JP5394949B2 - 伝送品質評価装置及び伝送品質評価方法 - Google Patents
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Description
第1の従来技術は、測定対象となる通信機や伝送路に対して基準パターン信号を送信して、この測定対象を通過したデジタル信号のビットパターンが元の基準パターン信号のビットパターンに対してどの程度のビット誤りを有するかを測定するものである。この第1の従来技術において用いられる品質評価装置6の構成を図11に示す。この品質評価装置6は、例えば擬似ランダムパターン(PRBS)信号などの基準パターン信号を発生し、これを測定対象となる通信機や伝送路2に対して送信する第1パターン発生部61と、このパターン発生部61が発生する基準パターン信号と同一の信号を生成する第2パターン発生部64と、測定対象(伝送路)2から得られる受信デジタル信号と第2パターン発生部64が発生する基準パターン信号との同期を取る同期確立部63と、例えば排他的論理和回路などを備え、誤りビットを検出する誤り検出部62とを備えている。この第1の従来技術に係る品質評価装置6は、伝送路2からの受信デジタル信号と、この受信デジタル信号と同期した、第2パターン発生部64からの基準パターン信号との排他的論理和を取ることにより、伝送過程で誤りが発生したビットを検出し、これを計数することによってビット誤り率を測定している(例えば、特許文献1、特許文献2)。
また、第1の従来技術では、もし伝送路中でなんらかの処理を行うことで少しでもビット数が増減してしまうと、基準パターン信号と受信デジタル信号との同期がずれてしまい、誤りが発生したビットを検出することができなくなる。したがって、伝送の過程で符号化や復号化などの処理を伴う場合には、第1の従来技術によって、その伝送品質の評価をすることができない。
また、本発明の第2の目的は、検出できるエラービット数に上限がなく、仮に受信デジタル信号がエラーを多く含む場合でもフレーム単位での伝送品質の評価を行えるようにすることにある。
前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数を数える誤りビットカウント部と、前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数と前記第2の廃棄フレームの数と前記送信フレームの数と前記送信フレームのフレーム長とに基づいて、前記送信フレームを構成するビットに対して、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示す第2のビット誤り率を前記評価指標として算出する第2のビット誤り率算出部とを備えていてもよい。
また、出力制御部は、さらに、前記第1のビット誤り率と前記第2のビット誤り率とを比較して、その比較結果に基づいて前記出力部における前記第1のビット誤り率および前記第2のビット誤り率の出力を制御するように構成してもよい。
R2={C5+(C3×n×R3)}/(C1×n) ・・・(4)
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態に係る伝送品質評価装置1は、図1に示すように、フレーム発生部11と、フレーム発生部11から送出された信号を伝送路2を介してデジタル受信してその中からフレームを認識するフレーム受信部12と、伝送路2を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部13と、この評価部13によって算出された評価指標を出力する出力部14とから構成される。
なお、伝送されるフレームがイーサネット・フレームであれば、フレーム先頭のプリアンブルを検出してフレームの開始を認識し、かつ、そのFCSが正しければ、受信した一連のデジタル信号を一つのフレームと認識し受信するようにしてもよい。
送信フレームカウント部131は、フレーム発生部11からフレームを受信して、フレーム発生部11が伝送路2に送出した送信フレームAの数(以下、「送信フレーム数」といい、「C1」と表す。)を数える。
受信フレームカウント部132は、フレーム受信部12において認識され受信された受信フレームBをフレーム受信部12から受信して、受信フレームBの数(以下、「受信フレーム数」といい、「C2」と表す。)を数える。
このようにして求められたフレーム誤り率(R1=R0)は、伝送路2を介するフレームの伝送品質を表す評価指標として出力部14から出力されるとともに、ビット誤り率算出部135に送られる。
ここで、nはフレーム長を表す。
伝送品質評価プログラムは、I/F104を介して外部記憶装置106から、またはネットワークを介して、内部記憶装置102に取り込まれる。この伝送品質評価プログラムによる制御の下でCPU101や内部記憶装置102、I/F104,105が協働し、上述したフレーム発生部11,フレーム受信部12、評価部13および出力部14としての機能を実現する。
