(57)【要約】【課題】電力線搬送通信において、他装置が送信する信号との干渉を抑えるとともに、伝送効率を向上すること。【解決手段】外部から接続される電力線１００から電源電圧を取得する電源２０２と、パイロット信号とパイロット信号に続く信号とを電力線１００に送信する送信制御部２２２ａと、他装置が電力線１００に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部２２２ｂと、自装置のパイロット信号の送信タイミングを他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部２２２ｃと、を備える。【選択図】図４
2010041614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から接続される伝送線から電圧を取得する電源部と、
データ信号と前記データ信号の先頭に配置されるパイロット信号とを前記伝送線に送信する送信制御部と、
他装置が前記伝送線に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
自装置のパイロット信号の送信タイミングを前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部と、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記パイロット信号検出部は、前記送信制御部が送信した前記パイロット信号の送信タイミングを基準として所定の時間範囲内で前記パイロット信号を検出する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記パイロット信号検出部が、１つの前記他装置が送信するパイロット信号のみを検出した場合、前記タイミング調整部は、検出したパイロット信号の送信タイミングに自装置のパイロット信号の送信タイミングを合わせる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記パイロット信号検出部が、通信中に前記パイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出したパイロット信号の送信タイミングに向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させる、請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記パイロット信号検出部が、複数の前記他装置が送信するパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号を出力する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記パイロット信号検出部が、新たに通信を開始する際に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号を出力する、請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記パイロット信号検出部が、通信中に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させる、請求項５に記載の通信装置。
【請求項８】
前記伝送線から取得した前記電圧のゼロクロス点から基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成部を備え、
前記パイロット信号の送信タイミングは、前記基準タイミング信号に基づいて設定される、請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
自装置のパイロット信号の送信タイミングと前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングとが所定の範囲内に収束したか否かを判定する収束判定部を備え、
前記タイミング調整部は、前記収束判定部により、自装置及び他装置のパイロット信号の送信タイミングが前記所定の範囲内に収束したと判定された場合は、パイロット信号の送信タイミングの調整を停止する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記パイロット信号と前記パイロット信号の次に続く前記データ信号との間に所定の時間間隔が空けられた、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記送信制御部はＯＦＤＭ信号としての前記パイロット信号及びこれに続く信号を送信し、前記パイロット信号と前記パイロット信号の次に続く信号とは位相ベクトルが異なる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１２】
パイロット信号と前記パイロット信号に続く信号とを伝送線に送信する送信制御部と、
他装置が前記伝送線に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
自装置のパイロット信号の送信タイミングを前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部と、
を備える伝送線通信用チップ。
【請求項１３】
他装置が伝送線に送信するパイロット信号を検出するステップと、
前記パイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心を取得するステップと、
取得した前記バラツキの中心に向かうように自装置のパイロット信号の送信タイミングを設定し、自装置のパイロット信号を前記伝送線に出力するステップと、
