JP3836650B2 - 通信装置および通信方法 - 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装置および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。この電力線モデムでは、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、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のデータに基づいて同期用クロックを生成することをいう。
【０００６】
【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、すなわち、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。具体的にいうと、たとえば、前記シンボル同期用のキャリアだけが破壊されたような場合、従来の通信方法では、同期用クロックが生成できなくなるため、破壊されていないトーン（キャリア）上のデータが受信できなくなり、もとの情報データへの復調処理ができなくなってしまう、という問題があった。
【０００７】
また、従来の通信方法においては、特定のシンボル同期用キャリアのデータに基づいて同期用クロックを生成するため、受信側にシンボル同期用キャリアを検出するためのフィルタ（アナログ、またはディジタル）を設けて、前記さまざまな機器からのノイズを除去することが必要となる。具体的にいうと、アナログフィルタを用いる場合には急峻なフィルタが必要となり、ディジタルフィルタを用いる場合には多くのタップ数が必要となるため、どちらにしてもフィルタの回路が大変複雑になる、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成でシンボル同期の確立を実現する通信装置、および通信方法を得ることを目的とする。
【０００９】
【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、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、該非データ部分の複製部分およびデータ部分を含む有効データ部分と、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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段（後述する実施の形態のキャリア検出器１７および制御回路１０に相当）と、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、前記シンボルと、前記有効データ分遅延させた前記シンボルと、の相関値を計算し、前記非データ部分と前記複製部分により相関値が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段（相関器２１、遅延器２２、シンボル同期回路２３に相当）と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１０】
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と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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、複数のキャリアの合成である前記シンボルから１／Ｍシンボルのシリアルデータを取りだし、そのシリアルデータをＭ回加算することにより特定のキャリアを抽出し、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段（平均化回路３１、シンボル同期回路３２に相当）と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる通信装置において、前記シンボル同期手段は、前記特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算する（加算回路３３に相当）ことを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる通信装置において、前記シンボル同期手段は、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントを間引きし、その後、間引きされたサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立する（サンプルポイント検出回路３４に相当）ことを特徴とする。
【００１３】
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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択手段（後述する実施の形態の同期トーン選択器４３に相当）と、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段（Ａ／Ｄ１６に相当）と、前記選択されたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記選択されたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段（シンボル境界判定値算出器４１に相当）と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段（シンボル境界判定器４２に相当）と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１４】
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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択手段と、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍（ｍは自然数）のトーンであった場合に、シンボル周波数の｜Ｎ−ｍ｜倍の周波数を有する正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記選択されたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換手段（周波数変換器４４に相当）と、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、さらに、通信に使用する各トーンのノイズを測定するノイズ測定手段（ノイズ測定器９に相当）を備え、前記同期トーン選択手段では、前記測定結果に基づいて前記同期トーンを選択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、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、シンボル周期毎に反転し、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方から任意に選択される複数本のトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの、前半部と後半部との同期乗算により、シンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数を有する複数トーン、で構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ×ｎ＋Ｍ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数、ｎは自然数、Ｍは自然数）の周波数を有するトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記シンボル周波数のＭ倍の周波数を有する正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記サンプリングされたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換手段と、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、所定のシンボル長分に相当する複数の前記シンボル境界判定値を同期加算することにより、その平均値を算出し、その平均化結果を真のシンボル境界判定値として出力する加算平均手段（加算平均算出器４５に相当）を備え、前記シンボル同期手段では、加算平均後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するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする。
【００２０】
つぎの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、該非データ部分の複製部分およびデータ部分を含む有効データ部分と、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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、前記シンボルと、前記有効データ分遅延させた前記シンボルと、の相関値を計算し、前記非データ部分と前記複製部分により相関値が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２１】
つぎの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とで構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とし、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、複数のキャリアの合成である前記シンボルから１／Ｍシンボルのシリアルデータを取りだし、そのシリアルデータをＭ回加算することにより特定のキャリアを抽出し、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記シンボル同期ステップにあっては、前記特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記シンボル同期ステップにあっては、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントを間引きし、その後、間引きされたサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする。
【００２４】
つぎの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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択ステップと、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記選択されたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記選択されたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
つぎの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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択ステップと、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍（ｍは自然数）のトーンであった場合に、シンボル周波数の｜Ｎ−ｍ｜倍の周波数を有する正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記選択されたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換ステップと、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと 前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、さらに、通信に使用する各トーンのノイズを測定するノイズ測定ステップを含み、前記同期トーン選択ステップでは、前記測定結果に基づいて前記同期トーンを選択することを特徴とする。
【００２７】
つぎの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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、シンボル周期毎に反転し、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方から任意に選択される複数本のトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの、前半部と後半部との同期乗算により、シンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２８】
つぎの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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数を有する複数トーン、で構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
つぎの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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ×ｎ＋Ｍ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数、ｎは自然数、Ｍは自然数）の周波数を有するトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記シンボル周波数のＭ倍の周波数を有する正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記サンプリングされたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換ステップと、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３０】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、所定のシンボル長分に相当する複数の前記シンボル境界判定値を同期加算することにより、その平均値を算出し、その平均化結果を真のシンボル境界判定値として出力する加算平均ステップを含み、前記シンボル同期ステップでは、加算平均後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するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする。
【００３１】
【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通信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。
【００３２】
実施の形態１．
本発明にかかる通信装置では、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を検出することにより、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い（後述するキャリアセンス、トーン検定に相当）、その後、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。本実施の形態では、特にシンボル同期を確立するための方法について詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明にかかる通信装置における実施の形態１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。
【００３４】
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、２１は相関器であり、２２は遅延器であり、２３シンボル同期回路である。そして、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、相関器２１、遅延器２２、シンボル同期回路２３、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。
【００３５】
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、データ通信に用いる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。
【００３６】
ここで、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、低速モード時、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。一方、高速モード時は、５個のトーンにそれぞれ異なるフレームを符号化する。ただし、以降の説明においては、説明の便宜上、低速モード時の動作について説明する。
【００３７】
その後、トーン選択器３では、制御回路１０からの情報に基づいて、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。これにより、このデータを受信する側の通信装置では、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、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通信が可能となる。
【００４０】
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。具体的にいうと、まず、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、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を検出し、シンボル同期回路２３が、相関器２１による相関結果に基づいてシンボル同期を確立する。その後、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。なお、本実施の形態においては、たとえば、上記プリアンブル（１）を１６シンボル区間にわたる同一データの繰り返しパターンとし、上記プリアンブル（２）を１６シンボル区間にわたる反転データの繰り返しパターン（シンボル単位にデータを反転させるパターン）とする。
【００４４】
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。
【００４５】
一方、ＰＯＣは、通信の速度（たとえば、低速モード、高速モード等）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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、特定のトーングループのなかの、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。
【００４８】
また、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り、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。
【００４９】
たとえば、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。
【００５０】
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）。
【００５１】
以下、本発明にかかる通信方法、すなわち、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方法、を図１の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、伝送路７に接続された複数の通信装置により、定常的に通信が行われている場合について説明する。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（ＣＰを含む１シンボル分）を行うことにより、その信号を取り込む。そして、この状態でキャリアセンス（レベル検出）を行う。その後、通信装置では、一定のレベルが検出された前記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。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。
【００５２】
その後、通信装置では、シリアル／パラレル変換後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。なお、ここでは、説明の便宜上、図３および図４に示すように、アクティブトーンセットの本数ｍ＝３として処理を行い、以降、３本のトーンを、それぞれ、トーン＃３２，トーン＃４８，トーン＃６４，として説明を行う。
【００５３】
つぎに、通信装置では、一定のレベルが検出された信号に対してＤＱＰＳＫ変調方式による一次復調を行う。なお、ここでは、説明の便宜上、一次復調方式としてＤＱＰＳＫ変調方式を用いるが、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。
【００５４】
つぎに、通信装置では、一次復調後のデータを各トーン（ここでは、トーン＃３２，トーン＃４８，トーン＃６４）単位で確認し、それぞれ同一データが連続（予め決められた所定の回数）して受信されているかどうかを判断するトーン検定を行う。このトーン検定については、たとえば、同一データが前記所定の回数分連続して受信されるまで継続して行われ、たとえば、いずれか１本のトーンがこの条件を満たしたときに、現在受信中のシンボル（データ）をプリアンブル（１）と判断する。なお、ここでは、トーン検定における判断の基準を、１本のトーンが上記条件を満たしたときとしたが、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、判断の基準を２本、３本、４本…としてもよく、これらの場合には、１本の場合よりも復調特性を向上させることが可能となる。
【００５５】
つぎに、通信装置では、後続して受け取る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、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期を確立する。ここでは、シンボル同期を確立する処理として、たとえば、シンボルクロックを生成する処理を説明する。図７は、シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【００５６】
たとえば、Ａ／Ｄ１６によりサンプリングされたディジタルデータ（図示の受信信号）は、Ｓ／Ｐ１５に入力される前に、相関器２１と遅延器２２に入力される。このとき、遅延器２２では、有効シンボルに相当する時間分だけ受信信号を遅延させ（図示の遅延信号）、その後、相関器２１に出力する。なお、ここでいう有効シンボルとは、図６にて説明した２５６サンプルのデータ部分のことである。
【００５７】
この状態で、相関器２１では、ＣＰに相当する１６サンプル単位に、入力される受信信号と遅延信号との相関を計算する。その計算の結果、得られる相関値は、図７に示すとおり、受信信号のＣＰと遅延信号におけるＣＰの複製部分が一致した場合にピークとなる。すなわち、このピーク値が有効シンボルの先頭を示すこととなる。このように、本実施の形態においては、定期的に発生するピーク値のタイミングを用いて、シンボル同期回路２３が、シンボルクロックを生成することにより、容易にシンボル同期を確立することが可能となる。
【００５８】
シンボル同期の確立後、通信装置では、Ａ／Ｄ１６介してさらに後続のデータを取り込み、シンボルクロックとの同期をとりながら、既知の方法で伝送路上のデータを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。具体的にいうと、まず、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が、受け取った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する。その後、トーン選択器１３が、制御回路１０によって指定されたアクティブトーン、たとえば、＃３２，＃４８，＃６４を選択し、一次復調器１２が、選択されたトーン＃３２，＃４８，＃６４における同一データを、制御回路１０から指定された一次変調方式で復調する。最後に、デフレーミング回路１１が、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、元の情報データを生成する。
【００５９】
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）を検出する処理、すなわち、キャリアセンスおよびトーン検定を行い、その後、プリアンブル（１）に続いて受け取るシンボル同期用のプリアンブル（２）を用いて、受信信号と遅延信号との相関値を計算し、その相関値がピークとなるタイミングを用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、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となる。
