JP7122426B1 - スペクトラム拡散クロック発生器及びスペクトラム拡散クロック発生方法、パルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変調用信号の波形パターンを所定のクロック周期に基づくタイミングで切り替えることができるスペクトラム拡散クロック発生器及びスペクトラム拡散クロック発生方法、パルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法を提供する。【解決手段】基準信号を発生する基準信号発生源１０と、変調用信号を発生する変調用信号発生器２０と、変調用信号で基準信号を周波数変調してＳＳＣ変調信号を発生する変調部３５とを備え、変調用信号発生器２０は、変調用信号の波形のパターンのフレームごとに所定のクロック周期をカウントするフレーム周波数カウント部２１と、フレーム周波数カウント部２１によるカウント値に基づいて、変調用信号の波形のパターンを切り替える切替制御部２５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基準信号のスペクトラムを拡散してスペクトラム拡散クロック信号を発生するスペクトラム拡散クロック発生器及びスペクトラム拡散クロック発生方法、パルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法に関する。

近年、ＩｏＴやクラウドコンピューティングの普及により通信システムは膨大なデータを扱うようになり、通信システムを構成する各種の通信機器のインタフェースは高速化とシリアル伝送化が進んでいる。例えば、ＵＳＢ（登録商標）（Universal Serial Bus）やＰＣＩｅ（登録商標）（Peripheral Component Interconnect Express）などのハイスピードシリアルバス（High Speed Serial Bus）の規格では、ＬＴＳＳＭ（Link Training and Status State Machine、以下、「リンク状態管理機構」と称する）と呼ばれるステートマシンにより、デバイス間の通信の初期化やリンク速度の調整などが管理されている。また、上記の規格では、電磁両立性（Electro-Magnetic Compatibility：ＥＭＣ）対策として、基準信号のスペクトラムを拡散したスペクトラム拡散クロック（Spread-Spectrum Clocking：ＳＳＣ）によるＳＳＣ変調が採用されている。

そして、通信機器における信号の品質評価の指標の一つとして、受信データのうちビット誤りが発生した数と受信データの総数との比較として定義されるビット誤り率（Bit Error Rate：ＢＥＲ）が知られている。ＢＥＲを測定する従来の誤り率測定装置は、パルスパターン発生装置（Pulse Pattern Generator：ＰＰＧ）から規格が定める特定パターンを高速に切り替えて出力することによって、被試験対象（Device Under Test：ＤＵＴ）が備えるリンク状態管理機構を制御し、特定のステートに遷移させる機能（シーケンスパターン機能）を備えている。なお、ＤＵＴをステート遷移させるパターンは規格で定められており、誤り率測定装置は、それらのパターンの出力順をシーケンスパターン機能により組み合わせて、ＰＰＧからパターンを出力するようになっている。

図９は、リンク状態管理機構のステート遷移の一例を示しており、ステートとして、L0、L0s、L1、L2、Detect、Polling、Configuration、Disabled、Hot Reset、Loopback、Recoveryが定義されている。

ここで、この種の誤り率測定装置では、ＤＵＴの誤り率測定を行う際に、スペクトラム拡散されたスペクトラム拡散クロック信号（以下、「ＳＳＣ変調信号」とも称する）とデータ信号を用いて所望のパルスパターン信号を発生させてＤＵＴに入力させる必要がある。そのため、所望のスプレッド方式でＳＳＣ変調信号を発生することができるＳＳＣ発生器やパルスパターン発生装置が要求されている。

そして、従来のＳＳＣ発生器やパルスパターン発生装置の内部では、ＳＳＣ変調信号を発生させるために、所定の変調周波数を有する三角波を発生し、この三角波によって所定の基準周波数を有する基準信号を周波数掃引して周波数変調を掛けていた（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ＵＳＢ４の規格においては、図９に示したLoopback（ループバック）ステートなどの定常状態と、定常状態の間の途中の遷移状態であるトレーニング中の状態とでは動作要求が異なる。

図１０は、定常状態におけるダウンスプレッド方式のＳＳＣ変調信号を発生するための変調用信号の波形（三角波）の波形パターンを示しており、縦軸は基準信号の基準周波数に対する周波数偏移を表している。なお、以降では、この波形パターンを「定常状態モード」の波形パターンとも呼ぶ。この例では、基準周波数に対する周波数偏移の中心周波数は、基準周波数よりも２５００ｐｐｍほど低くなっている。また、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きは、三角波の１／２周期でその正負が切り替わるが、絶対値は常に一定である。

図１１（ａ）は、ＵＳＢ４のトレーニング中の状態におけるＳＳＣ変調信号を発生するための変調用信号の波形パターンを示しており、縦軸は基準信号の基準周波数に対する周波数偏移を表している。なお、以降では、この波形パターンを「周期的バーストモード」の波形パターンとも呼ぶ。周期的バーストモードの波形パターンの第０区間（時間幅ｄｔ０）から第３区間（時間幅ｄｔ３）までの時間区間における周波数偏移の傾きは、定常状態と異なり時間変動している。第０区間から第３区間までの周波数偏移によって、基準周波数に対する周波数偏移の中心周波数は、図１０の定常状態の場合よりも大きく（絶対値が小さく）なっている。なお、周期的バーストモードの波形パターンの第４区間（時間幅ｄｔ４）から第８区間（時間幅ｄｔ８）までは、周波数偏移の傾きが定常状態と等しい三角波になっている。最後の第９区間（時間幅ｄｔ９）は、第８区間の最後の周波数偏移から第０区間の周波数偏移に戻すための時間区間である。周期的バーストモードの波形パターンは、第０区間から第９区間を１フレームとして繰り返される。

図１１（ｂ）は、周期的バーストモードから定常状態モードに移行するための変調用信号の波形パターンを示しており、縦軸は基準信号の基準周波数に対する周波数偏移を表している。なお、以降では、この波形パターンを「連続的モード」の波形パターンとも呼ぶ。連続的モードの波形パターンの第０区間から第３区間までの時間区間における周波数偏移の傾きは、定常状態と異なり時間変動している。第０区間から第３区間までの周波数偏移によって、基準周波数に対する周波数偏移の中心周波数は、図１０の定常状態の場合よりも大きく（絶対値が小さく）なっている。なお、連続的モードの波形パターンの第４区間から第９区間までは、周波数偏移の傾きが定常状態と等しい三角波になっている。連続的モードの波形パターンは、第０区間から第９区間までが１フレームであり、第９区間に連続して、定常状態モードの波形パターンが開始される。

近年、通信システムを構成する各種の通信機器の多くは、同期用のクロック信号を伝送せず、データ信号のみを伝送するようになっており、受信側の通信機器は、受信したデータ信号からクロック信号を再生するクロック再生回路を備えている。

トレーニング前の状態において、ＳＳＣ変調が掛かっていない基準信号に基づくパルスパターン信号をＤＵＴに入力している状態から、いきなり定常状態と同等のＳＳＣ変調が掛かった基準信号に基づくパルスパターン信号をＤＵＴに入力してしまうと、ＤＵＴ内のクロック再生回路の入力周波数変動が大きくなる。このため、クロック再生回路内でロックが外れて再生クロックが出力されなくなってしまい、正しくリンクトレーニングが行えなくなる。そこで、ＵＳＢ４などの規格では、ＳＳＣ変調が掛かっていない基準信号にまず、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すような定常状態でのＳＳＣ変調よりも周波数偏移の少ないＳＳＣ変調を掛けることにより、ＤＵＴ内のクロック再生回路の入力周波数変動を抑えることが要求されている。トレーニングが完了して定常状態へ移行した後は、定常状態でのＳＳＣ変調を基準信号に掛けることが可能になる。

