JP3836664B2 - Communication apparatus and communication method - 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、既存の通信回線を用いたデータ通信を実現可能とする通信装置および通信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来の通信装置について説明する。近年、コスト削減や既存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(電灯線)を利用して通信を行う「電力線モデム」が注目されている。この電力線モデムは、電力線により接続されている家庭内外、ビル、工場、および店舗等の電気製品をネットワーク化することにより、その製品の制御やデータ通信等のさまざまな処理を行う。
【0003】
現在、このような電力線モデムとしては、SS(Spread Spectrum)方式を用いたものが考えられている。たとえば、電力線モデムとして、SS方式を用いた場合、送信側では、所定の情報を変調後、さらに「拡散符号」を用いて拡散変調を行うことにより、信号の帯域を数十〜数千倍に広げて送信する。一方、受信側では、送信側と同一の拡散符号を用いて拡散復調(逆拡散)を行い、その後、逆拡散後の信号を上記所定の情報に復調する。
【0004】
一方、上記SS方式を採用する通信装置と異なる変復調方式を採用する通信装置としては、たとえば、マルチキャリア変復調方式を採用する従来の通信装置がある。ここで、マルチキャリア変復調方式を採用する従来の通信装置の動作について説明する。
【0005】
まず、マルチキャリア変復調方式として、OFDM変復調方式を採用する従来の通信装置の、送信系の動作を簡単に説明する。たとえば、OFDM変復調方式によるデータ通信を行う場合、送信系では、トーンオーダリング処理、すなわち、予め設定された周波数帯の複数のトーン(マルチキャリア)に、伝送可能なビット数の伝送データを割り振る処理を行う。具体的にいうと、たとえば、各周波数のtone0〜toneX(Xはトーン数を示す整数)に、予め決められたビット数の伝送データを割り振っている。そして、上記トーンオーダリング処理、および符号化処理が行われることにより、1フレーム毎に伝送データが多重化される。
【0006】
さらに、送信系では、多重化された伝送データに対して逆高速フーリエ変換(IFFT)を行い、逆高速フーリエ変換後のパラレルデータをシリアルデータに変換し、その後、D/Aコンバータを通してディジタル波形をアナログ波形に変換し、最後にローパスフィルタをかけて伝送データを伝送路上に送信する。
【0007】
つぎに、マルチキャリア変復調方式として、OFDM変復調方式を採用する従来の通信装置の、受信系の動作を簡単に説明する。上記と同様に、OFDM変復調方式によるデータ通信を行う場合、受信系では、受信データ(前述の伝送データ)に対し、ローパスフィルタをかけ、その後、A/Dコンバータを通してアナログ波形をディジタル波形に変換し、タイムドメインイコライザにて時間領域の適応等化処理を行う。
【0008】
さらに、受信系では、時間領域の適応等化処理後のデータをシリアルデータからパラレルデータに変換し、当該パラレルデータに対して高速フーリエ変換を行い、その後、周波数ドメインイコライザにて周波数領域の適応等化処理を行う。
【0009】
そして、周波数領域の適応等化処理後のデータは、複合処理(最尤複合法)およびトーンオーダリング処理によりシリアルデータに変換され、その後、レートコンバート処理、FEC(forward error correction:前方誤り訂正)、デスクランブル処理、CRC(cyclic redundancy check:巡回冗長検査)等の処理が行われ、最終的に伝送データが再生される。
【0010】
このように、OFDM変復調方式を採用する従来の通信装置では、CDMAやシングルキャリア変復調方式では得ることのできない、たとえば、伝送効率の良さおよび機能のフレキシビリティを利用して、高レートの通信を可能としている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、OFDM変復調方式を採用する従来の通信装置においては、以下に示すような問題点があった。
【0012】
図11は、従来の問題点を説明するための図であり、詳細には、上記高速逆フーリエ変換後の波形を示す図である。図示のように、従来の通信装置においては、IFFT出力が、一部分だけ急激に増減するような波形となることがあるため、この範囲でD/Aコンバータのダイナミックレンジを設定すると、それ以外の部分については当該ダイナミックレンジを有効に使用できず、D/Aコンバータのビット数によっては波形を正確に表現できない、という問題があった。
【0013】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、規定のビット誤り率を提供しつつ、D/Aコンバータのダイナミックレンジを有効に使用可能な通信装置および通信方法を得ることを目的とする。
【0014】
【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、D/Aコンバータのダイナミックレンジを制限するための構成として、IFFT出力の時間領域データに対して規定のビット誤り率を満たす所定のしきい値を設け、当該時間領域データを当該しきい値以下に制限するダイナミックレンジ制限手段、を備えることを特徴とする。
【0015】
つぎの発明にかかる通信装置において、前記ダイナミックレンジ制限手段は、DQPSK用に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)に設定したしきい値と、が対応付けられたDQPSK用しきい値テーブルを備え、前記DQPSK用しきい値テーブルから、使用トーン数に対応するしきい値を読み出し、さらに、前記時間領域データを当該しきい値以下に制限し、制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力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おいて、前記ダイナミックレンジ制限手段は、DQPSK用に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数から、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)となるしきい値を求めるDQPSK用演算手段を備え、前記時間領域データを、前記DQPSK用演算手段にて求めたしきい値以下に制限し、制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力することを特徴とする。
【0017】
つぎの発明にかかる通信装置において、前記ダイナミックレンジ制限手段は、M−QAM用に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、当該各トーンにのせるビット数と、所定の確率で発生する最大値に設定したしきい値と、が対応付けられたM−QAM用しきい値テーブルを備え、前記M−QAM用しきい値テーブルから、使用トーン数および各トーンにのせるビット数に対応するしきい値を読み出し、さらに、前記時間領域データを当該しきい値以下に制限し、制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力することを特徴とする。
【0018】
つぎの発明にかかる通信方法にあっては、D/Aコンバータのダイナミックレンジを制限するための処理として、IFFT出力の時間領域データに対して規定のビット誤り率を満たす所定のしきい値を設け、当該時間領域データを当該しきい値以下に制限するダイナミックレンジ制限ステップ、を含むことを特徴とする。
【0019】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記ダイナミックレンジ制限ステップにあっては、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)に設定したしきい値と、が対応付けられたDQPSK用のしきい値テーブルから、使用トーン数に対応するしきい値を読み出すDQPSK用しきい値読み出しステップと、前記時間領域データを当該しきい値以下に制限するDQPSK用しきい値制限ステップと、前記制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力するDQPSK用出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【0020】
つぎの発明にかかる通信方法において、前記ダイナミックレンジ制限ステップにあっては、変調方式がDQPSKの場合に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数から、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)となるしきい値を求めるDQPSK用演算ステップと、前記時間領域データを、前記DQPSK用演算ステップにて求めたしきい値以下に制限するDQPSK用しきい値制限ステップと、前記制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力するDQPSK用出力ステップと、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おいて、前記ダイナミックレンジ制限ステップにあっては、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、当該各トーンにのせるビット数と、所定の確率で発生する最大値に設定したしきい値と、が対応付けられたM−QAM用のしきい値テーブルから、使用トーン数および各トーンにのせるビット数に対応するしきい値を読み出すM−QAM用しきい値読み出しステップと、前記時間領域データを当該しきい値以下に制限するM−QAM用しきい値制限ステップと、前記制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力するM−QAM用出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。すなわち、マルチキャリア変復調方式によりデータ通信を行う通信装置であれば、電力線モデム以外にも適用可能である。
【0023】
実施の形態1.
