ＡＰＤ測定装置及び方法
【課題】ＡＰＤ測定におけるインターフェースの転送容量や記憶デバイスの記憶容量の大容量化を防止する。
【解決手段】所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸と、サンプリング周期に応じた時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成する。次に、作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルに類似度が一番高いマスクパターンを選別する。そして、このマスクパターンに応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送する。
【解決手段】所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸と、サンプリング周期に応じた時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成する。次に、作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルに類似度が一番高いマスクパターンを選別する。そして、このマスクパターンに応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の周波数成分を分析し、各周波数成分の大きさが所定時間中に所定の閾値を超える時間率の累積分布を示す振幅確率分布（Amplitude Probability Distribution：ＡＰＤ）を測定するＡＰＤ測定装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＰＤ測定は、振幅が一定レベルを超える受信信号の時間確率を求める統計データの取得方法の１つであり、統計的に受信信号を観測することにより、瞬時に見て取れない信号特性を観測することができる。
【０００３】
従来のＡＰＤ測定器としては、受信信号をアナログデジタル変換器（以下、単に「Ａ／Ｄ変換器」という）でデジタルデータに変換して、その出力をフィルタバンクで複数の周波数帯域成分に振り分けて、各周波数帯域成分の振幅を個々に所望の量で重み付けをして合成し、その出力を受けて重み付けＡＰＤが合成後の合成振幅の発生頻度に基づく確率を求め、求めた確率を様々な形態で表示部に表示させるものがある（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００４】
このようなＡＰＤ測定器の測定対象とする信号の帯域が広い場合には、時間的な信号の振る舞いをつぶさに観測しようとすると、この帯域のなかで最も高い周波数の２倍以上の速さで信号をサンプリングして観測する必要がある。さらに、ＡＰＤを測定する際は、帯域の１０倍以上のサンプリングが必要とされる。例えば、測定帯域が１０ＭＨｚの場合は、その帯域の１０倍の１０Ｍ×１０＝１００Ｍ／秒でサンプリングしてデータを観測する必要がある。
【０００５】
この膨大なデータのＡＰＤを測定する場合には、データを実時間処理で記憶し累積する必要が生じてくる。この実時間処理を減らすため、従来のＡＰＤ測定器は、サンプリングしたデータを実用に差し支えない精度で量子化して、ある一定時間（例えば、１秒間）あたりの出現頻度を蓄えることにより、確率密度関数（ＰＤＦ、Probability Density function）のデータを作成する。
【０００６】
このＰＤＦデータは、一定時間毎（例えば、１秒毎）に発生するので、ＰＤＦデータを累積加算して求める分布関数であるＡＰＤ統計データを作成する処理は、実時間で実行する必要はなく、一定時間毎に処理することができて、表示処理や信号処理等のより複雑なハードウェアでは対応しがたい処理を容易に処理できるソフトウェア処理により実行することができる。
【０００７】
ソフトウェア処理は、処理速度の点ではハードウェアに比べれば遅いが、製造コスト面や将来の技術継承性では非常によい実現方法であり、判断子を含む制御等のような、より複雑な処理ができ、ソフトウェア処理の有用性を含めてハードウェア処理との並存が有効な実現手段となる。
【０００８】
このように従来のＡＰＤ測定器は、実時間処理と非実時間処理との２つの処理によってＡＰＤ測定を実現するようになっている。ここで、実時間処理は、ハードウェアによって処理され、非実時間処理はソフトウェアによって処理される。
【０００９】
ハードウェアにおいては、受信信号が、同相（In-Phase、以下、単に「Ｉ」という）成分と直交（Quadrature-Phase、以下、単に「Ｑ」という）成分とに分離され、包絡線検波され、対数変換される。
【００１０】
ここで、信号レベルを０．１ｄＢ毎にカウントする場合には、１０００個のカウンタを用意することにより、ダイナミックレンジが１００ｄＢで０，１ｄＢ毎の信号履歴を累積することができる。同様に、信号レベルを０．０５ｄＢ毎にカウントする場合には、２０００個のカウンタを用意することにより、ダイナミックレンジが１００ｄＢで０．０５ｄＢ毎の信号履歴を蓄積することができる。
【００１１】
これらのカウンタは、各周波数帯域成分に対して用意する必要があるため、例えば、サンプリング周期を１００Ｍ／ｓとし、カウンタの量子化したレベルを１０００段階と仮定すると、１秒間に最大１００Ｍ個×１０００個のカウントの内容値がハードウェアからソフトウェア処理側に転送される。１００Ｍまでの整数値は２８ビットで表現できるため、この例では、各周波数帯域成分に対するカウント値は、２８×１０００＝２８ｋｂ／ｓで転送されることになる。一方、包絡線検波後の時系列データの転送の場合は、毎秒１００Ｍ／ｓ×１６ビット（１サンプルあたり１６ｂｉｔとする。）となる、１．６Ｇｂ／ｓの転送量を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２７５４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ＡＰＤ測定においても、サンプリングされた各信号レベルを知りたいというニーズがある。例えば、ＡＰＤ測定時に異常値が検出されたときに、その時刻でどのような信号が出現していたかを知ることで、異常発生の要因の究明やその対策を講じる有益な情報となる。
【００１４】
しかしながら、従来のＡＰＤ測定装置では、ミクロな立場で観測しようとすると、時間軸の捕捉率が高まるため、前述のようにハードウェアからソフトウェア処理側に大量の時系列データを転送するインタフェースの伝送容量や、ソフトウェア処理側の記憶容量が不足してしまうため、大量のサンプリングされた時系列データをソフトウェア処理側に格納する、大容量の記憶デバイスを用意しなければならないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、インタフェースの伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができるＡＰＤ測定装置及び方法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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載されたＡＰＤ測定装置は、ハードウェアで構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部３とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置１において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部１３〜１８と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部２１と、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別部２３と、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当部２４と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部に前記符号を転送する第２データ転送部２５とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載されたＡＰＤ測定装置は、ハードウェアで構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部３とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置１において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部１３〜１８と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部２１と、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出部２６と、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別部２７と、
