ＡＰＤ測定装置
【課題】インタフェースの転送容量やソフトウェア処理側の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理側に転送することができるＡＰＤ測定装置を提供すること。
【解決手段】ハードウェア部２は、測定対象信号が所定のサンプリングレートでサンプリングされた各周波数帯域成分の信号レベルの時系列の差分値を算出する差分算出部２１と、差分値を可逆な可変長ビットに対応させたテーブルを格納するテーブル格納部２２と、信号レベルの時系列の差分値をテーブルに基づいて可変長ビットの列に変換するコード変換部２３と、ＡＰＤの作成用のＰＤＦデータと共に、周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値およびコード変換部２３によって変換された可変長ビットの列をソフトウェア処理部３に転送するバッファ２０、２４とを有する。
【解決手段】ハードウェア部２は、測定対象信号が所定のサンプリングレートでサンプリングされた各周波数帯域成分の信号レベルの時系列の差分値を算出する差分算出部２１と、差分値を可逆な可変長ビットに対応させたテーブルを格納するテーブル格納部２２と、信号レベルの時系列の差分値をテーブルに基づいて可変長ビットの列に変換するコード変換部２３と、ＡＰＤの作成用のＰＤＦデータと共に、周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値およびコード変換部２３によって変換された可変長ビットの列をソフトウェア処理部３に転送するバッファ２０、２４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＰＤ（Amplitude Probability Distribution、振幅確率分布）を測定するＡＰＤ測定装置に関する。
【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測定装置としては、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付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態様で表示部に表示させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなＡＰＤ測定装置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。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測定装置は、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測定装置は、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毎の信号履歴を蓄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】
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はある。例えば、ＡＰＤ測定時に異常値が検出されたときに、これらの信号レベルを解析することにより、何が起こったかを知ることができる。このように、どの時刻でどのような信号が出現していたかを知ることができれば異常時の例えば、現状分析やその対策に対して有益な情報となる。
【００１４】
信号レベルは、実時間で取得できないとしても、オフライン処理で後程、解析できればよい。すなわち、信号レベルとＡＰＤ統計データとを対にして解析することにより、ＡＰＤ測定中に起こった現象をミクロな立場とマクロな立場との視点で同時に把握することができるようになる。
【００１５】
しかしながら、従来のＡＰＤ測定装置は、ミクロな立場で観測しようとすると、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な時系列データを転送するインタフェースの転送容量や、ソフトウェア処理側の記憶容量が不足してしまうため、大量にサンプリングされた時系列信号をソフトウェア処理側に格納する、大量の記憶容量のデバイスを用意しなければならないといった課題があった。
【００１６】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理側の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた時系列の信号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】
【００１７】
本発明のＡＰＤ測定装置は、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、を備え、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置において、前記ハードウェア部は、前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得部（１３乃至１８）と、前記信号レベル取得部によって取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出部（２１）と、前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルを格納する第１テーブル格納部（２２）と、前記差分算出部によって算出された時系列の差分値を前記第１テーブルに基づいて前記可変長ビットの列に変換するコード変換部（２３）と、前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換部によって変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送部（２０、２４）と、を有し、前記ソフトウェア処理部は、前記第１テーブルと同一な第２テーブルを格納する第２テーブル格納部（３３）と、前記転送部から転送された可変長ビットの列を前記第２テーブルに基づいて前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元部（３０）と、を有している。
【００１８】
この構成により、本発明のＡＰＤ測定装置は、信号レベル取得部によって取得された信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出することにより、ソフトウェア処理部に送信するデータの出現分布の偏りを利用して可逆な可変長ビットに変換するため、可変長ビットによる符号量の圧縮率が向上する。
【００１９】
そして、本発明のＡＰＤ測定装置は、この圧縮率が向上した可変長ビットの列をソフトウェア処理部に転送するため、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理部の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理部に転送することができる。
【００２０】
例えば、前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられている。
【００２１】
なお、本発明のＡＰＤ測定装置は、前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整部（６３）を備えるようにしてもよい。
【００２２】
この構成により、本発明のＡＰＤ測定装置は、時系列データの出現頻度が変動する測定環境において出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けることにより、その測定環境に応じて第１および第２テーブルを調整することができるため、可変長ビットによる符号量の圧縮率をより向上させることができる。
【００２３】