を備える通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、伝送線通信用チップ及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時では、電力線を利用して通信を行う電力線搬送通信（ＰＬＣ；Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が知られている。ＰＬＣでは、異なる通信方式が存在し、複数の通信方式の装置が同期せずに同時に使用されると、互いの装置が妨害源となってしまう。このため、時分割で複数の方式を使い分ける必要があるが、電力線を利用する装置は互いに通信することはないため、他装置の信号のキャリアの存在を検出し、単純な１ビット信号を繋げて時分割情報を送受信する。この１ビット信号は、各方式で同期して出力する必要があるため、所定の基準タイミングに従って同期させる手法が用いられる。例えばＰＬＣの場合、交流電源のゼロクロス点という一定の基準があるので、ゼロクロス点を基準に同期させることが行われる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、交流電源のゼロクロス点を基準とする場合、回路の特性や波形の歪み、ノイズなどの影響でゼロクロス点の検出に誤差が生じる。このため、異なる装置間の信号が重ならないようにするためには、各装置のそれぞれの信号に最大誤差が生じていた場合を想定して、最大誤差の２倍の間隔で信号を配置する必要がある。この場合、信号の間隔が大きく開いてしまうため、伝送効率が低下する。
【０００５】
以下、図１３〜図１５に基づいて、この問題について詳細に説明する。図１３は、装置Ａ、装置Ｂの２つの装置において、交流電源のゼロクロス点に基づいて送信信号を送る様子を示す模式図である。図１３に示すように、各装置Ａ、装置Ｂのそれぞれでは、ゼロクロスの検出点から所定のオフセット時間の後に第１の信号（ｂｉｔ１）、第２の信号（ｂｉｔ２）・・・を順次に送信する。
【０００６】
図１３では、装置Ａのゼロクロスの検出点と、装置Ｂのゼロクロスの検出点のタイミングが相違している場合を示している。上述のように、回路の特性や波形の歪み、ノイズなどの影響でゼロクロスの検出に誤差が生じるため、装置Ａと装置Ｂとでゼロクロスの検出点タイミングが相違する。この場合、図１３に示すように、装置Ａの第２の信号と装置Ａの第１の信号が重なるという問題が生じる。
【０００７】
このため、図１４に示すように、各装置において、想定されるゼロクロスの検出誤差を含むマージンとして一定の時間のスロットを設け、信号の間隔を空ける手法が用いられる。予め見込まれるゼロクロスの検出誤差だけ各装置の信号の間隔を空けることで、図１２に示すように、他装置との間で信号が重なることを抑止できる。しかしながら、この手法の場合、基準信号の検出に誤差が生じることを想定して各ビット毎に検出誤差分のマージンを含むため、一定時間の間に送信できる信号の数が少なくなり、伝送効率が低下するという問題がある。
【０００８】
図１５は、マージンを考慮した信号の間隔を示す模式図である。同期獲得のために使用するゼロクロス点の検出誤差を±Ｅｒｅｆとすると、装置Ａと装置Ｂが最大にずれた場合は、装置Ａと装置Ｂの信号が互いに２Ｅｆｅｒのずれを持った位置関係になる可能性がある。従って、各装置の第１の出力信号を規定のオフセット時間後に出すとすると、図３に示すように、２×Ｅｒｅｆずれた位置になる。
【０００９】
ここで、各装置Ａ，Ｂは、自装置が基準タイミングに対してどれだけの誤差を持っているのか認識できないため、他装置の信号が、自装置の信号から±2Ｅｒｅｆだけ離れた位置に存在する可能性を考慮する必要がある。同様に、他の装置においても、自装置の信号の位置から±２Ｅｒｅｆだけ離れた位置に他の装置と同じビット信号が存在する可能性を考慮する必要がある。従って、各装置は、自身が送信する信号の前後２Ｅｒｅｆには次のビットの信号を配置することができない。
【００１０】
このため、各装置は、他の装置の送信する第１の信号と、自身が送信する第２の信号が重ならないようにするため、自身の第２の信号を自身の第１の信号から４Ｅｒｅｆ以上の間隔を空けて送信する必要がある。第３の信号についても同様に、第２の信号から４Ｅｒｅｆ以上の間隔を空けて出力する必要がある。
【００１１】
以上のように、従来のシステムでは、基準タイミングの検出誤差に起因して、信号の間隔を広くとる必要があり、このため、伝送効率の低下という問題を招来していた。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、伝送線搬送通信において、他装置が送信する信号との干渉を抑えるとともに、伝送効率を向上することが可能な、新規かつ改良された通信装置、伝送線通信用チップ及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、外部から接続される伝送線から電源電圧を取得する電源部と、データ信号と前記データ信号の先頭に配置されるパイロット信号とを前記伝送線に送信する送信制御部と、他装置が前記伝送線に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、自装置のパイロット信号の送信タイミングを前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部と、を備える通信装置が提供される。
【００１４】
また、前記パイロット信号検出部は、前記送信制御部が送信した前記パイロット信号の送信タイミングを基準として所定の時間範囲内で前記パイロット信号を検出するものであってもよい。
【００１５】
また、前記パイロット信号検出部が、１つの前記他装置が送信するパイロット信号のみを検出した場合、前記タイミング調整部は、検出したパイロット信号の送信タイミングに自装置のパイロット信号の送信タイミングを合わせるものであってもよい。
【００１６】
また、前記パイロット信号検出部が、通信中に前記パイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出したパイロット信号の送信タイミングに向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させるものであってもよい。
【００１７】
また、前記パイロット信号検出部が、複数の前記他装置が送信するパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号を出力するものであってもよい。
【００１８】
また、前記パイロット信号検出部が、新たに通信を開始する際に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号を出力するものであってもよい。
【００１９】
また、前記パイロット信号検出部が、通信中に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させるものであってもよい。
【００２０】
また、前記伝送線から取得した前記電圧のゼロクロス点から基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成部を備え、前記パイロット信号の送信タイミングは、前記基準タイミング信号に基づいて設定されるものであってもよい。
