JP2002300133A

JP2002300133A - 通信装置およびサンプルクロック生成方法

Info

Publication number: JP2002300133A
Application number: JP2001097635A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kubota; 仁久保田; Yasunori Ito; 靖則伊戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】復調精度の向上を実現可能な通信装置を得る
こと。【解決手段】本発明の通信装置は、Ａ／Ｄサンプルデ
ータを記憶し、当該Ａ／Ｄサンプルデータに対してフー
リエ変換を行うＦＦＴモジュール４１と、前記フーリエ
変換結果の実数部および虚数部から各パイロットトーン
の受信レベルを測定し、さらに、前記フーリエ変換結果
から各パイロットトーンの受信位相を算出する位相算出
回路４２と、最もレベルの高いパイロットトーンを選択
し、さらに、選択されたパイロットトーンの目標位相と
前記受信位相とを比較し、その位相差に応じてサンプル
クロックの位相調整量を算出する位相調整回路４３と、
つぎのシンボル同期タイミングで、前記位相調整量を取
り込み、現在のサンプルクロックの位相を調整するサン
プルクロック生成回路４４と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチキャリア変
復調方式を採用する通信装置に関するものであり、特
に、ＤＭＴ（Discrete Multi Tone）変復調方式やＯＦ
ＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）変
復調方式等により、既存の通信回線を用いたデータ通信
を行う通信装置、および当該通信装置におけるサンプル
クロック生成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の通信装置について説明す
る。近年、コスト削減や既存設備の有効利用のため、新
たな通信線を増設することなく、既存の電力線（電灯
線）を利用して通信を行う「電力線モデム」が注目され
ている。この電力線モデムは、電力線により接続されて
いる家庭内外、ビル、工場、および店舗等の電気製品を
ネットワーク化することにより、その製品の制御やデー
タ通信等のさまざまな処理を行う。

【０００３】現在、このような電力線モデムとしては、
ＳＳ（Spread Spectrum）方式を用いたものが考えられ
ている。たとえば、電力線モデムとして、ＳＳ方式を用
いた場合、送信側では、所定の情報を変調後、さらに
「拡散符号」を用いて拡散変調を行うことにより、信号
の帯域を数十〜数千倍に広げて送信する。一方、受信側
では、送信側と同一の拡散符号を用いて拡散復調（逆拡
散）を行い、その後、逆拡散後の信号を上記所定の情報
に復調する。

【０００４】この場合、ＳＳ方式に望ましい拡散符号と
しては、一般的に、自己相関特性に鋭いピークを持ち、
かつ相互相関特性が小さいＭ系列（Maximum-length lin
earshift-register sequence）が用いられる。

【０００５】一方、上記ＳＳ方式を採用する通信装置と
異なる変復調方式を採用する通信装置としては、たとえ
ば、マルチキャリア変復調方式を採用する通信装置があ
る。ここで、マルチキャリア変復調方式を採用する従来
の通信装置の動作について説明する。

【０００６】まず、マルチキャリア変復調方式として、
ＯＦＤＭ変復調方式を採用する従来の通信装置の、送信
系の動作を簡単に説明する。たとえば、ＯＦＤＭ変復調
方式によるデータ通信を行う場合、送信系では、トーン
オーダリング処理、すなわち、予め設定された周波数帯
の複数のトーン（マルチキャリア）に、伝送可能なビッ
ト数の伝送データを割り振る処理を行う。具体的にいう
と、たとえば、各周波数のｔｏｎｅ０〜ｔｏｎｅＸ（Ｘ
はトーン数を示す整数）に、予め決められたビット数の
伝送データを割り振っている。そして、上記トーンオー
ダリング処理、および符号化処理が行われることによ
り、１フレーム毎に伝送データが多重化される。

【０００７】さらに、送信系では、多重化された伝送デ
ータに対して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、
逆高速フーリエ変換後のパラレルデータをシリアルデー
タに変換し、その後、Ｄ／Ａコンバータを通してディジ
タル波形をアナログ波形に変換し、最後にローパスフィ
ルタをかけて伝送データを伝送路上に送信する。

【０００８】つぎに、マルチキャリア変復調方式とし
て、ＯＦＤＭ変復調方式を採用する従来の通信装置の、
受信系の動作を簡単に説明する。上記と同様に、ＯＦＤ
Ｍ変復調方式によるデータ通信を行う場合、受信系で
は、受信データ（前述の伝送データ）に対し、ローパス
フィルタをかけ、その後、Ａ／Ｄコンバータを通してア
ナログ波形をディジタル波形に変換し、タイムドメイン
イコライザにて時間領域の適応等化処理を行う。

【０００９】さらに、受信系では、時間領域の適応等化
処理後のデータをシリアルデータからパラレルデータに
変換し、当該パラレルデータに対して高速フーリエ変換
を行い、その後、周波数ドメインイコライザにて周波数
領域の適応等化処理を行う。

【００１０】そして、周波数領域の適応等化処理後のデ
ータは、複合処理（最尤複合法）およびトーンオーダリ
ング処理によりシリアルデータに変換され、その後、レ
ートコンバート処理、ＦＥＣ（forward error correcti
on：前方誤り訂正）、デスクランブル処理、ＣＲＣ（cy
clic redundancy check：巡回冗長検査）等の処理が行
われ、最終的に伝送データが再生される。