また、本発明のＡＰＤ測定方法は、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、を備えたＡＰＤ測定装置（１）を用いて、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得ステップと、前記ハードウェア部が、前記信号レベル取得ステップで取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出ステップと、前記ハードウェア部が、前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルに基づいて、前記差分算出ステップで算出された時系列の差分値を前記可変長ビットの列に変換するコード変換ステップと、前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換ステップで変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送ステップと、前記ソフトウェア処理部が、前記第１テーブルと同一な第２テーブルに基づいて、前記ハードウェア部から転送された可変長ビットの列を前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元ステップと、を有する。
【００２４】
したがって、本発明のＡＰＤ測定方法は、信号レベル取得ステップで取得された信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出することにより、ソフトウェア処理部に送信するデータの出現分布の偏りを利用して可逆な可変長ビットに変換するため、可変長ビットによる符号量の圧縮率が向上する。
【００２５】
そして、本発明のＡＰＤ測定方法は、この圧縮率が向上した可変長ビットの列をソフトウェア処理部に転送するため、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理部の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理部に転送することができる。
【００２６】
例えば、前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられている。
【００２７】
また、本発明のＡＰＤ測定方法は、前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整ステップを有するようにしてもよい。
【００２８】
したがって、本発明のＡＰＤ測定方法は、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けることにより、測定環境に応じて第１および第２テーブルを調整することができるため、可変長ビットによる符号量の圧縮率をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理側の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理側に転送することができるＡＰＤ測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のブロック図であり、特に、ハードウェア部を詳細に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のハードウェア部を構成するテーブル格納部に格納されるテーブルの一例を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のブロック図であり、特に、ソフトウェア処理部を詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のソフトウェア処理部を構成する表示装置の表示例を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置の動作例を示すシーケンス図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置のブロック図であり、特に、ハードウェア部を詳細に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す本実施の形態においては、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。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置１は、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にデータを転送するためのインタフェース４とを備えている。
【００３３】
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受信器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（以下、単に「Ｄ／Ｃ」という）１２と、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器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。
【００３４】
なお、本実施の形態において、Ａ／Ｄ変換器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および対数変換部１８は、本発明における信号レベル取得部を構成する。
【００３５】
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。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の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ようになっている。
【００３６】
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。
【００３７】
また、ハードウェア部２は、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カウンタ部１９と、カウンタ部１９のカウント値をソフトウェア処理部３に転送するためのバッファ２０とを更に備えている。
【００３８】
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とに応じた複数のカウンタによって構成される。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。
【００３９】
バッファ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を介して転送するようになっている。なお、カウンタ部１９を構成する各カウンタは、時間間隔Ｔでバッファ２０にカウント値を転送し、カウント値を０にリセットするようになっている。
【００４０】
また、ハードウェア部２は、信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出する差分算出部２１と、これら差分値をハフマン符号のような可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルを格納するテーブル格納部２２と、差分算出部２１によって算出された時系列の差分値を第１テーブルに基づいて可変長ビットの列（以下、単に「可変長ビット列」という）に変換するコード変換部２３と、信号レベルの初期値およびコード変換部２３によって変換された可変長ビット列等をソフトウェア処理部３に転送するためのバッファ２４とを更に備えている。
【００４１】
差分算出部２１は、信号レベルを周波数帯域成分毎に保持し、次のサンプリング周期で取得された信号レベルとの差分値を周波数帯域成分毎に算出するようになっている。ここで、帯域制限された信号は、帯域幅の大きさに反比例して、信号レベルの時間的な変動が緩やかになる。これは、フーリエ変換・逆変換の時間分解能（△ｔ）と周波数分解能（△ｆ）との関係が一定であることからも理解できる。
【００４２】
すなわち、時系列で隣り合う狭い帯域の信号レベルは相関が高く、差分値が小さい部分に集中するため、本発明においては、信号レベルの時系列の差分値を適用することにより、コード変換部２３によって変換される可変長ビットによる符号量の圧縮率を向上させる。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、差分算出部２１は、時系列で連続する２つの信号レベルの差分値を算出するものとして説明するが、時系列で連続する３つ以上の信号レベルの差分値を算出するようにしてもよい。
【００４４】
テーブル格納部２２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記憶媒体によって構成され、本発明における第１テーブル格納部を構成する。ここで、第１テーブルは、例えば、図２に示すように、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられている。
