特開 2023-81222 測定装置及びプログラム

(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】P2023081222

(43)【公開日】2023-06-09

(54)【発明の名称】測定装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/00 20060101AFI20230602BHJP

   G01R 29/26 20060101ALI20230602BHJP

【ＦＩ】

H04L27/00 A

G01R29/26 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021194995

(22)【出願日】2021-11-30

(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】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(72)【発明者】

【氏名】竹内 知明

(72)【発明者】

【氏名】岡野 正寛

(57)【要約】

【課題】シンボル誤り率が大きい劣悪な受信環境においても、受信信号の品質を正確に測定する。
【解決手段】測定装置１は、被測定信号のコンスタレーションデータを量子化して量子化データを生成する量子化部１０と、量子化データの複素平面上における領域ごとの生起確率を求める生起確率算出部２０と、領域ごとの生起確率を累積した累積確率を算出する累積確率算出部３０と、あらかじめ被測定信号の領域ごとの生起確率を累積した累積確率を搬送波対雑音電力比ごとに推定し、参照信号として生成する参照信号生成部４０と、参照信号と累積確率算出部３０により算出された累積確率との二乗誤差を算出する二乗誤差算出部７０と、を備え、二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を被測定信号の搬送波対雑音電力比として出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定信号のコンスタレーションデータを量子化して量子化データを生成する量子化部と、
前記量子化データの複素平面上における領域ごとの生起確率を求める生起確率算出部と、
前記領域ごとの生起確率を累積した累積確率を算出する累積確率算出部と、
あらかじめ被測定信号の前記領域ごとの生起確率を累積した累積確率を搬送波対雑音電力比ごとに推定し、参照信号として生成する参照信号生成部と、
前記参照信号と前記累積確率算出部により算出された前記累積確率との二乗誤差を算出する二乗誤差算出部と、を備え、
前記二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を前記被測定信号の搬送波対雑音電力比として出力する測定装置。

【請求項2】

前記二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を前記搬送波対雑音電力比として出力する選択部を備える、請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比と、前記二乗誤差が２番目に小さくなるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比とをそれぞれの二乗誤差で重み付けして、前記搬送波対雑音電力比として出力する第１重み付け部を備える、請求項１に記載の測定装置。

【請求項4】

前記参照信号生成部は、
ランダムなビット列を出力するビット列生成部と、
前記ビット列を所定のキャリア変調方式によりディジタル変調してディジタル変調信号を生成するキャリア変調部と、
搬送波対雑音電力比に応じて雑音を発生する雑音発生部と、
前記ディジタル変調信号に前記雑音を加算して加算信号を生成する加算部と、
前記加算信号のコンスタレーションデータを量子化して参照信号用量子化データを生成する参照信号用量子化部と、
前記参照信号用量子化データの複素平面上における領域ごとの参照信号用生起確率を求める参照信号用生起確率算出部と、
前記領域ごとの参照信号用生起確率を累積して前記参照信号を算出する参照信号用累積確率算出部と、
を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。

【請求項5】

前記参照信号生成部は、
搬送波対雑音電力比が既知の被測定信号のコンスタレーションデータを量子化して参照信号用量子化データを生成する参照信号用量子化部と、
前記参照信号用量子化データの複素平面上における領域ごとの参照信号用生起確率を求める参照信号用生起確率算出部と、
前記領域ごとの参照信号用生起確率を累積して前記参照信号を算出する参照信号用累積確率算出部と、
を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。

【請求項6】

前記参照信号生成部は、
搬送波対雑音電力比に応じて所定の計算式により複素平面上の領域ごとの参照信号用生起確率を算出する参照信号用生起確率算出部と、
前記領域ごとの参照信号用生起確率を累積して前記参照信号を算出する参照信号用累積確率算出部と、
を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。

【請求項7】

前記参照信号生成部は、
前記被測定信号の周波数特性に基づいて、周波数ごとにＣ／Ｎ劣化量を推定するＣ／Ｎ劣化推定部と、
前記Ｃ／Ｎ劣化量の値ごとの生起確率を算出するＣ／Ｎ劣化量生起確率算出部と、
前記参照信号用累積確率算出部により算出された前記参照信号を、前記Ｃ／Ｎ劣化量生起確率算出部により算出された生起確率で重み付けして出力する第２重み付け部と、
をさらに備える、請求項４から６のいずれか一項に記載の測定装置。

