JP3836641B2 - 通信方法および通信装置 - Google Patents
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Description
【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方法に関するものであり、特に、ＤＭＴ（Discrete Multi Tone）変復調方式やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）変復調方式等により、既存の電力線を用いたデータ通信を実現可能とする通信方法、および該通信方法を実現可能な通信装置に関するものである。ただし、本発明は、ＤＭＴ変復調方式により電力線通信を行う通信装置に限らず、マルチキャリア変復調方式およびシングルキャリア変復調方式により、通常の通信回線を介した有線通信および無線通信を行うすべての通信装置に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の通信方法について説明する。近年、コスト削減や既存の設備を有効利用のため、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が、この方式を用いた場合、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他の通信方式との共存が難しいこと、使用帯域に対する転送レートが低いこと、等の問題がある。また、上記電力線モデムのようなデータ通信を主たる目的としていない既存の電力線をデータ通信用に用いるような場合には、給電を目的に接続されているさまざまな機器がノイズ源となるため、それに対する対策も必要となる。
【０００４】
そこで、最近では、耐ノイズ性が高い等の観点から、すなわち、複数の周波数帯域に同一のデータを載せた通信、および、ノイズの影響の大きい周波数帯域を避け、ノイズの影響の少ない周波数帯域を利用した通信、が可能なマルチキャリア通信方式を採用した通信方法が提案されはじめている。このようなマルチキャリア通信方式では、通常、送信側（変調側）にて、送信すべき情報データを分割して周波数変換等の一次変調を行い、その後、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を用いた二次変調、すなわち、マルチキャリア変調を行うことにより、一次変調後の情報データをマルチキャリアに分散する。
【０００５】
そして、受信側（復調側）では、マルチキャリアに分散された各トーン上のデータに対してキャリアセンスを行うことにより、元の情報データを復調する。なお、ここでいうキャリアセンスとは、たとえば、特定のキャリアをシンボル同期用のキャリアとして割り当て、そのキャリアに載せられたデータを復調すること、すなわち、その同期用キャリアにより得られる同期用クロックを生成することをいう。
【０００６】
しかしながら、既存の電力線をデータ通信用に用いるようなシステムにおいては、前述したように、給電を目的に接続されているさまざまな機器がノイズ源となるため、前記シンボル同期用のキャリアが破壊されてしまうことがある。すなわち、前記シンボル同期用のキャリアが破壊されることにより、同期用クロックが生成できなくなり、もとの情報データである受信データを復調できなってしまうことがある。
【０００７】
このような問題を解決するマルチキャリア通信方式を用いた従来技術としては、たとえば、図１３に示すようなフレーム構造を用いて送受信を行う通信方法がある。この通信方法を用いたシステムでは、特定のキャリアをシンボル同期用のキャリアとして使用するのではなく、たとえば、図１３に示すように、データを載せたすべてのキャリアにおけるフレームの先頭に、シンボル同期用フィールトを設けることにより、「専用のシンボル同期用キャリアが破壊される」、という問題に対応している。したがって、この通信方法では、特定のキャリアに対してシンボル同期を行い、クロックを生成後、ヘッダ内に含まれるキャリアセンス用フィールドを確認し、このフィールドに書き込まれたコードが、既知のコードと一致した場合に、復調すべき元の情報データが得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のマルチキャリア通信方式を用いた通信方法では、シンボル同期用フィールドからクロックを生成する段階で、予め規定された多くのシンボル数を要するため、そのシンボル数に応じた時間がかかり、さらに、シンボル数に応じて演算量も多くなる。そのため、ノイズでシンボル同期用フィールドが破壊され、シンボル同期やクロック生成が失敗した場合や、ノイズをシンボル同期用フィールドと誤った場合には、キャリアセンスにおけるその演算処理、およびそれにかかった時間が無駄になってしまう、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、送信側から送信されたフレームかどうかを確認した後で、シンボル同期を行うことにより、シンボル同期の失敗による演算処理およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調可能な通信方法および通信装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【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方法にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入される非データ部分とデータ部分で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とし、さらに、キャリア検出用のシンボルを所定のサンプリングタイミングで取り込むシンボル受信ステップ（後述する実施の形態のステップＳ１に相当）と、前記キャリア検出用シンボルに対して、既知（非データ部分）である一定のオフセットを実行することにより、前記シンボルからデータ部分を抽出し、そのデータ部分を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する変換ステップ（ステップＳ２およびＳ３に相当）と、前記周波数軸上の信号に対して所定の方法でキャリア処理を行うキャリア処理ステップ（ステップＳ４，Ｓ５，およびＳ６に相当）と、を含み、前記キャリア処理後、後続するシンボル同期用シンボルに基づいて同期を確立し、以降、そのタイミングでデータを受信することを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記キャリア処理ステップにあっては、前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーンから、ある特定のトーンを抽出し、そのトーンの一次復調後のデータに基づいて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データを復調する第１のステップ（ステップＳ１１〜Ｓ１９に相当）と、その後、前記第１のステップをすべてのトーンにおいて、繰り返し実行する第２のステップ（ステップＳ１１〜Ｓ１９に相当）と、を含み、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記第１および第２のステップでは、前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーン上の信号に対して、個別にベクトル角度の補正を行い、各補正後の信号に対して一次変調を行うことを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる通信方法において、さらに、前記キャリア処理ステップでは、前記抽出されたトーン上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きい場合に、後続の復調処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる通信方法において、さらに、前記変換ステップにて得られた周波数軸上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きく、かつそれがａ回（２以上の整数）連続する場合に、後続のキャリア処理ステップへ移行するベクトル処理ステップ（ステップＳ３１〜Ｓ３４に相当）を含むことを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入される非データ部分とデータ部分で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とする構成とし、さらに、所定のサンプリングタイミングで取り込まれたキャリア検出用シンボルに対して、既知（非データ部分）である一定のオフセットを実行することにより、前記シンボルからデータ部分を抽出し、そのデータ部分を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、その後、周波数軸上の信号に対して所定の方法でキャリア処理を行う構成を備え、前記キャリア処理後、後続するシンボル同期用シンボルに基づいて同期を確立し、以降、そのタイミングでデータを受信す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、前記キャリア処理を実行する構成として、前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーンから、ある特定のトーンを抽出し、そのトーンの一次復調後のデータに基づいて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データを復調し、その後、前記復調処理をすべてのトーンにおいて繰り返し実行する構成を備え、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、さらに、前記キャリア処理を実行時、前記抽出されたトーン上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きい場合に、後続の復調処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、さらに、前記周波数軸上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きく、かつそれがａ回（２以上の整数）連続する場合に、後続のキャリア処理へ移行することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる通信方法および通信装置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。
【００２０】
実施の形態１．
本発明にかかる通信装置は、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用フィールド内の信号に基づいて、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い、その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、キャリア検出用フィールドに続いて設けられたシンボル同期用フィールドに基づいて、シンボル同期を行うことにより、確実にもとの情報データを復調する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる通信装置の構成を示す図である。なお、本実施の形態、およびこれ以降の実施の形態においては、既設の電力線を用いてデータ通信を行う電力線モデムを具体例として説明するが、本発明にかかる通信装置は、電力線モデムに限らず、マルチキャリア変復調方式およびシングルキャリア変復調方式により、通常の通信回線を介した有線通信および無線通信を行うすべての通信装置に適用可能である。また、以降の説明において使用するキャリアおよびトーンについては同義とする。
