(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した信号の特性や状態を測定する信号測定装置（１）であって、
受信信号に含まれる所定の信号のパターンから信号送信元（２）と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出する周波数誤差算出部（１０１）と、
前記クロック周波数の誤差に基づいて内部クロック（１５）のクロック周波数を変更するクロック周波数変更部（１０２）と、を備え、
前記周波数誤差算出部は、ＮＲの同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差から前記信号送信元と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出する信号測定装置。
【請求項２】
受信した信号の特性や状態を測定する信号測定装置（１）のクロック同期方法であって、
受信信号に含まれる所定の信号のパターンから信号送信元（２）と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出するステップと、
前記クロック周波数の誤差に基づいて内部クロック（１５）のクロック周波数を変更するステップと、を備え、
前記クロック周波数の誤差を算出するステップは、ＮＲの同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差から前記信号送信元と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出するステップであるクロック同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した信号の特性や状態を測定する信号測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
受信した信号の特性や状態を測定する信号測定装置として、例えば、移動体通信システムの基地局の電波の伝播状態を測定する信号測定装置がある。
【０００３】
第５世代移動通信システム（以下、「５Ｇ」ともいう）では、数百MHzからGHz台やミリ波帯の周波数の被測定信号を測定するため、高い周波数精度や周波数安定性が求められている。
【０００４】
また、正確な測定結果を得るためには、被測定信号と、信号測定装置の周波数同期を行なう必要がある。このため、内部クロックとして、信号測定装置や周囲温度に対する周波数安定の制御を行なうＯＣＸＯ(Oven Controlled X'tal Oscillator)を用いることが望ましい。
【０００５】
特許文献１には、高い周波数精度が要求される装置に使用するＯＣＸＯと、そのＯＣＸＯを使用した測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１２２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フィールド評価を行なう上でＧＰＳ（Global Positioning System）による同期方法があるが、ＧＰＳの電波の届かない屋内などで使用する場合には、内部クロックの精度や安定性が問題となる。
【０００８】
ＯＣＸＯは、オーブンを加熱するための電力による消費電力の増加により、特にフィールドで測定を行うため電池で駆動する信号測定装置では電池持続時間が短くなってしまうという問題がある。
【０００９】
さらに、オーブンの加熱から温度安定に至るまでのウォームアップタイムの待機時間が必要であり、現地で即座に測定を開始できないという問題もある。
【００１０】
また、ＯＣＸＯを使用する構成や、高精度高安定度の基準発振器を使用する構成や、ＧＰＳ信号を受信して基準信号とする構成は、コストアップ、消費電力の増加、小型化や軽量化しにくい、などの問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、被測定信号により被測定信号の送信元と信号測定装置とのクロックを同期させ、コストアップや消費電力の増加を招くことなく正確な測定結果を得ることができる信号測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の信号測定装置は、受信した信号の特性や状態を測定する信号測定装置であって、受信信号に含まれる所定の信号のパターンから信号送信元と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出する周波数誤差算出部と、前記クロック周波数の誤差に基づいて内部クロックのクロック周波数を変更するクロック周波数変更部と、を備え、前記周波数誤差算出部は、ＮＲの同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差から前記信号送信元と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出するものである。
【００１３】