【００４５】
図１において、コード変換部２３は、各周波数帯域成分に対して、差分算出部２１によって算出された時系列の差分値を第１テーブルに基づいて可変長ビット列に変換し、変換した可変長ビット列をソフトウェア処理部３に転送するためにバッファ２４に転送するようになっている。なお、バッファ２０およびバッファ２４は、本発明における転送部を構成する。
【００４６】
本実施の形態において、バッファ２４は、バッファ２０によって転送されるカウント値、すなわち、各周波数帯域成分の信号レベルの初期値をＡＰＤの測定用データと同じ周期Ｔでソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送するものとする。
【００４７】
また、バッファ２４は、時系列で各周波数帯域成分の信号レベルの初期値を送信してから次のサンプリング周期の各周波数帯域成分の信号レベルの初期値を送信するまでの間に、各周波数帯域成分の可変長ビット列をソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送するようになっている。
【００４８】
図３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、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１と、ＲＯＭ３２と、ハードディスク装置３３と、キーボード装置やポインティングデバイス等よりなる入力装置３４と、液晶ディスプレイ等よりなる表示装置３５とを備えている。
【００４９】
ＲＯＭ３２およびハードディスク装置３３には、ソフトウェア処理部３を機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ３０がＲＡＭ３１を作業領域としてＲＯＭ３２およびハードディスク装置３３に記憶された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が機能する。
【００５０】
ハードディスク装置３３は、本発明における第２テーブル格納部を構成し、ハードディスク装置３３には、第１テーブルと同一な第２テーブルが格納されている。また、ＣＰＵ３０は、バッファ２０から転送された各カウンタのカウント値と、バッファ２４から転送された各周波数帯域成分の信号レベルの初期値と、バッファ２４から転送された各周波数帯域成分の可変長ビット列をハードディスク装置３３に格納するようになっている。なお、ハードディスク装置３３は、不揮発性メモリの機能をもった記憶装置でもよい。
【００５１】
また、ＣＰＵ３０は、本発明における復元部を構成し、ハードディスク装置３３に格納された可変長ビット列を第２テーブルに基づいて信号レベルの時系列の差分値に変換し、各周波数帯域成分の信号レベルの初期値とこの時系列の差分値とに基づいて、各周波数帯域成分の信号レベルを復元するようになっている。
【００５２】
また、ＣＰＵ３０は、バッファ２０から転送された各カウンタのカウント値に基づいて、ＡＰＤを算出するようになっている。ＣＰＵ３０は、例えば図４に一例を示すように、算出したＡＰＤおよび復元した各周波数帯域成分の信号レベルを表示装置３５に表示させるようになっている。
【００５３】
図４においては、入力装置３４を介して指定された周波数帯域成分のＡＰＤ測定の結果が上段に示され、このＡＰＤ測定の結果に対して入力装置３４を介して操作されたマーカ５０に対応する時間帯の各信号レベルが下段に示されている。
【００５４】
なお、図４におけるＡＰＤ測定の結果は、上からＡＰＤ≦１０％、１０％＜ＡＰＤ≦５０％、５０％＜ＡＰＤ≦７０％、７０％＜ＡＰＤ≦１００％といったＡＰＤ確率の帯で表示されている。
【００５５】
以上のように構成されたＡＰＤ測定装置１について図５を用いてその動作を説明する。なお、以下に説明するＡＰＤ測定装置１の動作は、ソフトウェア処理部３の入力装置３４によって入力される測定開始の指示に応じて開始されるものとする。
【００５６】
まず、Ａ／Ｄ変換器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および対数変換部１８によって測定対象信号の周波数帯域成分毎の信号レベルが取得される。
【００５７】
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初期値は、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送され（ステップＳ１）、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３に周波数帯域成分毎に格納される（ステップＳ２）。
【００５８】
ここで、差分算出部２１によって算出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差分値からコード変換部２３によって変換された周波数帯域成分毎の可変長ビット列が、バッファ２４の予め定められた容量まで格納された場合、すなわち、送信タイミングとなった場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、バッファ２４に格納された周波数帯域成分毎の可変長ビット列がハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送される（ステップＳ４）。
【００５９】
一方、送信タイミングとなっていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、ＡＰＤ測定装置１の動作は、送信タイミングとなるまで待つ。このように、ソフトウェア処理部３に受信された周波数帯域成分毎の可変長ビット列は、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３に周波数帯域成分毎に格納される（ステップＳ５）。
【００６０】
ここで、ＡＰＤ測定周期内の周波数帯域成分毎の可変長ビット列の送信が完了していない場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、ＡＰＤ測定装置１の動作は、送信タイミングとなるまで待つ（ステップＳ３）。
【００６１】
一方、ＡＰＤ測定周期内の周波数帯域成分毎の可変長ビット列の送信が完了した場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ＡＰＤの測定用データがハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送される（ステップＳ７）。
【００６２】
ＡＰＤ作成用のＰＤＦデータを受信したソフトウェア処理部３では、ＣＰＵ３０によってＡＰＤが算出され（ステップＳ９）、表示装置３５による表示が更新され（ステップＳ１０）、ＡＰＤの算出結果がハードディスク装置３３に周波数帯域成分毎に格納される（ステップＳ１１）。ここで、ステップＳ１１を実行した後で、ステップＳ１０を実行するようにしてもよい。
【００６３】
一方で、ＡＰＤの測定用データを送信したハードウェア部２では、測定終了であるか否かが判断され（ステップＳ８）、測定終了であると判断された場合には、ＡＰＤ測定装置１の動作は、終了する一方、測定終了でないと判断された場合には、ＡＰＤ測定装置１の動作は、ステップＳ３に戻る。
【００６４】
なお、測定終了であるか否かの判断は、ソフトウェア処理部３から送信される測定終了の指示に基づいて行うようにしてもよく、ソフトウェア処理部３から送信される測定開始時刻と測定時間との指示に基づいて行うようにしてもよい。
【００６５】
以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置１は、ハードウェア部２において、信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出することにより、ソフトウェア処理部３に送信するデータの出現分布の偏りを利用して可逆な可変長ビットに変換するため、可変長ビットによる符号量の圧縮率が向上する。
【００６６】
