JP2007281577A - Multicarrier receiver and receiving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のキャリアを用いて通信を行うマルチキャリア受信装置及びマルチキャリア受信方法に関する。 The present invention relates to a multicarrier receiving apparatus and a multicarrier receiving method that perform communication using a plurality of carriers.
ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式等の複数のサブキャリアを用いた伝送方式は、過酷な伝送路でも高品質の通信が可能となるという大きな利点を持っており、無線通信だけでなく電力線通信等の有線通信にも利用されている。 A transmission method using a plurality of subcarriers such as an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) method has a great advantage that high-quality communication is possible even in a harsh transmission path, such as power line communication as well as wireless communication. It is also used for wired communication.
複数のサブキャリアを用いた通信を行うマルチキャリア通信装置においては、送信側で、送信すべきビットデータをシンボルデータに変換し、シンボルデータにしたがってシンボルマッピングを行い、逆ＦＦＴ変換や逆ウェーブレット変換を行って時間軸上のデータに変換し、並列直列変換を行い、ＤＡ変換を行ってベースバンドアナログ信号に変換し、送信する。また、受信側では、受信信号をＡＤ変換してデジタル信号に変換し、直列並列変換を行い、ＦＦＴ変換やウェーブレット変換を行って周波数軸上のデータに変換し、デマッピングして受信ビットデータを得る。 In a multicarrier communication apparatus that performs communication using a plurality of subcarriers, on the transmission side, bit data to be transmitted is converted into symbol data, symbol mapping is performed according to the symbol data, and inverse FFT conversion or inverse wavelet conversion is performed. The data is converted to data on the time axis, parallel / serial conversion is performed, DA conversion is performed to convert the data into a baseband analog signal, and the data is transmitted. On the receiving side, the received signal is converted into a digital signal by AD conversion, serial / parallel conversion is performed, FFT conversion or wavelet conversion is performed to convert it to data on the frequency axis, and demapping is performed to convert the received bit data. obtain.
このようなマルチキャリア通信装置は、他の機器が伝送路に信号を送出している最中か否かを判断するキャリア検出機能を備えており、他の機器が伝送路を使用していないときに、送信要求があれば送信処理を行うようになっている。 Such a multi-carrier communication apparatus has a carrier detection function for determining whether or not other devices are sending signals to the transmission line, and when other devices are not using the transmission line. If there is a transmission request, transmission processing is performed.
マルチキャリア通信装置のキャリア検出は、例えば、（特許文献１）に示されるように、ＡＤ変換後のデジタル波形データを周波数軸上のデータに変換した後の信号に基づいて行うものがある。 Carrier detection of a multicarrier communication apparatus is performed based on a signal obtained by converting digital waveform data after AD conversion into data on the frequency axis, for example, as shown in (Patent Document 1).
この周波数軸上のデータに変換した後の信号に基づくキャリア検出は、複数のサブキャリアが等間隔に並んでいるというＯＦＤＭの特徴を踏まえ、隣接するサブキャリア間における周波数領域での相関を利用するため、高い検出精度を有する。
しかし、このキャリア検出方法では、伝送路上に１台の通信装置から信号が送信されている場合や、２台以上の通信装置から時間的なずれがなく同時に送信されている場合はキャリアを検出することができるが、２台以上の通信装置から時間的なずれがある状態で同時に送信されている場合に、信号が存在しているにも関わらずキャリア検出ができない場合がある。そのため、キャリア検出できない通信装置は、伝送路上に信号がないと判断し、伝送路上に信号を送出してしまい、送出された信号の衝突状態が連鎖的に発生した際に、通信ができなくなる場合がある。 However, in this carrier detection method, a carrier is detected when a signal is transmitted from one communication device on the transmission path, or when signals are transmitted simultaneously from two or more communication devices with no time lag. However, there may be a case where carrier detection cannot be performed despite the presence of a signal when two or more communication devices are simultaneously transmitting with a time lag. For this reason, a communication device that cannot detect a carrier determines that there is no signal on the transmission line, sends a signal on the transmission line, and cannot perform communication when a collision state of the transmitted signals occurs in a chained manner. There is.