【００２２】
図１において、１はフレーミング回路であり、２は一次変調器であり、３はトーン選択器であり、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、９はノイズ測定器であり、１０は制御回路であり、１１はデフレーミング回路であり、１２は一次復調器であり、１３はトーン選択器であり、１４は高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）であり、１５はシリアル／パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ）であり、１６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、１８はダミーキャリア生成器であり、フレーミング回路１、一次変調器２、トーン選択器３、ＩＦＦＴ４、Ｐ／Ｓ５、Ｄ／Ａ６で送信系を構成し、Ａ／Ｄ１６、Ｓ／Ｐ１５、ＦＦＴ１４、トーン選択器１３、一次復調器１２、デフレーミング回路１１で受信系を構成する。
【００２３】
このように構成される複数の通信装置が伝送路である電力線に接続されたシステムでは、たとえば、各通信装置が連携することにより、キャリアを確実に変更できるとともに、さらに、キャリアの変更（トーン移動）が行われた場合に、その後、新たに接続された通信装置が、トーン移動に確実に追随できるようにする。
【００２４】
以降、上記通信装置の基本的な動作を説明する。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、そのフレームを一次変調器２に出力する。そして、一次変調器２では、受け取ったフレームを、制御回路１０からの一次変調／復調方式選択情報により指示された方式で変調し、マルチキャリア変調方式の各トーンに同一フレームを符号化後、その信号をトーン選択器３へ出力する。なお、本実施の形態では、デフォルト時、ＤＱＰＳＫ変調方式で一次変調を行うように指示された一次変調／復調方式選択情報が入力されているものとする。また、一次変調器２では、後述の図３に示すように５個のトーン（以降、トーンセットと呼ぶ）、＃３２，＃４８，＃６４，＃８０，＃９６のすべてに同一フレームを符号化する。
【００２５】
その後、トーン選択器３では、制御回路１０からの一次変調方式変更情報に基づいて、たとえば、前記トーンセットのうちから、トーン＃４８，＃６４，＃８０の３個のトーンを選択して、ＩＦＦＴ４へ出力する。そして、ＩＦＦＴ４では、受け取った３個のトーン＃４８，＃６４，＃８０を逆フーリエ変換することにより、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。
【００２６】
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／Ａ６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。
【００２７】
その結果、電力線７上には、後述の図４に示すように、周波数軸上で周波数間隔が１６トーンである３個のトーンに載せられた、同一のマルチキャリアデータが出力されることになる。そのため、ノイズがある周波数帯域に集中した場合においても、周波数間隔が１６トーンである３個の同一マルチキャリアデータが送信されているため、このデータを受信する受信装置では、周波数間隔が空いている分だけ、シングルキャリアの電力線通信よりも電力線ノイズに強いデータ送信が可能となる。
【００２８】
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。すなわち、送信側の通信装置から送られてきた３個のマルチキャリアデータを取り込み、続いてＡ／Ｄ１６が、アナログ／ディジタル変換を行い、さらに、Ｓ／Ｐ１５が、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、ＦＦＴ１４へ出力する。
【００２９】
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データを周波数軸上のデータに変換し、その周波数軸データをトーン選択器１３およびノイズ測定器９へ出力する。その後、トーン選択器１３では、制御回路１０によって指定された３個のトーン、＃４８，＃６４，＃８０を選択し、それを一次復調器１２に出力し、一次復調器１２では、それら３個のトーン、＃４８，＃６４，＃８０における同一データを、制御回路１０からの一次変調／復調方式選択情報により指定された一次変調方式で復調する。
【００３０】
最後に、デフレーミング回路１１では、一次復調されたデータをデフレーミング処理することにより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（１）、（２）、および制御コードを分離して、データフィール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。
【００３１】
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と、そのフレームにおけるＰＯＣ（Power Line Communication Overhead Control Field）フィールド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（１）フィールドと、シンボル同期用の信号の領域であるプリアンブル（２）フィールドと、予め定められた固定コードの領域である同期コードフィールドと、データフィールドの長さを示す信号の領域であるＦｒａｍｅＴｙｐｅ（ＦＴ）フィールドと、住宅識別用コードの領域であるＨｏｕｓｅＣｏｄｅ（ＨＣ）フィールドと、物理層で使用する制御コマンドの領域であるＰＯＣフィールドと、ＦＴ，ＨＣ，ＰＯＣに対する誤り訂正符号の領域であるＲ−Ｓ符号フィールドと、データ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。
【００３２】
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、ＨＣの識別を行った上で自家のＨＣと一致した場合、伝送路上に送信されているデータが自分宛てであると判断し、ＲＳ（リードソロモン）符号を利用してエラーチェック／訂正を行い、その内容を理解する。また、自家のＨＣと一致しない場合は、動作を行わない。
【００３３】
一方、ＰＯＣは、通信の速度を設定する２ビットの通信モードフィールドと、選択可能な変調方式（たとえば、ＤＱＰＳＫ，ＤＢＰＳＫ，ＤＢＰＳＫ＋時間ダイバーシチ等）を示す２ビットの変調方式フィールドと、制御コマンド（通常動作、変更動作）を示す１ビットのコマンドフィールドと、制御コマンドの機能を示す２ビットのサブコマンドと、各機能の設定情報（トーングループ、セットポジション、一次変調方式）を示す８ビットのコマンド引数と、１ビットの拡張ビットから構成され、たとえば、トーンの移動および一次変調方式の変更等の処理を行うために使用される。
【００３４】
図３は、図１に示す通信装置がデータ通信に用いるトーングループの定義を示す図である。たとえば、電力線通信を行う通信装置においては、（ａ）のように、４．３１２５ｋＨｚ間隔の８０本（＃１７〜＃９６）のトーンを想定し、１６本間隔で選び出した５本の組をトーングループとし、さらに、トーン＃１７〜トーン＃３２を起点とした１６組のトーングループ（トーングループ＃０〜＃１５）を、（ｂ）のように定義する。
【００３５】
また、図４は、前記トーングループ内のトーンセットの定義を示す図である。たとえば、任意のトーングループを構成する５本のトーンのうち、連続する３本のトーンの組をトーンセットと定義する。すなわち、各トーングループ内の低周波側の連続する３本の組からなるトーンセットのセットポジションをＬｏｗポジションとし、高周波側の連続する３本の組からなるトーンセットのセットポジションをＨｉｇｈポジションとし、中央のトーンセットのセットポジションをＭｉｄｄｌｅポジションとする。したがって、データ通信は、特定のトーグループのなかの、特定のセットポジションで指定されるトーンセットを使用して行われる。
【００３６】
以下、図３および図４に示す伝送路上の信号を、上記図２に示す元のフレーム構成の信号に復調する処理を詳細に説明する。なお、図５は、図２に示すキャリア検出用信号であるプリアンブル（１）の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。また、図６は、図２に示すシンボル同期用信号であるプリアンブル（２）以降の信号の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。
【００３７】
本実施の形態において、プリアンブル（１）以外は、図６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、２５６サンプルのデータ部分で構成され、１シンボルが２７２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（図示の“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、特定の周波数のトーン（たとえば、トーン＃３２）と、そのトーンの定数倍の周波数を持つ２本のトーン（たとえば、トーン＃４８、＃６４）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】
一方、プリアンプル（１）は、ＣＰを含まない２５６サンプルのデータ部分だけで構成され、たとえば、２５６×１７、すなわち、１６シンボル（２７２×１６）で構成される連続的な波形である。したがって、受信側では、ここでも、上記プリアンプル（２）以降の信号と同様の構成でデータの復調を行うため、たとえば、一定のオフセット（ＣＰ分：１６サンプル）でデータの復調を行う（図５の“復調ＦＦＴへ”に相当）。なお、本実施の形態において、プリアンブル（１）は、同一データ（同一位相から得られるデータ）の繰り返しのデータ（たとえば、“００”，“００”，“００”…の繰り返し）とし、この値は、キャリアセンス時に、後述のキャリアカウンタに、繰り返し回数としてカウントされる。
【００３９】
図７は、本発明にかかるデータの復調方法、詳細には、本実施の形態における図５に示すプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。なお、ここでは、定常的に通信が行われているときのキャリアセンス方法を示す。まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号に対して２７２点Ａ／Ｄサンプリングを行うことにより、その信号を取り込む（ステップＳ１）。そして、その２７２点のサンプリング信号に対して、一定のオフセット（既知のＣＰを削除するタイミング）を実行し、２５６点のサンプリングデータを抽出する（ステップＳ２）。これにより、プリアンブル（２）以降の信号と同様の構成による復調（ＦＦＴ）が可能となる。
【００４０】