【００６０】
実施の形態２．
本実施の形態は、前述の実施の形態１におけるシンボル同期を確立するための方法と比較して、さらに、耐ノイズ性の向上を実現しつつ、シンボル同期の確立を実現可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い（後述するキャリアセンス、トーン検定に相当）、その後、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。
【００６１】
図８は、本発明にかかる通信装置における実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態の構成は、前述の相関器２１、遅延器２２、およびシンボル同期回路２３に置き換えて、平均化回路３１およびシンボル同期回路３２を設けた構成である。なお、図８において、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
ここで、上記通信装置の基本的な動作を簡単に説明する。なお、送信系の動作については、実施の形態１における動作と同様であるため説明を省略し、ここでは、受信系の動作のみの説明とする。まず、受信系の通信装置では、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリアデータを取り込み、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を検出し、その後、シンボル同期回路３２が、平均化回路３１による平均化結果に基づいてシンボル同期を確立する。そして、Ｓ／Ｐ１５が、シンボル同期の確立後に受け取っ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。
【００６３】
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本のアクティブトーン、たとえば、＃４８，＃６４，＃８０（これに限らず、他のトーンセットでもよい）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本のトーン＃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。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。
【００６４】
以下、本実施の形態における通信方法、すなわち、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方法、を図８の構成を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態の通信装置においては、シンボル同期の確立するための構成だけが実施の形態１と異なるため、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。
【００６５】
本実施の形態の通信装置では、キャリア検出用のシンボルに後続して受け取るシンボル同期用のシンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期の確立を実現する。図９は、本実施の形態において、シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【００６６】
キャリアセンスおよびトーン検定を行った後、たとえば、Ａ／Ｄ１６によりサンプリングされたディジタルデータ（図示の受信信号）は、Ｓ／Ｐ１５に入力される前に、平均化回路３１に入力される。なお、ここでは、たとえば、トーン＃０〜トーン＃１２７の１２８本のマルチキャリアのうちから、帯域除去型のフィルタを備えずに、トーン＃６４のマルチキャリアだけを抽出する場合について説明することとし、たとえば、ノイズや他のマルチキャリアは抽出しないようにする（除去する）。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、キャリアの本数を１２８本としたが、これに限らない。
【００６７】
まず、平均化回路３１では、１シンボルのシリアルデータを２５６点でサンプリングして取り込み、そして、図９（ａ）に示すとおり、１／１６シンボルのシリアルデータを抽出し、その１／１６シンボルのシリアルデータを１６回連続して加算する。具体的にいうと、たとえば、送信側で、１６の倍数であるトーン＃４８、＃６４、＃８０、にデータを搬送した場合、これらのキャリアについては、同一波形が１６セット繰り返されている。一方、その他のキャリア（１６の倍数以外のトーン）については、同一波形が１６セット繰り返されていない。そのため、１シンボル分に相当する１６セットを加算した場合、トーン＃１６、＃３２、＃４８、＃６４、＃８０、＃９６、＃１１２については、その出力が強調されることになり、その他のトーンについては、その出力が平均化され、キャンセルされてしまう。すなわち、加算後に出力される信号は、１６倍数のトーンのデータだけとなる。
【００６８】
さらに、平均化回路３１では、加算後の１／１６シンボルのシリアルデータを取り込み、そして、図９（ａ）に示すとおり、１／１６シンボルのシリアルデータをさらに４分割した１／６４シンボルのシリアルデータを抽出し、その１／６４シンボルのシリアルデータを４回連続して加算する。これにより、先に抽出した１６倍数のトーンからトーン＃６４だけが抽出されることになる。具体的にいうと、１６倍数トーンで構成された１／１６シンボルのシリアルデータを見た場合、たとえば、６４の倍数であるトーン＃６４については、同一波形が４セット繰り返されている。一方、その他のキャリア（６４の倍数以外のトーン：トーン＃１６、＃３２、＃４８、＃８０、＃９６、＃１１２）については、同一波形が４セット繰り返されていない。そのため、１／１６シンボル分に相当する４セットを加算した場合、トーン＃６４については、その出力が強調されることになり、その他のトーンについては、その出力が平均化され、キャンセルされてしまう。すなわち、加算後に出力される信号は、６４倍数のトーン＃６４のデータだけとなり、最終的に平均化回路３１では、６４回の加算平均（以降、６４回平均化という）を行ったことになる。６４回平均化後の１／６４シンボルのシリアルデータ（２５６サンプル／６４＝４サンプル分のシリアルデータ）を図９（ｂ）に示す。
【００６９】
その後、平均化回路３１では、平均化結果として求められた１／６４シンボルのシリアルデータをシンボル同期回路３２に対して出力し、以降は、先に計算した１／６４シンボルのシリアルデータを基準とし、Ａ／Ｄ１６のサンプル毎に、前記シリアルデータに最新のサンプルデータを加算し、かつ同時に最も古いサンプルデータを減算し、さらに４サンプル（トーン＃６４の１周期）毎に、最新の１／６４シンボルのシリアルデータをシンボル同期回路３２に対して出力する。すなわち、平均化回路３１では、図９（ｃ）に示す、（Ａ）の総和、（Ｂ）の総和、（Ｃ）の総和…を、図９（ｂ）に示すようなシリアルデータとして順に出力することになる。
【００７０】
シンボル同期回路３２では、平均化回路３１から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを受信した順に、それぞれ４つのサンプルポイント（トーン＃６４の１周期分）の絶対値を加算し、１／６４シンボル分に相当するサンプルポイントの総和を時間軸上で表現する（図９（ｄ）参照）。たとえば、前述したように、プリアンブル（２）は、反転データの繰り返しであるため、サンプルポイントの総和は、１シンボル分の有効データを６４回平均化した場合が最大となる。一方、ある１シンボル分のデータの後ろ半分と、つぎのデータの前半分を６４回平均化した場合が最小となる（（Ｘ）参照）。したがって、たとえば、図９（ｃ）に示す最初に計算した（Ａ）の総和が１シンボルの有効データ（総和のピーク値）とした場合、つぎに計算した（Ｂ）の総和は、反転データが加算される分、総和が減少することになる。
【００７１】
その後、シンボル同期回路３２では、図９（ｄ）に基づいて総和のピークをエッジと判断し、そのエッジに同期したシンボルクロックを生成する。このように、本実施の形態においては、定期的に発生する、６４回平均化後のシリアルデータのサンプルポイントにおける総和のピーク値を用いて、シンボル同期回路３２がシンボルクロックを生成することにより、容易にシンボル同期を確立することが可能となる。
【００７２】
シンボル同期の確立後、通信装置では、Ａ／Ｄ１６介してさらに後続のデータを取り込み、シンボルクロックとの同期をとりながら、既知の方法で伝送路上のデータを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００７３】
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）を検出する処理、すなわち、キャリアセンスおよびトーン検定を行い、その後、プリアンブル（１）に続いて受け取るシンボル同期用のプリアンブル（２）を用いて、１６回加算平均および４回加算平均を計算し、その計算の結果として抽出されるトーン＃６４のシリアルデータを用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。
【００７４】
これにより、実施の形態１と同様、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、平均化回路３１を用いてノイズおよびトーン＃６４以外のすべてのトーンを除去することができるため、アナログフィルタまたはディジタルフィルタを用いる場合よりも簡易な構成で、耐ノイズ性の向上を実現することが可能となる。
【００７５】
実施の形態３．
本実施の形態は、前述の実施の形態２と比較して、さらに、シンボル同期の精度の向上を実現可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１および２と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い（後述するキャリアセンス、トーン検定に相当）、その後、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。
【００７６】
図１０は、本発明にかかる通信装置における実施の形態３の構成を示す図である。本実施の形態の構成は、前述の平均化回路３１およびシンボル同期回路３２に加えて、さらに加算回路３３を設けた構成である。なお、図１０において、前述の実施の形態２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
ここで、上記通信装置の基本的な動作を簡単に説明する。なお、送信系の動作については、実施の形態１における動作と同様であるため説明を省略し、ここでは、受信系の動作のみの説明とする。まず、受信系の通信装置では、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリアデータを取り込み、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を検出し、その後、シンボル同期回路３１が、加算回路３１による加算結果に基づいてシンボル同期を確立する。そして、Ｓ／Ｐ１５が、シンボル同期の確立後に受け取っ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。以降の処理については、実施の形態１および２と同様であるため説明を省略する。
【００７８】
以下、本実施の形態におけるシンボル同期を確立するための動作を、図１０の構成を用いて詳細に説明する。本実施の形態の通信装置では、実施の形態２と同様、キャリア検出用のシンボルに後続して受け取るシンボル同期用のシンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期の確立を実現する。図１１は、本実施の形態において、シンボル同期を確立するための方法を示す図である。なお、本実施の形態の通信装置においては、実施の形態２の構成に加算回路３３を追加したものであるため、ここでは、平均化回路３１の動作については説明を省略する。
【００７９】
たとえば、６４回平均化を実行後、平均化回路３１では、平均化結果として求められた１／６４シンボルのシリアルデータを６４セット分用いて、１シンボル分のシリアルデータを再構成し、加算回路３３に対してこれを出力する。このとき、出力されるシリアルデータは、前述の図９（ｂ）に示すような波形となるが、その波形を拡大してみると、伝送路等の状態により図１１（ａ）に示すような波形（図示の６４回平均化に相当）となる場合がある。
【００８０】
そこで、本実施の形態においては、さらに加算回路３３を用いて、サンプルポイントの総和の波形を整形する。具体的にいうと、平均化回路３１から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを順に受け取り、ＣＰを含む１シンボル分のシリアルデータを生成し（図示のシンボル（１）に相当）、さらに同様の手順で、たとえば、９シンボル分のシリアルデータを生成し、この状態で、対応するサンプルポイント単位に１０シンボル分のシリアルデータを加算し（図１１（ｂ）参照）、その結果をシンボル同期回路３２に出力する。なお、ここでは、１０シンボル分のシリアルデータを加算することとしているが、これに限らず、たとえば、伝送路等の状況に応じて、加算する回数を可変としてもよい。
【００８１】
シンボル同期回路３２では、加算回路３３から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを受信した順に、それぞれ４つのサンプルポイント（トーン＃６４の１周期分）の絶対値を加算し、１／６４シンボル分に相当するサンプルポイントの総和を時間軸上で表現する（図９（ｄ）参照）。このとき、表現された波形は、６４回平均化だけの場合と比較して、誤差の少ない波形（図１１（ａ）の「加算後の波形」参照）となる。
【００８２】
その後、シンボル同期回路３２では、図１１（ａ）に基づいて総和のピークをエッジと判断し、そのエッジに同期したシンボルクロックを生成する。このように、本実施の形態においては、６４回平均化後、さらに１シンボル分のシリアルデータを所定回数分加算し、その後、１／６４シンボル単位に受け取るシリアルデータの、サンプルポイントにおける総和のピーク値を用いて、シンボル同期回路３２が、シンボルクロックを生成する。
【００８３】
シンボル同期の確立後、通信装置では、Ａ／Ｄ１６介してさらに後続のデータを取り込み、シンボルクロックとの同期をとりながら、既知の方法で伝送路上のデータを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００８４】
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）を検出する処理、すなわち、キャリアセンスおよびトーン検定を行い、その後、プリアンブル（１）に続いて受け取るシンボル同期用のプリアンブル（２）を用いて、１６回加算平均および４回加算平均を計算（６４回平均化）し、さらに、６４回平均化後のデータを用いて所定シンボル数分の加算を行い、その計算の結果として抽出されるトーン＃６４のシリアルデータを用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。
【００８５】
これにより、実施の形態１および２と同様、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、平均化回路３１および加算回路３３を用いることによりさらに誤差の少ないシリアルデータを生成することができるため、シンボル同期の精度のさらなる向上を実現することが可能となる。
【００８６】
実施の形態４．
本実施の形態は、前述の実施の形態３と比較して、さらに、演算量の削減を実現可能な構成とした。図１２は、本発明にかかる通信装置における実施の形態４の構成を示す図である。本実施の形態の構成は、前述の平均化回路３１、シンボル同期回路３２、および加算回路３３に加えて、さらにサンプルポイント検出回路３４を設けた構成である。なお、図１２において、前述の実施の形態１、２および３と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
以下、本実施の形態におけるシンボル同期を確立するための動作を、図１２の構成を用いて詳細に説明する。本実施の形態の通信装置では、実施の形態２と同様、キャリア検出用のシンボルに後続して受け取るシンボル同期用のシンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期の確立を実現する。なお、本実施の形態の通信装置においては、実施の形態３の構成にサンプルポイント検出回路３４を追加したものであるため、ここでは、平均化回路３１、加算回路３３の動作については説明を省略する。
【００８８】
たとえば、サンプルポイント検出回路３４では、加算回路３３から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを受信した順に、それぞれ４つのサンプルポイント（トーン＃６４の１周期分）のうちのいくつかのサンプルポイント、たとえば、最初の２つのポイント、または最後の２つポイントの絶対値を加算し、その加算値を、１／６４シンボル分に相当するサンプルポイントの総和と仮定し、時間軸上で表現する（図９（ｄ）参照）。なお、上記加算の対象となるサンプルポイントについては、これに限らない。
【００８９】
その後、シンボル同期回路３２では、サンプルポイント検出回路３４により検出／加算された総和のピークをエッジと判断し、そのエッジに同期したシンボルクロックを生成する。このように、本実施の形態においては、６４回平均化後、さらに１シンボル分のシリアルデータを所定回数分加算し、その後、１／６４シンボル単位に受け取るシリアルデータの、所定のサンプルポイントにおける加算値のピークを用いて、シンボル同期回路３２が、シンボルクロックを生成する。
【００９０】
これにより、本実施の形態においては、実施の形態１〜３と同様、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、サンプルポイント検出回路３４を用いることにより加算するサンプルポイント数を削減することができるため、それに伴って演算量の削減を実現することが可能となる。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、実施の形態３の構成にサンプルポイント検出回路３４を追加する構成としたが、これに限らず、たとえば、実施の形態２の構成にサンプルポイント検出回路３４を追加する構成（図示せず）とした場合においても、同様の効果が得られる。
【００９２】
実施の形態５．
本実施の形態は、前述の実施の形態１〜４と異なる方法を用いて、シンボル同期を確立する。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜４と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【００９３】
図１３は、本発明にかかる通信装置における実施の形態５の構成を示す図である。図１３において、４１はシンボル境界判定値算出器であり、４２はシンボル境界判定器であり、４３は同期トーン選択器である。なお、図１３において、前述の実施の形態１〜４と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
ここで、上記通信装置の基本的な動作を簡単に説明する。なお、送信系の動作については、実施の形態１〜４における動作と同様であるため説明を省略し、ここでは、受信系の動作のみの説明とする。また、本実施の形態においては、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１３の受信系の構成を用いて説明を行う。
【００９５】
まず、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリア信号を、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、キャリア検出用フィールドに相当する信号の有無を判定することにより送信フレームを検出し、さらに、同期トーン選択器４３が、制御回路１０からの情報により、同期処理を行うために必要となるトーンを選択する。
【００９６】
そして、シンボル境界判定値算出器４１では、選択されたトーンの信号に基づいて、シンボル境界判定値を算出し、さらに、シンボル境界判定器４２では、算出されたシンボル境界判定値に基づいて、シンボル境界を判定してシンボル同期を確立する。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。
【００９７】
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トーン選択器１３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複数のトーンを選択し、それを一次復調器１２に出力し、一次復調器１２では、受け取った複数のトーン上のデータを、制御回路１０からの一次変調／復調方式選択情報で指定された一次変調方式で復調する。
【００９８】
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。
【００９９】
以下、本実施の形態における通信方法、すなわち、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方法、を図１３の構成を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態の通信装置においては、シンボル同期の確立するための構成だけが実施の形態１〜４と異なるため、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。
【０１００】
また、本実施の形態においては、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨｚ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サンプルで構成されることになる。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、２５６個のサンプルデータで表現したものである。
【０１０１】
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。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンの中から任意に選択される１本、または複数本のトーンを用いて通信を行う。さらに、伝送路上において、図２のフレーム構成で示したシンボル同期用（プリアンブル（２）に相当）フィールドは、シンボル周期単位に位相をπだけ変化させた、すなわち、シンボル周期単位に反転させた各トーン上の信号を、所定の複数シンボル期間にわたって合成した状態になっている。
【０１０２】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号を、Ａ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後のデータは、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、およびシンボル境界判定値算出部４１に入力される。なお、本実施の形態においては、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。間引きの方法としては、たとえば、サンプルデータを１つおきに削減する方法、２つおきに削減する方法等が考えられ、前者の方法においては、間引き率ＲをＲ＝２と表現することができる。
【０１０３】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１０４】
また、シンボル境界判定値算出器４１では、後続のシンボル同期用の信号を用いて、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４３では、制御回路１０の指示で、複数のトーンの中から１本のトーンを選択する（以降、同期トーンと呼ぶ）。選択されたトーンの周波数が、たとえば、シンボル周波数のＮ倍のトーンであった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、以下の（１）式による計算値をシンボル境界判定値として算出する。
【０１０５】
【数１】
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)-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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１０６】
なお、前述したように、たとえば、間引き率がＲ＝２であった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、過去（Ｓ／Ｆ）／２＝１２８個のサンプルデータをバッファリングし、（１）式の（Ｓ／Ｆ／Ｎ）を（Ｓ／Ｆ／Ｎ／Ｒ）に、Ｎを（Ｎ／Ｒ）に、それぞれ置き換えて、シンボル境界判定値を算出する。ただし、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／Ｒ＝１２８個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１０７】
シンボル境界判定器４２では、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、たとえば、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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（何回目のシンボル境界判定値であったか）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。
