特開 2022-142447 測定装置及び測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022142447

(43)【公開日】2022-09-30

(54)【発明の名称】測定装置及び測定方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/00 20060101AFI20220922BHJP

   G01R 29/06 20060101ALI20220922BHJP

   G01R 29/08 20060101ALI20220922BHJP

【ＦＩ】

H04L27/00 A

G01R29/06 Z

G01R29/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021042621

(22)【出願日】2021-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】110001106

【氏名又は名称】弁理士法人キュリーズ

(72)【発明者】

【氏名】平林 祐紀

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 慎悟

(72)【発明者】

【氏名】神原 浩平

(57)【要約】

【課題】 MERとCN比との相関の低下を抑制することを可能とする測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】 測定装置は、所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信する受信部と、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出する抽出部と、抽出された信号の変調誤差比を計算する計算部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信する受信部と、
受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出する抽出部と、
抽出された信号の変調誤差比を計算する計算部と、を備える、測定装置。

【請求項2】

前記計算部は、前記抽出された信号の電力を補正する補正係数に基づいて、前記抽出された信号の変調誤差比を計算する、請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記所定条件は、IQ平面上において、受信された信号のシンボル座標が、原点を含む所定範囲の外側に存在する条件である、請求項１又は請求項２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記所定範囲は、前記IQ平面上におけるコンスタレーションの形状及び分布の少なくともいずれか１つによって定められる、請求項３に記載の測定装置。

【請求項5】

前記所定範囲は、前記送信装置から送信される信号に適用される変調多値数及び符号化率の少なくともいずれか１つによって定められる、請求項３又は請求項４に記載の測定装置。

【請求項6】

前記所定範囲は、前記送信装置から受信する制御信号に基づいて定められる、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項7】

前記抽出部は、前記受信された信号に関する前記コンスタレーションに基づいて前記所定範囲を決定する、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項8】

所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信するステップと、
受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出するステップと、
抽出された信号の変調誤差比を計算するステップと、を備える、測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地上デジタル放送（例えば、ISDB-T；Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）において、放送信号の受信レベルを表す指標として、MER（Modulation Error Ratio）が知られている。MERは、IQ（In-phase Quadrature-phase）平面において、理想的なシンボル座標に対する受信信号のシンボル座標の位相及び振幅に関する差異を表す指標である（例えば、特許文献１）。

【0003】

ここで、ISDB-Tで用いられる64QAM（Quadrate Amplitude Modulation）では、MERは、CN（Carrier to Noise）比が20dB以上の領域においてCN比と高い相関を有する。

【0004】

このように、MERは、CN比と相関を有しており、比較的に簡易な測定装置によって測定可能であるため、宅内工事などの利用シーンにおいて、放送信号の受信レベルを測定するために用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開2009-239750号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

発明者等は、鋭意検討の結果、地上放送高度化方式の導入に伴って、64QAMよりも高い変調多値数が導入される可能性について着目し、低CN比の領域においてMERとCN比との相関が低下することを見出した。

【0007】

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、MERとCN比との相関の低下を抑制することを可能とする測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示に係る測定装置は、所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信する受信部と、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出する抽出部と、抽出された信号の変調誤差比を計算する計算部と、を備える。

【0009】

開示に係る測定方法は、所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信するステップと、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出するステップと、抽出された信号の変調誤差比を計算するステップと、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、MERとCN比との相関の低下を抑制することを可能とする測定装置及び測定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係るデジタル無線伝送システム１０を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る測定装置２００を示す図である。

【図3】図３は、コンスタレーションの一例を示す図である。

【図4】図４は、コンスタレーションの一例を示す図である。

【図5】図５は、変更例１に係る測定装置２００を示す図である。

【図6】図６は、実験を説明するための図である。

【図7】図７は、実験を説明するための図である。

【図8】図８は、実験を説明するための図である。

【図9】図９は、実験を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

【0013】

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

【0014】

［開示の概要］
開示の概要に係る測定装置は、所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信する受信部と、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出する抽出部と、抽出された信号の変調誤差比を計算する計算部と、を備える。