その後、通信装置では、２５６点のサンプリングデータに対して２５６点ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行し、時間軸上のデータから周波数軸上のデータを生成する（ステップＳ３）。そして、この状態で、ｍ本のアクティブトーンに対して、それぞれキャリア処理を行う（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４の処理は、前述したように、定常的に通信が行われている状態におけるキャリア処理であるため、各通信装置が現在通信中のトーン（アクティブトーンセット）を認識した状態である。また、ここでは、説明の便宜上、図３および図４に示すように、ｍ（トーンセットの本数）＝３として処理を行う。以降、３本のトーンＣiを、それぞれ、Ｃ1＝トーン＃３２，Ｃ2＝トーン＃４８，Ｃ3＝トーン＃６４，として説明する。
【００４１】
ここで、本実施の形態の通信装置における上記キャリア処理（ステップＳ４）の詳細な動作を説明する。図８は、上記キャリア処理のフローチャートを示す図である。まず、通信装置では、アクティブトーンセットの特定のキャリアとして、たとえば、トーン＃３２を選択し（ステップＳ１１）、コンスタレーション上でベクトル角度の補正を行う（ステップＳ１２）。なお、角度補正（ｒａｄ）については、図９に示すように、各トーン番号毎に既知であるため、トーン番号に合わせた角度補正を容易に行うことが可能となる。
【００４２】
つぎに、通信装置では、補正後の信号に対してＤＱＰＳＫ変調方式による一次復調を行う（ステップＳ１３）。ただし、図８においては、説明の便宜上、一次復調方式としてＤＱＰＳＫ変調方式を用いているが、これに限らず、たとえば、ＤＢＰＳＫ，ＤＢＰＳＫ＋時間ダイバーシチ用の変調方式を用いることとしてもよい。この設定は、前述の図２に示すＰＯＣの中で行われる。
【００４３】
つぎに、通信装置では、一次復調後のデータを確認し（ステップＳ１４）、その復調データが、たとえば、前述にように、“００”でなければ（ステップＳ１４，Ｎｏ）、そのデータをノイズと判断してキャリアカウンタ（図示せず）の値をリセットし（ステップＳ１５）、その後、ｉの値を確認する（ステップＳ１８）。ここでは、現在処理中のトーンがｉ＝１であるため（ステップＳ１８，Ｎｏ）、ｉに１を加算して（ステップＳ１９）、つぎに、Ｃ2＝トーン＃４８について、上記ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を行う。ただし、現在処理中のトーンがｉ＝３であれば（ステップＳ１８，Ｙｅｓ）、通信装置は、このキャリア処理をぬけて、図７のステップＳ５の処理へ移行する。
【００４４】
一方、ステップＳ１４による確認結果が“００”であれば（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、通信装置では、キャリアカウンタの値ＣａｒｒｉｒＣｏｕｎｔi=1に１を加算し（ステップＳ１６）、この状態で、現在のｉの値を確認する（ステップＳ１８）。ここでは、現在処理中のトーンがｉ＝１であるため（ステップＳ１８，Ｎｏ）、ｉに１を加算して（ステップＳ１９）、つぎに、Ｃ2＝トーン＃４８について、上記ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を行う。ただし、現在処理中のトーンがｉ＝３であれば（ステップＳ１８，Ｙｅｓ）、通信装置は、このキャリア処理をぬけて、図７のステップＳ５の処理へ移行する。
【００４５】
以降、同様の処理をＣ2＝トーン＃４８、Ｃ3＝トーン＃６４についても行い、上記のように、ステップ１８の処理においてｉ＝３が成立する場合に、このキャリア処理をぬけて、図７のステップＳ５の処理へ移行する。
【００４６】
上記キャリア処理を終了後、通信装置では、現段階におけるＣａｒｒｉｅｒＣｏｕｎｔi＝５（予め規定された所定の回数：ここでは、ｎ＝５とする）の本数Ｍ（整数）を確認し（ステップＳ５）、たとえば、Ｍ＝０であれば（ステップＳ５，Ｎｏ）、Ｍ≧１以上となるまで、キャリアセンスを継続して行い、一方、Ｍ≧１であれば（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、キャリアセンスを完了する（ステップＳ６）。なお、ここでは、ＣａｒｒｉｅｒＣｏｕｎｔi＝５の本数をＭ≧１としたが、これに限らず、たとえば、アクティブトーンの本数に応じて、Ｍ≧２、Ｍ≧３、Ｍ≧４…としてもよく、これらの場合には、Ｍ≧１の場合よりも処理時間を要するが、復調特性を向上させることが可能となる。
【００４７】
その後、キャリアセンスを終了した通信装置では、従来と同様の方法で、対応するトーンのシンボル同期用シンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、図６に示すシンボルクロックを生成し、同期をとりながら伝送路上の受信データを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００４８】
このように、本実施の形態においては、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用のプリアンブル（１）に基づいて、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い、すなわち、上記図７および図８に示すキャリアセンスを行う。その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、プリアンブル（１）に続いて設けられたシンボル同期用のプリアンブル（２）に基づいて、シンボル同期を行うことにより、確実にもとの情報データを復調する。これにより、シンボル同期の失敗による演算処理、およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調することが可能となる。また、プリアンブル（１）に対して、一定のオフセットを行い、その後、ＦＦＴ処理を行うようにしているため、プリアンブル（２）以降の信号と同様の構成による復調が可能となる。
【００４９】
実施の形態２．
本実施の形態では、前述の実施の形態１におけるキャリアセンスの処理をより効率的に行うために、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して特定の条件を加え、その条件を満たすシンボルについてのみ、ベクトル角度の補正を行うようにした。
【００５０】
図１０は、本実施の形態における図５に示すプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。なお、先に説明した実施の形態１のフローチャートと同一のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。まず、通信装置では、アクティブトーンセットの特定のキャリアとして、たとえば、トーン＃３２を選択し（ステップＳ１１）、そのキャリアにおいて、ベクトル長、すなわち、信号の振幅を監視する（ステップＳ２１）。そして、たとえば、ベクトル長がｌより大きい信号が検出された場合（ステップＳ２１，Ｙｅｓ）、通信装置では、コンスタレーション上でベクトル角度の補正を行う（ステップＳ１２）。ｌより大きい信号が検出されない場合（ステップＳ２１，Ｎｏ）には、その信号が検出されるまで振幅を監視しつづける。なお、角度補正（ｒａｄ）については、図９に示すように、各トーン番号毎に既知であるため、トーン番号に合わせた角度補正を容易に行うことが可能となる。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値を超えた場合にだけ、ベクトル角度の補正および図１０に示すその後の処理を行っているため、実施の形態１よりもさらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を大幅に削減することが可能となる。
【００５２】
実施の形態３．
本実施の形態においても、前述の実施の形態１におけるキャリアセンスの処理をより効率的に行うために、キャリア処理を行うべきシンボルに対して特定の条件を加え、その条件を満たすシンボルについてのみ、キャリア処理を行うようにした。
【００５３】
図１１は、本実施の形態における図５に示すプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。なお、先に説明した実施の形態１のフローチャート（図７）と同一のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号に対して２７２点Ａ／Ｄサンプリングを行うことにより、その信号を取り込む（ステップＳ１）。そして、その２７２点のサンプリング信号に対して、一定のオフセット（既知のＣＰを削除するタイミング）を実行し、２５６点のサンプリングデータを抽出する（ステップＳ２）。これにより、プリアンブル（２）以降の信号と同様の構成による復調（ＦＦＴ）が可能となる。
【００５４】
その後、通信装置では、２５６点のサンプリングデータに対して２５６点ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行し、時間軸上のデータから周波数軸上のデータを生成する（ステップＳ３）。ここで、通信装置では、後述するベクトル処理により所定の条件を満たしたときに１を設定するベクトルフラグ（デフォルト：０）の確認処理を行う（ステップＳ３１）。
【００５５】
たとえば、上記べクトルフラグが１以外の場合（ステップＳ３１，Ｎｏ）、通信装置では、所定のベクトル処理を行う（ステップＳ３２）。ここで、本実施の形態の通信装置における上記ベクトル処理の詳細な動作を説明する。図１２は、上記ベクトル処理のフローチャートを示す図である。まず、通信装置では、アクティブトーンセットの特定のキャリアとして、たとえば、トーン＃３２（Ｃi=1）を選択し（ステップＳ４１）、そのキャリアにおいて、ベクトル長、すなわち、信号の振幅を監視する（ステップＳ４２）。そして、通信装置では、たとえば、Ｖ（予め設定された任意の値）より大きいベクトル長の信号が検出された場合（ステップＳ４２，Ｙｅｓ）に、ＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔ1を加算し（ステップＳ４４）、Ｖより大きいベクトル長の信号が検出できなかった場合（ステップＳ４２，Ｎｏ）には、ＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔ1の値を０にリセットする（ステップＳ４３）。
【００５６】
その後、通信装置では、ｉの値を確認する（ステップＳ４５）。ここでは、現在処理中のトーンがｉ＝１（Ｃ1）であるため（ステップＳ４５，Ｎｏ）、ｉに１を加算し（ステップＳ４６）、つぎに、Ｃ2＝トーン＃４８について、上記ステップＳ４１〜Ｓ４６の処理を行う。ただし、現在処理中のトーンがｉ＝３であれば（ステップＳ４５，Ｙｅｓ）、通信装置は、このキャリア処理をぬけて、図１１のステップＳ３３の処理へ移行する。
【００５７】
上記ベクトル処理を実行後、通信装置では、現段階におけるＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔi＝５（予め規定された所定の回数：ここでは、ａ＝５とする）の本数Ｍ´（整数）を確認し（ステップＳ３３）、たとえば、Ｍ´＝０であれば（ステップＳ３３，Ｎｏ）、Ｍ´≧１以上となるまで、ベクトル処理を継続して行い、一方、Ｍ´≧１であれば（ステップＳ３３，Ｙｅｓ）、キャリア処理すべきトーンが検出されたと判断してベクトル処理を終了し、さらに、ベクトルフラグに１を設定する（ステップＳ３４）。この状態で、Ｖを超えるベクトル長が連続してａ回検出されたことになる。なお、ここでは、ＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔi＝５の本数をＭ´≧１としたが、これに限らず、たとえば、アクティブトーンの本数に応じて、Ｍ´≧２、Ｍ´≧３、Ｍ´≧４…としてもよく、これらの場合には、Ｍ´≧１の場合よりも処理時間を要するが、復調特性をさらに向上させることが可能となる。