【０１０８】
図１４は、上記同期の確立方法の具体例を示す図である。ここでは、通信に使用するトーンとして、たとえば、シンボル周波数Ｆの４８倍、６４倍、８０倍の周波数をもつ３本のトーンを使用し、さらに、同期トーンとして、６４倍トーンが選択された場合（Ｎ＝６４）について説明する。なお、シンボル同期用の信号は、前述したように、シンボル周期単位に各トーン上で反転させた信号の合成波である。
【０１０９】
また、図１４（ａ）は、複数トーンの合成波から、同期トーンだけを表現したものである。図１４（ａ）において、同期トーン上の信号は、１シンボル期間内に６４周期分の正弦波信号を含むため、１シンボルをＳ／Ｆ＝２５６点でサンプリングしている場合、（Ｓ／Ｆ）／Ｎ＝４サンプルで１周期となり、４サンプル毎に同一の値を持つ。
【０１１０】
まず、シンボル境界判定値算出器４１では、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータを用いて同期加算を行う。すなわち、図示のとおり、４サンプル単位に１シンボル長の範囲で同期加算を行う。
【０１１１】
図１４（ｂ）は、シンボル境界判定値の算出範囲を示す図であり、図１４（ｃ）は、同期加算結果の一例を示す図であり、図１４（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１４（ｂ）参照）は、同期トーンの信号が強調され、振幅が６４倍となる１周期分の同期加算結果を得ることができる（図１４（ｃ）Ａ´参照）。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最大となり（図１４（ｄ）参照）、シンボル境界判定値の算出範囲が、Ａからずれる程に、シンボル同期用の信号の反転成分により、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が段階的に減少する。なお、選択された同期トーン（Ｎ＝６４）以外のトーンの信号成分については、同期加算により打ち消され、その値が０となる。
【０１１２】
一方、シンボル境界判定値の算出範囲がＢの場合（図１４（ｂ）参照）は、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが反転信号となるため、同期加算により同期トーンの信号がかき消され、振幅が０となる１周期分の同期加算結果を得ることができる（図１４（ｃ）Ｂ´参照）。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最小となる（図１４（ｄ）参照）。
【０１１３】
そして、シンボル境界判定値算出器４１からの出力を受け取ったシンボル境界判定器４２では、１シンボル期間にわたるシンボル境界判定値の算出結果が最大となるタイミングを検出し、これを、以降の受信側の正式なシンボルタイミングとして使用することで、シンボル同期を確立する。
【０１１４】
シンボル同期の確立後、受信側の通信装置では、Ａ／Ｄ１６を介して、さらに後続のデータを取り込み、前記シンボルタイミングを使用して、既知の方法で伝送路上の信号を元の情報データに復調する。具体的にいうと、まず、Ｓ／Ｐ１５が、サンプルデータを、前記シンボルタイミング単位にパラレルデータに変換し、ＦＦＴ１４が、受け取った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する。その後、トーン選択器１３が、制御回路１０によって指定された複数のトーン（通信に使用されているトーン）を選択し、一次復調器１２が、制御回路１０から指定された一次変調方式で復調する。最後に、デフレーミング回路１１が、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、元の情報データを生成する。
【０１１５】
このように、本実施の形態においては、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用信号を用いてシンボル同期処理を行う。具体的にいうと、シンボル同期用信号を構成する複数のトーンから選択された周波数Ｆ×Ｎのトーンに対して、１／Ｎシンボル長単位に、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、正式なシンボルタイミング（境界）と定義し、このシンボルタイミングを用いて、シンボル同期処理を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となる。
【０１１６】
実施の形態６．
本実施の形態は、前述の実施の形態５と比較して、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜５と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１１７】
図１５は、本発明にかかる通信装置における実施の形態６の構成を示す図である。図１５において、４４は周波数変換器である。なお、図１４において、前述の実施の形態５と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１８】
以下、本実施の形態における通信方法、すなわち、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方法、を図１５の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。
【０１１９】
また、本実施の形態においては、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨｚ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サンプルで構成されることになる。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。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンの中から任意に選択される１本、または複数本のトーンを用いて通信を行う。さらに、伝送路上において、図２のフレーム構成で示したシンボル同期用（プリアンブル（２）に相当）フィールドは、シンボル周期単位に位相をπだけ変化させた、すなわち、シンボル周期単位に反転させた各トーン上の信号を、所定の複数シンボル期間にわたって合成した状態になっている。
【０１２０】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後のデータは、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、および周波数変換器４４に入力される。なお、本実施の形態においては、実施の形態５と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１２１】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１２２】
また、周波数変換器４４では、同期トーン選択器４３に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（Ｎ−ｍの絶対値）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記ディジタル信号に乗算することで周波数変換を行う。
【０１２３】
そして、シンボル境界判定値算出器４１では、周波数変換後の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。すなわち、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、前述の（１）式を用いて、シンボル境界判定値を算出する。なお、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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１２４】
なお、前述したように、たとえば、間引き率がＲ＝２であった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、実施の形態５と同様に、過去（Ｓ／Ｆ）／２＝１２８個のサンプルデータをバッファリングし、（１）式の（Ｓ／Ｆ／Ｎ）を（Ｓ／Ｆ／Ｎ／Ｒ）に、Ｎを（Ｎ／Ｒ）に、それぞれ置き換えて、シンボル境界判定値を算出する。
【０１２５】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態５と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１２６】
ここで、上記周波数変換器４４の処理を詳細に説明する。図１６は、周波数変換器４４の処理の具体例を示す図である。なお、ここでは、通信に使用するトーンとして、たとえば、シンボル周波数Ｆの５０倍、６０倍、７０倍の周波数をもつ３本のトーンを使用し、さらに、同期トーンとして、６０倍トーン（ｍ＝６０）を使用する。また、Ｎ＝６４とする。
【０１２７】
周波数変換器４４では、同期トーン選択器４３から通知される同期トーンの周波数に基づいて、前記ディジタル信号に対して、周波数［シンボル周波数Ｆ×（Ｎ−ｍの絶対値）］、すなわち、周波数［Ｆ×４］の正弦波を乗算する。この場合、選択された周波数［Ｆ×６０］の同期トーンは、周波数［Ｆ×（６０−４）］の信号と、周波数［Ｆ×（６０＋４）］の信号と、の合成波として周波数変換される。
【０１２８】
上記のように、周波数変換器４４を用いて周波数変換を行った場合、周波数変換された信号のうち、周波数［Ｆ×６４］の信号については、前述の実施の形態５にて選択された６４倍トーンの信号と同一となる。なお、以降の処理、すなわち、６４倍トーンを用いたシンボル同期の確立方法については、実施の形態５と同様であるため説明を省略する。
【０１２９】
このように、本実施の形態においては、同期トーン選択器４３に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（Ｎ−ｍの絶対値）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、前述の実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させることが可能となる。
【０１３０】
実施の形態７．
本実施の形態は、通信に使用する複数トーンの受信状態を測定し、受信状態の良好なトーンを同期トーンとして選択することにより、前述の実施の形態５または６におけるシンボル同期を確立するための構成と比較して、さらに、正確なシンボル同期を確立可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜６と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１３１】
図１７は、本発明にかかる通信装置における実施の形態７の構成を示す図である。図１７において、９はノイズ測定器である。前述の実施の形態５または６との相違点は、ノイズ測定器９が、受信側の通信装置で受信した複数のトーンの受信状態を測定し、その測定結果を制御回路１０に通知する点と、制御回路１０が、最も受信状態の良好なトーンを選択して、同期トーン選択器４３に通知する点である。なお、図１７において、前述の実施の形態５または６と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１３２】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態５または６と同様の効果が得られるとともに、さらに、通信に使用される複数トーンの受信状態を測定し、その後、受信状態の良好なトーンを用いてシンボル同期を行うため、より正確なシンボル同期を確立することが可能となる。
【０１３３】
実施の形態８．
本実施の形態は、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、同時に使用することにより、前述の実施の形態５〜７と比較して、構成を簡素化する。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜７と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１３４】
図１８は、本発明にかかる通信装置における実施の形態８の構成を示す図である。前述の実施の形態７との相違点は、同期トーン選択器４３、および周波数変換器を削除し、構成を簡素化した点である。なお、図１８において、前述の実施の形態５〜７と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１３５】
以下、本実施の形態における通信方法を図１８の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。また、本実施の形態においては、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨｚ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サンプルで構成されることになる。
【０１３６】
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。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンのうち、Ｎｅｖｅｎ（ｘ＝１〜１２８のうち偶数のもの）、またはＮｏｄｄ（ｘ＝１〜１２８のうち奇数のもの）、のいずれか一方から、任意に選択される複数本のトーンを用いて通信を行う。
【０１３７】
さらに、伝送路上において、図２のフレーム構成で示したシンボル同期用（プリアンブル（２）に相当）フィールドは、シンボル周期単位に位相をπだけ変化させた、すなわち、シンボル周期単位に反転させた各トーン上の信号を、所定の複数シンボル期間にわたって合成した状態になっている。
【０１３８】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後の信号は、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、およびシンボル境界判定値算出器４１に入力される。なお、本実施の形態においては、前述した実施の形態５および６と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１３９】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１４０】
また、シンボル境界判定値算出器４１では、後続して受け取るシンボル同期用の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。なお、本実施の形態においては、通信に使用するすべてのトーンを使用してシンボル境界判定値を算出する。たとえば、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、以下の（２）式により、シンボル境界判定値を算出する。
【０１４１】
【数２】
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)-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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１４２】
なお、前述したように、たとえば、間引き率がＲ＝２であった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、過去（Ｓ／Ｆ）／２＝１２８個のサンプルデータをバッファリングし、（２）式の（Ｓ／Ｆ／Ｎ）を（Ｓ／Ｆ／Ｒ）に、（Ｓ／Ｆ）を（Ｓ／Ｆ／Ｒ）に、それぞれ置き換えて、シンボル境界判定値を算出する。ただし、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／Ｒ＝１２８個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１４３】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態５〜７と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１４４】
ここで、シンボル境界の判定方法を図面にしたがって詳細に説明する。図１９は、シンボル境界判定方法の具体例を示す図である。なお、シンボル同期用の信号は、シンボル周波数の偶数倍のトーンであり、さらに、シンボル周期単位に各トーン上で反転させた信号の合成波である。また、図１９（ａ）は、複数トーンの合成波から、ある特定のトーンだけを表現したものである。
【０１４５】
まず、シンボル境界判定値算出器４１では、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータを用いて同期乗算を行う。すなわち、１シンボル長の範囲で、前半部と後半部との同期乗算を行う。
【０１４６】
図１９（ｂ）は、シンボル境界判定値の算出範囲を示す図であり、図１９（ｃ）は、同期乗算結果の一例を示す図であり、図１９（ｄ）は、同期乗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。
【０１４７】
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１９（ｂ）参照）は、バッファリングされたデータが送信側のシンボルに一致し、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが同一の位相の信号となる。このとき、Ｄk×Ｄk+128の値は、すべてのｋにおいて正の値となり（図１９（ｃ）Ａ´参照）、その総和は、１シンボル期間内で最大となる（図１９（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、シンボル同期用の信号の反転成分により、その総和が段階的に減少する。
【０１４８】
一方、シンボル境界判定値の算出範囲がＢの場合（図１９（ｂ）参照）は、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが反転信号となる。このとき、Ｄk×Ｄk+128の値は、すべてのｋにおいて負の値となり（図１９（ｃ）Ｂ´参照）、その総和は、１シンボル期間内で最小となる（図１９（ｄ）参照）。
【０１４９】
そして、シンボル境界判定値算出器４１からの出力を受け取ったシンボル境界判定器４２では、１シンボル期間にわたるシンボル境界判定値の算出結果が最大となるタイミングを検出し、これを、以降の受信側の正式なシンボルタイミングとして使用することで、シンボル同期を確立する。
【０１５０】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、さらに、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、ＮｅｖｅｎまたはＮｏｄｄのいずれか一方の複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期トーンの選択処理を行う必要がなくなり、構成を簡素化することが可能となる。
【０１５１】
実施の形態９．
本実施の形態は、前述の実施の形態８と比較して、さらに、同期処理におけるノイズの影響を低減可能とし、より確実なシンボル同期の確立を実現可能とする。なお、本実施の形態については、前述の実施の形態と構成が同一であり、シンボル同期に関する処理内容が異なる。また、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜８と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１５２】
以下、本実施の形態における通信方法を図１８の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態８と異なる動作についてのみ説明する。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンのうち、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いて通信を行う。
【０１５３】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後の信号は、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、およびシンボル境界判定値算出器４１に入力される。なお、本実施の形態においては、前述した実施の形態５、６または８と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１５４】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１５５】
また、シンボル境界判定値算出器４１では、後続して受け取るシンボル同期用の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。なお、本実施の形態においては、通信に使用するすべてのトーンを使用してシンボル境界判定値を算出する。たとえば、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、前述の（１）式により、シンボル境界判定値を算出する。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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１５６】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態８と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１５７】
ここで、シンボル境界の判定方法を図面にしたがって詳細に説明する。本実施の形態においては、通信に使用するトーンとして、たとえば、Ｎ＝１６，ｎ＝３，４，５のトーン、すなわち、シンボル周波数Ｆの４８倍、６４倍、８０倍の周波数を有するトーンを使用する。なお、シンボル同期用の信号は、シンボル周期単位に各トーン上で反転させた信号の合成波である。
【０１５８】
まず、シンボル境界判定値算出器４１では、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータを用いて同期加算を行う。すなわち、Ｎ＝１６で、かつ前記バッファリングされたデータが送信側のシンボルに一致した場合、（Ｓ／Ｆ）／Ｎ＝１６サンプル単位に同一の値をもつことになるため、シンボル境界判定値算出器４１では、１６サンプル単位に、かつ１シンボル長の範囲で、同期加算を行う。
【０１５９】
たとえば、前記バッファリングされたデータが送信側のシンボルに一致した場合は、４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンの信号が強調され、振幅が１６倍となる１周期分の同期加算結果を得ることができる。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最大となる。さらに、シンボル境界判定値の算出範囲が、送信側のシンボルからずれる程に、シンボル同期用の信号の反転成分により、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が段階的に減少する。
【０１６０】
一方、前記バッファリングされたデータが送信側のシンボルに対して１／２だけずれているような場合は、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが反転信号となるため、同期加算により４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンの信号がかき消され、振幅が０となる１周期分の同期加算結果を得ることができる。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最小となる。
【０１６１】
そして、シンボル境界判定値算出器４１からの出力を受け取ったシンボル境界判定器４２では、１シンボル期間にわたるシンボル境界判定値の算出結果が最大となるタイミングを検出し、これを、以降の受信側の正式なシンボルタイミングとして使用することで、シンボル同期を確立する。
【０１６２】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態８と同様の効果が得られるとともに、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期処理におけるノイズの影響を低減することができ、さらに、より確実なシンボル同期を確立することが可能となる。
【０１６３】
実施の形態１０．
本実施の形態は、前述の実施の形態９と比較して、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜９と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１６４】
図２０は、本発明にかかる通信装置における実施の形態１０の構成を示す図である。図２０において、４４は周波数変換器である。なお、図２０において、前述の実施の形態９と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１６５】
以下、本実施の形態における通信方法を図２０の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態９と異なる動作についてのみ説明する。また、本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンのうち、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いて通信を行う（Ｍは自然数）。