【請求項8】

コンピュータを、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地上放送並びに固定通信及び移動通信の技術分野に関するものであり、特に、ディジタル信号の伝送における信号品質を評価するための測定装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ディジタル伝送では、各サービスで利用可能な周波数帯域幅において、より多くの情報が伝送可能なよう、多値変調方式がよく用いられる。周波数利用効率を高めるには、変調信号１シンボル当たりに割り当てるビット数（変調次数）を高めるのが有効であるが、周波数１Ｈｚあたりに伝送可能な情報速度の上限値と信号対雑音比の関係はシャノン限界で制限される。現在利用されている地上デジタル放送では、誤り訂正符号を用いた受信装置における情報訂正が行われている。パリティビットと呼ばれる冗長信号を送るべき情報に付加することで信号の冗長度（符号化率）を制御し、雑音に対する耐性を上げることが可能である。誤り訂正符号と変調方式は密接に関わっており、信号対雑音比に対する周波数利用効率の理論的な上限値はシャノン限界と呼ばれる。シャノン限界に迫る性能を有する強力な誤り訂正符号の一つとしてＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号が１９６２年にギャラガーによって提案されている（非特許文献１参照）。

【0003】

また、信号点を格子状に配置するのではなく、信号点間距離が一定とはせずに不均一に配置するとともに、ＬＤＰＣ符号等の高効率の誤り訂正符号やビットインターリーブと組み合わせることにより、雑音耐性を向上させることができる（非特許文献２参照）。したがって、より劣悪な受信環境においてもエラーフリー伝送が実現可能となっている。

【0004】

一方、ディジタル信号を伝送する際には、信号を受信する際の信号品質を評価することが重要である。例えば双方向通信の場合には、受信信号の品質に応じて伝送パラメータを変更することにより、高いスループットが得られる。伝送誤りが生じている場合にも伝送パラメータの変更により、スループットは低くとも情報伝送を実現することができる。片方向通信である放送においても受信信号の品質を評価することは、受信マージンを知ることができる他、エラーフリー伝送が不可能な場合でも、あとどの程度受信信号の品質を改善する必要があるのかといったことを把握するという意味で重要である。

【0005】

ディジタル信号の受信信号の品質を評価する際には、受信電界強度といった基本的な電波伝搬に関わる情報の他、ディジタル信号としての評価指標として変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）やエラーベクトル振幅（ＥＶＭ：Error Vector Magnitude）が用いられる（非特許文献３参照）。ＭＥＲは式（１）により定義される。ここで、Ｎは算出に用いるシンボル数、（Ｉ_ｋ，Ｑ_ｋ）は参照信号、（δＩ_ｋ，δＱ_ｋ）は誤差ベクトルを示す。

【0006】

【数1】

【0007】

また、参照信号と誤差ベクトルは式（２）の関係にある。ここで（Ｉ~_ｋ，Ｑ~_ｋ）は受信信号である。

【0008】

【数2】

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】R. G Gallager. Low density parity check codes. Research Monograph series Cambridge, MIT Press, 1963

【非特許文献2】N. S. Loghin, J. Zollner, B. Mouhouche, D. Ansorregui, J. Kim and S. Park, "Non-Uniform Constellations for ATSC 3.0," in IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 62, no. 1, pp. 197-203, March 2016, doi: 10.1109/TBC.2016.2518620.

【非特許文献3】ETSI technical report ETR 290: "Measurement guidelines for DVB systems", Errata 1, May 1997

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

例えば、既知信号を送信する等により受信側でも送信信号を参照信号として用いることができる場合、ＭＥＲは受信信号の品質を正確に示すものとなる。しかし、情報伝送を行う場合には受信側では送信信号は既知ではないため、参照信号としてはシンボル判定を行った硬判定結果を用いることになる。このとき劣悪な受信環境においてはシンボル判定によって多くの判定誤りが発生することになるため、ＭＥＲは受信信号の品質を正確に示すものではなくなってしまう。このことは上記のＬＤＰＣ符号を用いる場合や、不均一配置のディジタル変調を用いる場合に顕著となる。なお、ＥＶＭはＭＥＲと密接に関連しており、一般的には一方からもう一方を計算により求めることができ、上記の性質は同一であることから説明は省略する。

【0011】

すなわち、従来のディジタル信号の伝送信号品質を評価する際に用いる指標であるＭＥＲやＥＶＭは、特に受信環境が劣悪な場合、シンボル判定時の判定誤りに起因して、正確な評価値とはならない、という問題がある。

【0012】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、シンボル誤り率が大きい劣悪な受信環境においても、受信信号の品質を正確に測定することのできる測定装置及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、一実施形態に係る測定装置は、被測定信号のコンスタレーションデータを量子化して量子化データを生成する量子化部と、前記量子化データの複素平面上における領域ごとの生起確率を求める生起確率算出部と、前記領域ごとの生起確率を累積した累積確率を算出する累積確率算出部と、あらかじめ被測定信号の前記領域ごとの生起確率を累積した累積確率を搬送波対雑音電力比ごとに推定し、参照信号として生成する参照信号生成部と、前記参照信号と前記累積確率算出部により算出された前記累積確率との二乗誤差を算出する二乗誤差算出部と、を備え、前記二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を前記被測定信号の搬送波対雑音電力比として出力する。