【００５８】
一方、ステップＳ３１の処理において、上記べクトルフラグが１の場合（ステップＳ３１，Ｙｅｓ）、通信装置では、上記ベクトル処理において検出されたトーンに対して、それぞれキャリア処理を行う（ステップＳ４）。なお、以降の処理は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。また、本実施の形態においては、キャリア処理を、上記ベクトル処理において検出されたトーンに対して行うこととしたが、これに限らず、たとえば、実施の形態１と同様に３本のアクティブトーンに対して行うこととしてもよい。
【００５９】
上記キャリア処理を終了後、通信装置では、現段階におけるＣａｒｒｉｅｒＣｏｕｎｔi＝５（予め規定された所定の回数：ここでは、ｎ＝５とする）の本数Ｍ（整数）を確認し（ステップＳ５）、たとえば、Ｍ＝０であれば（ステップＳ５，Ｎｏ）、Ｍ≧１以上となるまで、キャリアセンスを継続して行い、一方、Ｍ≧１であれば（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、キャリアセンスを完了する（ステップＳ６）。
【００６０】
その後、キャリアセンスを終了した通信装置では、従来と同様の方法で、対応するトーンのシンボル同期用シンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、図６に示すシンボルクロックを生成し、同期をとりながら伝送路上の受信データを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００６１】
このように、本実施の形態においては、キャリア処理を行うべきシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値をａ回連続で超えた場合にだけ、キャリア処理以降の処理を行っているため、実施の形態１および２よりもさらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間をさらに大幅に削減することが可能となる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用シンボルに基づいて、まず、キャリアセンスを行う。その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、キャリア検出用シンボルに続いて設けられたシンボル同期用シンボルに基づいて、シンボル同期を行う。これにより、シンボル同期の失敗による演算処理、およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。また、キャリア検出用シンボルに対して、一定のオフセットを行い、その後、ＦＦＴ処理等による周波数軸上への変換処理を行うようにしているため、シンボル同期用シンボル以降の信号と同様の構成による復調が可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６３】
つぎの発明によれば、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することにより、その後、復調すべきデータを絞りこむことができるため、従来よりも復調特性を向上させることが可能となり、さらに、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を削減することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６４】
つぎの発明によれば、複数のトーン上の信号に対して、個別にベクトル角度の補正を行うことができるため、トーン番号に合わせた角度補正を容易に行うことが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６５】
つぎの発明によれば、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値を超えた場合にだけ、後続の処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を大幅に削減することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６６】
つぎの発明によれば、キャリア処理を行うべきシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値をａ回連続で超えた場合にだけ、キャリア処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間をさらに大幅に削減することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６７】
つぎの発明によれば、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用シンボルに基づいて、まず、キャリアセンスを行う。その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、キャリア検出用シンボルに続いて設けられたシンボル同期用シンボルに基づいて、シンボル同期を行う。これにより、シンボル同期の失敗による演算処理、およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調することが可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。また、キャリア検出用シンボルに対して、一定のオフセットを行い、その後、ＦＦＴ処理を行うようにしているため、シンボル同期用シンボル以降の信号と同様の構成による復調が可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００６８】
つぎの発明によれば、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することにより、その後、復調すべきデータを絞りこむことができるため、従来よりも復調特性を向上させることが可能となり、さらに、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を削減することが可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値を超えた場合にだけ、後続の処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を大幅に削減することが可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、キャリア処理を行うべきシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値をａ回連続で超えた場合にだけ、キャリア処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間をさらに大幅に削減することが可能な通信装置を得ることができる、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と、そのフレームにおけるＰＯＣフィールドの構成を示す図である。
【図３】 トーングループの定義を示す図である。
【図４】 トーンセットの定義を示す図である。
【図５】 プリアンブル（１）の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。
【図６】 プリアンブル（２）以降の信号の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。
【図７】 実施の形態１におけるプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。
【図８】 キャリア処理のフローチャートを示す図である。
【図９】 各トーン番号に対応する角度補正値を示す図である。
【図１０】 実施の形態２におけるプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。
【図１１】 実施の形態３におけるプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。
【図１２】 ベクトル処理のフローチャートを示す図である。
【図１３】 従来の通信方法において使用されているフレーム構造を示す図である。
【符号の説明】
１ フレーミング回路、２ 一次変調器、３ トーン選択器、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、８ 結合回路、９ ノイズ測定器、１０ 制御回路、１１ デフレーミング回路、１２ 一次復調器、１３ トーン選択器、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、１８ ダミーキャリア生成器。
【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方法に関するものであり、特に、ＤＭＴ（Discrete Multi Tone）変復調方式やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）変復調方式等により、既存の電力線を用いたデータ通信を実現可能とする通信方法、および該通信方法を実現可能な通信装置に関するものである。ただし、本発明は、ＤＭＴ変復調方式により電力線通信を行う通信装置に限らず、マルチキャリア変復調方式およびシングルキャリア変復調方式により、通常の通信回線を介した有線通信および無線通信を行うすべての通信装置に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の通信方法について説明する。近年、コスト削減や既存の設備を有効利用のため、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が、この方式を用いた場合、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他の通信方式との共存が難しいこと、使用帯域に対する転送レートが低いこと、等の問題がある。また、上記電力線モデムのようなデータ通信を主たる目的としていない既存の電力線をデータ通信用に用いるような場合には、給電を目的に接続されているさまざまな機器がノイズ源となるため、それに対する対策も必要となる。
【０００４】
そこで、最近では、耐ノイズ性が高い等の観点から、すなわち、複数の周波数帯域に同一のデータを載せた通信、および、ノイズの影響の大きい周波数帯域を避け、ノイズの影響の少ない周波数帯域を利用した通信、が可能なマルチキャリア通信方式を採用した通信方法が提案されはじめている。このようなマルチキャリア通信方式では、通常、送信側（変調側）にて、送信すべき情報データを分割して周波数変換等の一次変調を行い、その後、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を用いた二次変調、すなわち、マルチキャリア変調を行うことにより、一次変調後の情報データをマルチキャリアに分散する。
【０００５】
そして、受信側（復調側）では、マルチキャリアに分散された各トーン上のデータに対してキャリアセンスを行うことにより、元の情報データを復調する。なお、ここでいうキャリアセンスとは、たとえば、特定のキャリアをシンボル同期用のキャリアとして割り当て、そのキャリアに載せられたデータを復調すること、すなわち、その同期用キャリアにより得られる同期用クロックを生成することをいう。