前記レベル照合判別部からの前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当部２４と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部３に前記符号を転送する第２データ転送部２５とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復号化して復元することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載されたＡＰＤ測定方法は、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別ステップと、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載されたＡＰＤ測定方法は、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出ステップと、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別ステップと、
前記レベル照合判別ステップで得られた前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＡＰＤ測定装置によれば、サンプリングした周波数帯域成分毎の信号レベルを非可逆符号化により圧縮することができ、インタフェースの伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１形態のＡＰＤ測定装置のシステム構成を示す機能ブロック図である。
【図２】２次元マップ作成部で作成する２次元マップの概念図である。
【図３】マスクパターンの実施例を示す説明図である。
【図４】ソフトウェア処理部のシステム構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る第２形態のＡＰＤ測定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者等によりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれる。
【００２３】
［１．第１形態］
（１−１．装置構成）
まず、図１を参照しながら、本発明に係る第１形態のＡＰＤ測定装置の構成について説明する。なお、以下に示す実施形態では、屋外等で受信される外来電波から得られる信号を測定対象信号としてＡＰＤを測定する例について説明する。
【００２４】
図１に示すように、第１形態のＡＰＤ測定装置１は、各種ハードウェアによって構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部３と、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３にデータ転送するためのインタフェース４とを備えている。
【００２５】
ハードウェア部２は、アンテナ１０を介してＲＦ（Radio Frequency ）信号を受信するＲＦ受信部１１と、ＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバータ１２（以下、単に「Ｄ／Ｃ」という）と、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１３と、デジタル信号に対して測定対象の帯域で帯域制限を行う帯域制限フィルタ１４と、帯域制限された信号をＩ成分とＱ成分とに分離するＩ／Ｑ分離部１５と、測定対象として予め定められた各周波数帯域成分を抽出するフィルタバンク１６と、周波数帯域成分毎に包絡線検波する包絡線検波部１７と、包絡線検波の結果を対数変換する対数変換部１８とを備えている。
【００２６】
フィルタバンク１６は、測定対象の各周波数帯域成分のＩ成分とＱ成分とにそれぞれ対応する複数のバンドパスフィルタによって構成される。また、包絡線検波部１７は、測定対象の各周波数帯域成分にそれぞれ対応する複数の包絡線検波回路によって構成され、各包絡線検波回路は、該当する周波数帯域成分Ｉ成分とＱ成分とに基づいて自乗検波することにより、各周波数帯域成分の信号レベルを算出する。
【００２７】
対数変換部１８は、各包絡線検波回路に対応した複数の対数変換回路によって構成され、各周波数帯域成分の信号レベルをｄＢ単位に対数変換するようになっている。すなわち、測定対象の周波数帯域成分と信号レベルを所定レベル毎に量子化するときの解像度とに応じて分割（例えば、ダイナミックレンジが１００ｄＢで０．１ｄＢ間隔に１０００分割）している。
【００２８】
なお、本形態におけるＡ／Ｄ変換部１３、帯域制限フィルタ１４、Ｉ／Ｑ分離部１５、フィルタバンク１６、包絡線検波部１７及び対数変換部１８は、本発明における信号レベル取得部を構成する。
【００２９】
カウンタ部１９は、測定対象の周波数帯域成分と、信号レベルを量子化するときの解像度に応じた複数のカウンタによって構成され、対数変換された信号レベルの出現頻度を周波数帯域成分毎に累積する。例えば、カウンタ部１９は、測定対象の周波数帯域成分の数をＮとし、ダイナミックレンジを１００ｄＢとし、０．１ｄＢ毎の信号履歴を蓄積する場合には、１０００×Ｎ個のカウンタによって構成される。
【００３０】
第１データ転送部２０は、カウンタ部１９を構成する各カウンタの値を一定の時間間隔Ｔ（例えば、１秒間隔）でソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送する。なお、カウンタ部１９を構成する各カウンタは、時間間隔Ｔで第１データ転送部２０にカウント値の転送が終わると自動的にカウント値を０にする処理を行う。
【００３１】
さらに、ハードウェア部２は、２次元マップ作成部２１と、記憶部２２と、パターン照合判別部２３と、符号割当部２４と、第２データ転送部２５とを備えている。
【００３２】
２次元マップ作成部２１は、図２に示すように、縦軸を対数変換部１８で分割された信号レベル（本例では１００レベルに分割）としたレベル軸（ｄＢ）、横軸を帯域制限フィルタ１４の仕様に応じたサンプリング周期（例えば測定帯域が１ＭＨｚの場合にその帯域の１０倍の１０Ｍ／秒の間隔）の時間間隔に基づき分割した時間とした時間軸（ｔ）とし、これらの交点位置に対応する周波数帯域成分毎の信号レベルを量子化して「０」又は「１」のエリアで表現した２次元マップを作成する。すなわち、マップ中のある時間ｔにおける周波数帯域成分の信号レベル「１」は１つということになる。そして、このマップ上における任意のエリア（少なくとも時間軸方向又はレベル軸方向に２エリア以上）を包含するよう所定間隔毎にブロック単位で分割している。図例では４エリアを１つのブロックとして区切られている。
【００３３】