特許第６６０６２１１号公報

トレーニングが完了して定常状態へ移行する際には、周期的バーストモードの波形パターンを連続的モードの波形パターンに切り替えて、さらに、連続的モードの波形パターンを定常状態モードの波形パターンに切り替えることになる。このとき、変調用信号の波形の周波数偏移が不連続にずれないように切り替える必要がある。

しかしながら、周波数偏移の傾きが変化するタイミングは、定常状態モードの波形パターンにおいては変調周波数により一意に決まっているが、周期的バーストモードの波形パターンにおいては、第０区間の時間幅ｄｔ０が設定により変化するなど一意に決まらない。また、連続的モードの波形パターンの終了点と定常状態モードの波形パターンの開始点が一致する必要があるために、連続的モードの波形パターンの第０区間の時間幅ｄｔ０は、周期的バーストモードの波形パターンの第０区間の時間幅ｄｔ０と通常一致しない。このため、波形パターンを切り替えるタイミングを適切に制御できるＳＳＣ発生器が望まれている。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、変調用信号の波形パターンを所定のクロック周期に基づくタイミングで切り替えることができるスペクトラム拡散クロック発生器及びスペクトラム拡散クロック発生方法、パルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器は、基準周波数Ｆｃの基準信号を発生する基準信号発生源と、変調用信号を発生する変調用信号発生器と、前記変調用信号で前記基準信号を周波数変調してスペクトラム拡散クロック信号を発生する変調部と、を備え、前記変調用信号発生器は、前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの正負を表す傾き正負情報を出力する傾き正負情報出力部と、前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの絶対値を表す傾き絶対値情報を出力する傾き絶対値情報出力部と、前記傾き正負情報と前記傾き絶対値情報を乗算して得られる前記傾きを表す傾き情報を出力する乗算部と、前記傾き情報を所定のクロック周期ごとに累積加算することで、前記変調用信号を発生する累積加算部と、前記変調用信号の波形のパターンのフレームごとに前記所定のクロック周期をカウントするフレーム周波数カウント部と、前記フレーム周波数カウント部によるカウント値に基づいて、前記傾き正負情報出力部から出力される前記傾き正負情報のパターンと、前記傾き絶対値情報出力部から出力される前記傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えることで、前記累積加算部により発生される前記変調用信号の波形のパターンを切り替える切替制御部と、を備える構成である。

この構成により、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器は、変調用信号の波形パターンのフレームごとに所定のクロック周期をカウントするフレーム周波数カウント部のカウント値に基づいて、傾き正負情報出力部から出力される傾き正負情報のパターンと、傾き絶対値情報出力部から出力される傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えるようになっている。この構成により、本発明に係るＳＳＣ発生器は、変調用信号の波形パターンを所定のクロック周期に基づくタイミングで切り替えることができる。

また、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器においては、前記切替制御部は、前記フレーム周波数カウント部によるカウント値に基づいて、前記フレームの先頭を検出する先頭検出部を含み、前記切替制御部は、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示が外部から入力されたタイミング以後に、前記先頭検出部により前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器は、フレーム周波数カウント部によるカウント値に基づいて、変調用信号の波形パターンのフレームの先頭を検出する先頭検出部を備えている。この構成により、本発明に係るＳＳＣ発生器は、任意のタイミングで変調用信号の波形パターンの切替指示を受信しても、フレームの先頭のタイミングで波形パターンを第１パターンから第２パターンに切り替えることができる。

また、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器においては、前記切替制御部は、前記変調用信号の波形のパターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替えたタイミング以後に、前記先頭検出部により前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを前記第２パターンから第３パターンに切り替える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器は、変調用信号の波形パターンを第１パターンから第２パターンに切り替えてから、再びフレームの先頭を検出したタイミングで、変調用信号の波形パターンを第３パターンに切り替えるようになっている。この構成により、本発明に係るＳＳＣ発生器は、変調用信号の波形パターンを第１パターンから第２パターンに切り替えてから１フレーム周期分の時間が経過したタイミングで、変調用信号の波形パターンを第３パターンに切り替えることができる。

また、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生方法は、基準周波数Ｆｃの基準信号を発生する基準信号発生ステップと、変調用信号を発生する変調用信号発生ステップと、前記変調用信号で前記基準信号を周波数変調してスペクトラム拡散クロック信号を発生する変調ステップと、を含み、前記変調用信号発生ステップは、前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの正負を表す傾き正負情報を出力する傾き正負情報出力ステップと、前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの絶対値を表す傾き絶対値情報を出力する傾き絶対値情報出力ステップと、前記傾き正負情報と前記傾き絶対値情報を乗算して得られる前記傾きを表す傾き情報を出力する乗算ステップと、前記傾き情報を所定のクロック周期ごとに累積加算することで、前記変調用信号を発生する累積加算ステップと、前記変調用信号の波形のパターンのフレームごとに前記所定のクロック周期をカウントするフレーム周波数カウントステップと、前記フレーム周波数カウントステップによるカウント値に基づいて、前記傾き正負情報出力ステップから出力される前記傾き正負情報のパターンと、前記傾き絶対値情報出力ステップから出力される前記傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えることで、前記累積加算ステップにより発生される前記変調用信号の波形のパターンを切り替える切替制御ステップと、を含む構成である。

また、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生方法においては、前記切替制御ステップは、前記フレーム周波数カウントステップによるカウント値に基づいて、前記フレームの先頭を検出する先頭検出ステップを含み、前記切替制御ステップは、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示が外部から入力されたタイミング以後に、前記先頭検出ステップにより前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替える構成であってもよい。

また、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生方法においては、前記切替制御ステップは、前記変調用信号の波形のパターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替えたタイミング以後に、前記先頭検出ステップにより前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを前記第２パターンから第３パターンに切り替える構成であってもよい。

また、本発明に係るパルスパターン発生装置は、上記のいずれかのスペクトラム拡散クロック発生器により発生された前記スペクトラム拡散クロック信号を用いてパルスパターン信号を発生する構成である。

この構成により、本発明に係るパルスパターン発生装置は、スペクトラム拡散クロック発生器からのＳＳＣ変調信号と外部から入力されるデータ信号とから所望の繰り返しパターンによるパルスパターン信号を発生することができる。

また、本発明に係るパルスパターン発生方法は、上記のいずれかのスペクトラム拡散クロック発生方法により発生された前記スペクトラム拡散クロック信号を用いてパルスパターン信号を発生するステップを含む構成である。

この構成により、本発明に係るパルスパターン発生方法は、スペクトラム拡散クロック発生方法からのＳＳＣ変調信号と外部から入力されるデータ信号とから所望の繰り返しパターンによるパルスパターン信号を発生することができる。

また、本発明に係る誤り率測定装置は、上記のパルスパターン発生装置と、被試験対象に搭載されたリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したか否かを判断する判断部と、前記判断部により前記リンク状態管理機構が所定のステートに遷移したと判断された場合に、前記スペクトラム拡散クロック発生器の前記切替制御部に、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を出力する切替指示出力部と、前記被試験対象を試験するための試験信号の入力に伴って前記被試験対象から出力される被測定信号と前記試験信号とを比較して、前記被測定信号の誤り率を算出する誤り率算出部と、を備え、前記試験信号は、前記パルスパターン発生装置により発生された前記パルスパターン信号であってもよい。

この構成により、本発明に係る誤り率測定装置は、ＳＳＣ変調信号により変調されたパルスパターン信号を試験信号として用いて、ＤＵＴのリンク状態管理機構が所定のステートに遷移した場合に、ＤＵＴの誤り率測定を行うことができる。

また、本発明に係る誤り率測定方法は、上記のパルスパターン発生方法と、被試験対象に搭載されたリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップにより前記リンク状態管理機構が所定のステートに遷移したと判断された場合に、前記スペクトラム拡散クロック発生方法の前記切替制御ステップに、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を出力する切替指示出力ステップと、前記被試験対象を試験するための試験信号の入力に伴って前記被試験対象から出力される被測定信号と前記試験信号とを比較して、前記被測定信号の誤り率を算出する誤り率算出ステップと、を含み、前記試験信号は、前記パルスパターン発生方法により発生された前記パルスパターン信号であってもよい。