この構成により、受信信号に含まれるＮＲの同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差から信号送信元と信号測定装置とのクロック周波数の誤差が算出され、このクロック周波数の誤差に基づいて内部クロックのクロック周波数が変更される。このため、コストアップや消費電力の増加を招くことなく正確な測定結果を得ることができる。
【００１８】
また、本発明のクロック同期方法は、受信した信号の特性や状態を測定する信号測定装置のクロック同期方法であって、受信信号に含まれる所定の信号のパターンから信号送信元と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出するステップと、前記クロック周波数の誤差に基づいて内部クロックのクロック周波数を変更するステップと、を備え、前記クロック周波数の誤差を算出するステップは、ＮＲの同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差から前記信号送信元と前記信号測定装置とのクロック周波数の誤差を算出するステップであるものである。
【００１９】
この構成により、受信信号に含まれるＮＲの同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差から信号送信元と信号測定装置とのクロック周波数の誤差が算出され、このクロック周波数の誤差に基づいて内部クロックのクロック周波数が変更される。このため、コストアップや消費電力の増加を招くことなく正確な測定結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、コストアップや消費電力の増加を招くことなく正確な測定結果を得ることができる信号測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る信号測定装置のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る信号測定装置の無線信号処理部のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る信号測定装置の周波数誤差角度の算出方法を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る信号測定装置の周波数誤差角度の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る信号測定装置について詳細に説明する。
【００２３】
図１において、本発明の一実施形態に係る信号測定装置１は、無線信号処理部１０と、無線信号測定部１１と、ユーザインターフェース部１２と、制御部１３とを含んで構成されている。
【００２４】
無線信号処理部１０は、アンテナ１６を介して基地局２から受信した無線信号を、増幅や周波数変換などして無線信号測定部１１に出力する。
【００２５】
無線信号測定部１１は、無線信号処理部１０と接続され、無線信号処理部１０の出力する無線信号の復調、復号を行なうとともに、ＳＳ−ＲＳＲＰ（Synchronization Signal-Reference Signal Received Power）、ＳＳ−ＳＩＲ（Synchronization Signal-Signal to Interference Ratio）、ＳＳ−ＲＳＲＱ（Synchronization Signal-Reference Signal Received Quality）、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、遅延プロファイルなどを測定し、測定結果を制御部１３に出力するようになっている。制御部１３は、無線信号測定部１１からの測定結果を時刻情報などと関連付けてハードディスク等に記憶しておき、ユーザの要求によりユーザインターフェース部１２に表示出力させたり、ログとしてファイルに出力したりするようになっている。
【００２６】
無線信号測定部１１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部１４や内部クロック１５からクロック信号を入力されるようになっている。無線信号測定部１１は、ＧＰＳ受信部１４からのＰＰＳ（Pulse Per Second:１秒周期の信号）または内部クロック１５からのクロック信号に基づいて無線信号の受信タイミングを測定するようになっている。なお、外部からＧＰＳ信号を入力するようにしてもよい。
【００２７】
内部クロック１５は、無線信号処理部１０が出力する信号の電圧に応じてクロック周波数を変更するようになっている。
【００２８】
ユーザインターフェース部１２は、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部１２１と、測定のパラメータの設定画面や無線信号測定部１１の測定結果などを表示する表示部１２２とを備えている。入力部１２１は、タッチパッドやキーボードやプッシュボタンやロータリーノブなどによって構成される。表示部１２２は、液晶表示装置などによって構成される。
【００２９】