【００２１】
また、自装置のパイロット信号の送信タイミングと前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングとが所定の範囲内に収束したか否かを判定する収束判定部を備え、
前記タイミング調整部は、前記収束判定部により、自装置及び他装置のパイロット信号の送信タイミングが前記所定の範囲内に収束したと判定された場合は、パイロット信号の送信タイミングの調整を停止するものであってもよい。
【００２２】
また、前記パイロット信号と前記パイロット信号の次に続く前記データ信号との間に所定の時間間隔が空けられたものであってもよい。
【００２３】
また、前記送信制御部はＯＦＤＭ信号としての前記パイロット信号及びこれに続く信号を送信し、前記パイロット信号と前記パイロット信号の次に続く信号とは位相ベクトルが異なるものであってもよい。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、パイロット信号と前記パイロット信号に続く信号とを伝送線に送信する送信制御部と、他装置が前記伝送線に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、自装置のパイロット信号の送信タイミングを前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部と、を備える伝送線通信用チップが提供される。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他装置が伝送線に送信するパイロット信号を検出するステップと、前記パイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心を取得するステップと、取得した前記バラツキの中心に向かうように自装置のパイロット信号の送信タイミングを設定し、自装置のパイロット信号を前記伝送線に出力するステップと、を備える通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、伝送線搬送通信において、他装置が送信する信号との干渉を抑えるとともに、伝送効率を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
本実施形態に係る電力線搬送通信システム５００には、電力線１００に複数の通信装置が接続され、各通信装置が備えるモデム２００が電力線１００に接続される。そして、異なるモデム２００による送信信号が電力線１００上で衝突を起こさないようにするため、モデム２００の送信区間が時分割によって設定される。この時分割による送信区間の設定のため、各モデム２００は、その時分割処理を行うための基準タイミングを、電力線１００における商用電源電圧に基づいて生成するための基準タイミング生成部２１８を備えており、送信区間が基準タイミングの前後の期間に設けられる。
【００２９】
［システム構成］
先ず、本発明の一実施形態に係る電力線搬送通信システム５００の構成について説明する。図１は、宅内に実装された電力線搬送通信システム５００の構成を示す模式図である。図１に示すように、宅内には電力線１００が配線されていて、各電力線１００にはエントランス、子供部屋１，２、リビングルーム、書斎等に配置された各種通信装置が接続されている。通信装置は、図１に示すような監視カメラ、電子錠、テレビ受像機（ＴＶ）、オーディオ機器（Ａｕｄｉｏ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、オーディオサーバ、ビデオサーバ、プリンター等の機器である。各通信装置はモデム２００を備えている。電力線１００は、各通信装置が備えるモデム２００に接続されている。なお、本実施形態では、商用電源電圧が供給される電力線１００を例示しているが、以下に説明する実施形態はこれに限定されるものではない。本実施形態は、電力線１００の他、電話線、同軸線などの伝送線に広く適用することが可能であり、この場合においても、電力線１００の場合と同様に信号の同期をとることができる。
【００３０】
［モデムの構成］
次に、各通信装置が備えるモデム２００の構成について説明する。図２及び図３は、モデム２００の構成を示すブロック図である。ここで、図２は、ＰＬＣモデム単独型のモデム２００を示しており、図３はＰＬＣモデム内蔵型のモデム２００を示している。
【００３１】
図２に示すモデム２００は、電源２０２、カプラ２０４、フィルタ２０６、ＡＤ変換またはＤＡ変換を行う変換器２０８、ＰＨＹ層送信処理部（ＰＨＹ）２１０、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層処理部（ＭＡＣ）２１２、インターフェース２１４、カプラ２１６、基準タイミング生成部２１８を備えている。また、図３に示すモデム２００は、電源２０２、カプラ２０４、フィルタ２０６、変換器２０８、ＰＨＹ２１０、ＭＡＣ２１２、カプラ２１６、基準タイミング生成部２１８、アプリケーション回路２２０を備えている。なお、図２及び図３では、送信側と受信側でフィルタ２０６、変換器２０８、及びＰＨＹ２１０を共通に示しているが、これらの構成要素は送信側と受信側で別に設けることができる。また、ＭＡＣ２１２とその周辺の構成要素は、一体のチップで構成されることができる。
【００３２】
図２において、上位層から受けとる送信データは、インターフェース２１４からＭＡＣ２１２に入力され、ＰＨＹ２１０、ＤＡ変換を行う変換器２０８、フィルタ２０６を介して、カプラ２０４に入力される。送信信号は、カプラ２０４を経て電力線１００に出力される。
【００３３】
一方、カプラ２０４を介して受信した信号は、カプラ２０４にて商用電源電圧が除去され、抽出された高周波信号がフィルタ２０６、ＡＤ変換を行う変換器２０８、ＰＨＹ２１０を介してＭＡＣ２１２に入力される。そして、正しく受信されたデータがインターフェース２１４から上位層に出力される。
【００３４】
また、電源２０２には、電力線１００から抽出した電源電圧が入力される。電源２０２は、通信装置を動作させる駆動源となる電力、図２に示す各構成要素の駆動源となる電力を供給する。
【００３５】
図３に示すモデム２００は、アプリケーション回路２２０から送信データを受け取り、送信データを電力線１００へ出力する。また、受信したデータはアプリケーション回路２２０へ出力される。その他の構成は、図２に示すモデム２００と同様である。