本実施の形態では、既存の電力線を利用した通信装置として、マルチキャリア変復調方式を採用する電力線モデム、具体的にいうと、高速PLC(Power Line Carrier)モデム装置について説明する。
【0024】
図1は、本発明にかかる高速PLCモデム装置の物理層変復調部の構成を示す図である。図1において、1はフレーミング回路であり、2はマッパであり、3は逆高速フーリエ変換回路(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)であり、4はディジタル/アナログ変換回路(D/A)であり、5は結合回路であり、6は伝送路(電力線)であり、7は制御回路であり、8はアナログ/ディジタル変換回路(A/D)であり、9はキャリア検出回路であり、10はシンボル同期回路であり、11は高速フーリエ変換回路(FFT:Fast Fourier Transform)であり、12はデマッパであり、13はデフレーミング回路であり、14はサンプル同期回路であり、15は送信バッファであり、16は受信バッファであり、17はピークリダクション回路である。
【0025】
そして、フレーミング回路1、マッパ2、IFFT3、送信バッファ15、ピークリダクション回路17、D/A4で送信系を構成し、A/D8、キャリア検出回路9、シンボル同期回路10、サンプル同期回路14、受信バッファ16、FFT11、デマッパ12、デフレーミング回路13で受信系を構成する。
【0026】
上記高速PLCモデム装置は、多重化方式として周波数分割多重の一種であるOFDM変復調方式を採用する。この方式は、互いに直交するキャリア(トーン)を用いることで、周波数分割多重のなかで最も密にトーンを配置する。図2は、この通信で使用する周波数帯域、および各トーンの用途を示す図である。ここでは、図2(a)に示すとおり、電波法施行規則で許可されている10k〜450kHzの帯域に、4.3125kHz間隔で最大97本(12,3975kHz〜448.5kHz)のトーンを生成する。また、図2(b)に示すとおり、トーンによって用途が異なる。具体的にいうと、高速PLCモデム装置では、低速PLCモデム装置に予約されているトーン32,48,64,80,96およびパイロットトーンとして使用されているトーン56,72,88以外の、トーン3〜トーン104内のすべてのトーンを用いて、データ通信を行う。
【0027】
また、図3は、上記CPシンボルの伝送路上の状態と、FFTに入力されるシンボルの単位と、を示す図である。たとえば、CPシンボル(CPS)は、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、1CP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3の“復調FFTへ”に相当)でデータの復調を行う。なお、上記データ部分とは、通信の最小単位であり、送信するすべてのトーンの合成波を、256点サンプルで表現したものである。また、CPとは、シンボル間干渉を防ぐためにシンボル間に挿入されたものであり、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。
【0028】
また、上記高速PLCモデム装置の通信においては、情報伝達の最小単位をフレームとする。図4は、フレームの概略を示す図である。図示のように、フレームは、物理層フレームと後続のフレーム間ギャップにより構成される。ギャップとは、送信を禁止する期間のことであり、ここでは、2CPSとする。また、上記物理層フレームは、プリアンブルと物理層論理フレームとEOF(End Of Frame)により構成され、さらに上記物理層論理フレームは、物理層ヘッダと物理層付加ペイロードと上位層ペイロードにより構成される。
【0029】
以下、送信系および受信系の基本的な動作を図1にしたがって説明する。まず、送信系の動作について説明する。たとえば、上記高速PLCモデム装置の物理層変復調部に送信データが入力されると、フレーミング回路1では、フレーミング処理を行い、そのフレームをマッパ2に出力する。具体的にいうと、フレーミング回路1では、まず、物理層付加ペイロードと上位層ペイロードとを結合して物理層ペイロードを作成する。さらに、スクランブラによる「送信スペクトルの特定周波数への集中を防止するためのビット列変換処理」や、R−Sエンコーダによる「リードソロモン符号化処理」や、インタリーバによる「バーストノイズによるエラー低減のためのビット列変換処理」を実行する。その後、物理層ペイロードに物理層ヘッダを結合して物理層論理フレームを作成する。
【0030】
マッパ2では、まず、受け取ったフレームの入力ビット列を、制御回路7からの「トーンオーダリング選択情報」にしたがって各トーンへ配分する。つぎに、各トーンに配分されたビット列を、「ターボ符号長選択情報」にしたがってターボ符号化する。そして、ターボ符号化されたビット列を、「ビットマップ選択情報」および「電力配分選択情報」にしたがってマッピング(ビット列を複素データへ変換する)し、その結果をIFFT3へ出力する。
【0031】
IFFT3では、受け取ったデータを逆フーリエ変換することにより、周波数領域データを時間領域データに変換し、256サンプルの出力データに16サンプルのCPを付加して272サンプルのCPSを生成する。そして、送信バッファ15では、IFFT3出力を蓄積し、シンボル同期クロックを用いて当該CPSをD/A4に対して出力する。
【0032】
D/A4では、受け取ったプリアンブル付加後の時間領域データを、サンプリングクロックにしたがってアナログ信号へ変換し、さらに、当該アナログ信号を、結合回路5および伝送路6を介して、同一電力線に接続された他の通信装置へ送信する。
【0033】
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6に通信装置が1台しか接続されていないので、図1の受信系の構成を用いて説明を行う。また、以降で説明する受信系では、クロックマスタとなる通信装置から常時送信されてくるパイロットトーンを用い(通信が行われていないときに間欠的に送られてくるパイロットフレームを用い)、シンボル同期回路10によりシンボル同期が確立され、サンプル同期回路14によりサンプル同期が確立されていることを前提とする。
【0034】
まず、上述のように送信系からマルチキャリアデータが送信されると、他の通信装置の受信系では、送信系の動作とは逆の動作を行い、データを復調する。具体的にいうと、送信側の通信装置から送られてきたマルチキャリアデータ(アナログ信号)を、結合回路5を介して取り込んだA/D8が、まず、サンプリングクロックにしたがってサンプリングする。そして、受信バッファ16が、サンプリングデータを蓄積し、シンボル同期クロックを用いて当該サンプリングデータをFFT11に対して出力する。
【0035】
続いて、キャリア検出回路9では、高速PLC信号が伝送路に存在することを、AGCの受信信号レベルにより判定し、その結果を制御回路7に通知する。なお、高速PLC信号の検出は、相関器によるCRL検出により行われる。
【0036】
FFT11では、前記サンプリングデータに対してフーリエ変換を行うことにより、時間領域のマルチキャリア信号を周波数領域のデータに変換し、さらに、当該周波数領域データにおいて、物理層ペイロードと物理層ヘッダとを分離し、物理層ペイロード成分だけをデマッパ12へ出力する。
【0037】
デマッパ12では、まず、受け取ったトーン単位の周波数領域データに対して、制御回路7から指示された「FEQ係数選択情報」を用いて、振幅および位相の等化処理を行う。つぎに、制御回路7からの「ターボ符号長選択情報」を用い、等化後のデータに対してターボ復号を実施する。つぎに、制御回路7からの「ビットマップ選択情報」にしたがって、復号後のデータを所定のビット列へ変換する。最後に、制御回路7からの「トーンオーダリング選択情報」にしたがって、ビット列の再構成を行い、当該再構成(復調)されたビット列をデフレーミング回路13へ出力する。
【0038】
デフレーミング回路13では、復調後のデータに対して、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を実施し、すなわち、デインタリーブ処理、リードソロモンによる誤り訂正処理、スクランブル解除を実施し、その後、物理層ペイロードから上位層ペイロード成分だけを抽出する。そして、当該上位層ペイロード成分だけを上位層へ出力する。
【0039】
以上、マルチキャリア変復調方式を採用する高速PLCモデム装置の概要および基本動作について説明した。以降は、本発明の特徴となる高速PLCモデムの動作を、図面を用いて詳細に説明する。
【0040】
本発明にかかる高速PLCモデム装置では、上記で説明したように、D/A4が、受け取ったプリアンブル付加後の時間領域データを、すなわち、272サンプルのデータを、サンプリングクロックにしたがってアナログ信号へ変換する。しかしながら、IFFT3出力のマルチキャリア信号は、図11にて示したように、一部分だけが急激に増減するような波形となることがあるため、この範囲でD/A4のダイナミックレンジを設定すると、急激に増減する部分以外の波形については値がほとんど変化せず、当該ダイナミックレンジを有効に使用できない、という問題があった。
【0041】
そこで、本実施の形態においては、ダイナミックレンジを制限するための回路、すなわち、上記IFFT出力の時間領域データに対して、規定のビット誤り率を満たす所定のしきい値(ピークカット値)を設け、当該時間領域データをしきい値以下に制限するピークリダクション回路17、を追加する。以降の説明では、上記所定のしきい値をピークカット値と表現し、さらに、変調方式がDQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)の場合に、たとえば、ピーク値の1/2をピークカット値とし、M−QAM(M level Quadrature Amplitude Modulation)の場合には、確率1万分の1で発生する最大値をピークカット値とする。これにより、D/A4出力のダイナミックレンジを制限できるため、上記急激に増減する部分以外の波形についても、ダイナミックレンジを有効に使用することができる。
【0042】