図１０は、伝送路上に２台の通信装置から時間的なずれがなく同時に信号が送信されている場合の周波数スペクトルを示す図、図１１は、伝送路上に２台の通信装置から時間的なずれがあって同時に信号が送信されている場合の周波数スペクトルを示す図である。図１０（ａ）のように、時間的なずれがなく同時に送信されている場合は、図１０（ｂ）のように、全サブキャリアの周波数スペクトルが存在する（０でない）ため、隣接するサブキャリア間での相関をとることができる。一方、図１１（ａ）のように、ＯＦＤＭシンボル周期（Ｔｓ）の半分だけずれたタイミングで同時に送信されている場合は、図１１（ｂ）のように、１本おきにサブキャリアのレベルが０となってしまい、隣接するサブキャリア間で相関をとることができない。すなわち、伝送路上に所望するキャリアが存在することを認識することができない。 FIG. 10 is a diagram showing a frequency spectrum when signals are transmitted simultaneously from two communication devices on the transmission line without time lag, and FIG. 11 is a time diagram from two communication devices on the transmission line. It is a figure which shows a frequency spectrum in case there exists a shift | offset | difference and a signal is transmitted simultaneously. As shown in FIG. 10 (a), when there is no time lag and transmission is performed simultaneously, the frequency spectrum of all subcarriers exists (not 0) as shown in FIG. 10 (b). Correlation between carriers can be taken. On the other hand, as shown in FIG. 11 (a), when transmission is performed simultaneously at a timing shifted by half of the OFDM symbol period (Ts), the level of the subcarrier is changed every other line as shown in FIG. 11 (b). 0, and it is not possible to correlate between adjacent subcarriers. That is, it cannot be recognized that a desired carrier exists on the transmission path.
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、複数台の通信装置が時間的なずれをもって同時に送信した場合においても、キャリア検出漏れを減少することができるマルチキャリア受信装置及びマルチキャリア受信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a multicarrier receiving apparatus and a multicarrier receiving method capable of reducing carrier detection omission even when a plurality of communication apparatuses transmit simultaneously with a time lag. The purpose is to provide.
周波数軸上で隣り合わない２つの周波数にそれぞれ対応した複素信号同士の位相差を演算し、位相差に対応した複素座標上における信号点の分布を生成し、生成された信号点の分布に基づいて、信号受信部が受信した信号が送信装置により送信されたマルチキャリア信号であるか否かを判定することを主要な特徴とする。 Calculates the phase difference between complex signals corresponding to two frequencies that are not adjacent on the frequency axis, generates a distribution of signal points on complex coordinates corresponding to the phase difference, and based on the generated distribution of signal points Thus, the main feature is that it is determined whether or not the signal received by the signal receiving unit is a multicarrier signal transmitted by the transmission device.
本発明によれば、複数台の通信装置が時間的なずれをもって同時に送信した場合においても、キャリア検出漏れを減少することができるマルチキャリア受信装置及びマルチキャリア受信方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a multicarrier receiving apparatus and a multicarrier receiving method capable of reducing carrier detection omission even when a plurality of communication apparatuses transmit simultaneously with a time lag.
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、送信装置が送信したマルチキャリア信号を受信するマルチキャリア受信装置（１００）であって、信号を受信する信号受信部（１７）と、信号受信部が受信した信号を時間−周波数変換し、所定周波数帯域内の複数の周波数にそれぞれ対応する複数の複素信号を生成する複素信号生成部（１７）と、複素信号生成部により生成された複数の複素信号のうち、周波数軸上で隣り合わない２つの周波数にそれぞれ対応した複素信号同士の位相差を演算する位相差演算部（１１１）と、位相差演算部により演算された位相差に対応した、複素座標上における信号点の分布を生成する信号点分布生成部（１１２）と、信号点分布生成部により生成された信号点の分布に基づいて、信号受信部が受信した信号が送信装置により送信されたマルチキャリア信号であるか否かを判定するマルチキャリア信号判定部（１１３）とを備えるものである。 A first invention made to solve the above-described problem is a multicarrier receiver (100) that receives a multicarrier signal transmitted by a transmitter, a signal receiver (17) that receives the signal, and a signal A complex signal generation unit (17) that performs time-frequency conversion on a signal received by the reception unit and generates a plurality of complex signals respectively corresponding to a plurality of frequencies within a predetermined frequency band, and a plurality of signals generated by the complex signal generation unit Among the complex signals of, the phase difference calculation unit (111) that calculates the phase difference between the complex signals respectively corresponding to two frequencies that are not adjacent on the frequency axis, and the phase difference calculated by the phase difference calculation unit A signal point distribution generation unit (112) that generates a distribution of signal points on complex coordinates, and a signal reception unit that receives the signal point distribution generated based on the signal point distribution generated by the signal point distribution generation unit. Signal is one that includes a multi-carrier signal determination unit determines whether the multi-carrier signal transmitted by the transmitting device (113).
この構成により、複数台の通信装置が時間的なずれをもって同時に送信した場合においても、キャリア検出漏れを減少することができる。したがって、信号の再衝突を防ぐことができ、長い間通信ができなくなる事態を防ぐことができる。 With this configuration, it is possible to reduce carrier detection omission even when a plurality of communication apparatuses transmit simultaneously with a time lag. Therefore, re-collision of signals can be prevented, and a situation where communication cannot be performed for a long time can be prevented.
