(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定系の伝搬路の周波数特性または遅延プロファイルを測定するための伝搬路特性測定方法であって、
広帯域の基準信号を発生して出力し、
前記基準信号を分岐した一方の信号をレベル調整して出力し、
前記基準信号を分岐した他方の信号を前記被測定系に供給し、
前記被測定系を通して供給される信号と前記レベル調整して供給される信号とを加算し、
前記加算した信号から測定される周波数特性を、前記被測定系を取り外し終端した状態で測定された周波数特性で較正して、前記被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出することを特徴とする伝搬路特性測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の伝搬路特性測定方法において、
前記基準信号を分岐した一方の信号のレベル調整は、前記加算において前記被測定系から供給される信号電力に対し、レベル調整して供給される信号電力の方が高くなるように行うことを特徴とする伝搬路特性測定方法。
【請求項３】
被測定系の伝搬路の周波数特性または遅延プロファイルを測定するための伝搬路特性測定装置であって、
広帯域の基準信号を発生して出力する信号発生器と、
前記基準信号を分岐した一方の信号を供給されレベル調整して出力する利得調整回路と、
前記基準信号を分岐した他方の信号が供給され前記被測定系を通して出力される信号と前記利得調整回路から供給される信号とを加算する加算器と、
前記加算器で加算した信号から前記被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出する伝搬路特性算出回路を
有することを特徴とする伝搬路特性測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の伝搬路特性測定装置において、
前記利得調整回路は、前記加算器において前記被測定系から供給される信号電力に対し前記利得調整回路から供給される信号電力の方が高くなるよう利得調整を行うことを特徴とする伝搬路特性測定装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の伝搬路特性測定装置において、
前記伝搬路特性算出回路は、前記被測定系を接続した状態の周波数特性を、前記被測定系を取り外し終端した状態で算出した周波数特性で較正することにより、前記被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出することを特徴とする伝搬路特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は伝搬路特性測定方法及びその装置に関し、デジタル放送やデジタル伝送の伝搬路の周波数特性及び遅延プロファイルを正確に測定する伝搬路特性測定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の伝搬路特性測定装置では、信号発生器で発生した広帯域の基準信号を被測定系に供給して被測定系を通過し出力された信号と、信号発生器から直接供給された基準信号とを別々に同時測定し、被測定系を通過して測定された信号の周波数特性を、同時に測定した信号発生器からの基準信号の周波数特性で除算することで、被測定系の周波数特性や遅延プロファイルなどの伝搬路特性を算出している。このため、伝搬路特性測定装置は、基準信号と被測定系を通過した信号との２系統の信号を同時に測定するように構成されている。
【０００３】
また、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号など広帯域の既知のトレーニング信号が挿入されている信号を基準信号として用いる場合、被測定系を通過した１系統の信号を測定するだけで伝搬路特性の算出を行う方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被測定系を通過した１系統の信号だけを測定しトレーニング信号を用いて伝搬路特性を算出する方法では、基準信号を測定してないために絶対的な基準がなく、測定した信号の主波に対する相対的な伝搬路特性しか算出できず、被測定系全体の時間変動があった場合に、この被測定系全体の時間変動を測定することはできないという問題があった。
【０００５】
このため、被測定系全体の時間変動を測定するためには、基準信号と被測定系を通過した信号との２系統を同時に測定する必要があり、このような伝搬路特性測定装置は２系統の信号を同時に測定するために２系統の測定部を持たなければならず、回路構成が複雑かつ大規模になるいう問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、１系統の信号を測定するだけで被測定系の伝搬路特性を正確に測定することができる伝搬路特性測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、広帯域の基準信号を発生して出力し、