この構成により、本発明に係る誤り率測定方法は、ＳＳＣ変調信号により変調されたパルスパターン信号を試験信号として用いて、ＤＵＴのリンク状態管理機構が所定のステートに遷移した場合に、ＤＵＴの誤り率測定を行うことができる。

本発明は、変調用信号の波形パターンを所定のクロック周期に基づくタイミングで切り替えることができるスペクトラム拡散クロック発生器及びスペクトラム拡散クロック発生方法、パルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法を提供するものである。

本発明の第１の実施形態に係るＳＳＣ発生器の構成を示すブロック図である。 図１に示したＳＳＣ発生器が備える変調用信号発生器により生成される、傾き正負情報、傾き絶対値情報、傾き情報、オフセット前の変調用信号、及びオフセット後の変調用信号を示すグラフである。 図１に示した切替制御部に切替指示が入力される場合のタイミングチャートである。 （ａ）は従来の累積加算部におけるフレームごとの出力のずれを示す説明図であり、（ｂ）は図１に示した累積加算部におけるフレームごとの出力のずれの補正処理を示す説明図である。 図１に示したＳＳＣ発生器を用いるＳＳＣ発生方法の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る誤り率測定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る誤り率測定装置が備えるパルスパターン発生装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るパルスパターン発生方法及び誤り率測定方法の処理を示すフローチャートである。 リンク状態管理機構のステート遷移を示す図である。 定常状態におけるダウンスプレッド方式のＳＳＣ変調信号を発生するための三角波の波形パターンを示すグラフである。 （ａ）はトレーニング中の状態におけるＳＳＣ変調信号を発生するための変調用信号の波形パターンを示すグラフであり、（ｂ）はトレーニング中の状態から定常状態に移行するための変調用信号の波形のパターンを示すグラフである。

以下、本発明に係るスペクトラム拡散クロック発生器及びスペクトラム拡散クロック発生方法、パルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法の実施形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るスペクトラム拡散クロック発生器（以下、「ＳＳＣ発生器」とも称する）１は、基準信号発生源１０と、変調用信号発生器２０と、変調部３５と、操作部４０と、表示部４１と、変調制御部４２と、を備える。

基準信号発生源１０は、基準周波数Ｆｃの基準信号（クロック信号）を発生するようになっている。基準周波数Ｆｃは、例えば数ＧＨｚ程度の周波数である。

変調用信号発生器２０は、基準信号に対してＳＳＣ変調を行うための変調用信号を発生するものであり、フレーム周波数カウント部２１と、傾き正負情報出力部２２と、傾き絶対値情報出力部２３と、乗算部２４と、切替制御部２５と、累積加算部２６と、オフセット加算部２７と、を含む。なお、フレーム周波数カウント部２１、傾き正負情報出力部２２、傾き絶対値情報出力部２３、乗算部２４、及び累積加算部２６には、所定のクロック周期Ｔｃｌｋを与える動作クロックが外部から入力される。

フレーム周波数カウント部２１は、外部から入力される動作クロックのクロック数を変調用信号の波形パターンのフレームごとにカウントするものであり、変調制御部４２から入力される変調周波数の情報に基づいて、変調用信号の波形パターンのフレームの先頭でクロック数のカウント値をリセットするようになっている。例えば、波形パターンのフレームの１周期が１２５μｓである場合には、フレーム周波数カウント部２１は、１２５μｓに相当するカウント値を得たらカウント値を０にリセットする。なお、フレーム周波数カウント部２１によりカウントされたクロック数のカウント値は、傾き正負情報出力部２２、傾き絶対値情報出力部２３、及び切替制御部２５に入力される。

傾き正負情報出力部２２は、周期的バーストモード正負切替部２２ａと、連続的モード正負切替部２２ｂと、定常状態モード正負切替部２２ｃと、セレクタ（ＳＥＬ）２２ｄと、を含む。

周期的バーストモード正負切替部２２ａは、図１１（ａ）に示すような周期的バーストモードの波形パターンの周波数偏移の傾きの正負を表す、＋１又は－１の値からなる傾き正負情報を出力するようになっている。具体的には、周期的バーストモード正負切替部２２ａは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、時間幅ｄｔ０，ｄｔ１，ｄｔ５，ｄｔ７，ｄｔ９の時間区間においては「＋１」を傾き正負情報として出力し、時間幅ｄｔ２，ｄｔ３，ｄｔ４，ｄｔ６，ｄｔ８の時間区間においては「－１」を傾き正負情報として出力する。図２の１段目のグラフの１フレーム目は、周期的バーストモード時の傾き正負情報の一例を示している。

連続的モード正負切替部２２ｂは、図１１（ｂ）に示すような連続的モードの波形パターンの周波数偏移の傾きの正負を表す、＋１又は－１の値からなる傾き正負情報を出力するようになっている。具体的には、連続的モード正負切替部２２ｂは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、時間幅ｄｔ０，ｄｔ１，ｄｔ５，ｄｔ７，ｄｔ９の時間区間においては「＋１」を傾き正負情報として出力し、時間幅ｄｔ２，ｄｔ３，ｄｔ４，ｄｔ６，ｄｔ８の時間区間においては「－１」を傾き正負情報として出力する。図２の１段目のグラフの２フレーム目は、連続的モード時の傾き正負情報の一例を示している。

定常状態モード正負切替部２２ｃは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、変調用信号の三角波の波形の１／２周期ごとに、図１０に示すような定常状態モードの波形パターンの周波数偏移の傾きの正負を表す、＋１又は－１の値からなる傾き正負情報を出力するようになっている。図２の１段目のグラフの３フレーム目は、定常状態モード時の傾き正負情報の一例を示している。

ＳＥＬ２２ｄは、周期的バーストモード時には周期的バーストモード正負切替部２２ａからの傾き正負情報を乗算部２４に出力し、連続的モード時には連続的モード正負切替部２２ｂからの傾き正負情報を乗算部２４に出力し、定常状態モード時には定常状態モード正負切替部２２ｃからの傾き正負情報を乗算部２４に出力するようになっている。

傾き絶対値情報出力部２３は、周期的バーストモード傾き切替部２３ａと、連続的モード傾き切替部２３ｂと、定常状態モード傾き切替部２３ｃと、セレクタ（ＳＥＬ）２３ｄと、を含む。

周期的バーストモード傾き切替部２３ａは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、図１１（ａ）に示すような周期的バーストモードの波形パターンの周波数偏移の傾きの絶対値の情報（以下、「傾き絶対値情報」とも称する）を出力するようになっている。周期的バーストモード傾き切替部２３ａから出力される傾き絶対値情報は、ユーザによる操作部４０への操作入力により指定される変調周波数や任意の時間区間ごとの周波数偏移に応じて決まる。図２の２段目のグラフの１フレーム目は、周期的バーストモード時の傾き絶対値情報の一例を示している。周期的バーストモード時の傾き絶対値情報は、周期的バーストモード時の周波数偏移の傾きを所定のクロック周期Ｔｃｌｋにわたって積分した値に相当する。

連続的モード傾き切替部２３ｂは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、図１１（ｂ）に示すような連続的モードの波形パターンの周波数偏移の傾き絶対値情報を出力するようになっている。連続的モード傾き切替部２３ｂから出力される傾き絶対値情報は、ユーザによる操作部４０への操作入力により指定される変調周波数や任意の時間区間ごとの周波数偏移に応じて決まる。図２の２段目のグラフの２フレーム目は、連続的モード時の傾き絶対値情報の一例を示している。連続的モード時の傾き絶対値情報は、連続的モード時の周波数偏移の傾きを所定のクロック周期Ｔｃｌｋにわたって積分した値に相当する。

