(57)【要約】  【課題】  周期ノイズの影響を低減し、より信頼度の高いフレーム同期方法を提供する。  【解決手段】  フレーム内の同期ワードパターンをノイズ周期ｔの１区画内に一つ以上配置する。または、同期ワード区間内においてノイズの影響を受けない区間を、ノイズ周期に対して十分長く設定する。周期ノイズが存在する伝送路において、ノイズの周期を考慮して同期ワードのパラメータを決定することにより、周期ノイズの影響を抑え、フレーム同期確立の信頼性を向上できる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データと同期ワードとを合成しフレームを生成するステップと、
生成したフレームを送信装置から伝送路を介して受信装置へ送信するステップとを備え、
前記生成するステップにおいて、前記同期ワードは、前記伝送路のノイズ周期に基づいて配置されるフレーム同期方法。
【請求項２】
前記同期ワードは、一定の配置アルゴリズムにより配置される請求項１記載のフレーム同期方法。
【請求項３】
配置アルゴリズムのパラメータに、同期ワード長と同期ワードの配置間隔の少なくとも一方が含まれる請求項２記載のフレーム同期方法。
【請求項４】
前記同期ワード長は、ノイズ周期の整数倍と略等しい請求項３記載のフレーム同期方法。
【請求項５】
前記生成するステップにおいて、１つのフレームに複数の同期ワードが配置される請求項１から４記載のフレーム同期方法。
【請求項６】
前記ノイズ周期と等しい区間内に、前記複数の同期ワードが配置される請求項５記載のフレーム同期方法。
【請求項７】
前記複数の同期ワードのうちの少なくとも１組の配置間隔が、前記ノイズ周期と異なる請求項５から６記載のフレーム同期方法。
【請求項８】
複数の同期ワードのうち少なくとも一部は同じパターンである請求項５から７記載のフレーム同期方法。
【請求項９】
前記ノイズ周期は、所定の閾値を超えるレベルのノイズが存在する時間間隔である請求項１から８記載のフレーム同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期ノイズに対応したフレーム同期方法に関する。なお、本明細書において、「フレーム同期」とは、受信装置がビット列で構成される受信フレームからデータを見いだすことをいう。
【背景技術】
【０００２】
受信装置がビット列からなる受信フレームから必要なデータの位置を特定できるようにするため、送信装置がフレームに一又は二以上の同期ワードを付加し、受信装置がこの同期ワードを用いて同期を確立する手法がある。この手法を用いると、受信装置が予め保持する同期ワードを用いて相関演算する。これにより、伝送路上のノイズ等が影響して、送信フレームの一部にビット誤りがあるときでも、受信装置はデータの位置を特定できフレームからデータを取り出すことができる。
【０００３】
特許文献１は、ノイズの影響が大きい場合への対策を開示する。即ち、１つのフレームに複数個の同期ワードを設け、少なくとも１個の同期ワードが検出されたとき、フレーム同期が確立されたと判定される。この技術では、フレームに設けられる同期ワードの個数が多くなればなるほどフレーム同期確立の信頼度がより高くなる。
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、伝送路におけるノイズの周期とは、無関係にフレームが構成されている。したがって、伝送路において周期ノイズが発生すると、フレーム同期確立の信頼性が低下してしまう。
【特許文献１】特開平３−７２７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、周期ノイズの影響を低減し、より信頼度の高いフレーム同期方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明においては、ノイズの周期に応じて同期ワードのパラメータを決定する。
【０００７】
この構成によって、あらかじめ周期ノイズが入ると分かっている場合、同期ワードがノイズの影響をうける確率を減らし、フレーム同期確立の信頼性を向上できる。
【０００８】
第２の発明は、同期ワードの長さをノイズ周期の整数倍と略等しくする。
【０００９】
この構成によって、例えば同期ワードの長さがノイズ周期と等しい場合、同期ワードに影響を与えるノイズは高々１周期分となり、同期ワードがノイズの影響をうける確率を減らすことができる。
【００１０】