【０１６６】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後のデータは、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、および周波数変換器４４に入力される。なお、本実施の形態においては、前述した実施の形態５、６、８または９と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１６７】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１６８】
また、周波数変換器４４では、周波数が［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記ディジタル信号に乗算することで周波数変換を行う。
【０１６９】
そして、シンボル境界判定値算出器４１では、周波数変換後の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。すなわち、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、前述の（１）式を用いて、シンボル境界判定値を算出する。なお、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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１７０】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態９と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１７１】
ここで、上記周波数変換器４４の処理を詳細に説明する。なお、ここでは、通信に使用するトーンとして、たとえば、Ｎ＝１６、Ｎ＝３，４，５、Ｍ＝３のトーン、すなわち、シンボル周波数Ｆの５１倍、６７倍、８３倍の周波数を有するトーンを使用する。
【０１７２】
周波数変換器４４では、５１倍トーン、６７倍トーン、および８３倍トーンの周波数に基づいて、前記ディジタル信号に対して、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］、すなわち、周波数［Ｆ×３］の正弦波を乗算する。この場合、周波数［Ｆ×５１］、［Ｆ×６７］、［Ｆ×８３］のトーンは、周波数［Ｆ×（５１−３）］［Ｆ×（６７−３）］［Ｆ×（８３−３）］［Ｆ×（５１＋３）］［Ｆ×（６７＋３）］［Ｆ×（８３＋３）］の信号の合成波として周波数変換される。
【０１７３】
上記のように、周波数変換器４４を用いて周波数変換を行った場合、周波数変換された信号のうち、周波数［Ｆ×４８］［Ｆ×６４］［Ｆ×８０］の信号については、前述の実施の形態９にて選択された４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンの信号と同一となる。なお、以降の処理、すなわち、４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンを用いたシンボル同期の確立方法については、実施の形態９と同様であるため説明を省略する。
【０１７４】
このように、本実施の形態においては、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出する場合に、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、前述の実施の形態９と同様の効果が得られるとともに、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させることが可能となる。
【０１７５】
実施の形態１１．
本実施の形態は、シンボル境界判定値の加算平均を算出することにより、前述の実施の形態９と比較して、さらに、シンボル同期の精度を向上させる。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜１０と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１７６】
図２１は、本発明にかかる通信装置における実施の形態１１の構成を示す図である。図２１において、４５は加算平均算出器である。前述の実施の形態９との相違点は、加算平均算出器４５が、シンボル境界判定算出器４１の出力であるシンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル境界判定器４２に通知する点である。なお、図２１において、前述の実施の形態９と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態においては、説明の便宜上、実施の形態９の構成に加算平均算出器４５を追加したが、これに限らず、たとえば、実施の形態５〜１０のいずれの構成においても適用可能である。
【０１７７】
以下、加算平均算出器４５の処理について説明する。図２２は、加算平均算出器４５の処理を示す図である。たとえば、伝送路上にノイズがある場合、シンボル境界判定値算出器４１から出力されるシンボル境界判定値は、図２２（ａ）のように、ノイズの影響による誤差成分を含む。
【０１７８】
このような場合、まず、シンボル境界判定値算出器４１からのシンボル境界判定値を受け取った加算平均算出器４５では、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、複数シンボル長分に相当する複数のシンボル境界判定値を同期加算し、その平均値を算出する。そして、加算平均算出器４５では、この加算平均処理を、シンボル同期用フィールド長以下の所定の複数シンボル期間にわたって行い、これにより、図１２（ｂ）のように、ノイズによる誤差成分を除去したシンボル境界判定値を得る。
【０１７９】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態９と同様の効果が得られるとともに、シンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル境界判定器４２に通知することにより、前述の実施の形態９と比較して、さらに、シンボル同期の精度を向上させることができる。
【０１８０】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、まず、キャリア検出手段が、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期手段が、後続して受け取るシンボル同期用シンボルを用いて、受信シンボルと遅延シンボルとの相関値を計算し、その相関値がピークとなるタイミングを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１８１】
つぎの発明によれば、まず、キャリア検出手段が、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期手段が、後続して受け取るシンボル同期用シンボルから、所定の方法で特定のキャリアを抽出し、その特定キャリアのシリアルデータを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、ノイズおよび前記特定のキャリア以外のすべてのキャリアを除去することができるため、アナログフィルタまたはディジタルフィルタを用いる場合よりも簡易な構成で、耐ノイズ性の向上を実現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。
【０１８２】
つぎの発明によれば、特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することにより、さらに誤差の少ないシリアルデータを生成することができるため、シンボル同期の精度のさらなる向上を実現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。
【０１８３】
つぎの発明によれば、加算するサンプルポイント数を削減することができるため、それに伴って演算量の削減を実現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。
【０１８４】
つぎの発明によれば、シンボル同期用シンボルを構成する複数のトーンから選択された周波数Ｆ×Ｎのトーンに対して、１／Ｎシンボル長単位に、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、正式なシンボルタイミング（境界）と定義し、このシンボルタイミングを用いて、シンボル同期処理を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１８５】
つぎの発明によれば、同期トーン選択手段に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（｜Ｎ−ｍ｜）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０１８６】
つぎの発明によれば、さらに、通信に使用される複数トーンの受信状態を測定し、その後、受信状態の良好なトーンを用いてシンボル同期を行うため、より正確なシンボル同期を確立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。
【０１８７】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方の複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期トーンの選択処理を行う必要がなくなり、構成を簡素化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。
【０１８８】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期処理におけるノイズの影響を低減することができ、さらに、より確実なシンボル同期を確立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。
【０１８９】
つぎの発明によれば、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出する場合に、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０１９０】
つぎの発明によれば、シンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル同期手段に通知することにより、さらに、シンボル同期の精度を向上させ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。
【０１９１】
つぎの発明によれば、まず、キャリア検出ステップにおいて、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期ステップにおいて、後続して受け取るシンボル同期用シンボルを用いて、受信シンボルと遅延シンボルとの相関値を計算し、その相関値がピークとなるタイミングを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易な方法で、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１９２】
つぎの発明によれば、まず、キャリア検出ステップにおいて、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期ステップにおいて、後続して受け取るシンボル同期用シンボルから、所定の方法で特定のキャリアを抽出し、その特定キャリアのシリアルデータを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない方法な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、ノイズおよび前記特定のキャリア以外のすべてのキャリアを除去することができるため、アナログフィルタまたはディジタルフィルタを用いる場合よりも簡易な方法で、耐ノイズ性の向上を実現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。
【０１９３】
つぎの発明によれば、特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することにより、さらに誤差の少ないシリアルデータを生成することができるため、シンボル同期の精度のさらなる向上を実現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。
【０１９４】
つぎの発明によれば、加算するサンプルポイント数を削減することができるため、それに伴って演算量の削減を実現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。
【０１９５】
つぎの発明によれば、シンボル同期用シンボルを構成する複数のトーンから選択された周波数Ｆ×Ｎのトーンに対して、１／Ｎシンボル長単位に、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、正式なシンボルタイミング（境界）と定義し、このシンボルタイミングを用いて、シンボル同期処理を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いることなく、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１９６】
つぎの発明によれば、同期トーン選択手段に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（｜Ｎ−ｍ｜）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０１９７】
つぎの発明によれば、さらに、通信に使用される複数トーンの受信状態を測定し、その後、受信状態の良好なトーンを用いてシンボル同期を行うため、より正確なシンボル同期を確立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。
【０１９８】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方の複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期トーンの選択処理を行う必要がなくなり、構成を簡素化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。
【０１９９】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期処理におけるノイズの影響を低減することができ、さらに、より確実なシンボル同期を確立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。
【０２００】
つぎの発明によれば、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出する場合に、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０２０１】
つぎの発明によれば、シンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル同期ステップにて用いることにより、さらに、シンボル同期の精度を向上させ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる通信装置における実施の形態１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】 トーングループ内のトーンセットの定義を示す図である。
【図５】 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。
【図６】 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。
【図７】 シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【図８】 本発明にかかる通信装置における実施の形態２の構成を示す図である。
【図９】 シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【図１０】 本発明にかかる通信装置における実施の形態３の構成を示す図である。
【図１１】 シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【図１２】 本発明にかかる通信装置における実施の形態４の構成を示す図である。
【図１３】 本発明にかかる通信装置における実施の形態５の構成を示す図である。
【図１４】 シンボル同期の確立方法の具体例を示す図である。
【図１５】 本発明にかかる通信装置における実施の形態６の構成を示す図である。
【図１６】 周波数変換器４４の処理の具体例を示す図である。
【図１７】 本発明にかかる通信装置における実施の形態７の構成を示す図である。
【図１８】 本発明にかかる通信装置における実施の形態８および９の構成を示す図である。
【図１９】 シンボル境界判定方法の具体例を示す図である。
【図２０】 本発明にかかる通信装置における実施の形態１０の構成を示す図である。
【図２１】 本発明にかかる通信装置における実施の形態１１の構成を示す図である。
【図２２】 加算平均算出器４５の処理を示す図である。
【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、２１ 相関器、２２遅延器、２３ シンボル同期回路、３１ 平均化回路、３２ シンボル同期回路、３３ 加算回路、３４ サンプルポイント検出回路、４１ シンボル境界平定値算出器、４２ シンボル境界判定器、４３ 同期トーン選択器、４４ 周波数変換器、４５ 加算平均算出器。
【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装置および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。この電力線モデムでは、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、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のデータに基づいて同期用クロックを生成することをいう。
【０００６】
【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、すなわち、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。具体的にいうと、たとえば、前記シンボル同期用のキャリアだけが破壊されたような場合、従来の通信方法では、同期用クロックが生成できなくなるため、破壊されていないトーン（キャリア）上のデータが受信できなくなり、もとの情報データへの復調処理ができなくなってしまう、という問題があった。
【０００７】
また、従来の通信方法においては、特定のシンボル同期用キャリアのデータに基づいて同期用クロックを生成するため、受信側にシンボル同期用キャリアを検出するためのフィルタ（アナログ、またはディジタル）を設けて、前記さまざまな機器からのノイズを除去することが必要となる。具体的にいうと、アナログフィルタを用いる場合には急峻なフィルタが必要となり、ディジタルフィルタを用いる場合には多くのタップ数が必要となるため、どちらにしてもフィルタの回路が大変複雑になる、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成でシンボル同期の確立を実現する通信装置、および通信方法を得ることを目的とする。
【０００９】
【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、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、該非データ部分の複製部分およびデータ部分を含む有効データ部分と、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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段（後述する実施の形態のキャリア検出器１７および制御回路１０に相当）と、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、前記シンボルと、前記有効データ分遅延させた前記シンボルと、の相関値を計算し、前記非データ部分と前記複製部分により相関値が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段（相関器２１、遅延器２２、シンボル同期回路２３に相当）と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１０】
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と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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、複数のキャリアの合成である前記シンボルから１／Ｍシンボルのシリアルデータを取りだし、そのシリアルデータをＭ回加算することにより特定のキャリアを抽出し、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段（平均化回路３１、シンボル同期回路３２に相当）と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる通信装置において、前記シンボル同期手段は、前記特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算する（加算回路３３に相当）ことを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる通信装置において、前記シンボル同期手段は、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントを間引きし、その後、間引きされたサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立する（サンプルポイント検出回路３４に相当）ことを特徴とする。
【００１３】
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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択手段（後述する実施の形態の同期トーン選択器４３に相当）と、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段（Ａ／Ｄ１６に相当）と、前記選択されたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記選択されたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段（シンボル境界判定値算出器４１に相当）と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段（シンボル境界判定器４２に相当）と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１４】
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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択手段と、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍（ｍは自然数）のトーンであった場合に、シンボル周波数の｜Ｎ−ｍ｜倍の周波数を有する正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記選択されたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換手段（周波数変換器４４に相当）と、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、さらに、通信に使用する各トーンのノイズを測定するノイズ測定手段（ノイズ測定器９に相当）を備え、前記同期トーン選択手段では、前記測定結果に基づいて前記同期トーンを選択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、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、シンボル周期毎に反転し、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方から任意に選択される複数本のトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの、前半部と後半部との同期乗算により、シンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数を有する複数トーン、で構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ×ｎ＋Ｍ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数、ｎは自然数、Ｍは自然数）の周波数を有するトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、前記シンボル周波数のＭ倍の周波数を有する正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記サンプリングされたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換手段と、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、を備え、前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる通信装置にあっては、所定のシンボル長分に相当する複数の前記シンボル境界判定値を同期加算することにより、その平均値を算出し、その平均化結果を真のシンボル境界判定値として出力する加算平均手段（加算平均算出器４５に相当）を備え、前記シンボル同期手段では、加算平均後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するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする。