【０００６】
しかしながら、既存の電力線をデータ通信用に用いるようなシステムにおいては、前述したように、給電を目的に接続されているさまざまな機器がノイズ源となるため、前記シンボル同期用のキャリアが破壊されてしまうことがある。すなわち、前記シンボル同期用のキャリアが破壊されることにより、同期用クロックが生成できなくなり、もとの情報データである受信データを復調できなってしまうことがある。
【０００７】
このような問題を解決するマルチキャリア通信方式を用いた従来技術としては、たとえば、図１３に示すようなフレーム構造を用いて送受信を行う通信方法がある。この通信方法を用いたシステムでは、特定のキャリアをシンボル同期用のキャリアとして使用するのではなく、たとえば、図１３に示すように、データを載せたすべてのキャリアにおけるフレームの先頭に、シンボル同期用フィールトを設けることにより、「専用のシンボル同期用キャリアが破壊される」、という問題に対応している。したがって、この通信方法では、特定のキャリアに対してシンボル同期を行い、クロックを生成後、ヘッダ内に含まれるキャリアセンス用フィールドを確認し、このフィールドに書き込まれたコードが、既知のコードと一致した場合に、復調すべき元の情報データが得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のマルチキャリア通信方式を用いた通信方法では、シンボル同期用フィールドからクロックを生成する段階で、予め規定された多くのシンボル数を要するため、そのシンボル数に応じた時間がかかり、さらに、シンボル数に応じて演算量も多くなる。そのため、ノイズでシンボル同期用フィールドが破壊され、シンボル同期やクロック生成が失敗した場合や、ノイズをシンボル同期用フィールドと誤った場合には、キャリアセンスにおけるその演算処理、およびそれにかかった時間が無駄になってしまう、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、送信側から送信されたフレームかどうかを確認した後で、シンボル同期を行うことにより、シンボル同期の失敗による演算処理およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調可能な通信方法および通信装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【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方法にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入される非データ部分とデータ部分で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とし、さらに、キャリア検出用のシンボルを所定のサンプリングタイミングで取り込むシンボル受信ステップ（後述する実施の形態のステップＳ１に相当）と、前記キャリア検出用シンボルに対して、既知（非データ部分）である一定のオフセットを実行することにより、前記シンボルからデータ部分を抽出し、そのデータ部分を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する変換ステップ（ステップＳ２およびＳ３に相当）と、前記周波数軸上の信号に対して所定の方法でキャリア処理を行うキャリア処理ステップ（ステップＳ４，Ｓ５，およびＳ６に相当）と、を含み、前記キャリア処理後、後続するシンボル同期用シンボルに基づいて同期を確立し、以降、そのタイミングでデータを受信することを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記キャリア処理ステップにあっては、前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーンから、ある特定のトーンを抽出し、そのトーンの一次復調後のデータに基づいて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データを復調する第１のステップ（ステップＳ１１〜Ｓ１９に相当）と、その後、前記第１のステップをすべてのトーンにおいて、繰り返し実行する第２のステップ（ステップＳ１１〜Ｓ１９に相当）と、を含み、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記第１および第２のステップでは、前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーン上の信号に対して、個別にベクトル角度の補正を行い、各補正後の信号に対して一次変調を行うことを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる通信方法において、さらに、前記キャリア処理ステップでは、前記抽出されたトーン上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きい場合に、後続の復調処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる通信方法において、さらに、前記変換ステップにて得られた周波数軸上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きく、かつそれがａ回（２以上の整数）連続する場合に、後続のキャリア処理ステップへ移行するベクトル処理ステップ（ステップＳ３１〜Ｓ３４に相当）を含むことを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入される非データ部分とデータ部分で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とする構成とし、さらに、所定のサンプリングタイミングで取り込まれたキャリア検出用シンボルに対して、既知（非データ部分）である一定のオフセットを実行することにより、前記シンボルからデータ部分を抽出し、そのデータ部分を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、その後、周波数軸上の信号に対して所定の方法でキャリア処理を行う構成を備え、前記キャリア処理後、後続するシンボル同期用シンボルに基づいて同期を確立し、以降、そのタイミングでデータを受信す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、前記キャリア処理を実行する構成として、前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーンから、ある特定のトーンを抽出し、そのトーンの一次復調後のデータに基づいて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データを復調し、その後、前記復調処理をすべてのトーンにおいて繰り返し実行する構成を備え、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、さらに、前記キャリア処理を実行時、前記抽出されたトーン上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きい場合に、後続の復調処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、さらに、前記周波数軸上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きく、かつそれがａ回（２以上の整数）連続する場合に、後続のキャリア処理へ移行することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる通信方法および通信装置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。
【００２０】
実施の形態１．
本発明にかかる通信装置は、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用フィールド内の信号に基づいて、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い、その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、キャリア検出用フィールドに続いて設けられたシンボル同期用フィールドに基づいて、シンボル同期を行うことにより、確実にもとの情報データを復調する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる通信装置の構成を示す図である。なお、本実施の形態、およびこれ以降の実施の形態においては、既設の電力線を用いてデータ通信を行う電力線モデムを具体例として説明するが、本発明にかかる通信装置は、電力線モデムに限らず、マルチキャリア変復調方式およびシングルキャリア変復調方式により、通常の通信回線を介した有線通信および無線通信を行うすべての通信装置に適用可能である。また、以降の説明において使用するキャリアおよびトーンについては同義とする。
【００２２】
図１において、１はフレーミング回路であり、２は一次変調器であり、３はトーン選択器であり、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、９はノイズ測定器であり、１０は制御回路であり、１１はデフレーミング回路であり、１２は一次復調器であり、１３はトーン選択器であり、１４は高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）であり、１５はシリアル／パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ）であり、１６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、１８はダミーキャリア生成器であり、フレーミング回路１、一次変調器２、トーン選択器３、ＩＦＦＴ４、Ｐ／Ｓ５、Ｄ／Ａ６で送信系を構成し、Ａ／Ｄ１６、Ｓ／Ｐ１５、ＦＦＴ１４、トーン選択器１３、一次復調器１２、デフレーミング回路１１で受信系を構成する。
【００２３】
このように構成される複数の通信装置が伝送路である電力線に接続されたシステムでは、たとえば、各通信装置が連携することにより、キャリアを確実に変更できるとともに、さらに、キャリアの変更（トーン移動）が行われた場合に、その後、新たに接続された通信装置が、トーン移動に確実に追随できるようにする。
【００２４】
以降、上記通信装置の基本的な動作を説明する。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、そのフレームを一次変調器２に出力する。そして、一次変調器２では、受け取ったフレームを、制御回路１０からの一次変調／復調方式選択情報により指示された方式で変調し、マルチキャリア変調方式の各トーンに同一フレームを符号化後、その信号をトーン選択器３へ出力する。なお、本実施の形態では、デフォルト時、ＤＱＰＳＫ変調方式で一次変調を行うように指示された一次変調／復調方式選択情報が入力されているものとする。また、一次変調器２では、後述の図３に示すように５個のトーン（以降、トーンセットと呼ぶ）、＃３２，＃４８，＃６４，＃８０，＃９６のすべてに同一フレームを符号化する。
【００２５】