以降、ピークリダクション回路17の動作について説明する。まず、ピークリダクション回路17では、変調方式がDQPSKの場合、伝送路のS/N比(トレーニング時に測定される)にしたがって決定されたデータ通信に使用するトーン数を用いて、ピークカット値を決定する。具体的にいうと、使用トーン数とピークカット値とが対応付けられた状態で格納されたピークカット値格納テーブル(予め用意しておく)から、当該トーン数に対応するピークカット値を読み出す。そして、IFFT3からの時間領域データをピークカット値以下に制限し、ピークカット後のデータをD/A4に対して出力する。
【0043】
図5は、上記ピークカット値格納テーブルの一例を示す図であり、図6は、トーン数−IFFTピーク値特性を示す図である。本実施の形態においては、規定のビット誤り率を提供するという観点から、すなわち、受信側で確実に復調可能なマルチキャリア信号を出力するという観点から、ピークカット値を上記272サンプルの時間領域データにおけるピーク値の1/2とした。図7は、たとえば、使用トーン数が102トーンである場合のピークカット値を示す図である。この場合は、図6からもわかるとおり、IFFT出力のピーク値が0.8であるため、ピークカット値は0.4となる。
【0044】
なお、上記では、ピークリダクション回路17がピークカット値格納テーブルを参照することでピークカット値を得る構成としたが、ピークカット値格納テーブルによらず、たとえば、データ通信に使用するトーン数に応じて、
ピークカット値=(使用トーン数÷使用可能トーン数)×0.8×0.5…(1)
を計算し、ピークカット値を得ることとしてもよい。図8は、ピークカット値格納テーブルによらずにピークカット値を得る方法を示すフローチャートである。ここでは、まず、ピークリダクション回路17が、トレーニングにより決定した使用トーン数が50未満かどうかをチェックし(ステップS1)、たとえば、50未満であれば(ステップS1,Yes)、計算に使用するトーン数を一律50とし、上記(1)式に当該一律50の使用トーン数を代入し(ステップS2)、ピークカット値を得る(ステップS3)。一方、トレーニングにより決定した使用トーン数が50以上であれば(ステップS1,No)、上記(1)式に個々の使用トーン数を直接代入し、ピークカット値を得る(ステップS3)。なお、ここでは、ピークカット値格納テーブルが上記(1)を実行するための演算回路に置き換わる。
【0045】
一方、変調方式がM−QAMの場合、ピークリダクション回路17では、伝送路のS/N比(トレーニング時に測定される)にしたがって決定されたデータ通信に使用するトーン数と、各トーンにのせるビット数と、を用いて、ピークカット値を決定する。具体的にいうと、使用トーン数と各トーンにのせるビット数とピークカット値とが対応付けられた状態で格納されたピークカット値格納テーブル(予め用意しておく)から、当該トーン数に対応するピークカット値を読み出す。そして、IFFT3からの時間領域データをピークカット値以下に制限し、ピークカット後のデータをD/A4に対して出力する。
【0046】
図9は、上記ピークカット値格納テーブルの一例を示す図であり、図10は、M(4、16、64、256、1024の場合)−QAMにおけるトーン数−IFFTピーク値特性を示す図である。本実施の形態においては、規定のビット誤り率を提供するという観点から、すなわち、受信側で確実に復調可能なマルチキャリア信号を出力するという観点から、ピークカット値を確率1万分の1で発生する最大値とした。
【0047】
このように、本実施の形態においては、IFFT出力に対して規定のビット誤り率を満たす所定のピークカット値を設け、さらに当該IFFT出力をピークカット値に制限するピークリダクション回路、を追加する構成としたため、IFFT出力が一部分だけ急激に増減するような波形であった場合においても、D/Aコンバータのダイナミックレンジを有効に使用できる。
【0048】
また、本実施の形態においては、DQPSKおよびM−QAMの変調方式に対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、DQPSKの場合にピークカット値をピーク値の1/2とし、M−QAMの場合にピークカット値を確率1万分の1で発生する最大値としたため、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値が得られる。
【0049】
なお、本実施の形態では、変調方式がDQPSKの場合にピークカット値をピーク値の1/2とし、M−QAMの場合にピークカット値を確率1万分の1で発生する最大値としたが、これは一例であり、たとえば、所定の復調特性を満たす値であれば、これ以外のピークカット値を用いることとしてもよい。
【0050】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、IFFT出力に対して規定のビット誤り率を満たす所定のピークカット値を設け、さらに当該IFFT出力をピークカット値に制限するダイナミックレンジ制限手段、を追加する構成とした。これにより、IFFT出力が一部分だけ急激に増減するような波形であった場合においても、D/Aコンバータのダイナミックレンジを有効に使用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。
【0051】
つぎの発明によれば、DQPSKに対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、ピークカット値を、たとえば、時間領域データにおけるピーク値の1/2とする。これにより、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値を決定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。
【0052】
つぎの発明によれば、DQPSKに対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、たとえば、時間領域データにおけるピーク値の1/2となるピークカット値を計算する。これにより、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値を決定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。
【0053】
つぎの発明によれば、M−QAMに対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、ピークカット値を、たとえば、確率1万分の1で発生する最大値とする、これにより、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値を決定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。
【0054】
つぎの発明によれば、IFFT出力に対して規定のビット誤り率を満たす所定のピークカット値を設け、さらに当該IFFT出力をピークカット値に制限する、ダイナミックレンジ制限ステップを追加した。これにより、IFFT出力が一部分だけ急激に増減するような波形であった場合においても、D/Aコンバータのダイナミックレンジを有効に使用できる、という効果を奏する。
【0055】
つぎの発明によれば、DQPSKに対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、ピークカット値を、たとえば、時間領域データにおけるピーク値の1/2とする。これにより、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値を決定することができる、という効果を奏する。
【0056】
つぎの発明によれば、DQPSKに対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、たとえば、時間領域データにおけるピーク値の1/2となるピークカット値を計算する。これにより、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値を決定することできる、という効果を奏する。
【0057】
つぎの発明によれば、M−QAMに対応可能とし、さらに、規定のビット誤り率を提供するという観点から、ピークカット値を、たとえば、確率1万分の1で発生する最大値とする、これにより、常に所定の復調特性を満たす最適なピークカット値を決定することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる高速PLCモデム装置の物理層変復調部の構成を示す図である。
【図2】 通信で使用する周波数帯域および各トーンの用途を示す図である。
【図3】 CPシンボルの伝送路上の状態とFFTに入力されるシンボルの単位とを示す図である。
【図4】 フレームの概略を示す図である。
【図5】 ピークカット値格納テーブルの一例を示す図である。
【図6】 トーン数−IFFTピーク値特性を示す図である。
【図7】 使用トーンが102ビットである場合のピークカット値を示す図である。
【図8】 ピークカット値格納テーブルによらずにピークカット値を得る方法を示すフローチャートである。
【図9】 ピークカット値格納テーブルの一例を示す図である。
【図10】 M(4、16、64、256、1024の場合)−QAMにおけるトーン数−IFFTピーク値特性を示す図である。