【００１１】以上、ＯＦＤＭ変復調方式を採用する従来
の通信装置では、ＣＤＭＡやシングルキャリア変復調方
式では得ることのできない、たとえば、伝送効率の良さ
および機能のフレキシビリティを利用して、高レートの
通信を可能としている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
ＳＳ方式を用いた従来の電力線モデムにおいては、たと
えば、与えられた帯域を埋め尽くすスペクトラムを送出
してしまうため、すなわち、法規制上使用可能な周波数
帯域：１０ＫＨｚ〜４５０ＫＨｚを埋め尽くすスペクト
ラムを送出してしまうため、他の通信方式との共存が難
しく、さらに、使用帯域に対する転送レートが低い（拡
張性も低い）、という問題があった。

【００１３】また、上記、ＯＦＤＭ変復調方式を採用す
る従来の通信装置においては、たとえば、「伝送レート
および復調精度のさらなる向上」という観点から、Ａ／
Ｄ，Ｄ／Ａ用のサンプルクロックを生成するための構成
に改善の余地がある、という問題があった。

【００１４】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、高精度にサンプル同期を確立することにより復調
精度の向上を実現可能な通信装置、およびそのサンプル
クロック生成方法を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかる通信装置にあっ
ては、間欠的に送信される複数のパイロットトーンを受
信し、当該パイロットトーンに同期した状態で他の装置
とデータ通信を行う構成とし、伝送路上のアナログ信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段（後述する実施の形態
のＡ／Ｄ１６に相当）と、前記Ａ／Ｄサンプルデータを
記憶するメモリ手段（ＦＦＴモジュール４１内のメモリ
に相当）と、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデータが書
き込まれた段階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータに対して
フーリエ変換を行うフーリエ変換手段（ＦＦＴモジュー
ル４１内のＦＦＴコアに相当）と、前記フーリエ変換結
果の実数部および虚数部から各パイロットトーンの受信
レベルを測定するレベル測定手段（位相算出回路４２に
相当）と、前記フーリエ変換結果から各パイロットトー
ンの受信位相を算出する位相算出手段（位相算出回路４
２に相当）と、最もレベルの高いパイロットトーンを選
択し、さらに、選択されたパイロットトーンの目標位相
と前記受信位相とを比較し、その位相差に応じてサンプ
ルクロックの位相調整量を算出する位相調整量算出手段
（位相調整回路４３に相当）と、つぎのシンボル同期タ
イミングで、前記位相調整量を取り込み、現在のサンプ
ルクロックの位相を調整するサンプルクロック位相調整
手段（サンプルクロック生成回路４４に相当）と、を備
えることを特徴とする。

【００１６】つぎの発明にかかる通信装置にあっては、
間欠的に送信される予め規定された単一のパイロットト
ーンを受信し、当該パイロットトーンに同期した状態で
他の装置とデータ通信を行う構成とし、伝送路上のアナ
ログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／
Ｄサンプルデータを記憶するメモリ手段（ＦＦＴモジュ
ール４１内のメモリに相当）と、１シンボル分のＡ／Ｄ
サンプルデータが書き込まれた段階で、当該Ａ／Ｄサン
プルデータに対してフーリエ変換を行うフーリエ変換手
段（ＦＦＴモジュール４１内のＦＦＴコアに相当）と、
前記フーリエ変換結果の実数部および虚数部からパイロ
ットトーンの受信レベルを測定するレベル測定手段（位
相算出回路４２に相当）と、前記フーリエ変換結果から
パイロットトーンの受信位相を算出する位相算出手段
（位相算出回路４２に相当）と、前記レベルが所定のし
きい値より高い場合に、当該パイロットトーンの目標位
相と前記受信位相とを比較し、その位相差に応じてサン
プルクロックの位相調整量を算出する位相調整量算出手
段（位相調整回路４３に相当）と、つぎのシンボル同期
タイミングで、前記位相調整量を取り込み、現在のサン
プルクロックの位相を調整するサンプルクロック位相調
整手段（サンプルクロック生成回路４４に相当）と、を
備えることを特徴とする。

【００１７】つぎの発明にかかる通信装置において、前
記位相調整量算出手段は、伝送路上で、パイロットトー
ンが送信停止期間から送信期間に遷移し、パイロットト
ーンの受信を開始した後、１回目の位相調整時には、前
記位相差を位相調整量とし、一方、２回目以降の位相調
整時には、前記位相差に対して所定の重み付け処理を行
い、その結果を位相調整量とすることを特徴とする。

【００１８】つぎの発明にかかるサンプルクロック生成
方法にあっては、伝送路上のアナログ信号をＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換ステップ（ステップＳ２に相当）と、前
記Ａ／Ｄサンプルデータを記憶する記憶ステップ（ステ
ップＳ２に相当）と、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデ
ータが書き込まれた段階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータ
に対してフーリエ変換を行うフーリエ変換ステップ（ス
テップＳ３に相当）と、前記フーリエ変換結果の実数部
および虚数部から各パイロットトーンの受信レベルを測
定するレベル測定ステップ（ステップＳ４に相当）と、
前記フーリエ変換結果から各パイロットトーンの受信位
相を算出する位相算出ステップ（ステップＳ４に相当）
と、最もレベルの高いパイロットトーンを選択する選択
ステップ（ステップＳ５に相当）と、選択されたパイロ
ットトーンの目標位相と前記受信位相とを比較し、その
位相差に応じてサンプルクロックの位相調整量を算出す
る位相調整量算出ステップ（ステップＳ６，Ｓ７に相
当）と、つぎのシンボル同期タイミングで、前記位相調
整量を取り込み、現在のサンプルクロックの位相を調整
するサンプルクロック位相調整ステップ（ステップＳ８
に相当）と、を含むことを特徴とする。