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、送信装置が送信したマルチキャリア信号を受信する受信方法であって、信号を受信し、受信した信号を時間−周波数変換し、所定周波数帯域内の複数の周波数にそれぞれ対応する複数の複素信号を生成し、生成された複数の複素信号のうち、周波数軸上で隣り合わない２つの周波数にそれぞれ対応した複素信号同士の位相差を演算し、演算された位相差に対応した、複素座標上における信号点の分布を生成し、生成された信号点の分布に基づいて、受信した信号が送信装置により送信されたマルチキャリア信号であるか否かを判定するものである。 A second invention made to solve the above problem is a receiving method for receiving a multicarrier signal transmitted by a transmitting apparatus, which receives the signal, converts the received signal to time-frequency, and performs a predetermined frequency band. A plurality of complex signals respectively corresponding to a plurality of frequencies are generated, and a phase difference between complex signals respectively corresponding to two frequencies that are not adjacent to each other on the frequency axis among the plurality of generated complex signals is calculated. The signal point distribution on the complex coordinates corresponding to the calculated phase difference is generated, and based on the generated signal point distribution, whether the received signal is a multicarrier signal transmitted by the transmission device This is a judgment.
この構成により、複数台の通信装置が時間的なずれをもって同時に送信した場合においても、キャリア検出漏れを減少することができる。 With this configuration, it is possible to reduce carrier detection omission even when a plurality of communication apparatuses transmit simultaneously with a time lag.
なお、括弧内の番号などは、本発明の理解を助けるために、図面における対応する要素を便宜的に示すものである。従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではなく、本発明をこの符号の記載により解釈すべきではない。 The numbers in parentheses indicate the corresponding elements in the drawings for the sake of convenience in order to help understanding of the present invention. Therefore, the present description is not limited to the description on the drawings, and the present invention should not be construed by the description of the reference numerals.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１に、本発明の実施の形態のマルチキャリア通信装置の概略構成を示す図を示す。以下の説明では、送信機能及び受信機能を備えた通信装置について説明するが、必ずしも送信機能は必要なく受信機能を有していればよい。図１に示すマルチキャリア通信装置は、マルチキャリア受信装置の一例である。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a multicarrier communication apparatus according to an embodiment of the present invention. In the following description, a communication apparatus having a transmission function and a reception function will be described. However, the transmission function is not necessarily required, and it is only necessary to have a reception function. The multicarrier communication apparatus shown in FIG. 1 is an example of a multicarrier reception apparatus.
図１のマルチキャリア通信装置１００は、電力線等の一対の線路６１、６２からなる伝送線路を介して通信を行うものである。図１のマルチキャリア通信装置１００は、デジタル信号処理部１、アナログ回路部２、コイルトランス３を含んで構成される。
The
デジタル信号処理部１は、例えば１又は複数のデジタルＬＳＩで構成され、デジタル送信データを変調してデジタル送信信号を生成し、デジタル受信信号を復調してデジタル受信データを生成するとともに、アナログ回路部２各部の信号経路、ゲイン等の制御を行う。アナログ回路部２はアナログチップおよびディスクリート部品で構成され、デジタル信号１ａは、アナログ回路部２のＡＤ／ＤＡ変換回路２１に送られ、デジタル信号１ａはＡＤ／ＤＡ変換回路２１から入力する。また、各種制御信号及び状態信号１ｂもアナログ回路部２との間で入出力する。デジタル信号処理部１における変復調処理は、複数のサブキャリアを利用するもので、例えば、フーリエ変換を利用するＯＦＤＭである。
