JP7169500B2 - 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

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１１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１１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１２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１３（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１２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１３（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１２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。

なお、周期的バーストモードと連続的モードの波形パターンの第１区間（時間幅ｄｔ１）は、いずれも周波数偏移の傾きが一定ではない曲線状の波形になっている。

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１３（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

周期的バーストモード又は連続的モードの波形パターンの第４区間以降や、定常状態モードの波形パターンは、周波数偏移の傾きの絶対値が一定値であるため、ＣＰＵなどから常に同じ値を傾きの絶対値として指示すればよい。一方、周期的バーストモードと連続的モードの波形パターンの第１区間は、時間によって傾きの絶対値が変わるが、ＣＰＵからの指示で１クロックごとに傾きの絶対値を逐次変化させることは現実的ではないという問題がある。

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、トレーニング中の変調用信号の特定の時間区間における曲線状の波形を容易に生成す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、前記変調用信号を生成する累積加算部と、を備え、前記傾き絶対値情報出力部は、前記変調用信号の波形が曲線状になる時間区間において、Ｎ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を前記所定のクロック周期ごとに算出する曲線傾き算出部を含む構成である。

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、変調用信号の波形が曲線状になる第１区間において、Ｎ次の多項式に従って傾き絶対値情報を所定のクロック周期ごとに算出するため、トレーニング中の変調用信号の特定の時間区間における曲線状の波形を容易に生成することができる。

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、前記曲線傾き算出部は、前記変調用信号の波形が三角関数で表される時間区間において、前記三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を算出す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、変調用信号の波形が三角関数で表される第１区間において、その三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って傾き絶対値情報を算出するため、演算量を抑えて第１区間の傾き絶対値情報を算出することができる。

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、前記曲線傾き算出部は、少なくとも４つの乗算器と、少なくとも２つの加算器とにより構成され、前記少なくとも４つの乗算器及び前記少なくとも２つの加算器により前記傾き絶対値情報を算出す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においては、曲線傾き算出部を４つの乗算器と２つの加算器とにより構成できるため、例えばＦＰＧＡを用いて簡易に曲線傾き算出部を構成することができる。

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、前記曲線傾き算出部は、前記変調用信号の波形が２次関数で表される時間区間において、前記２次関数を微分して得られる１次関数に従って前記傾き絶対値情報を算出す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、変調用信号の波形が２次関数で表される第１区間において、その２次関数を微分して得られる１次関数に従って傾き絶対値情報を算出するため、演算量を抑えて第１区間の傾き絶対値情報を算出することができる。

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、前記曲線傾き算出部は、少なくとも１つの乗算器と、少なくとも１つの加算器とにより構成され、前記少なくとも１つの乗算器及び前記少なくとも１つの加算器により前記傾き絶対値情報を算出す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、曲線傾き算出部を１つの乗算器と１つの加算器とにより構成できるため、ＦＰＧＡを用いて簡易に曲線傾き算出部を構成することができる。

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、前記変調用信号を生成する累積加算ステップと、を含み、前記傾き絶対値情報出力ステップは、前記変調用信号の波形が曲線状になる時間区間において、Ｎ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を前記所定のクロック周期ごとに算出する曲線傾き算出ステップを含む構成である。

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、前記曲線傾き算出ステップは、前記変調用信号の波形が三角関数で表される時間区間において、前記三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を算出す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、前記曲線傾き算出ステップは、前記変調用信号の波形が２次関数で表される時間区間において、前記２次関数を微分して得られる１次関数に従って前記傾き絶対値情報を算出す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。

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。

本発明は、トレーニング中の変調用信号の特定の時間区間における曲線状の波形を容易に生成す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。 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拡大グラフである。 図１に示した周期的バーストモード傾き切替部及び連続的モード傾き切替部が有する曲線傾き算出部の構成を示す構成図であって、（ａ）はＵＳＢ４用の構成を示しており、（ｂ）はＤＰ１．４用の構成を示している。 （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。 図６のフローチャートにおけるステップＳ５の処理の詳細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。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１３（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１３（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１２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１３（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１３（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。