定常状態モード傾き切替部２３ｃは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、図１０に示すような定常状態モードの波形パターンの周波数偏移の傾き絶対値情報を出力するようになっている。定常状態モード傾き切替部２３ｃから出力される傾き絶対値情報は、ユーザによる操作部４０への操作入力により指定される変調周波数や任意の時間区間ごとの周波数偏移に応じて決まる。図２の２段目のグラフの３フレーム目は、定常状態モード時の傾き絶対値情報の一例を示している。定常状態モード時の傾き絶対値情報は、定常状態モード時の周波数偏移の傾きを所定のクロック周期Ｔｃｌｋにわたって積分した値に相当する。

ＳＥＬ２３ｄは、周期的バーストモード時には周期的バーストモード傾き切替部２３ａからの傾き絶対値情報を乗算部２４に出力し、連続的モード時には連続的モード傾き切替部２３ｂからの傾き絶対値情報を乗算部２４に出力し、定常状態モード時には定常状態モード傾き切替部２３ｃからの傾き絶対値情報を乗算部２４に出力するようになっている。

乗算部２４は、傾き正負情報出力部２２から出力された傾き正負情報と、傾き絶対値情報出力部２３から出力された傾き絶対値情報を乗算して得られる値、すなわち、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの情報（以下、「傾き情報」とも称する）を出力するようになっている。

累積加算部２６は、乗算部２４から出力された変調用信号の傾き情報を所定のクロック周期Ｔｃｌｋごとに累積加算することで、変調用信号を発生するようになっている。

オフセット加算部２７は、累積加算部２６により発生された変調用信号の全体を必要に応じてオフセットすることで、所望の変調用信号を出力するようになっている。例えば、オフセット加算部２７は、時間幅ｄｔ０の第０区間における周波数偏移の分だけ変調用信号の全体をオフセットする。

切替制御部２５は、累積加算部２６により発生される変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を含む切替制御信号が外部から入力されるようになっている。切替制御信号は、切替指示のタイミングで１から０に変化する信号である。切替制御部２５は、切替指示が入力された後に、変調用信号の波形のパターンを、周期的バーストモードの波形パターンから連続的モードの波形パターンを経て定常状態モードの波形パターンに切り替える。このとき、切替制御部２５は、その切替タイミングを制御するための第１切替タイミング制御信号又は第２切替タイミング制御信号をＳＥＬ２２ｄ及びＳＥＬ２３ｄに出力するようになっている。

なお、本実施形態では、周期的バーストモードの波形パターンを「第１パターン」、連続的モードの波形パターンを「第２パターン」、定常状態モードの波形パターンを「第３パターン」とも称する。ここで、切替指示は、例えば、ＤＵＴが備えるリンク状態管理機構がトレーニング中の状態から定常状態に遷移したことを示すものであり、ＳＳＣ発生器１の外部から切替制御部２５に入力される。あるいは、切替指示は、操作部４０への操作入力により、任意のタイミングで切替制御部２５に与えられてもよい。

図１に示すように、切替制御部２５は、フレーム周波数カウント部２１によるカウント値に基づいて、変調用信号の波形パターンのフレームの先頭を検出する先頭検出部３３を含む。

先頭検出部３３は、フレームの先頭を検出したときに１を出力し、フレームの先頭を検出していないときに０を出力するようになっている。ここで、先頭検出部３３は、フレーム周波数カウント部２１のカウント値が０になったときに、フレームの先頭を検出したと判断する。

図３に示すように、切替制御部２５は、上記の切替指示が外部から入力されたタイミング以後に、先頭検出部３３によりフレームの先頭が検出されたときに、第１切替タイミング制御信号を０から１に切り替えるようになっている。これにより、変調用信号の波形のパターンが第１パターンから第２パターンに切り替わる。なお、第１パターンと第２パターンのパターン周期、すなわち、第０区間から第９区間までの１フレームの長さは互いに等しい。つまり、切替制御部２５は、第０区間の先頭において変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替えるようになっている。

第１切替タイミング制御信号は、傾き正負情報出力部２２と、傾き絶対値情報出力部２３とに入力される。傾き正負情報出力部２２は、第１切替タイミング制御信号が０から１に切り替わったタイミングで、第１パターンの傾き正負情報に代えて第２パターンの傾き正負情報を出力する。また、傾き絶対値情報出力部２３は、第１切替タイミング制御信号が０から１に切り替わったタイミングで、第１パターンの傾き絶対値情報に代えて第２パターンの傾き絶対値情報を出力する。

また、切替制御部２５は、変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替えたタイミング以後に、先頭検出部３３によりフレームの先頭が検出されたときに、第２切替タイミング制御信号を０から１に切り替えるようになっている。これにより、変調用信号の波形のパターンが第２パターンから第３パターンに切り替わる。

第２切替タイミング制御信号は、傾き正負情報出力部２２と、傾き絶対値情報出力部２３とに入力される。傾き正負情報出力部２２は、第２切替タイミング制御信号が０から１に切り替わったタイミングで、第２パターンの傾き正負情報に代えて第３パターンの傾き正負情報を出力する。また、傾き絶対値情報出力部２３は、第２切替タイミング制御信号が０から１に切り替わったタイミングで、第２パターンの傾き絶対値情報に代えて第３パターンの傾き絶対値情報を出力する。

つまり、切替制御信号が１から０に変化してから初めてのフレームの先頭で、第１切替タイミング制御信号がＯＦＦからＯＮに変化する。さらに、切替制御信号が１から０に変化してから２回目のフレームの先頭で、第２切替タイミング制御信号がＯＦＦからＯＮに変化する。

このように、切替制御部２５は、フレーム周波数カウント部２１によるカウント値に基づいて、傾き正負情報出力部２２から出力される傾き正負情報のパターンと、傾き絶対値情報出力部２３から出力される傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えることで、累積加算部２６により発生される変調用信号の波形のパターンを切り替える。ここで、「傾き正負情報のパターン」とは、第１パターンの傾き正負情報、第２パターンの傾き正負情報、及び第３パターンの傾き正負情報のいずれかを指している。また、「傾き絶対値情報のパターン」とは、第１パターンの傾き絶対値情報、第２パターンの傾き絶対値情報、及び第３パターンの傾き絶対値情報のいずれかを指している。

図１に示す操作部４０は、ユーザによる操作入力を受け付けるためのものであり、例えば表示部４１の表示画面に対応する入力面への接触操作による接触位置を検出するためのタッチセンサを備えるタッチパネルで構成される。操作部４０は、ユーザが表示画面に表示されている特定の項目の位置を指やスタイラス等で触れた際に、タッチセンサが表示画面上で検出した位置と項目の位置との一致を認識することにより、各項目に割り当てられた機能を実行するための信号を変調制御部４２に出力する。操作部４０は、表示部４１に操作可能に表示されるものであってもよく、あるいは、キーボード又はマウスのような入力デバイスを含んで構成されるものであってもよい。

ユーザによる操作部４０への操作入力により、所望の規格に応じたスペクトラム拡散が施されたＳＳＣ変調信号を発生するために必要な設定情報として、スプレッド方式の選択、変調周波数、基準信号発生源１０から出力される基準信号の基準周波数Ｆｃ、任意の時間区間ごとの周波数偏移（基準周波数Ｆｃに対する変調の割合）などの設定を行うことが可能である。さらに、ユーザによる操作部４０への操作入力により、周期的バーストモードから連続的モードを経て定常状態モードに切り替えるための切替指示を変調制御部４２から切替制御部２５に出力させることも可能である。

表示部４１は、液晶ディスプレイやＣＲＴ等の表示機器で構成され、変調制御部４２による表示制御に基づき、ＳＳＣ発生器１に関する設定項目画面や、設定項目画面において各種条件を設定するためのボタン、ソフトキー、プルダウンメニュー、テキストボックスなどの操作対象の表示を行うようになっている。