【0014】

さらに、一実施形態に係る測定装置において、前記二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を前記搬送波対雑音電力比として出力する選択部を備えてもよい。

【0015】

さらに、一実施形態に係る測定装置において、前記二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比と、前記二乗誤差が２番目に小さくなるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比とをそれぞれの二乗誤差で重み付けして、前記搬送波対雑音電力比として出力する第１重み付け部を備えてもよい。

【0016】

さらに、一実施形態に係る測定装置において、前記参照信号生成部は、ランダムなビット列を出力するビット列生成部と、前記ビット列を所定のキャリア変調方式によりディジタル変調してディジタル変調信号を生成するキャリア変調部と、搬送波対雑音電力比に応じて雑音を発生する雑音発生部と、前記ディジタル変調信号に前記雑音を加算して加算信号を生成する加算部と、前記加算信号のコンスタレーションデータを量子化して参照信号用量子化データを生成する参照信号用量子化部と、前記参照信号用量子化データの複素平面上における領域ごとの参照信号用生起確率を求める参照信号用生起確率算出部と、前記領域ごとの参照信号用生起確率を累積して前記参照信号を算出する参照信号用累積確率算出部と、を備えてもよい。

【0017】

さらに、一実施形態に係る測定装置において、前記参照信号生成部は、搬送波対雑音電力比が既知の被測定信号のコンスタレーションデータを量子化して参照信号用量子化データを生成する参照信号用量子化部と、前記参照信号用量子化データの複素平面上における領域ごとの参照信号用生起確率を求める参照信号用生起確率算出部と、前記領域ごとの参照信号用生起確率を累積して前記参照信号を算出する参照信号用累積確率算出部と、を備えてもよい。

【0018】

さらに、一実施形態に係る測定装置において、前記参照信号生成部は、搬送波対雑音電力比に応じて所定の計算式により複素平面上の領域ごとの参照信号用生起確率を算出する参照信号用生起確率算出部と、前記領域ごとの参照信号用生起確率を累積して前記参照信号を算出する参照信号用累積確率算出部と、を備えてもよい。

【0019】

さらに、一実施形態に係る測定装置において、前記参照信号生成部は、前記被測定信号の周波数特性に基づいて、周波数ごとにＣ／Ｎ劣化量を推定するＣ／Ｎ劣化推定部と、前記Ｃ／Ｎ劣化量の値ごとの生起確率を算出するＣ／Ｎ劣化量生起確率算出部と、前記参照信号用累積確率算出部により算出された前記参照信号を、前記Ｃ／Ｎ劣化量生起確率算出部により算出された生起確率で重み付けして出力する第２重み付け部と、をさらに備えてもよい。

【0020】

また、一実施形態係るプログラムは、コンピュータを、上記測定装置として機能させる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、シンボル誤り率が大きい劣悪な受信環境においても、受信信号の品質を正確に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係る測定装置に入力される受信信号のコンスタレーションの例を示す図である。

【図3】一実施形態に係る測定装置により生成される生起確率の例を示す図である。

【図4】一実施形態に係る測定装置における累積確率算出部の構成例を示すブロック図である。

【図5】一実施形態に係る測定装置により生成される１次元化生起確率の例を示す図である。

【図6】一実施形態に係る測定装置により生成される累積確率の例を示す図である。

【図7】一実施形態に係る測定装置により生成される二乗誤差の例を示す図である。

【図8】一実施形態に係る測定装置の変形例を示すブロック図である。

【図9】一実施形態に係る参照信号生成部の第１の構成例を示すブロック図である。

【図10】一実施形態に係る参照信号生成部の第２の構成例を示すブロック図である。

【図11】一実施形態に係る参照信号生成部の第３の構成例を示すブロック図である。

【図12】一実施形態に係る参照信号生成部の第４の構成例を示すブロック図である。

【図13】受信信号の周波数特性の例を示す図である。

【図14】受信信号のＣ／Ｎ劣化量の例を示す図である。

【図15】受信信号のＣ／Ｎ劣化量の生起確率の例を示す図である。

【図16】一実施形態に係る参照信号生成部の第５の構成例を示すブロック図である。

【図17】計算機シミュレーション系統を示す図である。

【図18】２５６ＱＡＭ ＮＵＣ，Ｒ＝１２／１６の信号点配置を示す図である。

【図19】２５６ＱＡＭ ＮＵＣ，Ｒ＝１２／１６の評価結果を示す図である。

【図20】４０９６ＱＡＭ ＮＵＣ，Ｒ＝４／１６の信号点配置を示す図である。

【図21】４０９６ＱＡＭ ＮＵＣ，Ｒ＝４／１６の評価結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0024】

