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(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】P2025005019
(43)【公開日】2025-01-16
(54)【発明の名称】通信信号評価装置及び通信信号評価方法
(51)【国際特許分類】
H04L 27/38 20060101AFI20250108BHJP
G01R 13/20 20060101ALI20250108BHJP
G01R 13/34 20060101ALI20250108BHJP
【ＦＩ】
H04L27/38
G01R13/20 N
G01R13/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023105000
(22)【出願日】2023-06-27
(71)【出願人】
【識別番号】899000057
【氏名又は名称】学校法人日本大学
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100126882
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 光永
(72)【発明者】
【氏名】大谷 昭仁
(72)【発明者】
【氏名】下田 大世
(57)【要約】
【課題】無線信号が高速になった場合でも品質を評価すること。
【解決手段】通信信号評価装置は、無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とをナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングし、第１信号の包絡線を取得し、包絡線をナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた包絡線に基づいて、トリガーを生成し、サンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定し、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、推定された周波数オフセットとに基づいて、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号の位相補正を行い、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号とに基づいて無線信号を評価する。
【選択図】図１
【解決手段】通信信号評価装置は、無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とをナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングし、第１信号の包絡線を取得し、包絡線をナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングされた包絡線に基づいて、トリガーを生成し、サンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定し、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、推定された周波数オフセットとに基づいて、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号の位相補正を行い、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号とに基づいて無線信号を評価する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とを、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第１Ａ／Ｄ変換回路と、
前記第１信号の包絡線を取得する包絡線検波部と、
前記包絡線検波部が取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第２Ａ／Ｄ変換回路と、
前記第２Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するトリガー生成部と、
前記第１Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、前記トリガー生成部によって生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定する推定部と、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行う位相補正部と、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価する信号評価部と
を備える、通信信号評価装置。
前記第１信号の包絡線を取得する包絡線検波部と、
前記包絡線検波部が取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第２Ａ／Ｄ変換回路と、
前記第２Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するトリガー生成部と、
前記第１Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、前記トリガー生成部によって生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定する推定部と、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行う位相補正部と、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価する信号評価部と
を備える、通信信号評価装置。
【請求項2】
前記推定部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける位相変調信号のシンボルを抽出し、抽出した位相変調信号の前記シンボルに基づいて周波数オフセットを推定する、請求項１に記載の通信信号評価装置。
【請求項3】
前記推定部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける複数のシンボルを抽出し、抽出した複数の前記シンボルに基づいて周波数オフセットを推定する、請求項１に記載の通信信号評価装置。
【請求項4】
前記推定部は、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号に基づいて、周波数オフセットを推定し、
前記位相補正部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行う、請求項１に記載の通信信号評価装置。
前記位相補正部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行う、請求項１に記載の通信信号評価装置。
【請求項5】
前記信号評価部は、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号に基づいて作成されるトリガーに基づいて、前記無線信号を評価する、請求項１に記載の通信信号評価装置。
【請求項6】
前記無線信号は直交位相振幅変調された信号である、請求項１又は請求項２に記載の通信信号評価装置。
【請求項7】
無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とを、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングするステップと、
前記第１信号の包絡線を取得するステップと、
前記包絡線を取得するステップで取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングするステップと、
サンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するステップと、
サンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定するステップと、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定するステップで推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行うステップと、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正を行うステップで位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価するステップと
を備える、通信信号評価装置が実行する通信信号評価方法。
前記第１信号の包絡線を取得するステップと、
前記包絡線を取得するステップで取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングするステップと、
サンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するステップと、
サンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定するステップと、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定するステップで推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行うステップと、
前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正を行うステップで位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価するステップと
を備える、通信信号評価装置が実行する通信信号評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信信号評価装置及び通信信号評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、通信トラフィックの増大や通信技術の向上により、ミリ波帯などの高い周波数帯を無線通信に利用しようとする動きがある。高い周波数帯を無線通信に利用することで、数十Ｇｂｐｓの情報伝送が可能になると期待されている。
一般的に、無線信号の品質の評価は、以下のように行われている。ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）ボードによって、無線信号がサンプリングされ、サンプリングされることによって得られたデジタルデータからコンスタレーション（信号空間ダイヤグラム）が計算される。そして、コンスタレーションを用いて、エラーベクトル振幅（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が求められる。ここで、エラーベクトル振幅とは、デジタル変調信号の品質尺度であり、同相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ、Ｉ）軸と直角位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ、Ｑ）軸とで表されるコンスタレーションにおいて理想変調信号と測定変調信号との位置のずれを理想変調信号で正規化したものである。