The digital
デジタル信号処理部１は、受信信号の周波数特性を利用してキャリアの有無を検出する周波数キャリア検出部１０、キャリア検出制御を含む通信装置全体の制御を行う制御部１１を含んでいる。
The digital
なお、デジタル信号処理部１は、後述するメインＩＣ２０１で実現され、制御部１１は、メインＩＣ２０１のＣＰＵ２０１Ａで実現される。また、周波数キャリア検出部１０は、メインＩＣ２０１のＰＬＣ・ＰＨＹブロック２０１Ｂで実現される。
The digital
アナログ回路部２は、ＡＤ／ＤＡ変換回路２１、送信フィルタ２２、送信アンプ２３、送信スイッチ２４、受信フィルタ２５、可変増幅器（ＶＧＡ）２６を含んで構成される。
The
ＡＤ／ＤＡ変換回路２１は、デジタル信号処理部１からのデジタル信号１ａをアナログ送信信号に変換する送信用ＤＡ変換器２１ａ、可変増幅器（ＶＧＡ）２６からのアナログ受信信号をデジタル受信信号に変換する受信ＡＤ変換器２１ｂを含む。送信フィルタ２２は、送信用ＤＡ変換器２１ａにおけるＤＡ変換にて発生する高調波ノイズを除去する低域フィルタである。送信アンプ２３は、アナログ送信信号の送信電力を増幅するものである。送信スイッチ２４は、送受信信号の切り換えを行うもので、受信時に送信アンプ２３をミュートするとともに、送信時と受信時とでインピーダンスを切り換える。
The AD /
受信フィルタ２５は、通信帯域外の周波数のノイズを除去する帯域フィルタであり、可変増幅器（ＶＧＡ）２６は、アナログ受信信号を増幅するもので、アナログ受信信号を受信ＡＤ変換器２１ｂの分解能に適する電圧に調整するものである。
The
コイルトランス３は、通信信号をマルチキャリア通信装置１００側の一次回路と伝送線路側の二次回路に絶縁して信号の送受信を行うためのものである。
The coil transformer 3 is for transmitting and receiving signals by insulating the communication signal from the primary circuit on the
図２に、本発明の実施の形態のマルチキャリア通信装置におけるデジタル信号処理部の概略構成を示す図を示す。デジタル信号処理部１は、制御部１１、周波数キャリア検出部１０に加えて、シンボルマッパ１４、シリアル−パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）１５、逆フーリエ変換器１６、フーリエ変換器１７、パラレル−シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）１８、デマッパ１９を備える。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a digital signal processing unit in the multicarrier communication apparatus according to the embodiment of the present invention. In addition to the
シンボルマッパ１４は、送信すべきビットデータをシンボルデータに変換し、各シンボルデータにしたがってシンボルマッピング（例えばＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調）を行うものである。Ｓ／Ｐ変換器１５は、マッピングされた直列データを並列データに変換するものである。逆フーリエ変換器１６は、並列データを逆フーリエ変換し、時間軸上のデータとするものであり、伝送シンボルを表すサンプル値系列を生成するものである。このデータは、アナログ回路部２の送信用ＤＡ変換器２１ａに送られる。
The
フーリエ変換器１７は、信号を受信デジタルデータとして受信し、受信デジタルデータを時間−周波数変換するものである。具体的には、アナログ回路部２の受信用ＡＤ変換器２１ｂから得られる受信デジタルデータ（送信時と同一のサンプルレートでサンプルされたサンプル値系列）を周波数軸上へ離散フーリエ変換するものである。フーリエ変換器１７は、離散フーリエ変換することで、使用周波数帯域内の複数の周波数にそれぞれ対応する複数の複素信号が生成される。複素信号は、図示しない複素座標上の信号点を意味し、複数の複素信号は、受信した信号の周波数データ（スペクトルパターン）を構成する。受信した信号がマルチキャリア信号の場合、複素信号はスペクトルパターン上のサブキャリアで表現される。
The
使用周波数帯域としては、例えば２−３０ＭＨｚであるが、任意に変更可能である。使用周波数帯域を例えば４−２８ＭＨｚに変更してもよい。 The frequency band used is, for example, 2-30 MHz, but can be arbitrarily changed. For example, the used frequency band may be changed to 4-28 MHz.
Ｐ／Ｓ変換器１８は、周波数軸上の並列データを直列データに変換するものである。デマッパ１９は、各サブキャリアの振幅値や位相を計算し、受信信号の判定を行って受信データを求めるものである。
The P /
周波数キャリア検出部１０は、フーリエ変換器１７から得られる受信信号の周波数特性を利用してキャリアの有無を検出するものである。具体的にはサブキャリア毎の複素情報を求め、複数の隣り合うサブキャリア間の相関を使用してキャリアの有無を検出する。なお、ウェーブレットのような実係数のフィルタバンクを使用する場合は、サブキャリアを２本用いて複素サブキャリアを構成してサブキャリア間の相関を求める。すなわち、隣り合うサブキャリアで位相差の異同を求め、相関ピークが所定値を超えた場合に、相関があると判定する。
The frequency
制御部１１は、マルチキャリア通信装置１００全体の動作を制御するものである。
The
以上説明したマルチキャリア通信装置１００は、例えば図３、図４に示すようなモデムとして実現される。図３は、本発明の実施の形態の通信装置の前面を示す外観斜視図、図４は、本発明の実施の形態の通信装置の背面を示す外観斜視図である。マルチキャリア通信装置１００は、筐体１０１を有している。筐体１０１の前面には、図３に示すようにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの表示部１０５が設けられている。筐体１０１の背面には、図４に示すように電源コネクタ１０２、ＲＪ４５などのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用モジュラージャック１０３、及びＤｓｕｂコネクタ１０４が設けられている。電源コネクタ１０２には、図４に示すように、平行ケーブルなどの一対の線路６１、６２が接続される。ＬＡＮ用モジュラージャック１０３には、図示しないＬＡＮケーブルが接続される。Ｄｓｕｂコネクタ１０４には、図示しないＤｓｕｂケーブルが接続される。なお、マルチキャリア通信装置の一例として、図３及び図４のモデムを示したが、モデムは専用の筐体を有するものに限らず、他の電気機器（例えばテレビなどの家電機器）に内蔵されていてもよい。また、内部に通信機能を備えた電気機器（例えばテレビなどの家電機器）であってもよい。