第３の発明は、１つのフレームに複数の同期ワードを配置する際に、ノイズ周期と等しい区間内に、複数の同期ワードが収まるように配置する。
【００１１】
この構成によって、周期ノイズの影響を受けない同期ワードが少なくとも１つ存在する可能性を高めることができる。
【００１２】
第４の発明は、１つのフレームに複数の同期ワードを配置する際に、少なくとも１組の同期ワードの配置間隔をノイズ周期と異ならしめている。
【００１３】
この構成によって、少なくとも１つは周期ノイズの影響を受けない同期ワードが存在する可能性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、周期ノイズが存在する伝送路において、ノイズの周期を考慮して同期ワードのパラメータを決定することにより、周期ノイズの影響を抑え、フレーム同期確立の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１から３における通信システムのブロック図である。この通信システムでは、送信装置１００と受信装置２００とが伝送路３００を介して接続し、送信装置１００は、受信装置２００へフレーム同期法によりデータを送信する。勿論、１つの装置に、送信装置１００と受信装置２００の両方を実装し送受信装置として、双方向通信しても良い。
【００１６】
送信装置１００は、次の要素を備える。ノイズ周期取得部１０１は、伝送路３００におけるノイズ周期ｔを取得する。ノイズ周期ｔが既知であるときは、周期入力部１０２（例えば、キーボード、スイッチ群、あるいは通信ポート等から構成される）からノイズ周期取得部１０１へノイズ周期ｔを入力しても良い。あるいは、ノイズ周期測定部１０３による測定値によりノイズ周期取得部１０１へノイズ周期ｔを入力しても良い。ここで、ノイズ周期測定部１０３は伝送路３００に接続され、かつ、閾値記憶部１０４が記憶する所定の閾値（ノイズレベル）以上のノイズが発生する周期を測定する。
【００１７】
同期ワード生成部１０５は、ノイズ周期取得部１０１からノイズ周期ｔを入力し、ノイズ周期ｔに基づいて、１又は２以上の同期ワードを生成する。同期ワードの生成法については、後に具体例を挙げながら、詳述する。
【００１８】
ヘッダ記憶部１０６は、同期ワード生成部１０５が生成した同期ワードを記憶する。フレームを構成するヘッダは、同期ワードだけから構成しても良いし、他の情報、例えばデータ位置情報等をさらに含めても良い。データ位置情報追加部１０７は、所定のデータ位置情報を誤り検出符号化してヘッダ記憶部１０６へ追加する。
【００１９】
データ生成部１０８は、データを生成し、生成されたデータは、データ記憶部１０９へ格納される。
【００２０】
フレーム合成部１１０は、ヘッダ記憶部１０６へヘッダが格納され、かつ、データ記憶部１０９へデータが格納されると、これらを合成しフレームを生成する。生成されたフレームは、送信部１１１によりパラレルデータからシリアルデータへ変換された上で、伝送路３００を介して、受信装置２００へ送信される。なお、フレームの送信に先立ち、送信部１１１は、ヘッダ記憶部１０６の同期ワードを伝送路３００を介して受信装置２００へ送信する。
【００２１】
受信装置２００は、次の要素を備える。受信部２０１は、伝送路３００からシリアルデータを取得しこれをパラレルデータへ変換する。受信部２０１が同期ワードを受信したときには、受信部２０１は同期ワードを解析部２０３へ出力し、解析部２０３は同期ワードを同期ワード記憶部２０４へ格納する。また、受信部２０１は、フレームを受信したとき、これをバッファ２０２へ保存する。
【００２２】
解析部２０３は、後述する手順に従い、同期確立の成功／失敗を判定する。この判定において、タイマ２０５はタイムアップしたか否かの判定に利用され、相関演算部２０６は、同期ワード記憶部２０４に格納されている同期ワードとバッファ２０２に格納された同期ワードとの相関演算を行い、相関値を解析部２０３へ出力する。なお、この相関演算は、特殊なものである必要はなく周知の演算で良い。
【００２３】
解析部２０３が、同期確立成功と判定したとき、そのフレームに含まれるデータは、データ記憶部２０７へ格納され、データ処理部２０８は、このデータを処理する。
【００２４】
ここで、データ生成部１０８が生成し、データ処理部２０８が処理するデータの種別は、任意である。また、図１において、バッファ２０２あるいは「記憶部」と記載されている要素は、メモリの特定の領域等により構成され、その他の各部は、専用ハードウエアで構成しても良いし、プロセッサとそのプロセッサ上で動作するソフトウエアの組み合わせにより構成しても良い。