一般的に、無線信号の品質の評価は、以下のように行われている。ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）ボードによって、無線信号がサンプリングされ、サンプリングされることによって得られたデジタルデータからコンスタレーション（信号空間ダイヤグラム）が計算される。そして、コンスタレーションを用いて、エラーベクトル振幅（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が求められる。ここで、エラーベクトル振幅とは、デジタル変調信号の品質尺度であり、同相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ、Ｉ）軸と直角位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ、Ｑ）軸とで表されるコンスタレーションにおいて理想変調信号と測定変調信号との位置のずれを理想変調信号で正規化したものである。
【0003】
具体的には、無線信号のＩ成分とＱ成分の最高周波数の倍以上のサンプリング速度を有するリアルタイムオシロスコープによって、無線信号の波形に対して測定が行われる。この場合、ナイキストの定理にしたがって、被測定信号の周波数の２倍よりも高いサンプリング周波数で動作するＡＤＣボードが必要となる。そして、無線信号の波形から得られたサンプリングデータから、コンスタレーションが計算される。
【0004】
無線通信信号の高速化に伴い、信号品質評価の測定器もまた高速化が求められている。測定の際に使用されるＡＤＣのサンプリング周波数は被測定信号の最高周波数成分の２倍よりも高い必要がある。第５世代移動通信システム（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）以降の無線通信はミリ波帯のキャリア周波数が用いられるが、ミリ波帯信号の測定を可能とするＡＤＣの開発は技術的に難しい。
無線信号からキャリア成分を取り除くことで得られる同相成分Ｉと直交成分Ｑを測定する場合においても、高いサンプリング周波数のＡＤＣほど有効ビット数が減少する傾向にあるため、正確な測定が難しくなる。通信信号を測定し、信号品質を評価する技術に関してアンダーサンプリングによるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この技術では、位相変調信号（ＰＳＫ： Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を被測定信号としている。
無線信号からキャリア成分を取り除くことで得られる同相成分Ｉと直交成分Ｑを測定する場合においても、高いサンプリング周波数のＡＤＣほど有効ビット数が減少する傾向にあるため、正確な測定が難しくなる。通信信号を測定し、信号品質を評価する技術に関してアンダーサンプリングによるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この技術では、位相変調信号（ＰＳＫ： Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を被測定信号としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許６９０２２５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ＡＤＣのサンプリング周波数と有効ビット数（Ｅｆｆｅｃｔ Ｎｕｍｂｅｒ Ｏｆ Ｂｉｔｓ：ＥＮＯＢ）とはトレードオフの関係にあるので、両方を満足するＡＤＣでの測定は困難である。つまり、無線信号の周波数が高くなるにしたがって、その周波数の倍よりも大きいサンプリング周波数を有するＡＤＣボードが必要となる。しかし、ＡＤＣボードで測定できるサンプリング周波数には限界があり、今後進展が予想されるミリ波通信システムなどで使用される無線信号の品質評価は困難である。
【0007】
具体的には、３００ＧＨｚ帯のいわゆるミリ波と呼ばれる周波数帯の無線信号を使用した通信においては、６００Ｇｓ／ｓ以上のサンプリング周波数が必要であるが、６００Ｇｓ／ｓのサンプリング周波数を有するリアルタイムオシロスコープを実用化するのは難しい。
前述した技術では、位相変調信号を被測定信号としているため、直交振幅変調信号（ＱＡＭ： Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を測定し、信号品質を評価することはできない。
前述した技術では、位相変調信号を被測定信号としているため、直交振幅変調信号（ＱＡＭ： Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を測定し、信号品質を評価することはできない。
【0008】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、無線信号の周波数が高くなった場合でも、品質を評価できる通信信号評価装置及び通信信号評価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】
【0009】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
（１）第１の態様に係る通信信号評価装置は、無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とを、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第１Ａ／Ｄ変換回路と、前記第１信号の包絡線を取得する包絡線検波部と、前記包絡線検波部が取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第２Ａ／Ｄ変換回路と、前記第２Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するトリガー生成部と、前記第１Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、前記トリガー生成部によって生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定する推定部と、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行う位相補正部と、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価する信号評価部とを備える、通信信号評価装置である。
（２）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記推定部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける位相変調信号のシンボルを抽出し、抽出した位相変調信号の前記シンボルに基づいて周波数オフセットを推定してもよい。
（３）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記推定部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける複数のシンボルを抽出し、抽出した複数の前記シンボルに基づいて周波数オフセットを推定してもよい。
（４）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記推定部は、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号に基づいて、周波数オフセットを推定し、前記位相補正部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行うようにしてもよい。
（５）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記信号評価部は、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号に基づいて作成されるトリガーに基づいて、前記無線信号を評価するようにしてもよい。
（６）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記無線信号は直交位相振幅変調された信号であってもよい。
（１）第１の態様に係る通信信号評価装置は、無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とを、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第１Ａ／Ｄ変換回路と、前記第１信号の包絡線を取得する包絡線検波部と、前記包絡線検波部が取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする第２Ａ／Ｄ変換回路と、前記第２Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するトリガー生成部と、前記第１Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、前記トリガー生成部によって生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定する推定部と、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行う位相補正部と、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価する信号評価部とを備える、通信信号評価装置である。
（２）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記推定部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける位相変調信号のシンボルを抽出し、抽出した位相変調信号の前記シンボルに基づいて周波数オフセットを推定してもよい。
（３）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記推定部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける複数のシンボルを抽出し、抽出した複数の前記シンボルに基づいて周波数オフセットを推定してもよい。
（４）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記推定部は、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号に基づいて、周波数オフセットを推定し、前記位相補正部は、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定部によって推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行うようにしてもよい。
