(57)【要約】  パケットを受信する通信手段１０と、送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段２０と、前記検知手段２０にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段３０と、チャンネル推定手段４０と、復調手段６０と、制御手段７０とを備えており、前記制御手段７０は、比較手段３０での比較の結果、複数の既知情報が異なると判定された場合には、前記チャンネル推定手段４０に対してチャンネル推定開始指示を行うとともに、通信手段１０を介してパケットを送信してきた通信装置に対しチャンネル推定用パケットの送信要求を行い、前記チャンネル推定手段４０は、前記制御手段７０からのチャンネル推定開始指示に基づき、送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行う。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを少なくとも受信する通信手段と、
送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、
前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、
チャンネル推定手段とを備え、
前記比較手段の比較結果に基づいて前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
パケットを送受信する通信手段と、
送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、
前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、
チャンネル推定手段とを備え、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記通信手段を介して前記パケットを送信してきた通信装置に対しチャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に前記チャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に、前記チャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
前記比較手段は、複数の既知情報における各キャリア毎の差分絶対値の合計値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記比較手段は、複数の既知情報における任意数のキャリア毎の差分絶対値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の通信装置。
【請求項７】
前記チャンネル推定手段は、送信されてきた前記チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことを特徴とする請求項２、請求項４、請求項５、及び請求項６のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項８】
前記パケットを送信してきた通信装置を認識する認識手段をさらに備え、
前記比較手段は、前記認識手段の認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の通信装置。
【請求項９】
前記認識手段は、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識することを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記通信手段が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識手段は、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識することを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
【請求項１１】
送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、
前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、
前記比較ステップでの比較の結果に基づき、チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、
前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、
前記比較ステップでの比較の結果、複数の既知情報が異なると判定した場合には、前記パケットを送信してきた送信側通信装置に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行うステップと、
チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含み、
前記チャンネル推定手段は前記送信側通信装置から送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことを特徴とする通信方法。
【請求項１３】
前記パケットを送信してきた送信側通信装置を認識する認識ステップをさらに含み、
前記比較ステップは、前記認識ステップでの認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行うことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１４】
前記認識ステップは、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識することを特徴とする請求項１３に記載の通信方法。
【請求項１５】
通信方式が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識ステップでは、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識することを特徴とする請求項１３に記載の通信方法。
【請求項１６】
請求項１１ないし請求項１５のいずれかに記載の通信方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする通信プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の通信プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速チャンネル変化及び高速チャンネル推定を必要とする通信装置、通信方法、通信プログラム及びこの通信プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を図５に示す。ここでは送信側通信装置（以下「送信端末」ともいう。）１０００が受信側通信装置（以下「受信端末」ともいう。）１２００にデータ転送を行う構成となっている。【０００３】
＜ＱｏＳの説明＞
近時、例えばＭＰＥＧ２−ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）のように大容量の動画データなどをストリーミングで伝送する需要が高まっている。このようなストリーミングデータを伝送する場合には、通信にリアルタイム性が要求される。すなわち、ストリーミングデータを構成するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）フレームには有効期限が決まっており、この有効期限内に伝送することが必要となる。【０００４】
図６は、ＱｏＳフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した図である。【０００５】
成功事例（図６中上段）では、フレーム５は、最初に伝送された際に伝送が失敗しており、再送が行われた際に伝送が成功している。この再送の時点は、フレーム５の有効期限よりも前となっているので、フレーム５の伝送は成功したことになる。【０００６】
一方、失敗事例（図６中下段）では、フレーム５は、最初に伝送された際、及び１回目の再送の際の両方で伝送を失敗している。そして、その後の２回目の再送が行われる前に、フレーム５の有効期限が経過してしまっている。この場合、有効期限内に伝送できなかったＱｏＳフレーム５は、利用することができずに無効（フレームロス）となり、動画データによる映像が受信端末側で乱れることになる。従って、伝送エラーを補償するための再送を行う場合は、各フレームの有効期限内に再送を成功させることが重要である。【０００７】
なお、上記説明では、有効期限を時間制約として説明しているが、時間に限定されるものではなく、例えば再送回数の上限としてもよい。【０００８】
＜ＨＰＡＶ規格の説明＞
次に、ＰＬＣ（電力線通信）のＨＰＡＶ（ＨｏｍｅＰｌｕｇ  Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ）規格の送信データの生成の概要について、図７に示したＨＰＡＶ規格のフォーマットを用いて説明する。【０００９】
ＨＰＡＶ規格は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やイーサーネットと同様に、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）とＰＨＹ（物理層）の２つの層に分かれる。【００１０】
データは、ＭＡＣ層にフレーム（Ｆｒａｍｅ）のストリームとして入力される。入力されたフレームのストリームは、セグメント（Ｓｅｇｍｅｎｔ）という５１２バイト単位に区切られる。【００１１】
ＭＡＣ層から物理層にデータが渡される単位がＬｏｎｇ  ＭＰＤＵ（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）であり、最初に１６バイトのＡＶＦＣ（Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ  Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、次にｎ個のＰＢ（ＰＨＹ  Ｂｌｏｃｋ）が続く。ＡＶＦＣがＰＢの部分の様々な情報のヘッダである。ＰＢは、ヘッダＨ、ＰＢＢ（ＰＢ  Ｂｏｄｙ）、及びエラーチェック（Ｃ）から構成される。ヘッダＨは、ＰＢＢに対する４バイトの情報である。ＰＢＢがＳｅｇｍｅｎｔを暗号化した内容である。ＣがＨとＰＢＢに対する４バイトのエラーチェックコードである。この事例では、ＰＢは５２０バイトになるが、１３６バイトの場合もある。なお、最後のＰＢでフレームが丁度セグメントに入らない場合には、残りの部分にＰＡＤを入れてセグメントの長さに合わせる。【００１２】
ＰＨＹ層ではＬｏｎｇ  ＭＰＤＵの変調を行う。最初にＰｒｅａｍｂｌｅという送信側と受信側で既知の信号が送られる。次に、ＡＶＦＣは１つの決まった変調精度のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルに変調される。続きのｎ個のＰＢは、Ｍ個のＯＦＤＭシンボルに変調されるが、ＯＦＤＭシンボル数は、ＰＢ数と、ＰＢを変調する伝送レートとに依存する。なお、ＯＦＤＭや伝送レートについては次に説明する。また、Ｐｒｅａｍｂｌｅは、Ｌｏｎｇ  ＭＰＤＵの認識やＡＶＦＣを復調するために用いられる。なお、本明細書においては、物理層が扱う信号をパケットと称する。【００１３】
＜マルチキャリア方式によるデータ転送の説明＞
図５に戻って、まず、送信端末１０００が、送信する信号（ＴＸ）を作成して送信する。送信されたＴＸ信号は、通信媒体（チャンネル）１１００を介して受信端末１２００でＲＸ信号として受信される。この場合、チャンネル１１００では信号は変形され、その伝達関数をＨで表すと、下式（１）の関係が成立する。【００１４】
ＲＸ＝ＴＸ＊Ｈ＋ｎ  ・・・（１）
ここで、ｎは雑音である。【００１５】
近年、データ転送を行う方式として、マルチキャリア方式が多用されている。このマルチキャリア方式の一例としてＯＦＤＭがある。図８は、ＯＦＤＭ信号の事例を示している。同図において、横軸が時間、縦軸が振幅、３つ目の軸（斜めの軸）が周波数である。ＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭシンボルの単位で伝送される。１つのＯＦＤＭシンボルにはＮ個のキャリアが割り当てられ、各キャリアが１つの周波数に対応する。そして、各キャリアが、伝送されるデータの一部を運ぶようになっている。【００１６】
データを各キャリアに割り当てる場合、そのキャリアに何ビットのデータを割り当てるのかを求める必要がある。この方法については後述するが、キャリアは複素数であっても良い。【００１７】
図９は、１つの複素数のキャリアに４ビットを割り当てた１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の変調精度の事例を示している。ここで、Ｉが実部であり、Ｑが虚部である。ＩとＱにそれぞれ２ビットを割り当てることで、キャリア全体で合計４ビットが割り当てられる。この事例では、ビット値とＩまたはＱとの関係を下表１のように規定している。【００１８】
【表１】
2008132961.tif 000003
【００１９】