【００１９】つぎの発明にかかるサンプルクロック生成
方法にあっては、伝送路上のアナログ信号をＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換ステップ（ステップＳ２に相当）と、前
記Ａ／Ｄサンプルデータを記憶する記憶ステップ（ステ
ップＳ２に相当）と、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデ
ータが書き込まれた段階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータ
に対してフーリエ変換を行うフーリエ変換ステップ（ス
テップＳ３に相当）と、前記フーリエ変換結果の実数部
および虚数部からパイロットトーンの受信レベルを測定
するレベル測定ステップ（ステップＳ４に相当）と、前
記フーリエ変換結果からパイロットトーンの受信位相を
算出する位相算出ステップ（ステップＳ４に相当）と、
前記レベルが所定のしきい値より高い場合に、当該パイ
ロットトーンの目標位相と前記受信位相とを比較し、そ
の位相差に応じてサンプルクロックの位相調整量を算出
する位相調整量算出ステップ（ステップＳ１１，Ｓ６，
Ｓ７に相当）と、つぎのシンボル同期タイミングで、前
記位相調整量を取り込み、現在のサンプルクロックの位
相を調整するサンプルクロック位相調整ステップ（ステ
ップＳ８に相当）と、を備えることを特徴とする。

【００２０】つぎの発明にかかるサンプルクロック生成
方法において、前記位相調整量算出ステップでは、伝送
路上で、パイロットトーンが送信停止期間から送信期間
に遷移し、パイロットトーンの受信を開始した後、１回
目の位相調整時には、前記位相差を位相調整量とし、一
方、２回目以降の位相調整時には、前記位相差に対して
所定の重み付け処理を行い、その結果を位相調整量とす
ることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる通信装置
およびサンプルクロック生成方法の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。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い。

【００２２】実施の形態１．本実施の形態では、既存の
電力線を利用した通信装置として、たとえば、マルチキ
ャリア変復調方式を採用する電力線モデムについて説明
する。電力線モデムにおいては、たとえば、１２８トー
ンのＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multip
lexing）信号を送受信する場合、２５６個の複素ＩＦＦ
Ｔを用いて、１２８個のＤＱＰＳＫデータまたはＭ−Ｑ
ＡＭデータを時間軸データに変換する。したがって、キ
ャリア間隔をΔｆ＝４．３１２５ＫＨｚとした場合に
は、０〜５５２ＫＨｚまでの帯域が使用されることにな
る。

【００２３】また、本実施の形態においては、１２８ト
ーンのＯＦＤＭ信号を送受信する場合、たとえば、トー
ン５６，７２，８８をパイロットトーンとして用い、残
りのトーンをデータ通信用のトーンとして用いる。

【００２４】図１は、本発明にかかる通信装置の構成例
を示す図である。図１において、１はフレーミング回路
であり、２はマッパであり、４は逆高速フーリエ変換回
路（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）であ
り、５はパラレル／シリアル変換回路（Ｐ／Ｓ）であ
り、６はディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）であ
り、７は伝送路（電力線）であり、８は結合回路であ
り、１０は制御回路であり、１１はデフレーミング回路
であり、１２はデマッパであり、１４は高速フーリエ変
換回路（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）であり、１
５はシリアル／パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ）であり、１
６はアナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）であり、
１７はキャリア検出器であり、２１はシンボル境界判定
値算出器であり、２２はシンボル境界判定器であり、２
３は同期トーン選択器であり、３１はサンプル同期回路
である。

【００２５】そして、フレーミング回路１、マッパ２、
ＩＦＦＴ４、Ｐ／Ｓ５、Ｄ／Ａ６で送信系を構成し、Ａ
／Ｄ１６、Ｓ／Ｐ１５、ＦＦＴ１４、デマッパ１２、デ
フレーミング回路１１、シンボル境界判定値算出器２
１、シンボル境界判定器２２、同期トーン選択器２３、
サンプル同期回路３１で受信系を構成する。

【００２６】ここで、送信系および受信系の基本的な動
作を図面にしたがって説明する。まず、送信系の動作に
ついて説明する。たとえば、上記通信装置（電力線モデ
ム）に接続されたデータ処理装置（図示せず）から送信
データが入力されると、フレーミング回路１では、後述
の図２に示すフレーミング処理を行い、そのフレームを
マッパ２に出力する。そして、マッパ２では、受け取っ
たフレームを、制御回路１０からの「トーンオーダリン
グ選択情報」「ターボ符号長選択情報」「ビットマップ
選択情報」「電力配分選択情報」等を用いてマッピング
（ＤＱＰＳＫ変調、Ｍ−ＱＡＭ変調、ターボ符号化、電
力配分制御等を含む）し、その結果をＩＦＦＴ４へ出力
する。

【００２７】そして、ＩＦＦＴ４では、受け取ったすべ
てのトーン（低速モードで使用するトーン４８，６４，
８０以外）を逆フーリエ変換することで周波数軸データ
を時間軸データに変換してＰ／Ｓ５へ出力する。

【００２８】Ｐ／Ｓ５では、ＩＦＦＴ４から出力された
パラレルデータをシリアルデータに変換し、さらに、そ
のシリアルデータをＤ／Ａ６へ出力し、最後に、Ｄ／Ａ
６では、そのシリアルデータに対してディジタル／アナ
ログ変換を行い、そのアナログ信号を、結合回路８およ
び電力線７を介して、電力線７に接続された他の通信装
置（図示せず）へ送信する。

【００２９】つぎに、受信系の動作について説明する。
なお、ここでは、説明の便宜上、伝送路７に通信装置が
１台しか接続されていないので、図１の受信系の構成を
用いて説明を行う。また、以降で説明する受信系では、
クロックマスターとなる通信装置から常時送信されてく
るパイロットトーンを用いて（実際は通信が行われてい
ないときに間欠的に送られてくるパイロットフレームを
用いて）、シンボル同期が確立されていることを前提と
する。