（５）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記信号評価部は、前記位相補正部によって位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号に基づいて作成されるトリガーに基づいて、前記無線信号を評価するようにしてもよい。
（６）上記態様にかかる通信信号評価装置において、前記無線信号は直交位相振幅変調された信号であってもよい。
【0010】
（７）第１の態様に係る通信信号評価方法は、無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とを、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングするステップと、前記第１信号の包絡線を取得するステップと、前記包絡線を取得するステップで取得した前記包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングするステップと、サンプリングされた前記包絡線に基づいて、トリガーを生成するステップと、サンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定するステップと、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記推定するステップで推定された前記周波数オフセットとに基づいて、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号の位相補正を行うステップと、前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号と、前記位相補正を行うステップで位相補正された前記Ｉ成分デジタル信号及び前記Ｑ成分デジタル信号とに基づいて前記無線信号を評価するステップとを備える、通信信号評価装置が実行する通信信号評価方法である。
【発明の効果】
【0011】
本発明の実施形態によれば、無線信号の周波数が高くなった場合でも、品質を評価できる通信信号評価装置および通信信号評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態に係る通信信号評価装置１００の一例を示す図である。
【図2】アンダーサンプリングの一例を示す図である。
【図3A】包絡線検波の一例を示す図である。
【図3B】包絡線検波の一例を示す図である。
【図4A】アンダーサンプリングされた包絡線の信号の時間波形の一例を示す図である。
【図4B】アンダーサンプリングされた包絡線の信号のスペクトルの一例を示す図である。
【図5】トリガーの一例を示す図である。
【図6】本実施形態に係る通信信号評価装置１００の推定部１２６の処理の一例を示す図である。
【図7】コンスタレーションの一例を示す図である。
【図8A】コンスタレーションからシンボルを抽出する処理の一例を示す図である。
【図8B】コンスタレーションからシンボルを抽出する処理の一例を示す図である。
【図9A】本実施形態にかかる通信信号評価装置１００の推定部１２６の処理の一例を示す図である。
【図9B】Ｉ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号の位相を４倍するイメージ図である。
【図10】本実施形態に係る通信信号評価装置１００の動作の一例を示す図である。
【図11】実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａの一例を示す図である。
【図12】実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａの動作の一例を示す図である。
【図13】位相情報の一例を示す図である。
【図14】周波数差の導出結果の一例を示す図である。
【図15】補正後のシンボルの一例を示す図である。
【図16】位相情報の一例を示す図である。
【図17】補正後のシンボルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本実施形態の通信信号評価装置及び通信信号評価方法を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
【0014】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る通信信号評価装置１００の一例を示す図である。通信信号評価装置１００は、無線信号の品質を評価するときに使用される。
通信信号評価装置１００は、無線信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートすることによって得られた第１信号をＩ成分信号とＱ成分信号とに分解する。通信信号評価装置１００は、Ｉ成分信号とＱ成分信号とをナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする。
図１は、実施形態に係る通信信号評価装置１００の一例を示す図である。通信信号評価装置１００は、無線信号の品質を評価するときに使用される。
通信信号評価装置１００は、無線信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートすることによって得られた第１信号をＩ成分信号とＱ成分信号とに分解する。通信信号評価装置１００は、Ｉ成分信号とＱ成分信号とをナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする。
【0015】
通信信号評価装置１００は、第１信号の包絡線を取得し、取得した包絡線をナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする。通信信号評価装置１００は、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングされた包絡線に基づいてトリガーを生成する。
通信信号評価装置１００は、Ｉ成分信号とＱ成分信号とをナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングすることによって得られたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号と、トリガーとに基づいてアイパターンを描画する。通信信号評価装置１００は、描画したアイパターンに基づいてコンスタレーションを描画し、描画したコンスタレーションから、周波数オフセットを推定する。
通信信号評価装置１００は、Ｉ成分信号とＱ成分信号とをナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングすることによって得られたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号と、トリガーとに基づいてアイパターンを描画する。通信信号評価装置１００は、描画したアイパターンに基づいてコンスタレーションを描画し、描画したコンスタレーションから、周波数オフセットを推定する。
【0016】
通信信号評価装置１００は、Ｉ成分のデジタル信号及びＱ成分のデジタル信号と、周波数オフセットとに基づいてＩ成分のデジタル信号及びＱ成分のデジタル信号の位相補正を行う。通信信号評価装置１００は、Ｉ成分のデジタル信号及びＱ成分のデジタル信号と、位相補正されたＩ成分のデジタル信号及びＱ成分のデジタル信号とに基づいて無線信号を評価する。
【0017】
通信信号評価装置１００は、ダウンコンバータ部１０２、ＩＱミキサー（ＩＱＭｉｘｅｒ）１１０、発振器１１１、ローパスフィルタ（Ｌｏｗ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）１１２、ＬＰＦ１１４、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）１１６、Ａ／Ｄ１１８、包絡線検波部１２０、Ａ／Ｄ１２２、トリガー生成部１２４、推定部１２６、位相補正部１２８、トリガー生成部１３０および信号評価部１３２を含む。
ダウンコンバータ部１０２は、ミキサー（Ｍｉｘｅｒ）１０４とバンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）１０６とを含む。Ｍｉｘｅｒ１０４には、アンテナ１０１が接続される。
ダウンコンバータ部１０２は、ミキサー（Ｍｉｘｅｒ）１０４とバンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）１０６とを含む。Ｍｉｘｅｒ１０４には、アンテナ１０１が接続される。
【0018】
ダウンコンバータ部１０２は、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの直交位相振幅変調された高い周波数の無線信号を受信する。直交位相振幅変調は、互いに独立な２つの搬送波（すなわち同相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ）搬送波および直交位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）搬送波）の振幅を変更・調整することによってデータを伝達する変調方式である。以下、直交位相振幅変調された高い周波数の無線信号の一例として、１６ＱＡＭされたミリ波帯の無線信号を使用した場合について説明を続ける。
【0019】
ダウンコンバータ部１０２は、直交位相振幅変調された高い周波数の無線信号を低い周波数の無線信号へ変換する。具体的には、直交位相振幅変調された高い周波数の無線信号は、アンテナ１０１からＭｉｘｅｒ１０４に出力される。Ｍｉｘｅｒ１０４は、アンテナ１０１からの直交位相振幅変調された高い周波数の無線信号とＬＯ（ローカルオシレータ）信号とをミキシングする。Ｍｉｘｅｒ１０４は、直交位相振幅変調された高い周波数の無線信号とＬＯ信号とをミキシングした信号を、ＢＰＦ１０６へ出力する。ここで、ローカル信号の一例は、２８０ＧＨｚの信号である。
ＢＰＦ１０６は、Ｍｉｘｅｒ１０４と接続される。ＢＰＦ１０６は、Ｍｉｘｅｒ１０４が出力した信号から、高周波成分を取り除き、高周波成分を取り除くことによって得られる中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）信号を、ＩＱＭｉｘｅｒ１１０と包絡線検波部１２０とへ出力する。
ＢＰＦ１０６は、Ｍｉｘｅｒ１０４と接続される。ＢＰＦ１０６は、Ｍｉｘｅｒ１０４が出力した信号から、高周波成分を取り除き、高周波成分を取り除くことによって得られる中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）信号を、ＩＱＭｉｘｅｒ１１０と包絡線検波部１２０とへ出力する。
【0020】
ＩＱＭｉｘｅｒ１１０は、ＢＰＦ１０６と接続される。ＩＱＭｉｘｅｒ１１０は、発振器１１１が出力する信号を用いて、ＢＰＦ１０６が出力するＩＦ信号を、搬送波の周波数ｆｃで直交復調を行うことによって、Ｉ成分（同相成分）の信号とＱ成分（直交成分）の信号とに分解する。ＩＱＭｉｘｅｒ１１０は、Ｉ成分の信号をＬＰＦ１１２へ出力し、Ｑ成分の信号をＬＰＦ１１４へ出力する。
【0021】