記憶部２２は、２次元マップ作成部２１において区切られたブロック内の信号レベルと類似度を比較するためにブロック内のエリア数に基づき生成されたマスクパターンを複数記憶している。本例では４つのエリアを１つのブロックとして分割しているため、図３（ａ）〜（ｉ）に示すように最大９種類のマスクパターンが存在し、少なくとも図３（ａ）、図３（ｂ）〜（ｅ）のうちの何れか１つ、図３（ｆ）〜（ｉ）のうちの１つの合計３パターンあればよい。また、記憶部２２は、各マスクパターンを符号化する際に割り当てられる符号と各マスクパターンとを関連付けた符号化処理情報を記憶している。さらに、記憶部２２は、マスクパターンに割り当てた符号をソフトウェア処理部３に対してどのような順序とタイミングで転送するかを定義した転送ルール情報を記憶している。
【００３４】
パターン照合判別部２３は、２次元マップ生成部２１にてブロック化されたブロックを構成する各エリアの信号レベルと、記憶部２２に記憶された各種マスクパターンとを照合して類似度が一番高いマスクパターンを選別し、その選別したマスクパターンに応じたマスクパターン情報を符号割当部２４に出力している。
【００３５】
符号割当部２４は、記憶部２２の符号化処理情報に基づき、パターン照合判別部２３からのマスクパターン情報に対し、各マスクパターンに応じた符号を割り当ててデータ転送部に出力している。例えば、図３におけるマスクパターンのうち図３（ａ）、（ｂ）、（ｆ）の３つのマスクパターンを使用した場合、図３（ａ）のパターンに「０１」、図３（ｂ）のパターンに「１０」、図３（ｆ）のパターンに「１１」のようにそれぞれ符号を割り当てる。これにより、ブロック内の情報が非可逆符号化され、図２の例ではブロック内の４エリアの情報を１つの情報として圧縮されたことになる。
【００３６】
第２データ転送部２５は、符号割当部２４にて各マスクパターンに割り当てられた符号を記憶部２２に記憶された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでインタフェース４を介してソフトウェア処理部３に転送している。
【００３７】
図４に示すように、ソフトウェア処理部３は、インタフェース４を構成するバスにそれぞれ接続された、制御部３０と、記憶部３１と、キーボード装置やポインティングデバイス等からなる入力部３２と、液晶ディスプレイ等の表示装置からなる表示部３３とを備えている。
【００３８】
記憶部３１は、例えばＲＯＭやＲＡＭなどの半導体メモリやＨＤＤで構成され、第２データ転送部２５からのＡＰＤ測定を実行するための処理プログラム等のソフトウェア処理部３を構成する各部を機能させるための各種プログラムが記憶されている。また、記憶部３１は、第１データ転送部２０からのカウント値、第２データ転送部２５からの符号、各マスクパターンと割り当てられる符号とを関連付けした符号化処理情報、制御部３０によって復号された各ブロックの信号レベルの復元情報等を記憶している。さらに、記憶部３１は、ハードウェア部の記憶部３１に記憶される転送ルール情報を受信ルール情報として記憶している。この受信ルール情報は、ハードウェア部２から転送されるマスクパターンの符号を、転送された順序と同一のタイミングで復号するための情報となる。
【００３９】
制御部３０は、記憶部３１に記憶された各種プログラムを実行することにより、ソフトウェア処理部３を構成する各部の処理制御を行っている。また、制御部３０は、第１データ転送部２０から転送された各カウンタのカウンタ値に基づき算出したＡＰＤ及び復元した各周波数帯域成分の信号レベルを表示部３３に表示制御している。さらに、制御部３０は、ハードウェア部２からの符号を記憶部３１に記憶された符号化処理情報と受信ルール情報とに基づき、周波数帯域成分毎の信号レベルを復号するとともに、入力部３２からの表示指示に応じて表示部３３に表示制御している。
【００４０】
（１−２．処理動作）
次に、第１形態におけるＡＰＤ測定装置１の処理動作について説明する。まず、入力部３２からの入力指示に従いＡＰＤの測定が開始され、アンテナ１０を介してＲＦ受信部１１でＲＦ信号を受信し、このＲＦ信号をＤ／Ｃ１２、Ａ／Ｄ変換部１３、帯域制限フィルタ１４、Ｉ／Ｑ分離部１５、フィルタバンク１６、包絡線検波部１７及び対数変換部１８によって測定対象信号の周波数成分毎の信号レベルが取得される。
【００４１】
このように取得された測定対象信号の周波数帯域成分毎の信号レベルの値は、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３へ転送され、記憶部３１に周波数帯域成分毎に格納される。
【００４２】
また、ハードウェア部２において、縦軸を対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸、横軸を帯域制限フィルタ１４の仕様に応じたサンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間とした時間軸とし、これらの交点位置に対応する周波数帯域成分毎の信号レベルを量子化して２次元マップを作成する。
【００４３】
作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、記憶部２２に記憶された各種マスクパターンとを照合して類似度が一番高いマスクパターンを選別する。そして、選別されたマスクパターンに応じたマスクパターン情報と符号化処理情報に基づき各マスクパターンに応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送する。
【００４４】
ソフトウェア処理部３は、ハードウェア部２からの符号を符号化処理情報と受信ルール情報とに基づき周波数帯域成分毎の信号レベルを復号している。
【００４５】
以上説明したように、上述した第１形態のＡＰＤ測定装置１は、対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸と、サンプリング周期に応じた時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成する。次に、作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルに類似度が一番高いマスクパターンを選別する。そして、このマスクパターンに応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送している。
【００４６】
これにより、サンプリングした周波数帯域成分毎の信号レベルを非可逆符号化により圧縮することができ、インタフェース４の伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができる。
【００４７】
なお、本形態において、インタフェース４の転送容量や記憶デバイスの記憶容量にある程度余裕がある場合は、分割するブロック内のエリア数に応じたパターン数だけ予めマスクパターンを用意しておくことで、ソフトウェア処理部３による復号化の際に信号レベルの再現性を向上させることができる。
【００４８】
［２．第２形態］
（２−１．装置構成）
次に、本発明に係る第２形態のＡＰＤ測定装置１について説明する。なお、本形態においては、上述した第１形態のＡＰＤ測定装置１と同様の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図５に示すように、第２形態のＡＰＤ測定装置１では、第１形態のＡＰＤ測定装置１を構成するハードウェア部２の構成に、２次元マップ作成部２１で作成した２次元マップ上で分割したブロック内の信号レベルの平均値を算出する平均レベル値算出部２６と、算出した平均レベル値が予め設定された符号化処理情報（所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲と範囲毎に割り当てられた符号とが関連付けされた情報）とを照合判別して該当するレベル範囲に対応する符号情報を出力するレベル照合判別部２７とを新たな構成要件として具備している。
【００５０】
また、第２形態では、これら構成要件を備えているため、記憶部２２は上述した符号化処理情報を記憶し、符号割当部２４はレベル照合判別部２７からの符号情報に対応した符号を割り当てる処理を行う構成となっている。
【００５１】