また、フレームの送信方法としては、フレーム間にアイドル信号を入れて連続送信としても、フレーム間に信号を送信しないバースト送信としてもどちらでも良い。
次に本発明の第2の実施の形態に係る伝送品質評価装置について説明する。
なお、上述した第1の実施の形態に係る伝送品質評価装置と共通する構成については、同一の符号を用いることとし、その説明は適宜省略する。
本実施の形態に係る伝送品質評価装置1aは、上述した第1の実施の形態に係る伝送品質評価装置1と比較すると、フレーム発生部11と出力部14とが共通する一方、フレーム受信部12aと評価部13aが次の点において相違する。
〈フレーム誤り率の算出〉
フレーム誤り率算出部234は、例えば次の式(2)に従って、送信フレーム数(C1)と廃棄フレーム数(C3)と誤りフレーム数(C4)に基づいてフレーム誤り率(R1)を求める。
ビット誤り率算出部235は、例えば、廃棄フレームのビット誤り率(以下、「R3」と表す。)を下記の式(3)から求め、次いで式(4)から、送信フレームAに含まれるビットに対して伝送路2を介して伝送されて誤り(エラー)が生じた誤りビットの割合を示すビット誤り率(R2)を算出する。
R2={C5+(C3×n×R3)}/(C1×n) ・・・(4)
ここで、mは、フレーム受信部12aが伝送路2を介して受信したデジタル信号を「フレームとして認識するために必要な所定のビット」のビット数、nはフレーム長(フレームを構成するビット数)である(m<n)。例えば、フレーム受信部12aが、フレーム先頭の64ビットのプリアンブルを検出してフレームを認識している場合は、mの値は64となる。
また、式(4)は、受信フレームBの誤りビット数(C5)と、廃棄フレーム(すなわち、受信フレームB以外のフレーム)における誤りビットの数(C3×n×R3)との和を、送信フレームAの総ビット数(C1×n)で除することによってビット誤り率(R2)を算出するものである。
なお、廃棄フレームのビット誤り率(R3)を固定値としても良い。例えば、廃棄フレームのビット誤り率(R3)が十分に小さい場合には、廃棄フレーム中の誤りビット数を1ビットと仮定して、廃棄フレームのビット誤り率(R3)として、フレーム長(n)の逆数を用いても良い。
以上のように、フレームの一部のビットに基づいてフレームの認識・受信を行う場合においても、フレームの伝送品質を表す評価指標として、フレーム誤り率(R1)とビット誤り率(R2)とを求めることができる。
本発明の第3の実施の形態に係る伝送品質評価装置は、実質的に上述した第1の実施の形態における評価部13と第2の実施の形態における評価部13aの両方を備え、さらに、これら2つの評価部による評価指標を比較することによって、評価指標の出力を制御するものである。
図6に示すように、本実施の形態に係る伝送品質評価装置1bは、2つのフレーム受信部、すなわち、第1フレーム受信部12および第2フレーム受信部12aを備え、それぞれ、第1の実施の形態および第2の実施の形態において説明した手法により、フレームを認識・受信して受信フレームBおよび受信フレームB’を出力する。
図7において、第1受信フレームカウント部132、第1廃棄フレーム数算出部133、第1フレーム誤り率算出部134および第1ビット誤り率算出部135は、それぞれ第1の実施の形態において説明した受信フレームカウント部132、廃棄フレーム数算出部133、フレーム誤り率算出部134およびビット誤り率算出部135と同一の処理を行う。また、第2受信フレームカウント部232、第2廃棄フレーム数算出部233、第2フレーム誤り率算出部234および第2ビット誤り率算出部235は、それぞれ第2の実施の形態において説明した受信フレームカウント部232、廃棄フレーム数算出部133、フレーム誤り率算出部234およびビット誤り率算出部235と同一の処理を行う。
ここで|Q1―Q2|の具体例としては、2つのフレーム誤り率同士の差の大きさ|R11―R12|や、2つのビット誤り率同士の差の大きさ|R21―R22|が挙げられる。
また、評価部13、13a、13bにおいては、フレーム誤り率を算出するための構成とビット誤り率を算出するための構成の両方を有するものとして説明したが、フレーム誤り率(R1)とビット誤り率(R2)のうちのいずれか一方のみを出力する場合には、その出力する評価指標を算出するための構成のみを備えるようにしてもよい。
本発明の第4の実施の形態に係る伝送品質評価装置は、フレームを符号化して送信して受信側でこれを復号化する場合の伝送品質を評価する装置である。この伝送品質評価装置4は、上述した第1乃至第3の実施の形態に係る伝送品質評価装置に符号化部45と復号化部46を加えたものである。
ここで出力部14の構成および動作は、上述した第1乃至第3の実施の形態における出力部と同一であるので、これらの詳細な説明は省略する。
なお、hおよびkは、バイト数を表す整数(h<k)であり、リードソロモンとは、hバイトの信号にp(p=k−h)バイトの冗長信号を付加して送信し、受信したkバイトの信号に含まれるエラーを、pに0.5を乗じた値(qとする)のバイト数まで修正する符号化である。