そして、ＡＰＤ測定装置１は、全体のデータ量が低減された可変長ビット列をハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送するため、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３にデータを転送するためのインタフェース４の転送容量やハードディスク装置３３の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理部３に転送することができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置を図６に示す。なお、本実施の形態においては、本発明の第１の実施の形態におけるＡＰＤ測定装置１の構成要素と同一な構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図６に示すように、本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置６１は、ハードウェアによって構成されるハードウェア部６２と、ソフトウェア処理部３と、インタフェース４とを備えている。
【００６９】
ハードウェア部６２は、本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置１を構成するハードウェア部２の構成に加えて、テーブル格納部２２に格納された第１テーブルを調整するテーブル調整部６３を備えている。
【００７０】
ＡＰＤ測定装置６１は、ＡＰＤの事前測定を実行するモードと、ＡＰＤ測定を実行するモードとの何れかのモードをとる。ＡＰＤの事前測定は、ＡＰＤ測定を実行する前に実行される。なお、ＡＰＤ測定を実行する前にＡＰＤの事前測定を実行するか否かは、入力装置３４を介して選択できるようにしてもよい。
【００７１】
テーブル調整部６３は、ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可逆な可変長ビットを対応付けるように第１テーブルを調整するようになっている。なお、本実施の形態において、テーブル格納部２２は、例えば、フラッシュメモリ等のように電気的に書き換え可能な記憶媒体によって構成される。
【００７２】
また、テーブル調整部６３は、調整した第１テーブルをソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送し、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３に第２テーブルとして格納させるようになっている。
【００７３】
すなわち、本実施の形態において、ソフトウェア処理部３のＣＰＵ３０は、ＡＰＤの事前測定が終了したときに、ハードウェア部２からインタフェース４を介して転送されたテーブルをハードディスク装置３３に格納するようになっている。
【００７４】
なお、ＡＰＤの事前測定時に、ハードウェア部６２は、ＡＰＤ測定を予め定められた時間実行するが、ＡＰＤの測定結果、各周波数帯域成分の信号レベルの初期値、および、各周波数帯域成分の可変長ビット列をソフトウェア処理部３に転送しないようにしてもよい。すなわち、ＡＰＤの事前測定時に、ハードウェア部６２は、カウンタ部１９、バッファ２０およびコード変換部２３を停止させていてもよい。
【００７５】
また、本実施の形態において、テーブル格納部２２には、測定対象の各周波数帯域成分に対応して第１テーブルを格納するようにしてもよい。この場合には、テーブル調整部６３は、各周波数帯域成分に対応した第１テーブルを調整するように構成される。また、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３には、各周波数帯域成分に対応した第２テーブルが格納される。
【００７６】
以上に説明したように、本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置６１は、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可逆な可変長ビットを対応付けることにより、測定環境に応じて第１および第２テーブルを調整することができるため、可変長ビットによる符号量の圧縮率をより向上させることができて、データ伝送量を低減でき、ＡＰＤのマクロ表示と対応するミクロ表示が可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１、６１ ＡＰＤ測定装置
２、６２ 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受信器
１３ Ａ／Ｄ変換器
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、２４ バッファ
２１ 差分算出部
２２ テーブル格納部
２３ コード変換部
３０ ＣＰＵ
３１ ＲＡＭ
３２ ＲＯＭ
３３ ハードディスク装置
３４ 入力装置
３５ 表示装置
６３ テーブル調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＰＤ（Amplitude Probability Distribution、振幅確率分布）を測定するＡＰＤ測定装置に関する。
【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測定装置としては、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付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態様で表示部に表示させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このようなＡＰＤ測定装置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。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測定装置は、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測定装置は、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毎の信号履歴を蓄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】
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はある。例えば、ＡＰＤ測定時に異常値が検出されたときに、これらの信号レベルを解析することにより、何が起こったかを知ることができる。このように、どの時刻でどのような信号が出現していたかを知ることができれば異常時の例えば、現状分析やその対策に対して有益な情報となる。
【００１４】
信号レベルは、実時間で取得できないとしても、オフライン処理で後程、解析できればよい。すなわち、信号レベルとＡＰＤ統計データとを対にして解析することにより、ＡＰＤ測定中に起こった現象をミクロな立場とマクロな立場との視点で同時に把握することができるようになる。
【００１５】
しかしながら、従来のＡＰＤ測定装置は、ミクロな立場で観測しようとすると、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な時系列データを転送するインタフェースの転送容量や、ソフトウェア処理側の記憶容量が不足してしまうため、大量にサンプリングされた時系列信号をソフトウェア処理側に格納する、大量の記憶容量のデバイスを用意しなければならないといった課題があった。
【００１６】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理側の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた時系列の信号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】
【００１７】