【００３０】まず、上述のように送信系からマルチキャ
リアデータが送信されると、他の通信装置の受信系で
は、送信系の動作とは逆の動作を行い、データを復調す
る。具体的にいうと、送信側の通信装置から送られてき
たすべてのマルチキャリアデータを、結合回路８を介し
て取り込み、Ａ／Ｄ１６が、アナログ／ディジタル変換
を行う。続いて、キャリア検出器１７が、キャリアセン
スおよびトーン検定によりキャリア検出用フィールドを
検出する。

【００３１】その後、Ｓ／Ｐ１５では、同期が確立され
たシンボルタイミングに基づいて、ディジタルデータに
変換されたシリアルデータをパラレルデータに変換し、
そのデータをＦＦＴ１４へ出力する。

【００３２】ＦＦＴ１４では、前記パラレルデータに対
してフーリエ変換を行うことにより、時間軸のマルチキ
ャリア信号を周波数軸上のデータに変換し、その周波数
軸データをデマッパ１２へ出力する。その後、デマッパ
１２では、制御回路１０によって指定された「ＦＥＱ係
数情報」「ターボ復号に関する情報」「ビットマップ情
報」「トーンオーダリング選択情報」等を用いて、受け
取った周波数データを復調する。

【００３３】最後に、デフレーミング回路１１では、復
調後のデータから、送信フレーム内のデータ（図２参
照）のみを切り出すデフレーミング処理を行うことで、
受信データを生成し、この通信装置に接続された機器
（図示せず）にその受信データを出力する。なお、デフ
レーミング処理とは、フレーミング回路１によるフレー
ミング処理とは逆の処理であり、一次復調されたデータ
のフレームから、後述のプリアンブルおよび物理層ヘッ
ダを分離して、物理層ペイロードのみを合成する処理、
すなわち、受信データをもとの送信データの形に再構成
する処理のことをいう。

【００３４】図２は、上記フレーミング回路１によるフ
レーミング処理で生成されるフレームの構成を示す図で
ある。図２に示すフレームは、キャリア検出用の信号の
領域であるプリアンブルフィールド（ＡＧＣ）と、伝達
経路を示すコード（ＩＤ），サンプルクロック／シンボ
ルクロック同期用信号（ＰＴ１，ＰＴ２）等を含む物理
層ヘッダフィールドと、論理データの境界識別用コー
ド，ビットマップ一致／不一致検出用コード，コマンド
フィールド，グループコード等の制御情報、や送信デー
タを含む物理層ペイロードフィールドから構成され、こ
のフレームがフレーミング回路１にて生成され、前述の
処理で変調後、伝送路７に出力される。

【００３５】また、伝送路上のフレームは、伝送路に接
続されたすべての通信装置で受け取られ、制御回路１０
では、受け取った信号の識別を行った上で自分の持つコ
ードと一致した場合にのみ、伝送路上に送信されている
データが自分宛であると判断し、後続のペイロード部分
の内容を理解する。また、自分宛でないと判断した場合
は、動作を行わない。

【００３６】図３は、パイロットトーンと、通信装置が
データ通信に用いるトーンと、を示す図である。たとえ
ば、４．３１２５ｋＨｚ間隔の１２８本（＃０〜＃１２
７）のトーンを想定した場合、シンボル周波数のＭ倍の
トーン（Ｍ＝２４，４０，５６，７２，８８）をパイロ
ットトーンとして使用し、それ以外のトーンを用いてデ
ータ通信を行う。

【００３７】また、図４は、上記フレームの伝送路上の
状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位と、を示す
図である。たとえば、本実施の形態において、上記フレ
ームを構成するシンボルは、図４に示すとおり、１６サ
ンプルのサイクリックプレフィックス（ＣＰ）と、２５
６サンプルのデータ部分で構成され、１シンボルが２７
２サンプルとなる。したがって、受信側では、既知のタ
イミングで挿入されたＣＰを削除した状態（図４の“復
調ＦＦＴへ”に相当）でデータの復調を行う。なお、上
記データ部分とは、通信の最小単位であり、送信するす
べてのトーンの合成波を、２５６点サンプルで表現した
ものである。また、ＣＰとは、シンボル間干渉を防ぐた
めにシンボル間に挿入されるものであり、データ部分の
終端１６サンプルを複製して貼り付けたものであり、こ
れにより、ＣＰとデータ部分が連続的な波形となる。

【００３８】ここで、上記通信装置間でデータ通信を行
う場合のシンボル同期の確立方法を詳細に説明する。な
お、本実施の形態では、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨ
ｚとし、Ｄ／Ａ６およびＡ／Ｄ１６のサンプリング周波
数ＳをＳ＝１．０２４ＭＨｚとする。この場合、１シン
ボル時間の信号は、Ｓ／Ｆ（２５６サンプル）＋ＣＰ
（１６サンプル）＝２７２サンプルで構成されることに
なる。また、ここでいうシンボルとは、通信の最小単位
であり、たとえば、通信に使用する複数トーンの合成波
を、２７２個のサンプルデータで表現したものである。
また、ＩＦＦＴ４およびＦＦＴ１４が２５６サンプルに
対応する場合、生成可能なトーン周波数は、Ｆ×ｘ（ｘ
＝１〜１２８）となり、１２８本のトーンが利用可能と
なる。