平均レベル値算出部２６は、２次元マップ上で分割されたブロック内の各エリアの信号レベルに対応するｄＢ値（すなわち、判別対象となるブロック内において信号レベルが「１」であるエリアのｄＢ値）を平均化し、算出した平均レベル値をレベル照合判別部２７に出力している。
【００５２】
レベル照合判別部２７は、平均レベル値算出部２６からの平均レベル値と記憶部２２に記憶した符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲に対応する符号情報を符号割当部２４に出力している。
【００５３】
（２−２．処理動作）
次に、第２形態のＡＰＤ測定装置１における処理動作について説明する。なお、測定開始から測定対象信号の周波数成分毎の信号レベルが取得されるまでの処理内容は第１形態と同様のため省略し、第２形態の要部となる処理内容についてのみを説明する。
【００５４】
ハードウェア部２において、縦軸を対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸、横軸を帯域制限フィルタ１４の仕様に応じたサンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間とした時間軸とし、これらの交点位置に対応する周波数帯域成分毎の信号レベルを量子化して２次元マップを作成する。
【００５５】
作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロック内の信号レベルの平均値を算出する。そして、レベル照合判別部２７において算出した平均レベル値と記憶部２２に記憶された符号化処理情報とを照合して平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲に応じた符号情報に基づき符号割当部２４で符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送する。
【００５６】
ソフトウェア処理部３は、ハードウェア部２からの符号を符号化処理情報と受信ルール情報とに基づき周波数帯域成分毎の信号レベルを復号している。
【００５７】
以上説明したように、上述した第２形態のＡＰＤ測定装置１は、対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸と、サンプリング周期に応じた時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成する。次に、作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロック内の信号レベルの平均値を算出する。そして、予め設定された符号化処理情報と算出した平均レベル値とを照合判別して該当するレベル範囲に応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送している。
【００５８】
これにより、サンプリングした周波数帯域成分毎の信号レベルを非可逆符号化により圧縮することができ、インタフェース４の伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができる。
【００５９】
また、上述した形態では、２次元マップ上の全てのブロック内の平均レベル値を算出して符号化したものをソフトウェア処理部３で復元する構成で説明したが、これに限定されるものではなく、２次元マップ上においてユーザが必要とするブロックを選択し、このブロック内の平均レベル値のみを符号化してその他のブロックに関しては最短符号を割り当てて転送するよう設定することで、ソフトウェア処理部３による復号化の負担を軽減させることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＡＰＤ測定装置
２…ハードウェア部
３…ソフトウェア処理部
４…インタフェース
１０…アンテナ
１１…ＲＦ受信部
１２…Ｄ／Ｃ
１３…Ａ／Ｄ変換部
１４…帯域制限フィルタ
１５…Ｉ／Ｑ分離部
１６…フィルタバンク
１７…包絡線検波部
１８…対数変換部
１９…カウンタ部
２０…第１データ転送部
２１…２次元マップ作成部
２２、３１…記憶部
２３…パターン照合判別部
２４…符号割当部
２５…第２データ転送部
２６…平均レベル値算出部
２７…レベル照合判別部
３０…制御部
３２…入力部
３３…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の周波数成分を分析し、各周波数成分の大きさが所定時間中に所定の閾値を超える時間率の累積分布を示す振幅確率分布（Amplitude Probability Distribution：ＡＰＤ）を測定するＡＰＤ測定装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＰＤ測定は、振幅が一定レベルを超える受信信号の時間確率を求める統計データの取得方法の１つであり、統計的に受信信号を観測することにより、瞬時に見て取れない信号特性を観測することができる。
【０００３】
従来のＡＰＤ測定器としては、受信信号をアナログデジタル変換器（以下、単に「Ａ／Ｄ変換器」という）でデジタルデータに変換して、その出力をフィルタバンクで複数の周波数帯域成分に振り分けて、各周波数帯域成分の振幅を個々に所望の量で重み付けをして合成し、その出力を受けて重み付けＡＰＤが合成後の合成振幅の発生頻度に基づく確率を求め、求めた確率を様々な形態で表示部に表示させるものがある（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００４】
このようなＡＰＤ測定器の測定対象とする信号の帯域が広い場合には、時間的な信号の振る舞いをつぶさに観測しようとすると、この帯域のなかで最も高い周波数の２倍以上の速さで信号をサンプリングして観測する必要がある。さらに、ＡＰＤを測定する際は、帯域の１０倍以上のサンプリングが必要とされる。例えば、測定帯域が１０ＭＨｚの場合は、その帯域の１０倍の１０Ｍ×１０＝１００Ｍ／秒でサンプリングしてデータを観測する必要がある。
【０００５】
この膨大なデータのＡＰＤを測定する場合には、データを実時間処理で記憶し累積する必要が生じてくる。この実時間処理を減らすため、従来のＡＰＤ測定器は、サンプリングしたデータを実用に差し支えない精度で量子化して、ある一定時間（例えば、１秒間）あたりの出現頻度を蓄えることにより、確率密度関数（ＰＤＦ、Probability Density function）のデータを作成する。
【０００６】
このＰＤＦデータは、一定時間毎（例えば、１秒毎）に発生するので、ＰＤＦデータを累積加算して求める分布関数であるＡＰＤ統計データを作成する処理は、実時間で実行する必要はなく、一定時間毎に処理することができて、表示処理や信号処理等のより複雑なハードウェアでは対応しがたい処理を容易に処理できるソフトウェア処理により実行することができる。
【０００７】
ソフトウェア処理は、処理速度の点ではハードウェアに比べれば遅いが、製造コスト面や将来の技術継承性では非常によい実現方法であり、判断子を含む制御等のような、より複雑な処理ができ、ソフトウェア処理の有用性を含めてハードウェア処理との並存が有効な実現手段となる。
【０００８】
このように従来のＡＰＤ測定器は、実時間処理と非実時間処理との２つの処理によってＡＰＤ測定を実現するようになっている。ここで、実時間処理は、ハードウェアによって処理され、非実時間処理はソフトウェアによって処理される。
【０００９】
ハードウェアにおいては、受信信号が、同相（In-Phase、以下、単に「Ｉ」という）成分と直交（Quadrature-Phase、以下、単に「Ｑ」という）成分とに分離され、包絡線検波され、対数変換される。
【００１０】
ここで、信号レベルを０．１ｄＢ毎にカウントする場合には、１０００個のカウンタを用意することにより、ダイナミックレンジが１００ｄＢで０，１ｄＢ毎の信号履歴を累積することができる。同様に、信号レベルを０．０５ｄＢ毎にカウントする場合には、２０００個のカウンタを用意することにより、ダイナミックレンジが１００ｄＢで０．０５ｄＢ毎の信号履歴を蓄積することができる。
【００１１】