変調制御部４２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどを含むマイクロコンピュータ又はパーソナルコンピュータ等で構成され、ＳＳＣ発生器１を構成する上記各部の動作を制御するものである。また、変調制御部４２は、ＲＯＭ等に記憶された所定のプログラムをＲＡＭに移してＣＰＵで実行することにより、変調用信号発生器２０の少なくとも一部をソフトウェア的に構成することが可能である。なお、変調用信号発生器２０の少なくとも一部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのデジタル回路で構成することも可能である。あるいは、変調用信号発生器２０の少なくとも一部は、デジタル回路によるハードウェア処理と所定のプログラムによるソフトウェア処理とを適宜組み合わせて構成することも可能である。

図１に示す変調制御部４２は、操作部４０に対する操作入力に応じて、変調用信号の波形を制御するものである。例えば、変調制御部４２は、操作部４０に対する操作入力に応じて、変調用信号発生器２０から出力される変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンを経て第３パターンへ切り替えるようになっている。さらに、変調制御部４２は、変調用信号発生器２０を構成する上記各部の動作を制御するようになっている。

以下、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す変調用信号の波形を決定する各種パラメータについて説明する。なお、これらのパラメータは、操作部４０に対する操作入力に応じて変調制御部４２に設定されるようになっている。

「SSC_Deviation」は、変調用信号の三角波の波形部分の周波数偏移の振幅を示すパラメータである。例えばＵＳＢ４の規格の要求では、「SSC_Deviation」の値には５０００ｐｐｍと５６００ｐｐｍと５８００ｐｐｍが含まれるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「SSC_Deviation」として例えば０～７０００ｐｐｍの範囲で任意の値を設定可能である。

「SSC_Frequency」は、変調用信号の波形の変調周波数を示すパラメータである。例えばＵＳＢ４の規格の要求では、「SSC_Frequency」の値には３２ｋＨｚと３６ｋＨｚが含まれるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「SSC_Frequency」として例えば２８～３７ｋＨｚの範囲で任意の値を設定可能である。なお、変調周波数とは、変調用信号における三角波の波形部分の周波数を指しており、周期的バーストモードや連続的モードの波形パターンのフレームの周波数は、変調周波数の１／４の値となる。

「Initial_Frequency」は、複数の時間区間のうちの第０区間における基準周波数Ｆｃからの変調用信号の波形の周波数偏移を示すパラメータである。例えばＵＳＢ４の規格の要求では、「Initial_Frequency」の値には＋３００ｐｐｍ，０ｐｐｍ，－３００ｐｐｍが含まれるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「Initial_Frequency」として例えば－１０００～１０００ｐｐｍの範囲の任意の値を設定可能である。

「Minimum_SSC_Deviation」は、変調用信号の波形の周波数偏移の最小値を示すパラメータである。例えばＵＳＢ４の規格の要求では、「Minimum_SSC_Deviation」の値には－５０００ｐｐｍ，－４７００ｐｐｍ，－５３００ｐｐｍ，－５６００ｐｐｍが含まれるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「Minimum_SSC_Deviation」として例えば－７０００ｐｐｍから後述する「Overshoot_Peak－Step2」ｐｐｍと「Initial_Frequency」ｐｐｍとのいずれか小さい方までの範囲で任意の値を設定可能である。

「Maximum_SSC_Deviation」は、第５区間から第８区間までの三角波の周波数偏移の最大値を示すパラメータであり、「Minimum_SSC_Deviation」と「SSC_Deviation」との和として、下記の式（１）に示すように算出される。

「Overshoot_Peak」は、複数の時間区間のうちの第１区間の最後における、基準周波数Ｆｃからの変調用信号の波形の周波数偏移を示すパラメータである。ＵＳＢ４の規格の要求では、「Overshoot_Peak」の値は１３００ｐｐｍであるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「Overshoot_Peak」として例えば「Initial_Frequency」から「SSC_Deviation」までの範囲の任意の値を設定可能である。

「Step1」は、複数の時間区間のうちの第２区間における変調用信号の波形の周波数偏移を示すパラメータである。ＵＳＢ４の規格の要求では、「Step1」の値は１４００ｐｐｍであるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「Step1」として例えば、０から後述する「Step2」までの任意の値を設定可能である。また、ＤＰ１．４の場合には、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「Step1」として例えば、０から「Overshoot_Peak－Minimum_SSC_Deviation」までの範囲の任意の値を設定可能である。

「Step2」は、複数の時間区間のうちの第３区間における変調用信号の波形の周波数偏移を示すパラメータである。ＵＳＢ４の規格の要求では、「Step2」の値は２２００ｐｐｍであるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、「Step2」として例えば「Step1」から「Overshoot Peak-Minimum_SSC_Deviation」までの範囲の任意の値を設定可能である。なお、ＤＰ１．４の場合には「Step2」は存在しない。

「SSC_slope」は、第５区間から第９区間までの三角波の傾きを示すパラメータであり、「SSC_Deviation」と「SSC_Frequency」とを用いて、下記の式（２）により算出される。

ｄｔ１は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが非線形である第１区間の時間幅を示すパラメータである。ＵＳＢ４の規格の要求では、ｄｔ１の値は０．５μｓであるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、ｄｔ１として例えば０．１～１．５μｓの範囲で任意の値を設定可能である。

ｄｔ２は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが線形である第２区間の時間幅を示すパラメータである。ｄｔ２の値は、ＵＳＢ４の規格の要求では０．２μｓであり、ＤＰ１．４の規格の要求では１．０μｓであるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、ｄｔ２として例えば０．１～１．５μｓの範囲で任意の値を設定可能である。

ｄｔ３は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが線形である第３区間の時間幅を示すパラメータである。ｄｔ３の値は、ＵＳＢ４の規格の要求では０．８μｓであるが、変調制御部４２には操作部４０への操作入力により、ｄｔ３として例えば０．１～１．５μｓの範囲で任意の値を設定可能である。一方、ＤＰ１．４の場合には、ｄｔ３の値は、後述する式（５）により算出されるｄｔ５を用いて、下記の式（３）により算出される。

ｄｔ４は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが線形である第４区間の時間幅を示すパラメータであり、「Overshoot_Peak」と、「Step2」と、「Minimum_SSC_Deviation」と、「SSC_slope」とを用いて、下記の式（４）により算出される。一方、ＤＰ１．４の場合には、ｄｔ４＝０である。

ｄｔ５は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが線形である第５区間の時間幅を示すパラメータであり、「SSC_Frequency」を用いて、下記の式（５）に示すように算出される。

ｄｔ９は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが線形である第９区間の時間幅を示すパラメータである。ｄｔ９は、周期的バーストモードの場合は、ｄｔ５と、「Initial_Frequency」と、「Maximum_SSC_Deviation」と、「SSC_slope」とを用いて、下記の式（６）により算出される。一方、連続的モードの場合には、ｄｔ９＝ｄｔ５である。また、ＤＰ１．４の場合も、ｄｔ９＝ｄｔ５である。

ｄｔ０は、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きが０である第０区間の時間幅を示すパラメータであり、下記の式（７）に示すように、第１区間から第９区間までの時間幅の和を、変調用信号の１フレームの時間幅から減算することで得られる。

ところで、累積加算部２６においては、動作クロックの分解能や、使用可能なビット数の制限などによって、変調用信号の波形のフレームの先頭（若しくは最後尾）で出力が元の値に正しく戻らないことが起こり得る。このような場合、図４（ａ）に示すように、時間の経過とともに元の値からのずれが積算されて、周波数偏移の中心周波数が変化してしまうという問題がある。そこで、累積加算部２６は、図４（ｂ）に示すように、フレーム周波数カウント部２１のカウント値に基づいて、変調用信号の波形の１フレームごとの値を所定値にリセットするようになっている。例えば、累積加算部２６は、変調用信号の波形のフレームの先頭（若しくは最後尾）の値を「Initial_Frequency」の値にリセットしてもよい。