【００３９】このような状態で、まず、通信装置の受信
系では、起動時およびデータ通信を行っていないとき
に、クロックマスターが送信するパイロットトーンを用
いて、シンボル同期を確立し、いつでもデータ通信を開
始できるようにしておく。具体的にいうと、まず、Ａ／
Ｄ１６が、伝送路上の信号を、２７２点サンプリングを
行うことにより取り込む。そして、シンボル境界判定値
算出部２１が、Ａ／Ｄ変換後のパイロットトーンのサン
プリングデータを用いて、他の通信装置とのシンボル同
期を確立するための演算を行う。

【００４０】シンボル境界判定値算出器２１では、上記
パイロットトーンのサンプリングデータを用いて、シン
ボル境界の判定に必要な判定値を算出する。なお、同期
トーン選択器２３では、制御回路１０の指示で、複数の
トーンの中から少なくともいずれか１本のパイロットト
ーンを選択する。選択されたパイロットトーンの周波数
が、たとえば、シンボル周波数のＭ倍のトーン（Ｍ＝２
４，４０，５６，７２，８８）であった場合、シンボル
境界判定値算出器２１では、過去Ｓ／Ｆ＋ＣＰ＝２７２
個のサンプルデータをバッファリングし、後述するシン
ボル境界判定値を算出する。ただし、ここでは、バッフ
ァの先頭の内容をＤ₀とし、さらに、最後の内容をＤ
_(S/F+CP)-1とする。シンボル境界判定値は、新しいサン
プルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＋ＣＰ＝２７
２個のサンプルデータを用いて算出する。

【００４１】つぎに、シンボル境界判定器２２では、た
とえば、過去Ｓ／Ｆ＋ＣＰ＝２７２回分のシンボル境界
判定値の最大値が、どのタイミングで発生したかを検索
し、検索されたタイミングを用いてシンボル同期を確立
する。

【００４２】図５は、各通信装置間のシンボル同期の確
立方法の具体例を示す図である。ここでは、パイロット
トーンとして、たとえば、２４倍トーン（トーン２４）
が選択された場合（Ｍ＝２４）について説明する。な
お、パイロットトーンは、前述したように、シンボル周
期単位に同相の信号である。

【００４３】図５（ａ）は、複数トーンの合成波から、
パイロットトーンだけを表現したものである。図５
（ａ）において、パイロットトーンは、１シンボル期間
内に２５周期分（ＣＰ含む）の正弦波信号を含むため、
１シンボルをＳ／Ｆ＋ＣＰ＝２７２点でサンプリングし
ている場合、１６サンプルで１．５周期となり、１６サ
ンプル毎に符号が反転した値を持つ。

【００４４】まず、シンボル境界判定値算出器２１で
は、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／
Ｆ＋ＣＰ＝２７２個のサンプルデータを用い、かつ１６
サンプル単位に値を反転させて、同期加算を行う。すな
わち、図示のとおり、１６サンプル単位にサンプル値を
反転させ、かつ１シンボル長の範囲で同期加算を行う。

【００４５】図５（ｂ）は、シンボル境界判定値の算出
範囲の一例を示す図であり、図５（ｃ）は、同期加算結
果の一例を示す図であり、図５（ｄ）は、同期加算結果
におけるサンプルデータの絶対値の加算結果、すなわ
ち、シンボル境界判定値を示す図である。図示のよう
に、シンボル境界判定値の算出範囲がＡの場合（図５
（ｂ）参照）は、パイロットトーンの信号が強調され、
振幅が１７倍となる１．５周期分の同期加算結果を得る
ことができる（図５（ｃ）Ａ´参照）。また、この場
合、シンボル境界判定値が最大となる（図５（ｄ）参
照）。そして、シンボル境界判定値の算出範囲がＡから
ずれる程に、シンボル境界判定値が段階的に減少する。
なお、選択されたパイロットトーン（Ｍ＝２４）以外の
トーンの信号成分については、上記同期加算により打ち
消され、その値が０となる。

【００４６】一方、シンボル境界判定値の算出範囲がＢ
の場合（図５（ｂ）参照）は、２７２点の信号の前半
（Ｄ₀〜Ｄ₁₃₅）と後半（Ｄ₁₃₆〜Ｄ₂₇₂）とが同相信号と
なるため、上記同期加算（１６サンプル単位に反転）に
よりパイロットトーンの信号が相殺され、振幅が０とな
る１．５周期分の同期加算結果を得ることができる（図
５（ｃ）Ｂ´参照）。また、この場合、シンボル境界判
定値が最小となる（図５（ｄ）参照）。

【００４７】そして、シンボル境界判定値算出器２１か
らの出力を受け取ったシンボル境界判定器２２では、１
シンボル期間にわたるシンボル境界判定値が最大となる
タイミングを検出し、これを、各通信装置間のシンボル
タイミングとして使用する。

【００４８】このように、各通信装置間でシンボル同期
を確立する場合は、１６ｎ（ｎは自然数）＋８を満たす
パイロットトーン（トーン２４，４０，５６，７２，８
８）を用いてシンボル同期処理を行う。具体的にいう
と、上記パイロットトーンに対して、１／１７シンボル
長（１６サンプル）単位に値を反転させ、かつ１シンボ
ル長範囲で、サンプリングデータの同期加算を行い、さ
らに、その同期加算結果におけるサンプリングポイント
の絶対値の総和、すなわち、シンボル境界判定値、が最
大となるタイミングを、各通信装置間のシンボルタイミ
ング（後述するシンボル同期信号の出力タイミング）と
定義する。