【図11】 問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1 フレーミング回路、2 マッパ、3 逆高速フーリエ変換回路(IFFT)、4 ディジタル/アナログ変換回路(D/A)、5 結合回路、6 伝送路(電力線)、7 制御回路、8 アナログ/ディジタル変換回路(A/D)、9キャリア検出回路、10 シンボル同期回路、11 高速フーリエ変換回路(FFT)、12 デマッパ、13 デフレーミング回路、14 サンプル同期回路、15 送信バッファ、16 受信バッファ、17 ピークリダクション回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication apparatus that employs a multicarrier modulation / demodulation method, and in particular, data communication using an existing communication line by a DMT (Discrete Multi Tone) modulation / demodulation method, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulation / demodulation method, or the like. The present invention relates to a communication device and a communication method that can realize the above.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a conventional communication apparatus will be described. In recent years, a “power line modem” that performs communication using an existing power line (light line) without adding a new communication line has been attracting attention for cost reduction and effective use of existing facilities. This power line modem performs various processes such as control of the product and data communication by networking electrical products such as homes and buildings, buildings, factories, and stores connected by the power line.
[0003]
Currently, a power line modem using the SS (Spread Spectrum) method is considered. For example, when the SS system is used as a power line modem, the transmission side modulates predetermined information and then performs spread modulation using “spreading code”, thereby increasing the signal bandwidth to several tens to several thousand times. Send it out. On the other hand, the receiving side performs spreading demodulation (despreading) using the same spreading code as that on the transmitting side, and then demodulates the despread signal into the predetermined information.
[0004]
On the other hand, as a communication device adopting a modulation / demodulation method different from the communication device adopting the SS method, for example, there is a conventional communication device adopting a multicarrier modulation / demodulation method. Here, the operation of a conventional communication apparatus that employs the multicarrier modulation / demodulation method will be described.
[0005]
First, the operation of a transmission system of a conventional communication apparatus that employs an OFDM modulation / demodulation method as a multicarrier modulation / demodulation method will be briefly described. For example, when performing data communication using the OFDM modulation / demodulation method, the transmission system performs tone ordering processing, that is, processing for allocating transmission data having a number of transmittable bits to a plurality of tones (multicarriers) in a preset frequency band. Do. Specifically, for example, transmission data having a predetermined number of bits is allocated to tone0 to toneX (X is an integer indicating the number of tones) of each frequency. Then, transmission data is multiplexed for each frame by performing the tone ordering process and the encoding process.
[0006]
Further, the transmission system performs inverse fast Fourier transform (IFFT) on the multiplexed transmission data, converts the parallel data after the inverse fast Fourier transform into serial data, and then converts the digital waveform through a D / A converter. The data is converted into an analog waveform, and finally the transmission data is transmitted on the transmission line by applying a low-pass filter.
[0007]
Next, the operation of the reception system of a conventional communication apparatus that employs the OFDM modulation / demodulation method as the multicarrier modulation / demodulation method will be briefly described. Similarly to the above, when performing data communication using the OFDM modulation / demodulation method, the reception system applies a low-pass filter to the received data (the above-mentioned transmission data), and then converts the analog waveform into a digital waveform through an A / D converter. Then, time domain adaptive equalization processing is performed by a time domain equalizer.
[0008]
Furthermore, in the receiving system, the data after time domain adaptive equalization processing is converted from serial data to parallel data, fast Fourier transform is performed on the parallel data, and then frequency domain adaptation is performed by a frequency domain equalizer. Process.
[0009]
The data after the frequency domain adaptive equalization processing is converted into serial data by composite processing (maximum likelihood composite method) and tone ordering processing, and then rate conversion processing, FEC (forward error correction), Processing such as descrambling and CRC (cyclic redundancy check) is performed, and finally transmission data is reproduced.