図１に示す変調部３５は、変調用信号発生器２０のオフセット加算部２７から出力された変調用信号で基準信号発生源１０から出力された基準信号を周波数変調してＳＳＣ変調信号を発生するものであり、加算器３５ａを含んで構成される。

加算器３５ａは、基準信号発生源１０から入力される基準信号と、変調用信号発生器２０から入力される変調用信号とを加算することにより、周波数をスペクトラム拡散したＳＳＣ変調信号を出力する。

以下、本実施形態のＳＳＣ発生器１を用いるスペクトラム拡散クロック発生方法について、図５のフローチャートを参照しながらその処理の一例を説明する。

まず、ユーザによる操作部４０への操作入力により、ＳＳＣ変調に関する各種パラメータとして、所望の規格、スプレッド方式、基準周波数Ｆｃ、「SSC_Deviation」、「SSC_Frequency」、「Initial_Frequency」、「Minimum_SSC_Deviation」、「Overshoot_Peak」、「Step1」、「Step2」、ｄｔ１、ｄｔ２、ｄｔ３などの情報が入力される（ステップＳ１）。

次に、変調制御部４２は、ステップＳ１でユーザにより入力された各種パラメータを、基準信号発生源１０や変調用信号発生器２０に設定する（変調制御ステップＳ２）。

次に、基準信号発生源１０は、基準周波数Ｆｃの基準信号を発生する（基準信号発生ステップＳ３）。

次に、フレーム周波数カウント部２１は、所定のクロック周期Ｔｃｌｋのカウントを開始する（フレーム周波数カウントステップＳ４）。

次に、変調用信号発生器２０は、周期的バーストモード時の変調用信号（第１パターン）を発生する（変調用信号発生ステップ）。このとき、変調部３５は、変調用信号発生器２０から出力された周期的バーストモード時の変調用信号で基準信号発生源１０から出力された基準信号を周波数変調して、ＳＳＣ変調の掛かった信号（ＳＳＣ変調信号）を発生する（変調ステップＳ５）。

次に、切替制御部２５は、変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示が外部から入力されたか否かを判断する（切替制御ステップＳ６）。切替指示が切替制御部２５に入力されていない場合には、再びステップＳ５以降の処理が実行される。一方、切替指示が切替制御部２５に入力された場合には、引き続きステップＳ７の処理が実行される。

次に、先頭検出部３３は、フレーム周波数カウントステップＳ４によるカウント値に基づいて、フレームの先頭を検出したときに１を出力し、パターン周期の先頭を検出していないときに０を出力する（先頭検出ステップＳ７）。先頭検出部３３がフレームの先頭を検出していない場合には、再びステップＳ５以降の処理が実行される。一方、先頭検出部３３がフレームの先頭を検出した場合には、引き続きステップＳ８の処理が実行される。

次に、切替制御部２５は、変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替える制御を行う。これにより、変調用信号発生器２０は、連続的モード時の変調用信号（第２パターン）を発生する（変調用信号発生ステップ）。このとき、変調部３５は、変調用信号発生器２０から出力された連続的モード時の変調用信号で基準信号発生源１０から出力された基準信号を周波数変調して、ＳＳＣ変調信号を発生する（変調ステップＳ８）。

次に、先頭検出部３３は、フレーム周波数カウントステップＳ４によるカウント値に基づいて、フレームの先頭を検出したときに１を出力し、パターン周期の先頭を検出していないときに０を出力する（先頭検出ステップＳ９）。先頭検出部３３がフレームの先頭を検出していない場合には、再びステップＳ８以降の処理が実行される。一方、先頭検出部３３がフレームの先頭を検出した場合には、引き続きステップＳ１０の処理が実行される。

次に、切替制御部２５は、変調用信号の波形のパターンを第２パターンから第３パターンに切り替える制御を行う。これにより、変調用信号発生器２０は、定常状態モード時の変調用信号（第３パターン）を発生する（変調用信号発生ステップ）。このとき、変調部３５は、変調用信号発生器２０から出力された定常状態モード時の変調用信号で基準信号発生源１０から出力された基準信号を周波数変調して、ＳＳＣ変調信号を発生する（変調ステップＳ１０）。

次に、変調制御部４２は、ＳＳＣ変調を停止する指示が操作部４０に入力されたか否かを判断する（ステップＳ１１）。ＳＳＣ変調を停止する指示が操作部４０に入力されていない場合には、引き続きステップＳ１０以降の処理が実行される。一方、ＳＳＣ変調を停止する指示が操作部４０に入力された場合には、変調制御部４２は、上記一連のスペクトラム拡散クロック発生処理を終了する。

なお、各変調用信号発生ステップは、フレーム周波数カウントステップＳ４と、傾き正負情報出力ステップと、傾き絶対値情報出力ステップと、乗算ステップと、累積加算ステップと、切替制御ステップＳ６～Ｓ１０と、を含む。フレーム周波数カウントステップＳ４は、変調用信号の波形のパターンのフレームごとに所定のクロック周期Ｔｃｌｋをカウントする。傾き正負情報出力ステップは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの正負を表す傾き正負情報を出力する。傾き絶対値情報出力ステップは、フレーム周波数カウント部２１からのカウント値に基づいて、変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの絶対値を表す傾き絶対値情報を出力する。

乗算ステップは、傾き正負情報出力ステップから出力された傾き正負情報と、傾き絶対値情報出力ステップから出力された傾き絶対値情報を乗算して得られる傾きを表す傾き情報を出力する。累積加算ステップは、乗算ステップから出力された傾き情報を所定のクロック周期Ｔｃｌｋごとに累積加算することで、変調用信号を発生する。切替制御ステップＳ６～Ｓ１０は、フレーム周波数カウントステップＳ４によるカウント値に基づいて、傾き正負情報出力ステップから出力される傾き正負情報のパターンと、傾き絶対値情報出力ステップから出力される傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えることで、累積加算ステップにより発生される変調用信号の波形のパターンを切り替える。

以上説明したように、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形パターンのフレームごとに所定のクロック周期Ｔｃｌｋをカウントするフレーム周波数カウント部２１のカウント値に基づいて、傾き正負情報出力部２２から出力される傾き正負情報のパターンと、傾き絶対値情報出力部２３から出力される傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えるようになっている。この構成により、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形パターンを所定のクロック周期Ｔｃｌｋに基づくタイミングで切り替えることができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、フレーム周波数カウント部２１によるカウント値に基づいて、変調用信号の波形パターンのフレームの先頭を検出する先頭検出部３３を備えている。この構成により、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、任意のタイミングで変調用信号の波形パターンの切替指示を受信しても、フレームの先頭のタイミングで波形パターンを第１パターンから第２パターンに切り替えることができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形パターンを第１パターンから第２パターンに切り替えてから、再びフレームの先頭を検出したタイミングで、変調用信号の波形パターンを第３パターンに切り替えるようになっている。この構成により、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形パターンを第１パターンから第２パターンに切り替えてから１フレーム周期分の時間が経過したタイミングで、変調用信号の波形パターンを第３パターンに切り替えることができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、操作部４０への操作入力により変調用信号の各種パラメータを任意に設定することができるため、あらかじめ波形ファイルを用意することなく、用途に応じて様々な波形をその都度生成することができる。特に、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、規格の要求を超えた変調用信号の各種パラメータを設定することが可能であるため、規格外のＳＳＣ変調信号に対するＤＵＴの耐性を試験することもできる。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態に係るパルスパターン発生装置及びパルスパターン発生方法、並びに、誤り率測定装置及び誤り率測定方法について、図面を参照しながら説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、第１の実施形態と同様の動作についても適宜説明を省略する。