図１は、本発明の一実施形態に係る測定装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す測定装置１は、量子化部１０と、第１生起確率算出部２０と、累積確率算出部３０と、参照信号生成部４０と、参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０と、二乗誤差算出部７０と、選択部８０と、を備える。

【0025】

測定装置１は、受信信号（被測定信号）のコンスタレーションを入力し、受信信号の搬送波対雑音電力比（以下、Ｃ／Ｎという。）を出力する。

【0026】

【0027】

図２に、コンスタレーションデータの例を示す。この例は、キャリア変調が２５６ＱＡＭ ＮＵＣ（Non-Uniform Constellation：不均一コンスタレーション）、誤り訂正符号の符号化率が１２／１６の場合であり、複素平面上の点として表している。図２（ａ）はＣ／Ｎが０ｄＢの場合を示しており、図２（ｂ）はＣ／Ｎが２０ｄＢの場合を示しており、図２（ｃ）はＣ／Ｎが４０ｄＢの場合を示している。

【0028】

【0029】

図３に、第１生起確率算出部２０により生成される生起確率の例を示す。図３は図２に示したコンスタレーションに基づいて生成された生起確率であり、図３（ａ）はＣ／Ｎが０ｄＢの場合を示しており、図３（ｂ）はＣ／Ｎが２０ｄＢの場合を示しており、図３（ｃ）はＣ／Ｎが４０ｄＢの場合を示している。

【0030】

累積確率算出部３０は、領域ごとの生起確率を累積した累積確率を算出し、二乗誤差算出部７０に出力する。

【0031】

図４に、累積確率算出部３０の構成例を示す。図４に示す累積確率算出部３０は、１次元化部３１と、ソート部３２と、累積部３３と、を備える。

【0032】

【0033】

【数3】

【0034】

図５に、１次元化部３１により生成される１次元化生起確率の例を示す。図５は図３に示した生起確率に基づいて生成された１次元化生起確率であり、図５（ａ）はＣ／Ｎが０ｄＢの場合を示しており、図５（ｂ）はＣ／Ｎが２０ｄＢの場合を示しており、図５（ｃ）はＣ／Ｎが４０ｄＢの場合を示している。

【0035】

ソート部３２は、１次元化部３１により生成された１次元化生起確率を並べ替える。なおソートは昇順、降順どちらでも構わないことから、特に理由がなければ昇順とすればよい。ソート部３２の出力を式（４）に示すようにP₂(k)とする。ソート部３２は、並べ替えた生起確率（ソート生起確率）を累積部３３に出力する。

【0036】

【数4】

【0037】

累積部３３は、ソート部３２により生成されたソート生起確率を累積し、式（５）により累積確率P₃(k)を算出する。累積部３３は、算出した累積確率を二乗誤差算出部７０に出力する。

【0038】

【数5】

【0039】

あるいは、累積部３３は、式（６）により累積確率P₃(k)を算出してもよい。

【0040】

【数6】

【0041】

図６に、累積部３３により生成される累積確率の例を示す。図６は図５に示した１次元化生起確率に基づいて生成された累積確率であり、図６（ａ）はＣ／Ｎが０ｄＢの場合を示しており、図６（ｂ）はＣ／Ｎが２０ｄＢの場合を示しており、図６（ｃ）はＣ／Ｎが４０ｄＢの場合を示している。例えばＣ／Ｎが０ｄＢの場合、累積確率が１に達していないことが分かる。これは、量子化部１０において、量子化ビット数で決められる表現可能な範囲を越えた場合に無効データとして出力するためである。

【0042】

参照信号生成部４０は、あらかじめ被測定信号の複素領域ごとの生起確率を累積した累積確率をＣ／Ｎごとに推定し、参照信号として生成する。該参照信号は、累積確率算出部３０により生成される累積確率に相当する。参照信号生成部４０は、参照信号をＣ／Ｎと紐づけて参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０に記憶させる。参照信号生成部４０の具体的な構成については後述する。

【0043】

【0044】

【0045】

【数7】

【0046】

図７に、二乗誤差算出部７０により生成される二乗誤差の例を示す。図７は図６に示した累積確率に基づいて生成された二乗誤差であり、図７（ａ）はＣ／Ｎが０ｄＢの場合を示しており、図７（ｂ）はＣ／Ｎが２０ｄＢの場合を示しており、図７（ｃ）はＣ／Ｎが４０ｄＢの場合を示している。