[0010]
As described above, the conventional communication apparatus adopting the OFDM modulation / demodulation method cannot achieve with the CDMA or the single carrier modulation / demodulation method. For example, high-rate communication is possible by utilizing the good transmission efficiency and the flexibility of the function. It is said.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional communication apparatus adopting the OFDM modulation / demodulation method has the following problems.
[0012]
FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional problem, and more specifically, shows a waveform after the fast inverse Fourier transform. As shown in the figure, in the conventional communication apparatus, the IFFT output may have a waveform that suddenly increases or decreases only partially, so if the dynamic range of the D / A converter is set within this range, the other parts However, there is a problem that the dynamic range cannot be used effectively, and the waveform cannot be expressed accurately depending on the number of bits of the D / A converter.
[0013]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a communication device and a communication method that can effectively use the dynamic range of a D / A converter while providing a prescribed bit error rate. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the communication apparatus according to the present invention defines the IFFT output time domain data as a configuration for limiting the dynamic range of the D / A converter. And a dynamic range limiting means for limiting the time domain data to be equal to or lower than the threshold value.
[0015]
In the communication apparatus according to the next invention, the dynamic range limiting means includes, for DQPSK, the number of used tones at the time of data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path and 1 of the peak value in the time domain data. / M (natural number) and a threshold value table for DQPSK associated with the threshold value, a threshold value corresponding to the number of used tones is read from the DQPSK threshold value table, The time domain data is limited to the threshold value or less, and the limited data is output to the D / A converter.
[0016]
In the communication device according to the next invention, the dynamic range limiting means uses a peak value of 1 in the time domain data based on the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path for DQPSK. DQPSK arithmetic means for obtaining a threshold value that is / M (natural number), the time domain data is limited to the threshold value obtained by the DQPSK arithmetic means, and the limited data is D / A It outputs to a converter.
[0017]
In the communication apparatus according to the next invention, the dynamic range limiting means includes, for M-QAM, the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path and the bits to be put on the tones. M-QAM threshold table in which the number and the threshold set to the maximum value generated with a predetermined probability are associated with each other, from the M-QAM threshold table, the number of used tones and A threshold value corresponding to the number of bits placed on each tone is read, the time domain data is limited to the threshold value or less, and the limited data is output to the D / A converter. To do.
[0018]
In the communication method according to the next invention, as a process for limiting the dynamic range of the D / A converter, a predetermined threshold value satisfying a prescribed bit error rate is provided for the time domain data of the IFFT output. And a dynamic range limiting step for limiting the time domain data below the threshold value.
[0019]
In the communication method according to the next invention, in the dynamic range limiting step, the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path and 1 / peak of the peak value in the time domain data. A DQPSK threshold value reading step for reading a threshold value corresponding to the number of used tones from a DQPSK threshold value table associated with a threshold value set to M (natural number); and the time domain data And a DQPSK threshold limiting step for limiting the data to a threshold value or less, and a DQPSK output step for outputting the limited data to the D / A converter.
[0020]
In the communication method according to the next invention, in the dynamic range limiting step, when the modulation method is DQPSK, the time is calculated from the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path. A DQPSK calculation step for obtaining a threshold value that is 1 / M (natural number) of the peak value in the region data, and a DQPSK for limiting the time region data to a threshold value or less obtained in the DQPSK calculation step. A threshold value limiting step and a DQPSK output step for outputting the limited data to the D / A converter.
[0021]
In the communication method according to the next invention, in the dynamic range limiting step, the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path, the number of bits to be put on each tone, The threshold value corresponding to the number of used tones and the number of bits to be put on each tone is determined from the threshold table for M-QAM in which the threshold value set to the maximum value generated with a predetermined probability is associated. A threshold value reading step for reading M-QAM, a threshold value limiting step for M-QAM for limiting the time domain data below the threshold value, and outputting the limited data to the D / A converter And an output step for M-QAM.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a communication apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments. In other words, any communication device that performs data communication using the multicarrier modulation / demodulation method can be applied to devices other than power line modems.
[0023]
Embodiment 1 FIG.
In the present embodiment, a power line modem adopting a multicarrier modulation / demodulation method, specifically, a high-speed PLC (Power Line Carrier) modem apparatus will be described as a communication apparatus using an existing power line.
[0024]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a physical layer modulation / demodulation unit of a high-speed PLC modem device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a framing circuit, 2 is a mapper, 3 is an inverse fast Fourier transform circuit (IFFT), 4 is a digital / analog conversion circuit (D / A), 5 is a coupling circuit, 6 is a transmission line (power line), 7 is a control circuit, 8 is an analog / digital conversion circuit (A / D), 9 is a carrier detection circuit, and 10 is a symbol. A synchronization circuit, 11 is a Fast Fourier Transform (FFT), 12 is a demapper, 13 is a deframing circuit, 14 is a sample synchronization circuit, 15 is a transmission buffer, Reference numeral 16 denotes a reception buffer, and reference numeral 17 denotes a peak reduction circuit.
[0025]
The framing circuit 1, the mapper 2, the IFFT 3, the transmission buffer 15, the peak reduction circuit 17, and the D / A 4 constitute a transmission system. The A / D 8, the carrier detection circuit 9, the symbol synchronization circuit 10, the sample synchronization circuit 14, and the reception The buffer 16, FFT 11, demapper 12, and deframing circuit 13 constitute a reception system.
[0026]
The high-speed PLC modem apparatus employs an OFDM modulation / demodulation system that is a kind of frequency division multiplexing as a multiplexing system. In this system, tones are arranged most densely in frequency division multiplexing by using carriers (tones) orthogonal to each other. FIG. 2 is a diagram showing the frequency band used in this communication and the use of each tone. Here, as shown in FIG. 2A, a maximum of 97 (12,3975 kHz to 448.5 kHz) tones are generated at 4.3125 kHz intervals in the band of 10 to 450 kHz permitted by the Radio Law Enforcement Regulations. . In addition, as shown in FIG. 2B, the use varies depending on the tone. Specifically, in the high-speed PLC modem device, tone 3 other than the tones 32, 48, 64, 80, 96 reserved for the low-speed PLC modem device and the tones 56, 72, 88 used as pilot tones. Data communication is performed using all the tones in the tone 104.
[0027]
FIG. 3 is a diagram showing the state of the CP symbol on the transmission path and the unit of symbols input to the FFT. For example, a CP symbol (CPS) is composed of a cyclic prefix (CP) of 16 samples and a data portion of 256 samples, and 1 CP symbol is 272 samples. Therefore, on the receiving side, data is demodulated in a state where the CP inserted at a known timing is deleted (corresponding to “to demodulated FFT” in FIG. 3). The data portion is the minimum unit of communication and is a representation of the synthesized wave of all tones to be transmitted with 256 samples. The CP is inserted between symbols in order to prevent intersymbol interference, and is obtained by duplicating and pasting the end 16 samples of the data portion, so that the CP and the data portion are continuous. It becomes a waveform.