前記基準信号を分岐した一方の信号をレベル調整して出力し、
前記基準信号を分岐した他方の信号を前記被測定系に供給し、
前記被測定系を通して供給される信号と前記レベル調整して供給される信号とを加算し、
前記加算した信号から測定される周波数特性を、前記被測定系を取り外し終端した状態で測定された周波数特性で較正して、前記被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出することにより、
１系統の信号を測定するだけで被測定系の伝搬路特性を正確に測定することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、基準信号を分岐した一方の信号のレベル調整は、前記加算において前記被測定系から供給される信号電力に対し、レベル調整して供給される信号電力の方が高くなるように行うことにより、
基準信号が主波成分として取り出され、この基準信号を基準として信号処理を行うことで被測定系の伝搬路特性の時間変動を測定することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、広帯域の基準信号を発生して出力する信号発生器と、
前記基準信号を分岐した一方の信号を供給されレベル調整して出力する利得調整回路と、
前記基準信号を分岐した他方の信号が供給され前記被測定系を通して出力される信号と前記利得調整回路から供給される信号とを加算する加算器と、
前記加算器で加算した信号から前記被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出する伝搬路特性算出回路を有することにより、
１系統の信号を測定するだけで被測定系の伝搬路特性を正確に測定することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、利得調整回路は、前記加算器において前記被測定系から供給される信号電力に対し前記利得調整回路から供給される信号電力の方が高くなるよう利得調整を行うことにより、
基準信号が主波成分として取り出され、この基準信号を基準として信号処理を行うことで被測定系の伝搬路特性の時間変動を測定することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、伝搬路特性算出回路は、前記被測定系を接続した状態の周波数特性を、前記被測定系を取り外し終端した状態で算出した周波数特性で較正することにより、前記被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出することにより、
測定装置の周波数特性の歪みを除去した被測定系だけの伝搬路特性を求めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の伝搬路特性測定装置の一実施例のブロック図を示す。同図中、伝搬路特性測定装置１０は信号発生器１、分配器２、利得調整回路３、加算器４、伝搬路特性算出回路５で構成され、これに被測定系６が接続される。
【００１３】
信号発生器１は、広帯域の基準信号を発生して分配器２に供給する。この信号は例えばＯＦＤＭ信号，ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）信号などが可能である。分配器２は、信号発生器１からの基準信号を２分岐して利得調整回路３と被測定系６それぞれに分配する。利得調整回路３は、分配器２からの基準信号に対する利得を調整して加算器４へ出力する。ここで、利得調整回路３は、信号全体に対する利得だけを調整し、その他の周波数特性は変わらないように構成している。
【００１４】
利得調整回路３は、加算器４に供給する基準信号電力が、被測定系６を通して加算器４に供給される信号電力より３〜１０ｄＢ程度高くなるように利得を調整する。これは、後述の伝搬路特性算出回路５において利得調整回路３からの基準信号を主波成分として取り出し基準として使用するためである。
【００１５】
加算器４は、利得調整回路３からの信号と被測定系６からの信号を加算し、その和を伝搬路特性算出回路５へ出力する。伝搬路特性算出回路５は、加算器４から供給される信号を解析して、その信号の周波数特性を求め、それら周波数特性を処理することで被測定系６の周波数特性や遅延プロファイルなどの伝搬路特性を算出して出力する。
【００１６】
以下では周波数特性を処理する部分を伝搬路特性算出回路５に含めているが、これは外部の汎用コンピュータ等で処理しても良い。なお、本明細書で周波数特性とは周波数に対する振幅及び位相の情報を含む複素数の情報である。また、伝搬路特性算出回路５における伝搬路特性の算出方法については後述する。