【００４９】以上、ここまでの説明では、通信装置の基
本的な動作、および各通信装置間のシンボル同期の確立
方法、について説明してきた。以降の説明では、「復調
精度のさらなる向上」という観点から、最適なサンプル
クロックを生成するための構成、すなわわち、高精度に
サンプル同期を確立するための構成について説明する。

【００５０】図６は、本実施の形態のサンプル同期回路
３１の構成を示す図である。図６にいて、４１はＦＦＴ
モジュールであり、４２は位相算出回路であり、４３は
位相調整回路であり、４４はサンプルクロック生成部で
あり、４５はカウンタであり、４６はサンプルクロック
生成用制御回路である。

【００５１】ここで、上記サンプルクロック同期回路３
１によるサンプルクロック生成処理について説明する。
図７および図８は、実施の形態１のサンプルクロック生
成処理を示す図である。まず、受信シンボル判定後（ス
テップＳ１）、Ａ／Ｄ１６では、伝送路上のアナログ信
号を現在のサンプルクロックを用いてサンプルする（ス
テップＳ１）。

【００５２】つぎに、ＦＦＴモジュール４１内のメモリ
では、シンボル同期信号の受信タイミング（図８参照）
で、すなわち、サンプルクロック生成用制御回路４６が
カウンタ４５の出力値を参照して生成した書き込み制御
信号に基づいて、各Ａ／Ｄサンプルデータの書き込みを
開始する（ステップＳ２）。そして、それぞれ１シンボ
ル分（２７２サンプル）のＡ／Ｄサンプルデータが書き
込まれた段階で（つぎのシンボル同期信号の受信タイミ
ング）、ＦＦＴモジュール４１内のＦＦＴが、ＦＦＴ処
理を開始する（ステップＳ３）。なお、各Ａ／Ｄサンプ
ルデータは上記処理以降も継続的に書き込まれており、
シンボル単位にＦＦＴ処理が実行される。

【００５３】つぎに、位相算出回路４２では、サンプル
クロック生成用制御回路４６が生成した制御信号のタイ
ミングで、すべてのパイロットトーンのレベル測定処理
および位相算出処理を実行する（ステップＳ４）。たと
えば、レベル測定処理では、パイロットトーン単位に、
上記ＦＦＴ処理結果の実数部および虚数部のレベルを測
定する。また、位相算出処理では、パイロットトーン単
位に、上記ＦＦＴ結果から角度値（０〜３６０°）を算
出する。

【００５４】つぎに、位相調整回路４３では、上記個々
のレベル測定結果を受け取り、サンプルクロック生成用
制御回路４６が生成した制御信号のタイミングで、最も
受信レベルの高い（信頼性の高い）パイロットトーンを
選択する（ステップＳ５）。そして、選択されたパイロ
ットトーンの予め規定された目標位相と実際の受信位相
（上記角度値）とを比較し（ステップＳ６）、その位相
差に応じてサンプルクロックの位相調整量を算出する
（ステップＳ７）。たとえば、パイロットトーンの受信
を開始後、１回目の位相調整時には、迅速にサンプル同
期を確立する必要があるため、当該位相差をそのまま位
相調整量とし、一方、２回目の位相調整時には、ノイズ
等の影響を考慮して当該位相差に対して重み付け処理
（たとえば「×５０％」等とする）を行い、その結果を
位相調整量とする。

【００５５】最後に、サンプルクロック生成回路４４で
は、つぎのシンボル同期信号の受信タイミング（図８参
照）で、すなわち、サンプルクロック生成用制御回路４
６が生成したロード信号のタイミングで、上記位相調整
量を取り込み、現在のサンプルクロックの位相を補正す
る（ステップＳ８）。

【００５６】なお、本実施の形態では、ＦＦＴモジュー
ル４１内のメモリに、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデ
ータが書き込まれる毎に、上記ステップＳ３〜Ｓ８の処
理を繰り返し実行する。

【００５７】このように、本実施の形態においては、選
択されたパイロットトーンの目標位相と実際の受信位相
との差に基づいて、サンプルクロックの位相調整量を算
出する構成とし、高精度にサンプル同期を確立すること
としたため、従来と比較して復調精度を大幅に向上させ
ることができる。

【００５８】実施の形態２．前述の実施の形態１におい
ては、複数のパイロットトーンの中からいずれか１本を
選択し、そのパイロットトーンの目標位相と実際の受信
位相との差に基づいて位相調整量を算出していた。これ
に対し、本実施の形態では、予め決められている特定の
パイロットトーンの目標位相と実際の受信位相との差に
基づいて位相調整量を算出することで、回路規模を削減
する。なお、通信装置の基本的な動作（図１〜４参
照）、各通信装置間のシンボル同期の確立方法（図５参
照）、およびサンプル同期回路３１の構成（図６参照）
については、前述の実施の形態１と同様である。

【００５９】図９は、実施の形態２のサンプルクロック
生成処理を示すフローチャートである。まず、受信シン
ボル判定後（ステップＳ１）、Ａ／Ｄ１６では、伝送路
上のアナログ信号を、現在のサンプルクロックを用いて
サンプルする（ステップＳ１）。

【００６０】つぎに、ＦＦＴモジュール４１内のメモリ
では、シンボル同期信号の受信タイミングで、すなわ
ち、サンプルクロック生成用制御回路４６がカウンタ４
５の出力値を参照して生成した書き込み制御信号に基づ
いて、上記Ａ／Ｄサンプルデータの書き込みを開始する
（ステップＳ２）。そして、１シンボル分（２７２サン
プル）のＡ／Ｄサンプルデータが書き込まれた段階で
（つぎのシンボル同期信号の受信タイミング）、ＦＦＴ
モジュール４１内のＦＦＴが、ＦＦＴ処理を開始する
（ステップＳ３）。なお、Ａ／Ｄサンプルデータは上記
処理以降も継続的に書き込まれており、シンボル単位に
ＦＦＴ処理が実行される。