本発明のＡＰＤ測定装置は、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、を備え、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置において、前記ハードウェア部は、前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得部（１３乃至１８）と、前記信号レベル取得部によって取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出部（２１）と、前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルを格納する第１テーブル格納部（２２）と、前記差分算出部によって算出された時系列の差分値を前記第１テーブルに基づいて前記可変長ビットの列に変換するコード変換部（２３）と、前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換部によって変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送部（２０、２４）と、を有し、前記ソフトウェア処理部は、前記第１テーブルと同一な第２テーブルを格納する第２テーブル格納部（３３）と、前記転送部から転送された可変長ビットの列を前記第２テーブルに基づいて前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元部（３０）と、を有している。
【００１８】
この構成により、本発明のＡＰＤ測定装置は、信号レベル取得部によって取得された信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出することにより、ソフトウェア処理部に送信するデータの出現分布の偏りを利用して可逆な可変長ビットに変換するため、可変長ビットによる符号量の圧縮率が向上する。
【００１９】
そして、本発明のＡＰＤ測定装置は、この圧縮率が向上した可変長ビットの列をソフトウェア処理部に転送するため、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理部の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理部に転送することができる。
【００２０】
例えば、前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられている。
【００２１】
なお、本発明のＡＰＤ測定装置は、前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整部（６３）を備えるようにしてもよい。
【００２２】
この構成により、本発明のＡＰＤ測定装置は、時系列データの出現頻度が変動する測定環境において出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けることにより、その測定環境に応じて第１および第２テーブルを調整することができるため、可変長ビットによる符号量の圧縮率をより向上させることができる。
【００２３】
また、本発明のＡＰＤ測定方法は、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、を備えたＡＰＤ測定装置（１）を用いて、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得ステップと、前記ハードウェア部が、前記信号レベル取得ステップで取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出ステップと、前記ハードウェア部が、前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルに基づいて、前記差分算出ステップで算出された時系列の差分値を前記可変長ビットの列に変換するコード変換ステップと、前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換ステップで変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送ステップと、前記ソフトウェア処理部が、前記第１テーブルと同一な第２テーブルに基づいて、前記ハードウェア部から転送された可変長ビットの列を前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元ステップと、を有する。
【００２４】
したがって、本発明のＡＰＤ測定方法は、信号レベル取得ステップで取得された信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出することにより、ソフトウェア処理部に送信するデータの出現分布の偏りを利用して可逆な可変長ビットに変換するため、可変長ビットによる符号量の圧縮率が向上する。
【００２５】
そして、本発明のＡＰＤ測定方法は、この圧縮率が向上した可変長ビットの列をソフトウェア処理部に転送するため、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理部の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理部に転送することができる。
【００２６】
例えば、前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられている。
【００２７】
また、本発明のＡＰＤ測定方法は、前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整ステップを有するようにしてもよい。
【００２８】
したがって、本発明のＡＰＤ測定方法は、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けることにより、測定環境に応じて第１および第２テーブルを調整することができるため、可変長ビットによる符号量の圧縮率をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、インタフェースの転送容量やソフトウェア処理側の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理側に転送することができるＡＰＤ測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のブロック図であり、特に、ハードウェア部を詳細に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のハードウェア部を構成するテーブル格納部に格納されるテーブルの一例を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のブロック図であり、特に、ソフトウェア処理部を詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置のソフトウェア処理部を構成する表示装置の表示例を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置の動作例を示すシーケンス図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置のブロック図であり、特に、ハードウェア部を詳細に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す本実施の形態においては、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。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置１は、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にデータを転送するためのインタフェース４とを備えている。
【００３３】
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受信器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（以下、単に「Ｄ／Ｃ」という）１２と、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器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。
【００３４】
なお、本実施の形態において、Ａ／Ｄ変換器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および対数変換部１８は、本発明における信号レベル取得部を構成する。
【００３５】
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。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の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ようになっている。