【００１７】
図２は、信号発生器１の周波数特性の歪みを補正するための較正値を測定する際のブロック図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１８】
図２において、終端器７及び終端器８それぞれは、伝搬路特性測定装置１０の特性インピーダンスとなる抵抗器である。終端器７は測定の際に被測定系６に供給される基準信号が、被測定系６を取り除いているために反射しないよう終端している。終端器８は被測定系６を取り除いているために加算器４の入力端子が開放されており、このために発生する不整合を防ぐために取り付けられている。
【００１９】
本発明による較正値測定及び伝搬路特性測定は、図３及び図４に示すフローチャートに示す手順にて行う。なお、大文字は複素数、小文字は実数を表すものとする。
【００２０】
図３は、伝搬路特性算出回路５が図２に示す構成で実行する較正値測定処理のフローチャートを示す。図３に示すステップＳ１で、信号発生器１からの基準信号が持つ周波数特性の歪みを補正するための較正値を測定する。ここで、利得調整回路３の利得ＧをＧ＝１（０ｄＢ）に設定し、伝搬路特性算出回路５で測定される較正のための周波数特性をＲ（ω）とする。ここで、ωは角周波数である。較正のための周波数特性Ｒ（ω）の算出法を、トレーニング信号を用いた例で説明すると、信号発生器１で加えたトレーニング信号の周波数スペクトルをＴｒ（ω）とし、伝搬路特性算出回路５で測定された周波数スペクトルをＩｒ（ω）とすると、Ｒ（ω）は、Ｒ（ω）＝Ｉｒ（ω）／Ｔｒ（ω）として求められる。
【００２１】
なお、図３に示す較正値測定処理は、伝搬路特性測定を行う度に実行する必要はなく、伝搬路特性測定装置１０を最初に使用するときに１度だけ実行するすれば良い。
【００２２】
図４は、伝搬路特性算出回路５が図１に示す構成で実行する伝搬路特性測定処理のフローチャートを示す。図４に示すステップＳ２で、被測定系６の伝搬路特性を測定する。このとき、伝搬路特性算出回路５の入力端子で観測された周波数特性をＦ（ω）とする。周波数特性Ｆ（ω）の算出は、信号発生器１で挿入した広帯域のトレーニング信号を用いる方法や観測信号を平均化して変調成分を除去して算出する方法などを用いる。
【００２３】
上記トレーニング信号を用いる方法は、既知のトレーニング信号の周波数スペクトルをＴ（ω）とし、伝搬路特性算出回路５で観測された周波数スペクトルをＩ（ω）とすると、周波数特性Ｆ（ω）は、Ｆ（ω）＝Ｉ（ω）／Ｔ（ω）として求められる。
【００２４】
ステップＳ３で、周波数特性をＦ（ω）を信号発生器１の周波数特性Ｒ（ω）で較正した周波数特性Ｃ（ω）を（１）式から求める。
【００２５】
Ｃ（ω）＝Ｆ（ω）／Ｒ（ω）          …（１）
次に、ステップＳ４で、周波数特性Ｃ（ω）に含まれる利得調整回路３からの基準信号の信号レベルを示すベクトルＤを算出する。利得調整回路３からの基準信号は、被測定系６を通った信号電力より３〜１０ｄＢ程度高くなるように、つまり、観測信号の主波となるように利得調整されているため、周波数特性Ｃ（ω）を周波数軸について複素平均を計算することで主波成分のベクトルＤを算出できる。
【００２６】
これは遅延プロファイル上の遅延０の成分を周波数軸上で抽出しているのと等価である。周波数特性Ｃ（ω）のデータ数をｎとすると、ベクトルＤは（２）式から求められる。
【００２７】
Ｄ＝｛ΣＣ（ω）｝／ｎ                  …（２）
次に、ステップＳ５で、基準信号の信号レベルとなるベクトルＤで周波数特性Ｃ（ω）を除算し、基準信号のレベルが１となるように較正した周波数特性Ｓ（ω）を（３）式から算出する。
【００２８】
Ｓ（ω）＝Ｃ（ω）／Ｄ                …（３）
さらに、ステップＳ６で、周波数特性Ｓ（ω）から主波成分すなわち基準信号の成分を除去する。ここでは、（３）式で基準信号のレベルを１となるように較正しているため、基準信号除去後の周波数特性Ｘ（ω）を（４）式から算出する。
【００２９】
Ｘ（ω）＝Ｓ（ω）−１                …（４）
ここで、被測定系６からの信号に加算した利得調整回路３からの基準信号は、信号発生回路１からの基準信号を利得調整しているため、被測定系６に供給する信号と比較すると利得Ｇだけの差がついている。この利得分を較正し被測定系６だけの利得を含んだ周波数特性Ｈ（ω）を算出するためにステップＳ７で、（５）式を用いて基準信号除去後の周波数特性Ｘ（ω）を較正する。
【００３０】
Ｈ（ω）＝Ｇ・Ｘ（ω）                …（５）
さらに、ステップＳ８で、Ｈ（ω）を（６）式を用いて逆フーリエ変換し、被測定系の遅延プロファイルＰ（ｔ）を求める。
【００３１】
Ｐ（ｔ）＝ＩＦＦＴ［Ｈ（ω）］          …（６）