【００２０】
つぎの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、該非データ部分の複製部分およびデータ部分を含む有効データ部分と、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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、前記シンボルと、前記有効データ分遅延させた前記シンボルと、の相関値を計算し、前記非データ部分と前記複製部分により相関値が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２１】
つぎの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とで構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とし、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、複数のキャリアの合成である前記シンボルから１／Ｍシンボルのシリアルデータを取りだし、そのシリアルデータをＭ回加算することにより特定のキャリアを抽出し、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記シンボル同期ステップにあっては、前記特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記シンボル同期ステップにあっては、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントを間引きし、その後、間引きされたサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする。
【００２４】
つぎの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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択ステップと、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記選択されたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記選択されたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
つぎの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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択ステップと、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍（ｍは自然数）のトーンであった場合に、シンボル周波数の｜Ｎ−ｍ｜倍の周波数を有する正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記選択されたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換ステップと、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと 前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、さらに、通信に使用する各トーンのノイズを測定するノイズ測定ステップを含み、前記同期トーン選択ステップでは、前記測定結果に基づいて前記同期トーンを選択することを特徴とする。
【００２７】
つぎの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、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、シンボル周期毎に反転し、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方から任意に選択される複数本のトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの、前半部と後半部との同期乗算により、シンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２８】
つぎの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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数を有する複数トーン、で構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
つぎの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、さらに、伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ×ｎ＋Ｍ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数、ｎは自然数、Ｍは自然数）の周波数を有するトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、前記シンボル周波数のＭ倍の周波数を有する正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記サンプリングされたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換ステップと、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３０】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、所定のシンボル長分に相当する複数の前記シンボル境界判定値を同期加算することにより、その平均値を算出し、その平均化結果を真のシンボル境界判定値として出力する加算平均ステップを含み、前記シンボル同期ステップでは、加算平均後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するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする。
【００３１】
【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通信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。
【００３２】
実施の形態１．
本発明にかかる通信装置では、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を検出することにより、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い（後述するキャリアセンス、トーン検定に相当）、その後、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。本実施の形態では、特にシンボル同期を確立するための方法について詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明にかかる通信装置における実施の形態１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。
【００３４】
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、２１は相関器であり、２２は遅延器であり、２３シンボル同期回路である。そして、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、相関器２１、遅延器２２、シンボル同期回路２３、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。
【００３５】
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、データ通信に用いる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。
【００３６】
ここで、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、低速モード時、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。一方、高速モード時は、５個のトーンにそれぞれ異なるフレームを符号化する。ただし、以降の説明においては、説明の便宜上、低速モード時の動作について説明する。
【００３７】
その後、トーン選択器３では、制御回路１０からの情報に基づいて、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。これにより、このデータを受信する側の通信装置では、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、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通信が可能となる。
【００４０】
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。具体的にいうと、まず、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、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を検出し、シンボル同期回路２３が、相関器２１による相関結果に基づいてシンボル同期を確立する。その後、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。なお、本実施の形態においては、たとえば、上記プリアンブル（１）を１６シンボル区間にわたる同一データの繰り返しパターンとし、上記プリアンブル（２）を１６シンボル区間にわたる反転データの繰り返しパターン（シンボル単位にデータを反転させるパターン）とする。
【００４４】
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。
【００４５】
一方、ＰＯＣは、通信の速度（たとえば、低速モード、高速モード等）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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、特定のトーングループのなかの、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。
【００４８】
また、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り、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。
【００４９】
たとえば、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。
【００５０】
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）。
【００５１】
以下、本発明にかかる通信方法、すなわち、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方法、を図１の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、伝送路７に接続された複数の通信装置により、定常的に通信が行われている場合について説明する。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（ＣＰを含む１シンボル分）を行うことにより、その信号を取り込む。そして、この状態でキャリアセンス（レベル検出）を行う。その後、通信装置では、一定のレベルが検出された前記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。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。
【００５２】
その後、通信装置では、シリアル／パラレル変換後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。なお、ここでは、説明の便宜上、図３および図４に示すように、アクティブトーンセットの本数ｍ＝３として処理を行い、以降、３本のトーンを、それぞれ、トーン＃３２，トーン＃４８，トーン＃６４，として説明を行う。
【００５３】
つぎに、通信装置では、一定のレベルが検出された信号に対してＤＱＰＳＫ変調方式による一次復調を行う。なお、ここでは、説明の便宜上、一次復調方式としてＤＱＰＳＫ変調方式を用いるが、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。
【００５４】
つぎに、通信装置では、一次復調後のデータを各トーン（ここでは、トーン＃３２，トーン＃４８，トーン＃６４）単位で確認し、それぞれ同一データが連続（予め決められた所定の回数）して受信されているかどうかを判断するトーン検定を行う。このトーン検定については、たとえば、同一データが前記所定の回数分連続して受信されるまで継続して行われ、たとえば、いずれか１本のトーンがこの条件を満たしたときに、現在受信中のシンボル（データ）をプリアンブル（１）と判断する。なお、ここでは、トーン検定における判断の基準を、１本のトーンが上記条件を満たしたときとしたが、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、判断の基準を２本、３本、４本…としてもよく、これらの場合には、１本の場合よりも復調特性を向上させることが可能となる。
【００５５】
つぎに、通信装置では、後続して受け取る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、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期を確立する。ここでは、シンボル同期を確立する処理として、たとえば、シンボルクロックを生成する処理を説明する。図７は、シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【００５６】
たとえば、Ａ／Ｄ１６によりサンプリングされたディジタルデータ（図示の受信信号）は、Ｓ／Ｐ１５に入力される前に、相関器２１と遅延器２２に入力される。このとき、遅延器２２では、有効シンボルに相当する時間分だけ受信信号を遅延させ（図示の遅延信号）、その後、相関器２１に出力する。なお、ここでいう有効シンボルとは、図６にて説明した２５６サンプルのデータ部分のことである。
【００５７】
この状態で、相関器２１では、ＣＰに相当する１６サンプル単位に、入力される受信信号と遅延信号との相関を計算する。その計算の結果、得られる相関値は、図７に示すとおり、受信信号のＣＰと遅延信号におけるＣＰの複製部分が一致した場合にピークとなる。すなわち、このピーク値が有効シンボルの先頭を示すこととなる。このように、本実施の形態においては、定期的に発生するピーク値のタイミングを用いて、シンボル同期回路２３が、シンボルクロックを生成することにより、容易にシンボル同期を確立することが可能となる。
【００５８】
シンボル同期の確立後、通信装置では、Ａ／Ｄ１６介してさらに後続のデータを取り込み、シンボルクロックとの同期をとりながら、既知の方法で伝送路上のデータを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。具体的にいうと、まず、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が、受け取った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する。その後、トーン選択器１３が、制御回路１０によって指定されたアクティブトーン、たとえば、＃３２，＃４８，＃６４を選択し、一次復調器１２が、選択されたトーン＃３２，＃４８，＃６４における同一データを、制御回路１０から指定された一次変調方式で復調する。最後に、デフレーミング回路１１が、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、元の情報データを生成する。
【００５９】
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）を検出する処理、すなわち、キャリアセンスおよびトーン検定を行い、その後、プリアンブル（１）に続いて受け取るシンボル同期用のプリアンブル（２）を用いて、受信信号と遅延信号との相関値を計算し、その相関値がピークとなるタイミングを用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、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となる。
【００６０】
実施の形態２．
本実施の形態は、前述の実施の形態１におけるシンボル同期を確立するための方法と比較して、さらに、耐ノイズ性の向上を実現しつつ、シンボル同期の確立を実現可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い（後述するキャリアセンス、トーン検定に相当）、その後、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。
【００６１】
図８は、本発明にかかる通信装置における実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態の構成は、前述の相関器２１、遅延器２２、およびシンボル同期回路２３に置き換えて、平均化回路３１およびシンボル同期回路３２を設けた構成である。なお、図８において、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
ここで、上記通信装置の基本的な動作を簡単に説明する。なお、送信系の動作については、実施の形態１における動作と同様であるため説明を省略し、ここでは、受信系の動作のみの説明とする。まず、受信系の通信装置では、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリアデータを取り込み、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を検出し、その後、シンボル同期回路３２が、平均化回路３１による平均化結果に基づいてシンボル同期を確立する。そして、Ｓ／Ｐ１５が、シンボル同期の確立後に受け取っ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。
【００６３】
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本のアクティブトーン、たとえば、＃４８，＃６４，＃８０（これに限らず、他のトーンセットでもよい）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本のトーン＃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。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。
【００６４】
以下、本実施の形態における通信方法、すなわち、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方法、を図８の構成を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態の通信装置においては、シンボル同期の確立するための構成だけが実施の形態１と異なるため、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。
【００６５】
本実施の形態の通信装置では、キャリア検出用のシンボルに後続して受け取るシンボル同期用のシンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期の確立を実現する。図９は、本実施の形態において、シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【００６６】
キャリアセンスおよびトーン検定を行った後、たとえば、Ａ／Ｄ１６によりサンプリングされたディジタルデータ（図示の受信信号）は、Ｓ／Ｐ１５に入力される前に、平均化回路３１に入力される。なお、ここでは、たとえば、トーン＃０〜トーン＃１２７の１２８本のマルチキャリアのうちから、帯域除去型のフィルタを備えずに、トーン＃６４のマルチキャリアだけを抽出する場合について説明することとし、たとえば、ノイズや他のマルチキャリアは抽出しないようにする（除去する）。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、キャリアの本数を１２８本としたが、これに限らない。
【００６７】
まず、平均化回路３１では、１シンボルのシリアルデータを２５６点でサンプリングして取り込み、そして、図９（ａ）に示すとおり、１／１６シンボルのシリアルデータを抽出し、その１／１６シンボルのシリアルデータを１６回連続して加算する。具体的にいうと、たとえば、送信側で、１６の倍数であるトーン＃４８、＃６４、＃８０、にデータを搬送した場合、これらのキャリアについては、同一波形が１６セット繰り返されている。一方、その他のキャリア（１６の倍数以外のトーン）については、同一波形が１６セット繰り返されていない。そのため、１シンボル分に相当する１６セットを加算した場合、トーン＃１６、＃３２、＃４８、＃６４、＃８０、＃９６、＃１１２については、その出力が強調されることになり、その他のトーンについては、その出力が平均化され、キャンセルされてしまう。すなわち、加算後に出力される信号は、１６倍数のトーンのデータだけとなる。
【００６８】
さらに、平均化回路３１では、加算後の１／１６シンボルのシリアルデータを取り込み、そして、図９（ａ）に示すとおり、１／１６シンボルのシリアルデータをさらに４分割した１／６４シンボルのシリアルデータを抽出し、その１／６４シンボルのシリアルデータを４回連続して加算する。これにより、先に抽出した１６倍数のトーンからトーン＃６４だけが抽出されることになる。具体的にいうと、１６倍数トーンで構成された１／１６シンボルのシリアルデータを見た場合、たとえば、６４の倍数であるトーン＃６４については、同一波形が４セット繰り返されている。一方、その他のキャリア（６４の倍数以外のトーン：トーン＃１６、＃３２、＃４８、＃８０、＃９６、＃１１２）については、同一波形が４セット繰り返されていない。そのため、１／１６シンボル分に相当する４セットを加算した場合、トーン＃６４については、その出力が強調されることになり、その他のトーンについては、その出力が平均化され、キャンセルされてしまう。すなわち、加算後に出力される信号は、６４倍数のトーン＃６４のデータだけとなり、最終的に平均化回路３１では、６４回の加算平均（以降、６４回平均化という）を行ったことになる。６４回平均化後の１／６４シンボルのシリアルデータ（２５６サンプル／６４＝４サンプル分のシリアルデータ）を図９（ｂ）に示す。
【００６９】
その後、平均化回路３１では、平均化結果として求められた１／６４シンボルのシリアルデータをシンボル同期回路３２に対して出力し、以降は、先に計算した１／６４シンボルのシリアルデータを基準とし、Ａ／Ｄ１６のサンプル毎に、前記シリアルデータに最新のサンプルデータを加算し、かつ同時に最も古いサンプルデータを減算し、さらに４サンプル（トーン＃６４の１周期）毎に、最新の１／６４シンボルのシリアルデータをシンボル同期回路３２に対して出力する。すなわち、平均化回路３１では、図９（ｃ）に示す、（Ａ）の総和、（Ｂ）の総和、（Ｃ）の総和…を、図９（ｂ）に示すようなシリアルデータとして順に出力することになる。
【００７０】
シンボル同期回路３２では、平均化回路３１から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを受信した順に、それぞれ４つのサンプルポイント（トーン＃６４の１周期分）の絶対値を加算し、１／６４シンボル分に相当するサンプルポイントの総和を時間軸上で表現する（図９（ｄ）参照）。たとえば、前述したように、プリアンブル（２）は、反転データの繰り返しであるため、サンプルポイントの総和は、１シンボル分の有効データを６４回平均化した場合が最大となる。一方、ある１シンボル分のデータの後ろ半分と、つぎのデータの前半分を６４回平均化した場合が最小となる（（Ｘ）参照）。したがって、たとえば、図９（ｃ）に示す最初に計算した（Ａ）の総和が１シンボルの有効データ（総和のピーク値）とした場合、つぎに計算した（Ｂ）の総和は、反転データが加算される分、総和が減少することになる。