ＬＰＦ１１２は、ＩＱＭｉｘｅｒ１１０と接続される。ＬＰＦ１１２は、ＩＱＭｉｘｅｒ１１０が出力したＩ成分の信号から高周波成分を除去し、高周波成分を除去したＩ成分の信号を、Ａ／Ｄ１１６へ出力する。以下、ＬＰＦ１１２が出力する「高周波成分を除去したＩ成分の信号」を、単に「Ｉ成分の信号」という。
【0022】
ＬＰＦ１１４は、ＩＱＭｉｘｅｒ１１０と接続される。ＬＰＦ１１４は、ＩＱＭｉｘｅｒ１１０が出力したＱ成分の信号から高周波成分を除去し、高周波成分を除去したＱ成分の信号を、Ａ／Ｄ１１８へ出力する。以下、ＬＰＦ１１４が出力する「高周波成分を除去したＱ成分の信号」を、単に「Ｑ成分の信号」という。
【0023】
Ａ／Ｄ１１６は、ＬＰＦ１１２と接続される。Ａ／Ｄ１１６は、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、ＬＰＦ１１２が出力したＩ成分の信号をアンダーサンプリングする。例えば、Ａ／Ｄ１１６は、発振器（図示なし）と同期して、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、Ｉ成分の信号をアンダーサンプリングする。サンプリング周波数の一例は、約１００ＭＨｚである。
図２は、アンダーサンプリングの一例を示す図である。図２において、被測定信号は破線で表され、アンダーサンプリングの結果は実線で表される。図１に戻り説明を続ける。
Ａ／Ｄ１１６は、アンダーサンプリングすることによって得られたＩ成分のデジタル信号を推定部１２６、位相補正部１２８及び信号評価部１３２へ出力する。
図２は、アンダーサンプリングの一例を示す図である。図２において、被測定信号は破線で表され、アンダーサンプリングの結果は実線で表される。図１に戻り説明を続ける。
Ａ／Ｄ１１６は、アンダーサンプリングすることによって得られたＩ成分のデジタル信号を推定部１２６、位相補正部１２８及び信号評価部１３２へ出力する。
【0024】
Ａ／Ｄ１１８は、ＬＰＦ１１４と接続される。Ａ／Ｄ１１８は、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、ＬＰＦ１１４が出力したＱ成分の信号をアンダーサンプリングする。例えば、Ａ／Ｄ１１８は、発振器（図示なし）と同期して、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、Ｑ成分の信号をアンダーサンプリングする。サンプリング周波数の一例は、約１００ＭＨｚである。
Ａ／Ｄ１１８は、アンダーサンプリングすることによって得られたＱ成分のデジタル信号を推定部１２６、位相補正部１２８及び信号評価部１３２へ出力する。
Ａ／Ｄ１１８は、アンダーサンプリングすることによって得られたＱ成分のデジタル信号を推定部１２６、位相補正部１２８及び信号評価部１３２へ出力する。
【0025】
包絡線検波部１２０は、ＢＰＦ１０６と接続される。包絡線検波部１２０は、ＢＰＦ１０６が出力するＩＦ信号の包絡線を取得する。包絡線検波部１２０は、発振器１１１が出力する信号によって直交復調されていない信号の包絡線を取得する。包絡線検波部１２０は、取得した包絡線の信号を、Ａ／Ｄ１２２へ出力する。
図３Ａ、図３Ｂは、包絡線検波の一例を示す図である。図３Ａは、包絡線検波部１２０に入力されるＩＦ信号（無線信号）の一例を示す。図３Ｂは、包絡線検波部１２０が、入力された無線信号から取得する包絡線の一例を示す図である。図３Ｂは、一例として、高周波成分を除去した包絡線の信号を示す。図１に戻り説明を続ける。
図３Ａ、図３Ｂは、包絡線検波の一例を示す図である。図３Ａは、包絡線検波部１２０に入力されるＩＦ信号（無線信号）の一例を示す。図３Ｂは、包絡線検波部１２０が、入力された無線信号から取得する包絡線の一例を示す図である。図３Ｂは、一例として、高周波成分を除去した包絡線の信号を示す。図１に戻り説明を続ける。
【0026】
Ａ／Ｄ１２２は、包絡線検波部１２０と接続される。Ａ／Ｄ１２２は、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、包絡線検波部１２０が出力した包絡線の信号をアンダーサンプリングする。アンダーサンプリングされた包絡線の信号（イメージ信号）の周波数ｆｉｍｇ＿ｓｙｍは、式（１）で表される。
ｆｉｍｇ＿ｓｙｍ＝ｆｓｙｍ－ｎ×ｆｓａｍｐ （１）
式（１）において、ｆｓｙｍは被測定信号（包絡線の信号）の周波数であり、ｎは整数であり、ｆｓａｍｐはサンプリング周波数である。
ｆｉｍｇ＿ｓｙｍ＝ｆｓｙｍ－ｎ×ｆｓａｍｐ （１）
式（１）において、ｆｓｙｍは被測定信号（包絡線の信号）の周波数であり、ｎは整数であり、ｆｓａｍｐはサンプリング周波数である。
【0027】
図４Ａは、アンダーサンプリングされた包絡線の信号の時間波形の一例を示す図である。図４Ａにおいて、横軸は時間である。
図４Ｂは、アンダーサンプリングされた包絡線の信号のスペクトルの一例を示す図である。図４Ｂによれば、クロック成分がみられるため、無線信号の波形と同期していることがわかる。図１に戻り説明を続ける。
Ａ／Ｄ１２２は、アンダーサンプリングされた包絡線の信号をトリガー生成部１２４へ出力する。
図４Ｂは、アンダーサンプリングされた包絡線の信号のスペクトルの一例を示す図である。図４Ｂによれば、クロック成分がみられるため、無線信号の波形と同期していることがわかる。図１に戻り説明を続ける。
Ａ／Ｄ１２２は、アンダーサンプリングされた包絡線の信号をトリガー生成部１２４へ出力する。
【0028】
トリガー生成部１２４は、Ａ／Ｄ１２２が出力したアンダーサンプリングされた包絡線の信号を取得し、取得したアンダーサンプリングされた包絡線の信号に基づいてトリガーを生成する。トリガー生成部１２４は、アンダーサンプリングされた包絡線の信号の周波数ｆｉｍｇ＿ｓｙｍを取得する。
トリガー生成部１２４は、取得したアンダーサンプリングされた包絡線の信号の周波数ｆｉｍｇ＿ｓｙｍからバンドパスフィルタによって所定の周波数帯を抽出することによってトリガー（同期トリガー）を生成する。図５は、トリガーの一例を示す図である。図１に戻り説明を続ける。トリガー生成部１２４は、生成したトリガーを推定部１２６に出力する。
トリガー生成部１２４は、取得したアンダーサンプリングされた包絡線の信号の周波数ｆｉｍｇ＿ｓｙｍからバンドパスフィルタによって所定の周波数帯を抽出することによってトリガー（同期トリガー）を生成する。図５は、トリガーの一例を示す図である。図１に戻り説明を続ける。トリガー生成部１２４は、生成したトリガーを推定部１２６に出力する。
【0029】
推定部１２６は、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、およびトリガー生成部１２４が出力したトリガーを取得する。推定部１２６は、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、およびトリガーに基づいて、周波数オフセットを推定する。トリガーは直交復調されたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号と同期している。
【0030】
具体的には、推定部１２６は、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形を描画する。推定部１２６は、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって、Ｉ成分のデジタル信号のアイパターンを描画する。
図６は、本実施形態に係る通信信号評価装置１００の推定部１２６の処理の一例を示す図である。図６は、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって得られるアイパターンの一例を示す。実線で囲まれた部分がシンボル点、及びそのシンボル点の近傍のシンボル点である。
図６は、本実施形態に係る通信信号評価装置１００の推定部１２６の処理の一例を示す図である。図６は、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって得られるアイパターンの一例を示す。実線で囲まれた部分がシンボル点、及びそのシンボル点の近傍のシンボル点である。
【0031】
また、推定部１２６は、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を描画する。推定部１２６は、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって、Ｑ成分のデジタル信号のアイパターンを描画する。
Ｑ成分のデジタル信号の時間波形の一例と、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって得られるＱ成分のデジタル信号のアイパターンの一例は、図６を適用できる。
Ｑ成分のデジタル信号の時間波形の一例と、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって得られるＱ成分のデジタル信号のアイパターンの一例は、図６を適用できる。
【0032】
推定部１２６は、描画したＩ成分のデジタル信号のアイパターンとＱ成分のデジタル信号のアイパターンとに基づいて、コンスタレーションを描画する。具体的には、推定部１２６は、描画したＩ成分のデジタル信号のアイパターンとＱ成分のデジタル信号のアイパターンの各々から開口部のデータを抜き出し、Ｉ成分を横軸、Ｑ成分を縦軸とすることで描画する。キャリア信号とローカル信号に位相差もしくは周波数差がある場合、アイ開口部は観測できない。しかし、トリガーとＱ成分のデジタル信号及びＩ成分のデジタル信号は周波数差がある場合でも同期しているので、トリガーが閾値をまたいだ時間から一定時間経過した点がシンボル点とそのシンボル点の近傍のシンボル点となる。したがって、アイ開口が観測できなくてもシンボル点とその近傍の点が抽出できる。
【0033】
図７は、コンスタレーションの一例を示す図である。図７において、横軸はＩ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｉ）であり、縦軸はＱ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｑ）である。図７によれば、位相揺らぎ、周波数揺らぎによって位相回転が生じている。
推定部１２６は、コンスタレーションの描画結果から、トリガーに基づいてＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する。ここで、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボル近傍に配置されているシンボルは、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルから所定の範囲のシンボルである。
推定部１２６は、コンスタレーションの描画結果から、トリガーに基づいてＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する。ここで、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボル近傍に配置されているシンボルは、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルから所定の範囲のシンボルである。
【0034】