従って、選択肢数は２4＝１６個である。図９には、これら全ての選択肢が描かれている。【００２０】
ここで、例えば「００１０」を転送する場合、「００」が実部Ｉ、「１０」が虚部Ｑに割り当てられるため、キャリア値は  −３＋ｊ、ｊ＝ＳＱＲＴ（−１）となる。つまり、Ｉ軸では−３、Ｑ軸では＋１となる。【００２１】
このように、各キャリアにデータのＭビット（１６ＱＡＭの場合、Ｍ＝４）を割り当てることにより、データ転送が行われる。【００２２】
なお、送信信号ＴＸの複数のＯＦＤＭシンボルに渡って絶対値の平均を求めると、通常は図１０に示すように、この絶対値の平均が各キャリアに対し一定になるように、ＯＦＤＭ信号が生成される。つまり、図９に示す１６ＱＡＭの事例では１６個の選択肢があるが、どの状況でも絶対値の平均は一定となる。【００２３】
次に、上記（１）式をキャリア毎に書き換えると、下式（２）となる。【００２４】
ＲＸ（ｉ）＝ＴＸ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ）  ・・・（２）
ここで、ｉがキャリアの番号である。【００２５】
図１１は、送信信号ＴＸと、チャンネルを通った後の受信信号ＲＸとの関係の事例を示している。送信信号ＴＸに比べ、ＲＸ信号は伝達関数Ｈにより、変形されたことが分かる。【００２６】
このように、送信端末から伝送された信号は、そのままの形で受信端末で受信されることはない。従って、受信端末では、受信した信号を正しく復調するために、受信した信号を元の形に戻す必要がある。このため、通常、受信端末では、Ｈを推定するチャンネル推定処理を行っている。このチャンネル推定処理の方法については後述するが、推定結果がＨ’であったとすると、受信端末では、このＨ’を使って以下のようにチャンネル補正処理を行う。【００２７】
ＴＸ（ｉ）’ ＝１／Ｈ’（ｉ）＊ＲＸ（ｉ）
＝１／Ｈ’（ｉ）＊（ＴＸ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ））
＝ＴＸ（ｉ）＋ｎ’（ｉ）  ・・・（３）
このようにしてチャンネル補正を行うことにより、元のＴＸに近いＴＸ’を受信端末で求めることができる。推定されたＨ’がＨに近いほど、送信信号ＴＸに近い信号を復元することができる。【００２８】
図１２（ａ）は、図１１に示す信号ＲＸに雑音の影響を加えた事例を示している。ここで、実線がＲＸ信号の平均値（チャンネル応答の平均値）であり、点線が雑音の揺れ幅である。図示の通り、雑音の揺れ幅は周波数軸で一定とはならない。この事例では、低周波数側で揺れ幅が大きく、高周波数側で揺れ幅が小さくなっている。【００２９】
図１２（ｂ）に示す信号は、図１２（ａ）に示す信号ＲＸに対するチャンネル補正後の信号ＴＸ’を示している。ここでも実線が平均値であり、点線が雑音の揺れ幅である。信号ＲＸで信号の振幅が小さくかつ雑音が大きい周波数（例えば、図中の符号Ａで示す部分）では、ＴＸ’の雑音量は大きくなり、信号の振幅が大きくかつ雑音量が小さい周波数（例えば図中の符号Ｂで示す部分）ではＴＸ’の雑音量は小さくなる。以上のように、補正後の雑音量は元の信号ＲＸの振幅と雑音量とに依存する。【００３０】
上記の図９で説明した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例では、雑音がないという仮定で説明を行っているため、キャリア値のＩとＱは丁度３、１、−１、−３のいずれかになる。これに対し、図１３ａ〜図１３ｃには、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示しており、図１３ａは受信端末の信号の雑音量が少ない場合の事例である。ここで、キャリアの各値の雑音量の領域が●（黒塗り）で表されている。図１３ａに示すように、雑音量が少ない場合には、各領域が十分独立しているため、通信は十分可能である。【００３１】
また、図１３ｂは受信端末の信号の雑音量がギリギリの場合の事例である。それぞれの領域は隣の領域に触れているが、エラー訂正処理を行うことにより、通信が可能である。【００３２】
これに対し、図１３ｃは、受信端末の信号の雑音量が大きすぎる場合の事例である。この場合には、それぞれの領域が隣の領域と多くの部分で重複しているため、エラー訂正処理を行っても、信号は元に戻らない。従って、このような場合には、１６ＱＡＭより低い変調精度を用いる必要がある。すなわち、この場合にはＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（４ＱＡＭに等しい）、つまり１つのキャリアに２ビットを割り当てた変調精度を用いればよい。【００３３】
なお、図１３ａに示す事例は問題なく通信できるが、ここではもう１つ上の６４ＱＡＭ、つまり１つのキャリアに６ビットを割り当てることができる。すなわち、このキャリアで１６ＱＡＭを用いることは帯域を無駄にしていることになる。【００３４】
このように、受信端末ではキャリアの強度及び雑音量、つまりＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を見積もることにより、最適な変調精度を求めることができる。従って、これを送信端末に知らせることで、最速の伝送レートで通信することが可能となる。【００３５】
＜チャンネルの伝達関数Ｈを推定する方法の説明＞
伝達関数Ｈを推定するためには、通常、送信端末と受信端末の両方で既知の信号を伝送する。ＨＰＡＶの場合、Ｐｒｅａｍｂｌｅは送信側と受信側で既知信号であるが、これは１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵに対し、１つしか伝送されない。そのため、ＨＰＡＶでは、チャンネル推定のためのチャンネル推定用パケットを用いる。このパケットのＰＢは、送信端末と受信端末で既知であり、複数のＯＦＤＭシンボルから構成される。１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵには複数のＯＦＤＭシンボルが用いられるため、Ｐｒｅａｍｂｌｅに対しより効率的にチャンネル推定を行うことができる。このことについて次に説明する。【００３６】
Ｘ（ｉ）が送信端末で送信されたチャンネル推定用パケットのＯＦＤＭシンボルとすると、これは受信端末では、
Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ）
となる。受信端末は、受信した内容がＸだと分かっているため、例えば以下の演算によりＨｘｙ（ｉ）を求めることができる。【００３７】
Ｈｘｙ（ｉ）＝Ｙ（ｉ）／Ｘ（ｉ）
＝（Ｘ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ））／Ｘ（ｉ）
＝Ｈ（ｉ）＋ｎ’（ｉ）  ・・・（４）
ここで重要なことはｎ’の影響を小さくすることである。このため、通常、送信端末ではＸ（ｉ）を多数伝送し、受信端末では例えば多数のＨｘｙ（ｉ）の平均から推定値のＨ’（ｉ）を求める。同様に、雑音量はＨｘｙ（ｉ）の標準偏差としても良い。【００３８】
上記式（４）が従来から知られているチャンネルの振幅を推定する高速のＬＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムである。このＬＳアルゴリズムを用いた場合、ＱｏＳの期限内にチャンネル推定を行うことが可能であるが、現実にはあまり実装されていなかった。【００３９】
一方、従来から良く用いられている簡単に実現できるアルゴリズムがＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）であるが、このアルゴリズムは処理を完了するまでに数秒を要するため、ＱｏＳの期限内にチャンネル推定を行うことができなかった。【００４０】
ところで、伝達関数Ｈは送信端末と受信端末間で異なる。つまり、送信端末１と受信端末２間のＨと、別の送信端末３と受信端末２間のＨは異なる。よって、上記の方法でチャンネル補正を行う場合、どの端末がデータを伝送したのかを識別する必要がある。このため、ＨＰＡＶでは、ＡＶＦＣの部分は安全な低い変調精度であるＱＰＳＫで伝送される。これにより、Ｐｒｅａｍｂｌｅでチャンネル推定を行っても、ＡＶＦＣを十分復調することが可能であり、ＡＶＦＣを復調することにより、どのようにＰＢの部分のチャンネル補正（チャンネル推定終了と仮定）や復調をすれば良いのかが分かるため、ＰＢではより効率のよいＨｘｙ（上記で説明した式（４）のＨｘｙ）で復調を行うことができる。【００４１】
上記したＳＮＲを受信端末で見積もる方式は、例えばＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）やＰＬＣで用いられる。【００４２】
なお、チャンネルの変化が生じた場合、伝達関数Ｈにも変化が生じる。ここで変化前がＨ１として、変化後はＨ２した場合、変化前ではＨ１に適切なチャンネル推定・補正を行ってＨ１に最適変調精度を用いるが、チャンネルがＨ２に変化すると、Ｈ２にＨ１の最適条件でデータ伝送ができなくなる。つまり、チャンネルが変化する前の状態で求まった変調精度を、チャンネルが変化した後のデータの変調に用いると、特にチャンネルの変化が大きい場合、受信端末でのデータのエラー率が高くなる可能性がある。【００４３】
ＤＳＬの場合、チャンネル状況は殆ど変わらないため、ＳＮＲを見積もる処理は、通常、端末を立ち上げた際に１回のみ行う。このように１回だけ行う処理であるため、ＤＳＬの場合には、簡単でかつ時間が掛かる方法を用いている。ＤＳＬのチャンネルが変化した場合、この変化は雑音量の変化であり、かつ少しずつ変化するため（例えば、特許文献１参照）、エラー率が高くなる前に適度に調整することができる。【００４４】
一方、ＰＬＣの場合、例えば非特許文献１では、チャンネルが殆ど変化しないと仮定し、従来のＤＳＬに用いていた方法でＳＮＲの見積もりを行っている。非特許文献２ではＤＳＬの方法を採用していないが、ここでもチャンネルは殆ど変化しないと仮定している。【００４５】
しかしながら、ＰＬＣはＤＳＬと違い、電力線に繋いでいる様々な機器の影響を受ける。例えば電力線に家電機器を接続すると、チャンネルの振幅と雑音の特性が激しく変わる。なお、このチャンネル変化を認識している従来技術（非特許文献３参照）もあるが、この文献では、その解決法や、劇的に変化するチャンネルの影響については明確に述べられていない。ＰＬＣは、従来、インターネットの通信に用いられていた。具体的には、メールを読むことやウェブページの閲覧に用いられていたため、通信が数秒程度途切れても問題がなかった。しかし、映像のＱｏＳになると、ＱｏＳフレームの期限は１００〜２００ｍｓとされている。さらに電話などの音声に用いられるＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ  Ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の場合の期限は１００ｍｓ以下である。従って、ＰＬＣにおいてチャンネルが劇的に変化した場合でも、このチャンネルの変化の認識や、チャンネルの振幅及び雑音の推定をＱｏＳ期限内にする必要がある。この場合、チャンネル状況の変化を高速に認識する方法として、例えばフレームやＰＢのエラー率を監視し、エラー率が高くなったときチャンネルが変化したと認識する方法がある。
【特許文献１】特開２００５−２７８１５０号公報
【非特許文献１】S. Morosi, D. Marabissi,E.Del Re,R.Fantacci,N.Del Santo,:"A rate adaptive bit-loading algorithm for a DMT modulation system for in-building power-line communications", in Global Telecommunications Conference, 2005. GLOBECOM '05. IEEE, Nov/Dec 2005, Vol 1, pp. 403-407
【非特許文献２】D. Anastasiadou and T. Antonakopoulos, :"Broadband communications in the indoor power line environment: The pDSL concept", in Proc. ISPLC'04, Zaragoza, Spain, March 2004, pp. 334-339
【非特許文献３】E. Biglieri, :"Coding and modulation for a horrible channel", in Communications Magazine, IEEE, May 2003, Vol 41, Issue 5, pp 92-98
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４６】
しかしながら、フレームやＰＢにエラーが生じる原因は、必ずしもチャンネルの変化だけとは限らない。従って、エラー率が高くなることと、チャンネルが変化することとは、必ずしも一義的に結びつくものではない。従って、フレームやＰＢのエラー率によってチャンネル変化を認識する手法を採用した場合には、誤認識が発生しやすくなり、チャンネル推定の時間が無駄になる可能性がある。【００４７】