これらのカウンタは、各周波数帯域成分に対して用意する必要があるため、例えば、サンプリング周期を１００Ｍ／ｓとし、カウンタの量子化したレベルを１０００段階と仮定すると、１秒間に最大１００Ｍ個×１０００個のカウントの内容値がハードウェアからソフトウェア処理側に転送される。１００Ｍまでの整数値は２８ビットで表現できるため、この例では、各周波数帯域成分に対するカウント値は、２８×１０００＝２８ｋｂ／ｓで転送されることになる。一方、包絡線検波後の時系列データの転送の場合は、毎秒１００Ｍ／ｓ×１６ビット（１サンプルあたり１６ｂｉｔとする。）となる、１．６Ｇｂ／ｓの転送量を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２７５４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ＡＰＤ測定においても、サンプリングされた各信号レベルを知りたいというニーズがある。例えば、ＡＰＤ測定時に異常値が検出されたときに、その時刻でどのような信号が出現していたかを知ることで、異常発生の要因の究明やその対策を講じる有益な情報となる。
【００１４】
しかしながら、従来のＡＰＤ測定装置では、ミクロな立場で観測しようとすると、時間軸の捕捉率が高まるため、前述のようにハードウェアからソフトウェア処理側に大量の時系列データを転送するインタフェースの伝送容量や、ソフトウェア処理側の記憶容量が不足してしまうため、大量のサンプリングされた時系列データをソフトウェア処理側に格納する、大容量の記憶デバイスを用意しなければならないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、インタフェースの伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができるＡＰＤ測定装置及び方法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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載されたＡＰＤ測定装置は、ハードウェアで構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部３とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置１において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部１３〜１８と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部２１と、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別部２３と、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当部２４と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部に前記符号を転送する第２データ転送部２５とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載されたＡＰＤ測定装置は、ハードウェアで構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部３とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置１において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部１３〜１８と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部２１と、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出部２６と、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別部２７と、
前記レベル照合判別部からの前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当部２４と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部３に前記符号を転送する第２データ転送部２５とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復号化して復元することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載されたＡＰＤ測定方法は、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別ステップと、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載されたＡＰＤ測定方法は、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出ステップと、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別ステップと、
前記レベル照合判別ステップで得られた前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＡＰＤ測定装置によれば、サンプリングした周波数帯域成分毎の信号レベルを非可逆符号化により圧縮することができ、インタフェースの伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１形態のＡＰＤ測定装置のシステム構成を示す機能ブロック図である。
【図２】２次元マップ作成部で作成する２次元マップの概念図である。
【図３】マスクパターンの実施例を示す説明図である。
【図４】ソフトウェア処理部のシステム構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る第２形態のＡＰＤ測定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者等によりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれる。
【００２３】
［１．第１形態］
（１−１．装置構成）
まず、図１を参照しながら、本発明に係る第１形態のＡＰＤ測定装置の構成について説明する。なお、以下に示す実施形態では、屋外等で受信される外来電波から得られる信号を測定対象信号としてＡＰＤを測定する例について説明する。
【００２４】
図１に示すように、第１形態のＡＰＤ測定装置１は、各種ハードウェアによって構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部３と、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３にデータ転送するためのインタフェース４とを備えている。
【００２５】
ハードウェア部２は、アンテナ１０を介してＲＦ（Radio Frequency ）信号を受信するＲＦ受信部１１と、ＲＦ信号をベースバンド信号にダウンコンバートするダウンコンバータ１２（以下、単に「Ｄ／Ｃ」という）と、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１３と、デジタル信号に対して測定対象の帯域で帯域制限を行う帯域制限フィルタ１４と、帯域制限された信号をＩ成分とＱ成分とに分離するＩ／Ｑ分離部１５と、測定対象として予め定められた各周波数帯域成分を抽出するフィルタバンク１６と、周波数帯域成分毎に包絡線検波する包絡線検波部１７と、包絡線検波の結果を対数変換する対数変換部１８とを備えている。
【００２６】
フィルタバンク１６は、測定対象の各周波数帯域成分のＩ成分とＱ成分とにそれぞれ対応する複数のバンドパスフィルタによって構成される。また、包絡線検波部１７は、測定対象の各周波数帯域成分にそれぞれ対応する複数の包絡線検波回路によって構成され、各包絡線検波回路は、該当する周波数帯域成分Ｉ成分とＱ成分とに基づいて自乗検波することにより、各周波数帯域成分の信号レベルを算出する。