【0047】

選択部８０は、式（８）及び式（９）に示すように、二乗誤差算出部７０から入力される二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応するＣ／Ｎを測定結果（被測定信号のＣ／Ｎ）γとして外部に出力する。

【0048】

【数8】

【0049】

（測定装置１の変形例）
図８に、測定装置１の変形例を示す。図８に示す測定装置２は、量子化部１０と、第１生起確率算出部２０と、累積確率算出部３０と、参照信号生成部４０と、参照信号・記憶部６０と、二乗誤差算出部７０と、第１重み付け部９０と、を備える。測定装置２は、図１に示した測定装置１と比較して、選択部８０の代わりに第１重み付け部９０を備えている点が異なっている。

【0050】

二乗誤差算出部７０は、算出した二乗誤差を第１重み付け部９０に出力する。第１重み付け部９０は、式（１０）～（１２）に示すように、二乗誤差算出部７０から入力される二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応するＣ／Ｎと、二乗誤差が２番目に小さくなる参照信号に対応するＣ／Ｎとをそれぞれの二乗誤差で重み付けして、測定結果（被測定信号のＣ／Ｎ）γとして出力する。

【0051】

【数9】

【0052】

同様に、第１重み付け部９０は、二乗誤差が小さい参照信号に対応する３以上のＣ／Ｎを用いて重みづけを行ってもよい。すなわち、測定装置１，２は、二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を被測定信号のＣ／Ｎとして出力する。

【0053】

次に、参照信号生成部４０の詳細について説明する。

【0054】

（参照信号生成部４０の第１の構成例）
図９に、参照信号生成部４０の第１の構成例を示す。図９に示す参照信号生成部４０－１は、ビット列生成部４１と、キャリア変調部４２と、雑音発生部４３と、加算部４４と、量子化部４５と、第１生起確率算出部４６と、累積確率算出部４７と、を備える。

【0055】

ビット列生成部４１は、ランダムなビット列を生成し、キャリア変調部４２に出力する。

【0056】

キャリア変調部４２は、ビット列生成部４１から入力されるランダムなビット列を整数化した後に所定のキャリア変調方式によりディジタル変調し、ディジタル変調信号を生成する。キャリア変調部４２は、ディジタル変調信号を加算部４４に出力する。

【0057】

雑音発生部４３は、信号雑音電力比γ_ｓの白色雑音を発生する。雑音発生部４３は、白色雑音を加算部４４に出力する。すなわち、雑音発生部４３は、Ｃ／Ｎに応じた電力の白色雑音を発生する。

【0058】

加算部４４は、キャリア変調部４２から入力されるディジタル変調信号に、雑音発生部４３から入力される白色雑音を加算して加算信号を生成する。加算部４４は、加算信号のコンスタレーションデータを量子化部４５に出力する。

【0059】

量子化部４５、第１生起確率算出部４６、及び累積確率算出部４７の処理は、図１に示した測定装置１の量子化部１０、第１生起確率算出部２０、及び累積確率算出部３０と同じであるため、説明を簡略化する。量子化部４５は、加算信号のコンスタレーションデータを量子化して参照信号用量子化データを生成する。第１生起確率算出部４６は、参照信号用量子化データの複素平面上における領域ごとの参照信号用生起確率を求める。累積確率算出部４７は、領域ごとの参照信号用生起確率を累積して参照信号を算出する。

【0060】

雑音発生部４３が信号雑音電力比γ_ｓの値を変えてＳ個の白色雑音を発生させた場合、最終的にＣ／Ｎと参照信号のペアがＳ個生成され、これらは参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０において記憶される。

【0061】

参照信号生成部４０－１は、被測定信号を模擬的に生成し参照信号とするものである。したがって、十分な数のサンプルを収集して参照信号を生成することで測定結果の精度を確保する必要がある。

【0062】

（参照信号生成部の第２の構成例）
図１０に、参照信号生成部４０の第２の構成例を示す。図１０に示す参照信号生成部４０－２は、復調部４８と、量子化部４５と、第１生起確率算出部４６と、累積確率算出部４７と、を備える。

【0063】

復調部４８は、外部から信号品質（Ｃ／Ｎ）が既知の被測定信号を入力し、該被測定信号を復調して復調信号を生成する。復調部４８は、復調信号のコンスタレーションデータを量子化部４５に出力する。量子化部４５は、復調信号のコンスタレーションデータを量子化する。