フレーム発生部41によって発生された送信フレームA(フレーム長nビット(図9(a)))は、符号化部45によって、hバイトごとにp(p=k−h)バイトの冗長信号が付加されて、kバイトのコードワードαに符号化される(図9(b))。多くの場合、このようなコードワードαを伝送路2を介して伝送すると、伝送の過程で誤り(エラー)が発生し、誤りを含んだコードワードβが復号化部46によって受信される(図9(c))。しかしながら、この誤りを含んだコードワードβが復号化部46によって復号化されると、伝送の過程で発生したエラーが(qバイト以内であれば)すべて修正されたデジタル信号が得られる(図9(d))。フレーム受信部42は、このデジタル信号からプリアンブルを検出することによってフレーム長nビットのフレームを認識する。
なお、式(5)及び(6)の「kCt」は、組み合わせ関数(コンビネーション)を表す。
なお、バイト誤り率とは、一般に、誤り(エラー)が1ビットでも存在するバイトの数(これを「B1」と表す。)を、バイトの総数(これを「B2」と表す。)で割った値(B3=B1/B2)である。
また、一般にバイト誤り率とビット誤り率の関係は式(7)で表される。
また、本実施の形態では、符号化部と復号化部を伝送品質評価装置に加えたが、符号化と復号化以外の信号処理部を適宜加えても良いことはいうまでもない。
Claims (10)
- 複数のビットから構成される複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路に送出するフレーム発生部と、
このフレーム発生部から送出された前記信号を前記伝送路を介して受信し、この受信した信号からフレームを認識するフレーム受信部と、
前記伝送路に送出するために前記フレーム発生部によって発生された送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部と、
この評価部によって算出された前記評価指標を出力する出力部と
を備え、
前記フレーム受信部は、フレームの認識に必要なビットに誤りが生じているフレームのみを廃棄し、
前記評価部は、
前記送信フレームの数を数える送信フレームカウント部と、
前記フレーム受信部によって受信された受信フレームの数を数える第2の受信フレームカウント部と、
前記送信フレームの数と前記フレーム受信部によって受信された受信フレームの数との差から、前記フレーム受信部によって廃棄された廃棄フレームの数を算出する第2の廃棄フレーム数算出部と、
前記フレーム受信部によって受信された受信フレームのうちで誤りが生じている誤りフレームの数を数える誤りフレームカウント部と、
前記廃棄フレームの数と前記誤りフレームの数との和と前記送信フレームの数との比から、前記送信フレームに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの割合を示す第2のフレーム誤り率を前記評価指標として算出する第2のフレーム誤り率算出部と
を備えることを特徴とする伝送品質評価装置。 - 請求項1に記載された伝送品質評価装置において、
前記評価部は、さらに、
前記フレーム受信部によって受信された受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数を数える誤りビットカウント部と、
前記フレーム受信部によって受信された受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数と前記廃棄フレームの数と前記送信フレームの数と前記送信フレームのフレーム長とに基づいて、前記送信フレームを構成するビットに対して、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示す第2のビット誤り率を前記評価指標として算出する第2のビット誤り率算出部を備えることを特徴とする伝送品質評価装置。 - 請求項1に記載された伝送品質評価装置において、
前記フレーム受信部は、少なくとも1ビットの誤りを含むフレームを廃棄する第1のフレーム受信部と、フレームの認識に必要なビットに誤りが生じているフレームのみを廃棄する第2のフレーム受信部とを有し、
前記評価部は、
前記送信フレームの数を数える送信フレームカウント部と、
前記第1のフレーム受信部によって受信された受信フレームの数を数える第1の受信フレームカウント部と、
前記送信フレームの数と前記第1のフレーム受信部によって受信された受信フレームの数との差から、前記第1のフレーム受信部によって廃棄された第1の廃棄フレームの数を算出する第1の廃棄フレーム数算出部と、
前記送信フレームの数と前記第1の廃棄フレームの数との比から、前記送信フレームに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの割合を示す第1のフレーム誤り率を前記評価指標として算出する第1のフレーム誤り率算出部と、
前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームの数を数える第2の受信フレームカウント部と、