The
図５は、本発明の実施の形態の通信装置のハードウェアの一例を示すブロック図である。マルチキャリア通信装置１００は、図５に示すように、回路モジュール２００及びスイッチング電源３００を有している。スイッチング電源３００は、各種（例えば、＋１．２ＶＤＣ、＋３．３ＶＤＣ、＋１２ＶＤＣ）の電圧を回路モジュール２００に供給する。回路モジュール２００には、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０１、ＡＦＥ・ＩＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ＩＣ）２０２、ローパスフィルタ（送信フィルタ）２２、ドライバＩＣ２０３、カプラ２０６、バンドパスフィルタ（受信フィルタ）２５、メモリ２１１、及びイーサネット（登録商標）ＰＨＹ・ＩＣ２１２が設けられている。電源コネクタ１０２は、プラグ４００、コンセント５００を介して、一対の線路６１、６２である電力線に接続される。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of hardware of the communication device according to the embodiment of this invention. As shown in FIG. 5, the
メインＩＣ２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１Ａ、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ／Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）ブロック２０１Ｃ、及びＰＬＣ・ＰＨＹ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ／Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）ブロック２０１Ｂで構成されている。ＣＰＵ２０１Ａは、３２ビットのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２０１Ｃは、送信信号のＭＡＣ層を管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２０１Ｂは、送信信号のＰＨＹ層を管理する。ＡＦＥ・ＩＣ２０２は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）２１ａ、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）２１ｂ、および可変増幅器（ＶＧＡ）２６で構成されている。カプラ２０６は、コイルトランス３、及びカップリング用コンデンサ３１ａ、３１ｂで構成されている。
The
なお、図１のデジタル信号処理部１は、メインＩＣ２０１によって実現され、図１の制御部１１は、ＣＰＵ２０１Ａで実現され、図１の周波数キャリア検出部１０は、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２０１Ｂによって実現される。また、アナログ回路部２は、図５に示す、ＡＦＥ・ＩＣ２０２、ローパスフィルタ（送信フィルタ）２２、ドライバＩＣ２０３、バンドパスフィルタ（受信フィルタ）２５によって実現される。
The digital
図６は、本発明の実施の形態のマルチキャリア通信装置における周波数キャリア検出部の一例の概略機能ブロック図である。図６の周波数キャリア検出部１０は、パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ変換部）１１０、２サンプル遅延器（Ｚ-2）１１４、位相差演算部１１１、位相差分布生成部１１２、比較判定部１１３を含んで構成される。
FIG. 6 is a schematic functional block diagram of an example of a frequency carrier detection unit in the multicarrier communication apparatus according to the embodiment of the present invention. 6 includes a parallel-serial converter (P / S converter) 110, a 2- sample delay unit (Z- 2 ) 114, a
周波数キャリア検出部１０は、フーリエ変換器１７から得られる受信信号の周波数データからサブキャリア間の位相差を、複素信号の相関値として算出し、その位相差の分布を求め、その分布具合によりキャリアの有無を検出する。以下の説明では、「複素信号の相関」を単に「複素相関」と称す。以下、図６に沿って、図８のフローチャートを用いながら、周波数キャリア検出部１０について説明する。図８は本発明の実施の形態のマルチキャリア通信装置における動作の一例を示すフローチャートである。
The
Ｐ／Ｓ変換部１１０は、フーリエ変換器１７によって離散フーリエ変換された周波数軸上の並列データを直列データに変換するものである。図８（ａ）に示すように、フーリエ変換器１７が、受信ＡＤ２１ｂから受信波形データｓ（ｔ）を受信すると（ステップＳ１１）、受信波形データｓ（ｔ）を離散フーリエ変換し、周波数データ（サブキャリアデータ）Ｆ＝ＦＦＴ［ｓ（ｔ）］を生成する（ステップＳ１２）。周波数データを生成すると、周波数キャリア検出部１０は、キャリア検出処理を実行する（ステップＳ１３、詳細は後述）。キャリア検出処理を実行すると、周波数キャリア検出部１０は、キャリア検出信号ｃｒｒｄｅｔが「１」か否かを判定する（ステップＳ１４）。キャリア検出信号ｃｒｒｄｅｔが「１」でない場合、つまりキャリアを検出していないと判定した場合（ステップＳ１４のｎｏ）、ステップＳ１１に戻り上記処理を繰り返す。一方、キャリア検出信号ｃｒｒｄｅｔが「１」である場合、つまりキャリアを検出したと判定した場合（ステップＳ１４のｙｅｓ）、処理を終了する。