【００７１】
その後、シンボル同期回路３２では、図９（ｄ）に基づいて総和のピークをエッジと判断し、そのエッジに同期したシンボルクロックを生成する。このように、本実施の形態においては、定期的に発生する、６４回平均化後のシリアルデータのサンプルポイントにおける総和のピーク値を用いて、シンボル同期回路３２がシンボルクロックを生成することにより、容易にシンボル同期を確立することが可能となる。
【００７２】
シンボル同期の確立後、通信装置では、Ａ／Ｄ１６介してさらに後続のデータを取り込み、シンボルクロックとの同期をとりながら、既知の方法で伝送路上のデータを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００７３】
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）を検出する処理、すなわち、キャリアセンスおよびトーン検定を行い、その後、プリアンブル（１）に続いて受け取るシンボル同期用のプリアンブル（２）を用いて、１６回加算平均および４回加算平均を計算し、その計算の結果として抽出されるトーン＃６４のシリアルデータを用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。
【００７４】
これにより、実施の形態１と同様、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、平均化回路３１を用いてノイズおよびトーン＃６４以外のすべてのトーンを除去することができるため、アナログフィルタまたはディジタルフィルタを用いる場合よりも簡易な構成で、耐ノイズ性の向上を実現することが可能となる。
【００７５】
実施の形態３．
本実施の形態は、前述の実施の形態２と比較して、さらに、シンボル同期の精度の向上を実現可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１および２と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームかどうかの確認処理を行い（後述するキャリアセンス、トーン検定に相当）、その後、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。
【００７６】
図１０は、本発明にかかる通信装置における実施の形態３の構成を示す図である。本実施の形態の構成は、前述の平均化回路３１およびシンボル同期回路３２に加えて、さらに加算回路３３を設けた構成である。なお、図１０において、前述の実施の形態２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
ここで、上記通信装置の基本的な動作を簡単に説明する。なお、送信系の動作については、実施の形態１における動作と同様であるため説明を省略し、ここでは、受信系の動作のみの説明とする。まず、受信系の通信装置では、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリアデータを取り込み、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を検出し、その後、シンボル同期回路３１が、加算回路３１による加算結果に基づいてシンボル同期を確立する。そして、Ｓ／Ｐ１５が、シンボル同期の確立後に受け取っ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。以降の処理については、実施の形態１および２と同様であるため説明を省略する。
【００７８】
以下、本実施の形態におけるシンボル同期を確立するための動作を、図１０の構成を用いて詳細に説明する。本実施の形態の通信装置では、実施の形態２と同様、キャリア検出用のシンボルに後続して受け取るシンボル同期用のシンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期の確立を実現する。図１１は、本実施の形態において、シンボル同期を確立するための方法を示す図である。なお、本実施の形態の通信装置においては、実施の形態２の構成に加算回路３３を追加したものであるため、ここでは、平均化回路３１の動作については説明を省略する。
【００７９】
たとえば、６４回平均化を実行後、平均化回路３１では、平均化結果として求められた１／６４シンボルのシリアルデータを６４セット分用いて、１シンボル分のシリアルデータを再構成し、加算回路３３に対してこれを出力する。このとき、出力されるシリアルデータは、前述の図９（ｂ）に示すような波形となるが、その波形を拡大してみると、伝送路等の状態により図１１（ａ）に示すような波形（図示の６４回平均化に相当）となる場合がある。
【００８０】
そこで、本実施の形態においては、さらに加算回路３３を用いて、サンプルポイントの総和の波形を整形する。具体的にいうと、平均化回路３１から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを順に受け取り、ＣＰを含む１シンボル分のシリアルデータを生成し（図示のシンボル（１）に相当）、さらに同様の手順で、たとえば、９シンボル分のシリアルデータを生成し、この状態で、対応するサンプルポイント単位に１０シンボル分のシリアルデータを加算し（図１１（ｂ）参照）、その結果をシンボル同期回路３２に出力する。なお、ここでは、１０シンボル分のシリアルデータを加算することとしているが、これに限らず、たとえば、伝送路等の状況に応じて、加算する回数を可変としてもよい。
【００８１】
シンボル同期回路３２では、加算回路３３から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを受信した順に、それぞれ４つのサンプルポイント（トーン＃６４の１周期分）の絶対値を加算し、１／６４シンボル分に相当するサンプルポイントの総和を時間軸上で表現する（図９（ｄ）参照）。このとき、表現された波形は、６４回平均化だけの場合と比較して、誤差の少ない波形（図１１（ａ）の「加算後の波形」参照）となる。
【００８２】
その後、シンボル同期回路３２では、図１１（ａ）に基づいて総和のピークをエッジと判断し、そのエッジに同期したシンボルクロックを生成する。このように、本実施の形態においては、６４回平均化後、さらに１シンボル分のシリアルデータを所定回数分加算し、その後、１／６４シンボル単位に受け取るシリアルデータの、サンプルポイントにおける総和のピーク値を用いて、シンボル同期回路３２が、シンボルクロックを生成する。
【００８３】
シンボル同期の確立後、通信装置では、Ａ／Ｄ１６介してさらに後続のデータを取り込み、シンボルクロックとの同期をとりながら、既知の方法で伝送路上のデータを元の情報データ（図２）に復調する処理を行う。
【００８４】
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）を検出する処理、すなわち、キャリアセンスおよびトーン検定を行い、その後、プリアンブル（１）に続いて受け取るシンボル同期用のプリアンブル（２）を用いて、１６回加算平均および４回加算平均を計算（６４回平均化）し、さらに、６４回平均化後のデータを用いて所定シンボル数分の加算を行い、その計算の結果として抽出されるトーン＃６４のシリアルデータを用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。
【００８５】
これにより、実施の形態１および２と同様、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、平均化回路３１および加算回路３３を用いることによりさらに誤差の少ないシリアルデータを生成することができるため、シンボル同期の精度のさらなる向上を実現することが可能となる。
【００８６】
実施の形態４．
本実施の形態は、前述の実施の形態３と比較して、さらに、演算量の削減を実現可能な構成とした。図１２は、本発明にかかる通信装置における実施の形態４の構成を示す図である。本実施の形態の構成は、前述の平均化回路３１、シンボル同期回路３２、および加算回路３３に加えて、さらにサンプルポイント検出回路３４を設けた構成である。なお、図１２において、前述の実施の形態１、２および３と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８７】
以下、本実施の形態におけるシンボル同期を確立するための動作を、図１２の構成を用いて詳細に説明する。本実施の形態の通信装置では、実施の形態２と同様、キャリア検出用のシンボルに後続して受け取るシンボル同期用のシンボルであるプリアンブル（２）に基づいて、データフィールドの復調に必要となるシンボル同期の確立を実現する。なお、本実施の形態の通信装置においては、実施の形態３の構成にサンプルポイント検出回路３４を追加したものであるため、ここでは、平均化回路３１、加算回路３３の動作については説明を省略する。
【００８８】
たとえば、サンプルポイント検出回路３４では、加算回路３３から送られてくる図９（ｂ）に示すトーン＃６４のシリアルデータを受信した順に、それぞれ４つのサンプルポイント（トーン＃６４の１周期分）のうちのいくつかのサンプルポイント、たとえば、最初の２つのポイント、または最後の２つポイントの絶対値を加算し、その加算値を、１／６４シンボル分に相当するサンプルポイントの総和と仮定し、時間軸上で表現する（図９（ｄ）参照）。なお、上記加算の対象となるサンプルポイントについては、これに限らない。
【００８９】
その後、シンボル同期回路３２では、サンプルポイント検出回路３４により検出／加算された総和のピークをエッジと判断し、そのエッジに同期したシンボルクロックを生成する。このように、本実施の形態においては、６４回平均化後、さらに１シンボル分のシリアルデータを所定回数分加算し、その後、１／６４シンボル単位に受け取るシリアルデータの、所定のサンプルポイントにおける加算値のピークを用いて、シンボル同期回路３２が、シンボルクロックを生成する。
【００９０】
これにより、本実施の形態においては、実施の形態１〜３と同様、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、サンプルポイント検出回路３４を用いることにより加算するサンプルポイント数を削減することができるため、それに伴って演算量の削減を実現することが可能となる。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、実施の形態３の構成にサンプルポイント検出回路３４を追加する構成としたが、これに限らず、たとえば、実施の形態２の構成にサンプルポイント検出回路３４を追加する構成（図示せず）とした場合においても、同様の効果が得られる。
【００９２】
実施の形態５．
本実施の形態は、前述の実施の形態１〜４と異なる方法を用いて、シンボル同期を確立する。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜４と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【００９３】
図１３は、本発明にかかる通信装置における実施の形態５の構成を示す図である。図１３において、４１はシンボル境界判定値算出器であり、４２はシンボル境界判定器であり、４３は同期トーン選択器である。なお、図１３において、前述の実施の形態１〜４と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
ここで、上記通信装置の基本的な動作を簡単に説明する。なお、送信系の動作については、実施の形態１〜４における動作と同様であるため説明を省略し、ここでは、受信系の動作のみの説明とする。また、本実施の形態においては、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１３の受信系の構成を用いて説明を行う。
【００９５】
まず、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリア信号を、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、キャリア検出用フィールドに相当する信号の有無を判定することにより送信フレームを検出し、さらに、同期トーン選択器４３が、制御回路１０からの情報により、同期処理を行うために必要となるトーンを選択する。
【００９６】
そして、シンボル境界判定値算出器４１では、選択されたトーンの信号に基づいて、シンボル境界判定値を算出し、さらに、シンボル境界判定器４２では、算出されたシンボル境界判定値に基づいて、シンボル境界を判定してシンボル同期を確立する。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。
【００９７】
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トーン選択器１３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複数のトーンを選択し、それを一次復調器１２に出力し、一次復調器１２では、受け取った複数のトーン上のデータを、制御回路１０からの一次変調／復調方式選択情報で指定された一次変調方式で復調する。
【００９８】
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。
【００９９】
以下、本実施の形態における通信方法、すなわち、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方法、を図１３の構成を用いて詳細に説明する。なお、本実施の形態の通信装置においては、シンボル同期の確立するための構成だけが実施の形態１〜４と異なるため、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。
【０１００】
また、本実施の形態においては、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨｚ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サンプルで構成されることになる。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、２５６個のサンプルデータで表現したものである。
【０１０１】
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。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンの中から任意に選択される１本、または複数本のトーンを用いて通信を行う。さらに、伝送路上において、図２のフレーム構成で示したシンボル同期用（プリアンブル（２）に相当）フィールドは、シンボル周期単位に位相をπだけ変化させた、すなわち、シンボル周期単位に反転させた各トーン上の信号を、所定の複数シンボル期間にわたって合成した状態になっている。
【０１０２】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号を、Ａ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後のデータは、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、およびシンボル境界判定値算出部４１に入力される。なお、本実施の形態においては、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。間引きの方法としては、たとえば、サンプルデータを１つおきに削減する方法、２つおきに削減する方法等が考えられ、前者の方法においては、間引き率ＲをＲ＝２と表現することができる。
【０１０３】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１０４】
また、シンボル境界判定値算出器４１では、後続のシンボル同期用の信号を用いて、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４３では、制御回路１０の指示で、複数のトーンの中から１本のトーンを選択する（以降、同期トーンと呼ぶ）。選択されたトーンの周波数が、たとえば、シンボル周波数のＮ倍のトーンであった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、以下の（１）式による計算値をシンボル境界判定値として算出する。
【０１０５】
【数１】
【０１０６】
なお、前述したように、たとえば、間引き率がＲ＝２であった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、過去（Ｓ／Ｆ）／２＝１２８個のサンプルデータをバッファリングし、（１）式の（Ｓ／Ｆ／Ｎ）を（Ｓ／Ｆ／Ｎ／Ｒ）に、Ｎを（Ｎ／Ｒ）に、それぞれ置き換えて、シンボル境界判定値を算出する。ただし、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／Ｒ＝１２８個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１０７】
シンボル境界判定器４２では、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、たとえば、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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（何回目のシンボル境界判定値であったか）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。
【０１０８】
図１４は、上記同期の確立方法の具体例を示す図である。ここでは、通信に使用するトーンとして、たとえば、シンボル周波数Ｆの４８倍、６４倍、８０倍の周波数をもつ３本のトーンを使用し、さらに、同期トーンとして、６４倍トーンが選択された場合（Ｎ＝６４）について説明する。なお、シンボル同期用の信号は、前述したように、シンボル周期単位に各トーン上で反転させた信号の合成波である。
【０１０９】
また、図１４（ａ）は、複数トーンの合成波から、同期トーンだけを表現したものである。図１４（ａ）において、同期トーン上の信号は、１シンボル期間内に６４周期分の正弦波信号を含むため、１シンボルをＳ／Ｆ＝２５６点でサンプリングしている場合、（Ｓ／Ｆ）／Ｎ＝４サンプルで１周期となり、４サンプル毎に同一の値を持つ。
【０１１０】
まず、シンボル境界判定値算出器４１では、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータを用いて同期加算を行う。すなわち、図示のとおり、４サンプル単位に１シンボル長の範囲で同期加算を行う。
【０１１１】
図１４（ｂ）は、シンボル境界判定値の算出範囲を示す図であり、図１４（ｃ）は、同期加算結果の一例を示す図であり、図１４（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１４（ｂ）参照）は、同期トーンの信号が強調され、振幅が６４倍となる１周期分の同期加算結果を得ることができる（図１４（ｃ）Ａ´参照）。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最大となり（図１４（ｄ）参照）、シンボル境界判定値の算出範囲が、Ａからずれる程に、シンボル同期用の信号の反転成分により、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が段階的に減少する。なお、選択された同期トーン（Ｎ＝６４）以外のトーンの信号成分については、同期加算により打ち消され、その値が０となる。
【０１１２】
一方、シンボル境界判定値の算出範囲がＢの場合（図１４（ｂ）参照）は、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが反転信号となるため、同期加算により同期トーンの信号がかき消され、振幅が０となる１周期分の同期加算結果を得ることができる（図１４（ｃ）Ｂ´参照）。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最小となる（図１４（ｄ）参照）。
【０１１３】
そして、シンボル境界判定値算出器４１からの出力を受け取ったシンボル境界判定器４２では、１シンボル期間にわたるシンボル境界判定値の算出結果が最大となるタイミングを検出し、これを、以降の受信側の正式なシンボルタイミングとして使用することで、シンボル同期を確立する。
【０１１４】
シンボル同期の確立後、受信側の通信装置では、Ａ／Ｄ１６を介して、さらに後続のデータを取り込み、前記シンボルタイミングを使用して、既知の方法で伝送路上の信号を元の情報データに復調する。具体的にいうと、まず、Ｓ／Ｐ１５が、サンプルデータを、前記シンボルタイミング単位にパラレルデータに変換し、ＦＦＴ１４が、受け取った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する。その後、トーン選択器１３が、制御回路１０によって指定された複数のトーン（通信に使用されているトーン）を選択し、一次復調器１２が、制御回路１０から指定された一次変調方式で復調する。最後に、デフレーミング回路１１が、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、元の情報データを生成する。
【０１１５】
このように、本実施の形態においては、シンボル周期毎に反転するシンボル同期用信号を用いてシンボル同期処理を行う。具体的にいうと、シンボル同期用信号を構成する複数のトーンから選択された周波数Ｆ×Ｎのトーンに対して、１／Ｎシンボル長単位に、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、正式なシンボルタイミング（境界）と定義し、このシンボルタイミングを用いて、シンボル同期処理を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となる。
【０１１６】
実施の形態６．
本実施の形態は、前述の実施の形態５と比較して、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜５と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１１７】
図１５は、本発明にかかる通信装置における実施の形態６の構成を示す図である。図１５において、４４は周波数変換器である。なお、図１４において、前述の実施の形態５と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１８】
以下、本実施の形態における通信方法、すなわち、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方法、を図１５の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。
【０１１９】
また、本実施の形態においては、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨｚ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サンプルで構成されることになる。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。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンの中から任意に選択される１本、または複数本のトーンを用いて通信を行う。さらに、伝送路上において、図２のフレーム構成で示したシンボル同期用（プリアンブル（２）に相当）フィールドは、シンボル周期単位に位相をπだけ変化させた、すなわち、シンボル周期単位に反転させた各トーン上の信号を、所定の複数シンボル期間にわたって合成した状態になっている。
【０１２０】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後のデータは、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、および周波数変換器４４に入力される。なお、本実施の形態においては、実施の形態５と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１２１】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１２２】
また、周波数変換器４４では、同期トーン選択器４３に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（Ｎ−ｍの絶対値）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記ディジタル信号に乗算することで周波数変換を行う。
【０１２３】
そして、シンボル境界判定値算出器４１では、周波数変換後の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。すなわち、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、前述の（１）式を用いて、シンボル境界判定値を算出する。なお、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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１２４】