【００３６】
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。
【００３７】
また、ハードウェア部２は、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カウンタ部１９と、カウンタ部１９のカウント値をソフトウェア処理部３に転送するためのバッファ２０とを更に備えている。
【００３８】
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とに応じた複数のカウンタによって構成される。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。
【００３９】
バッファ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を介して転送するようになっている。なお、カウンタ部１９を構成する各カウンタは、時間間隔Ｔでバッファ２０にカウント値を転送し、カウント値を０にリセットするようになっている。
【００４０】
また、ハードウェア部２は、信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出する差分算出部２１と、これら差分値をハフマン符号のような可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルを格納するテーブル格納部２２と、差分算出部２１によって算出された時系列の差分値を第１テーブルに基づいて可変長ビットの列（以下、単に「可変長ビット列」という）に変換するコード変換部２３と、信号レベルの初期値およびコード変換部２３によって変換された可変長ビット列等をソフトウェア処理部３に転送するためのバッファ２４とを更に備えている。
【００４１】
差分算出部２１は、信号レベルを周波数帯域成分毎に保持し、次のサンプリング周期で取得された信号レベルとの差分値を周波数帯域成分毎に算出するようになっている。ここで、帯域制限された信号は、帯域幅の大きさに反比例して、信号レベルの時間的な変動が緩やかになる。これは、フーリエ変換・逆変換の時間分解能（△ｔ）と周波数分解能（△ｆ）との関係が一定であることからも理解できる。
【００４２】
すなわち、時系列で隣り合う狭い帯域の信号レベルは相関が高く、差分値が小さい部分に集中するため、本発明においては、信号レベルの時系列の差分値を適用することにより、コード変換部２３によって変換される可変長ビットによる符号量の圧縮率を向上させる。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、差分算出部２１は、時系列で連続する２つの信号レベルの差分値を算出するものとして説明するが、時系列で連続する３つ以上の信号レベルの差分値を算出するようにしてもよい。
【００４４】
テーブル格納部２２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記憶媒体によって構成され、本発明における第１テーブル格納部を構成する。ここで、第１テーブルは、例えば、図２に示すように、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられている。
【００４５】
図１において、コード変換部２３は、各周波数帯域成分に対して、差分算出部２１によって算出された時系列の差分値を第１テーブルに基づいて可変長ビット列に変換し、変換した可変長ビット列をソフトウェア処理部３に転送するためにバッファ２４に転送するようになっている。なお、バッファ２０およびバッファ２４は、本発明における転送部を構成する。
【００４６】
本実施の形態において、バッファ２４は、バッファ２０によって転送されるカウント値、すなわち、各周波数帯域成分の信号レベルの初期値をＡＰＤの測定用データと同じ周期Ｔでソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送するものとする。
【００４７】
また、バッファ２４は、時系列で各周波数帯域成分の信号レベルの初期値を送信してから次のサンプリング周期の各周波数帯域成分の信号レベルの初期値を送信するまでの間に、各周波数帯域成分の可変長ビット列をソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送するようになっている。
【００４８】
図３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、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１と、ＲＯＭ３２と、ハードディスク装置３３と、キーボード装置やポインティングデバイス等よりなる入力装置３４と、液晶ディスプレイ等よりなる表示装置３５とを備えている。
【００４９】
ＲＯＭ３２およびハードディスク装置３３には、ソフトウェア処理部３を機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ３０がＲＡＭ３１を作業領域としてＲＯＭ３２およびハードディスク装置３３に記憶された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が機能する。
【００５０】
ハードディスク装置３３は、本発明における第２テーブル格納部を構成し、ハードディスク装置３３には、第１テーブルと同一な第２テーブルが格納されている。また、ＣＰＵ３０は、バッファ２０から転送された各カウンタのカウント値と、バッファ２４から転送された各周波数帯域成分の信号レベルの初期値と、バッファ２４から転送された各周波数帯域成分の可変長ビット列をハードディスク装置３３に格納するようになっている。なお、ハードディスク装置３３は、不揮発性メモリの機能をもった記憶装置でもよい。
【００５１】
また、ＣＰＵ３０は、本発明における復元部を構成し、ハードディスク装置３３に格納された可変長ビット列を第２テーブルに基づいて信号レベルの時系列の差分値に変換し、各周波数帯域成分の信号レベルの初期値とこの時系列の差分値とに基づいて、各周波数帯域成分の信号レベルを復元するようになっている。
【００５２】
また、ＣＰＵ３０は、バッファ２０から転送された各カウンタのカウント値に基づいて、ＡＰＤを算出するようになっている。ＣＰＵ３０は、例えば図４に一例を示すように、算出したＡＰＤおよび復元した各周波数帯域成分の信号レベルを表示装置３５に表示させるようになっている。
【００５３】
図４においては、入力装置３４を介して指定された周波数帯域成分のＡＰＤ測定の結果が上段に示され、このＡＰＤ測定の結果に対して入力装置３４を介して操作されたマーカ５０に対応する時間帯の各信号レベルが下段に示されている。
【００５４】
なお、図４におけるＡＰＤ測定の結果は、上からＡＰＤ≦１０％、１０％＜ＡＰＤ≦５０％、５０％＜ＡＰＤ≦７０％、７０％＜ＡＰＤ≦１００％といったＡＰＤ確率の帯で表示されている。
【００５５】
以上のように構成されたＡＰＤ測定装置１について図５を用いてその動作を説明する。なお、以下に説明するＡＰＤ測定装置１の動作は、ソフトウェア処理部３の入力装置３４によって入力される測定開始の指示に応じて開始されるものとする。
【００５６】
まず、Ａ／Ｄ変換器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および対数変換部１８によって測定対象信号の周波数帯域成分毎の信号レベルが取得される。
【００５７】
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初期値は、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送され（ステップＳ１）、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３に周波数帯域成分毎に格納される（ステップＳ２）。
【００５８】
ここで、差分算出部２１によって算出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差分値からコード変換部２３によって変換された周波数帯域成分毎の可変長ビット列が、バッファ２４の予め定められた容量まで格納された場合、すなわち、送信タイミングとなった場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、バッファ２４に格納された周波数帯域成分毎の可変長ビット列がハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送される（ステップＳ４）。