[0028]
In the communication of the high-speed PLC modem device, the minimum unit of information transmission is a frame. FIG. 4 is a diagram showing an outline of the frame. As shown, the frame is composed of a physical layer frame and a subsequent inter-frame gap. The gap is a period during which transmission is prohibited, and here it is 2 CPS. The physical layer frame includes a preamble, a physical layer logical frame, and an end of frame (EOF), and the physical layer logical frame includes a physical layer header, a physical layer additional payload, and an upper layer payload.
[0029]
Hereinafter, basic operations of the transmission system and the reception system will be described with reference to FIG. First, the operation of the transmission system will be described. For example, when transmission data is input to the physical layer modulation / demodulation unit of the high-speed PLC modem device, the framing circuit 1 performs framing processing and outputs the frame to the mapper 2. Specifically, in the framing circuit 1, first, a physical layer payload is created by combining a physical layer additional payload and an upper layer payload. Furthermore, “bit sequence conversion processing for preventing the transmission spectrum from being concentrated on a specific frequency” by a scrambler, “Reed-Solomon encoding processing” by an RS encoder, and “reducing error due to burst noise” by an interleaver. Execute bit string conversion processing. Thereafter, a physical layer logical frame is created by combining the physical layer header with the physical layer payload.
[0030]
In the mapper 2, first, the input bit string of the received frame is distributed to each tone according to “tone ordering selection information” from the control circuit 7. Next, the bit string allocated to each tone is turbo-coded according to “turbo code length selection information”. Then, the turbo-coded bit string is mapped (converts the bit string into complex data) according to “bit map selection information” and “power distribution selection information”, and the result is output to IFFT 3.
[0031]
In IFFT3, the received data is subjected to inverse Fourier transform to convert the frequency domain data into time domain data, and 16 samples of CP are added to 256 samples of output data to generate 272 samples of CPS. Then, the transmission buffer 15 accumulates the IFFT3 output and outputs the CPS to the D / A 4 using the symbol synchronization clock.
[0032]
In the D / A 4, the received time domain data after adding the preamble is converted into an analog signal according to the sampling clock, and the analog signal is further connected to the same power line via the coupling circuit 5 and the transmission line 6. Send to other communication device.
[0033]
Next, the operation of the receiving system will be described. Here, for convenience of explanation, only one communication device is connected to the transmission path 6, so the explanation will be made using the configuration of the receiving system in FIG. 1. In the receiving system described below, a pilot tone that is constantly transmitted from a communication device that is a clock master is used (a pilot frame that is transmitted intermittently when communication is not performed), and symbol synchronization is performed. It is assumed that symbol synchronization is established by the circuit 10 and sample synchronization is established by the sample synchronization circuit 14.
[0034]
First, when multicarrier data is transmitted from the transmission system as described above, the reception system of another communication apparatus performs an operation opposite to the operation of the transmission system and demodulates the data. Specifically, the A / D 8 that takes in the multicarrier data (analog signal) sent from the communication device on the transmission side through the coupling circuit 5 first samples according to the sampling clock. Then, the reception buffer 16 accumulates the sampling data and outputs the sampling data to the FFT 11 using the symbol synchronization clock.
[0035]
Subsequently, the carrier detection circuit 9 determines that a high-speed PLC signal is present in the transmission path based on the received signal level of the AGC, and notifies the control circuit 7 of the result. The high-speed PLC signal is detected by CRL detection by a correlator.
[0036]
The FFT 11 performs a Fourier transform on the sampling data to convert a time domain multicarrier signal into frequency domain data, and further separates a physical layer payload and a physical layer header in the frequency domain data. Only the physical layer payload component is output to the demapper 12.
[0037]
The demapper 12 first performs equalization processing on the amplitude and phase of the received tone-unit frequency domain data using “FEQ coefficient selection information” instructed by the control circuit 7. Next, turbo decoding is performed on the equalized data using “turbo code length selection information” from the control circuit 7. Next, in accordance with “bitmap selection information” from the control circuit 7, the decoded data is converted into a predetermined bit string. Finally, the bit string is reconstructed according to “tone ordering selection information” from the control circuit 7, and the reconstructed (demodulated) bit string is output to the deframing circuit 13.
[0038]
The deframing circuit 13 performs a process opposite to the framing process performed by the framing circuit 1 on the demodulated data, that is, performs a deinterleaving process, an error correction process using Reed-Solomon, and descrambling. Only the upper layer payload component is extracted from the physical layer payload. Then, only the upper layer payload component is output to the upper layer.
[0039]
The outline and basic operation of the high-speed PLC modem apparatus that employs the multicarrier modulation / demodulation method have been described above. Hereinafter, the operation of the high-speed PLC modem, which is a feature of the present invention, will be described in detail with reference to the drawings.
[0040]
In the high-speed PLC modem device according to the present invention, as described above, the D / A 4 converts the received time domain data after the preamble addition, that is, the data of 272 samples into an analog signal according to the sampling clock. . However, as shown in FIG. 11, the IFFT3 output multi-carrier signal may have a waveform in which only a part of the multicarrier signal suddenly increases or decreases. Therefore, if the D / A4 dynamic range is set within this range, However, there is a problem that the value of the waveform other than the portion that increases or decreases substantially does not change and the dynamic range cannot be used effectively.
[0041]
Therefore, in the present embodiment, a circuit for limiting the dynamic range, that is, a predetermined threshold value (peak cut value) satisfying a prescribed bit error rate is provided for the time domain data of the IFFT output. A peak reduction circuit 17 for limiting the time domain data to a threshold value or less is added. In the following description, the predetermined threshold value is expressed as a peak cut value, and when the modulation method is DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying), for example, 1/2 of the peak value is set as the peak cut value, In the case of M-QAM (M level Quadrature Amplitude Modulation), the maximum value generated with a probability of 1/10000 is set as the peak cut value. As a result, the dynamic range of the D / A4 output can be limited, so that the dynamic range can be effectively used for waveforms other than the portion that rapidly increases or decreases.
[0042]
Hereinafter, the operation of the peak reduction circuit 17 will be described. First, when the modulation method is DQPSK, the peak reduction circuit 17 determines the peak cut value using the number of tones used for data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path (measured during training). To do. More specifically, a peak cut value corresponding to the number of tones is read from a peak cut value storage table (prepared in advance) stored in a state where the number of used tones and the peak cut value are associated with each other. And the time domain data from IFFT3 are restrict | limited to below a peak cut value, and the data after a peak cut are output with respect to D / A4.
[0043]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the peak cut value storage table, and FIG. 6 is a diagram illustrating tone number-IFFT peak value characteristics. In the present embodiment, from the viewpoint of providing a prescribed bit error rate, that is, from the viewpoint of outputting a multicarrier signal that can be reliably demodulated on the receiving side, the peak cut value is the time domain data of 272 samples. The peak value at ½ was set. FIG. 7 is a diagram showing a peak cut value when the number of used tones is 102 tones, for example. In this case, as can be seen from FIG. 6, since the peak value of the IFFT output is 0.8, the peak cut value is 0.4.