【００３６】
カプラ２１６は、電力線１００上の信号から商用電源電圧を抽出するフィルタを含む。電力線搬送通信システム５００では、商用電源電圧に信号を重畳させて通信を行うため、カプラ２１６では、その信号を除去して商用電源電圧を抽出する。
【００３７】
基準タイミング生成部２１８は、カプラ２１６によって抽出された交流の商用電源電圧の周期に同期させて基準タイミングをとることで基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成し、ＭＡＣ２１２に供給する。具体的には、基準タイミング生成部２１８は、商用電源電圧の交流周期を利用して、電圧が０となる点（ゼロクロス点）を検出して、商用電源電圧のゼロクロスのタイミングに同期させて基準タイミング信号を生成する。基準タイミング信号は、電力線１００から供給される商用電源に基づいて、電力線搬送通信システム５００内のすべての通信装置が備えるモデム２００で生成される共通のタイミング信号である。
【００３８】
モデム２００は、基準タイミング生成部２１８によって生成された基準タイミングに基づいて、ＭＡＣ２１２が送信タイミングを制御する。ＭＡＣ２１２では、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆと送信区間データＳＰに基づいて、データを送信すべきタイミングを算出し、そのタイミングで送信するように、送信信号を制御する。
【００３９】
図４は、ＭＡＣ２１２の構成を示す機能ブロック図である。ＭＡＣ２１２は、送信制御部２１２ａ、パイロット信号検出部２１２ｂ、タイミング調整部２１２ｃ、及び収束判定部２１２ｄを備える。送信制御部２１２ａは、パイロット信号（第１の信号）と、パイロット信号に続くデータ信号（第２の信号以降の信号）との間隔を調整して電力線１００に送信する。パイロット信号検出部２１２ｂは、他装置が電力線１００に送信するパイロット信号を検出する。タイミング調整部２１２ｃは、自装置のパイロット信号の送信タイミングを他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整する。収束判定部２１２ｄは、自装置及び他装置のパイロット信号が所定時間の範囲に収束したか否かを判定する。なお、図４に示すＭＡＣ２１２の機能ブロックは、ハードウェア（回路）、又は演算処理部とこれを機能させるソフトウエア（プログラム）によって構成することができる。
【００４０】
なお、図２及び図３に示したモデム２００の構成は、異なる構成とすることもできる。一般にモデム内の送受信回路は１チップで実装されることが多いが、例えば、カプラ２１６および基準タイミング生成部２１８は、モデム２００に接続される外付けの回路となっていても良い。
【００４１】
［本実施形態の処理について］
前述したように、従来のシステムでは、基準タイミング信号の検出誤差に起因して、信号間の間隔を広げる必要がある。一方、信号の伝送効率を上げるためには、信号間のマージンを最小にする必要がある。ここで、１つの装置内においては、信号の幅と間隔は内部回路のクロックにより正確に決めることができるので、信号間の位置の誤差は微小である。従って、基準タイミング信号の検出誤差Ｅｒｅｆが生じなければ、各ビットの信号を隙間なく詰めることが可能であり、伝送効率を向上することができる。
【００４２】
このため、本実施形態のシステムでは、他の装置の信号の位置を検出し、自装置の信号を他装置の信号の位置に合わせるように制御を行う。ゼロクロス点に対して自装置の信号がずれていたとしても、他の装置の信号位置を検出して、その位置に自装置の信号位置を合わせることで、補正が可能である。以下、本実施形態で行われる処理について詳細に説明する。
【００４３】
図５は、本実施形態において、各装置が送信する信号を示す模式図である。図５に示すように、先ずパイロット信号として第１の信号が送信される。パイロット信号は、通信している自装置の存在を示す信号であって、データ信号の先頭に配置される。そして第１の信号の後に、データ信号として、第２の信号以降の信号が送信される。パイロット信号は、基準タイミング信号から所定のオフセット時間の経過後に送信される信号である。また、第２の信号以降の信号は、第１の信号を基準として送信される信号である。第２の信号以降の信号の送信タイミングは、ＭＡＣ２１２によって決定される。
【００４４】
このように、本実施形態のシステムでは、基準となるパイロット信号の後に所定のタイミングを空けて共通のキャリア信号であるデータ信号を出力し、パイロット信号から所定のタイミングのキャリア信号を受信する。これにより、通信方式の異なる装置同士がキャリアの有無、もしくは位相ベクトルの相違により情報を交換することができる。
【００４５】
前述したように、基準タイミング信号に対して、パイロット信号は±Ｅｒｅｆのずれが見込まれる。このため、ずれを考慮して第２の信号以降の信号を送信しようとすると、信号間の時間間隔を十分に広くとる必要があり、伝送効率が低下してしまう。
【００４６】
本実施形態では、伝送路に複数の装置から信号が送信される場合に、各装置が他の装置のパイロット信号（第１の信号）を検出する。そして、他の装置の第１の信号を検出した後、そのタイミングに合わせて自装置の第１の信号のタイミングを調整する。ここで、他装置の第１の信号と自装置の第１の信号を当初から一致させるようにしても良いし、自装置のパイロット信号の送信タイミングを他装置のパイロット信号のタイミングと一致するように、自装置のパイロット信号の送信タイミングを段階的に調整しても良い。このような調整を繰り返すことで、最終的に各装置のパイロット信号の送信タイミングを一致させることができる。各装置は、基準タイミング信号の検出誤差±Ｅｒｅｆの範囲で他の装置のパイロット信号を検出するものとする。なお、パイロット信号の検出範囲はこれに限定されるものではない。
【００４７】
第１の信号が検出されていない場合は、第２の信号を検出した際に、第２の信号を第１の信号と認識して同期してしまう可能性がある。また、第２の信号が第１の信号に近いタイミングで出された場合も、第２の信号を第１の信号と認識して同期してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、第１の信号は必ず送信することとし、更に、第１の信号と第２の信号の間は所定の間隔（２Ｅｒｅｆ）の時間を空けることとしている。これにより、次の信号との間隔に基づいて、検出した信号がパイロット信号か否かを識別することが可能である。そして、他装置の第１の信号を検出した場合に、自装置の第１の信号を他装置の第１の信号の位置に一致させるように制御を行う。