その後、トーン選択器３では、制御回路１０からの一次変調方式変更情報に基づいて、たとえば、前記トーンセットのうちから、トーン＃４８，＃６４，＃８０の３個のトーンを選択して、ＩＦＦＴ４へ出力する。そして、ＩＦＦＴ４では、受け取った３個のトーン＃４８，＃６４，＃８０を逆フーリエ変換することにより、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。
【００２６】
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／Ａ６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。
【００２７】
その結果、電力線７上には、後述の図４に示すように、周波数軸上で周波数間隔が１６トーンである３個のトーンに載せられた、同一のマルチキャリアデータが出力されることになる。そのため、ノイズがある周波数帯域に集中した場合においても、周波数間隔が１６トーンである３個の同一マルチキャリアデータが送信されているため、このデータを受信する受信装置では、周波数間隔が空いている分だけ、シングルキャリアの電力線通信よりも電力線ノイズに強いデータ送信が可能となる。
【００２８】
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。すなわち、送信側の通信装置から送られてきた３個のマルチキャリアデータを取り込み、続いてＡ／Ｄ１６が、アナログ／ディジタル変換を行い、さらに、Ｓ／Ｐ１５が、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、ＦＦＴ１４へ出力する。
【００２９】
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データを周波数軸上のデータに変換し、その周波数軸データをトーン選択器１３およびノイズ測定器９へ出力する。その後、トーン選択器１３では、制御回路１０によって指定された３個のトーン、＃４８，＃６４，＃８０を選択し、それを一次復調器１２に出力し、一次復調器１２では、それら３個のトーン、＃４８，＃６４，＃８０における同一データを、制御回路１０からの一次変調／復調方式選択情報により指定された一次変調方式で復調する。
【００３０】
最後に、デフレーミング回路１１では、一次復調されたデータをデフレーミング処理することにより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（１）、（２）、および制御コードを分離して、データフィール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。
【００３１】
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と、そのフレームにおけるＰＯＣ（Power Line Communication Overhead Control Field）フィールド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（１）フィールドと、シンボル同期用の信号の領域であるプリアンブル（２）フィールドと、予め定められた固定コードの領域である同期コードフィールドと、データフィールドの長さを示す信号の領域であるＦｒａｍｅＴｙｐｅ（ＦＴ）フィールドと、住宅識別用コードの領域であるＨｏｕｓｅＣｏｄｅ（ＨＣ）フィールドと、物理層で使用する制御コマンドの領域であるＰＯＣフィールドと、ＦＴ，ＨＣ，ＰＯＣに対する誤り訂正符号の領域であるＲ−Ｓ符号フィールドと、データ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。
【００３２】
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、ＨＣの識別を行った上で自家のＨＣと一致した場合、伝送路上に送信されているデータが自分宛てであると判断し、ＲＳ（リードソロモン）符号を利用してエラーチェック／訂正を行い、その内容を理解する。また、自家のＨＣと一致しない場合は、動作を行わない。
【００３３】
一方、ＰＯＣは、通信の速度を設定する２ビットの通信モードフィールドと、選択可能な変調方式（たとえば、ＤＱＰＳＫ，ＤＢＰＳＫ，ＤＢＰＳＫ＋時間ダイバーシチ等）を示す２ビットの変調方式フィールドと、制御コマンド（通常動作、変更動作）を示す１ビットのコマンドフィールドと、制御コマンドの機能を示す２ビットのサブコマンドと、各機能の設定情報（トーングループ、セットポジション、一次変調方式）を示す８ビットのコマンド引数と、１ビットの拡張ビットから構成され、たとえば、トーンの移動および一次変調方式の変更等の処理を行うために使用される。
【００３４】
図３は、図１に示す通信装置がデータ通信に用いるトーングループの定義を示す図である。たとえば、電力線通信を行う通信装置においては、（ａ）のように、４．３１２５ｋＨｚ間隔の８０本（＃１７〜＃９６）のトーンを想定し、１６本間隔で選び出した５本の組をトーングループとし、さらに、トーン＃１７〜トーン＃３２を起点とした１６組のトーングループ（トーングループ＃０〜＃１５）を、（ｂ）のように定義する。
【００３５】
また、図４は、前記トーングループ内のトーンセットの定義を示す図である。たとえば、任意のトーングループを構成する５本のトーンのうち、連続する３本のトーンの組をトーンセットと定義する。すなわち、各トーングループ内の低周波側の連続する３本の組からなるトーンセットのセットポジションをＬｏｗポジションとし、高周波側の連続する３本の組からなるトーンセットのセットポジションをＨｉｇｈポジションとし、中央のトーンセットのセットポジションをＭｉｄｄｌｅポジションとする。したがって、データ通信は、特定のトーグループのなかの、特定のセットポジションで指定されるトーンセットを使用して行われる。
【００３６】
以下、図３および図４に示す伝送路上の信号を、上記図２に示す元のフレーム構成の信号に復調する処理を詳細に説明する。なお、図５は、図２に示すキャリア検出用信号であるプリアンブル（１）の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。また、図６は、図２に示すシンボル同期用信号であるプリアンブル（２）以降の信号の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。
【００３７】
本実施の形態において、プリアンブル（１）以外は、図６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、２５６サンプルのデータ部分で構成され、１シンボルが２７２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（図示の“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、特定の周波数のトーン（たとえば、トーン＃３２）と、そのトーンの定数倍の周波数を持つ２本のトーン（たとえば、トーン＃４８、＃６４）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】
一方、プリアンプル（１）は、ＣＰを含まない２５６サンプルのデータ部分だけで構成され、たとえば、２５６×１７、すなわち、１６シンボル（２７２×１６）で構成される連続的な波形である。したがって、受信側では、ここでも、上記プリアンプル（２）以降の信号と同様の構成でデータの復調を行うため、たとえば、一定のオフセット（ＣＰ分：１６サンプル）でデータの復調を行う（図５の“復調ＦＦＴへ”に相当）。なお、本実施の形態において、プリアンブル（１）は、同一データ（同一位相から得られるデータ）の繰り返しのデータ（たとえば、“００”，“００”，“００”…の繰り返し）とし、この値は、キャリアセンス時に、後述のキャリアカウンタに、繰り返し回数としてカウントされる。
【００３９】
図７は、本発明にかかるデータの復調方法、詳細には、本実施の形態における図５に示すプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。なお、ここでは、定常的に通信が行われているときのキャリアセンス方法を示す。まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号に対して２７２点Ａ／Ｄサンプリングを行うことにより、その信号を取り込む（ステップＳ１）。そして、その２７２点のサンプリング信号に対して、一定のオフセット（既知のＣＰを削除するタイミング）を実行し、２５６点のサンプリングデータを抽出する（ステップＳ２）。これにより、プリアンブル（２）以降の信号と同様の構成による復調（ＦＦＴ）が可能となる。
【００４０】
その後、通信装置では、２５６点のサンプリングデータに対して２５６点ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行し、時間軸上のデータから周波数軸上のデータを生成する（ステップＳ３）。そして、この状態で、ｍ本のアクティブトーンに対して、それぞれキャリア処理を行う（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４の処理は、前述したように、定常的に通信が行われている状態におけるキャリア処理であるため、各通信装置が現在通信中のトーン（アクティブトーンセット）を認識した状態である。また、ここでは、説明の便宜上、図３および図４に示すように、ｍ（トーンセットの本数）＝３として処理を行う。以降、３本のトーンＣiを、それぞれ、Ｃ1＝トーン＃３２，Ｃ2＝トーン＃４８，Ｃ3＝トーン＃６４，として説明する。
【００４１】
ここで、本実施の形態の通信装置における上記キャリア処理（ステップＳ４）の詳細な動作を説明する。図８は、上記キャリア処理のフローチャートを示す図である。まず、通信装置では、アクティブトーンセットの特定のキャリアとして、たとえば、トーン＃３２を選択し（ステップＳ１１）、コンスタレーション上でベクトル角度の補正を行う（ステップＳ１２）。なお、角度補正（ｒａｄ）については、図９に示すように、各トーン番号毎に既知であるため、トーン番号に合わせた角度補正を容易に行うことが可能となる。
【００４２】
つぎに、通信装置では、補正後の信号に対してＤＱＰＳＫ変調方式による一次復調を行う（ステップＳ１３）。ただし、図８においては、説明の便宜上、一次復調方式としてＤＱＰＳＫ変調方式を用いているが、これに限らず、たとえば、ＤＢＰＳＫ，ＤＢＰＳＫ＋時間ダイバーシチ用の変調方式を用いることとしてもよい。この設定は、前述の図２に示すＰＯＣの中で行われる。
【００４３】
つぎに、通信装置では、一次復調後のデータを確認し（ステップＳ１４）、その復調データが、たとえば、前述にように、“００”でなければ（ステップＳ１４，Ｎｏ）、そのデータをノイズと判断してキャリアカウンタ（図示せず）の値をリセットし（ステップＳ１５）、その後、ｉの値を確認する（ステップＳ１８）。ここでは、現在処理中のトーンがｉ＝１であるため（ステップＳ１８，Ｎｏ）、ｉに１を加算して（ステップＳ１９）、つぎに、Ｃ2＝トーン＃４８について、上記ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を行う。ただし、現在処理中のトーンがｉ＝３であれば（ステップＳ１８，Ｙｅｓ）、通信装置は、このキャリア処理をぬけて、図７のステップＳ５の処理へ移行する。
【００４４】