図３に示すように、周期的バーストモード時と連続的モード時の変調用信号の波形は、時間幅ｄｔ１の第１区間において曲線状になっている。このため、図４（ａ）又は（ｂ）に示すように、周期的バーストモード傾き切替部２３ａ及び連続的モード傾き切替部２３ｂは、変調用信号の波形が曲線状になる時間幅ｄｔ１の第１区間において、Ｎ次の時間の多項式に従って傾き絶対値情報を所定のクロック周期Ｔｃｌｋごとに算出する曲線傾き算出部２３０を含む。例えば、曲線傾き算出部２３０は、第１区間における変調用信号の波形が三角関数で表される場合に、その三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って傾き絶対値情報を算出するものであってもよい。

以下、第１区間における変調用信号の波形が三角関数で表される場合に、曲線傾き算出部２３０をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成する例について説明する。時間幅ｄｔ１の第１区間の周波数偏移の振幅をＡ、第１区間のクロックカウント数を表す変数をｘとすると、例えばＵＳＢ４用の変調用信号の第１区間の波形ｙは下記の式（１）のような正弦関数で表現できる。ここで、クロックカウント数ｘ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くものであり、第１区間の先頭で０となり、第１区間の最後でｄｔとなるように、第１区間の先頭で０に初期化されるものとする。

式（１）をｘで微分すると、下記の式（２）に示すように、波形ｙのクロックカウント数ｘごとの傾きを表現できる。

ＦＰＧＡは四則演算はできるが三角関数を直接演算することはできない。このため、上記の式（２）をマクローリン展開して、ＦＰＧＡが演算可能な形式に変換する必要がある。ここで、余弦関数ｃｏｓ（ｘ）のマクローリン展開は、下記の式（３）のように表される。

式（３）について、採用する次数を増やせば増やすほど、ｃｏｓ（ｘ）の近似の精度は高くなるが、ＦＰＧＡで使用するビット数が大きくなるとともに計算量が膨大になり、ＦＰＧＡに組み込むことが困難になってしまう。このため、本実施形態では、ｘの４乗の項までを採用することにする。これにより、式（２）は下記の式（４）のように近似される。なお、採用する次数は、上記の４に限らず、ＦＰＧＡのリソース等に応じて任意の値を選択することができる。

図４（ａ）は、式（４）をＦＰＧＡで表現した曲線傾き算出部２３０の構成を示している。すなわち、曲線傾き算出部２３０は、少なくとも４つの乗算器２３１，２３２，２３３，２３４と、少なくとも２つの加算器２３５，２３６とにより構成される。図４（ａ）において、ｃ１は、式（４）の第１項の定数πＡ／２ｄｔを表している。また、ｃ２は、式（４）の第２項の係数（πＡ／４ｄｔ）×（π／２ｄｔ）^２を表している。また、ｃ３は、式（４）の第３項の係数（πＡ／４８ｄｔ）×（π／２ｄｔ）^４を表している。

乗算器２３１は、クロックカウント数ｘを２乗して出力するようになっている。乗算器２３２は、乗算器２３１からの出力ｘ^２と、係数ｃ２とを乗算して出力するようになっている。乗算器２３３は、乗算器２３１からの出力ｘ^２を２乗して出力するようになっている。乗算器２３４は、乗算器２３３からの出力ｘ^４と、係数ｃ３とを乗算して出力するようになっている。加算器２３５は、定数ｃ１と、乗算器２３２からの出力ｃ２×ｘ^２とを加算して出力するようになっている。加算器２３６は、加算器２３５からの出力ｃ１＋ｃ２×ｘ^２と、乗算器２３４からの出力ｃ３×ｘ^４とを加算して出力するようになっている。

これにより、図４（ａ）に示す曲線傾き算出部２３０は、傾き絶対値情報ｃ１＋ｃ２×ｘ^２＋ｃ３×ｘ^４を第１区間にわたってクロックカウント数ｘごとに出力することができる。なお、図示は省略しているが、曲線傾き算出部２３０には、各乗算器２３１～２３４へ入力される２つのデータの入力タイミングや、各加算器２３５，２３６へ入力される２つのデータの入力タイミングを一致させるための遅延回路が適宜設けられている。

あるいは、曲線傾き算出部２３０は、第１区間における変調用信号の波形が２次関数で表される場合に、その２次関数を微分して得られる１次関数に従って傾き絶対値情報を算出するものであってもよい。

以下、第１区間における変調用信号の波形が２次関数で表される場合に、曲線傾き算出部２３０をＦＰＧＡで構成する例について説明する。時間幅ｄｔ１の第１区間の周波数偏移の振幅をＡ、第１区間のクロックカウント数を表す変数をｘとすると、例えばＤＰ１．４用の変調用信号の第１区間の波形ｙは下記の式（５）のような２次関数で表現できる。