【0064】

量子化部４５、第１生起確率算出部４６、及び累積確率算出部４７の処理は、図１に示した測定装置１の量子化部１０、第１生起確率算出部２０、及び累積確率算出部３０と同じであるため、説明を簡略化する。量子化部４５は、復調信号のコンスタレーションデータを量子化して参照信号用量子化データを生成する。第１生起確率算出部４６は、参照信号用量子化データの複素平面上における領域ごとの参照信号用生起確率を求める。累積確率算出部４７は、領域ごとの参照信号用生起確率を累積して参照信号を算出する。

【0065】

参照信号生成部４０－２にＳ個の被測定信号を入力させた場合、最終的にＣ／Ｎと参照信号のペアがＳ個生成され、これらは参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０において記憶される。

【0066】

参照信号生成部４０－２は、外部において信号品質が既知の被測定信号を用意することが必要になるが、測定装置１，２のアナログ信号処理や復調処理における特性等を測定結果から除外する校正の意味を持ち、被測定信号そのものの品質評価を行う場合に適している。

【0067】

（参照信号生成部の第３の構成例）
図１１に、参照信号生成部４０の第３の構成例を示す。図１１に示す参照信号生成部４０－３は、第２生起確率算出部４９と、累積確率算出部４７と、を備える。参照信号生成部４０－１及び参照信号生成部４０－２が備える第１生起確率算出部４６は前述のとおり、入力されるデータを数え上げ、全データ数で除することにより生起確率を算出するのに対し、第２生起確率算出部４９は計算式により生起確率を算出する点が異なっている。

【0068】

第２生起確率算出部４９は、式（１３）により生起確率を算出する。ここで、Ｍは信号点数、（Ｉ_ｍ，Ｑ_ｍ）はｍ番目の信号点の座標を示す。また、σ^２は雑音電力を示し、規定の信号点が正規化されている場合、信号雑音電力比γ_ｓの逆数となる。すなわち、第２生起確率算出部４９は、Ｃ／Ｎに応じて所定の計算式により複素平面上の領域ごとの参照信号用生起確率を算出する。

【0069】

【数10】

【0070】

参照信号生成部４０－３にＳ個のＣ／Ｎを入力させた場合、最終的にＣ／Ｎと参照信号のペアがＳ個生成され、これらは参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０において記憶される。

【0071】

参照信号生成部４０－３は、計算式に従って生起確率を算出し、参照信号を生成することから、数多くのサンプルを収集することなく一意に参照信号を生成できるという利点がある。一方で、信号に加わっている雑音が白色でガウス分布に従うことを前提としていることから、実際の被測定信号に加わっている雑音に有色な特性が含まれている場合には信号品質の評価結果に誤差が生じる。

【0072】

（参照信号生成部の第４の構成例）
図１２に、参照信号生成部４０の第４の構成例を示す。図１２に示す参照信号生成部４０－４は、ビット列生成部４１と、キャリア変調部４２と、雑音発生部４３と、加算部４４と、量子化部４５と、第１生起確率算出部４６と、累積確率算出部４７と、Ｃ／Ｎ劣化推定部５０と、第３生起確率算出部５１と、第２重み付け部５２と、を備える。参照信号生成部４０－４は、図９に示した参照信号生成部４０－１と比較すると、外部から周波数特性が入力される点、並びにＣ／Ｎ劣化推定部５０、第３生起確率算出部５１、及び第２重み付け部５２を備えている点が異なっている。参照信号生成部４０－１と共通の構成については説明を省略する。参照信号生成部４０－４は、コンスタレーションデータの他に周波数特性に関わるデータも入手できる場合に用いることができる。

【0073】

受信信号の周波数ｆにおける周波数特性をＨ_ｆとすると、受信信号を周波数特性で除することによってチャネル等化を行う場合、受信信号に含まれる雑音成分が強調されることにより、チャネル等化後の信号品質に式（１４）で示す信号品質劣化が生じる。そこで、Ｃ／Ｎ劣化推定部５０は、被測定信号の周波数特性に基づいて、式（１４）により、周波数ごとにＣ／Ｎ劣化量Ｇ_ｆを推定する。Ｃ／Ｎ劣化推定部５０は、推定したＣ／Ｎ劣化量Ｇ_ｆを第３生起確率算出部５１に出力する。

【0074】

【数11】

【0075】

図１３に受信信号の周波数特性の例を示し、図１４に受信信号の周波数ごとのＣ／Ｎ劣化量の例を示す。

【0076】

第３生起確率算出部５１は、Ｃ／Ｎ劣化推定部５０から周波数ごとのＣ／Ｎ劣化量Ｇ_ｆが入力され、Ｃ／Ｎ劣化量Ｇ_ｆの値ごとの生起確率を算出する。具体的には、第３生起確率算出部５１は、参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０における測定範囲の量子化幅δγと同じ幅でＣ／Ｎ劣化量Ｇ_ｆを量子化し、それぞれの劣化量Δγに関する生起確率を算出しP_G(Δγ)として出力する。