【００４８】
電力線１００に送信している他装置が１つであれば。自装置の第１の信号の位置を相手の信号の位置に合わせることは、比較的容易である。しかしながら、複数の他装置から送信された複数の第１の信号が検出された場合、いずれか一方の第１の信号に自装置の第１の信号を合わせると、他方の装置の第１の信号と自装置の第１の信号を合わせることができなくなる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、各装置が同じアルゴリズムで動くものとして、各装置は、以下のルールに従ってパイロット信号を出力する。
【００５０】
先ず、自装置が通信を開始しておらず、これから通信を開始する場合は、既に電力線１００に信号を出力している他の装置の第１の信号を検出し、他の装置の第１の信号のばらつきの範囲の中心に自装置の第１の信号を出力する。次に、自装置が第１の信号を送信し始めた後で、自装置の第１の信号からずれている他装置からの第１の信号を検出した場合は、他装置の第１の信号と、自装置の第１の信号を含む全体のばらつきの範囲の中心に自装置の信号の位置を移動する。
【００５１】
ここで、仮に各装置が、検出した他装置の第１の信号に合わせようとして、その位置に自装置の第１の信号を動かしてしまうと、第１の信号の位置が相互に入れ替わるのみで全ての装置の第１の信号の位置が１点に収束しないことが想定される。本実施形態によれば、他装置の第１の信号と、自装置の第１の信号を含む全体のばらつきの範囲の中心に自装置の第１の信号の位置を移動することにより、全装置の第１の信号を同一のタイミングに合わせることが可能となり、全体のずれを補正することができる。
【００５２】
なお、１回の調整で自装置のパイロット信号を他装置のパイロット信号のばらつきの中央に移動することは必ずしも必要ではなく、パイロット信号を全体のばらつき範囲内で自装置のパイロット信号をより中心側へ移動する処理を行うようにしても良い。例えば、各装置は、検出したパイロット信号のバラツキの範囲内で、その範囲の１／３〜１／４程度の値だけパイロット信号の送信タイミングをバラツキ範囲の中心側に移動させるようにしても良い。この方法においても、各装置のパイロット信号の位置を収束させるまでに比較的時間を要するが、パイロット信号を移動させる処理を複数回行うことで、パイロット信号の位置を最終的には収束させることができる。
【００５３】
そして、パイロット信号の送信タイミングが一致した後は、基準タイミング信号に対する各装置の送信タイミングの誤差がなくなるため、第２の信号以降の送信において、誤差分を考慮して送信間隔を空ける必要がなくなる。従って、各装置から送られる信号の伝送効率を向上することが可能となる。
【００５４】
以下、図面に基づいて、各装置のパイロット信号の位置を一致させる具体的な処理について説明する。先ず、他の装置が既に通信を行っている状態で、新たに送信を開始する場合について説明する。図６は、装置Ａが通信に参入する前に、既に装置Ｂが通信を行っており、パイロット信号Ｓ２を出している場合を示している。この場合、装置Ａは、装置Ｂのパイロット信号Ｓ２の位置を検出する。そして、装置Ａは、図６（Ａ）に示すように、装置Ａがパイロット信号Ｓ１を出そうとした位置と装置Ｂのパイロット信号Ｓ２の位置がずれている場合は、図６（Ｂ）に示すように、装置Ｂのパイロット信号Ｓ２の位置に合わせてパイロット信号Ｓ１を出す。この動作により、装置Ａと装置Ｂのパイロット信号のタイミングを一致させることができる。
【００５５】
また、電力線搬送通信システム５００内の各装置は、動作中に、カプラ２０４を介して受信した信号から他装置のパイロット信号を検出する。図７（Ａ）は、装置Ａが電力線１００にパイロット信号Ｓ１を送り、装置Ｂが電力線１００にパイロット信号Ｓ２を送っている場合を示している。この場合、図７（Ｂ）に示すように、装置Ａは装置Ｂのパイロット信号Ｓ２を検出し、パイロット信号Ｓ２と一致するように自身のパイロット信号Ｓ１の送信タイミングを移動させる。一方、装置Ｂは装置Ａのパイロット信号Ｓ１を検出し、パイロット信号Ｓ１と一致するように自身のパイロット信号Ｓ２の送信タイミングを移動させる。この動作を繰り返すことにより、装置Ａと装置Ｂのパイロット信号のタイミングを一致させることができる。
【００５６】
また、装置Ａ、装置Ｂは、通信中に他装置のパイロット信号を検出しなければならないため、自装置のパイロット信号の送信を時々止めて、他装置が発するパイロット信号を検出する。この際、装置Ａがパイロット信号Ｓ１の送信を止めているタイミングで、装置Ｂもパイロット信号Ｓ２の送信を止めていると、各装置Ａ，Ｂは相手のパイロット信号を検出することができない。このため、パイロット信号を止めて他装置のパイロット信号を検出するタイミングは、ある程度のランダム性を持たせるようにする。また、パイロット信号の検出は、複数回行うことで、検出漏れの発生を確実に抑えることができる。更に、複数回行って検出したパイロット信号の位置の平均値をとることで、検出精度を高めることが可能である。
【００５７】
図７の場合において、より多くの装置が通信を行っている場合は、装置Ａは複数の装置のパイロット信号を検出し、パイロット信号（自装置のパイロット信号）の位置のバラツキの範囲の中心に自装置のパイロット信号を出力する。他の装置も同様の処理を行う。この処理を繰り返すことにより、全ての装置のパイロット信号の位置を一致させることができる。
【００５８】
図６の場合においても、装置Ａが通信に参入する際に複数の装置が既に通信を行っている場合は、装置Ａは複数の装置のパイロット信号を検出し、そのバラツキの範囲の中心にパイロット信号を出力する。その後、各装置は他の装置のパイロット信号を検出し、パイロット信号（自装置のパイロット信号）の位置のバラツキの範囲の中心に自装置のパイロット信号を出力する。この処理を繰り返すことにより、全ての装置のパイロット信号の位置が一致する。
【００５９】
また、図８は、装置Ａと装置Ｂが電力線１００に信号を出力しており、その後、装置Ｃが通信を開始した場合を示している。先ず、図８(Ａ)の状態では、パイロット信号Ｓ１とパイロット信号Ｓ２が送信されているが、互いの位置が離れているため、装置Ａと装置Ｂは相手のパイロット信号を認識することができない。
【００６０】