【００２７】
対数変換部１８は、各包絡線検波回路に対応した複数の対数変換回路によって構成され、各周波数帯域成分の信号レベルをｄＢ単位に対数変換するようになっている。すなわち、測定対象の周波数帯域成分と信号レベルを所定レベル毎に量子化するときの解像度とに応じて分割（例えば、ダイナミックレンジが１００ｄＢで０．１ｄＢ間隔に１０００分割）している。
【００２８】
なお、本形態におけるＡ／Ｄ変換部１３、帯域制限フィルタ１４、Ｉ／Ｑ分離部１５、フィルタバンク１６、包絡線検波部１７及び対数変換部１８は、本発明における信号レベル取得部を構成する。
【００２９】
カウンタ部１９は、測定対象の周波数帯域成分と、信号レベルを量子化するときの解像度に応じた複数のカウンタによって構成され、対数変換された信号レベルの出現頻度を周波数帯域成分毎に累積する。例えば、カウンタ部１９は、測定対象の周波数帯域成分の数をＮとし、ダイナミックレンジを１００ｄＢとし、０．１ｄＢ毎の信号履歴を蓄積する場合には、１０００×Ｎ個のカウンタによって構成される。
【００３０】
第１データ転送部２０は、カウンタ部１９を構成する各カウンタの値を一定の時間間隔Ｔ（例えば、１秒間隔）でソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送する。なお、カウンタ部１９を構成する各カウンタは、時間間隔Ｔで第１データ転送部２０にカウント値の転送が終わると自動的にカウント値を０にする処理を行う。
【００３１】
さらに、ハードウェア部２は、２次元マップ作成部２１と、記憶部２２と、パターン照合判別部２３と、符号割当部２４と、第２データ転送部２５とを備えている。
【００３２】
２次元マップ作成部２１は、図２に示すように、縦軸を対数変換部１８で分割された信号レベル（本例では１００レベルに分割）としたレベル軸（ｄＢ）、横軸を帯域制限フィルタ１４の仕様に応じたサンプリング周期（例えば測定帯域が１ＭＨｚの場合にその帯域の１０倍の１０Ｍ／秒の間隔）の時間間隔に基づき分割した時間とした時間軸（ｔ）とし、これらの交点位置に対応する周波数帯域成分毎の信号レベルを量子化して「０」又は「１」のエリアで表現した２次元マップを作成する。すなわち、マップ中のある時間ｔにおける周波数帯域成分の信号レベル「１」は１つということになる。そして、このマップ上における任意のエリア（少なくとも時間軸方向又はレベル軸方向に２エリア以上）を包含するよう所定間隔毎にブロック単位で分割している。図例では４エリアを１つのブロックとして区切られている。
【００３３】
記憶部２２は、２次元マップ作成部２１において区切られたブロック内の信号レベルと類似度を比較するためにブロック内のエリア数に基づき生成されたマスクパターンを複数記憶している。本例では４つのエリアを１つのブロックとして分割しているため、図３（ａ）〜（ｉ）に示すように最大９種類のマスクパターンが存在し、少なくとも図３（ａ）、図３（ｂ）〜（ｅ）のうちの何れか１つ、図３（ｆ）〜（ｉ）のうちの１つの合計３パターンあればよい。また、記憶部２２は、各マスクパターンを符号化する際に割り当てられる符号と各マスクパターンとを関連付けた符号化処理情報を記憶している。さらに、記憶部２２は、マスクパターンに割り当てた符号をソフトウェア処理部３に対してどのような順序とタイミングで転送するかを定義した転送ルール情報を記憶している。
【００３４】
パターン照合判別部２３は、２次元マップ生成部２１にてブロック化されたブロックを構成する各エリアの信号レベルと、記憶部２２に記憶された各種マスクパターンとを照合して類似度が一番高いマスクパターンを選別し、その選別したマスクパターンに応じたマスクパターン情報を符号割当部２４に出力している。
【００３５】
符号割当部２４は、記憶部２２の符号化処理情報に基づき、パターン照合判別部２３からのマスクパターン情報に対し、各マスクパターンに応じた符号を割り当ててデータ転送部に出力している。例えば、図３におけるマスクパターンのうち図３（ａ）、（ｂ）、（ｆ）の３つのマスクパターンを使用した場合、図３（ａ）のパターンに「０１」、図３（ｂ）のパターンに「１０」、図３（ｆ）のパターンに「１１」のようにそれぞれ符号を割り当てる。これにより、ブロック内の情報が非可逆符号化され、図２の例ではブロック内の４エリアの情報を１つの情報として圧縮されたことになる。
【００３６】
第２データ転送部２５は、符号割当部２４にて各マスクパターンに割り当てられた符号を記憶部２２に記憶された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでインタフェース４を介してソフトウェア処理部３に転送している。
【００３７】
図４に示すように、ソフトウェア処理部３は、インタフェース４を構成するバスにそれぞれ接続された、制御部３０と、記憶部３１と、キーボード装置やポインティングデバイス等からなる入力部３２と、液晶ディスプレイ等の表示装置からなる表示部３３とを備えている。
【００３８】
記憶部３１は、例えばＲＯＭやＲＡＭなどの半導体メモリやＨＤＤで構成され、第２データ転送部２５からのＡＰＤ測定を実行するための処理プログラム等のソフトウェア処理部３を構成する各部を機能させるための各種プログラムが記憶されている。また、記憶部３１は、第１データ転送部２０からのカウント値、第２データ転送部２５からの符号、各マスクパターンと割り当てられる符号とを関連付けした符号化処理情報、制御部３０によって復号された各ブロックの信号レベルの復元情報等を記憶している。さらに、記憶部３１は、ハードウェア部の記憶部３１に記憶される転送ルール情報を受信ルール情報として記憶している。この受信ルール情報は、ハードウェア部２から転送されるマスクパターンの符号を、転送された順序と同一のタイミングで復号するための情報となる。
【００３９】
制御部３０は、記憶部３１に記憶された各種プログラムを実行することにより、ソフトウェア処理部３を構成する各部の処理制御を行っている。また、制御部３０は、第１データ転送部２０から転送された各カウンタのカウンタ値に基づき算出したＡＰＤ及び復元した各周波数帯域成分の信号レベルを表示部３３に表示制御している。さらに、制御部３０は、ハードウェア部２からの符号を記憶部３１に記憶された符号化処理情報と受信ルール情報とに基づき、周波数帯域成分毎の信号レベルを復号するとともに、入力部３２からの表示指示に応じて表示部３３に表示制御している。
【００４０】
（１−２．処理動作）
次に、第１形態におけるＡＰＤ測定装置１の処理動作について説明する。まず、入力部３２からの入力指示に従いＡＰＤの測定が開始され、アンテナ１０を介してＲＦ受信部１１でＲＦ信号を受信し、このＲＦ信号をＤ／Ｃ１２、Ａ／Ｄ変換部１３、帯域制限フィルタ１４、Ｉ／Ｑ分離部１５、フィルタバンク１６、包絡線検波部１７及び対数変換部１８によって測定対象信号の周波数成分毎の信号レベルが取得される。
【００４１】
このように取得された測定対象信号の周波数帯域成分毎の信号レベルの値は、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３へ転送され、記憶部３１に周波数帯域成分毎に格納される。
【００４２】
また、ハードウェア部２において、縦軸を対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸、横軸を帯域制限フィルタ１４の仕様に応じたサンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間とした時間軸とし、これらの交点位置に対応する周波数帯域成分毎の信号レベルを量子化して２次元マップを作成する。
【００４３】
作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、記憶部２２に記憶された各種マスクパターンとを照合して類似度が一番高いマスクパターンを選別する。そして、選別されたマスクパターンに応じたマスクパターン情報と符号化処理情報に基づき各マスクパターンに応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送する。