制御部１３は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ハードディスク装置と、入出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
【００３０】
このコンピュータユニットのＲＯＭ及びハードディスク装置には、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部１３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭ及びハードディスク装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部１３として機能する。なお、ハードディスク装置は、フラッシュメモリによるＣＦ(Compact Flash)カード等であっても良い。
【００３１】
制御部１３の入出力ポートには、無線信号測定部１１、ユーザインターフェース部１２が接続され、制御部１３と各部は信号の送受信をできるようになっている。
【００３２】
なお、本実施形態において、無線信号測定部１１は、各処理を実行するようにプログラミングされたＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサによって構成されている。また、無線信号処理部１０は、通信モジュールによって構成されている。
【００３３】
このような信号測定装置１において、制御部１３は、例えば、表示部１２２に表示させた設定画面に対する入力部１２１への操作入力で設定された周波数の無線信号の測定を無線信号測定部１１に行なわせる。
【００３４】
制御部１３は、表示部１２２に表示させた設定画面により、測定する無線信号の中心周波数や周波数帯域幅や測定する信号数などを入力部１２１から入力させる。測定する無線信号の中心周波数は、複数設定可能になっている。
【００３５】
制御部１３は、入力部１２１により入力された設定情報を無線信号測定部１１に通知して、無線信号の測定を行わせる。
【００３６】
無線信号測定部１１は、制御部１３から設定情報を通知されると、通知された中心周波数や周波数帯域幅を無線信号処理部１０に通知して、その中心周波数や周波数帯域幅の無線信号を受信させる。
【００３７】
無線信号処理部１０は、無線信号測定部１１から中心周波数や周波数帯域幅を通知されると、その中心周波数や周波数帯域幅の無線信号を受信し、増幅や周波数変換などして無線信号測定部１１に出力する。
【００３８】
無線信号測定部１１は、無線信号処理部１０の出力する無線信号の復調、復号を行なうとともに、ＳＳ−ＲＳＲＰ、ＳＳ−ＳＩＲ、ＳＳ−ＲＳＲＱ、ＲＳＳＩ、遅延プロファイルなどを測定し、測定結果を制御部１３に出力する。
【００３９】
制御部１３は、無線信号測定部１１の出力する測定結果に基づいて、入力部１２１の操作入力により選択された測定結果表示種別に応じて表示部１２２に表示させる画像を作成して表示部１２２に表示させる。
【００４０】
本実施形態において、５ＧのＮＲ（New Radio technology）の無線信号を測定する場合、無線信号処理部１０は、基地局２と信号測定装置１とのクロック周波数の誤差を検出して、基地局２のクロック周波数に信号測定装置１のクロック周波数を追従させてから信号測定の処理を開始する。
【００４１】
無線信号処理部１０は、図２に示すような機能ブロックによりクロック周波数の誤差を検出し、クロック周波数を追従させる。
【００４２】
図２において、無線信号処理部１０は、周波数誤差算出部としての周波数誤差角度算出部１０１と、クロック周波数変更部としてのＤ／Ａコンバータ１０２とを含んで構成されている。
【００４３】
周波数誤差角度算出部１０１は、基地局２のクロック周波数と信号測定装置１のクロック周波数との周波数のずれを示す周波数誤差角度を算出する。
【００４４】
周波数誤差角度算出部１０１は、例えば、同期信号としてのＳＳ（Synchronization Signals）／ＰＢＣＨ（Physical Broadcast CHannel）ブロックのＤＭＲＳ（DeModulation Reference Signals）が配置されているシンボルから周波数誤差角度を求める。ただし、ＮＲ−ＳＳＳ（New Radio-Secondary Synchronization Signals）に配置されているＤＭＲＳのシンボルは除く。
【００４５】
周波数誤差角度算出部１０１は、例えば、ＳＳ／ＰＢＣＨブロック単位で異なるタイミングのＤＭＲＳが配置されているシンボル間の位相遷移量を周波数誤差角度とし、全てのＳＳ／ＰＢＣＨブロックの周波数誤差角度の平均値を基地局２と信号測定装置１との周波数誤差角度とする。
【００４６】
周波数誤差角度算出部１０１は、例えば、理想のＤＭＲＳパターンと受信信号との相関結果から、ＳＳ／ＰＢＣＨブロック単位に周波数誤差角度を算出する。
【００４７】
周波数誤差角度算出部１０１は、例えば、図３に示すように、同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差（位相遷移量）を周波数誤差角度として求める。