図６に示すように、第２の実施形態に係る誤り率測定装置１００は、ＤＵＴ２００から送信される被測定信号のＢＥＲを測定するものであって、パルスパターン発生装置５０と、データ記憶部５１と、信号受信部５２と、同期検出部５３と、誤り率算出部５４と、操作部５５と、表示部５６と、制御部５７と、を備える。

データ記憶部５１は、ＲＡＭなどのメモリによって構成され、基準になるデータ信号（低レベル電圧：「０」と高レベル電圧：「１」のデータ）をあらかじめ記憶している。

図７に示すように、パルスパターン発生装置５０は、スペクトラム拡散されたＳＳＣ変調信号を用いて所望のパルスパターン信号を発生するものであり、第１の実施形態のＳＳＣ発生器１と、パルスパターン発生部２と、を備える。

パルスパターン発生装置５０は、データ記憶部５１から読み込んだデータ信号を、ＳＳＣ発生器１により発生されたＳＳＣ変調信号を用いて変調することにより、パルスパターン信号を生成する。そして、パルスパターン発生装置５０は、このようにして生成されたパルスパターン信号を試験信号としてＤＵＴ２００に送信するようになっている。このとき、ＤＵＴ２００は、パルスパターン発生装置５０から送信されたパルスパターン信号を受信して、受信したパルスパターン信号を被測定信号として信号受信部５２に送信する。

パルスパターン発生部２は、ＳＳＣ発生器１により発生されたＳＳＣ変調信号と、データ記憶部５１から入力されるデータ信号を入力とし、データ信号をＳＳＣ変調信号で変調した所望の繰り返しパターンによるパルスパターン信号を発生するようになっている。例えば、パルスパターン発生部２は、ＤＵＴ２００に入力する既知パターンのパルスパターン信号（試験信号）として、ＳＳＣ変調信号により変調されたＰＲＢＳ（Pseudo-Random Bit Sequence：擬似ランダム・ビット・シーケンス）パターン、繰り返し信号としての０，１の連続パターン、任意のパターンからなるプログラマブルパターンを発生する。

図６に示す信号受信部５２は、ＤＵＴ２００から送信された被測定信号を受信し、受信した被測定信号を同期検出部５３に出力するようになっている。また、信号受信部５２は、判断部５２ａと、切替指示出力部５２ｂとを含む。

判断部５２ａは、遷移トリガに基づいて、ＤＵＴ２００に搭載されたリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したか否かを判断するようになっている。ここで、この遷移トリガは、ＤＵＴ２００のリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したことを示すトリガであり、ＤＵＴ２００から送信されたものであってもよく、ＤＵＴ２００から送信された被測定信号に基づいて信号受信部５２が生成したものであってもよい。

切替指示出力部５２ｂは、判断部５２ａによりＤＵＴ２００のリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したと判断された場合に、ＳＳＣ発生器１の切替制御部２５に、変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を出力するようになっている。

同期検出部５３は、データ記憶部５１から読み込んだデータ信号と、信号受信部５２から出力された被測定信号との同期を取るようになっている。そして、同期検出部５３は、同期が取れた状態の被測定信号を誤り率算出部５４に出力する。

誤り率算出部５４は、ＤＵＴ２００を試験するための試験信号の入力に伴ってＤＵＴ２００から出力される被測定信号と試験信号とを比較して、被測定信号の誤り率を算出するものである。例えば、誤り率算出部５４は、同期検出部５３から出力された被測定信号と、データ記憶部５１に記憶されているデータ信号とを順次比較することにより、被測定信号の誤りビットを検出するとともに、被測定信号のＢＥＲを算出するようになっている。

操作部５５は、ユーザによる操作入力を受け付けるためのものであり、第１の実施形態における操作部４０と同様に構成され、ユーザによる表示部５６の表示画面に対応する入力面への接触操作が制御部５７に通知されるようになっている。

表示部５６は、第１の実施形態における表示部４１と同様に構成され、制御部５７による表示制御に基づき、誤り率算出部５４により算出された被測定信号のＢＥＲなどの各種表示内容を表示するようになっている。

制御部５７は、第１の実施形態における変調制御部４２と同様に構成され、誤り率測定装置１００を構成する上記各部の動作を制御するようになっている。また、制御部５７は、ＲＯＭ等に記憶された所定のプログラムをＲＡＭに移して実行することにより、誤り率算出部５４の少なくとも一部をソフトウェア的に構成することが可能である。なお、誤り率算出部５４の少なくとも一部は、ＦＰＧＡやＡＳＩＣなどのデジタル回路で構成することも可能である。あるいは、誤り率算出部５４の少なくとも一部は、デジタル回路によるハードウェア処理と所定のプログラムによるソフトウェア処理とを適宜組み合わせて構成することも可能である。

なお、本実施形態における操作部５５、表示部５６、及び制御部５７は、それぞれ第１の実施形態における操作部４０、表示部４１、及び変調制御部４２を兼ねていてもよい。

ＤＵＴ２００は、リンク状態管理機構を搭載しており、リンク状態管理機構が例えば図９に示すような任意のステートに遷移した状態で、誤り率測定装置１００から入力された試験信号を誤り率測定装置１００の被測定信号として出力する（折り返す）ようになっている。ＤＵＴ２００が対応する規格の例としては、ＰＣＩｅ Ｇｅｎ１～４、ＵＳＢ３．１～４、ＤＰ１．４、ＣＥＩ（Common Electrical Interface）、Ethernet（登録商標）、InfiniBandなどが挙げられる。

ＤＵＴ２００は、信号受信部２１０と、信号送信部２２０と、を含む。さらに、信号受信部２１０は、クロック再生回路２１１と、データ抽出部２１２と、を含む。

クロック再生回路２１１は、誤り率測定装置１００から送信された試験信号から再生クロック信号を生成する。データ抽出部２１２は、クロック再生回路２１１から出力される再生クロック信号を動作クロックとして使用して、誤り率測定装置１００から入力された試験信号のデータを抽出し、抽出したデータを信号送信部２２０に出力する。例えば、データ抽出部２１２は、少なくとも１つの０／１判定器を有しており、各０／１判定器にクロック再生回路２１１からの再生クロック信号が入力されることで、誤り率測定装置１００から送信された試験信号のレベルの判定を再生クロック信号のタイミングで行うことができる。

信号送信部２２０は、データ抽出部２１２により抽出された試験信号のデータを被測定信号として誤り率測定装置１００に出力するようになっている。また、信号送信部２２０は、ＤＵＴ２００のリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したことを示す遷移トリガを、誤り率測定装置１００の信号受信部５２に送信するようになっていてもよい。

以下、本実施形態のパルスパターン発生方法及び誤り率測定方法について、図８のフローチャートを参照しながらその処理の一例を説明する。

まず、パルスパターン発生装置５０のＳＳＣ発生器１は、ＳＳＣ変調信号を発生する（ステップＳ３１）。

次に、パルスパターン発生装置５０のパルスパターン発生部２は、データ記憶部５１から読み込んだデータ信号をＳＳＣ変調信号で変調して、所望の繰り返しパターンによるパルスパターン信号を発生する（ステップＳ３２）。

次に、判断部５２ａは、ＤＵＴ２００のリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したか否かを判断する（判断ステップＳ３３）。この判断は、ＤＵＴ２００から遷移トリガが送信されたか否か、あるいは、ＤＵＴ２００から送信された被測定信号に基づいて信号受信部５２が遷移トリガを生成したか否かに基づいて行われる。

次に、切替指示出力部５２ｂは、判断ステップＳ３３によりＤＵＴ２００のリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したと判断された場合に、スペクトラム拡散クロック発生方法の切替制御ステップＳ６に、変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を出力する（切替指示出力ステップＳ３４）。