【００２５】
次に、図２を参照しながら、送信装置１００の動作の概要を説明する。まず、ステップ１にて、ノイズ周期取得部１０１は、ノイズ周期ｔを取得し、同期ワード生成部１０５へ出力する。ここで、ノイズ周期ｔは、周期入力部１０２からの入力値でもよいし、ノイズ周期測定部１０３による測定値でも良い。
【００２６】
ステップ２にて、同期ワード生成部１０５は、ノイズ周期ｔに基づいて同期ワードを生成し、ヘッダ記憶部１０６へ格納する。ステップ３にて、送信部１１１は、ヘッダ記憶部１０６に格納された同期ワードを受信装置２００へ送信する。
【００２７】
ステップ４にて、データ位置情報追加部１０７は、所定のデータ位置情報を生成し、これを誤り検出符号化しヘッダ記憶部１０６へ追加する。以上で、フレームのヘッダが生成されたことになる。なお、ステップ４は、省略しても良い。
【００２８】
ステップ５にて、データ生成部１０８はデータを生成しデータ記憶部１０９へ格納する。ステップ６にて、フレーム合成部１１０は、ヘッダ記憶部１０６のヘッダの後にデータ記憶部１０９のデータを合成しフレームを生成する。さらに、ステップ７にて、送信部１１１は、生成されたフレームを受信装置２００へ送信する。
【００２９】
次に、図３を参照しながら、受信装置２００の動作の概要を説明する。ステップ１０にて、受信部２０１は送信装置１００から同期ワードを受信するまで待つ。受信したら、ステップ１１にて、同期ワードは解析部２０３を介して同期ワード記憶部２０４へ格納される。
【００３０】
ステップ１２にて、受信部２０１は送信装置１００からフレームを受信するまで待つ。受信したら、ステップ１３にて、受信部２０１はバッファ２０２をクリアしフレームを格納する。
【００３１】
ステップ１４にて、解析部２０３は、カウンタｉ（同期ワードの番号を示す）を「１」とし、タイマ２０５をリセットする。そして、ステップ１５にて、解析部２０３はバッファ２０２からｉ番目の同期ワードを抽出しようと試みる。もし失敗したら、解析部２０３はステップ２０へ処理を移し同期確立が失敗した旨の判定をし、処理が終了する。
【００３２】
成功したら、ステップ１７にて、解析部２０３は抽出した同期ワードとカウンタｉの値を相関演算部２０６へ出力し相関演算を命じる。すると、相関演算部２０６は同期ワード記憶部２０４に格納されているｉ番目の同期ワードと解析部２０３から入力した同期ワードとにより相関演算を行い相関値を解析部２０３へ出力する。
【００３３】
ステップ１７にて、解析部２０３は相関演算部２０６から入力した相関値と一定の閾値ＴＨとを大小比較し相関値が一定の閾値ＴＨ以上ならばステップ２１へ処理を移す。そうでなければ、ステップ１８へ処理が移る。
【００３４】
ステップ１８では、解析部２０３はタイマ２０５の計測値をチェックする。このチェックの結果タイムアップしていれば、解析部２０３はステップ２０へ処理を移し同期確立が失敗した旨判定する。タイムアップしていなければ、ステップ１９にて解析部２０３はカウンタｉを１つ進めて次の同期ワードについてステップ１５〜ステップ１７の処理を行う。
【００３５】
ステップ２１では、解析部２０３は同期確立が成功した旨判定しバッファ２０２のフレームからデータを抽出しデータ記憶部２０７へ保存する。この後、データ処理部２０８がデータ記憶部２０７のデータについて所定の処理を行う。
【００３６】
以下、同期ワードの生成法について、具体的に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフレームの構成を示す。図１に示すように、フレーム１は、同期ワード２〜５とデータ６とから構成される。
【００３８】
図１の例では、周期ノイズ７がノイズ周期ｔごとに発生し、フレーム１において斜線を施した部分は、周期ノイズ７の影響を受ける。
【００３９】
同期ワード生成部１０５は同期ワード２〜５のパラメータをノイズの周期ｔに応じて決定する。具体的には、本例では、同期ワード２〜５は全て同じパターンを有しており、ノイズ周期７の１区間の間に、３つの同期ワード２〜５が収まるように配置されている。なお、ノイズの周期ｔは既知であるものとする。
【００４０】
同期ワード生成部１０５はフレームに他の構成要素を含めてもよい。例えば、データ位置情報追加部１０７が、データ位置やデータ長を表す要素を同期ワードと同期ワードの間や同期ワードとデータの間などに挿入することが考えられる。
【００４１】