【００５９】
一方、送信タイミングとなっていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、ＡＰＤ測定装置１の動作は、送信タイミングとなるまで待つ。このように、ソフトウェア処理部３に受信された周波数帯域成分毎の可変長ビット列は、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３に周波数帯域成分毎に格納される（ステップＳ５）。
【００６０】
ここで、ＡＰＤ測定周期内の周波数帯域成分毎の可変長ビット列の送信が完了していない場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、ＡＰＤ測定装置１の動作は、送信タイミングとなるまで待つ（ステップＳ３）。
【００６１】
一方、ＡＰＤ測定周期内の周波数帯域成分毎の可変長ビット列の送信が完了した場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ＡＰＤの測定用データがハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送される（ステップＳ７）。
【００６２】
ＡＰＤ作成用のＰＤＦデータを受信したソフトウェア処理部３では、ＣＰＵ３０によってＡＰＤが算出され（ステップＳ９）、表示装置３５による表示が更新され（ステップＳ１０）、ＡＰＤの算出結果がハードディスク装置３３に周波数帯域成分毎に格納される（ステップＳ１１）。ここで、ステップＳ１１を実行した後で、ステップＳ１０を実行するようにしてもよい。
【００６３】
一方で、ＡＰＤの測定用データを送信したハードウェア部２では、測定終了であるか否かが判断され（ステップＳ８）、測定終了であると判断された場合には、ＡＰＤ測定装置１の動作は、終了する一方、測定終了でないと判断された場合には、ＡＰＤ測定装置１の動作は、ステップＳ３に戻る。
【００６４】
なお、測定終了であるか否かの判断は、ソフトウェア処理部３から送信される測定終了の指示に基づいて行うようにしてもよく、ソフトウェア処理部３から送信される測定開始時刻と測定時間との指示に基づいて行うようにしてもよい。
【００６５】
以上に説明したように、本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置１は、ハードウェア部２において、信号レベルの時系列の差分値を周波数帯域成分毎に算出することにより、ソフトウェア処理部３に送信するデータの出現分布の偏りを利用して可逆な可変長ビットに変換するため、可変長ビットによる符号量の圧縮率が向上する。
【００６６】
そして、ＡＰＤ測定装置１は、全体のデータ量が低減された可変長ビット列をハードウェア部２からソフトウェア処理部３に転送するため、ハードウェア部２からソフトウェア処理部３にデータを転送するためのインタフェース４の転送容量やハードディスク装置３３の記憶容量を不足させることなく、大量にサンプリングされた信号レベルをソフトウェア処理部３に転送することができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置を図６に示す。なお、本実施の形態においては、本発明の第１の実施の形態におけるＡＰＤ測定装置１の構成要素と同一な構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図６に示すように、本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置６１は、ハードウェアによって構成されるハードウェア部６２と、ソフトウェア処理部３と、インタフェース４とを備えている。
【００６９】
ハードウェア部６２は、本発明の第１の実施の形態のＡＰＤ測定装置１を構成するハードウェア部２の構成に加えて、テーブル格納部２２に格納された第１テーブルを調整するテーブル調整部６３を備えている。
【００７０】
ＡＰＤ測定装置６１は、ＡＰＤの事前測定を実行するモードと、ＡＰＤ測定を実行するモードとの何れかのモードをとる。ＡＰＤの事前測定は、ＡＰＤ測定を実行する前に実行される。なお、ＡＰＤ測定を実行する前にＡＰＤの事前測定を実行するか否かは、入力装置３４を介して選択できるようにしてもよい。
【００７１】
テーブル調整部６３は、ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可逆な可変長ビットを対応付けるように第１テーブルを調整するようになっている。なお、本実施の形態において、テーブル格納部２２は、例えば、フラッシュメモリ等のように電気的に書き換え可能な記憶媒体によって構成される。
【００７２】
また、テーブル調整部６３は、調整した第１テーブルをソフトウェア処理部３にインタフェース４を介して転送し、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３に第２テーブルとして格納させるようになっている。
【００７３】
すなわち、本実施の形態において、ソフトウェア処理部３のＣＰＵ３０は、ＡＰＤの事前測定が終了したときに、ハードウェア部２からインタフェース４を介して転送されたテーブルをハードディスク装置３３に格納するようになっている。
【００７４】
なお、ＡＰＤの事前測定時に、ハードウェア部６２は、ＡＰＤ測定を予め定められた時間実行するが、ＡＰＤの測定結果、各周波数帯域成分の信号レベルの初期値、および、各周波数帯域成分の可変長ビット列をソフトウェア処理部３に転送しないようにしてもよい。すなわち、ＡＰＤの事前測定時に、ハードウェア部６２は、カウンタ部１９、バッファ２０およびコード変換部２３を停止させていてもよい。
【００７５】
また、本実施の形態において、テーブル格納部２２には、測定対象の各周波数帯域成分に対応して第１テーブルを格納するようにしてもよい。この場合には、テーブル調整部６３は、各周波数帯域成分に対応した第１テーブルを調整するように構成される。また、ソフトウェア処理部３のハードディスク装置３３には、各周波数帯域成分に対応した第２テーブルが格納される。
【００７６】
以上に説明したように、本発明の第２の実施の形態のＡＰＤ測定装置６１は、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可逆な可変長ビットを対応付けることにより、測定環境に応じて第１および第２テーブルを調整することができるため、可変長ビットによる符号量の圧縮率をより向上させることができて、データ伝送量を低減でき、ＡＰＤのマクロ表示と対応するミクロ表示が可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１、６１ ＡＰＤ測定装置
２、６２ 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受信器
１３ Ａ／Ｄ変換器
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、２４ バッファ
２１ 差分算出部
２２ テーブル格納部
２３ コード変換部
３０ ＣＰＵ
３１ ＲＡＭ
３２ ＲＯＭ
３３ ハードディスク装置
３４ 入力装置
３５ 表示装置
６３ テーブル調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を備え、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置において、
前記ハードウェア部は、
前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得部（１３乃至１８）と、
前記信号レベル取得部によって取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出部（２１）と、
前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルを格納する第１テーブル格納部（２２）と、
前記差分算出部によって算出された時系列の差分値を前記第１テーブルに基づいて前記可変長ビットの列に変換するコード変換部（２３）と、