式（５）をｘで微分すると、下記の式（６）に示すように、波形ｙのクロックカウント数ｘごとの傾きを表現できる。

図４（ｂ）は、式（６）をＦＰＧＡで表現した曲線傾き算出部２３０の構成を示している。すなわち、曲線傾き算出部２３０は、少なくとも１つの乗算器２３７と、少なくとも１つの加算器２３８とにより構成される。図４（ｂ）において、ｃ１は、式（６）の第１項の定数２Ａ／ｄｔを表している。また、ｃ２は、式（６）の第２項の係数－２Ａ／ｄｔ^２を表している。

乗算器２３７は、クロックカウント数ｘと、係数ｃ２とを乗算して出力するようになっている。加算器２３８は、定数ｃ１と、乗算器２３７からの出力ｃ２×ｘとを加算して出力するようになっている。これにより、図４（ｂ）に示す曲線傾き算出部２３０は、傾き絶対値情報ｃ１＋ｃ２×ｘを第１区間にわたってクロックカウント数ｘごとに出力することができる。なお、図示は省略しているが、曲線傾き算出部２３０には、乗算器２３７へ入力される２つのデータの入力タイミングや、加算器２３８へ入力される２つのデータの入力タイミングを一致させるための遅延回路が適宜設けられている。

つまり、図４（ａ）及び（ｂ）に示した曲線傾き算出部２３０は、可変パラメータをＡとｄｔのみとして第１区間における傾き絶対値情報を算出するようになっている。このため、パラメータＡとｄｔを適切な値に設定することで、曲線傾き算出部２３０は、所望の変調用信号の波形に応じた傾き絶対値情報を算出することができる。ここで、パラメータＡは、後述する「Overshoot_Peak」から「Initial_Frequency」を減算した値として、変調制御部４２から与えられる。また、パラメータｄｔは、時間幅ｄｔ１を所定のクロック周期Ｔｃｌｋで除算した値として、変調制御部４２から与えられる。

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１２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。

切替制御部２５は、周期的バーストモードを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含む切替制御信号が入力され、その切替タイミングを制御するための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、以降では、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。

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、変調用信号を生成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により生成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。

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１３（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（７）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「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（８）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（１１）により算出されるｄｔ５を用いて、下記の式（９）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（１０）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（１１）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り、ｄｔ５と、「Initial_Frequency」と、「Maximum_SSC_deviation」と、「SSC_slope」とを用いて、下記の式（１２）により算出される。一方、ＤＰ１．４の場合には、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（１３）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５（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５（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６及び図７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。ここでは、変調用信号発生器２０が周期的バーストモード時又は連続的モード時の変調用信号を生成する場合を例に挙げる。

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）。変調制御ステップＳ２は、ステップＳ４以降の処理によって生成される変調用信号の波形を制御するためのステップである。

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、傾き正負情報出力部２２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（傾き正負情報出力ステップＳ４）。

次に、傾き絶対値情報出力部２３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（傾き絶対値情報出力ステップＳ５）。

次に、乗算部２４は、傾き正負情報出力ステップＳ４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Ｓ５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（乗算ステップＳ６）。

次に、累積加算部２６は、乗算ステップＳ６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、変調用信号を生成する（累積加算ステップＳ７）。なお、ステップＳ４～Ｓ７は、変調用信号を発生する変調用信号発生ステップに相当する。

次に、変調部３５は、累積加算ステップＳ７から出力された変調用信号で基準信号発生ステップＳ３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Ｓ８）。

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Ｓ９）。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Ｓ４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。

以下、図７のフローチャートを参照しながら、図６のフローチャートにおけるステップＳ５の処理の詳細を説明する。ここでは、変調用信号の波形が曲線状になる時間幅ｄｔ１の第１区間における処理についてのみ説明する。

まず、変調制御部４２は、ステップＳ１でユーザにより入力された規格がＵＳＢ４であるかＤＰ１．４かを判断する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１においてユーザによりＵＳＢ４が入力されたと判断された場合、傾き絶対値情報出力部２３は、変調用信号の波形が三角関数（例えば、正弦関数）で表される第１区間において、その三角関数を微分して得られる関数（例えば、余弦関数）をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って傾き絶対値情報を所定のクロック周期Ｔｃｌｋごとに算出する（曲線傾き算出ステップＳ１２）。