The P /
次いで、キャリア検出処理を、図８（ｂ）を用いて説明する。周波数キャリア検出部１０は、まず、処理を実行する上で必要な各種変数を初期化する（ステップ１３１）。ここで、ｎはサブキャリアの番号、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、複素座標上におけるサブキャリア間位相差の分布情報を示す。具体的には、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ各々は、０°〜１８０°、１８０°〜３６０°、９０°〜２７０°、２７０°〜９０°の領域における分布数を表す。
Next, the carrier detection process will be described with reference to FIG. The frequency
位相差演算部１１１は、フーリエ変換器１７から出力された周波数データから、周波数軸上で隣り合わない周波数同士にそれぞれ対応した複素相関を演算する。例えば、Ｐ／Ｓ変換部１１０からのデジタルデータに基づいて、１本おきに隣接する各サブキャリア間で複素相関を演算することにより、複素信号間の相関値として、サブキャリア間の位相差を求める（ステップＳ１３２）。
The phase
２サンプル遅延器１１４は、１本おきのサブキャリア間位相差を演算するために周波数データを２サンプル分遅延させるためのものである。１本おきに隣接するサブキャリア間での相関をとることにより、図７に示すように、時間ずれがある／ないに関わらず、０でない相関値を得ることができる。図７は本発明の実施の形態のマルチキャリア通信装置における受信信号の周波数スペクトルの一例、及びその通信に際して使用されるスペクトルパターンの一例を示す図である。図７（ａ）は、２つの通信装置から時間的にずれなく２つの信号が伝送路に出力された場合のペクトルパターンを示しており、周波数軸上にサブキャリアＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、…が所定の周波数毎に配列されている。ここではＯＦＤＭが利用されているので、サブキャリアＳＣ１、ＳＣ３間の位相差が「０」でなく、相関値はいずれ「０」にはならない（図中「相関値非０」で示す）。同様に、サブキャリアＳＣ２、ＳＣ４間、サブキャリアＳＣ３、ＳＣ５間、…は、それぞれ相関値が「０」でない。
The 2-
図７（ｂ）は、２つの通信装置から時間的にずれて（例えばＴS／２）２つの信号が伝送路に出力された場合のペクトルパターンを示しており、周波数軸上にサブキャリアＳＣ１１、ＳＣ１２、ＳＣ１３、…が所定の周波数毎に配列されている。図７（ａ）と同様に、サブキャリアＳＣ１２、ＳＣ１４間、サブキャリアＳＣ１４、ＳＣ１６間、…の位相差は「０」ではないので、相関値はいずれも「０」にならない。一方、サブキャリアＳＣ１１、ＳＣ１３、１５、・・・（破線）はレベルが「０」なので、サブキャリアＳＣ１１、ＳＣ１３間、サブキャリアＳＣ１３、ＳＣ１５間、…は、相関値は「０」それぞれになる（図中「相関値０」で示す）。
FIG. 7B shows a spectrum pattern when two signals are output to the transmission line with a time lag from the two communication devices (for example, T S / 2), and the subcarrier SC11 is on the frequency axis. , SC12, SC13,... Are arranged for each predetermined frequency. Similarly to FIG. 7A, since the phase difference between subcarriers SC12 and SC14, between subcarriers SC14 and SC16,... Is not “0”, none of the correlation values are “0”. On the other hand, the levels of subcarriers SC11, SC13, 15,. (Indicated by “
なお、ここでの位相差は、各周波数間での位相差を示すものであればよいので、位相差演算部１１１に換えて各サブキャリア間の相関値を演算する相関値演算部を設けてもよい。また、位相差演算部１１１が並列入力信号の位相差演算が可能な場合、Ｐ／Ｓ変換部１１０は省略してもよい。
In addition, since the phase difference here should just show the phase difference between each frequency, it replaced with the phase
位相差分布生成部１１２は、位相差演算部１１１からの位相差データに基づいて、位相差の分布を求めるものである。位相であるため、０°〜３６０°の範囲のデータであるが、その分布の解像度は任意である。本実施の形態では、０°〜１８０°、１８０°〜３６０°、９０°〜２７０°、２７０°〜９０°の４つの領域での、複素座標上における信号点の分布を生成する場合を示している。この信号点の分布情報は、複素座標上における領域毎にカウンタを用意して、位相差データが領域に該当する毎にカウントアップする（ステップＳ１３３）。加えて、位相差分布生成部１１２は、分布情報として、絶対値が０である相関値の数もカウントする（ステップＳ１３４）。このカウント値は、後述する閾値を決定する際に使用するためのものであり、算出したサブキャリア相関値の総数からこのカウント値を引くことで、相関非０の（値を持たない）相関値をキャリアの有無判定の対象から除外する作用をもたらす。
The phase difference
位相差分布生成部１１２は、ステップ１３２、１３３、１３４の処理をサブキャリアの本数分繰り返す。実際には、サブキャリア番号ｎをインクリメントして（ステップ１３５）、サブキャリア番号ｎがＦＦＴサンプル数Ｎの２分の１未満であるまで繰り返す（ステップ１３６）。さらに、位相差分布生成部１１２は、４領域毎に求めた分布情報の中から最大値を求め、判定の対象となる総相関値数から閾値を算出し、各値を比較判定部１１３に渡す（ステップＳ１３７）。
The phase difference