【００４８】
周波数誤差角度算出部１０１は、例えば、SS Block Indexがゼロから７のＳＳ／ＰＢＣＨブロックの周波数誤差角度の平均値を求め、受信信号の周波数誤差角度とする。
【００４９】
周波数誤差角度算出部１０１は、求めた周波数誤差角度に応じた値を、現在の値から減算または加算した値をＤ／Ａコンバータ１０２に出力する。
【００５０】
Ｄ／Ａコンバータ１０２は、周波数誤差角度算出部１０１の出力値に応じた電圧の信号を内部クロック１５に出力する。
【００５１】
内部クロック１５は、Ｄ／Ａコンバータ１０２が出力する信号の電圧に応じてクロック周波数を変更する。
【００５２】
以上のように構成された本実施形態に係る信号測定装置によるクロック同期処理について説明する。
【００５３】
例えば、Ｄ／Ａコンバータ１０２が、出力信号の電圧を2.5V幅で入力値に応じて4095段階に可変可能であるとすると、入力値が１変化することで出力電圧は、
2.5/4095[V/LSB]=0.61[mV/LSB]
となり、0.61[mV]変化する。
【００５４】
内部クロック１５の水晶発振器の周波数可変範囲が±５〜１２ppm/V(Vc=1.4±1.0)、1ppmで変化する周波数を19.2MHzとすると、Ｄ／Ａコンバータ１０２の入力値が１変化することでクロック周波数は、水晶発振器の周波数可変範囲を8ppmとすると、
19.2[MHz]×8[ppm]×0.61[mV/LSB]=0.0937[Hz]
となり、0.0937[Hz]変化する。
【００５５】
受信信号のサンプリング周期を30.72MHzとすると、受信信号のサブキャリア間隔が30kHzの場合、ＤＭＲＳのシンボル間のサンプル数は2192となる。周波数誤差角度は、図４に示すように、１周期360度を14bit分解能(16384)とした値で算出するようにすると、周波数誤差角度の値が１異なると、
30.72[MHz]/2192/16384=0.85538[Hz]
となり、クロック周波数が0.85538[Hz]ずれているということになる。
【００５６】
このことから、周波数誤差角度からＤ／Ａコンバータ１０２への入力値の変化量は、
（周波数誤差）×（水晶発振周波数／搬送波周波数）／（Ｄ／Ａコンバータ１０２の1LSBの周波数分解能）
＝（周波数誤差角度の換算値×0.85538[Hz]）×（19.2[MHz]/f）/0.0937[Hz]
となる。なお、fは搬送波周波数である。
【００５７】
例えば、図４のＡで示すように、周波数誤差角度がプラス方向の誤差の場合、搬送波数端数を2149MHz、周波数誤差角度の換算値を100とすると、
100×(0.85538×19.2/2140/0.0937)=8.190=8[LSB](小数点以下、四捨五入)
となり、Ｄ／Ａコンバータ１０２への入力値の変化量は＋８となる。
【００５８】
また、図４のＢで示すように、周波数誤差角度の換算値が8192以上の場合、周波数誤差角度がマイナス方向の誤差となり、周波数誤差角度の換算値を16284とすると、
-(16248-16384)×(0.85538×19.2/2140/0.0937)=8.190=8[LSB]
となり、Ｄ／Ａコンバータ１０２への入力値の変化量は−８となる。
【００５９】
このように、本実施形態では、受信信号に含まれるＳＳ／ＰＢＣＨブロックのＤＭＲＳのパターンから基地局２と信号測定装置１とのクロック周波数の誤差を算出し、このクロック周波数の誤差に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ１０２により内部クロック１５の周波数を変更する。
【００６０】
これにより、被測定信号により基地局２と信号測定装置１とのクロックを同期させ、コストアップや消費電力の増加を招くことなく正確な測定結果を得ることができる。
【００６１】
また、受信信号と理想のＤＭＲＳパターンとの相関結果から、基地局２と信号測定装置１とのクロック周波数の誤差を算出する。
【００６２】
これにより、容易に基地局２と信号測定装置１とのクロック周波数の誤差を算出することができる。
【００６３】
また、同じＳＳ／ＰＢＣＨブロックの異なるシンボル位置のＰＢＣＨに配置されたＤＭＲＳの位相の差（位相遷移量）を周波数誤差角度として求め、SS Block Indexがゼロから７のＳＳ／ＰＢＣＨブロックの周波数誤差角度の平均値を求め、受信信号の周波数誤差角度とする。
【００６４】
これにより、精度良く基地局２と信号測定装置１とのクロック周波数の誤差を算出することができる。
【００６５】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６６】
１  信号測定装置
２  基地局（信号送信元）
１０  無線信号処理部
１５  内部クロック
１０１  周波数誤差角度算出部（周波数誤差算出部）
１０２  Ｄ／Ａコンバータ（クロック周波数変更部）
【図１】
0006975207.tif 000002
【図２】
0006975207.tif 000003
【図３】
0006975207.tif 000004
【図４】
0006975207.tif 000005