次に、図８（Ｂ）において、装置Ｃが電力線１００に信号を出力し、通信を開始する。新たに参入する装置は、既に参入している装置のパイロット信号のばらつきの中心に自装置のパイロット信号を出力する。図８（Ｂ）の例では、装置Ｃは、パイロット信号Ｓ１とパイロット信号Ｓ２の位置を検出し、パイロット信号Ｓ１とＳ２の中心に自装置のパイロット信号Ｓ３を出す。これにより、装置Ａ及び装置Ｂでは、自装置のパイロット信号に比較的近いタイミングで出されたパイロット信号Ｓ３を検出することができる。
【００６１】
そして、図８（Ｃ）において、パイロット信号Ｓ３を検出した装置Ａは、自装置のパイロット信号Ｓ１が装置Ｃのパイロット信号Ｓ３に近づくようにパイロット信号Ｓ１の位置を移動させる。また、パイロット信号Ｓ３を検出た装置Ｂも、自装置のパイロット信号Ｓ２が装置Ｃのパイロット信号Ｓ３に近づくようにパイロット信号Ｓ２の位置を移動させる。一方、装置Ｃは、検出したパイロット信号Ｓ１及びパイロット信号Ｓ２の位置のバラツキの中心にパイロット信号Ｓ３を移動させるが、既にパイロット信号Ｓ３はＳ１とＳ２の中央に出されているため、パイロット信号Ｓ３の位置は殆ど変化しない。
【００６２】
そして、図８（Ｃ）の動作を繰り返すことにより、パイロット信号Ｓ１及びパイロット信号Ｓ２がパイロット信号Ｓ３に近づいていき、最終的にパイロット信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の位置が一致する。
【００６３】
以上のように、パイロット信号Ｓ１とパイロット信号Ｓ２の位置が離れており、装置Ａと装置Ｂが互いに相手のパイロット信号を検出できない場合においても、間に位置するパイロット信号Ｓ３を利用して全てのパイロット信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位置を一致させることができる。
【００６４】
図８の場合において、装置Ｃが通信に参入する際により多くの装置が既に通信を行っている場合は、装置Ｃは複数の装置のパイロット信号を検出し、そのバラツキの範囲の中心にパイロット信号を出力する。その後、各装置は他の装置のパイロット信号を検出し、パイロット信号（自装置のパイロット信号）の位置のバラツキの範囲の中心に自装置のパイロット信号を出力する。この処理を繰り返すことにより、全ての装置のパイロット信号の位置を一致させることができる。
【００６５】
また、図９は、複数の装置のパイロット信号が重なっている場合を示している。この場合、新たに参入する装置は、重なって検出されるパイロット信号のタイミングの分布において、中心の位置に自装置のパイロット信号を出力する。また、既に参入している各装置は、自装置のパイロット信号の位置を、全てのパイロット信号（自装置のパイロット信号を含む）の時間分布の中心に移動させる。これにより、全てのパイロット信号の位置を一致させることができる。
【００６６】
他の装置のパイロット信号のタイミング測定には誤差が生ずる場合があり、その測定誤差をＥｓｉｇとする。一方、家庭用交流電源のゼロクロス点から基準タイミング信号を生成する場合は、前述したように、正負の波形の相違、回路の応答、家電ノイズなどに起因して基準タイミング信号に誤差Ｅｒｅｆが生じる。パイロット信号のタイミング測定は高周波検波であるため、誤差Ｅｓｉｇは比較的小さく、Ｅｓｉｇ＜Ｅｒｅｆである。
【００６７】
図１０は、装置Ａと装置Ｂが信号を送信している場合に、第１の信号の送信タイミングを一致させた状態を示している。この状態では、基準タイミング信号の検出誤差による装置Ａと装置Ｂの信号のずれが無い状態となる。従って、図１０に示すように、第２の信号以降の信号は、互いに干渉しないように交互に配置することが可能となる。この際、隣接する信号間の間隔は測定誤差Ｅｓｉｇだけ空ければ良く、図１５と比較すると、隣接する信号間の間隔を最小限に抑えることができる。従って、伝送効率を大幅に向上することが可能である。本実施形態のシステムでは、互いに通信を行わない通信装置同士がパイロット信号の送信タイミングを一致させて同期をとることで、各装置が送るデータ信号の間隔を最小限に抑えることができ、伝送効率を高めることが可能である。
【００６８】
各装置において、パイロット信号の送信タイミングが一致したか否かの判定は、検出した全ての他装置のパイロット信号と、自装置のパイロット信号が予め定められた所定時間の範囲に収まったか否かで判断される。この所定時間は、測定誤差Ｅｓｉｇに基づいて定めることが可能である。各装置は、測定誤差に基づいて、パイロット信号の送信タイミングがこれ以上一致させることができない範囲に収まったと判断すると、パイロット信号の送信タイミングが一致したと判断し、そのタイミングでパイロット信号を出し続ける。この状態では、既に通信に参入している装置間ではパイロット信号の送信タイミングは一致している。従って、新規参入する装置がある場合、新規参入する装置のみが自装置のパイロット信号を既に参入している装置のパイロット信号の送信タイミングに一致させれば良く、既に参入している装置はパイロット信号の送信タイミングを移動させる必要はない。
【００６９】
なお、図１１に示すように、装置Ａの第１の信号が装置Ｂの第１の信号に対してＥｒｅｆだけ進んでいた場合、装置Ｂは自装置のパイロット信号の前後の２×Ｅｒｅｆの範囲で他装置のパイロット信号を検出する。このため、装置Ｂは、装置Ａの第２の信号以降の信号を第１の信号として検出してしまう。しかし、この場合においても、装置Ｂは装置Ａの第１の信号も検出することができ、自装置のパイロット信号は装置Ａのパイロット信号と第２の信号との中間にあるため、自装置のパイロット信号は移動させない。一方、装置Ａは、装置Ｂの第１の信号を検出するため、自装置のパイロット信号を装置Ｂのパイロット信号に向けて移動させる。従って、この動作を繰り返すことにより、最終的に装置Ａと装置Ｂのパイロット信号の位置が一致する。
【００７０】
従って、従来の手法では、第１の信号と第２の信号とのビット間に４Ｅｒｅｆの時間間隔が必要であったが、本実施形態ではその１／２の２Ｅｒｅｆだけ確保すれば、第１の信号の位置を一致させることができ、伝送効率を高めることができる。また、第１の信号のみを使って同期を一致させるので、第２の信号以降はマージンをとる必要がなく、伝送効率を大幅に向上することができる。なお、パイロット信号のキャリアの位置を測定する際には、誤差Ｅｓｉｇが生じるので、第２の信号以降は、誤差Ｅｓｉｇのマージン分だけ隣接する信号間に間隔を空けることが望ましい。
【００７１】