次に、誤り率算出部５４は、ＤＵＴ２００を試験するための試験信号の入力に伴ってＤＵＴ２００から出力される被測定信号と試験信号とを比較して、被測定信号の誤り率を算出する（誤り率算出ステップＳ３５）。ここで、試験信号は、ステップＳ３２により発生されたパルスパターン信号である。

以上説明したように、本実施形態に係るパルスパターン発生装置５０は、ＳＳＣ発生器１からのＳＳＣ変調信号とデータ記憶部５１から入力されるデータ信号とから所望の繰り返しパターンによるパルスパターン信号を発生することができる。

また、本実施形態に係る誤り率測定装置１００は、ＳＳＣ変調信号により変調されたパルスパターン信号を試験信号として用いて、ＤＵＴ２００のリンク状態管理機構が所定のステートに遷移した場合に、ＤＵＴ２００の誤り率測定を行うことができる。

１ ＳＳＣ発生器
２ パルスパターン発生部
１０ 基準信号発生源
２０ 変調用信号発生器
２１ フレーム周波数カウント部
２２ 傾き正負情報出力部
２３ 傾き絶対値情報出力部
２４ 乗算部
２５ 切替制御部
２６ 累積加算部
２７ オフセット加算部
３３ 先頭検出部
３５ 変調部
３５ａ 加算器
４２ 変調制御部
５０ パルスパターン発生装置
５１ データ記憶部
５２ 信号受信部
５２ａ 判断部
５２ｂ 切替指示出力部
５３ 同期検出部
５４ 誤り率算出部
１００ 誤り率測定装置
２００ ＤＵＴ
２１０ 信号受信部
２１１ クロック再生回路
２１２ データ抽出部
２２０ 信号送信部

Claims (10)

1. 基準周波数Ｆｃの基準信号を発生する基準信号発生源（１０）と、
   変調用信号を発生する変調用信号発生器（２０）と、
   前記変調用信号で前記基準信号を周波数変調してスペクトラム拡散クロック信号を発生する変調部（３５）と、を備え、
   前記変調用信号発生器は、
   前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの正負を表す傾き正負情報を出力する傾き正負情報出力部（２２）と、
   前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの絶対値を表す傾き絶対値情報を出力する傾き絶対値情報出力部（２３）と、
   前記傾き正負情報と前記傾き絶対値情報を乗算して得られる前記傾きを表す傾き情報を出力する乗算部（２４）と、
   前記傾き情報を所定のクロック周期ごとに累積加算することで、前記変調用信号を発生する累積加算部（２６）と、
   前記変調用信号の波形のパターンのフレームごとに前記所定のクロック周期をカウントするフレーム周波数カウント部（２１）と、
   前記フレーム周波数カウント部によるカウント値に基づいて、前記傾き正負情報出力部から出力される前記傾き正負情報のパターンと、前記傾き絶対値情報出力部から出力される前記傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えることで、前記累積加算部により発生される前記変調用信号の波形のパターンを切り替える切替制御部（２５）と、を備えることを特徴とするスペクトラム拡散クロック発生器。
2. 前記切替制御部は、前記フレーム周波数カウント部によるカウント値に基づいて、前記フレームの先頭を検出する先頭検出部（３３）を含み、
   前記切替制御部は、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示が外部から入力されたタイミング以後に、前記先頭検出部により前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のスペクトラム拡散クロック発生器。
3. 前記切替制御部は、前記変調用信号の波形のパターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替えたタイミング以後に、前記先頭検出部により前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを前記第２パターンから第３パターンに切り替えることを特徴とする請求項２に記載のスペクトラム拡散クロック発生器。
4. 基準周波数Ｆｃの基準信号を発生する基準信号発生ステップ（Ｓ３）と、
   変調用信号を発生する変調用信号発生ステップ（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０）と、
   前記変調用信号で前記基準信号を周波数変調してスペクトラム拡散クロック信号を発生する変調ステップ（Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０）と、を含み、
   前記変調用信号発生ステップは、
   前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの正負を表す傾き正負情報を出力する傾き正負情報出力ステップと、
   前記変調用信号の波形の周波数偏移の傾きの絶対値を表す傾き絶対値情報を出力する傾き絶対値情報出力ステップと、
   前記傾き正負情報と前記傾き絶対値情報を乗算して得られる前記傾きを表す傾き情報を出力する乗算ステップと、
   前記傾き情報を所定のクロック周期ごとに累積加算することで、前記変調用信号を発生する累積加算ステップと、
   前記変調用信号の波形のパターンのフレームごとに前記所定のクロック周期をカウントするフレーム周波数カウントステップ（Ｓ４）と、
   前記フレーム周波数カウントステップによるカウント値に基づいて、前記傾き正負情報出力ステップから出力される前記傾き正負情報のパターンと、前記傾き絶対値情報出力ステップから出力される前記傾き絶対値情報のパターンとをそれぞれ切り替えることで、前記累積加算ステップにより発生される前記変調用信号の波形のパターンを切り替える切替制御ステップ（Ｓ６～Ｓ１０）と、を含むことを特徴とするスペクトラム拡散クロック発生方法。
5. 前記切替制御ステップは、前記フレーム周波数カウントステップによるカウント値に基づいて、前記フレームの先頭を検出する先頭検出ステップ（Ｓ７，Ｓ９）を含み、
   前記切替制御ステップは、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示が外部から入力されたタイミング以後に、前記先頭検出ステップにより前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを第１パターンから第２パターンに切り替えることを特徴とする請求項４に記載のスペクトラム拡散クロック発生方法。
6. 前記切替制御ステップは、前記変調用信号の波形のパターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替えたタイミング以後に、前記先頭検出ステップにより前記フレームの先頭が検出されたときに、前記変調用信号の波形のパターンを前記第２パターンから第３パターンに切り替えることを特徴とする請求項５に記載のスペクトラム拡散クロック発生方法。
7. 前記請求項１から請求項３のいずれかに記載のスペクトラム拡散クロック発生器により発生された前記スペクトラム拡散クロック信号を用いてパルスパターン信号を発生することを特徴とするパルスパターン発生装置。
8. 前記請求項４から請求項６のいずれかに記載のスペクトラム拡散クロック発生方法により発生された前記スペクトラム拡散クロック信号を用いてパルスパターン信号を発生するステップ（Ｓ３２）を含むことを特徴とするパルスパターン発生方法。
9. 前記請求項７に記載のパルスパターン発生装置（５０）と、
   被試験対象（２００）に搭載されたリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したか否かを判断する判断部（５２ａ）と、
   前記判断部により前記リンク状態管理機構が所定のステートに遷移したと判断された場合に、前記スペクトラム拡散クロック発生器の前記切替制御部に、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を出力する切替指示出力部（５２ｂ）と、
   前記被試験対象を試験するための試験信号の入力に伴って前記被試験対象から出力される被測定信号と前記試験信号とを比較して、前記被測定信号の誤り率を算出する誤り率算出部（５４）と、を備え、
   前記試験信号は、前記パルスパターン発生装置により発生された前記パルスパターン信号であることを特徴とする誤り率測定装置。
10. 前記請求項８に記載のパルスパターン発生方法と、
    被試験対象（２００）に搭載されたリンク状態管理機構が所定のステートに遷移したか否かを判断する判断ステップ（Ｓ３３）と、
    前記判断ステップにより前記リンク状態管理機構が所定のステートに遷移したと判断された場合に、前記スペクトラム拡散クロック発生方法の前記切替制御ステップに、前記変調用信号の波形のパターンを切り替えるための切替指示を出力する切替指示出力ステップ（Ｓ３４）と、
    前記被試験対象を試験するための試験信号の入力に伴って前記被試験対象から出力される被測定信号と前記試験信号とを比較して、前記被測定信号の誤り率を算出する誤り率算出ステップ（Ｓ３５）と、を含み、
    前記試験信号は、前記パルスパターン発生方法により発生された前記パルスパターン信号であることを特徴とする誤り率測定方法。

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