比較判定部１１３は、位相差分布生成部１１２で求めた「分布情報の最大値」と「閾値」とを大小を比較し、比較結果をキャリアの有無を示す信号としてキャリア検出信号ｃｒｒｄｅｔを制御部１１に出力し、分布情報の最大値ｍが閾値ｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ１３８）。分布情報の最大値ｍ＞閾値ｔｈの場合、受信信号の相関が高いこと、すなわちキャリアが伝送線路上に存在すること（つまり雑音ではなくマルチキャリア信号が存在すること）を意味すると考えることができるので、比較判定部１１３は、分布情報の最大値ｍが閾値ｔｈより大の場合、キャリアありと判断して（ステップＳ１３８のｙｅｓ）、ｃｒｒｄｅｔを１とし処理を終了する。一方、分布情報の最大値ｍが閾値ｔｈ以下の場合、キャリアなしと判定し（ステップＳ１３８のｎｏ）、ｃｒｒｄｅｔを０のままにする（ステップ１３９）。
The
以上説明したように、位相差分布生成部１１２と比較判定部１１３により、通信に使用する周波数データの相関を利用して、キャリアの有無を示す信号を出力している。前述の「分布情報の最大値」が「閾値」より大の場合は、通信に使用している周波数領域の信号の相関が高いことを意味し、伝送路にキャリアが存在している可能性が高いので、キャリアありと判断する。
As described above, the phase difference
以上の説明では、図６の位相差演算部１１１が、１本おきに隣り合うサブキャリア間の位相差を求めるものとしたが、１本おき以外にも任意の間隔での位相差を利用することができる。例えば、２本おきでも上記したキャリアの有無の判断が可能である。
In the above description, the phase
なお、以上説明したマルチキャリア通信装置では、時間軸−周波数軸間の変換に際してフーリエ変換及び逆フーリエ変換を利用したが、ウェーブレット変換及び逆ウェーブレット変換を利用してもよい。その場合は、図２のフーリエ変換器１７及び逆フーリエ変換器１６に換えてウェーブレット変換器及び逆ウェーブレット変換器を設ける。
In the multicarrier communication apparatus described above, Fourier transform and inverse Fourier transform are used for conversion between the time axis and the frequency axis, but wavelet transform and inverse wavelet transform may be used. In that case, a wavelet transformer and an inverse wavelet transformer are provided in place of the
次に、図１のマルチキャリア通信装置の概略動作を説明する。信号送信時、デジタル信号処理部１で生成されたデジタル送信信号は、ＡＤ／ＤＡ変換回路２１のＤＡ変換器２１ａによってアナログ信号変換され、送信フィルタ２２、送信アンプ２３、送信スイッチ２４を経由してコイルトランス３を駆動する。そして、コイルトランス３の２次側に接続された一対の線路６１、６２から出力される。
Next, a schematic operation of the multicarrier communication apparatus of FIG. 1 will be described. At the time of signal transmission, the digital transmission signal generated by the digital
信号受信時は、一対の線路６１、６２からの受信信号がコイルトランス３を経由して受信フィルタ２５に送られ、可変増幅器（ＶＧＡ）２６のゲイン調整がされた後、ＡＤ／ＤＡ変換回路２１の受信ＡＤ変換器２１ｂでデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部１でデジタルデータに変換される。このとき、送信スイッチ２４はオフ状態である。
At the time of signal reception, received signals from the pair of
次に、キャリア検出動作について説明する。図９に本発明の実施の形態のマルチキャリア通信装置が取扱う送信データのフレーム構成の一例を示す図を示す。送信データは、キャリア検出、同期処理、等化処理等に使用するプリアンブル、同期確立等に使用する同期ワード、送信すべき情報を含む。既述のように、キャリア検出は、周波数キャリア検出部１０は、フレームＦＬに含まれるプリアンブルＰＲや同期ワードＳＷを使用してキャリアの検出を行う。プリアンブルＰＲや同期ワードＳＷは、一定のデータ（例えば１、１、１、・・・、１などの全て同じ値）が連続しているので、複素サブキャリア間の相関の判定を簡単に行うことができる。
Next, the carrier detection operation will be described. FIG. 9 shows an example of a frame structure of transmission data handled by the multicarrier communication apparatus according to the embodiment of the present invention. The transmission data includes a preamble used for carrier detection, synchronization processing, equalization processing, etc., a synchronization word used for synchronization establishment, and information to be transmitted. As described above, in the carrier detection, the frequency
以上、マルチキャリア通信装置を電力線に接続して通信システムを構成するものとして説明したが、接続する伝送路は電力線に限らない。例えば、伝送路として、電話線、同軸ケーブルなどを利用することも可能である。 As described above, the multicarrier communication apparatus is connected to the power line to configure the communication system. However, the transmission path to be connected is not limited to the power line. For example, a telephone line or a coaxial cable can be used as the transmission line.