また、エラー率を求めるためには複数のフレームまたはＰＢが必要となる。映像の場合、伝送レートが高いためＰＢ数が多く、複数のＰＢを短い時間で送っているため、短時間でエラー率を求めることができるが、例えば音声のＧ．７２３．１の規格になると、音声は最速６４Ｋｂｐｓであり、これは、１秒間に１Ｋバイト以下である。通常、伝送を問題なく行うためのエラー率は０．０１以下が好ましく、エラー率が０．１以上となると伝送速度の切り替えを行うことが望ましい。０．１のエラー率を認識する場合、１０個のフレームまたはＰＢが必要となる。従って、１秒間に１Ｋバイトの伝送レートとなると、エラー率を求めるためにＱｏＳの期限を越えてしまうといった問題が生じる。これを解決するために、１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵに割り当てるデータ量を数バイトにすることも可能であるが、この場合、帯域を無駄に使うことになるといった問題がある。従って、別の方法でチャンネルの変化を認識する必要がある。【００４８】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、帯域を無駄にすることなく、かつ、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことのできる通信装置、通信方法、通信プログラム及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
上記課題を解決するため、本発明の通信装置は、パケットを少なくとも受信する通信手段と、送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、チャンネル推定手段とを備え、前記比較手段の比較結果に基づいて前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴としている。【００５０】
このような本発明の通信装置では、前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に前記チャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする。【００５１】
また、本発明の通信装置は、パケットを送受信する通信手段と、送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、チャンネル推定手段とを備え、前記比較手段の比較結果に基づき、前記通信手段を介して前記パケットを送信してきた通信装置に対しチャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴としている。【００５２】
このような本発明の通信装置では、前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に、前記チャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする。【００５３】
このような構成によれば、比較手段は、送信側と受信側の両通信装置で複数の既知である情報が異なっているか否か、すなわちチャンネルが変化したか否かを判定している。具体的には、ＰＬＣのＨＰＡＶ規格の場合、送信側と受信側の両通信装置で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを比較する。すなわち、例えば送信されてきた隣接する２つのフレーム（Ｆｒａｍｅ）に含まれる２つのＰｒｅａｍｂｌｅを順次比較して、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっているか否かを判定する。そして、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合には、チャンネルが変化したと判定する。この方法によれば、従来のようにエラー率の変化によってチャンネル変化を認識する方法に比べて、より確実性のあるチャンネル変化の認識（判定）が可能である。また、音声のように低伝送レートのデータの場合、より高速にチャンネル変化を認識することができ、高速チャンネル推定と組み合わせると、帯域を無駄にせずに、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことが可能となる。【００５４】
また、本発明の通信装置によれば、前記比較手段は、複数の既知情報における各キャリア毎の差分絶対値の合計値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定してもよい。【００５５】
或いは、本発明の通信装置によれば、前記比較手段は、複数の既知情報における任意数のキャリア毎の差分絶対値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定してもよい。【００５６】
また、本発明の通信装置によれば、前記チャンネル推定手段は、送信されてきた前記チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行う構成としている。このように、チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことにより、より精度の高いチャンネル推定を行うことが可能となる。【００５７】
また、本発明の通信装置は、前記パケットを送信してきた通信装置を認識する認識手段をさらに備え、前記比較手段は、前記認識手段の認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行う構成とする。すなわち、パケットを送信した通信装置を認識することで、同じ通信装置が送信した複数の既知情報同士の比較を行っている。チャンネル状況は通信装置毎に異なる。従って、本発明の通信装置を用いることで、ネットワークを構成するシステムに２つ以上の通信装置があった場合でも、同じ通信装置から送信されてきた複数の既知情報同士の比較を行うことができるため、チャンネル変化の誤判定を防止することができる。【００５８】
ここで、前記認識手段による認識手法としては、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識する構成とすることができる。送信端末の識別を端末識別子より行うことにより、確実に送信端末を認識することができる。【００５９】
また、前記認識手段による他の認識手法としては、前記通信手段が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識手段は、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識する構成とすることができる。すなわち、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信したと認識しているので、パケットを受信し始めた時点で送信端末を認識することができ、より早い認識が可能となる。【００６０】
また、本発明の通信方法は、送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、前記比較ステップでの比較の結果に基づき、チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含むことを特徴としている。【００６１】
また、本発明の通信方法は、送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、前記比較ステップでの比較の結果、複数の既知情報が異なると判定した場合には、前記パケットを送信してきた送信側通信装置に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行うステップと、チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含み、前記チャンネル推定手段は前記送信側通信装置から送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことを特徴としている。【００６２】
このような構成によれば、送信側と受信側の両通信装置で複数の既知である情報が異なっているか否か、すなわちチャンネルが変化したか否かを判定している。具体的には、ＰＬＣのＨＰＡＶ規格の場合、送信側と受信側の両通信装置で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを比較している。従って、従来のようにエラー率の変化によってチャンネル変化を認識する方法に比べて、より確実性のあるチャンネル変化の認識（判定）が可能である。また、音声のように低伝送レートのデータの場合、より高速にチャンネル変化を認識することができ、高速チャンネル推定と組み合わせると、帯域を無駄にせずに、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことが可能となる。さらに、チャンネル推定手段によるチャンネル推定では、送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行う構成としている。このように、チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことにより、より精度の高いチャンネル推定を行うことが可能となる。【００６３】
また、本発明の通信方法によれば、前記パケットを送信してきた送信側通信装置を認識する認識ステップをさらに含み、前記比較ステップは、前記認識ステップでの認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行う構成としている。チャンネル状況は通信装置毎に異なる。従って、本発明の通信方法を用いることで、ネットワークを構成するシステムに２つ以上の通信装置があった場合でも、同じ通信装置から送信されてきた複数の既知情報同士の比較を行うことができるため、チャンネル変化の誤判定を防止することができる。【００６４】
また、本発明の通信方法によれば、前記認識ステップは、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識する構成としている。このように、送信端末の識別を端末識別子より行うことにより、確実に送信端末を認識することができる。【００６５】
また、本発明の通信方法によれば、通信方式が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識ステップでは、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識する構成としている。すなわち、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信したと認識しているので、パケットを受信し始めた時点で送信端末を認識することができ、より早い認識が可能となる。【００６６】
また、上記通信方法は、各ステップをコンピュータに実行させる通信プログラムとして提供することが可能であり、この通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することが可能である。
【発明の効果】
【００６７】
本発明は上記のように構成したので、従来のようにエラー率の変化によってチャンネル変化を認識する方法に比べて、より確実性のあるチャンネル変化の判定を行うことができる。また、音声のように低伝送レートのデータの場合、より高速にチャンネル変化を認識することができ、高速チャンネル推定と組み合わせると、帯域を無駄にせずに、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態１の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態２の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、ＱｏＳフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した説明図である。
【図７】図７は、ＨＰＡＶ規格のフォーマットを示す説明図である。
【図８】図８は、ＯＦＤＭ信号の事例を示す説明図である。
【図９】図９は、１つの複素数のキャリアに４ビットを割り当てた１６ＱＡＭの変調精度の事例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、送信信号ＴＸの複数のＯＦＤＭシンボルに渡って絶対値の平均を求めた場合の信号波形を示す説明図である。
【図１１】図１１は、送信信号ＴＸと、チャンネルを通った後の受信信号ＲＸとの関係の事例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す信号ＲＸに雑音の影響を加えた事例を示す説明図である。
【図１３ａ】図１３ａは、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【図１３ｂ】図１３ｂは、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【図１３ｃ】図１３ｃは、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  通信手段
２０  検知手段
３０  比較手段
４０  チャンネル推定手段
５０  認識手段
６０  復調手段
７０  制御手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。【００７１】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。【００７２】
