ１２（ｋ）は式（３）の相関雑音信号ｃｙ（ｋ）と同じになり、それゆえ、二次雑音を実質的に含むことなく、送信機２０内の発振器２１０によって誘起された位相雑音のみを実質的に保持又は包含する。この実施形態では、相関器３１４によって実行される相補相互相関演算は、両方がそれぞれ変調されるか、又は両方がそれぞれ変調されない第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号に応答して与えられる第１の複合雑音信号ｙ１（ｎ）及び第２の複合雑音信号ｙ２（ｎ）の信号対に対して実行されるように制限される。
【００２９】
図４に更に示されるように、上記で言及されたような相関雑音信号ｃｙ（ｋ）に等しい相関器３１４からの相関雑音信号ｃｙ１２（ｋ）は、周波数変換器（発生器）３１６に出力され、周波数変換器は、相関雑音信号ｃｙ１２（ｋ）を周波数領域に変換し、実質的に二次雑音を含まない、送信機２０の発振器２１０によって第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号上に誘起された位相雑音の電力スペクトルＰ（ω）を与える。その後、発振器２１０によって誘起された位相雑音を視覚化できるようにするために、位相雑音の電力スペクトルＰ（ω）を測定し、及び／又はディスプレイ（図示せず）に出力することができるか、若しくは印刷されたハードコピーとして与えることができる。図４に関して説明されるようなこの実施形態の２経路方式によって、ＡＤＣ３０４及び３２４の位相ジッタ、並びにダウンコンバータ３０２及び３２２内のローカル発振器の純粋な位相雑音のような、第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号内に独立して存在する他の雑音から、第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号の両方に共通して存在する発振器２１０によって誘起された位相雑音を分離できるようになる。
【００３０】
図１に関して説明されたのと同じように、図４に示される位相雑音抽出器３０は、無線機、移動電話等の受信機の一構成要素、又はアナライザ若しくはテスタの一構成要素として配置することができる。図４に示される位相雑音抽出器３０の種々の「部品」は、ソフトウェア制御マイクロプロセッサ、ハードワイヤード論理回路、又はその組み合わせを用いて物理的に実現することができる。別々に示されるが、種々の「部品」は一体に実現することができる。
【００３１】
図５は、代表的な実施形態による、図１の位相雑音抽出器１０の動作を制御するアルゴリズムを実行するための、コンピュータシステム５００を示す機能ブロック図である。コンピュータシステム５００は、プログラミング言語翻訳プロセスの種々のステップを実行することができる、ＰＣのような任意のタイプのコンピュータ処理デバイスとすることができる。種々の実施形態において、コンピュータシステム５００は、受信機、アナライザ若しくはテスタ内に、及び／又は別のコントローラ若しくは他の処理デバイス（図示せず）に含めることができるか、又はこれらのデバイスのうちの１つ若しくは複数に分散して配置することができる。
【００３２】
図示される代表的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、中央処理装置（ＣＰＵ）５７１と、メモリ５７２と、バス５７９と、インターフェース５７５〜５７７とを含む。メモリ５７２は、少なくとも不揮発性リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５７３と、揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５７４とを含むが、メモリ５７２は、任意の数、タイプ及び組み合わせのＲＯＭ及びＲＡＭ、並びに任意の数、タイプ及び組み合わせの内部メモリ及び外部メモリとして実現できることは理解されよう。メモリ５７２は、ルックアップテーブル、及び／又は他の関係機能を提供することができる。種々の実施形態において、メモリ５７２は、ディスクドライブ、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−Ｒ／ＣＤ／ＲＷ）、電気的プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドライブ、ディスケット、フロッピィディスク等の任意の数、タイプ及び組み合わせの有形の非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。さらに、メモリ５７２は、ＣＰＵ５７１によって実行されるプログラム命令及び計算結果を記憶することができる。
【００３３】
ＣＰＵ５７１は、例えば、メモリ５７２とともに、本明細書において記述される種々の実施形態による位相雑音抽出器１０の制御を含む、１つ又は複数のソフトウェアアルゴリズムを実行するように構成される。ＣＰＵ５７１は、ＣＰＵが種々の機能を実行できるようにする実行可能ソフトウェアコードを記憶する自らのメモリ（例えば、不揮発性メモリ）を含むことができる。代替的には、実行可能コードは、メモリ５７２内の指定されたメモリロケーションに記憶することができる。ＣＰＵ５７１は、マイクロソフト社から市販されるＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム、又はＵｎｉｘ（登録商標）オペレーティングシステム（例えば、サンマイクロシステムズ社から市販されるＳｏｌａｒｉｓ（登録商標））等のオペレーティングシステムを実行することができる。