【００６１】つぎに、位相算出回路４２では、サンプル
クロック生成用制御回路４６が生成した制御信号のタイ
ミングで、パイロットトーン（たとえば＃５６）のレベ
ル測定処理および位相算出処理を実行する（ステップＳ
４）。たとえば、レベル測定処理では、上記ＦＦＴ処理
結果の実数部および虚数部のレベルを測定する。また、
位相算出処理では、上記ＦＦＴ結果から角度値（０〜３
６０°）を算出する。

【００６２】つぎに、位相調整回路４３では、上記レベ
ル測定結果を受け取り、サンプルクロック生成用制御回
路４６が生成した制御信号のタイミングで、当該レベル
測定結果と予め規定されたしきい値とを比較する（ステ
ップ１１）。そして、レベル測定結果がしきい値よりも
高い場合に、上記パイロットトーンの目標位相と受信位
相（上記角度値）とを比較し（ステップＳ６）、その位
相差に応じてサンプルクロックの位相調整量を算出する
（ステップＳ７）。たとえば、パイロットトーンの受信
を開始後、１回目の位相調整時には、迅速にサンプル同
期を確立する必要があるため、当該位相差をそのまま位
相調整量とし、一方、２回目以降の位相調整時には、ノ
イズ等の影響を考慮して当該位相差に対して重み付け処
理（たとえば「×５０％」等とする）を行い、その結果
を位相調整量とする。なお、上記処理において、レベル
測定結果がしきい値よりも低い場合には、位相調整量算
出処理を行わない。

【００６３】最後に、サンプルクロック生成回路４４で
は、つぎのシンボル同期信号の受信タイミング（図８参
照）で、すなわち、サンプルクロック生成用制御回路４
６が生成したロード信号のタイミングで、上記位相調整
量を取り込み、現在のサンプルクロックの位相を補正す
る（ステップＳ８）。

【００６４】なお、本実施の形態においても、前述同
様、ＦＦＴモジュール４１内のメモリに、１シンボル分
のＡ／Ｄサンプルデータが書き込まれる毎に、上記ステ
ップＳ３，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ６〜Ｓ８の処理を繰り返し
実行する。

【００６５】このように、本実施の形態においては、予
め規定された１本のパイロットトーンの目標位相と実際
の受信位相との差に基づいて、サンプルクロックの位相
調整量を算出する構成とし、前述したパイロットトーン
の選択処理を省くこととしたため、回路を大幅に削減で
きる。

【００６６】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、選択されたパイロットトーンの目標位相と実際の受
信位相との差に基づいて、サンプルクロックの位相調整
量を算出する構成とし、高精度にサンプル同期を確立す
ることとした。これにより、従来と比較して復調精度を
大幅に向上させることができる、という効果を奏する。

【００６７】つぎの発明によれば、予め規定された１本
のパイロットトーンの目標位相と実際の受信位相との差
に基づいて、サンプルクロックの位相調整量を算出する
構成とし、パイロットトーンの選択処理を省くこととし
た。これにより、回路規模を大幅に削減できる、という
効果を奏する。

【００６８】つぎの発明によれば、たとえば、パイロッ
トトーン受信の開始直後には、迅速にサンプル同期を確
立できる、という効果を奏する。さらに、２回目以降の
位相調整時には、ノイズ等の影響を考慮したクロック調
整が可能となる、という効果を奏する。

【００６９】つぎの発明によれば、選択されたパイロッ
トトーンの目標位相と実際の受信位相との差に基づい
て、サンプルクロックの位相調整量を算出することとし
た。これにより、従来と比較して復調精度を大幅に向上
させることができる、という効果を奏する。

【００７０】つぎの発明によれば、予め規定された１本
のパイロットトーンの目標位相と実際の受信位相との差
に基づいて、サンプルクロックの位相調整量を算出し、
さらにパイロットトーンの選択処理を省くこととした。
これにより、回路規模を大幅に削減できる、という効果
を奏する。

【００７１】つぎの発明によれば、たとえば、パイロッ
トトーン受信の開始直後には、迅速にサンプル同期を確
立できる、という効果を奏する。さらに、２回目以降の
位相調整時には、ノイズ等の影響を考慮したクロック調
整が可能となる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる通信装置の構成を示す図であ
る。