前記送信フレームの数と前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームの数との差から、前記第2のフレーム受信部によってフレームと認識されなかった第2の廃棄フレームの数を算出する第2の廃棄フレーム数算出部と、
前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームのうちで誤りが生じている誤りフレームの数を数える誤りフレームカウント部と、
前記第2の廃棄フレームの数と前記誤りフレームの数との和と前記送信フレームの数との比から、前記送信フレームに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの割合を示す第2のフレーム誤り率を前記評価指標として算出する第2のフレーム誤り率算出部と、
前記第1のフレーム誤り率と前記第2のフレーム誤り率とを比較して、その比較結果に基づいて前記出力部による前記第1のフレーム誤り率および前記第2のフレーム誤り率の出力を制御する出力制御部とを備えることを特徴とする伝送品質評価装置。 - 請求項3に記載された伝送品質評価装置において、
前記評価部は、さらに、
前記第1のフレーム誤り率に基づいて、前記送信フレームに含まれるビットに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示す第1のビット誤り率を前記評価指標として算出する第1のビット誤り率算出部と、
前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数を数える誤りビットカウント部と、
前記第2のフレーム受信部によって受信された受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数と前記第2の廃棄フレームの数と前記送信フレームの数と前記送信フレームのフレーム長とに基づいて、前記送信フレームを構成するビットに対して、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示す第2のビット誤り率を前記評価指標として算出する第2のビット誤り率算出部と
を備え、
前記出力制御部は、さらに、
前記第1のビット誤り率と前記第2のビット誤り率とを比較して、その比較結果に基づいて前記出力部における前記第1のビット誤り率および前記第2のビット誤り率の出力を制御する
ことを特徴とする伝送品質評価装置。 - 請求項4に記載された伝送品質評価装置において、
前記第1のビット誤り率算出部は、フレーム誤り率R1とビット誤り率R2とフレーム長nとの関係を示す式(1)に基づいてフレーム誤り率R1からビット誤り率R2を算出することを特徴とする伝送品質評価装置。
1−(1−R2)n=R1 ・・・(1) - 請求項2または4に記載された伝送品質評価装置において、
前記フレーム受信部は、フレームの認識に必要なビットに誤りが生じているフレームを廃棄フレームとし、
前記ビット誤り率算出部は、送信フレームの数C1と、廃棄フレームの数C3と、廃棄フレームのビット誤り率R3と、フレームの認識に必要な前記ビットの数mとの関係を示す式(3)から前記廃棄フレームのビット誤り率R3を算出し、式(4)にしたがって、この廃棄フレームのビット誤り率R3と廃棄フレームの数C3とフレーム長nとから算出される前記廃棄フレームに含まれる誤りビット数(C3×n×R3)と前記受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数C5との和と、前記送信フレームの総ビット数(C1×n)との比を求めることにより、ビット誤り率R2を算出することを特徴とする伝送品質評価装置。
1−(1−R3)m=C3/C1 ・・・(3)
R2={C5+(C3×n×R3)}/(C1×n) ・・・(4) - 複数のビットから構成される複数のフレームを発生するフレーム発生部と、
このフレーム発生部によって発生された前記フレームを符号化し、得られたコードワードを伝送路に送出する符号化部と、
この符号化部から送出された前記コードワードを前記伝送路を介して受信し、この受信したコードワードをフレームに復号化する復号化部と、
この復号化部によって復号化されたフレームを認識するフレーム受信部と、
前記伝送路に送出するために前記フレーム発生部によって発生された送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価部と、
この評価部によって算出された前記評価指標を出力する出力部と
を備え、
前記評価部は、
少なくとも前記送信フレームの数と前記フレーム受信部によって受信された受信フレームの数とに基づいて、前記フレーム発生部によって発生されたフレームに対して誤りを含む誤りフレームの割合を示すフレーム誤り率(R1)を算出するフレーム誤り率算出部と、
前記フレーム誤り率(R1)に基づいて前記復号化部によって受信された前記コードワードのバイトの総数に対して誤りのあるバイトの数の割合を示す復号化前バイト誤り率(R5)を算出する復号化前バイト誤り率算出部と、