同図において、本実施形態１の通信装置は、通信手段１０、検知手段２０、比較手段３０、チャンネル推定手段４０、送信されてきた信号ＴＸを信号ＲＸ（受信データ）に復調する復調手段６０、及び通信全般を制御する制御手段７０によって構成されている。なお、データ通信は送信側の通信装置と受信側通信装置との間で行われるため、本実施形態１の通信装置は送信側及び受信側の両方の通信装置に適用することが可能であるが、ここでは説明の都合上、受信側の通信装置（受信端末）に適用した場合について説明する。【００７３】
通信手段１０は、フレームの送受信を行う手段である。通信手段の意味は装置の構成に依存するが、ここでの通信手段１０は、通常のＭＡＣ／ＰＨＹ層において、検知手段２０、比較手段３０、チャンネル推定手段４０、復調手段６０及び制御手段７０以外の部分を意味している。これは、例えばアナログ部、ＯＦＤＭの場合は周波数軸信号を時間軸信号に変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）とその逆ＦＦＴを行う部分に相当する。【００７４】
検知手段２０は、送信側と受信側で既知である情報を検知する手段である。ＨＰＡＶの場合、既知情報はＰｒｅａｍｂｌｅやチャンネル推定用のＯＦＤＭシンボルがある。通常のデータにはチャンネル推定用のＯＦＤＭシンボルが含まれていないため、本実施形態１では、既知情報としてＰｒｅａｍｂｌｅを用いている。なお、実際にはＰｒｅａｍｂｌｅに限定する必要はなく、送信側と受信側で既知の情報であれば、比較手段３０での比較対象として用いることができる。【００７５】
比較手段３０は複数のパケット（Ｌｏｎｇ  ＭＰＤＵ）のＰｒｅａｍｂｌｅを比較する手段である。比較手段３０は、複数のＰｒｅａｍｂｌｅの比較を行い、その比較結果を制御手段７０に出力する。制御手段７０は、比較手段３０からの比較結果により、チャンネル推定手段４０にチャンネル推定の開始を指示する指示信号を出力する。チャンネル推定手段４０は、この指示信号を受け取ると、チャンネル推定処理を開始することになる。【００７６】
チャンネル状況が変わると、その情報はＰｒｅａｍｂｌｅに反映される。従って、本実施形態では、比較手段３０の判定基準を、複数のパケットのＰｒｅａｍｂｌｅが異なったか否かを判定することとしている。例えば、２つのパケットのＰｒｅａｍｂｌｅが異なった場合、これをチャンネル情報の変化と認識することができる。【００７７】
より具体的に説明すると、比較方法としては、例えば複数のＰｒｅａｍｂｌｅの各キャリア毎の差分絶対値の合計を計算し、この合計値が予め設定された基準の閾値より大きくなった場合に、チャンネルが変化したと判定する。また、ｍ個（ｍは任意）のキャリアの差分絶対値が予め設定された基準の閾値を超えた場合に、チャンネルが変化したと判定してもよい。なお、差分絶対値は対数的であってもよい。また、演算に用いるＰｒｅａｍｂｌｅのキャリア情報として、キャリア毎の振幅、雑音、位相またはキャリア毎のＳＮＲとしても良い。ＨＰＡＶのＰｒｅａｍｂｌｅより振幅または雑音を求めるため、Ｐｒｅａｍｂｌｅの特徴を利用することができる。ＨＰＡＶのＰｒｅａｍｂｌｅは時間的に最低８つの決まったパターンの繰り返しから構成されている。このパターンの一部はＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）やパケット認識に使われるが、残った数個のパターンの統計情報からチャンネルの振幅、雑音、またはＳＮＲを求めることができる。【００７８】
このように、チャンネル状況が変化すると、比較手段３０はこれをＰｒｅａｍｂｌｅで認識することができるので、送信端末に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行うことができる。【００７９】
すなわち、本実施形態１では、チャンネル推定を行うために、送信端末がチャンネル推定用パケットを受信端末に伝送する構成としている。このため、比較手段３０は、上記の判定処理によってチャンネル推定が必要と判断した場合、通信手段１０を介して送信端末にチャンネル推定用パケットの要求情報を含んだパケットを送信する。送信端末は、この情報を受け取ると、チャンネル推定用パケットを受信端末（すなわち、要求情報を含んだパケットを送信した端末）に送信する。【００８０】
チャンネル推定手段４０は、比較手段３０からチャンネル推定の開始を指示する指示信号を受け取り、かつ、送信端末から送信されてきたチャンネル推定用パケットを通信手段１０を介して受け取ると、この受け取ったチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定処理を行う。なお、このチャンネル推定処理は従来周知の処理であるので、ここでは詳細な説明を省略するが、チャンネル推定処理を高速化するためには、チャンネルの振幅と雑音の推定を同時に行った方がよい。【００８１】
なお、チャンネル推定により、各キャリアに対する最適変調精度が求まるので、受信端末は送信端末に対してこの情報を送信する。送信端末は、この情報を用いてデータの変調を行い、受信端末に対して送信する。【００８２】
ここで、本実施形態１の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順について、図２に示すフローチャートを参照して再度説明する。【００８３】
データ通信に際し、受信端末の検知手段２０は、通信手段１０を介して受信した通信データであるパケットから、両端末で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを検知する（ステップＳ１１）。そして、Ｐｒｅａｍｂｌｅを検知すると(ステップＳ１１)、その検知したＰｒｅａｍｂｌｅの情報を比較手段３０に出力する（ステップＳ１２）。比較手段３０では、入力された複数のＰｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっているか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、送信データの隣接する２つのフレーム（Ｆｒａｍｅ）に含まれている２つのＰｒｅａｍｂｌｅを順次比較して、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっているか否かを判定する。その結果、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が同じである場合（ステップＳ１３でＮｏと判断された場合）には、ステップＳ１１に戻る。すなわち、この場合にはそのままデータの受信処理を継続することになる。【００８４】
一方、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合（ステップＳ１３でＹｅｓと判断された場合）には、通信媒体であるチャンネルが変わったと判定し、その判定結果を制御手段７０に出力する。制御手段７０は、この判定結果に基づき、データ（パケット）を送信してきた送信端末に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行う（ステップＳ１４）。また、制御手段７０は、チャンネル推定手段４０に対してチャンネル推定開始指示を行う（ステップＳ１５）。【００８５】
この後、送信端末からチャンネル推定用パケットが送信されてくると、このチャンネル推定用パケットは通信手段１０を介してチャンネル推定手段４０に入力される。チャンネル推定手段４０は、制御手段７０からのチャンネル推定開始指示の後に、チャンネル推定用パケットを受け取ると（ステップＳ１６でＹｅｓと判断されると）、その受け取ったチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定処理を行う（ステップＳ１７）。なお、チャンネル推定処理は複数のチャンネル推定用パケットの統計から行い、チャンネル推定処理が終了したのかの判断は受信端末が行う。この判断は本発明の対象外であるが、１つのチャンネル推定用パケットに対するチャンネル推定処理を行った後、チャンネル推定処理が終了したのかの判断をステップＳ１８で行う。終了していない場合（ステップＳ１８でＮｏと判断された場合）はステップＳ１６に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１８でＹｅｓと判断された場合）は求まった最適変調精度の情報を受信端末から送信端末に対して送信する（ステップＳ１９）。なお、このフローチャートの事例は２つのＰｒｅａｍｂｌｅの比較の事例であるが、２つ以上の複数のＰｒｅａｍｂｌｅの比較であってもよい。【００８６】
（本実施形態１によるチャンネル推定処理と従来のチャンネル推定処理との比較）
上記したように、チャンネルが変化した場合、受信端末では受信したＰｒｅａｍｂｌｅの信号に変化が生じる。言い換えると、チャンネルが変化しなくても、送信端末でチャンネルが変形したかのようにＰｒｅａｍｂｌｅの形を変形させることができる。つまり、Ｐｒｅａｍｂｌｅだけではなく、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣを同じように変形させ、その後のＰＢの部分のＯＦＤＭシンボルは変形させない状態で信号を生成することができる。【００８７】
この場合、本実施形態１のチャンネル推定を用いると、受信端末はＰｒｅａｍｂｌｅによりチャンネルに変化があったと認識し、送信端末にチャンネル推定用パケットを要求することになる。これに対し、エラー率をチェックする従来の方式で同じことをした場合、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣは同じ様に変形されているため、ＡＶＦＣは問題なく復調され、ＡＶＦＣの情報を元に変形されなかったＰＢを問題なく復調することがきる。従って、エラー率をチェックする方式では、チャンネルに変化はなかったと判定されることになる。このように、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣのみを送信端末で変形させた場合、エラー率をチェックする方式ではチャンネルの変化が無かったと認識されてしまう。これに対し、本実施形態１の場合はチャンネル推定用パケットの要求を行うことになる。なお、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣを変形させる場合、比較手段３０でチャンネルが十分に異なったと認識できるように変形させることが望ましい。【００８８】
＜実施形態２＞
データ通信が２つの端末間でのみ行われる場合、比較手段３０はどの端末がデータを送信したのかを認識する必要はない。しかし、複数の端末間でデータ通信が行われる場合、受信端末は同じ送信端末から伝送されてきたＰｒｅａｍｂｌｅのみの比較を行う必要がある。すなわち、どの送信端末がデータを伝送してきたのかを認識する必要がある。これは、チャンネル状況は端末間ごとに異なるためである。そのため、本実施形態２では、図３に示すように、認識手段５０をさらに備えている。その他の構成は図１に示した本実施形態１の受信端末の構成と同じである。【００８９】
認識手段５０は、どの送信端末がパケットを送信したのかを認識し、その認識結果を比較手段３０に出力する。比較手段３０は、検知手段２０から受け取ったＰｒｅａｍｂｌｅがどの送信端末からのものであるのかを、認識手段５０から受け取った認識結果に基づいて確認する。これにより、比較手段３０は、同じ送信端末から送信されてきた２つのＰｒｅａｍｂｌｅ同士の比較を行うことができるため、チャンネル変化の誤判定を防止することができる。【００９０】
なお、認識手段５０による認識手法としては、パケットに含まれる送信端末識別子（例えば、ＭＡＣアドレスであってもよい。）に基づいて送信端末を認識する構成とすることができる。送信端末の識別を端末識別子より行うことにより、確実に送信端末を認識することができる。【００９１】
また、ＨＰＡＶはチャンネルアクセス方式として、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を用いている。また、ＨＰＡＶでは、データ通信の周期を電力線の電力の周期（５０または６０Ｈｚ）の倍としている。つまり、ＴＤＭＡの周期は２５または３０Ｈｚである。そして、２つの端末間のデータ伝送は、この周期内のどの部分で行われるのかが決まっている。従って、認識手段５０は、ＴＤＭＡの周期内で割り当てられた時間帯に伝送されたデータを、同じ送信端末から送信されてきたデータであると判定することができる。すなわち、周期の同じ時間帯に受信したデータ（パケット）を同じ送信端末が送信したパケットであると認識しているので、パケットを受信し始めた時点で送信端末を認識することができ、より早い認識が可能となる。【００９２】
ＤＳＬの場合、チャンネルは劇的に変化しないが、少しずつ変化し、ＤＳＬのチャンネル推定に用いられるアルゴリズムはこの変化に対応している。ＰＬＣの場合も少しずつ変化することがあり、ＬＳアルゴリズムとＤＳＬに用いられるアルゴリズムを組み合わせることにより、チャンネルが劇的に変化した場合と少しずつ変化した場合に対応することができる。【００９３】
ここで、本実施形態２の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。【００９４】
データ通信に際し、送信端末から通信データであるパケットを通信手段１０を介して受信すると（ステップＳ２１）、受信端末の認識手段５０は、受信した通信データであるパケットに含まれる例えば送信端末識別子（ＭＡＣアドレス等）に基づいて、どの送信端末がパケットを送信してきたのかを認識し、その認識結果（同じ送信端末であるか否かの認識結果）を比較手段３０に出力する（ステップＳ２２）。【００９５】