【００４４】
ソフトウェア処理部３は、ハードウェア部２からの符号を符号化処理情報と受信ルール情報とに基づき周波数帯域成分毎の信号レベルを復号している。
【００４５】
以上説明したように、上述した第１形態のＡＰＤ測定装置１は、対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸と、サンプリング周期に応じた時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成する。次に、作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルに類似度が一番高いマスクパターンを選別する。そして、このマスクパターンに応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送している。
【００４６】
これにより、サンプリングした周波数帯域成分毎の信号レベルを非可逆符号化により圧縮することができ、インタフェース４の伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができる。
【００４７】
なお、本形態において、インタフェース４の転送容量や記憶デバイスの記憶容量にある程度余裕がある場合は、分割するブロック内のエリア数に応じたパターン数だけ予めマスクパターンを用意しておくことで、ソフトウェア処理部３による復号化の際に信号レベルの再現性を向上させることができる。
【００４８】
［２．第２形態］
（２−１．装置構成）
次に、本発明に係る第２形態のＡＰＤ測定装置１について説明する。なお、本形態においては、上述した第１形態のＡＰＤ測定装置１と同様の構成要件については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図５に示すように、第２形態のＡＰＤ測定装置１では、第１形態のＡＰＤ測定装置１を構成するハードウェア部２の構成に、２次元マップ作成部２１で作成した２次元マップ上で分割したブロック内の信号レベルの平均値を算出する平均レベル値算出部２６と、算出した平均レベル値が予め設定された符号化処理情報（所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲と範囲毎に割り当てられた符号とが関連付けされた情報）とを照合判別して該当するレベル範囲に対応する符号情報を出力するレベル照合判別部２７とを新たな構成要件として具備している。
【００５０】
また、第２形態では、これら構成要件を備えているため、記憶部２２は上述した符号化処理情報を記憶し、符号割当部２４はレベル照合判別部２７からの符号情報に対応した符号を割り当てる処理を行う構成となっている。
【００５１】
平均レベル値算出部２６は、２次元マップ上で分割されたブロック内の各エリアの信号レベルに対応するｄＢ値（すなわち、判別対象となるブロック内において信号レベルが「１」であるエリアのｄＢ値）を平均化し、算出した平均レベル値をレベル照合判別部２７に出力している。
【００５２】
レベル照合判別部２７は、平均レベル値算出部２６からの平均レベル値と記憶部２２に記憶した符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲に対応する符号情報を符号割当部２４に出力している。
【００５３】
（２−２．処理動作）
次に、第２形態のＡＰＤ測定装置１における処理動作について説明する。なお、測定開始から測定対象信号の周波数成分毎の信号レベルが取得されるまでの処理内容は第１形態と同様のため省略し、第２形態の要部となる処理内容についてのみを説明する。
【００５４】
ハードウェア部２において、縦軸を対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸、横軸を帯域制限フィルタ１４の仕様に応じたサンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間とした時間軸とし、これらの交点位置に対応する周波数帯域成分毎の信号レベルを量子化して２次元マップを作成する。
【００５５】
作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロック内の信号レベルの平均値を算出する。そして、レベル照合判別部２７において算出した平均レベル値と記憶部２２に記憶された符号化処理情報とを照合して平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲に応じた符号情報に基づき符号割当部２４で符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送する。
【００５６】
ソフトウェア処理部３は、ハードウェア部２からの符号を符号化処理情報と受信ルール情報とに基づき周波数帯域成分毎の信号レベルを復号している。
【００５７】
以上説明したように、上述した第２形態のＡＰＤ測定装置１は、対数変換部１８で分割された信号レベルとしたレベル軸と、サンプリング周期に応じた時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成する。次に、作成された２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割し、分割したブロック内の信号レベルの平均値を算出する。そして、予め設定された符号化処理情報と算出した平均レベル値とを照合判別して該当するレベル範囲に応じた符号を割り当て、第２データ転送部２５から転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングでソフトウェア処理部３に転送している。
【００５８】
これにより、サンプリングした周波数帯域成分毎の信号レベルを非可逆符号化により圧縮することができ、インタフェース４の伝送容量やソフトウェア処理側の記憶容量が不足することなく大量の時系列データをソフトウェア処理側に転送することができる。
【００５９】
また、上述した形態では、２次元マップ上の全てのブロック内の平均レベル値を算出して符号化したものをソフトウェア処理部３で復元する構成で説明したが、これに限定されるものではなく、２次元マップ上においてユーザが必要とするブロックを選択し、このブロック内の平均レベル値のみを符号化してその他のブロックに関しては最短符号を割り当てて転送するよう設定することで、ソフトウェア処理部３による復号化の負担を軽減させることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＡＰＤ測定装置
２…ハードウェア部
３…ソフトウェア処理部
４…インタフェース
１０…アンテナ
１１…ＲＦ受信部
１２…Ｄ／Ｃ
１３…Ａ／Ｄ変換部
１４…帯域制限フィルタ
１５…Ｉ／Ｑ分離部
１６…フィルタバンク
１７…包絡線検波部
１８…対数変換部
１９…カウンタ部
２０…第１データ転送部
２１…２次元マップ作成部
２２、３１…記憶部
２３…パターン照合判別部
２４…符号割当部
２５…第２データ転送部
２６…平均レベル値算出部
２７…レベル照合判別部
３０…制御部
３２…入力部
３３…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードウェアで構成されるハードウェア部（２）と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部（３）とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置（１）において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部（１３〜１８）と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部（２１）と、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別部（２３）と、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当部（２４）と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部３に前記符号を転送する第２データ転送部（２５）とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元することを特徴とするＡＰＤ測定装置。