なお、前述したように、たとえば、間引き率がＲ＝２であった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、実施の形態５と同様に、過去（Ｓ／Ｆ）／２＝１２８個のサンプルデータをバッファリングし、（１）式の（Ｓ／Ｆ／Ｎ）を（Ｓ／Ｆ／Ｎ／Ｒ）に、Ｎを（Ｎ／Ｒ）に、それぞれ置き換えて、シンボル境界判定値を算出する。
【０１２５】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態５と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１２６】
ここで、上記周波数変換器４４の処理を詳細に説明する。図１６は、周波数変換器４４の処理の具体例を示す図である。なお、ここでは、通信に使用するトーンとして、たとえば、シンボル周波数Ｆの５０倍、６０倍、７０倍の周波数をもつ３本のトーンを使用し、さらに、同期トーンとして、６０倍トーン（ｍ＝６０）を使用する。また、Ｎ＝６４とする。
【０１２７】
周波数変換器４４では、同期トーン選択器４３から通知される同期トーンの周波数に基づいて、前記ディジタル信号に対して、周波数［シンボル周波数Ｆ×（Ｎ−ｍの絶対値）］、すなわち、周波数［Ｆ×４］の正弦波を乗算する。この場合、選択された周波数［Ｆ×６０］の同期トーンは、周波数［Ｆ×（６０−４）］の信号と、周波数［Ｆ×（６０＋４）］の信号と、の合成波として周波数変換される。
【０１２８】
上記のように、周波数変換器４４を用いて周波数変換を行った場合、周波数変換された信号のうち、周波数［Ｆ×６４］の信号については、前述の実施の形態５にて選択された６４倍トーンの信号と同一となる。なお、以降の処理、すなわち、６４倍トーンを用いたシンボル同期の確立方法については、実施の形態５と同様であるため説明を省略する。
【０１２９】
このように、本実施の形態においては、同期トーン選択器４３に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（Ｎ−ｍの絶対値）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、前述の実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させることが可能となる。
【０１３０】
実施の形態７．
本実施の形態は、通信に使用する複数トーンの受信状態を測定し、受信状態の良好なトーンを同期トーンとして選択することにより、前述の実施の形態５または６におけるシンボル同期を確立するための構成と比較して、さらに、正確なシンボル同期を確立可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜６と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１３１】
図１７は、本発明にかかる通信装置における実施の形態７の構成を示す図である。図１７において、９はノイズ測定器である。前述の実施の形態５または６との相違点は、ノイズ測定器９が、受信側の通信装置で受信した複数のトーンの受信状態を測定し、その測定結果を制御回路１０に通知する点と、制御回路１０が、最も受信状態の良好なトーンを選択して、同期トーン選択器４３に通知する点である。なお、図１７において、前述の実施の形態５または６と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１３２】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態５または６と同様の効果が得られるとともに、さらに、通信に使用される複数トーンの受信状態を測定し、その後、受信状態の良好なトーンを用いてシンボル同期を行うため、より正確なシンボル同期を確立することが可能となる。
【０１３３】
実施の形態８．
本実施の形態は、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、同時に使用することにより、前述の実施の形態５〜７と比較して、構成を簡素化する。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜７と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１３４】
図１８は、本発明にかかる通信装置における実施の形態８の構成を示す図である。前述の実施の形態７との相違点は、同期トーン選択器４３、および周波数変換器を削除し、構成を簡素化した点である。なお、図１８において、前述の実施の形態５〜７と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１３５】
以下、本実施の形態における通信方法を図１８の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、シンボル同期を確立するための方法のみの説明とする。また、本実施の形態においては、シンボル周波数ＦをＦ＝４ｋＨｚ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サンプルで構成されることになる。
【０１３６】
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。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンのうち、Ｎｅｖｅｎ（ｘ＝１〜１２８のうち偶数のもの）、またはＮｏｄｄ（ｘ＝１〜１２８のうち奇数のもの）、のいずれか一方から、任意に選択される複数本のトーンを用いて通信を行う。
【０１３７】
さらに、伝送路上において、図２のフレーム構成で示したシンボル同期用（プリアンブル（２）に相当）フィールドは、シンボル周期単位に位相をπだけ変化させた、すなわち、シンボル周期単位に反転させた各トーン上の信号を、所定の複数シンボル期間にわたって合成した状態になっている。
【０１３８】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後の信号は、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、およびシンボル境界判定値算出器４１に入力される。なお、本実施の形態においては、前述した実施の形態５および６と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１３９】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１４０】
また、シンボル境界判定値算出器４１では、後続して受け取るシンボル同期用の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。なお、本実施の形態においては、通信に使用するすべてのトーンを使用してシンボル境界判定値を算出する。たとえば、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、以下の（２）式により、シンボル境界判定値を算出する。
【０１４１】
【数２】
【０１４２】
なお、前述したように、たとえば、間引き率がＲ＝２であった場合、シンボル境界判定値算出器４１では、過去（Ｓ／Ｆ）／２＝１２８個のサンプルデータをバッファリングし、（２）式の（Ｓ／Ｆ／Ｎ）を（Ｓ／Ｆ／Ｒ）に、（Ｓ／Ｆ）を（Ｓ／Ｆ／Ｒ）に、それぞれ置き換えて、シンボル境界判定値を算出する。ただし、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／Ｒ＝１２８個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１４３】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態５〜７と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１４４】
ここで、シンボル境界の判定方法を図面にしたがって詳細に説明する。図１９は、シンボル境界判定方法の具体例を示す図である。なお、シンボル同期用の信号は、シンボル周波数の偶数倍のトーンであり、さらに、シンボル周期単位に各トーン上で反転させた信号の合成波である。また、図１９（ａ）は、複数トーンの合成波から、ある特定のトーンだけを表現したものである。
【０１４５】
まず、シンボル境界判定値算出器４１では、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータを用いて同期乗算を行う。すなわち、１シンボル長の範囲で、前半部と後半部との同期乗算を行う。
【０１４６】
図１９（ｂ）は、シンボル境界判定値の算出範囲を示す図であり、図１９（ｃ）は、同期乗算結果の一例を示す図であり、図１９（ｄ）は、同期乗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。
【０１４７】
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１９（ｂ）参照）は、バッファリングされたデータが送信側のシンボルに一致し、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが同一の位相の信号となる。このとき、Ｄk×Ｄk+128の値は、すべてのｋにおいて正の値となり（図１９（ｃ）Ａ´参照）、その総和は、１シンボル期間内で最大となる（図１９（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、シンボル同期用の信号の反転成分により、その総和が段階的に減少する。
【０１４８】
一方、シンボル境界判定値の算出範囲がＢの場合（図１９（ｂ）参照）は、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが反転信号となる。このとき、Ｄk×Ｄk+128の値は、すべてのｋにおいて負の値となり（図１９（ｃ）Ｂ´参照）、その総和は、１シンボル期間内で最小となる（図１９（ｄ）参照）。
【０１４９】
そして、シンボル境界判定値算出器４１からの出力を受け取ったシンボル境界判定器４２では、１シンボル期間にわたるシンボル境界判定値の算出結果が最大となるタイミングを検出し、これを、以降の受信側の正式なシンボルタイミングとして使用することで、シンボル同期を確立する。
【０１５０】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態５と同様の効果が得られるとともに、さらに、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、ＮｅｖｅｎまたはＮｏｄｄのいずれか一方の複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期トーンの選択処理を行う必要がなくなり、構成を簡素化することが可能となる。
【０１５１】
実施の形態９．
本実施の形態は、前述の実施の形態８と比較して、さらに、同期処理におけるノイズの影響を低減可能とし、より確実なシンボル同期の確立を実現可能とする。なお、本実施の形態については、前述の実施の形態と構成が同一であり、シンボル同期に関する処理内容が異なる。また、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜８と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１５２】
以下、本実施の形態における通信方法を図１８の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態８と異なる動作についてのみ説明する。本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンのうち、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いて通信を行う。
【０１５３】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後の信号は、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、およびシンボル境界判定値算出器４１に入力される。なお、本実施の形態においては、前述した実施の形態５、６または８と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１５４】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１５５】
また、シンボル境界判定値算出器４１では、後続して受け取るシンボル同期用の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。なお、本実施の形態においては、通信に使用するすべてのトーンを使用してシンボル境界判定値を算出する。たとえば、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、前述の（１）式により、シンボル境界判定値を算出する。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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１５６】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態８と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１５７】
ここで、シンボル境界の判定方法を図面にしたがって詳細に説明する。本実施の形態においては、通信に使用するトーンとして、たとえば、Ｎ＝１６，ｎ＝３，４，５のトーン、すなわち、シンボル周波数Ｆの４８倍、６４倍、８０倍の周波数を有するトーンを使用する。なお、シンボル同期用の信号は、シンボル周期単位に各トーン上で反転させた信号の合成波である。
【０１５８】
まず、シンボル境界判定値算出器４１では、新しいサンプルデータが得られる度に、最新のＳ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータを用いて同期加算を行う。すなわち、Ｎ＝１６で、かつ前記バッファリングされたデータが送信側のシンボルに一致した場合、（Ｓ／Ｆ）／Ｎ＝１６サンプル単位に同一の値をもつことになるため、シンボル境界判定値算出器４１では、１６サンプル単位に、かつ１シンボル長の範囲で、同期加算を行う。
【０１５９】
たとえば、前記バッファリングされたデータが送信側のシンボルに一致した場合は、４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンの信号が強調され、振幅が１６倍となる１周期分の同期加算結果を得ることができる。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最大となる。さらに、シンボル境界判定値の算出範囲が、送信側のシンボルからずれる程に、シンボル同期用の信号の反転成分により、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が段階的に減少する。
【０１６０】
一方、前記バッファリングされたデータが送信側のシンボルに対して１／２だけずれているような場合は、２５６点の信号の前半（Ｄ0〜Ｄ127）と後半（Ｄ128〜Ｄ255）とが反転信号となるため、同期加算により４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンの信号がかき消され、振幅が０となる１周期分の同期加算結果を得ることができる。また、この場合、同期加算値のサンプルポイントにおける絶対値の総和が最小となる。
【０１６１】
そして、シンボル境界判定値算出器４１からの出力を受け取ったシンボル境界判定器４２では、１シンボル期間にわたるシンボル境界判定値の算出結果が最大となるタイミングを検出し、これを、以降の受信側の正式なシンボルタイミングとして使用することで、シンボル同期を確立する。
【０１６２】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態８と同様の効果が得られるとともに、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期処理におけるノイズの影響を低減することができ、さらに、より確実なシンボル同期を確立することが可能となる。
【０１６３】
実施の形態１０．
本実施の形態は、前述の実施の形態９と比較して、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上可能な構成とした。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜９と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１６４】
図２０は、本発明にかかる通信装置における実施の形態１０の構成を示す図である。図２０において、４４は周波数変換器である。なお、図２０において、前述の実施の形態９と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１６５】
以下、本実施の形態における通信方法を図２０の構成を用いて詳細に説明する。なお、ここでは、前述の実施の形態９と異なる動作についてのみ説明する。また、本実施の形態では、利用可能な１２８本のトーンのうち、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いて通信を行う（Ｍは自然数）。
【０１６６】
このような状態で、まず、受信側の通信装置では、伝送路上の信号をＡ／Ｄ１６にてサンプリングすることにより取り込む。その後、Ａ／Ｄ変換後のデータは、キャリア検出器１７、Ｓ／Ｐ１５、および周波数変換器４４に入力される。なお、本実施の形態においては、前述した実施の形態５、６、８または９と同様に、上記サンプルデータを間引きすることで、以降の処理における演算量を削減することとしてもよい。
【０１６７】
キャリア検出器１７では、受け取ったディジタル信号に基づいて、キャリア検出用の信号（図２参照）の有無を判定する。ここで、キャリア検出器１７の判定により、キャリア検出用の信号があると判断された場合は、制御回路１０の指示で処理が切り替えられ、以降、受信側の通信装置では、シンボル同期処理を行う。
【０１６８】
また、周波数変換器４４では、周波数が［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記ディジタル信号に乗算することで周波数変換を行う。
【０１６９】
そして、シンボル境界判定値算出器４１では、周波数変換後の信号を用いて、シンボル境界の判定に必要な判定値を算出する。すなわち、シンボル境界判定値算出器４１では、過去Ｓ／Ｆ＝２５６個のサンプルデータをバッファリングし、前述の（１）式を用いて、シンボル境界判定値を算出する。なお、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＝２５６個のサンプルデータを用いて算出する。
【０１７０】
シンボル境界判定器４２では、前述の実施の形態９と同様に、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、過去Ｓ／Ｆ＝２５６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。
【０１７１】
ここで、上記周波数変換器４４の処理を詳細に説明する。なお、ここでは、通信に使用するトーンとして、たとえば、Ｎ＝１６、Ｎ＝３，４，５、Ｍ＝３のトーン、すなわち、シンボル周波数Ｆの５１倍、６７倍、８３倍の周波数を有するトーンを使用する。
【０１７２】
周波数変換器４４では、５１倍トーン、６７倍トーン、および８３倍トーンの周波数に基づいて、前記ディジタル信号に対して、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］、すなわち、周波数［Ｆ×３］の正弦波を乗算する。この場合、周波数［Ｆ×５１］、［Ｆ×６７］、［Ｆ×８３］のトーンは、周波数［Ｆ×（５１−３）］［Ｆ×（６７−３）］［Ｆ×（８３−３）］［Ｆ×（５１＋３）］［Ｆ×（６７＋３）］［Ｆ×（８３＋３）］の信号の合成波として周波数変換される。
【０１７３】
上記のように、周波数変換器４４を用いて周波数変換を行った場合、周波数変換された信号のうち、周波数［Ｆ×４８］［Ｆ×６４］［Ｆ×８０］の信号については、前述の実施の形態９にて選択された４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンの信号と同一となる。なお、以降の処理、すなわち、４８倍トーン、６４倍トーン、および８０倍トーンを用いたシンボル同期の確立方法については、実施の形態９と同様であるため説明を省略する。
【０１７４】
このように、本実施の形態においては、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出する場合に、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、前述の実施の形態９と同様の効果が得られるとともに、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させることが可能となる。
【０１７５】
実施の形態１１．
本実施の形態は、シンボル境界判定値の加算平均を算出することにより、前述の実施の形態９と比較して、さらに、シンボル同期の精度を向上させる。なお、本実施の形態の通信装置においても、実施の形態１〜１０と同様、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を検出することにより、まず、送信フレームの有無を確認する処理を行い、その後、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。
【０１７６】
図２１は、本発明にかかる通信装置における実施の形態１１の構成を示す図である。図２１において、４５は加算平均算出器である。前述の実施の形態９との相違点は、加算平均算出器４５が、シンボル境界判定算出器４１の出力であるシンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル境界判定器４２に通知する点である。なお、図２１において、前述の実施の形態９と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施の形態においては、説明の便宜上、実施の形態９の構成に加算平均算出器４５を追加したが、これに限らず、たとえば、実施の形態５〜１０のいずれの構成においても適用可能である。
【０１７７】
以下、加算平均算出器４５の処理について説明する。図２２は、加算平均算出器４５の処理を示す図である。たとえば、伝送路上にノイズがある場合、シンボル境界判定値算出器４１から出力されるシンボル境界判定値は、図２２（ａ）のように、ノイズの影響による誤差成分を含む。
【０１７８】
このような場合、まず、シンボル境界判定値算出器４１からのシンボル境界判定値を受け取った加算平均算出器４５では、送信側のシンボルタイミングとは無関係にシンボルタイミング（ただし、シンボル周期は送信側と同一）を生成し、複数シンボル長分に相当する複数のシンボル境界判定値を同期加算し、その平均値を算出する。そして、加算平均算出器４５では、この加算平均処理を、シンボル同期用フィールド長以下の所定の複数シンボル期間にわたって行い、これにより、図１２（ｂ）のように、ノイズによる誤差成分を除去したシンボル境界判定値を得る。
【０１７９】
このように、本実施の形態においては、前述の実施の形態９と同様の効果が得られるとともに、シンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル境界判定器４２に通知することにより、前述の実施の形態９と比較して、さらに、シンボル同期の精度を向上させることができる。
【０１８０】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、まず、キャリア検出手段が、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期手段が、後続して受け取るシンボル同期用シンボルを用いて、受信シンボルと遅延シンボルとの相関値を計算し、その相関値がピークとなるタイミングを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１８１】
つぎの発明によれば、まず、キャリア検出手段が、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期手段が、後続して受け取るシンボル同期用シンボルから、所定の方法で特定のキャリアを抽出し、その特定キャリアのシリアルデータを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、ノイズおよび前記特定のキャリア以外のすべてのキャリアを除去することができるため、アナログフィルタまたはディジタルフィルタを用いる場合よりも簡易な構成で、耐ノイズ性の向上を実現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。
【０１８２】
つぎの発明によれば、特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することにより、さらに誤差の少ないシリアルデータを生成することができるため、シンボル同期の精度のさらなる向上を実現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。
【０１８３】
つぎの発明によれば、加算するサンプルポイント数を削減することができるため、それに伴って演算量の削減を実現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。
【０１８４】