【0015】

開示の概要に係る測定方法は、所定変調多値数で変調された信号を送信装置から受信するステップと、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出するステップと、抽出された信号の変調誤差比を計算するステップと、を備える。

【0016】

開示の概要では、測定装置は、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出した上で、抽出された信号の変調誤差比を計算する。このような構成によれば、受信された全ての信号に基づいて変調誤差比を計算するケースと比べて、低CNR（Carrier to Noise Ratio）の領域において、変調誤差比（以下、MER; Modulation Error Ratio）とCNRとの相関の低下を抑制することができる。

【0017】

［実施形態］
（デジタル無線伝送システム）
以下において、実施形態に係るデジタル無線伝送システムについて説明する。図１は、実施形態に係るデジタル無線伝送システム１０を示す図である。図１に示すように、デジタル無線伝送システムは、送信装置１００及び測定装置２００を備える。

【0018】

実施形態において、デジタル無線伝送システムは、ISDB-T（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）の伝送システムであってもよく、地上放送高度化方式の伝送システムであってもよい。

【0019】

送信装置１００は、地上デジタルテレビジョン放送及びV-Low地上マルチメディア放送に関する放送信号（例えば、TS（Transport Stream）信号、TMCC（Transmission and Multiplexing. Configuration Control）信号などを送信してもよい。送信装置１００は、地上放送高度化方式に関するXMI（eXtensible Modulator Interface）信号を送信してもよい。

【0020】

測定装置２００は、所定変調多値数で変調された信号を送信装置１００から受信する。測定装置２００は、送信装置１００から受信する信号（以下、受信信号）に基づいて、MERを計算（測定）する。特に限定されるものではないが、所定変調多値数は、ISDB-Tで用いられる64QAM（Quadrate Amplitude Modulation）よりも大きな変調多値数であってもよい。

【0021】

例えば、所定変調多値数は、256QAMであってもよく、1024QAMであってもよい。所定変調多値数は、1024QAMよりも大きな変調多値数（例えば、4096QAM）であってもよい。

【0022】

キャリア変調方式に関するコンスタレーションの形状（すなわち、IQ（In-phase Quadrature-phase）平面上におけるコンスタレーションの形状）は、IQ平面において原点を中心とする円形であってもよく、IQ平面上において原点を重心とする矩形であってもよい。コンスタレーションの分布は、均一であってもよく、不均一であってもよい。

【0023】

（測定装置）
以下において、実施形態に係る測定装置について説明する。図２は、実施形態に係る測定装置２００を示す図である。

【0024】

図２に示すように、測定装置２００は、FFT処理部２０１と、等化処理部２０３と、デインタリーブ部２０５と、抽出部２０７と、探索部２０９と、計算部２１１と、を有する。

【0025】

FFT処理部２０１は、受信信号（時間領域の信号）にFFT（Fast Fourier Transform）処理を適用し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。

【0026】

等化処理部２０３は、周波数領域の信号を等化する等化処理を実行する。例えば、等化処理部２０３は、チャネル推定結果及び雑音電力に基づいて等化処理を実行してもよい。

【0027】

デインタリーブ部２０５は、等化処理部２０３に対してデインタリーブ処理を適用する。デインタリーブ処理は、周波数ドメインにおけるデインタリーブ処理を含んでもよく、時間ドメインにおけるデインタリーブ処理を含んでもよい。

【0028】

抽出部２０７は、受信信号（ここでは、デインタリーブ部２０５から出力される信号）から、所定条件を満たす信号を抽出する。所定条件は、IQ平面上において、受信信号のシンボル座標が、原点を含む所定範囲の外側に存在する条件である。抽出部２０７は、IQ平面において所定範囲の外側に存在するシンボル座標を有する受信信号を抽出する。

【0029】

実施形態では、所定範囲を定義する情報要素は、送信装置１００から受信する制御信号（例えば、TMCC）に含まれてもよい。所定範囲は、測定装置２００に予め設定されてもよい。