図８Ａ、図８Ｂは、コンスタレーションからシンボルを抽出する処理の一例を示す図である。図８Ａ、図８Ｂにおいて、横軸はＩ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｉ）であり、縦軸はＱ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｑ）である。図８Ａは、１６ＱＡＭ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルのうち、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを示す。図８Ｂは、１６ＱＡＭ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルのうち、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボル以外のシンボルを示す。
【0035】
推定部１２６は、図７に示されるコンスタレーションを、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルと（図８Ａ）、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボル以外のシンボル（図８Ｂ）とに分類する。
例えば、Ｉ成分の振幅とＱ成分の振幅とからなるコンスタレーションにおいて、その中心（送信点）ＯからＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルが含まれる領域Ｒ１及び領域Ｒ２のいずれか一方又は両方を設定する。以下、領域Ｒ１及び領域Ｒ２の両方が設定される場合について説明を続ける。
例えば、Ｉ成分の振幅とＱ成分の振幅とからなるコンスタレーションにおいて、その中心（送信点）ＯからＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルが含まれる領域Ｒ１及び領域Ｒ２のいずれか一方又は両方を設定する。以下、領域Ｒ１及び領域Ｒ２の両方が設定される場合について説明を続ける。
【0036】
領域Ｒ１の一例は中心から半径ｒ１と半径ｒ１＋αとの間の長さの範囲の中空円、換言すれば外径２×（ｒ１＋α）で内径２×ｒ１の中空円の領域である。領域Ｒ２の一例は中心から半径ｒ２（＞ｒ１）と半径ｒ２＋βとの間の長さの範囲の中空円、換言すれば外径２×（ｒ２＋β）で内径２×ｒ２の中空円である。
推定部１２６は、領域Ｒ１又は領域Ｒ２に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する。
推定部１２６は、領域Ｒ１又は領域Ｒ２に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する。
【0037】
推定部１２６がコンスタレーションの描画結果から抽出したシンボルは、ＱＰＳＫ変調波に前述したＩＱＭｉｘｅｒ１１０、ＬＰＦ１１２、ＬＰＦ１１４、Ａ／Ｄ１１６およびＡ／Ｄ１１８による処理が行われたものとみなせる。
一般に、無線通信評価ではキャリア信号と局部発振器の周波数差の成分は数値処理によって補正される。リアルタイムサンプリングの場合、Ｉ成分のデジタル信号とＱ成分のデジタル信号とから求めた位相情報は、π／４差でランダムに変化し、リアルタイムサンプリングと同様に周波数差を求めることができない。
一般に、無線通信評価ではキャリア信号と局部発振器の周波数差の成分は数値処理によって補正される。リアルタイムサンプリングの場合、Ｉ成分のデジタル信号とＱ成分のデジタル信号とから求めた位相情報は、π／４差でランダムに変化し、リアルタイムサンプリングと同様に周波数差を求めることができない。
【0038】
そこで、２倍角の公式からＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号の位相を４倍することで連続した位相情報に変換する。
図９Ａは、本実施形態にかかる通信信号評価装置１００の推定部１２６の処理の一例を示す図である。図９Ｂは、Ｉ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号の位相を４倍するイメージ図である。
図９Ａは、本実施形態にかかる通信信号評価装置１００の推定部１２６の処理の一例を示す図である。図９Ｂは、Ｉ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号の位相を４倍するイメージ図である。
【0039】
位相が４倍されたＩ成分のデジタル信号ＩおよびＱ成分のデジタル信号ＱをそれぞれＩ４およびＱ４とした場合、Ｉ４およびＱ４は以下の式（２）および式（３）によって表される。
Ｉ４＝２・｛２・（Ｉ・Ｑ）・（Ｑ＾２－Ｉ＾２）｝
＝ｓｉｎ４・（θｓｙｍ＋θｎｏｉｓｅ）
＝ｓｉｎ（π＋４・θｎｏｉｓｅ） （２）
Ｑ４＝（Ｑ＾２－Ｉ＾２）＾２－（２・Ｉ・Ｑ）＾２
＝ｃｏｓ４・（θｓｙｍ＋θｎｏｉｓｅ）
＝ｃｏｓ（π＋４・θｎｏｉｓｅ） （３）
Ｉ４＝２・｛２・（Ｉ・Ｑ）・（Ｑ＾２－Ｉ＾２）｝
＝ｓｉｎ４・（θｓｙｍ＋θｎｏｉｓｅ）
＝ｓｉｎ（π＋４・θｎｏｉｓｅ） （２）
Ｑ４＝（Ｑ＾２－Ｉ＾２）＾２－（２・Ｉ・Ｑ）＾２
＝ｃｏｓ４・（θｓｙｍ＋θｎｏｉｓｅ）
＝ｃｏｓ（π＋４・θｎｏｉｓｅ） （３）
【0040】
式（２）、式（３）において、θｓｙｍは被測定信号の位相であり、θｎｏｉｓｅはノイズによる位相のずれである。式（２）および式（３）によって連続した位相情報を得ることができる。位相情報は、式（４）によって表される。
推定部１２６は、位相情報を微分することで周波数オフセットを計算する。キャリア信号と局部発振器の周波数差をｆｄとした場合、周波数差ｆｄは式（５）によって計算される。
推定部１２６は、周波数差ｆｄの計算結果を位相補正部１２８に出力する。
【数1】
【数2】
【0041】
位相補正部１２８は、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、および推定部１２６が出力した周波数差ｆｄの計算結果を取得する。位相補正部１２８は、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、および周波数差ｆｄの計算結果に基づいて位相を補正する。位相補正部１２８は、前述した式（２）および式（３）によって、Ｉ４およびＱ４を導出する。位相補正部１２８は、Ｉ４およびＱ４の導出結果から、式（４）によって位相情報を計算する。
【0042】
位相補正部１２８は、位相情報の計算結果に基づいて位相を補正する。位相補正部１２８は、位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を、トリガー生成部１３０へ出力する。
【0043】
トリガー生成部１３０は、位相補正部１２８と接続される。トリガー生成部１３０は、位相補正部１２８が出力した位相が補正されたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、そのＩ成分のデジタル信号の時間波形又はそのＱ成分のデジタル信号の時間波形を区切ったり、重ね合せたりするタイミングであるトリガーを生成する。
具体的には、トリガー生成部１３０は、そのＩ成分のデジタル信号の二乗とそのＱ成分のデジタル信号の二乗との和の演算結果に対して、包絡線検波を行うことによって、トリガーを生成する。トリガー生成部１３０は、生成したトリガーを、信号評価部１３２へ出力する。
具体的には、トリガー生成部１３０は、そのＩ成分のデジタル信号の二乗とそのＱ成分のデジタル信号の二乗との和の演算結果に対して、包絡線検波を行うことによって、トリガーを生成する。トリガー生成部１３０は、生成したトリガーを、信号評価部１３２へ出力する。
【0044】
信号評価部１３２は、トリガー生成部１３０が出力するトリガーにしたがって、Ａ／Ｄ１１６からＩ成分のデジタル信号を取得し、Ａ／Ｄ１１６からＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、取得したＩ成分のデジタル信号の時間波形を描画する。信号評価部１３２は、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって、Ｉ成分のデジタル信号のアイパターンを描画する。
【0045】
また、信号評価部１３２は、取得したＱ成分のデジタル信号の時間波形を描画する。信号評価部１３２は、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって、Ｑ成分のデジタル信号のアイパターンを描画する。
Ｑ成分のデジタル信号の時間波形の一例と、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって得られるＱ成分のデジタル信号のアイパターンの一例は、図６を適用できる。
Ｑ成分のデジタル信号の時間波形の一例と、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を重ね合せることによって得られるＱ成分のデジタル信号のアイパターンの一例は、図６を適用できる。
【0046】
信号評価部１３２は、描画したＩ成分のデジタル信号のアイパターンとＱ成分のデジタル信号のアイパターンとに基づいて、コンスタレーションを描画する。具体的には、信号評価部１３２は、描画したＩ成分のデジタル信号のアイパターンとＱ成分のデジタル信号のアイパターンの各々から開口部のデータを抜き出し、Ｉ成分を横軸、Ｑ成分を縦軸とすることで描画する。
さらに、信号評価部１３２は、描画したコンスタレーションに基づいて、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を演算する。ＥＶＭは、コンスタレーションから抜き出した測定値と理想的な値との距離を平均した値である。Ｎ個のシンボルに対するＥＶＭは、式（６）、式（７）によって求めることができる（Marco Vigilante, Earl McCune, and Patrick Reynaert, “An answer to the question To EVM or Two EVMs?”, IEEE Solid-State Circuits Magazine Volume: 9, Issue: 3, Summer 2017)。式（６）は二乗平均平方根の大きさの比率で表され、式（７）は誤差の二乗平均平方根の大きさをコンステレーションのピークの大きさと比較するものである。ここで、Ｎは整数である。
さらに、信号評価部１３２は、描画したコンスタレーションに基づいて、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を演算する。ＥＶＭは、コンスタレーションから抜き出した測定値と理想的な値との距離を平均した値である。Ｎ個のシンボルに対するＥＶＭは、式（６）、式（７）によって求めることができる（Marco Vigilante, Earl McCune, and Patrick Reynaert, “An answer to the question To EVM or Two EVMs?”, IEEE Solid-State Circuits Magazine Volume: 9, Issue: 3, Summer 2017)。式（６）は二乗平均平方根の大きさの比率で表され、式（７）は誤差の二乗平均平方根の大きさをコンステレーションのピークの大きさと比較するものである。ここで、Ｎは整数である。