前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換部によって変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送部（２０、２４）と、を有し、
前記ソフトウェア処理部は、
前記第１テーブルと同一な第２テーブルを格納する第２テーブル格納部（３３）と、
前記転送部から転送された可変長ビットの列を前記第２テーブルに基づいて前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元部（３０）と、を有することを特徴とするＡＰＤ測定装置。
【請求項２】
前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＡＰＤ測定装置。
【請求項３】
前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整部（６３）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＡＰＤ測定装置。
【請求項４】
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、を備えたＡＰＤ測定装置（１）を用いて、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得ステップと、
前記ハードウェア部が、前記信号レベル取得ステップで取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出ステップと、
前記ハードウェア部が、前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルに基づいて、前記差分算出ステップで算出された時系列の差分値を前記可変長ビットの列に変換するコード変換ステップと、
前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換ステップで変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送ステップと、
前記ソフトウェア処理部が、前記第１テーブルと同一な第２テーブルに基づいて、前記ハードウェア部から転送された可変長ビットの列を前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元ステップと、を有することを特徴とするＡＰＤ測定方法。
【請求項５】
前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられていることを特徴とする請求項４に記載のＡＰＤ測定方法。
【請求項６】
前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整ステップを有することを特徴とする請求項４に記載のＡＰＤ測定方法。
【請求項１】
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、を備え、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定装置において、
前記ハードウェア部は、
前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得部（１３乃至１８）と、
前記信号レベル取得部によって取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出部（２１）と、
前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルを格納する第１テーブル格納部（２２）と、
前記差分算出部によって算出された時系列の差分値を前記第１テーブルに基づいて前記可変長ビットの列に変換するコード変換部（２３）と、
前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換部によって変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送部（２０、２４）と、を有し、
前記ソフトウェア処理部は、
前記第１テーブルと同一な第２テーブルを格納する第２テーブル格納部（３３）と、
前記転送部から転送された可変長ビットの列を前記第２テーブルに基づいて前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得部によって取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元部（３０）と、を有することを特徴とするＡＰＤ測定装置。
【請求項２】
前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＡＰＤ測定装置。
【請求項３】
前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整部（６３）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＡＰＤ測定装置。
【請求項４】
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、を備えたＡＰＤ測定装置（１）を用いて、測定対象信号のＡＰＤを測定するＡＰＤ測定方法において、
前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤを測定するために、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所定のサンプリングレートで取得する信号レベル取得ステップと、
前記ハードウェア部が、前記信号レベル取得ステップで取得された信号レベルの時系列の差分値を前記周波数帯域成分毎に算出する差分算出ステップと、
前記ハードウェア部が、前記差分値を可逆な可変長ビットに対応させた第１テーブルに基づいて、前記差分算出ステップで算出された時系列の差分値を前記可変長ビットの列に変換するコード変換ステップと、
前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの測定用データと共に、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルの初期値および前記コード変換ステップで変換された可変長ビットの列を前記ソフトウェア処理部に転送する転送ステップと、
前記ソフトウェア処理部が、前記第１テーブルと同一な第２テーブルに基づいて、前記ハードウェア部から転送された可変長ビットの列を前記時系列の差分値に変換し、前記初期値と該時系列の差分値とに基づいて、前記信号レベル取得ステップで取得された前記周波数帯域成分毎の信号レベルを復元する復元ステップと、を有することを特徴とするＡＰＤ測定方法。
【請求項５】
前記第１テーブルは、０に近い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットが対応付けられていることを特徴とする請求項４に記載のＡＰＤ測定方法。
【請求項６】
前記ハードウェア部が、前記ＡＰＤの事前測定の結果に基づいて、出現頻度が高い差分値ほど、ビット長が短い可変長ビットを対応付けるように前記第１テーブルを調整するテーブル調整ステップを有することを特徴とする請求項４に記載のＡＰＤ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４９７１３（Ｐ２０１１−１４９７１３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８６２（Ｐ２０１０−８８６２）
【出願日】平成２２年１月１９日（２０１０．１．１９）
【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２１年度、総務省、電波資源拡大のための委託研究、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２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１９日（２０１０．１．１９）
【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２１年度、総務省、電波資源拡大のための委託研究、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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