【0077】

図１５に、第３生起確率算出部５１により生成されるＣ／Ｎ劣化量の生起確率の例を示す。この例では、Ｃ／Ｎ劣化量が約－２ｄＢの生起確率が最も高く、次にＣ／Ｎ劣化量が約７ｄＢの生起確率が高い。

【0078】

第２重み付け部５２は、累積確率算出部４７により算出された累積確率を、第３生起確率算出部５１により算出された生起確率で重み付けして出力する。具体的には、第２重み付け部５２は、式（１５）により、周波数特性が存在する場合の累積確率を算出し、参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０に出力する。

【0079】

【数12】

【0080】

（参照信号生成部４０の第５の構成例）
図１６に、参照信号生成部４０の第５の構成例を示す。図１６に示す参照信号生成部４０－５は、第２生起確率算出部４９と、累積確率算出部４７と、Ｃ／Ｎ劣化推定部５０と、第３生起確率算出部５１と、第２重み付け部５２と、を備える。参照信号生成部４０－５は、図１１に示した参照信号生成部４０－３と比較すると、外部から周波数特性が入力される点、並びにＣ／Ｎ劣化推定部５０、第３生起確率算出部５１、及び第２重み付け部５２を備えている点が異なっている。参照信号生成部４０－５は、コンスタレーションデータの他に周波数特性に関わるデータも入手できる場合に用いることができる。

【0081】

第２重み付け部５２は、累積確率算出部４７から累積確率が入力され、第３生起確率算出部５１からＣ／Ｎ劣化量の値ごとの生起確率が入力され、前述のとおり式（１５）により周波数特性が存在する場合の累積確率を算出し、参照信号・Ｃ／Ｎ記憶部６０に出力する。なお、第２重み付け部５２に入力される累積確率は、図１２に示した参照信号生成部４０－４では図９に示した参照信号生成部４０－１における累積確率算出部４７が出力する累積確率であるのに対して、参照信号生成部４０－５では図１１に示した参照信号生成部４０－３における累積確率算出部４７が出力する累積確率である点において異なっている。各構成部の説明は前述のとおりであるため省略する。

【0082】

また、同様にして、図１０に示した参照信号生成部４０－２に対して、Ｃ／Ｎ劣化推定部５０、第３生起確率算出部５１、及び第２重み付け部５２をさらに備える構成としてもよい。

【0083】

（シミュレーション結果）
次に、参照信号生成部４０－５を備える測定装置２の、シミュレーションによる品質評価結果を示す。

【0084】

図１７に、計算機シミュレーションの系統図を示す。シミュレーション装置１００は、被測定信号生成部１０１によりＯＦＤＭ変調が施された被測定信号を生成する。被測定信号はＯＦＤＭ復調部１０２によりＯＦＤＭ復調が施された後、チャネル推定部１０３により伝搬路応答が推定され、チャネル等化部１０４により該伝搬路応答に基づいて信号のひずみを補正（等化）した等化信号を生成する。ＭＥＲ算出部１０５は、従来と同じ手法により、等化信号のＭＥＲを算出する。Ｃ／Ｎ推定部１０６は、参照信号生成部４０－５を備える測定装置２と同じ処理を行い、等化信号のＣ／Ｎを推定する。

【0085】

図１８に、キャリア変調が２５６ ＱＡＭ（ＮＵＣ）で誤り訂正符号の符号化率が１２／１６のコンスタレーションを示す。エラーフリー伝送が可能なＣ／Ｎの下限値（所要Ｃ／Ｎ）は約２０ｄＢである。また、２次変調としてＦＦＴサイズが１６３８４のＯＦＤＭを用い、チャネル推定用に周波数間隔は６、時間間隔は２の分散パイロットを用いた。

【0086】

図１９に、図１８に示したコンスタレーションを用いたときの、加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）環境（図１９（ａ））及びマルチパス環境（図１９（ｂ））における評価結果を示す。小さい黒丸は送信信号を参照した場合のＭＥＲを示し、大きい黒丸は従来の測定装置によるＭＥＲの測定結果を示し、白丸は測定装置２によるＣ／Ｎの測定結果を示している。この図から、従来の測定装置の測定結果では、式（１）により求めたＭＥＲは横軸のＣ／Ｎが概ね２５ｄＢ程度よりも小さい場合に実際の値よりも大きな値となっているのに対し、測定装置２により推定されるＣ／Ｎは、式（１）において送信シンボルを参照信号として求めたＣ／Ｎと一致しており、所要Ｃ／Ｎ約２０ｄＢを大幅に下回る受信環境においても正確な測定結果が得られていることが分かる。