以上のように構成されたフレーム構成について、以下にその同期法を述べる。まず、送信装置１００が上述のように組み立てたフレーム１は、伝送路３００を介して受信装置２００に届く。その際、フレーム１は伝送路３００において周期ノイズ７の影響を受け、フレーム１内の一部分においてビット誤りが生じる。本例では、同期ワード２、同期ワード５およびデータ６の一部に、ビット誤りが生じている。
【００４２】
受信装置２００は、同期ワード記憶部２０４に予め送信装置１００と同じ同期ワードを保持している。そして、相関演算部２０６が、同期ワード記憶部２０４に記憶された同期ワードと受信したフレーム１の同期ワードとの相関を演算する。
【００４３】
相関演算結果において、ノイズ７の影響を受けてビット誤りが生じた同期ワード２、５の相関値は低くなる。しかし、ノイズ７の影響を受けていない同期ワード３、４については高い相関値が得られる。解析部２０３は高い相関値が得られた同期ワード３、４に基づいてデータ６の位置を特定できる。
【００４４】
なお、ノイズ周期測定部１０３を用いて、特定の閾値（閾値記憶部１０４が記憶している）を超えるレベルのノイズが存在する時間間隔を、ノイズ周期ｔとして同期ワードのパラメータを決定しても同等の効果が得られる。
【００４５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるフレームの構成を示す。図１と同様の構成については同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００４６】
同期ワード２は、フレーム１に１区間のみ存在し、周期ノイズの周期ｔの整数倍と略等しい長さである。本形態ではノイズ周期ｔとほぼ同じ長さ（１倍）となっている。
【００４７】
以上のように構成されたフレーム構成について、以下にその同期法を述べる。まず、送信装置１００が図２に示すように生成したフレーム１を伝送路３００を介して受信装置２００へ送信する。その際、伝送路３００においてフレーム１は周期ノイズ７の影響を受け、フレーム１内の一部分においてビット誤りが生じる。本形態では、同期ワード２とデータ６の一部にビット誤りが生じている。
【００４８】
ここで、同期ワード２の長さがノイズの周期ｔの整数倍と略等しいため、同期ワード２の１区間に影響を与えるノイズ７の数は、高々ノイズ周期の整数倍個（本実施の形態の場合は１個）に抑えられている。よって、同期ワード２内におけるノイズ７による影響を受けない区間の占める割合が高まる。
【００４９】
つまり、受信装置２００の同期ワード記憶部２０４に予め保持されている同期ワードと受信したフレーム１の同期ワードとの相関を相関演算部２０６が演算するとき、同期ワード２について自己相関の高い特性を得られる。解析部２０３は、同期ワード２に基づいてデータ６の位置を特定することができる。
【００５０】
なお、実施の形態１と同様に、ノイズ周期測定部１０３により、特定の閾値を超えるレベルのノイズが存在する時間間隔を測定し、測定結果をノイズ周期ｔとしても同等の効果が得られる。
【００５１】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるフレームの構成を示す。図１、２と同様の構成については同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５２】
図３に示すように、本形態では、１つのフレーム１に複数の同期ワード２〜５、８〜１１が複数のノイズ周期区間に渡って配置される。そして、これらの同期ワードのうち少なくとも１組の同期ワードの間隔がノイズ周期ｔと異なる。
【００５３】
具体的には、同期ワードは２〜５、８〜１１の合計８区間が、ノイズ周期２区間以上に渡って配置されており、例えば同期ワード２と同期ワード９の間隔はノイズ周期ｔと異なっている。
【００５４】
同期ワードは全てが同じパターンである必要は無い。本形態では、合計２種類の同期ワードパターン（同期ワード２〜５で１種類、同期ワード８〜１１で１種類）が用いられている。
【００５５】
同期ワード２〜５、８〜１１の後ろには、各同期ワードからみたデータ６の位置を示すデータ位置情報１２〜１９がそれぞれ配置されている。データ位置情報１２〜１９は、送信装置１００のデータ位置情報追加部１０７が誤り検出符号化してヘッダ記憶部１０６に追加したデータである。受信装置２００の解析部２０３は、これらのデータ位置情報１２〜１９に基づき誤り検出を行うことにより正しいデータ位置情報を得ることができる。
【００５６】