【数3】
【0047】
式（６）において、ＣＲＭＳはコンステレーションポイントの大きさの二乗平均平方根である。式（６）および式（７）において、「Ｓｉｄｅａｌ，ｉ」はｉ番目のシンボルの理想的な成分であり、「Ｓｍｅａｓ，ｉ」は受信したｉ番目のシンボルの成分であり、「Ｓｍａｘ」は、受信したｉ番目のシンボルの最大値である。
信号評価部１３２は、ＥＶＭの演算結果を出力する。
信号評価部１３２は、ＥＶＭの演算結果を出力する。
【0048】
＜通信信号評価装置１００の動作＞
図１０は、本実施形態に係る通信信号評価装置１００の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１－１）
ダウンコンバータ部１０２は、無線信号をＩＦ信号へダウンコンバートする。
（ステップＳ２－１）
Ａ／Ｄ１１６及びＡ／Ｄ１１８は、サンプリング周波数に基づいて、ＩＦ信号（Ｉ成分の信号、Ｑ成分の信号）に対して、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でアンダーサンプリングを行う。
図１０は、本実施形態に係る通信信号評価装置１００の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１－１）
ダウンコンバータ部１０２は、無線信号をＩＦ信号へダウンコンバートする。
（ステップＳ２－１）
Ａ／Ｄ１１６及びＡ／Ｄ１１８は、サンプリング周波数に基づいて、ＩＦ信号（Ｉ成分の信号、Ｑ成分の信号）に対して、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でアンダーサンプリングを行う。
【0049】
（ステップＳ３－１）
包絡線検波部１２０は、ダウンコンバータ部１０２が出力するＩＦ信号の包絡線を取得する。
（ステップＳ４－１）
Ａ／Ｄ１２２は、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、包絡線検波部１２０が出力した包絡線の信号をアンダーサンプリングする。
（ステップＳ５－１）
トリガー生成部１２４は、Ａ／Ｄ１２２が出力したアンダーサンプリングされた包絡線の信号を取得し、取得したアンダーサンプリングされた包絡線の信号に基づいてトリガーを生成する。
包絡線検波部１２０は、ダウンコンバータ部１０２が出力するＩＦ信号の包絡線を取得する。
（ステップＳ４－１）
Ａ／Ｄ１２２は、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数で、包絡線検波部１２０が出力した包絡線の信号をアンダーサンプリングする。
（ステップＳ５－１）
トリガー生成部１２４は、Ａ／Ｄ１２２が出力したアンダーサンプリングされた包絡線の信号を取得し、取得したアンダーサンプリングされた包絡線の信号に基づいてトリガーを生成する。
【0050】
（ステップＳ６－１）
推定部１２６は、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、およびトリガー生成部１２４が出力したトリガーを取得する。推定部１２６は、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、およびトリガーに基づいて、周波数オフセットを推定する。
（ステップＳ７－１）
位相補正部１２８は、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、および推定部１２６が出力した周波数差ｆｄの計算結果を取得する。位相補正部１２８は、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、および周波数差ｆｄの計算結果に基づいて位相を補正する。
推定部１２６は、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、およびトリガー生成部１２４が出力したトリガーを取得する。推定部１２６は、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、およびトリガーに基づいて、周波数オフセットを推定する。
（ステップＳ７－１）
位相補正部１２８は、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、および推定部１２６が出力した周波数差ｆｄの計算結果を取得する。位相補正部１２８は、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、および周波数差ｆｄの計算結果に基づいて位相を補正する。
【0051】
（ステップＳ８－１）
トリガー生成部１３０は、位相補正部１２８が出力した位相が補正されたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形又はＱ成分のデジタル信号の時間波形を区切ったり、重ね合せたりするタイミングであるトリガーを生成する。
（ステップＳ９－１）
信号評価部１３２は、トリガー生成部１３０が出力するトリガーにしたがって、Ａ／Ｄ１１６からＩ成分のデジタル信号を取得し、Ａ／Ｄ１１６からＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、取得したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、ＥＶＭを演算する。その後、ステップＳ１－１へ戻る。
トリガー生成部１３０は、位相補正部１２８が出力した位相が補正されたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形又はＱ成分のデジタル信号の時間波形を区切ったり、重ね合せたりするタイミングであるトリガーを生成する。
（ステップＳ９－１）
信号評価部１３２は、トリガー生成部１３０が出力するトリガーにしたがって、Ａ／Ｄ１１６からＩ成分のデジタル信号を取得し、Ａ／Ｄ１１６からＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、取得したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、ＥＶＭを演算する。その後、ステップＳ１－１へ戻る。
【0052】
前述した実施形態では、通信信号評価装置１００が、アイパターンを描画し、描画したアイパターンに基づいてコンスタレーションを描画し、描画したコンスタレーションに基づいて、周波数オフセットの推定、ＥＶＭの演算を行う場合について説明したが、この例に限られない。例えば、通信信号評価装置１００が、アイパターン、及びコンスタレーションを描画することなく、周波数オフセットの推定、ＥＶＭの演算を行うようにしてもよい。
前述した実施形態では、トリガー生成部１３０が、Ｉ成分のデジタル信号の二乗とＱ成分のデジタル信号の二乗との和の演算結果に対して、包絡線検波を行うことによって、トリガーを生成する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、トリガー生成部１３０は、Ｉ成分のデジタル信号の二乗又はＱ成分のデジタル信号の二乗の演算結果に基づいてトリガーを生成するようにしてもよい。
前述した実施形態では、１６ＱＡＭされた高周波数の無線信号の品質を評価する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、さらに多値度を上げた高周波数の無線信号の品質を評価する場合についても適用できる。
前述した実施形態では、トリガー生成部１３０が、Ｉ成分のデジタル信号の二乗とＱ成分のデジタル信号の二乗との和の演算結果に対して、包絡線検波を行うことによって、トリガーを生成する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、トリガー生成部１３０は、Ｉ成分のデジタル信号の二乗又はＱ成分のデジタル信号の二乗の演算結果に基づいてトリガーを生成するようにしてもよい。
前述した実施形態では、１６ＱＡＭされた高周波数の無線信号の品質を評価する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、さらに多値度を上げた高周波数の無線信号の品質を評価する場合についても適用できる。
【0053】
前述した実施形態では、信号評価部１３２は、Ａ／Ｄ１１６からＩ成分のデジタル信号を取得し、Ａ／Ｄ１１８からＱ成分のデジタル信号を取得し、取得したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいてＥＶＭを導出する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、信号評価部１３２は、位相補正部１２８から位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を取得し、取得した位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいてＥＶＭを導出するようにしてもよい。
【0054】
前述した実施形態では、推定部１２６は、領域Ｒ１又は領域Ｒ２に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する場合について説明したがこの例に限られない。
例えば、推定部１２６は、領域Ｒ１に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出するようにしてもよいし、領域Ｒ２に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出するようにしてもよい。
また、推定部１２６は、描画したコンスタレーションに含まれる全てのシンボルを抽出するようにしてもよい。
例えば、推定部１２６は、領域Ｒ１に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出するようにしてもよいし、領域Ｒ２に含まれるシンボルを抽出することによって、ＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出するようにしてもよい。
また、推定部１２６は、描画したコンスタレーションに含まれる全てのシンボルを抽出するようにしてもよい。
【0055】
本実施形態に係る通信信号評価装置によれば、通信信号評価装置１００は、第１Ａ／Ｄ変換回路としてのＡ／Ｄ１１６およびＡ／Ｄ１１８と、包絡線検波部１２０と、第２Ａ／Ｄ変換回路としてのＡ／Ｄ１２２と、トリガー生成部１２４と、推定部１２６と、位相補正部１２８と、信号評価部１３２とを備える。第１Ａ／Ｄ変換回路は、無線信号をダウンコンバートした第１信号を分解したＩ成分信号とＱ成分信号とを、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする。包絡線検波部１２０は、第１信号の包絡線を取得する。第２Ａ／Ｄ変換回路は、包絡線検波部１２０が取得した包絡線を、ナイキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングする。トリガー生成部１２４は、第２Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされた包絡線に基づいて、トリガーを生成する。