一方、ステップＳ１４による確認結果が“００”であれば（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、通信装置では、キャリアカウンタの値ＣａｒｒｉｒＣｏｕｎｔi=1に１を加算し（ステップＳ１６）、この状態で、現在のｉの値を確認する（ステップＳ１８）。ここでは、現在処理中のトーンがｉ＝１であるため（ステップＳ１８，Ｎｏ）、ｉに１を加算して（ステップＳ１９）、つぎに、Ｃ2＝トーン＃４８について、上記ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を行う。ただし、現在処理中のトーンがｉ＝３であれば（ステップＳ１８，Ｙｅｓ）、通信装置は、このキャリア処理をぬけて、図７のステップＳ５の処理へ移行する。
【００４５】
以降、同様の処理をＣ2＝トーン＃４８、Ｃ3＝トーン＃６４についても行い、上記のように、ステップ１８の処理においてｉ＝３が成立する場合に、このキャリア処理をぬけて、図７のステップＳ５の処理へ移行する。
【００４６】
上記キャリア処理を終了後、通信装置では、現段階におけるＣａｒｒｉｅｒＣｏｕｎｔi＝５（予め規定された所定の回数：ここでは、ｎ＝５とする）の本数Ｍ（整数）を確認し（ステップＳ５）、たとえば、Ｍ＝０であれば（ステップＳ５，Ｎｏ）、Ｍ≧１以上となるまで、キャリアセンスを継続して行い、一方、Ｍ≧１であれば（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、キャリアセンスを完了する（ステップＳ６）。なお、ここでは、ＣａｒｒｉｅｒＣｏｕｎｔi＝５の本数をＭ≧１としたが、これに限らず、たとえば、アクティブトーンの本数に応じて、Ｍ≧２、Ｍ≧３、Ｍ≧４…としてもよく、これらの場合には、Ｍ≧１の場合よりも処理時間を要するが、復調特性を向上させることが可能となる。
【００４７】
その後、キャリアセンスを終了した通信装置では、従来と同様の方法で、対応するトーンのシンボル同期用シンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、図６に示すシンボルクロックを生成し、同期をとりながら伝送路上の受信データを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００４８】
このように、本実施の形態においては、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用のプリアンブル（１）に基づいて、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い、すなわち、上記図７および図８に示すキャリアセンスを行う。その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、プリアンブル（１）に続いて設けられたシンボル同期用のプリアンブル（２）に基づいて、シンボル同期を行うことにより、確実にもとの情報データを復調する。これにより、シンボル同期の失敗による演算処理、およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調することが可能となる。また、プリアンブル（１）に対して、一定のオフセットを行い、その後、ＦＦＴ処理を行うようにしているため、プリアンブル（２）以降の信号と同様の構成による復調が可能となる。
【００４９】
実施の形態２．
本実施の形態では、前述の実施の形態１におけるキャリアセンスの処理をより効率的に行うために、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して特定の条件を加え、その条件を満たすシンボルについてのみ、ベクトル角度の補正を行うようにした。
【００５０】
図１０は、本実施の形態における図５に示すプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。なお、先に説明した実施の形態１のフローチャートと同一のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。まず、通信装置では、アクティブトーンセットの特定のキャリアとして、たとえば、トーン＃３２を選択し（ステップＳ１１）、そのキャリアにおいて、ベクトル長、すなわち、信号の振幅を監視する（ステップＳ２１）。そして、たとえば、ベクトル長がｌより大きい信号が検出された場合（ステップＳ２１，Ｙｅｓ）、通信装置では、コンスタレーション上でベクトル角度の補正を行う（ステップＳ１２）。ｌより大きい信号が検出されない場合（ステップＳ２１，Ｎｏ）には、その信号が検出されるまで振幅を監視しつづける。なお、角度補正（ｒａｄ）については、図９に示すように、各トーン番号毎に既知であるため、トーン番号に合わせた角度補正を容易に行うことが可能となる。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値を超えた場合にだけ、ベクトル角度の補正および図１０に示すその後の処理を行っているため、実施の形態１よりもさらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を大幅に削減することが可能となる。
【００５２】
実施の形態３．
本実施の形態においても、前述の実施の形態１におけるキャリアセンスの処理をより効率的に行うために、キャリア処理を行うべきシンボルに対して特定の条件を加え、その条件を満たすシンボルについてのみ、キャリア処理を行うようにした。
【００５３】
図１１は、本実施の形態における図５に示すプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。なお、先に説明した実施の形態１のフローチャート（図７）と同一のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号に対して２７２点Ａ／Ｄサンプリングを行うことにより、その信号を取り込む（ステップＳ１）。そして、その２７２点のサンプリング信号に対して、一定のオフセット（既知のＣＰを削除するタイミング）を実行し、２５６点のサンプリングデータを抽出する（ステップＳ２）。これにより、プリアンブル（２）以降の信号と同様の構成による復調（ＦＦＴ）が可能となる。
【００５４】
その後、通信装置では、２５６点のサンプリングデータに対して２５６点ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行し、時間軸上のデータから周波数軸上のデータを生成する（ステップＳ３）。ここで、通信装置では、後述するベクトル処理により所定の条件を満たしたときに１を設定するベクトルフラグ（デフォルト：０）の確認処理を行う（ステップＳ３１）。
【００５５】
たとえば、上記べクトルフラグが１以外の場合（ステップＳ３１，Ｎｏ）、通信装置では、所定のベクトル処理を行う（ステップＳ３２）。ここで、本実施の形態の通信装置における上記ベクトル処理の詳細な動作を説明する。図１２は、上記ベクトル処理のフローチャートを示す図である。まず、通信装置では、アクティブトーンセットの特定のキャリアとして、たとえば、トーン＃３２（Ｃi=1）を選択し（ステップＳ４１）、そのキャリアにおいて、ベクトル長、すなわち、信号の振幅を監視する（ステップＳ４２）。そして、通信装置では、たとえば、Ｖ（予め設定された任意の値）より大きいベクトル長の信号が検出された場合（ステップＳ４２，Ｙｅｓ）に、ＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔ1を加算し（ステップＳ４４）、Ｖより大きいベクトル長の信号が検出できなかった場合（ステップＳ４２，Ｎｏ）には、ＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔ1の値を０にリセットする（ステップＳ４３）。
【００５６】
その後、通信装置では、ｉの値を確認する（ステップＳ４５）。ここでは、現在処理中のトーンがｉ＝１（Ｃ1）であるため（ステップＳ４５，Ｎｏ）、ｉに１を加算し（ステップＳ４６）、つぎに、Ｃ2＝トーン＃４８について、上記ステップＳ４１〜Ｓ４６の処理を行う。ただし、現在処理中のトーンがｉ＝３であれば（ステップＳ４５，Ｙｅｓ）、通信装置は、このキャリア処理をぬけて、図１１のステップＳ３３の処理へ移行する。
【００５７】
上記ベクトル処理を実行後、通信装置では、現段階におけるＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔi＝５（予め規定された所定の回数：ここでは、ａ＝５とする）の本数Ｍ´（整数）を確認し（ステップＳ３３）、たとえば、Ｍ´＝０であれば（ステップＳ３３，Ｎｏ）、Ｍ´≧１以上となるまで、ベクトル処理を継続して行い、一方、Ｍ´≧１であれば（ステップＳ３３，Ｙｅｓ）、キャリア処理すべきトーンが検出されたと判断してベクトル処理を終了し、さらに、ベクトルフラグに１を設定する（ステップＳ３４）。この状態で、Ｖを超えるベクトル長が連続してａ回検出されたことになる。なお、ここでは、ＶｅｃｔｏｒＣｏｕｎｔi＝５の本数をＭ´≧１としたが、これに限らず、たとえば、アクティブトーンの本数に応じて、Ｍ´≧２、Ｍ´≧３、Ｍ´≧４…としてもよく、これらの場合には、Ｍ´≧１の場合よりも処理時間を要するが、復調特性をさらに向上させることが可能となる。
【００５８】
一方、ステップＳ３１の処理において、上記べクトルフラグが１の場合（ステップＳ３１，Ｙｅｓ）、通信装置では、上記ベクトル処理において検出されたトーンに対して、それぞれキャリア処理を行う（ステップＳ４）。なお、以降の処理は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。また、本実施の形態においては、キャリア処理を、上記ベクトル処理において検出されたトーンに対して行うこととしたが、これに限らず、たとえば、実施の形態１と同様に３本のアクティブトーンに対して行うこととしてもよい。
【００５９】
上記キャリア処理を終了後、通信装置では、現段階におけるＣａｒｒｉｅｒＣｏｕｎｔi＝５（予め規定された所定の回数：ここでは、ｎ＝５とする）の本数Ｍ（整数）を確認し（ステップＳ５）、たとえば、Ｍ＝０であれば（ステップＳ５，Ｎｏ）、Ｍ≧１以上となるまで、キャリアセンスを継続して行い、一方、Ｍ≧１であれば（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、キャリアセンスを完了する（ステップＳ６）。
【００６０】
その後、キャリアセンスを終了した通信装置では、従来と同様の方法で、対応するトーンのシンボル同期用シンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、図６に示すシンボルクロックを生成し、同期をとりながら伝送路上の受信データを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００６１】
このように、本実施の形態においては、キャリア処理を行うべきシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値をａ回連続で超えた場合にだけ、キャリア処理以降の処理を行っているため、実施の形態１および２よりもさらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間をさらに大幅に削減することが可能となる。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用シンボルに基づいて、まず、キャリアセンスを行う。その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、キャリア検出用シンボルに続いて設けられたシンボル同期用シンボルに基づいて、シンボル同期を行う。これにより、シンボル同期の失敗による演算処理、およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。また、キャリア検出用シンボルに対して、一定のオフセットを行い、その後、ＦＦＴ処理等による周波数軸上への変換処理を行うようにしているため、シンボル同期用シンボル以降の信号と同様の構成による復調が可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６３】