【図２】フレーミング処理で生成されるフレームの構
成を示す図である。

【図３】パイロットトーンと通信装置がデータ通信に
用いるトーンとを示す図である。

【図４】フレームの伝送路上の状態とＦＦＴに入力さ
れるシンボルの単位とを示す図である。

【図５】各通信装置間のシンボル同期の確立方法の具
体例を示す図である。

【図６】本発明のサンプル同期回路３１の構成を示す
図である。

【図７】実施の形態１のサンプルクロック生成処理を
示すフローチャートである。

【図８】実施の形態１のサンプルクロック生成処理を
示す図である。

【図９】実施の形態２のサンプルクロック生成処理を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１フレーミング回路、２マッパ、４逆高速フーリ
エ変換回路（ＩＦＦＴ）、５パラレル／シリアル変換
回路（Ｐ／Ｓ）、６ディジタル／アナログ変換回路
（Ｄ／Ａ）、７伝送路（電力線）、８結合回路、１
０制御回路、１１デフレーミング回路、１２デマ
ッパ、１４高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）、１５
シリアル／パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ）、１６アナロ
グ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）、１７キャリア検
出器、２１シンボル境界判定値算出器、２２シンボ
ル境界判定器、２３同期トーン選択器、３１はサンプ
ル同期回路、４１ＦＦＴモジュール、４２位相算出
回路、４３位相調整回路、４４サンプルクロック生
成部、４５カウンタ、４６サンプルクロック生成用
制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K022 AA04 AA16 AA26 AA30 DD01 DD33 DD42 5K046 AA03 BA01 BA05 BB05 PS03 PS11 PS42 PS44 PS53 5K047 BB06 GG09 GG45 MM18 MM38 MM59 MM63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間欠的に送信される複数のパイロットト
ーンを受信し、当該パイロットトーンに同期した状態で
他の装置とデータ通信を行う通信装置において、伝送路上のアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手
段と、前記Ａ／Ｄサンプルデータを記憶するメモリ手段と、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデータが書き込まれた段
階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータに対してフーリエ変換
を行うフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換結果の実数部および虚数部から各パイ
ロットトーンの受信レベルを測定するレベル測定手段
と、前記フーリエ変換結果から各パイロットトーンの受信位
相を算出する位相算出手段と、最もレベルの高いパイロットトーンを選択し、さらに、
選択されたパイロットトーンの目標位相と前記受信位相
とを比較し、その位相差に応じてサンプルクロックの位
相調整量を算出する位相調整量算出手段と、つぎのシンボル同期タイミングで、前記位相調整量を取
り込み、現在のサンプルクロックの位相を調整するサン
プルクロック位相調整手段と、を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】間欠的に送信される予め規定された単一
のパイロットトーンを受信し、当該パイロットトーンに
同期した状態で他の装置とデータ通信を行う通信装置に
おいて、伝送路上のアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手
段と、前記Ａ／Ｄサンプルデータを記憶するメモリ手段と、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデータが書き込まれた段
階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータに対してフーリエ変換
を行うフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換結果の実数部および虚数部からパイロ
ットトーンの受信レベルを測定するレベル測定手段と、前記フーリエ変換結果からパイロットトーンの受信位相
を算出する位相算出手段と、前記レベルが所定のしきい値より高い場合に、当該パイ
ロットトーンの目標位相と前記受信位相とを比較し、そ
の位相差に応じてサンプルクロックの位相調整量を算出
する位相調整量算出手段と、つぎのシンボル同期タイミングで、前記位相調整量を取
り込み、現在のサンプルクロックの位相を調整するサン
プルクロック位相調整手段と、を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項３】前記位相調整量算出手段は、伝送路上で、パイロットトーンが送信停止期間から送信
期間に遷移し、パイロットトーンの受信を開始した後、１回目の位相調整時には、前記位相差を位相調整量と
し、一方、２回目以降の位相調整時には、前記位相差に
対して所定の重み付け処理を行い、その結果を位相調整
量とすることを特徴とする請求項１または２に記載の通
信装置。
【請求項４】間欠的に送信される複数のパイロットト
ーンを受信し、当該パイロットトーンに同期した状態で
他の装置とデータ通信を行う通信装置の、サンプルクロ
ック生成方法において、伝送路上のアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ス
テップと、前記Ａ／Ｄサンプルデータを記憶する記憶ステップと、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデータが書き込まれた段
階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータに対してフーリエ変換
を行うフーリエ変換ステップと、前記フーリエ変換結果の実数部および虚数部から各パイ
ロットトーンの受信レベルを測定するレベル測定ステッ
プと、前記フーリエ変換結果から各パイロットトーンの受信位
相を算出する位相算出ステップと、最もレベルの高いパイロットトーンを選択する選択ステ
ップと、選択されたパイロットトーンの目標位相と前記受信位相
とを比較し、その位相差に応じてサンプルクロックの位
相調整量を算出する位相調整量算出ステップと、つぎのシンボル同期タイミングで、前記位相調整量を取
り込み、現在のサンプルクロックの位相を調整するサン
プルクロック位相調整ステップと、を含むことを特徴とするサンプルクロック生成方法。
【請求項５】間欠的に送信される予め規定された単一
のパイロットトーンを受信し、当該パイロットトーンに
同期した状態で他の装置とデータ通信を行う通信装置
の、サンプルクロック生成方法において、伝送路上のアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ス
テップと、前記Ａ／Ｄサンプルデータを記憶する記憶ステップと、１シンボル分のＡ／Ｄサンプルデータが書き込まれた段
階で、当該Ａ／Ｄサンプルデータに対してフーリエ変換
を行うフーリエ変換ステップと、前記フーリエ変換結果の実数部および虚数部からパイロ
ットトーンの受信レベルを測定するレベル測定ステップ
と、前記フーリエ変換結果からパイロットトーンの受信位相
を算出する位相算出ステップと、前記レベルが所定のしきい値より高い場合に、当該パイ
ロットトーンの目標位相と前記受信位相とを比較し、そ
の位相差に応じてサンプルクロックの位相調整量を算出
する位相調整量算出ステップと、つぎのシンボル同期タイミングで、前記位相調整量を取
り込み、現在のサンプルクロックの位相を調整するサン
プルクロック位相調整ステップと、を備えることを特徴とするサンプルクロック生成方法。
【請求項６】前記位相調整量算出ステップにあって
は、伝送路上で、パイロットトーンが送信停止期間から送信
期間に遷移し、パイロットトーンの受信を開始した後、１回目の位相調整時には、前記位相差を位相調整量と
し、一方、２回目以降の位相調整時には、前記位相差に
対して所定の重み付け処理を行い、その結果を位相調整
量とすることを特徴とする請求項４または５に記載のサ
ンプルクロック生成方法。