以上のように構成されたフレーム構成について、以下にその同期法を述べる。まず、送信装置１００が図３のように生成したフレーム１は伝送路３００を介して受信装置２００に届く。その際、フレーム１は伝送路３００において周期ノイズ７の影響を受け、フレーム１内の一部分においてビット誤りが生じる。本形態では、同期ワード２、８、１１、データ位置情報１５およびデータ６の一部にビット誤りが生じている。
【００５７】
ここで、複数の同期ワード２〜５、８〜１１が存在するため、ノイズ７によるビット誤りがない同期ワードが存在する。したがって、受信装置２００が同期ワード記憶部２０４に予め保持している同期ワードとビット誤りがない同期ワードの相関を演算した場合、高い相関値が得られる。
【００５８】
さらに、複数のノイズ周期長以上にわたって同期ワードを配置しているため、最初に同期ワードを検出した後、それ以降の別の同期ワードを検出した場合、フレーム１内のデータ位置をより確実に特定できる。
【００５９】
また、同期ワード長、データ位置情報長などが予め分かっているため、１つの同期ワードを検出できれば、前後のデータ位置情報の位置も特定できる。これを利用することで、データ位置を特定する際、検出した同期ワードに対応するデータ位置情報に加えて、前後に配置されたデータ位置情報も利用することでさらに確実なデータ位置特定が可能となる。
【００６０】
具体的には、同期ワード５を検出した場合、対応するデータ位置情報１５に加え、前のデータ位置情報１４も利用してデータ位置特定を行なうとよい。本形態では、データ位置情報１５に誤りが生じているが、周期ノイズによってデータ位置情報１４、１５の双方が同時に誤ることはない。また、データ位置情報１２〜１９にはそれぞれ、データ位置情報追加部１０７により誤り検出符号化が施されている。したがって、データ位置情報１４、１５のうち受信装置２００で誤りが検出されなかったデータ位置情報１４を用いれば、データの位置を正確に特定できる。さらに、データ位置情報１５に誤りが生じていても、データ位置を正しく特定できる。
【００６１】
なお、ここでは２種類の同期ワードパターンでの例を示したが、同期ワードパターンが２種類以上でも同様の効果が得られる。
【００６２】
また、ここではデータ位置情報１５に加え、前のデータ位置情報１４を利用したが、２つ以上のデータ位置情報を利用しても同様の効果が得られる。
【００６３】
なお、実施の形態１と同様に、ノイズ周期測定部１０３により、特定の閾値を超えるレベルのノイズが存在する時間間隔を測定し、測定結果をノイズ周期ｔとしても同等の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、例えば、電灯線等フレーム同期を取りにくい伝送路を用いた通信やその関連分野において、好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１から３における通信システムのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１から３における送信装置のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１から３における受信装置のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１におけるフレームの構成図
【図５】本発明の実施の形態２におけるフレームの構成図
【図６】本発明の実施の形態３におけるフレームの構成図
【符号の説明】
【００６６】
１００  送信装置
１０１  ノイズ周期取得部
１０２  周期入力部
１０３  ノイズ周期測定部
１０４  閾値記憶部
１０５  同期ワード生成部
１０６  ヘッダ記憶部
１０７  データ位置情報追加部
１０８  データ生成部
１０９  データ記憶部
１１０  フレーム合成部
１１１  送信部
２００  受信装置
２０１  受信部
２０２  バッファ
２０３  解析部
２０４  同期ワード記憶部
２０５  タイマ
２０６  相関演算部
２０７  データ記憶部
２０８  データ処理部
３００  伝送路
ｔ  ノイズ周期
【図１】
2004274739.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004274739.tif 000005
【図４】
2004274739.tif 000006
【図５】
2004274739.tif 000007
【図６】
2004274739.tif 000008