つぎの発明によれば、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することにより、その後、復調すべきデータを絞りこむことができるため、従来よりも復調特性を向上させることが可能となり、さらに、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を削減することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６４】
つぎの発明によれば、複数のトーン上の信号に対して、個別にベクトル角度の補正を行うことができるため、トーン番号に合わせた角度補正を容易に行うことが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６５】
つぎの発明によれば、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値を超えた場合にだけ、後続の処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を大幅に削減することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６６】
つぎの発明によれば、キャリア処理を行うべきシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値をａ回連続で超えた場合にだけ、キャリア処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間をさらに大幅に削減することが可能な通信方法を得ることができる、という効果を奏する。
【００６７】
つぎの発明によれば、送信側から送信されたフレームの先頭に設けられたキャリア検出用シンボルに基づいて、まず、キャリアセンスを行う。その後、送信フレームであると判断されたフレームについてのみ、キャリア検出用シンボルに続いて設けられたシンボル同期用シンボルに基づいて、シンボル同期を行う。これにより、シンボル同期の失敗による演算処理、およびそれにかかる時間の無駄をなくし、確実にもとの情報データを復調することが可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。また、キャリア検出用シンボルに対して、一定のオフセットを行い、その後、ＦＦＴ処理を行うようにしているため、シンボル同期用シンボル以降の信号と同様の構成による復調が可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００６８】
つぎの発明によれば、少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することにより、その後、復調すべきデータを絞りこむことができるため、従来よりも復調特性を向上させることが可能となり、さらに、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を削減することが可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、ベクトル角度の補正を行うべきキャリアのシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値を超えた場合にだけ、後続の処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間を大幅に削減することが可能な通信装置を得ることができる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、キャリア処理を行うべきシンボルに対して、信号の振幅に関するしきい値を設け、そのしきい値をａ回連続で超えた場合にだけ、キャリア処理を行っているため、さらに復調すべきシンボルを絞りこむことが可能となり、無駄な演算処理、およびそれにかかる時間をさらに大幅に削減することが可能な通信装置を得ることができる、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と、そのフレームにおけるＰＯＣフィールドの構成を示す図である。
【図３】 トーングループの定義を示す図である。
【図４】 トーンセットの定義を示す図である。
【図５】 プリアンブル（１）の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。
【図６】 プリアンブル（２）以降の信号の伝送路上の状態と、ＦＦＴに入力されるシンボルの単位を示す図である。
【図７】 実施の形態１におけるプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。
【図８】 キャリア処理のフローチャートを示す図である。
【図９】 各トーン番号に対応する角度補正値を示す図である。
【図１０】 実施の形態２におけるプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。
【図１１】 実施の形態３におけるプリアンブル（１）のキャリアセンス方法を示す図である。
【図１２】 ベクトル処理のフローチャートを示す図である。
【図１３】 従来の通信方法において使用されているフレーム構造を示す図である。
【符号の説明】
１ フレーミング回路、２ 一次変調器、３ トーン選択器、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、８ 結合回路、９ ノイズ測定器、１０ 制御回路、１１ デフレーミング回路、１２ 一次復調器、１３ トーン選択器、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、１８ ダミーキャリア生成器。
Claims (9)
- 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、同一データの繰り返しで構成されるキャリア検出用シンボルを用いてキャリア検出を行い、以降、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入される非データ部分とデータ部分で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位として復調処理を行う通信方法において、
前記キャリア検出用シンボルを所定のサンプリングタイミングで取り込むシンボル受信ステップと、
前記キャリア検出用シンボルに対して、非データ部分長のオフセットを実行することにより、前記シンボルからデータ部分を抽出し、そのデータ部分を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換する変換ステップと、
前記周波数軸上の信号から連続したｎ個（１以上の整数）の前記同一データを検出するためのキャリア処理を行うキャリア処理ステップと、
を含み、
前記キャリア処理後、後続するシンボル同期用シンボルに基づいて同期を確立し、以降、そのタイミングでデータを受信することを特徴とする通信方法。 - 前記キャリア処理ステップにあっては、
前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーンから、ある特定のトーンを抽出し、そのトーンの一次復調後のデータに基づいて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データ（同一位相から得られるデータ）を復調する第１のステップと、その後、前記第１のステップをすべてのトーンにおいて、繰り返し実行する第２のステップと、
を含み、
少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。 - 前記第１および第２のステップでは、
前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーン上の信号に対して、個別にベクトル角度の補正を行い、各補正後の信号に対して一次変調を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信方法。 - さらに、前記キャリア処理ステップでは、
前記抽出されたトーン上の信号の振幅を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きい場合に、後続の復調処理を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の通信方法。 - さらに、前記変換ステップにて得られた周波数軸上の信号の振幅を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きく、かつそれがａ回（２以上の整数）連続する場合に、後続のキャリア処理ステップへ移行するベクトル処理ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
- 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、同一データの繰り返しで構成されるキャリア検出用シンボルを用いてキャリア検出を行い、以降、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入される非データ部分とデータ部分で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位として復調処理を行う通信装置において、
所定のサンプリングタイミングで取り込まれたキャリア検出用シンボルに対して、非データ部分長のオフセットを実行することにより、前記シンボルからデータ部分を抽出し、そのデータ部分を時間軸上の信号から周波数軸上の信号に変換し、その後、周波数軸上の信号から連続したｎ個（１以上の整数）の前記同一データを検出するためのキャリア処理を行う構成を備え、
前記キャリア処理後、後続するシンボル同期用シンボルに基づいて同期を確立し、以降、そのタイミングでデータを受信することを特徴とする通信装置。 - 前記キャリア処理を実行する構成として、
前記周波数軸上の信号を構成する複数のトーンから、ある特定のトーンを抽出し、そのトーンの一次復調後のデータに基づいて、連続したｎ個（１以上の整数）の同一データを復調し、その後、前記復調処理をすべてのトーンにおいて繰り返し実行する構成を備え、
少なくともＭ（１以上の整数）個のトーンについて、連続したｎ個の同一データが検出された場合に、キャリア処理を完了することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。 - さらに、前記キャリア処理を実行時、
前記抽出されたトーン上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きい場合に、後続の復調処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。 - さらに、前記周波数軸上の信号の振幅（ベクトル長）を監視し、その振幅が所定のしきい値より大きく、かつそれがａ回（２以上の整数）連続する場合に、後続のキャリア処理へ移行することを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
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