また、送信する信号がＯＦＤＭ信号の場合、キャリアの位相ベクトルを変えるなどの手法により、第１の信号と第２の信号以降との違いを識別可能とすることができる。この場合、第１の信号と第２の信号との間隔のマージンは不要となり、更なる伝送効率の向上が可能である。
【００７２】
次に、図１２のフローチャートに基づいて、本実施形態のモデム２００における処理について説明する。先ず、ステップＳ１０では、自装置が通信に新規参入をするか否か、すなわち、新たに電力線１００に信号を送信するのか否かを判定する。そして、通信に新規参入をする場合は、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、既に稼動している他の装置のパイロット信号を検出し、パイロット信号が存在する範囲の中心の位置を検出する。この際、パイロット信号を複数回検出して、中心位置の最大値及び最小値の中間位置を検出する。
【００７３】
一方、ステップＳ１０において、既に自装置が通信を行っている場合は、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、自装置の通信を時々停止し、他の装置のパイロット信号を検出する。この際、パイロット信号の検出は複数回行い、自装置のパイロット信号の位置を含むバラツキの中心を複数回検出し、検出した値の最大値及び最大値の中間位置を検出する。
【００７４】
ステップＳ１２，Ｓ１４の後はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、ステップＳ１２，Ｓ１４で算出した最大値及び最小値の中間位置に自装置のパイロット信号を出力する。
【００７５】
次のステップＳ１８では、検出した全ての装置のパイロット信号が予め規定された時間の範囲に入ったか否かを判定する。そして、全ての装置のパイロット信号が規定された時間の範囲に収まった場合は、処理を終了する。一方、検出した少なくとも１つのパイロット信号が規定された時間の範囲に収まっていない場合は、ステップＳ１２へ戻り、以降の処理を再度行う。
【００７６】
図１２の処理によれば、通信に参入している全ての装置が、他の装置のパイロット信号の位置に基づいて自装置のパイロット信号の位置を調整するため、稼動している全ての装置のパイロット信号を規定の時間の範囲内に収めることが可能となる。従って、基準タイミング信号に対する誤差分を補正することが可能となり、伝送効率を向上することができる。
【００７７】
以上説明したように本実施形態によれば、各装置が、検出した他装置のパイロット信号のばらつきの中央に自装置のパイロット信号を移動するというアルゴリズムを使うことにより、全ての装置のパイロット信号を最終的に１点に集めることができる。従って、パイロット信号の後に続くデータ信号のビットは検出誤差を考慮する必要がなくなり、規定時間内に多くの信号を送ることができ、伝送効率を大幅に高めることが可能となる。
【００７８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】宅内に実装された電力線搬送通信システムの構成を示す模式図である。
【図２】モデムの構成を示すブロック図である。
【図３】モデムの構成を示すブロック図である。
【図４】ＭＡＣの機能構成を示すブロック図である。
【図５】各装置が送信する信号を示す模式図である。
【図６】装置Ａが通信に参入する前に既に装置Ｂが通信を行っており、パイロット信号Ｓ２を出している場合を示す模式図である。
【図７】装置Ａが電力線にパイロット信号Ｓ１を送り、装置Ｂが電力線にパイロット信号Ｓ２を送っている場合を示す模式図である。
【図８】装置Ａと装置Ｂが電力線に信号を出力しており、その後、装置Ｃが通信を開始した場合を示す模式図である。
【図９】複数の装置のパイロット信号が重なっている場合を示す模式図である。
【図１０】装置Ａと装置Ｂが信号を送信している場合に、第１の信号の送信タイミングを一致させた状態を示す模式図である。
【図１１】装置Ａの第１の信号が装置Ｂの第１の信号に対してゼロクロス点の検出誤差Ｅｒｅｆだけ進んでいた場合を示す模式図である。
【図１２】本実施形態のモデムにおける処理を示すフローチャートである。
【図１３】装置Ａ、装置Ｂの２つの装置において、交流電源のゼロクロス点に基づいて送信信号を送る様子を示す模式図である。
【図１４】各装置において、想定されるゼロクロスの検出誤差を含むマージンとして一定の時間のスロットを設け、信号の間隔を空けた状態を示す模式図である。
【図１５】マージンを考慮した信号の間隔を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
２０２    電源
２１２    ＭＡＣ
２１２ａ    送信制御部
２１２ｂ    パイロット信号検出部
２１２ｃ    タイミング調整部
【図１】
2010041614.tif 000003
【図２】
2010041614.tif 000004
【図３】
2010041614.tif 000005
【図４】
2010041614.tif 000006
【図５】
2010041614.tif 000007
【図６】
2010041614.tif 000008
【図７】
2010041614.tif 000009
【図８】
2010041614.tif 000010
【図９】
2010041614.tif 000011
【図１０】
2010041614.tif 000012
【図１１】
2010041614.tif 000013
【図１２】
2010041614.tif 000014
【図１３】
2010041614.tif 000015
【図１４】
2010041614.tif 000016
【図１５】
2010041614.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月26日(2008.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から接続される伝送線から電圧を取得する電源部と、
データ信号と前記データ信号の先頭に配置されるパイロット信号とを前記伝送線に送信する送信制御部と、
他装置が前記伝送線に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
自装置のパイロット信号の送信タイミングを前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部と、
を備える通信装置。
【請求項２】