但し、ｔは時間を表し、ＩＦＦＴは逆フーリエ変換関数を表している。このようにして算出された周波数特性Ｈ（ω）及び遅延プロファイルＰ（ｔ）は被測定系６の伝搬路特性だけを示している。
【００３２】
本発明では、測定する信号は加算器４の出力信号だけの１系統であるが、加算器４にて基準信号を加算し、伝搬路特性算出回路５で基準信号を基準とした信号処理（ステップＳ５〜Ｓ７）を行うことで、基準信号に対しての被測定系の時間変動を正確に測定できる。また、測定する信号は１系統だけであるため、測定時間を短縮することができる。
【００３３】
また、（４）式を用いることで、加算器４で加えられた基準信号の成分を除去できるため、伝搬路特性測定装置１０は被測定系６の周波数特性及び遅延プロファイルを得ることができる。勿論、必要に応じて周波数特性、遅延プロファイルのいずれか一方を得るだけでも良い。
【００３４】
この伝搬路特性測定装置１０を用いることにより、被測定系６における伝搬路の時間変動を正確に測定することが可能となる。また、図１の構成で伝搬路特性算出回路５の部分に、被測定系を通過した信号のみを観測するタイプの既存の伝搬路特性測定装置を用いても、この測定装置の後段に計算機を追加して測定結果に（１）式から（６）式までの演算を行うことで、正確に被測定系６の伝搬路の変動を測定できる。本発明の伝搬路特性測定装置１０は、特に反射波や回り込みの伝搬路変動測定に有効である。
【００３５】
なお、本明細書に記載の「及び／または」は、「及び」もしくは「または」を表す。
【００３６】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明は、広帯域の基準信号を発生して出力し、基準信号を分岐した一方の信号をレベル調整して出力し、基準信号を分岐した他方の信号を被測定系に供給し、被測定系を通して供給される信号とレベル調整して供給される信号とを加算し、加算した信号から測定される周波数特性を、被測定系を取り外し終端した状態で測定された周波数特性で較正して、被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出することにより、１系統の信号を測定するだけで被測定系の伝搬路特性を正確に測定することができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明では、基準信号を分岐した一方の信号のレベル調整は、加算において被測定系から供給される信号電力に対し、レベル調整して供給される信号電力の方が高くなるように行うことにより、基準信号が主波成分として取り出され、この基準信号を基準として信号処理を行うことで被測定系の伝搬路特性の時間変動を測定することができる。
【００３８】
請求項３に記載の発明は、広帯域の基準信号を発生して出力する信号発生器と、基準信号を分岐した一方の信号を供給されレベル調整して出力する利得調整回路と、基準信号を分岐した他方の信号が供給され被測定系を通して出力される信号と利得調整回路から供給される信号とを加算する加算器と、加算器で加算した信号から被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出する伝搬路特性算出回路を有することにより、１系統の信号を測定するだけで被測定系の伝搬路特性を正確に測定することができる。
【００３９】
請求項４に記載の発明では、利得調整回路は、加算器において被測定系から供給される信号電力に対し利得調整回路から供給される信号電力の方が高くなるよう利得調整を行うことにより、基準信号が主波成分として取り出され、この基準信号を基準として信号処理を行うことで被測定系の伝搬路特性の時間変動を測定することができる。
【００４０】
請求項５に記載の発明では、伝搬路特性算出回路は、被測定系を接続した状態の周波数特性を、被測定系を取り外し終端した状態で算出した周波数特性で較正することにより、被測定系の周波数特性または遅延プロファイルを算出することにより、測定装置の周波数特性の歪みを除去した被測定系だけの伝搬路特性を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝搬路特性測定装置の一実施例のブロック図である。
【図２】信号発生器の周波数特性の歪みを補正するための較正値を測定する際のブロック図である。
【図３】較正値測定処理のフローチャートである。
【図４】伝搬路特性測定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１  信号発生器
２  分配器
３  利得調整回路
４  加算器
５  伝搬路特性算出回路
６  被測定系
７，８  終端器
１０  伝搬路特性測定装置
【図１】
0003977131.tif 000002
【図２】
0003977131.tif 000003
【図３】
0003977131.tif 000004
【図４】
0003977131.tif 000005