【0030】

ここで、コンスタレーションの形状は、図３に示すように、円形であってもよい。図３では、理想的なシンボル座標に関するコンスタレーションとして、256QAMの不均一コンスタレーションが例示されている。このようなケースにおいては、所定範囲は、原点からの距離（ユーグリッド距離）によって定義されてもよい。例えば、所定範囲を定義する情報要素は、原点からの距離（ユーグリッド距離）を示す情報要素である。

【0031】

或いは、コンスタレーションの形状は、図４に示すように、矩形であってもよい。図４では、理想的なシンボル座標に関するコンスタレーションとして、1024QAMの不均一コンスタレーションが例示されている。このようなケースにおいては、所定範囲は、I軸の最大値及びQ軸の最大値によって定義されてもよい。I軸の最大値及びQ軸の最大値は同じ値であってもよい。例えば、所定範囲を定義する情報要素は、I軸の最大値（又は、Q軸の最大値）を示す情報要素である。

【0032】

上述したように、コンスタレーションの形状が円形である場合に、所定範囲が原点からの距離（ユーグリッド距離）によって定められ、コンスタレーションの形状が円形である場合に、所定範囲がI軸の最大値（又は、Q軸の最大値）によって定義される。従って、所定範囲の定義方法は、IQ平面上におけるコンスタレーションの形状によって定められる。

【0033】

探索部２０９は、抽出部２０７によって抽出された受信信号のシンボル座標に最も近い理想的なシンボル座標を探索する（最近傍点探索）。最近傍点探索によって、受信信号のシンボル座標は、受信信号のシンボル座標に最も近い理想的なシンボル座標と対応付けられる。

【0034】

計算部２１１は、最近傍点探索の結果に基づいて、MERを計算する。最近傍点探索は、抽出部２０７によって抽出された受信信号を対象として実行されるため、計算部２１１は、抽出された受信信号に基づいてMERを計算することに留意すべきである。

【0035】

具体的には、計算部２１１は、以下の式に基づいてMERを計算してもよい。

【0036】

【数1】

【0037】

ここで、所定範囲よりも外側に存在するシンボル座標を有する受信信号を対象としてMERが計算されるため、上述した式の分子の値が大きくなり、MERも不自然に大きくなる可能性がある。そこで、計算部２１１は、以下に示す式に基づいてMERを計算してもよい。

【0038】

【数2】

【0039】

すなわち、補正係数αは、抽出された受信信号の電力をコンスタレーションの全体に存在する受信信号の電力によって補正するための係数（コンスタレーションの全体に存在する受信信号の電力／抽出された受信信号の電力）である。

【0040】

なお、抽出された受信信号のシンボル座標は、コンスタレーションにおいて所定範囲の外側に存在するシンボル座標と読み替えてもよく、全ての受信信号のシンボル座標は、コンスタレーションの全体に存在するシンボル座標と読み替えてもよい。

【0041】

（作用及び効果）
実施形態では、測定装置２００は、受信された信号の中から、所定条件を満たす信号を抽出した上で、抽出された信号の変調誤差比を計算する。このような構成によれば、受信された全ての信号に基づいて変調誤差比を計算するケースと比べて、低CNRの領域において、変調誤差比とCNRとの相関の低下を抑制することができる。

【0042】

［変更例１］
以下において、実施形態の変更例１について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。

【0043】

実施形態では、抽出部２０７によって所定条件を満たす信号が抽出された後に、探索部２０９によって最近傍点探索が実行されるケースを例示した。これに対して、変更例１では、探索部２０９によって最近傍点探索が実行された後に、抽出部２０７によって所定条件を満たす信号が抽出される。

【0044】

具体的には、図５に示すように、図２に示すケースと比べて、抽出部２０７及び探索部２０９の順序が入れ替わっている。

【0045】

このようなケースにおいて、探索部２０９は、全ての受信信号を対象として、最近傍点探索を実行する。最近傍点探索によって受信信号のコンスタレーションが特定される。

【0046】

抽出部２０７は、受信信号のコンスタレーションに基づいて所定範囲を決定する。例えば、抽出部２０７は、受信信号のコンスタレーションの外周を構成するシンボル座標を抽出するように所定範囲を決定してもよい。外周は、コンスタレーションにおいて最も外側から数えて所定数（例えば、１つ）のシンボル座標によって構成されてもよい。所定数は、２以上であってもよい。