【0056】
推定部１２６は、第１Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、トリガー生成部１２４によって生成されたトリガーとに基づいて、周波数オフセットを推定する。位相補正部１２８は、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、推定部１２６によって推定された周波数オフセットとに基づいて、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号の位相補正を行う。信号評価部１３２は、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、位相補正部１２８によって位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号とに基づいて無線信号を評価する。
【0057】
このように構成することによって、通信信号評価装置１００は、サンプリングオシロスコープやベクトルボルトメータで用いられたように被測定信号の周期よりも長い周期で測定を行うアンダーサンプリング技術を用いることができる。このため、通信信号評価装置１００は、無線信号の周波数が高くなった場合でも、品質を評価することができる。具体的には、ミリ波帯のキャリア周波数が用いられる無線信号が被測定信号である場合に、サンプリング周波数を１００ＭＨｚ程度まで低くすることができる。さらに、特別なハードウェアを使用することなくソフトウェアによって実現できる。
【0058】
通信信号評価装置１００において、推定部１２６は、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける位相変調信号のシンボルを抽出し、抽出した位相変調信号のシンボルに基づいて周波数オフセットを推定する。
このように構成することによって、推定部１２６は、コンスタレーションにおける位相変調信号のシンボルを抽出できる。具体的には、無線信号が直交振幅変調信号である場合に、直交振幅変調信号から得られるコンスタレーションから、位相変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出できる。このため、推定部１２６は、抽出したシンボルに基づいて周波数オフセットを推定できる。
このように構成することによって、推定部１２６は、コンスタレーションにおける位相変調信号のシンボルを抽出できる。具体的には、無線信号が直交振幅変調信号である場合に、直交振幅変調信号から得られるコンスタレーションから、位相変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出できる。このため、推定部１２６は、抽出したシンボルに基づいて周波数オフセットを推定できる。
【0059】
通信信号評価装置１００において、推定部１２６は、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、トリガーとに基づいて、コンスタレーションにおける複数のシンボルを抽出し、抽出した複数のシンボルに基づいて周波数オフセットを推定する。
このように構成することによって、推定部１２６は、コンスタレーションにおける複数のシンボルを抽出できる。具体的には、無線信号が直交振幅変調信号である場合に、直交振幅変調信号から得られるコンスタレーションから、複数のシンボルを抽出できる。このため、推定部１２６は、抽出したシンボルに基づいて周波数オフセットを推定できる。
このように構成することによって、推定部１２６は、コンスタレーションにおける複数のシンボルを抽出できる。具体的には、無線信号が直交振幅変調信号である場合に、直交振幅変調信号から得られるコンスタレーションから、複数のシンボルを抽出できる。このため、推定部１２６は、抽出したシンボルに基づいて周波数オフセットを推定できる。
【0060】
通信信号評価装置１００において、信号評価部１３２は、位相補正部１２８によって位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号に基づいて作成されるトリガーに基づいて、無線信号を評価する。
このように構成することによって、トリガー生成部１３０によって位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号に基づいてトリガーが生成されるため、信号評価部１３２は、作成されたトリガーに基づいて無線信号を評価できる。
このように構成することによって、トリガー生成部１３０によって位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号に基づいてトリガーが生成されるため、信号評価部１３２は、作成されたトリガーに基づいて無線信号を評価できる。
【0061】
通信信号評価装置１００において、無線信号は直交位相振幅変調された信号である。
このように構成することによって、通信信号評価装置１００は、直交位相振幅変調された無線信号の周波数が高くなった場合でも、品質を評価することができる。具体的には、ミリ波帯のキャリア周波数が用いられる無線信号が被測定信号である場合に、サンプリング周波数を１００ＭＨｚ程度まで低くすることができる。
このように構成することによって、通信信号評価装置１００は、直交位相振幅変調された無線信号の周波数が高くなった場合でも、品質を評価することができる。具体的には、ミリ波帯のキャリア周波数が用いられる無線信号が被測定信号である場合に、サンプリング周波数を１００ＭＨｚ程度まで低くすることができる。
【0062】
＜実施形態の変形例１＞
図１１は、実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａの一例を示す図である。通信信号評価装置１００ａは、通信信号評価装置１００と比較して、推定部１２６の代わりに推定部１２６ａを備え、位相補正部１２８の代わりに位相補正部１２８ａを備える点で異なる。
図１１は、実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａの一例を示す図である。通信信号評価装置１００ａは、通信信号評価装置１００と比較して、推定部１２６の代わりに推定部１２６ａを備え、位相補正部１２８の代わりに位相補正部１２８ａを備える点で異なる。
【0063】
推定部１２６ａは、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、およびトリガー生成部１２４ａが出力したトリガーを取得する。推定部１２６ａは、Ｉ成分デジタル信号の時間波形を描画する。推定部１２６ａは、Ｑ成分のデジタル信号の時間波形を描画する。推定部１２６ａは、描画したＩ成分のデジタル信号のアイパターンとＱ成分のデジタル信号のアイパターンとに基づいて、コンスタレーションを描画する。
【0064】
推定部１２６ａは、コンスタレーションの描画結果から、トリガーに基づいてＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する。推定部１２６ａは、位相情報を計算し微分することで周波数オフセットを計算する。推定部１２６ａは、周波数差ｆｄの計算結果を位相補正部１２８ａに出力する。位相補正部１２８ａは、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、および推定部１２６ａが出力した周波数差ｆｄの計算結果を取得する。
【0065】
位相補正部１２８ａは、Ｉ４およびＱ４を導出し、導出したＩ４およびＱ４から、位相情報を計算する。位相補正部１２８ａは、位相情報の計算結果に基づいて位相を補正する。位相補正部１２８ａは、位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を、推定部１２６ａへ出力する。
【0066】
推定部１２６ａは、位相補正部１２８ａが出力した位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を取得する。推定部１２６ａは、位相を補正したＩ成分デジタル信号の時間波形を描画する。推定部１２６ａは、位相を補正したＱ成分のデジタル信号の時間波形を描画する。推定部１２６ａは、描画した位相を補正したＩ成分のデジタル信号のアイパターンと位相を補正したＱ成分のデジタル信号のアイパターンとに基づいて、コンスタレーションを描画する。
【0067】
推定部１２６ａは、コンスタレーションの描画結果から、トリガーに基づいてＱＰＳＫ変調信号から得られるコンスタレーションのシンボルと同じおよび近傍に配置されているシンボルを抽出する。推定部１２６ａは、位相情報を計算し微分することで周波数オフセットを計算する。推定部１２６ａは、周波数差ｆｄの計算結果を位相補正部１２８ａに出力する。位相補正部１２８ａは、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、および推定部１２６ａが出力した周波数差ｆｄの計算結果を取得する。
【0068】
位相補正部１２８ａは、Ｉ４およびＱ４を導出し、導出したＩ４およびＱ４から、位相情報を計算する。位相補正部１２８ａは、位相情報の計算結果に基づいて位相を補正する。位相補正部１２８ａは、位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を、トリガー生成部１３０および信号評価部１３２へ出力する。
【0069】
＜通信信号評価装置の動作＞
図１２は、実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａの動作の一例を示す図である。ステップＳ１－２～Ｓ７－２は、図１０を参照して説明したステップＳ１－１～Ｓ７－１を適用できるため、説明を省略する。
図１２は、実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａの動作の一例を示す図である。ステップＳ１－２～Ｓ７－２は、図１０を参照して説明したステップＳ１－１～Ｓ７－１を適用できるため、説明を省略する。
【0070】
（ステップＳ８－２）
位相補正部１２８ａは、位相の補正が一回目であるか否かを判定する。一回目である場合には、ステップＳ６－２へ移行する。位相補正部１２８ａは、一回目でない場合には、ステップＳ９－２へ移行する。
ステップＳ６－２へ移行する場合、位相補正部１２８ａは、位相の補正を行ったＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を推定部１２６ａへ出力する。推定部１２６ａは、位相補正部１２８ａが出力した位相の補正を行ったＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号、およびトリガー生成部１２４が出力したトリガーを取得する。推定部１２６ａは、取得した位相の補正を行ったＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号、およびトリガーに基づいて、周波数オフセットを推定する。
位相補正部１２８ａは、位相の補正が一回目であるか否かを判定する。一回目である場合には、ステップＳ６－２へ移行する。位相補正部１２８ａは、一回目でない場合には、ステップＳ９－２へ移行する。