[0044]
In the above description, the peak reduction circuit 17 obtains the peak cut value by referring to the peak cut value storage table. However, depending on the number of tones used for data communication, for example, regardless of the peak cut value storage table. And
Peak cut value = (number of used tones ÷ number of usable tones) × 0.8 × 0.5 (1)
May be calculated to obtain a peak cut value. FIG. 8 is a flowchart showing a method of obtaining the peak cut value without using the peak cut value storage table. Here, first, the peak reduction circuit 17 checks whether the number of used tones determined by training is less than 50 (step S1). For example, if it is less than 50 (step S1, Yes), the tone used for the calculation The number is uniformly 50, and the number of used tones of the uniform 50 is substituted into the above equation (1) (step S2) to obtain a peak cut value (step S3). On the other hand, if the number of used tones determined by training is 50 or more (step S1, No), the number of used tones is directly substituted into the above equation (1) to obtain a peak cut value (step S3). Here, the peak cut value storage table is replaced with an arithmetic circuit for executing the above (1).
[0045]
On the other hand, when the modulation method is M-QAM, the peak reduction circuit 17 puts the number of tones used for data communication determined according to the S / N ratio (measured during training) of the transmission path and each tone. The peak cut value is determined using the number of bits. Specifically, from the peak cut value storage table (prepared in advance) stored in a state where the number of used tones, the number of bits to be put on each tone, and the peak cut value are associated with each other, Read the corresponding peak cut value. And the time domain data from IFFT3 are restrict | limited to below a peak cut value, and the data after a peak cut are output with respect to D / A4.
[0046]
FIG. 9 is a diagram showing an example of the peak cut value storage table, and FIG. 10 is a diagram showing the number of tones-IFFT peak value characteristics in M (in the case of 4, 16, 64, 256, 1024) -QAM. is there. In this embodiment, from the viewpoint of providing a prescribed bit error rate, that is, from the viewpoint of outputting a multicarrier signal that can be reliably demodulated on the receiving side, a peak cut value is generated with a probability of 1 / 10,000. The maximum value to be used.
[0047]
As described above, in the present embodiment, a configuration is provided in which a predetermined peak cut value that satisfies a specified bit error rate is provided for the IFFT output, and a peak reduction circuit that further restricts the IFFT output to the peak cut value is added. Therefore, even when the IFFT output has a waveform that suddenly increases or decreases only partially, the dynamic range of the D / A converter can be used effectively.
[0048]
In the present embodiment, the DQPSK and M-QAM modulation schemes can be supported, and the peak cut value is ½ of the peak value in the case of DQPSK from the viewpoint of providing a prescribed bit error rate. In the case of M-QAM, the peak cut value is set to the maximum value generated with a probability of 1 / 10,000, so that an optimum peak cut value that always satisfies a predetermined demodulation characteristic can be obtained.
[0049]
In this embodiment, when the modulation method is DQPSK, the peak cut value is ½ of the peak value, and when M-QAM, the peak cut value is the maximum value generated with a probability of 1 / 10,000. This is only an example, and other peak cut values may be used as long as the values satisfy predetermined demodulation characteristics, for example.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a predetermined peak cut value satisfying a prescribed bit error rate is provided for IFFT output, and further, dynamic range limiting means for limiting the IFFT output to the peak cut value is added. It was set as the structure to do. As a result, even when the IFFT output has a waveform that suddenly increases or decreases only partially, it is possible to obtain a communication device that can effectively use the dynamic range of the D / A converter. .
[0051]
According to the next invention, from the viewpoint of being able to support DQPSK and providing a prescribed bit error rate, the peak cut value is, for example, ½ of the peak value in the time domain data. As a result, it is possible to obtain a communication device capable of determining an optimum peak cut value that always satisfies a predetermined demodulation characteristic.
[0052]
According to the next invention, from the viewpoint of being able to support DQPSK and providing a prescribed bit error rate, for example, a peak cut value that is ½ of the peak value in the time domain data is calculated. As a result, it is possible to obtain a communication device capable of determining an optimum peak cut value that always satisfies a predetermined demodulation characteristic.
[0053]
According to the next invention, it is possible to cope with M-QAM, and from the viewpoint of providing a prescribed bit error rate, the peak cut value is set to the maximum value generated with a probability of, for example, 1 / 10,000. Thus, there is an effect that it is possible to obtain a communication device that can always determine an optimum peak cut value that satisfies a predetermined demodulation characteristic.
[0054]
According to the next invention, a predetermined peak cut value satisfying a prescribed bit error rate is provided for the IFFT output, and a dynamic range limiting step for limiting the IFFT output to the peak cut value is added. As a result, even when the IFFT output has a waveform that suddenly increases or decreases only partially, the dynamic range of the D / A converter can be effectively used.
[0055]
According to the next invention, from the viewpoint of being able to support DQPSK and providing a prescribed bit error rate, the peak cut value is, for example, ½ of the peak value in the time domain data. As a result, the optimum peak cut value that always satisfies the predetermined demodulation characteristic can be determined.
[0056]
According to the next invention, for example, a peak cut value that is ½ of the peak value in the time domain data is calculated from the viewpoint of being able to cope with DQPSK and providing a prescribed bit error rate. As a result, the optimum peak cut value that always satisfies the predetermined demodulation characteristic can be determined.
[0057]
According to the next invention, it is possible to cope with M-QAM, and from the viewpoint of providing a prescribed bit error rate, the peak cut value is set to the maximum value generated with a probability of, for example, 1 / 10,000. As a result, it is possible to determine an optimum peak cut value that always satisfies a predetermined demodulation characteristic.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a physical layer modulation / demodulation unit of a high-speed PLC modem device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating frequency bands used in communication and applications of each tone.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of a CP symbol on a transmission path and a unit of a symbol input to an FFT.
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a frame.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a peak cut value storage table.
FIG. 6 is a diagram showing tone number-IFFT peak value characteristics;
FIG. 7 is a diagram illustrating a peak cut value when a used tone is 102 bits.
FIG. 8 is a flowchart showing a method of obtaining a peak cut value without using the peak cut value storage table.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a peak cut value storage table.
FIG. 10 is a diagram illustrating a tone number-IFFT peak value characteristic in M (in the case of 4, 16, 64, 256, 1024) -QAM.
FIG. 11 is a diagram for explaining a problem.
[Explanation of symbols]
1 framing circuit, 2 mapper, 3 inverse fast Fourier transform circuit (IFFT), 4 digital / analog conversion circuit (D / A), 5 coupling circuit, 6 transmission line (power line), 7 control circuit, 8 analog / digital conversion circuit (A / D), 9 carrier detection circuit, 10 symbol synchronization circuit, 11 fast Fourier transform circuit (FFT), 12 demapper, 13 deframing circuit, 14 sample synchronization circuit, 15 transmission buffer, 16 reception buffer, 17 peak reduction circuit .