【0047】

なお、計算部２１１は、実施形態と同様に、抽出部２０７によって抽出された受信信号のMERを計算する。MERの計算方法は実施形態と同様であるため、その詳細については省略する。

【0048】

［実験］
以下において、MERとCNRとの相関に関する実験について説明する。実験では、比較例、実施例１及び実施例２について、MERとCNRとの相関を確認した。比較例では、全ての受信信号を対象としてMERを計算した。実施例１では、実施形態に係る方法によってMERを計算した。実施例２では、比較例に係る方法によってMERを計算した。実施例１及び実施例２では、上述した補正係数を用いてMERを計算した。

【0049】

第１に、256QAMの不均一コンスタレーションに関する実験結果について説明する。FFTサイズは16kであり、符号化率は12/16である。図６に示すように、比較例では、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関（線形性）が低下しているのに対して、実施例１及び実施例２では、比較例と比べて、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関が改善することが確認された。

【0050】

第２に、1024QAMの不均一コンスタレーションに関する実験結果について説明する。FFTサイズは16kであり、符号化率は9/16である。図７に示すように、比較例では、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関（線形性）が低下しているのに対して、実施例１及び実施例２では、比較例と比べて、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関が改善することが確認された。

【0051】

第３に、256QAMの均一コンスタレーションに関する実験結果について説明する。FFTサイズは16kであり、符号化率は12/16である。図８に示すように、比較例では、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関（線形性）が低下しているのに対して、実施例１及び実施例２では、比較例と比べて、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関が改善することが確認された。

【0052】

第４に、1024QAMの均一コンスタレーションに関する実験結果について説明する。FFTサイズは16kであり、符号化率は9/16である。図９に示すように、比較例では、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関（線形性）が低下しているのに対して、実施例１及び実施例２では、比較例と比べて、低CNRの領域（20dB前後）においてMERとの相関が改善することが確認された。

【0053】

［その他の実施形態］
本発明は上述した開示によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【0054】

上述した開示では、測定装置２００について主として説明した。しかしながら、上述した開示はこれに限定されるものではない。測定装置２００が有する機能は、送信装置１００から信号を受信する受信装置に実装されてもよい。このようなケースにおいて、測定装置は受信装置と読み替えられてもよい。

【0055】

上述した開示では、256QAM及び1024QAMについて主として説明した。しかしながら、上述した開示はこれに限定されるものではない。所定変調多値数は、1024QAMよりも多い変調多値数（例えば、4096QAM）であってもよい。

【0056】

上述した開示では、所定範囲は、コンスタレーションにおいて最も外側から数えて所定数のシンボル座標（コンスタレーションの外周を構成するシンボル座標）を有する受信信号を抽出するように所定範囲が定められるケースについて説明した。しかしながら、上述した開示はこれに限定されるものではない。所定数は、送信信号に適用される変調多値数によって異なっていてもよく、送信信号に適用される符号化率によって異なってもよく、コンスタレーションの形状（例えば、円形又は矩形）によって異なっていてもよく、コンスタレーションの分布（例えば、均一又は不均一）によって異なっていてもよい。言い換えると、所定範囲は、コンスタレーションの形状及び分布の少なくともいずれか１つによって定められてもよく、送信信号に適用される変調多値数及び符号化率の少なくともいずれか１つによって定められてもよい。

【0057】

上述した開示では特に触れていないが、測定装置２００が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、CD-ROMやDVD-ROM等の記録媒体であってもよい。

【0058】

或いは、測定装置２００が行う各処理を実行するためのプログラムを記憶するメモリ及びメモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成されるチップが提供されてもよい。

【符号の説明】

【0059】

１０…デジタル無線伝送システム、１００…送信装置、２００…測定装置、２０１…FFT処理部、２０３…等化処理部、２０５…デインタリーブ部、２０７…抽出部、２０９…探索部、２１１…計算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】