一方、受信端末の検知手段２０は、通信手段１０を介して受信した通信データであるパケットから、両端末で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを検知すると（ステップＳ２３）、その検知したＰｒｅａｍｂｌｅの情報を比較手段３０に出力する（ステップＳ２４）。【００９６】
比較手段３０は、検知手段２０から受け取ったＰｒｅａｍｂｌｅがどの送信端末からのものであるのかを、認識手段５０から受け取った認識結果に基づいて確認する。その結果、前回送信されてきた通信データ（パケット）と今回送信されてきた通信データ（パケット）とが違う送信端末から送信されてきたと判断した場合（ステップＳ２５でＮｏと判断された場合）には、何もせずにステップＳ２１に戻る。すなわち、この場合には、受信した通信データ（パケット）を無視する。【００９７】
一方、前回送信されてきた通信データ（パケット）と今回送信されてきた通信データ（パケット）とが同じ送信端末から送信されてきたと判断した場合（ステップＳ２５でＹｅｓと判断された場合）には、比較手段３０は、前回送信されてきたパケットに含まれていたＰｒｅａｍｂｌｅと、今回送信されてきたパケットに含まれているＰｒｅａｍｂｌｅとの比較を行う（ステップＳ２６）。その結果、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が同じである場合（ステップＳ２６でＮｏと判断された場合）には、ステップＳ２１に戻る。すなわち、両通信データ（パケット）が同じ通信媒体（チャンネル）を用いて送信されてきているので、この場合にはそのままデータの受信処理を継続する。【００９８】
一方、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合（ステップＳ２６でＹｅｓと判断された場合）には、チャンネルが変わったと判定し、その判定結果を制御手段７０に出力する。制御手段７０は、この判定結果に基づき、通信データ（パケット）を送信してきた送信端末に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行う（ステップＳ２７）。また、制御手段７０は、チャンネル推定手段４０に対してチャンネル推定開始指示を行う（ステップＳ２８）。【００９９】
この後、送信端末からチャンネル推定用パケットが送信されてくると、このチャンネル推定用パケットは通信手段１０を介してチャンネル推定手段４０に入力される。チャンネル推定手段４０は、制御手段７０からのチャンネル推定開始指示の後に、チャンネル推定用パケットを受け取ると（ステップＳ２９でＹｅｓと判断されると）、その受け取ったチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定処理を行う（ステップＳ３０）。なお、チャンネル推定処理は複数のチャンネル推定用パケットの統計から行い、チャンネル推定処理が終了したのかの判断は受信端末が行う。この判断は本発明の対象外であるが、１つのチャンネル推定用パケットに対するチャンネル推定処理を行った後、チャンネル推定処理が終了したのかの判断をステップＳ３１で行う。終了していない場合（ステップＳ３１でＮｏと判断された場合）はステップＳ２９に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ３１でＹｅｓと判断された場合）は、求まった最適変調精度の情報を受信端末から送信端末に対して送信する（ステップＳ３２）。なお、このフローチャートの事例は２つのＰｒｅａｍｂｌｅの比較の事例であるが、２つ以上の複数のＰｒｅａｍｂｌｅの比較であってもよい。【０１００】
なお、上記実施形態では、ＨＰＡＶの規格を元に説明を行ったが、ＰＬＣやＯＦＤＭに限定されるものではない。例えば、ウエーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の技術、またはＤＳＬ、イーサーネットや無線ＬＡＮのような様々の通信規格に本発明の通信装置及び通信方法を適用することが可能である。【０１０１】
また、上記実施形態における通信装置の各手段や各処理ステップは、ＣＰＵなどの演算手段が、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行し、インターフェース回路などの通信手段を制御することにより実現することができる。従って、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態の通信装置の各種機能及び各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能及び各種処理を実現することができる。【０１０２】
この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。【０１０３】
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。【０１０４】
また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等のディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。【０１０５】
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。【０１０６】
さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。【０１０７】
また、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。【０１０８】
また、この出願は、２００７年４月１２日に日本で出願された特願２００７−１０５０９９に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
高速チャンネル変化及び高速チャンネル推定を必要とする通信装置、通信方法、通信プログラム、並びにそのような通信プログラムを記録した記録媒体に適用できる。
【図１】
2008132961.tif 000004
【図２】
2008132961.tif 000005
【図３】
2008132961.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008132961.tif 000013
【図１１】
2008132961.tif 000014
【図１２】
2008132961.tif 000015
【図１３ａ】
2008132961.tif 000016
【図１３ｂ】
2008132961.tif 000017
【図１３ｃ】
2008132961.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月30日(2009.9.30)
【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】
パケットを少なくとも受信する通信手段と、
送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、
前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、
チャンネル推定手段とを備え、
前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に、前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
パケットを送受信する通信手段と、
送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、
前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、
チャンネル推定手段とを備え、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記通信手段を介して前記パケットを送信してきた通信装置に対しチャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に、前記チャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記比較手段は、複数の既知情報における各キャリア毎の差分絶対値の合計値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記比較手段は、複数の既知情報における任意数のキャリア毎の差分絶対値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の通信装置。
【請求項６】
前記チャンネル推定手段は、送信されてきた前記チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項７】
前記パケットを送信してきた通信装置を認識する認識手段をさらに備え、
前記比較手段は、前記認識手段の認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の通信装置。
【請求項８】
前記認識手段は、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記通信手段が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識手段は、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識することを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
【請求項１０】
送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、
前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、
前記比較ステップでの比較の結果、複数の既知情報が異なると判定した場合に、チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１１】
送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、
前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、
前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、
前記比較ステップでの比較の結果、複数の既知情報が異なると判定した場合には、前記パケットを送信してきた送信側通信装置に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行うステップと、
チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含み、
前記チャンネル推定手段は前記送信側通信装置から送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
前記パケットを送信してきた送信側通信装置を認識する認識ステップをさらに含み、
前記比較ステップは、前記認識ステップでの認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行うことを特徴とする請求項１０または請求項１
１に記載の通信方法。
【請求項１３】
前記認識ステップは、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識することを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１４】
通信方式が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識ステップでは、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識することを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１５】
請求項１０ないし請求項１４のいずれか１つに記載の通信方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする通信プログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の通信プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速チャンネル変化及び高速チャンネル推定を必要とする通信装置、通信方法、通信プログラム及びこの通信プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を図５に示す。ここでは送信側通信装置（以下「送信端末」ともいう。）１０００が受信側通信装置（以下「受信端末」ともいう。）１２００にデータ転送を行う構成となっている。
【０００３】
＜ＱｏＳの説明＞