Claims (8)

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、
D/Aコンバータのダイナミックレンジを制限するための構成として、IFFT出力の時間領域データに対して規定のビット誤り率を満たすように、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数を用いて決定されたしきい値を設け、当該時間領域データを当該しきい値以下に制限するダイナミックレンジ制限手段、
を備えることを特徴とする通信装置。
In communication devices that employ a multi-carrier modulation / demodulation method,
As a configuration for limiting the dynamic range of the D / A converter, the time of data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path so as to satisfy the prescribed bit error rate for the time domain data of IFFT output A dynamic range limiting means for providing a threshold value determined using the number of tones used and limiting the time domain data to be equal to or lower than the threshold value;
A communication apparatus comprising:
前記ダイナミックレンジ制限手段は、
DQPSK用に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)に設定したしきい値と、が対応付けられたDQPSK用しきい値テーブルを備え、
前記DQPSK用しきい値テーブルから、使用トーン数に対応するしきい値を読み出し、さらに、前記時間領域データを当該しきい値以下に制限し、制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
The dynamic range limiting means includes
For DQPSK, the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path is associated with the threshold value set to 1 / M (natural number) of the peak value in the time domain data. Provided a threshold table for DQPSK,
The threshold value corresponding to the number of used tones is read from the DQPSK threshold value table, the time domain data is limited to the threshold value or less, and the limited data is output to the D / A converter. The communication apparatus according to claim 1, wherein:
前記ダイナミックレンジ制限手段は、
DQPSK用に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数から、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)となるしきい値を求めるDQPSK用演算手段を備え、
前記時間領域データを、前記DQPSK用演算手段にて求めたしきい値以下に制限し、制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
The dynamic range limiting means includes
DQPSK computing means for obtaining a threshold value that is 1 / M (natural number) of the peak value in the time domain data from the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path for DQPSK With
2. The communication apparatus according to claim 1, wherein the time domain data is limited to a value equal to or less than a threshold obtained by the DQPSK arithmetic means, and the limited data is output to a D / A converter. .
前記ダイナミックレンジ制限手段は、
M−QAM用に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、当該各トーンにのせるビット数と、所定の確率で発生する最大値に設定したしきい値と、が対応付けられたM−QAM用しきい値テーブルを備え、
前記M−QAM用しきい値テーブルから、使用トーン数および各トーンにのせるビット数に対応するしきい値を読み出し、さらに、前記時間領域データを当該しきい値以下に制限し、制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力することを特徴とする請求項1、2または3に記載の通信装置。
The dynamic range limiting means includes
For M-QAM, the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path, the number of bits to be put on each tone, and a threshold value set to a maximum value generated with a predetermined probability. A threshold table for M-QAM in which values are associated with each other;
A threshold value corresponding to the number of used tones and the number of bits to be put on each tone is read from the threshold table for M-QAM, and further, the time domain data is limited to the threshold value or less, 4. The communication apparatus according to claim 1, wherein the data is output to a D / A converter.
マルチキャリア変復調方式を用いる通信方法において、
D/Aコンバータのダイナミックレンジを制限するための処理として、IFFT出力の時間領域データに対して規定のビット誤り率を満たすように、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数を用いて決定されたしきい値を設け、当該時間領域データを当該しきい値以下に制限するダイナミックレンジ制限ステップ、
を含むことを特徴とする通信方法。
In a communication method using a multicarrier modulation / demodulation method,
As a process for limiting the dynamic range of the D / A converter, at the time of data communication determined in accordance with the S / N ratio of the transmission path so as to satisfy a prescribed bit error rate for time domain data of IFFT output Providing a threshold value determined using the number of tones used, and a dynamic range limiting step for limiting the time domain data below the threshold value;
A communication method comprising:
前記ダイナミックレンジ制限ステップにあっては、
伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)に設定したしきい値と、が対応付けられたDQPSK用のしきい値テーブルから、使用トーン数に対応するしきい値を読み出すDQPSK用しきい値読み出しステップと、
前記時間領域データを当該しきい値以下に制限するDQPSK用しきい値制限ステップと、
前記制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力するDQPSK用出力ステップと、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の通信方法。
In the dynamic range limiting step,
For DQPSK in which the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path is associated with a threshold value set to 1 / M (natural number) of the peak value in the time domain data A threshold value reading step for DQPSK for reading a threshold value corresponding to the number of used tones from the threshold value table of
A threshold limit step for DQPSK for limiting the time domain data to the threshold value or less;
An output step for DQPSK for outputting the limited data to a D / A converter;
The communication method according to claim 5, further comprising:
前記ダイナミックレンジ制限ステップにあっては、
変調方式がDQPSKの場合に、伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数から、前記時間領域データにおけるピーク値の1/M(自然数)となるしきい値を求めるDQPSK用演算ステップと、
前記時間領域データを、前記DQPSK用演算ステップにて求めたしきい値以下に制限するDQPSK用しきい値制限ステップと、
前記制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力するDQPSK用出力ステップと、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の通信方法。
In the dynamic range limiting step,
When the modulation method is DQPSK, a threshold value that is 1 / M (natural number) of the peak value in the time domain data is obtained from the number of tones used during data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path. A calculation step for DQPSK;
A threshold limit step for DQPSK for limiting the time domain data to a threshold value or less obtained in the calculation step for DQPSK;
An output step for DQPSK for outputting the limited data to a D / A converter;
The communication method according to claim 5, further comprising:
前記ダイナミックレンジ制限ステップにあっては、
伝送路のS/N比にしたがって決定されたデータ通信時の使用トーン数と、当該各トーンにのせるビット数と、所定の確率で発生する最大値に設定したしきい値と、が対応付けられたM−QAM用のしきい値テーブルから、使用トーン数および各トーンにのせるビット数に対応するしきい値を読み出すM−QAM用しきい値読み出しステップと、
前記時間領域データを当該しきい値以下に制限するM−QAM用しきい値制限ステップと、
前記制限後のデータをD/Aコンバータに対して出力するM−QAM用出力ステップと、
を含むことを特徴とする請求項5、6または7に記載の通信方法。
In the dynamic range limiting step,
The number of used tones at the time of data communication determined according to the S / N ratio of the transmission path, the number of bits to be put on each tone, and the threshold set to the maximum value generated with a predetermined probability are associated with each other An M-QAM threshold value reading step for reading out the threshold value corresponding to the number of used tones and the number of bits to be put on each tone from the M-QAM threshold value table,
A threshold limiting step for M-QAM that limits the time domain data to be equal to or lower than the threshold;
An output step for M-QAM for outputting the limited data to a D / A converter;
The communication method according to claim 5, 6, or 7.
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