【請求項２】
ハードウェアで構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部（３）とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置（１）において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部（１３〜１８）と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部（２１）と、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出部（２６）と、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別部（２７）と、
前記レベル照合判別部からの前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当部（２４）と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部３に前記符号を転送する第２データ転送部（２５）とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復号化して復元することを特徴とするＡＰＤ測定装置。
【請求項３】
測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別ステップと、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とするＡＰＤ測定方法。
【請求項４】
測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出ステップと、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別ステップと、
前記レベル照合判別ステップで得られた前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とするＡＰＤ測定方法。
【請求項１】
ハードウェアで構成されるハードウェア部（２）と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部（３）とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置（１）において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部（１３〜１８）と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部（２１）と、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別部（２３）と、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当部（２４）と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部３に前記符号を転送する第２データ転送部（２５）とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元することを特徴とするＡＰＤ測定装置。
【請求項２】
ハードウェアで構成されるハードウェア部２と、ソフトウェア処理を実行するソフトウェア処理部（３）とを備え、測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置（１）において、
前記ハードウェア部は、前記所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得部（１３〜１８）と、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成部（２１）と、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出部（２６）と、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別部（２７）と、
前記レベル照合判別部からの前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当部（２４）と、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記ソフトウェア処理部３に前記符号を転送する第２データ転送部（２５）とを備え、
前記ソフトウェア処理部は、前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記第２データ転送部からの前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復号化して復元することを特徴とするＡＰＤ測定装置。
【請求項３】
測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロックを構成する各エリアの信号レベルと、分割するブロック数に応じて予め設定されたマスクパターンとを照合し、前記照合対象であるブロックと類似度が一番高い前記マスクパターンを選別するパターン照合判別ステップと、
前記選択されたマスクパターンに応じた符号を割り当る符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とするＡＰＤ測定方法。
【請求項４】
測定対象信号の周波数成分を分析してＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
所定のサンプリング周期で取得した前記測定対象信号の予め定められた各周波数帯域成分の信号レベルを対数変換する信号レベル取得ステップと、
該対数変換された信号レベルをレベル軸、サンプリング周期の時間間隔に基づき分割した時間軸とで構成した周波数帯域成分毎の信号レベルの２次元マップを作成し、当該２次元マップにおける交点位置に対応した各エリアを包含するようブロック単位で分割する２次元マップ作成ステップと、
前記分割したブロック内の各エリアの信号レベルを平均化した平均レベル値を算出する平均レベル値算出ステップと、
前記算出された平均レベル値と、所定レベル毎に範囲分けしたときの各レベル範囲に対して割り当てられる符号が関連付けされた符号化処理情報とを照合して算出された平均レベル値が含まれるレベル範囲を見つけ出し、該当するレベル範囲の符号情報を出力するレベル照合判別ステップと、
前記レベル照合判別ステップで得られた前記符号情報に応じた符号を割り当てる符号割当ステップと、
予め設定された転送ルール情報に則った所定の順序とタイミングで前記符号を転送する転送ステップと、
前記転送ルール情報に対応した受信ルール情報に基づき前記符号を受信して各周波帯域数成分の信号レベルを復元する復号化ステップと、
を含むことを特徴とするＡＰＤ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０２９３８（Ｐ２０１２−２０２９３８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０２８０（Ｐ２０１１−７０２８０）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
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