【００３４】
代表的な実施形態では、ユーザ及び／又は他のコンピュータがＩ／Ｏインターフェース５７５を通じて、入力デバイス（単数又は複数）５８５を用いてコンピュータシステム５００と対話することができる。入力デバイス（単数又は複数）５８５は、任意のタイプの入力デバイス、例えば、キーボード、トラックボール、マウス、タッチパッド又はタッチセンシティブディスプレイ等を含むことができる。また、ディスプレイインターフェース５７６を通して、コンピュータシステム５００によってディスプレイ５８６上に情報を表示することができ、そのインターフェースは、例えば、任意のタイプのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を含むことができる。
【００３５】
コンピュータシステム５００は、図１に示される位相雑音抽出器１０の種々の構成要素と通信する制御インターフェース５７７も含むことができる。例えば、種々の実施形態において、コンピュータシステム５００は、例えば、ネットワーク５８７によって示されるような有線又は無線ＬＡＮを介して通信することができ、スイッチ１０６及び１１２、ＡＤＣ１０４のサンプリングレート、及び周波数変換器１１６を制御することができる。コンピュータシステム５００は、変調形式、データ収集長、開始タイミングトリガ(start timing triggering)、ＲＦ周波数及びＩＦ帯域幅フィルタリングの選択を制御することができる。制御インターフェース５７７は、例えば、受信機及び送信機を含む送受信機（図示せず）を含むことができ、送受信機は、適切な標準プロトコルに従って、アンテナシステム（図示せず）を通じてデータネットワークを介して無線通信する。しかしながら、制御インターフェース５７７は、本教示の範囲から逸脱することなく、任意のタイプのインターフェースを含むことができることは理解されよう。
【００３６】
代表的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、位相雑音抽出器１０の機能を実行することができる。したがって、コンピュータシステム５００は、プログラム命令を用いて位相雑音抽出器１０の機能の全て又は一部を実行するように構成することができ、それらのプログラム命令は、任意の数、タイプ及び組み合わせの上記の有形のコンピュータ可読記憶媒体又は非一時的コンピュータ可読媒体内にコードセグメントとして記憶することができる。したがって、位相雑音抽出器１０は仮想的に実現することができる。
【００３７】
コンピュータシステム５００内に示される種々の「部品」は、ソフトウェア制御マイクロプロセッサ、ハードワイヤード論理回路、又はその組み合わせを用いて物理的に実現することができる。また、説明の目的上、それらの部品はコンピュータシステム５００内で機能的に分離されるが、それらの部品は任意の物理的な実施態様において様々に組み合わせることができる。更なる代表的な実施形態では、コンピュータシステム５００は、図４に示される位相雑音抽出器３０の動作を制御するアルゴリズムを実行するために上記で説明されたのと幾分同様に構成することができる。
【００３８】
いっそう更なる代表的な実施形態では、位相雑音抽出器１０及び３０のいずれかを用いて、発振器２１０のような送信機２０の構成要素によって誘起された振幅雑音の電力スペクトルをそれぞれ与えることができる。送信機２０から受信されるＲＦ信号が、対象となる全てのオフセット周波数における位相雑音の代わりに、振幅雑音によって支配されるという条件下で、位相雑音抽出器１０及び３０は振幅雑音を抽出する。結果として、相関雑音信号ｃｙ（ｋ）は振幅雑音によって支配され、それにより、周波数変換器１１６及び３１６は振幅雑音の電力スペクトルをＰ（ω）として得る。
【００３９】
本明細書において具体的な実施形態が開示されるが、数多くの変形形態が可能であり、それらの変形形態も依然として本教示の概念及び範囲内にある。そのような変形形態は、本明細書、図面及び特許請求の範囲を見れば明らかであろう。例えば、一実施形態では、ＲＦ信号の代わりに、図１及び図４の位相雑音抽出器１０及び３０にベースバンド信号を入力することができる。そのような実施形態では、ダウンコンバータ１０２、３０２及び３２２は位相雑音抽出器１０及び３０から除外することができる。更なる実施形態では、図１及び図４の位相雑音抽出器１０及び３０への入力として、ＲＦ信号の代わりに離散時間入力を与えることができる。そのような更なる代表的な実施形態では、ダウンコンバータ１０２、３０２及び３２２並びにＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１０４、３０４及び３２４は位相雑音抽出器１０及び３０から除外することができる。また、純粋な位相雑音の全電力が、測定されることになる全ての電力である場合には、位相雑音抽出器１０及び３０から周波数変換器１１６及び３１６を除外することができる。
【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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