つぎの発明によれば、シンボル同期用シンボルを構成する複数のトーンから選択された周波数Ｆ×Ｎのトーンに対して、１／Ｎシンボル長単位に、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、正式なシンボルタイミング（境界）と定義し、このシンボルタイミングを用いて、シンボル同期処理を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易（安価）な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１８５】
つぎの発明によれば、同期トーン選択手段に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（｜Ｎ−ｍ｜）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０１８６】
つぎの発明によれば、さらに、通信に使用される複数トーンの受信状態を測定し、その後、受信状態の良好なトーンを用いてシンボル同期を行うため、より正確なシンボル同期を確立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。
【０１８７】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方の複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期トーンの選択処理を行う必要がなくなり、構成を簡素化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。
【０１８８】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期処理におけるノイズの影響を低減することができ、さらに、より確実なシンボル同期を確立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。
【０１８９】
つぎの発明によれば、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出する場合に、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０１９０】
つぎの発明によれば、シンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル同期手段に通知することにより、さらに、シンボル同期の精度を向上させ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。
【０１９１】
つぎの発明によれば、まず、キャリア検出ステップにおいて、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期ステップにおいて、後続して受け取るシンボル同期用シンボルを用いて、受信シンボルと遅延シンボルとの相関値を計算し、その相関値がピークとなるタイミングを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない簡易な方法で、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１９２】
つぎの発明によれば、まず、キャリア検出ステップにおいて、たとえば、キャリアセンスおよびトーン検定を行うことによりキャリア検出用シンボルを検出し、その後、シンボル同期ステップにおいて、後続して受け取るシンボル同期用シンボルから、所定の方法で特定のキャリアを抽出し、その特定キャリアのシリアルデータを用いてシンボル同期を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いない方法な構成で、容易にシンボル同期の確立を実現することが可能となり、さらに、ノイズおよび前記特定のキャリア以外のすべてのキャリアを除去することができるため、アナログフィルタまたはディジタルフィルタを用いる場合よりも簡易な方法で、耐ノイズ性の向上を実現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。
【０１９３】
つぎの発明によれば、特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することにより、さらに誤差の少ないシリアルデータを生成することができるため、シンボル同期の精度のさらなる向上を実現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。
【０１９４】
つぎの発明によれば、加算するサンプルポイント数を削減することができるため、それに伴って演算量の削減を実現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。
【０１９５】
つぎの発明によれば、シンボル同期用シンボルを構成する複数のトーンから選択された周波数Ｆ×Ｎのトーンに対して、１／Ｎシンボル長単位に、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、正式なシンボルタイミング（境界）と定義し、このシンボルタイミングを用いて、シンボル同期処理を行う。これにより、特定のキャリアをシンボル同期用の専用キャリアとして使用することなく、かつ複雑な回路構成を必要とするフィルタを用いることなく、容易にシンボル同期の確立を実現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。
【０１９６】
つぎの発明によれば、同期トーン選択手段に選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍のトーンであった場合に、周波数が［シンボル周波数Ｆ×（｜Ｎ−ｍ｜）］の正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０１９７】
つぎの発明によれば、さらに、通信に使用される複数トーンの受信状態を測定し、その後、受信状態の良好なトーンを用いてシンボル同期を行うため、より正確なシンボル同期を確立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。
【０１９８】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方の複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期トーンの選択処理を行う必要がなくなり、構成を簡素化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。
【０１９９】
つぎの発明によれば、通信に使用する複数トーンの中から１つのトーンを選択することなく、シンボル周波数ＦのＮ倍の（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数［Ｆ×Ｎ］を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数［Ｆ×Ｎ×ｎ］を有する複数トーン、の中から、任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出するため、同期処理におけるノイズの影響を低減することができ、さらに、より確実なシンボル同期を確立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。
【０２００】
つぎの発明によれば、周波数［Ｆ×（Ｎ×ｎ＋Ｍ）］を有する複数トーンの中から任意に選択される複数本のトーンを用いてシンボル境界判定値を算出する場合に、周波数［シンボル周波数Ｆ×Ｍ］の正弦波を生成し、その後、その正弦波をＡ／Ｄ変換後の信号に乗算することで周波数変換を行う。これにより、さらに、同期用トーン選択の自由度を向上させ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。
【０２０１】
つぎの発明によれば、シンボル境界判定値の加算平均を算出し、その算出結果をシンボル同期ステップにて用いることにより、さらに、シンボル同期の精度を向上させ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる通信装置における実施の形態１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】 トーングループ内のトーンセットの定義を示す図である。
【図５】 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。
【図６】 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。
【図７】 シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【図８】 本発明にかかる通信装置における実施の形態２の構成を示す図である。
【図９】 シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【図１０】 本発明にかかる通信装置における実施の形態３の構成を示す図である。
【図１１】 シンボル同期を確立するための方法を示す図である。
【図１２】 本発明にかかる通信装置における実施の形態４の構成を示す図である。
【図１３】 本発明にかかる通信装置における実施の形態５の構成を示す図である。
【図１４】 シンボル同期の確立方法の具体例を示す図である。
【図１５】 本発明にかかる通信装置における実施の形態６の構成を示す図である。
【図１６】 周波数変換器４４の処理の具体例を示す図である。
【図１７】 本発明にかかる通信装置における実施の形態７の構成を示す図である。
【図１８】 本発明にかかる通信装置における実施の形態８および９の構成を示す図である。
【図１９】 シンボル境界判定方法の具体例を示す図である。
【図２０】 本発明にかかる通信装置における実施の形態１０の構成を示す図である。
【図２１】 本発明にかかる通信装置における実施の形態１１の構成を示す図である。
【図２２】 加算平均算出器４５の処理を示す図である。
【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、２１ 相関器、２２遅延器、２３ シンボル同期回路、３１ 平均化回路、３２ シンボル同期回路、３３ 加算回路、３４ サンプルポイント検出回路、４１ シンボル境界平定値算出器、４２ シンボル境界判定器、４３ 同期トーン選択器、４４ 周波数変換器、４５ 加算平均算出器。
Claims (22)
- 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、該非データ部分の複製部分およびデータ部分を含む有効データ部分と、で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とする通信装置において、
伝送路上の信号に対してキャリアセンスを行い、一定のレベルが検出された場合に、当該信号に対してＦＦＴおよび一次復調を行い、復調後の所望のキャリアに同一データが所定の回数にわたって連続で確認できた段階で、受信中の信号がキャリア検出用シンボルであると判断するキャリア検出手段と、
前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、前記シンボルと、前記有効データ分遅延させた前記シンボルと、の相関値を計算し、前記非データ部分と前記複製部分により相関値が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - 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とで構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とする通信装置において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、
前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、複数のキャリアの合成である前記シンボルから１／Ｍシンボルのシリアルデータを取りだし、そのシリアルデータをＭ回加算することにより特定のキャリアを抽出し、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - 前記シンボル同期手段は、前記特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
- 前記シンボル同期手段は、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントを間引きし、その後、間引きされたサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする請求項２または３に記載の通信装置。
- 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信装置において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、
前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択手段と、
シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、
前記選択されたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記選択されたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信装置において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、
前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択手段と、
シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、
前記選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍（ｍは自然数）のトーンであった場合に、シンボル周波数の｜Ｎ−ｍ｜倍の周波数を有する正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記選択されたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換手段と、前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - さらに、通信に使用する各トーンのノイズを測定するノイズ測定手段を備え、
前記同期トーン選択手段では、前記測定結果に基づいて前記同期トーンを選択することを特徴とする請求項５または６に記載の通信装置。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信装置において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、
シンボル周期毎に反転し、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方から任意に選択される複数本のトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、
前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの、前半部と後半部との同期乗算により、シンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信装置において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、
シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数を有する複数トーン、で構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、
前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信装置において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出手段と、
シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ×ｎ＋Ｍ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数、ｎは自然数、Ｍは自然数）の周波数を有するトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリング手段と、
前記シンボル周波数のＭ倍の周波数を有する正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記サンプリングされたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換手段と、
前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出手段と、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、
を備え、
前記シンボル同期手段によるタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出すことを特徴とする通信装置。 - 所定のシンボル長分に相当する複数の前記シンボル境界判定値を同期加算することにより、その平均値を算出し、その平均化結果を真のシンボル境界判定値として出力する加算平均手段を備え、
前記シンボル同期手段では、加算平均後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するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする請求項５〜１０のいずれか一項に記載の通信装置。 - 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、該非データ部分の複製部分およびデータ部分を含む有効データ部分と、で構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とする通信方法において、
伝送路上の信号に対してキャリアセンスを行い、一定のレベルが検出された場合に、当該信号に対してＦＦＴおよび一次復調を行い、復調後の所望のキャリアに同一データが所定の回数にわたって連続で確認できた段階で、受信中の信号がキャリア検出用シンボルであると判断するキャリア検出ステップと、
シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを受け取り、前記シンボルと、前記有効データ分遅延させた前記シンボルと、の相関値を計算し、前記非データ部分と前記複製部分により相関値が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用し、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とで構成されるシンボルをデータ通信の最小単位とする通信方法において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、
前記キャリア検出用シンボルに後続するシンボル同期用シンボルを受け取り、複数のキャリアの合成である前記シンボルから１／Ｍシンボルのシリアルデータを取りだし、そのシリアルデータをＭ回加算することにより特定のキャリアを抽出し、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 前記シンボル同期ステップにあっては、前記特定のキャリアを抽出後に、所定シンボル数分のシリアルデータをさらに加算することを特徴とする請求項１３に記載の通信方法。
- 前記シンボル同期ステップにあっては、さらに、前記特定のキャリアにおけるシリアルデータのサンプルポイントを間引きし、その後、間引きされたサンプルポイントの総和を計算し、その総和が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする請求項１３または１４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する通信方法において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、
前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択ステップと、
シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、
前記選択されたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記選択されたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信方法において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、
前記キャリア検出結果に基づいて、同期処理を行うためのトーンを選択する同期トーン選択ステップと、
シンボル周期毎に反転するシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、
前記選択されたトーンの周波数がシンボル周波数のｍ倍（ｍは自然数）のトーンであった場合に、シンボル周波数の｜Ｎ−ｍ｜倍の周波数を有する正弦波を生成し（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）、その後、その正弦波を前記選択されたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換ステップと、
前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - さらに、通信に使用する各トーンのノイズを測定するノイズ測定ステップを含み、
前記同期トーン選択ステップでは、前記測定結果に基づいて前記同期トーンを選択することを特徴とする請求項１６または１７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する通信方法において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、
シンボル周期毎に反転し、偶数トーンまたは奇数トーンのいずれか一方から任意に選択される複数本のトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、
前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの、前半部と後半部との同期乗算により、シンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信方法において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、
シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数）の周波数を有するトーン、およびそのトーンのｎ倍（ｎは自然数）の周波数を有する複数トーン、で構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、
前記サンプリングされたトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記サンプリングされたトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 通信方式としてマルチキャリア変復調方式を採用する通信方法において、
伝送中のデータが有効な通信データであることを示すキャリア検出用シンボルを検出するキャリア検出ステップと、
シンボル周期毎に反転し、シンボル周波数のＮ×ｎ＋Ｍ倍（Ｎは１シンボルのサンプリング数の約数、ｎは自然数、Ｍは自然数）の周波数を有するトーンで構成されるシンボル同期用シンボルを、特定のタイミングでサンプルするサンプリングステップと、
前記シンボル周波数のＭ倍の周波数を有する正弦波を生成し、その後、その正弦波を前記サンプリングされたトーン上の信号に乗算することで周波数変換を行う周波数変換ステップと、
前記周波数変換後のトーンにおける過去１シンボル分のサンプルデータの同期加算によりシンボル境界判定値を算出し、さらに新規のサンプルデータが得られる度に、前記周波数変換後のトーンにおける最新のシンボル境界判定値を算出する判定値算出ステップと、
前記サンプルデータが得られる度に算出されるシンボル境界判定値の最大値がどのタイミングで発生するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立するシンボル同期ステップと、
前記シンボル同期ステップにより確立されたタイミングで、後続する受信信号を復調して送信情報を取り出す復調ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 所定のシンボル長分に相当する複数の前記シンボル境界判定値を同期加算することにより、その平均値を算出し、その平均化結果を真のシンボル境界判定値として出力する加算平均ステップを含み、
前記シンボル同期ステップでは、加算平均後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するかを検出し、その検出結果が定期的に最大となるタイミングを用いて、シンボル同期を確立することを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の通信方法。
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