一方、ステップＳ１１においてユーザによりＤＰ１．４が入力されたと判断された場合、傾き絶対値情報出力部２３は、変調用信号の波形が２次関数で表される第１区間において、その２次関数を微分して得られる１次関数に従って傾き絶対値情報を所定のクロック周期Ｔｃｌｋごとに算出する（曲線傾き算出ステップＳ１３）。

以上説明したように、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形が曲線状になる第１区間において、Ｎ次の多項式に従って傾き絶対値情報を所定のクロック周期Ｔｃｌｋごとに算出するため、トレーニング中の変調用信号の特定の時間区間における曲線状の波形を容易に生成することができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形が三角関数で表される第１区間において、その三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って傾き絶対値情報を算出するため、演算量を抑えて第１区間の傾き絶対値情報を算出することができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、曲線傾き算出部２３０を４つの乗算器２３１～２３４と２つの加算器２３５，２３６とにより構成できるため、ＦＰＧＡを用いて簡易に曲線傾き算出部２３０を構成することができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、変調用信号の波形が２次関数で表される第１区間において、その２次関数を微分して得られる１次関数に従って傾き絶対値情報を算出するため、演算量を抑えて第１区間の傾き絶対値情報を算出することができる。

また、本実施形態に係るＳＳＣ発生器１は、曲線傾き算出部２３０を１つの乗算器２３７と１つの加算器２３８とにより構成できるため、ＦＰＧＡを用いて簡易に曲線傾き算出部２３０を構成することができる。

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８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９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８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１１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１０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、ＳＳＣ発生器１の切替制御部２５に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
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
２６ 累積加算部
３５ 変調部
４２ 変調制御部
５０ パルスパターン発生装置
５４ 誤り率算出部
１００ 誤り率測定装置
２００ ＤＵＴ
２３０ 曲線傾き算出部
２３１，２３２，２３３，２３４，２３７ 乗算器
２３５，２３６，２３８ 加算器

Claims (12)

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、前記変調用信号を生成する累積加算部（２６）と、を備え、
   前記傾き絶対値情報出力部は、前記変調用信号の波形が曲線状になる時間区間において、Ｎ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を前記所定のクロック周期ごとに算出する曲線傾き算出部（２３０）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器。
2. 前記曲線傾き算出部は、前記変調用信号の波形が三角関数で表される時間区間において、前記三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を算出す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. 前記曲線傾き算出部は、少なくとも４つの乗算器（２３１～２３４）と、少なくとも２つの加算器（２３５，２３６）とにより構成され、前記少なくとも４つの乗算器及び前記少なくとも２つの加算器により前記傾き絶対値情報を算出す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. 前記曲線傾き算出部は、前記変調用信号の波形が２次関数で表される時間区間において、前記２次関数を微分して得られる１次関数に従って前記傾き絶対値情報を算出す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。
5. 前記曲線傾き算出部は、少なくとも１つの乗算器（２３７）と、少なくとも１つの加算器（２３８）とにより構成され、前記少なくとも１つの乗算器及び前記少なくとも１つの加算器により前記傾き絶対値情報を算出す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器。
6. 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～Ｓ７）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（Ｓ８）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（Ｓ４）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（Ｓ５）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（Ｓ６）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、前記変調用信号を生成する累積加算ステップ（Ｓ７）と、を含み、
   前記傾き絶対値情報出力ステップは、前記変調用信号の波形が曲線状になる時間区間において、Ｎ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を前記所定のクロック周期ごとに算出する曲線傾き算出ステップ（Ｓ１２，Ｓ１３）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。
7. 前記曲線傾き算出ステップは、前記変調用信号の波形が三角関数で表される時間区間において、前記三角関数を微分して得られる関数をマクローリン展開したＮ次の多項式に従って前記傾き絶対値情報を算出することを特徴とする請求項６に記載のスペクトラム拡散クロック発生方法。
8. 前記曲線傾き算出ステップは、前記変調用信号の波形が２次関数で表される時間区間において、前記２次関数を微分して得られる１次関数に従って前記傾き絶対値情報を算出することを特徴とする請求項６に記載のスペクトラム拡散クロック発生方法。
9. 前記請求項１から請求項５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。
10. 前記請求項６から請求項８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。
11. 前記請求項９に記載のパルスパターン発生装置（５０）と、
    被試験対象（２００）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。
12. 前記請求項１０に記載のパルスパターン発生方法と、
    被試験対象（２００）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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