【0087】

図２０に、キャリア変調が４０９６ ＱＡＭ（ＮＵＣ）で誤り訂正符号の符号化率が４／１６のコンスタレーションを示す。この場合のように、変調次数が大きい場合には受信環境が同一でも変調次数が小さい場合と比較してシンボル誤り率が大きくなる。また、誤り訂正符号の符号化率が低い場合、一般に信号点配置はより不均一性が大きくなることから同様にシンボル誤り率が大きくなる。

【0088】

図２１に、図２０に示したコンスタレーションを用いたときの、加法性白色ガウス雑音環境（図２１（ａ））及びマルチパス環境（図２１（ｂ））における評価結果を示す。小さい黒丸は送信信号を参照した場合のＭＥＲを示し、大きい黒丸は従来の測定装置によるＭＥＲの測定結果を示し、白丸は測定装置２によるＣ／Ｎの測定結果を示している。この図から、従来の測定装置の測定結果では、Ｃ／Ｎが高い場合でも信号点配置の不均一性が起因して３ｄＢ以上の測定誤差が生じているのに対し、測定装置２により推定されるＣ／Ｎは、先の例と同様に所要Ｃ／Ｎ約２０ｄＢを大幅に下回る受信環境においても正確な測定結果が得られていることが分かる。

【0089】

（プログラム）
上述した測定装置１，２として機能させるために、プログラム命令を実行可能なコンピュータを用いることも可能である。ここで、コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣ（Personal Computer）、電子ノートパッドなどであってもよい。プログラム命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコード、コードセグメントなどであってもよい。

【0090】

コンピュータは、プロセッサと、記憶部と、入力部と、出力部と、通信インターフェースとを備える。プロセッサは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＳｏＣ（System on a Chip）などであり、同種又は異種の複数のプロセッサにより構成されてもよい。プロセッサは、記憶部からプログラムを読み出して実行することで、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。なお、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェアで実現することとしてもよい。入力部は、ユーザの入力操作を受け付けてユーザの操作に基づく情報を取得する入力インターフェースであり、ポインティングデバイス、キーボード、マウスなどである。出力部は、情報を出力する出力インターフェースであり、ディスプレイ、スピーカなどである。通信インターフェースは、外部の装置と通信するためのインターフェースであり、例えばＬＡＮ（Local Area Network）インターフェースである。

【0091】

プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータに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記録媒体は、非一過性（non-transitory）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、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどであってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0092】

例えば、測定装置１，２として機能させるためのプログラムは、被測定信号のコンスタレーションデータを量子化して量子化データを生成すステップと、量子化データの複素平面上における領域ごとの生起確率を求めるステップと、領域ごとの生起確率を累積した累積確率を算出するステップと、あらかじめ被測定信号の領域ごとの生起確率を累積した累積確率を搬送波対雑音電力比ごとに推定し、参照信号として生成するステップと、参照信号と累積確率との二乗誤差を算出するステップと、二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応する搬送波対雑音電力比を被測定信号の搬送波対雑音電力比として出力するステップと、をコンピュータに実行させる。

【0093】

また、測定装置１，２は、１つ又は複数の半導体チップにより構成されてもよく、該半導体チップは、測定装置１，２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを実行するＣＰＵを搭載してもよい。

【0094】

以上のように本発明では、受信信号を量子化して生起確率を算出し、累積確率を求めるとともに、参照信号と累積確率との二乗誤差を求め、該二乗誤差が最小となるときの参照信号に対応するＣ／Ｎを受信信号品質として推定するため、シンボル誤り率が大きい劣悪な受信環境においても、受信信号品質を正確に測定することが可能となる。

【0095】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを統合したり、１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0096】

１，２ 測定装置
１０ 量子化部
２０ 第１生起確率算出部
３０ 累積確率算出部
３１ １次元化部
３２ ソート部
３３ 累積部
４０，４０－１，４０－２，４０－３，４０－４，４０－５ 参照信号生成部
４１ ビット列生成部
４２ キャリア変調部
４３ 雑音発生部
４４ 加算部
４５ 量子化部
４６ 第１生起確率算出部
４７ 累積確率算出部
４８ 復調部
４９ 第２生起確率算出部
５０ Ｃ／Ｎ劣化推定部
５１ 第３生起確率算出部
５２ 第２重み付け部
６０ 参照信号・記憶部
７０ 二乗誤差算出部
８０ 選択部
９０ 第１重み付け部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】