近時、例えばＭＰＥＧ２−ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｔｒｅａｍ）のように大容量の動画データなどをストリーミングで伝送する需要が高まっている。このようなストリーミングデータを伝送する場合には、通信にリアルタイム性が要求される。すなわち、ストリーミングデータを構成するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）フレームには有効期限が決まっており、この有効期限内に伝送することが必要となる。
【０００４】
図６は、ＱｏＳフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した図である。
【０００５】
成功事例（図６中上段）では、フレーム５は、最初に伝送された際に伝送が失敗しており、再送が行われた際に伝送が成功している。この再送の時点は、フレーム５の有効期限よりも前となっているので、フレーム５の伝送は成功したことになる。
【０００６】
一方、失敗事例（図６中下段）では、フレーム５は、最初に伝送された際、及び１回目の再送の際の両方で伝送を失敗している。そして、その後の２回目の再送が行われる前に、フレーム５の有効期限が経過してしまっている。この場合、有効期限内に伝送できなかったＱｏＳフレーム５は、利用することができずに無効（フレームロス）となり、動画データによる映像が受信端末側で乱れることになる。従って、伝送エラーを補償するための再送を行う場合は、各フレームの有効期限内に再送を成功させることが重要である。
【０００７】
なお、上記説明では、有効期限を時間制約として説明しているが、時間に限定されるものではなく、例えば再送回数の上限としてもよい。
【０００８】
＜ＨＰＡＶ規格の説明＞
次に、ＰＬＣ（電力線通信）のＨＰＡＶ（ＨｏｍｅＰｌｕｇ  Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ）規格の送信データの生成の概要について、図７に示したＨＰＡＶ規格のフォーマットを用いて説明する。
【０００９】
ＨＰＡＶ規格は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やイーサーネットと同様に、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）とＰＨＹ（物理層）の２つの層に分かれる。
【００１０】
データは、ＭＡＣ層にフレーム（Ｆｒａｍｅ）のストリームとして入力される。入力されたフレームのストリームは、セグメント（Ｓｅｇｍｅｎｔ）という５１２バイト単位に区切られる。
【００１１】
ＭＡＣ層から物理層にデータが渡される単位がＬｏｎｇ  ＭＰＤＵ（ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）であり、最初に１６バイトのＡＶＦＣ（Ａｕｄｉｏ  Ｖｉｄｅｏ  Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、次にｎ個のＰＢ（ＰＨＹ  Ｂｌｏｃｋ）が続く。ＡＶＦＣがＰＢの部分の様々な情報のヘッダである。ＰＢは、ヘッダＨ、ＰＢＢ（ＰＢ  Ｂｏｄｙ）、及びエラーチェック（Ｃ）から構成される。ヘッダＨは、ＰＢＢに対する４バイトの情報である。ＰＢＢがＳｅｇｍｅｎｔを暗号化した内容である。ＣがＨとＰＢＢに対する４バイトのエラーチェックコードである。この事例では、ＰＢは５２０バイトになるが、１３６バイトの場合もある。なお、最後のＰＢでフレームが丁度セグメントに入らない場合には、残りの部分にＰＡＤを入れてセグメントの長さに合わせる。
【００１２】
ＰＨＹ層ではＬｏｎｇ  ＭＰＤＵの変調を行う。最初にＰｒｅａｍｂｌｅという送信側と受信側で既知の信号が送られる。次に、ＡＶＦＣは１つの決まった変調精度のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルに変調される。続きのｎ個のＰＢは、Ｍ個のＯＦＤＭシンボルに変調されるが、ＯＦＤＭシンボル数は、ＰＢ数と、ＰＢを変調する伝送レートとに依存する。なお、ＯＦＤＭや伝送レートについては次に説明する。また、Ｐｒｅａｍｂｌｅは、Ｌｏｎｇ  ＭＰＤＵの認識やＡＶＦＣを復調するために用いられる。なお、本明細書においては、物理層が扱う信号をパケットと称する。
【００１３】
＜マルチキャリア方式によるデータ転送の説明＞
図５に戻って、まず、送信端末１０００が、送信する信号（ＴＸ）を作成して送信する。送信されたＴＸ信号は、通信媒体（チャンネル）１１００を介して受信端末１２００でＲＸ信号として受信される。この場合、チャンネル１１００では信号は変形され、その伝達関数をＨで表すと、下式（１）の関係が成立する。
【００１４】
ＲＸ＝ＴＸ＊Ｈ＋ｎ  ・・・（１）
ここで、ｎは雑音である。
【００１５】
近年、データ転送を行う方式として、マルチキャリア方式が多用されている。このマルチキャリア方式の一例としてＯＦＤＭがある。図８は、ＯＦＤＭ信号の事例を示している。同図において、横軸が時間、縦軸が振幅、３つ目の軸（斜めの軸）が周波数である。ＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭシンボルの単位で伝送される。１つのＯＦＤＭシンボルにはＮ個のキャリアが割り当てられ、各キャリアが１つの周波数に対応する。そして、各キャリアが、伝送されるデータの一部を運ぶようになっている。
【００１６】
データを各キャリアに割り当てる場合、そのキャリアに何ビットのデータを割り当てるのかを求める必要がある。この方法については後述するが、キャリアは複素数であっても良い。
【００１７】
図９は、１つの複素数のキャリアに４ビットを割り当てた１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の変調精度の事例を示している。ここで、Ｉが実部であり、Ｑが虚部である。ＩとＱにそれぞれ２ビットを割り当てることで、キャリア全体で合計４ビットが割り当てられる。この事例では、ビット値とＩまたはＱとの関係を下表１のように規定している。
【００１８】
【表１】
2008132961.tif 000019
【００１９】
従って、選択肢数は２4＝１６個である。図９には、これら全ての選択肢が描かれている。
【００２０】
ここで、例えば「００１０」を転送する場合、「００」が実部Ｉ、「１０」が虚部Ｑに割り当てられるため、キャリア値は  −３＋ｊ、ｊ＝ＳＱＲＴ（−１）となる。つまり、Ｉ軸では−３、Ｑ軸では＋１となる。
【００２１】
このように、各キャリアにデータのＭビット（１６ＱＡＭの場合、Ｍ＝４）を割り当てることにより、データ転送が行われる。
【００２２】
なお、送信信号ＴＸの複数のＯＦＤＭシンボルに渡って絶対値の平均を求めると、通常は図１０に示すように、この絶対値の平均が各キャリアに対し一定になるように、ＯＦＤＭ信号が生成される。つまり、図９に示す１６ＱＡＭの事例では１６個の選択肢があるが、どの状況でも絶対値の平均は一定となる。
【００２３】
次に、上記（１）式をキャリア毎に書き換えると、下式（２）となる。
【００２４】
ＲＸ（ｉ）＝ＴＸ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ）  ・・・（２）
ここで、ｉがキャリアの番号である。
【００２５】
図１１は、送信信号ＴＸと、チャンネルを通った後の受信信号ＲＸとの関係の事例を示している。送信信号ＴＸに比べ、ＲＸ信号は伝達関数Ｈにより、変形されたことが分かる。
【００２６】
このように、送信端末から伝送された信号は、そのままの形で受信端末で受信されることはない。従って、受信端末では、受信した信号を正しく復調するために、受信した信号を元の形に戻す必要がある。このため、通常、受信端末では、Ｈを推定するチャンネル推定処理を行っている。このチャンネル推定処理の方法については後述するが、推定結果がＨ’であったとすると、受信端末では、このＨ’を使って以下のようにチャンネル補正処理を行う。
【００２７】
ＴＸ（ｉ）’ ＝１／Ｈ’（ｉ）＊ＲＸ（ｉ）
＝１／Ｈ’（ｉ）＊（ＴＸ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ））
＝ＴＸ（ｉ）＋ｎ’（ｉ）  ・・・（３）
このようにしてチャンネル補正を行うことにより、元のＴＸに近いＴＸ’を受信端末で求めることができる。推定されたＨ’がＨに近いほど、送信信号ＴＸに近い信号を復元することができる。
【００２８】
図１２（ａ）は、図１１に示す信号ＲＸに雑音の影響を加えた事例を示している。ここで、実線がＲＸ信号の平均値（チャンネル応答の平均値）であり、点線が雑音の揺れ幅である。図示の通り、雑音の揺れ幅は周波数軸で一定とはならない。この事例では、低周波数側で揺れ幅が大きく、高周波数側で揺れ幅が小さくなっている。
【００２９】
図１２（ｂ）に示す信号は、図１２（ａ）に示す信号ＲＸに対するチャンネル補正後の信号ＴＸ’を示している。ここでも実線が平均値であり、点線が雑音の揺れ幅である。信号ＲＸで信号の振幅が小さくかつ雑音が大きい周波数（例えば、図中の符号Ａで示す部分）では、ＴＸ’の雑音量は大きくなり、信号の振幅が大きくかつ雑音量が小さい周波数（例えば図中の符号Ｂで示す部分）ではＴＸ’の雑音量は小さくなる。以上のように、補正後の雑音量は元の信号ＲＸの振幅と雑音量とに依存する。
【００３０】
上記の図９で説明した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例では、雑音がないという仮定で説明を行っているため、キャリア値のＩとＱは丁度３、１、−１、−３のいずれかになる。これに対し、図１３ａ〜図１３ｃには、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示しており、図１３ａは受信端末の信号の雑音量が少ない場合の事例である。ここで、キャリアの各値の雑音量の領域が●（黒塗り）で表されている。図１３ａに示すように、雑音量が少ない場合には、各領域が十分独立しているため、通信は十分可能である。
【００３１】
また、図１３ｂは受信端末の信号の雑音量がギリギリの場合の事例である。それぞれの領域は隣の領域に触れているが、エラー訂正処理を行うことにより、通信が可能である。
【００３２】
これに対し、図１３ｃは、受信端末の信号の雑音量が大きすぎる場合の事例である。この場合には、それぞれの領域が隣の領域と多くの部分で重複しているため、エラー訂正処理を行っても、信号は元に戻らない。従って、このような場合には、１６ＱＡＭより低い変調精度を用いる必要がある。すなわち、この場合にはＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（４ＱＡＭに等しい）、つまり１つのキャリアに２ビットを割り当てた変調精度を用いればよい。
【００３３】
なお、図１３ａに示す事例は問題なく通信できるが、ここではもう１つ上の６４ＱＡＭ、つまり１つのキャリアに６ビットを割り当てることができる。すなわち、このキャリアで１６ＱＡＭを用いることは帯域を無駄にしていることになる。
【００３４】
このように、受信端末ではキャリアの強度及び雑音量、つまりＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を見積もることにより、最適な変調精度を求めることができる。従って、これを送信端末に知らせることで、最速の伝送レートで通信することが可能となる。
【００３５】
＜チャンネルの伝達関数Ｈを推定する方法の説明＞
伝達関数Ｈを推定するためには、通常、送信端末と受信端末の両方で既知の信号を伝送する。ＨＰＡＶの場合、Ｐｒｅａｍｂｌｅは送信側と受信側で既知信号であるが、これは１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵに対し、１つしか伝送されない。そのため、ＨＰＡＶでは、チャンネル推定のためのチャンネル推定用パケットを用いる。このパケットのＰＢは、送信端末と受信端末で既知であり、複数のＯＦＤＭシンボルから構成される。１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵには複数のＯＦＤＭシンボルが用いられるため、Ｐｒｅａｍｂｌｅに対しより効率的にチャンネル推定を行うことができる。このことについて次に説明する。
【００３６】
Ｘ（ｉ）が送信端末で送信されたチャンネル推定用パケットのＯＦＤＭシンボルとすると、これは受信端末では、
Ｙ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ）
となる。受信端末は、受信した内容がＸだと分かっているため、例えば以下の演算によりＨｘｙ（ｉ）を求めることができる。
【００３７】
Ｈｘｙ（ｉ）＝Ｙ（ｉ）／Ｘ（ｉ）
＝（Ｘ（ｉ）＊Ｈ（ｉ）＋ｎ（ｉ））／Ｘ（ｉ）
＝Ｈ（ｉ）＋ｎ’（ｉ）  ・・・（４）
ここで重要なことはｎ’の影響を小さくすることである。このため、通常、送信端末ではＸ（ｉ）を多数伝送し、受信端末では例えば多数のＨｘｙ（ｉ）の平均から推定値のＨ’（ｉ）を求める。同様に、雑音量はＨｘｙ（ｉ）の標準偏差としても良い。
【００３８】
上記式（４）が従来から知られているチャンネルの振幅を推定する高速のＬＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムである。このＬＳアルゴリズムを用いた場合、ＱｏＳの期限内にチャンネル推定を行うことが可能であるが、現実にはあまり実装されていなかった。
【００３９】