ステップＳ６－２へ移行する場合、位相補正部１２８ａは、位相の補正を行ったＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を推定部１２６ａへ出力する。推定部１２６ａは、位相補正部１２８ａが出力した位相の補正を行ったＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号、およびトリガー生成部１２４が出力したトリガーを取得する。推定部１２６ａは、取得した位相の補正を行ったＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号、およびトリガーに基づいて、周波数オフセットを推定する。
【0071】
位相補正部１２８ａは、Ａ／Ｄ１１６が出力したＩ成分のデジタル信号、Ａ／Ｄ１１８が出力したＱ成分のデジタル信号、および推定部１２６ａが出力した周波数差ｆｄの計算結果を取得する。位相補正部１２８ａは、取得したＩ成分のデジタル信号、Ｑ成分のデジタル信号、および周波数差ｆｄの計算結果に基づいて位相を補正する。
【0072】
（ステップＳ９－２）
トリガー生成部１３０は、位相補正部１２８ａが出力した位相が補正されたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形又はＱ成分のデジタル信号の時間波形を区切ったり、重ね合せたりするタイミングであるトリガーを生成する。
トリガー生成部１３０は、位相補正部１２８ａが出力した位相が補正されたＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて、Ｉ成分のデジタル信号の時間波形又はＱ成分のデジタル信号の時間波形を区切ったり、重ね合せたりするタイミングであるトリガーを生成する。
【0073】
（ステップＳ１０－２）
信号評価部１３２は、トリガー生成部１３０が出力するトリガーにしたがって、Ａ／Ｄ１１６からＩ成分のデジタル信号を取得し、Ａ／Ｄ１１６からＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、位相補正部１２８から入力された位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、取得したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号と、位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号とに基づいて、ＥＶＭを演算する。その後、ステップＳ１－２へ戻る。
信号評価部１３２は、トリガー生成部１３０が出力するトリガーにしたがって、Ａ／Ｄ１１６からＩ成分のデジタル信号を取得し、Ａ／Ｄ１１６からＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、位相補正部１２８から入力された位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を取得する。信号評価部１３２は、取得したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号と、位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号とに基づいて、ＥＶＭを演算する。その後、ステップＳ１－２へ戻る。
【0074】
前述した実施形態の変形例では、位相補正部１２８ａは位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を推定部１２６ａへ出力し、推定部１２６ａは位相補正部１２８ａが出力したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて周波数差ｆｄを導出し、導出した周波数差ｆｄを位相補正部１２８ａへ出力する処理が一回行われる場合について説明したがこの例に限られない。
【0075】
例えば、位相補正部１２８ａは位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を推定部１２６ａへ出力し、推定部１２６ａは位相補正部１２８ａが出力したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号に基づいて周波数差ｆｄを導出し、導出した周波数差ｆｄを位相補正部１２８ａへ出力する処理が複数回行われるようにしてもよい。具体的には、位相補正部１２８ａは、位相の補正量が閾値以上である場合には位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を推定部１２６ａへ出力し、位相の補正量が閾値未満である場合には位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を推定部１２６ａへ出力せず、位相を補正したＩ成分のデジタル信号およびＱ成分のデジタル信号を、トリガー生成部１３０へ出力するようにしてもよい。
【0076】
実施形態の変形例に係る通信信号評価装置１００ａによれば、通信信号評価装置１００において、推定部１２６ａは、位相補正部１２８ａによって位相補正されたＩ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号に基づいて、周波数オフセットを推定する。位相補正部１２８ａは、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号と、推定部１２６ａによって推定された周波数オフセットとに基づいて、Ｉ成分デジタル信号及びＱ成分デジタル信号の位相補正を行う。
【0077】
このように構成することによって、通信信号評価装置１００ａは、周波数差ｆｄを繰り返し導出し、繰り返し導出した周波数差ｆｄで位相補正を行うことができる。このため、通信信号評価装置１００ａは、一回導出した周波数差ｆｄで位相補正を行う場合と比較して位相補正精度を向上できる。
【0078】
実施形態の変形例の効果について説明する。
図１３は、位相情報の一例を示す図である。図１３において、横軸は時間であり、縦軸は４θｎｏｉｓｅである。推定部１２６は、位相情報を、式（４）によって導出する。図１３において、傾きが周波数差を示す。図１３を、最小二乗法によって近似することによって波形を推定し、周波数差を導出した。
図１３は、位相情報の一例を示す図である。図１３において、横軸は時間であり、縦軸は４θｎｏｉｓｅである。推定部１２６は、位相情報を、式（４）によって導出する。図１３において、傾きが周波数差を示す。図１３を、最小二乗法によって近似することによって波形を推定し、周波数差を導出した。
【0079】
図１４は、周波数差の導出結果の一例を示す図である。図１４において、横軸はサンプルであり、縦軸は周波数差である。図１４において、理論値を実線で示す。ここで、理論値は－１４である。図１４によれば、周波数差は、理論値から１０％以内に含まれることが分かる。図１４において、複数のサンプルの周波数差の平均値は－１３．５であった。理論値の－１４に対して周波数差の平均値は－１３．５であるので、残留周波数差は０．５である。
【0080】
図１５は、補正後のシンボルの一例を示す図である。図１５において、横軸はＩ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｉ）であり、縦軸はＱ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｑ）である。図１５によれば、位相揺らぎ、周波数揺らぎによって位相回転が生じているのが分かる。
図１６は、位相情報の一例を示す図である。図１６において、横軸は時間であり、縦軸は４θｎｏｉｓｅである。図１６において、傾きが周波数差を示す。図１６を、最小二乗法によって近似することによって波形を推定し、位相情報を導出した。位相情報として、－０．４から－０．５が得られた。ほぼ、残留周波数差を一致していることが分かる。残留周波数差に基づいて、さらに位相回転の補正を行った。
図１６は、位相情報の一例を示す図である。図１６において、横軸は時間であり、縦軸は４θｎｏｉｓｅである。図１６において、傾きが周波数差を示す。図１６を、最小二乗法によって近似することによって波形を推定し、位相情報を導出した。位相情報として、－０．４から－０．５が得られた。ほぼ、残留周波数差を一致していることが分かる。残留周波数差に基づいて、さらに位相回転の補正を行った。
【0081】
図１７は、補正後のシンボルの一例を示す図である。図１７において、横軸はＩ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｉ）であり、縦軸はＱ成分の振幅（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｑ）である。図１７によれば、位相回転が補正されているのが分かる。
【0082】
本発明のいくつかの実施形態やその変形例を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【0083】
なお、上述した通信信号評価装置は、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各機能ブロックの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録する。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、ＣＰＵ（演算処理部）が実行することで実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体のことをいう。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置を含む。
【0084】
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、短時間の間、動的にプログラムを保持するものを含んでいてもよい。短時間の間、動的にプログラムを保持するものは、例えば、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線である。
【0085】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。また、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、上記プログラムは、プログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。プログラマブルロジックデバイスは、例えば、ＦＰＧＡである。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【0086】
１００、１００ａ・・・通信信号評価装置、１０１・・・アンテナ、１０２・・・ダウンコンバータ部、１０４・・・Ｍｉｘｅｒ、１０６・・・ＢＰＦ、１１０・・・ＩＱＭｉｘｅｒ、１１２、１１４・・・ＬＰＦ、１１６、１１８・・・Ａ／Ｄ、１２０・・・包絡線検波部、１２２・・・Ａ／Ｄ、１２４・・・トリガー生成部、１２６、１２６ａ・・・推定部、１２８、１２８ａ・・・位相補正部、１３０・・・トリガー生成部、１３２・・・信号評価部
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】