前記パイロット信号検出部は、前記送信制御部が送信した前記パイロット信号の送信タイミングを基準として所定の時間範囲内で前記パイロット信号を検出する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記パイロット信号検出部が、１つの前記他装置が送信するパイロット信号のみを検出した場合、前記タイミング調整部は、検出したパイロット信号の送信タイミングに自装置のパイロット信号の送信タイミングを合わせる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記パイロット信号検出部が、通信中に前記パイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出したパイロット信号の送信タイミングに向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させる、請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記パイロット信号検出部が、複数の前記他装置が送信するパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号を出力する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記パイロット信号検出部が、新たに通信を開始する際に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号を出力する、請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記パイロット信号検出部が、通信中に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングと自装置のパイロット信号の送信タイミングを含む全体のバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させる、請求項５に記載の通信装置。
【請求項８】
前記伝送線から取得した前記電圧のゼロクロス点から基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号生成部を備え、
前記パイロット信号の送信タイミングは、前記基準タイミング信号に基づいて設定される、請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
自装置のパイロット信号の送信タイミングと前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングとが所定の範囲内に収束したか否かを判定する収束判定部を備え、
前記タイミング調整部は、前記収束判定部により、自装置及び他装置のパイロット信号の送信タイミングが前記所定の範囲内に収束したと判定された場合は、パイロット信号の送信タイミングの調整を停止する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記パイロット信号と前記パイロット信号の次に続く前記データ信号との間に所定の時間間隔が空けられた、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記送信制御部はＯＦＤＭ信号としての前記パイロット信号及びこれに続く信号を送信し、前記パイロット信号と前記パイロット信号の次に続く信号とは位相ベクトルが異なる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１２】
パイロット信号と前記パイロット信号に続く信号とを伝送線に送信する送信制御部と、
他装置が前記伝送線に送信するパイロット信号を検出するパイロット信号検出部と、
自装置のパイロット信号の送信タイミングを前記他装置が送信するパイロット信号の送信タイミングに応じて調整するタイミング調整部と、
を備える伝送線通信用チップ。
【請求項１３】
他装置が伝送線に送信するパイロット信号を検出するステップと、
前記パイロット信号の送信タイミングのバラツキの中心を取得するステップと、
取得した前記バラツキの中心に向かうように自装置のパイロット信号の送信タイミングを設定し、自装置のパイロット信号を前記伝送線に出力するステップと、
を備える通信方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、前記パイロット信号検出部が、通信中に前記複数のパイロット信号を検出した場合、前記タイミング調整部は、検出した複数のパイロット信号の送信タイミングと自装置のパイロット信号の送信タイミングを含む全体のバラツキの中心に向けて自装置のパイロット信号の送信タイミングを移動させるものであってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
本実施形態では、伝送路に複数の装置から信号が送信される場合に、各装置が他の装置のパイロット信号（第１の信号）を検出する。そして、他の装置の第１の信号を検出した後、そのタイミングに合わせて自装置の第１の信号のタイミングを調整する。ここで、他装置の第１の信号と自装置の第１の信号を当初から一致させるようにしても良いし、自装置のパイロット信号の送信タイミングを他装置のパイロット信号のタイミングと一致するように、自装置のパイロット信号の送信タイミングを段階的に調整しても良い。このような調整を繰り返すことで、最終的に各装置のパイロット信号の送信タイミングを一致させることができる。各装置は、自装置の信号位置から±２Erefだけ離れた位置に他の装置のパイロット信号が存在する可能性を考慮して他の装置のパイロット信号を検出する。なお、パイロット信号の検出範囲はこれに限定されるものではない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2010041614.tif 000018
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2010041614.tif 000019
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2010041614.tif 000020
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2010041614.tif 000021