一方、従来から良く用いられている簡単に実現できるアルゴリズムがＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）であるが、このアルゴリズムは処理を完了するまでに数秒を要するため、ＱｏＳの期限内にチャンネル推定を行うことができなかった。
【００４０】
ところで、伝達関数Ｈは送信端末と受信端末間で異なる。つまり、送信端末１と受信端末２間のＨと、別の送信端末３と受信端末２間のＨは異なる。よって、上記の方法でチャンネル補正を行う場合、どの端末がデータを伝送したのかを識別する必要がある。このため、ＨＰＡＶでは、ＡＶＦＣの部分は安全な低い変調精度であるＱＰＳＫで伝送される。これにより、Ｐｒｅａｍｂｌｅでチャンネル推定を行っても、ＡＶＦＣを十分復調することが可能であり、ＡＶＦＣを復調することにより、どのようにＰＢの部分のチャンネル補正（チャンネル推定終了と仮定）や復調をすれば良いのかが分かるため、ＰＢではより効率のよいＨｘｙ（上記で説明した式（４）のＨｘｙ）で復調を行うことができる。
【００４１】
上記したＳＮＲを受信端末で見積もる方式は、例えばＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）やＰＬＣで用いられる。
【００４２】
なお、チャンネルの変化が生じた場合、伝達関数Ｈにも変化が生じる。ここで変化前がＨ１として、変化後はＨ２とした場合、変化前ではＨ１に適切なチャンネル推定・補正を行ってＨ１に最適変調精度を用いるが、チャンネルがＨ２に変化すると、Ｈ２にＨ１の最適条件でデータ伝送ができなくなる。つまり、チャンネルが変化する前の状態で求まった変調精度を、チャンネルが変化した後のデータの変調に用いると、特にチャンネルの変化が大きい場合、受信端末でのデータのエラー率が高くなる可能性がある。
【００４３】
ＤＳＬの場合、チャンネル状況は殆ど変わらないため、ＳＮＲを見積もる処理は、通常、端末を立ち上げた際に１回のみ行う。このように１回だけ行う処理であるため、ＤＳＬの場合には、簡単でかつ時間が掛かる方法を用いている。ＤＳＬのチャンネルが変化した場合、この変化は雑音量の変化であり、かつ少しずつ変化するため（例えば、特許文献１参照）、エラー率が高くなる前に適度に調整することができる。
【００４４】
一方、ＰＬＣの場合、例えば非特許文献１では、チャンネルが殆ど変化しないと仮定し、従来のＤＳＬに用いていた方法でＳＮＲの見積もりを行っている。非特許文献２ではＤＳＬの方法を採用していないが、ここでもチャンネルは殆ど変化しないと仮定している。
【００４５】
しかしながら、ＰＬＣはＤＳＬと違い、電力線に繋いでいる様々な機器の影響を受ける。例えば電力線に家電機器を接続すると、チャンネルの振幅と雑音の特性が激しく変わる。なお、このチャンネル変化を認識している従来技術（非特許文献３参照）もあるが、この文献では、その解決法や、劇的に変化するチャンネルの影響については明確に述べられていない。ＰＬＣは、従来、インターネットの通信に用いられていた。具体的には、メールを読むことやウェブページの閲覧に用いられていたため、通信が数秒程度途切れても問題がなかった。しかし、映像のＱｏＳになると、ＱｏＳフレームの期限は１００〜２００ｍｓとされている。さらに電話などの音声に用いられるＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ  Ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の場合の期限は１００ｍｓ以下である。従って、ＰＬＣにおいてチャンネルが劇的に変化した場合でも、このチャンネルの変化の認識や、チャンネルの振幅及び雑音の推定をＱｏＳ期限内にする必要がある。この場合、チャンネル状況の変化を高速に認識する方法として、例えばフレームやＰＢのエラー率を監視し、エラー率が高くなったときチャンネルが変化したと認識する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００５−２７８１５０号公報
【非特許文献】
【００４７】
【非特許文献１】S. Morosi, D. Marabissi,E.Del Re,R.Fantacci,N.Del Santo,:"A rate adaptive bit-loading algorithm for a DMT modulation system for in-building power-line communications", in Global Telecommunications Conference, 2005. GLOBECOM '05. IEEE, Nov/Dec 2005, Vol 1, pp. 403-407
【非特許文献２】D. Anastasiadou and T. Antonakopoulos, :"Broadband communications in the indoor power line environment: The pDSL concept", in Proc. ISPLC'04, Zaragoza, Spain, March 2004, pp. 334-339
【非特許文献３】E. Biglieri, :"Coding and modulation for a horrible channel", in Communications Magazine, IEEE, May 2003, Vol 41, Issue 5, pp 92-98
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
しかしながら、フレームやＰＢにエラーが生じる原因は、必ずしもチャンネルの変化だけとは限らない。従って、エラー率が高くなることと、チャンネルが変化することとは、必ずしも一義的に結びつくものではない。従って、フレームやＰＢのエラー率によってチャンネル変化を認識する手法を採用した場合には、誤認識が発生しやすくなり、チャンネル推定の時間が無駄になる可能性がある。
【００４９】
また、エラー率を求めるためには複数のフレームまたはＰＢが必要となる。映像の場合、伝送レートが高いためＰＢ数が多く、複数のＰＢを短い時間で送っているため、短時間でエラー率を求めることができるが、例えば音声のＧ．７２３．１の規格になると、音声は最速６４Ｋｂｐｓであり、これは、１秒間に１Ｋバイト以下である。通常、伝送を問題なく行うためのエラー率は０．０１以下が好ましく、エラー率が０．１以上となると伝送速度の切り替えを行うことが望ましい。０．１のエラー率を認識する場合、１０個のフレームまたはＰＢが必要となる。従って、１秒間に１Ｋバイトの伝送レートとなると、エラー率を求めるためにＱｏＳの期限を越えてしまうといった問題が生じる。これを解決するために、１つのＬｏｎｇ  ＭＰＤＵに割り当てるデータ量を数バイトにすることも可能であるが、この場合、帯域を無駄に使うことになるといった問題がある。従って、別の方法でチャンネルの変化を認識する必要がある。
【００５０】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、帯域を無駄にすることなく、かつ、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことのできる通信装置、通信方法、通信プログラム及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
上記課題を解決するため、本発明の通信装置は、パケットを少なくとも受信する通信手段と、送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、チャンネル推定手段とを備え、前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に、前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴としている。
【００５２】
また、本発明の通信装置は、パケットを送受信する通信手段と、送信側と受信側の両方の通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された複数の既知情報を比較する比較手段と、チャンネル推定手段とを備え、前記比較手段の比較結果に基づき、前記通信手段を介して前記パケットを送信してきた通信装置に対しチャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定手段に対しチャンネル推定開始指示を行うことを特徴としている。
【００５３】
このような本発明の通信装置では、前記比較手段が複数の既知情報が異なると判定した場合に、前記チャンネル推定用パケットの送信要求を行うとともに、前記チャンネル推定開始指示を行うことを特徴とする。
【００５４】
このような構成によれば、比較手段は、送信側と受信側の両通信装置で複数の既知である情報が異なっているか否か、すなわちチャンネルが変化したか否かを判定している。具体的には、ＰＬＣのＨＰＡＶ規格の場合、送信側と受信側の両通信装置で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを比較する。すなわち、例えば送信されてきた隣接する２つのフレーム（Ｆｒａｍｅ）に含まれる２つのＰｒｅａｍｂｌｅを順次比較して、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっているか否かを判定する。そして、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合には、チャンネルが変化したと判定する。この方法によれば、従来のようにエラー率の変化によってチャンネル変化を認識する方法に比べて、より確実性のあるチャンネル変化の認識（判定）が可能である。また、音声のように低伝送レートのデータの場合、より高速にチャンネル変化を認識することができ、高速チャンネル推定と組み合わせると、帯域を無駄にせずに、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことが可能となる。
【００５５】
また、本発明の通信装置によれば、前記比較手段は、複数の既知情報における各キャリア毎の差分絶対値の合計値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定してもよい。
【００５６】
或いは、本発明の通信装置によれば、前記比較手段は、複数の既知情報における任意数のキャリア毎の差分絶対値が予め設定された基準の閾値よりも大きい場合に、前記複数の既知情報が異なると判定してもよい。
【００５７】
また、本発明の通信装置によれば、前記チャンネル推定手段は、送信されてきた前記チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行う構成としている。このように、チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことにより、より精度の高いチャンネル推定を行うことが可能となる。
【００５８】
また、本発明の通信装置は、前記パケットを送信してきた通信装置を認識する認識手段をさらに備え、前記比較手段は、前記認識手段の認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行う構成とする。すなわち、パケットを送信した通信装置を認識することで、同じ通信装置が送信した複数の既知情報同士の比較を行っている。チャンネル状況は通信装置毎に異なる。従って、本発明の通信装置を用いることで、ネットワークを構成するシステムに２つ以上の通信装置があった場合でも、同じ通信装置から送信されてきた複数の既知情報同士の比較を行うことができるため、チャンネル変化の誤判定を防止することができる。
【００５９】
ここで、前記認識手段による認識手法としては、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識する構成とすることができる。送信端末の識別を端末識別子より行うことにより、確実に送信端末を認識することができる。
【００６０】
また、前記認識手段による他の認識手法としては、前記通信手段が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識手段は、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識する構成とすることができる。すなわち、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信したと認識しているので、パケットを受信し始めた時点で送信端末を認識することができ、より早い認識が可能となる。
【００６１】
また、本発明の通信方法は、送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、前記比較ステップでの比較の結果、複数の既知情報が異なると判定した場合に、チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含むことを特徴としている。
【００６２】
また、本発明の通信方法は、送信側通信装置から受信側通信装置に対して複数のパケットを複数の通信チャンネルを用いて送信する通信システムにおける受信側通信装置の通信方法であって、前記両通信装置で既知である前記パケットに含まれる情報を検知する検知ステップと、前記検知ステップにて検知した複数の既知情報を比較する比較ステップと、前記比較ステップでの比較の結果、複数の既知情報が異なると判定した場合には、前記パケットを送信してきた送信側通信装置に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行うステップと、チャンネル推定手段に対してチャンネル推定開始指示を行うステップとを含み、前記チャンネル推定手段は前記送信側通信装置から送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことを特徴としている。