本発明は、複数台の通信装置が時間的なずれをもって同時に送信した場合においても、キャリア検出漏れを減少することができるマルチキャリア通信装置等として有用である。 The present invention is useful as a multicarrier communication apparatus or the like that can reduce carrier detection omission even when a plurality of communication apparatuses transmit simultaneously with a time lag.
１７ 信号受信部、複素信号生成部（フーリエ変換器）
１１１ 位相差演算部
１１２ 信号点分布生成部（位相差分布生成部）
１１３ マルチキャリア信号判定部（比較判定部）
１００ マルチキャリア受信装置（通信装置）
17 Signal receiver, complex signal generator (Fourier transformer)
111 phase
113 Multicarrier signal determination unit (comparison determination unit)
100 Multicarrier receiver (communication device)
Claims (2)
信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部が受信した信号を時間−周波数変換し、所定周波数帯域内の複数の周波数にそれぞれ対応する複数の複素信号を生成する複素信号生成部と、
前記複素信号生成部により生成された複数の複素信号のうち、周波数軸上で隣り合わない周波数同士にそれぞれ対応した複素信号の相関値を演算する複素相関演算部と、
前記複素相関演算部により演算された相関値に対応した、複素座標上における信号点の分布を生成する信号点分布生成部と、
前記信号点分布生成部により生成された信号点の分布に基づいて、前記信号受信部が受信した信号が前記送信装置により送信されたマルチキャリア信号であるか否かを判定するマルチキャリア信号判定部とを備えた、
ことを特徴とするマルチキャリア受信装置。 A multicarrier receiver that receives a multicarrier signal transmitted by a transmitter,
A signal receiver for receiving signals;
A complex signal generation unit that performs time-frequency conversion on the signal received by the signal reception unit and generates a plurality of complex signals respectively corresponding to a plurality of frequencies within a predetermined frequency band;
Of the plurality of complex signals generated by the complex signal generation unit, a complex correlation calculation unit that calculates correlation values of complex signals respectively corresponding to frequencies that are not adjacent on the frequency axis;
A signal point distribution generation unit that generates a distribution of signal points on complex coordinates corresponding to the correlation value calculated by the complex correlation calculation unit;
A multicarrier signal determination unit that determines whether a signal received by the signal reception unit is a multicarrier signal transmitted by the transmission device based on a distribution of signal points generated by the signal point distribution generation unit With
A multicarrier receiver characterized by that.
信号を受信し、
前記受信した信号を時間−周波数変換し、所定周波数帯域内の複数の周波数にそれぞれ対応した複数の複素信号を生成し、
前記生成された複数の複素信号のうち、周波数軸上で隣り合わない周波数同士にそれぞれ対応した複素信号の相関値を演算し、
前記演算された相関値に対応した、複素座標上における信号点の分布を生成し、
前記生成された信号点の分布に基づいて、前記受信した信号が前記送信装置により送信されたマルチキャリア信号であるか否かを判定する、
ことを特徴とするマルチキャリア受信方法。 A multicarrier reception method for receiving a multicarrier signal transmitted by a transmission device, comprising:
Receive the signal,
The received signal is time-frequency converted to generate a plurality of complex signals respectively corresponding to a plurality of frequencies within a predetermined frequency band,
Among the plurality of generated complex signals, calculate the correlation value of the complex signals respectively corresponding to frequencies that are not adjacent on the frequency axis,
Generating a distribution of signal points on complex coordinates corresponding to the calculated correlation value;
Determining whether the received signal is a multi-carrier signal transmitted by the transmitter based on the generated distribution of signal points;
A multicarrier receiving method characterized by the above.
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