前記復号化前バイト誤り率(R5)に基づいて、前記フレーム発生部によって発生されたフレームに含まれるビットの総数に対して前記復号化部によって復号化されたフレームに含まれる誤りのあるビットの数の割合を示すビット誤り率(R2)を算出するビット誤り率算出部と
を備えることを特徴とする伝送品質評価装置。 - フレーム発生部より複数のビットから構成される複数のフレームを発生し、これらのフレームを含む信号を伝送路に送出するフレーム発生ステップと、
フレーム受信部により前記フレーム発生部から送出された前記信号を前記伝送路を介して受信し、この受信した信号からフレームを認識するフレーム受信ステップと、
前記伝送路に送出するために前記フレーム発生部によって発生された送信フレームと前記フレーム受信部によって認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価ステップと、
この評価ステップによって算出された前記評価指標を出力する出力ステップと
を有し、
前記評価ステップは、
前記送信フレームの数を数える送信フレームカウントステップと、
前記受信フレームの数を数える受信フレームカウントステップと、
前記送信フレームの数と前記受信フレームの数との差から、前記フレーム受信部によってフレームと認識されなかった廃棄フレームの数を算出する廃棄フレーム数算出ステップと、
前記送信フレームの数と前記廃棄フレームの数との比から、前記送信フレームに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの割合を示す第1のフレーム誤り率を前記評価指標として算出する第1のフレーム誤り率算出ステップと
前記フレーム誤り率に基づいて、前記送信フレームに含まれるビットに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示す第1のビット誤り率を前記評価指標として算出する第1のビット誤り率算出ステップとを有し、
前記評価ステップは、さらに、
前記受信フレームのうちで誤りが生じている誤りフレームの数を数える誤りフレームカウントステップと、
前記廃棄フレームの数と前記誤りフレームの数との和と前記送信フレームの数との比から、前記送信フレームに対して前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りフレームの割合を示す第2のフレーム誤り率を前記評価指標として算出する第2のフレーム誤り率算出ステップと、
前記受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数を数える誤りビットカウントステップと、
前記受信フレームを構成するビットのうちで誤りが生じた誤りビットの数と前記廃棄フレームの数と前記送信フレームの数と前記送信フレームのフレーム長とに基づいて、前記送信フレームを構成するビットに対して、前記伝送路を介して伝送されて誤りが生じた誤りビットの割合を示す第2のビット誤り率を前記評価指標として算出する第2のビット誤り率算出ステップと、
前記第1のフレーム誤り率と前記第2のフレーム誤り率および前記第1のビット誤り率と前記第2のビット誤り率をそれぞれ比較して、その比較結果に基づいて前記出力ステップにおける前記評価指標の出力を制御する出力制御ステップとを備えることを特徴とする伝送品質評価方法。 - フレーム発生部から複数のビットから構成される複数のフレームを発生するフレーム発生ステップと、
このフレーム発生部によって発生された前記フレームを符号化し、得られたコードワードを伝送路に送出する符号化ステップと、
前記コードワードを前記伝送路を介して受信し、この受信したコードワードを復号化する復号化ステップと、
復号化された信号からフレームを認識するフレーム受信ステップと、
前記フレーム発生ステップにおいて発生された送信フレームと前記フレーム受信ステップにおいて認識された受信フレームとに基づいて、前記伝送路を介するフレームの伝送品質を表す評価指標を算出する評価ステップと、
算出された前記評価指標を出力する出力ステップと
を有し、
前記評価ステップは、
少なくとも前記送信フレームの数と前記フレーム受信ステップにおいて認識された受信フレームの数とに基づいて、前記フレーム発生部によって発生されたフレームに対して誤りを含む誤りフレームの割合を示すフレーム誤り率(R1)を算出するフレーム誤り率算出ステップと、
前記フレーム誤り率(R1)に基づいて前記復号化ステップにおいて受信された前記コードワードのバイトの総数に対して誤りのあるバイトの数の割合を示す復号化前バイト誤り率(R5)を算出する復号化前バイト誤り率算出ステップと、
前記復号化前バイト誤り率(R5)に基づいて、前記フレーム発生部によって発生されたフレームに含まれるビットの総数に対して前記復号化ステップにおいて復号化されたフレームに含まれる誤りのあるビットの数の割合を示すビット誤り率(R2)を算出するビット誤り率算出ステップと
を有することを特徴とする伝送品質評価方法。
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