【００６３】
このような構成によれば、送信側と受信側の両通信装置で複数の既知である情報が異なっているか否か、すなわちチャンネルが変化したか否かを判定している。具体的には、ＰＬＣのＨＰＡＶ規格の場合、送信側と受信側の両通信装置で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを比較している。従って、従来のようにエラー率の変化によってチャンネル変化を認識する方法に比べて、より確実性のあるチャンネル変化の認識（判定）が可能である。また、音声のように低伝送レートのデータの場合、より高速にチャンネル変化を認識することができ、高速チャンネル推定と組み合わせると、帯域を無駄にせずに、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことが可能となる。さらに、チャンネル推定手段によるチャンネル推定では、送信されてきたチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行う構成としている。このように、チャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定を行うことにより、より精度の高いチャンネル推定を行うことが可能となる。
【００６４】
また、本発明の通信方法によれば、前記パケットを送信してきた送信側通信装置を認識する認識ステップをさらに含み、前記比較ステップは、前記認識ステップでの認識結果に基づき、同じ通信装置が送信してきた前記複数の既知情報同士の比較を行う構成としている。チャンネル状況は通信装置毎に異なる。従って、本発明の通信方法を用いることで、ネットワークを構成するシステムに２つ以上の通信装置があった場合でも、同じ通信装置から送信されてきた複数の既知情報同士の比較を行うことができるため、チャンネル変化の誤判定を防止することができる。
【００６５】
また、本発明の通信方法によれば、前記認識ステップは、前記パケットに含まれる送信端末識別子に基づいて送信してきた通信装置を認識する構成としている。このように、送信端末の識別を端末識別子より行うことにより、確実に送信端末を認識することができる。
【００６６】
また、本発明の通信方法によれば、通信方式が周期的なチャンネルアクセス方式を用いて通信を行う場合において、前記認識ステップでは、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信してきたパケットであると認識する構成としている。すなわち、周期の同じ時間帯に受信したパケットを同じ通信装置が送信したと認識しているので、パケットを受信し始めた時点で送信端末を認識することができ、より早い認識が可能となる。
【００６７】
また、上記通信方法は、各ステップをコンピュータに実行させる通信プログラムとして提供することが可能であり、この通信プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することが可能である。
【発明の効果】
【００６８】
本発明は上記のように構成したので、従来のようにエラー率の変化によってチャンネル変化を認識する方法に比べて、より確実性のあるチャンネル変化の判定を行うことができる。また、音声のように低伝送レートのデータの場合、より高速にチャンネル変化を認識することができ、高速チャンネル推定と組み合わせると、帯域を無駄にせずに、ＱｏＳ期限内にチャンネル変化の認識及びチャンネル推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態１の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態２の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、データ転送を行うための一般的なネットワーク構成の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、ＱｏＳフレームの伝送に成功した例と失敗した例のパケットシーケンスを模式的に示した説明図である。
【図７】図７は、ＨＰＡＶ規格のフォーマットを示す説明図である。
【図８】図８は、ＯＦＤＭ信号の事例を示す説明図である。
【図９】図９は、１つの複素数のキャリアに４ビットを割り当てた１６ＱＡＭの変調精度の事例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、送信信号ＴＸの複数のＯＦＤＭシンボルに渡って絶対値の平均を求めた場合の信号波形を示す説明図である。
【図１１】図１１は、送信信号ＴＸと、チャンネルを通った後の受信信号ＲＸとの関係の事例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す信号ＲＸに雑音の影響を加えた事例を示す説明図である。
【図１３ａ】図１３ａは、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【図１３ｂ】図１３ｂは、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【図１３ｃ】図１３ｃは、雑音を考慮した信号ＴＸの１６ＱＡＭの事例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００７１】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る通信装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【００７２】
同図において、本実施形態１の通信装置は、通信手段１０、検知手段２０、比較手段３０、チャンネル推定手段４０、送信されてきた信号ＴＸを信号ＲＸ（受信データ）に復調する復調手段６０、及び通信全般を制御する制御手段７０によって構成されている。なお、データ通信は送信側の通信装置と受信側通信装置との間で行われるため、本実施形態１の通信装置は送信側及び受信側の両方の通信装置に適用することが可能であるが、ここでは説明の都合上、受信側の通信装置（受信端末）に適用した場合について説明する。
【００７３】
通信手段１０は、フレームの送受信を行う手段である。通信手段の意味は装置の構成に依存するが、ここでの通信手段１０は、通常のＭＡＣ／ＰＨＹ層において、検知手段２０、比較手段３０、チャンネル推定手段４０、復調手段６０及び制御手段７０以外の部分を意味している。これは、例えばアナログ部、ＯＦＤＭの場合は周波数軸信号を時間軸信号に変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）とその逆ＦＦＴを行う部分に相当する。
【００７４】
検知手段２０は、送信側と受信側で既知である情報を検知する手段である。ＨＰＡＶの場合、既知情報はＰｒｅａｍｂｌｅやチャンネル推定用のＯＦＤＭシンボルがある。通常のデータにはチャンネル推定用のＯＦＤＭシンボルが含まれていないため、本実施形態１では、既知情報としてＰｒｅａｍｂｌｅを用いている。なお、実際にはＰｒｅａｍｂｌｅに限定する必要はなく、送信側と受信側で既知の情報であれば、比較手段３０での比較対象として用いることができる。
【００７５】
比較手段３０は複数のパケット（Ｌｏｎｇ  ＭＰＤＵ）のＰｒｅａｍｂｌｅを比較する手段である。比較手段３０は、複数のＰｒｅａｍｂｌｅの比較を行い、その比較結果を制御手段７０に出力する。制御手段７０は、比較手段３０からの比較結果により、チャンネル推定手段４０にチャンネル推定の開始を指示する指示信号を出力する。チャンネル推定手段４０は、この指示信号を受け取ると、チャンネル推定処理を開始することになる。
【００７６】
チャンネル状況が変わると、その情報はＰｒｅａｍｂｌｅに反映される。従って、本実施形態では、比較手段３０の判定基準を、複数のパケットのＰｒｅａｍｂｌｅが異なったか否かを判定することとしている。例えば、２つのパケットのＰｒｅａｍｂｌｅが異なった場合、これをチャンネル情報の変化と認識することができる。
【００７７】
より具体的に説明すると、比較方法としては、例えば複数のＰｒｅａｍｂｌｅの各キャリア毎の差分絶対値の合計を計算し、この合計値が予め設定された基準の閾値より大きくなった場合に、チャンネルが変化したと判定する。また、ｍ個（ｍは任意）のキャリアの差分絶対値が予め設定された基準の閾値を超えた場合に、チャンネルが変化したと判定してもよい。なお、差分絶対値は対数的であってもよい。また、演算に用いるＰｒｅａｍｂｌｅのキャリア情報として、キャリア毎の振幅、雑音、位相またはキャリア毎のＳＮＲとしても良い。ＨＰＡＶのＰｒｅａｍｂｌｅより振幅または雑音を求めるため、Ｐｒｅａｍｂｌｅの特徴を利用することができる。ＨＰＡＶのＰｒｅａｍｂｌｅは時間的に最低８つの決まったパターンの繰り返しから構成されている。このパターンの一部はＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）やパケット認識に使われるが、残った数個のパターンの統計情報からチャンネルの振幅、雑音、またはＳＮＲを求めることができる。
【００７８】
このように、チャンネル状況が変化すると、比較手段３０はこれをＰｒｅａｍｂｌｅで認識することができるので、送信端末に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行うことができる。
【００７９】
すなわち、本実施形態１では、チャンネル推定を行うために、送信端末がチャンネル推定用パケットを受信端末に伝送する構成としている。このため、比較手段３０は、上記の判定処理によってチャンネル推定が必要と判断した場合、通信手段１０を介して送信端末にチャンネル推定用パケットの要求情報を含んだパケットを送信する。送信端末は、この情報を受け取ると、チャンネル推定用パケットを受信端末（すなわち、要求情報を含んだパケットを送信した端末）に送信する。
【００８０】
チャンネル推定手段４０は、比較手段３０からチャンネル推定の開始を指示する指示信号を受け取り、かつ、送信端末から送信されてきたチャンネル推定用パケットを通信手段１０を介して受け取ると、この受け取ったチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定処理を行う。なお、このチャンネル推定処理は従来周知の処理であるので、ここでは詳細な説明を省略するが、チャンネル推定処理を高速化するためには、チャンネルの振幅と雑音の推定を同時に行った方がよい。
【００８１】
なお、チャンネル推定により、各キャリアに対する最適変調精度が求まるので、受信端末は送信端末に対してこの情報を送信する。送信端末は、この情報を用いてデータの変調を行い、受信端末に対して送信する。
【００８２】
ここで、本実施形態１の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順について、図２に示すフローチャートを参照して再度説明する。
【００８３】
データ通信に際し、受信端末の検知手段２０は、通信手段１０を介して受信した通信データであるパケットから、両端末で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを検知する（ステップＳ１１）。そして、Ｐｒｅａｍｂｌｅを検知すると(ステップＳ１１)、その検知したＰｒｅａｍｂｌｅの情報を比較手段３０に出力する（ステップＳ１２）。比較手段３０では、入力された複数のＰｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっているか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、送信データの隣接する２つのフレーム（Ｆｒａｍｅ）に含まれている２つのＰｒｅａｍｂｌｅを順次比較して、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっているか否かを判定する。その結果、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が同じである場合（ステップＳ１３でＮｏと判断された場合）には、ステップＳ１１に戻る。すなわち、この場合にはそのままデータの受信処理を継続することになる。
【００８４】
一方、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合（ステップＳ１３でＹｅｓと判断された場合）には、通信媒体であるチャンネルが変わったと判定し、その判定結果を制御手段７０に出力する。制御手段７０は、この判定結果に基づき、データ（パケット）を送信してきた送信端末に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行う（ステップＳ１４）。また、制御手段７０は、チャンネル推定手段４０に対してチャンネル推定開始指示を行う（ステップＳ１５）。
【００８５】
この後、送信端末からチャンネル推定用パケットが送信されてくると、このチャンネル推定用パケットは通信手段１０を介してチャンネル推定手段４０に入力される。チャンネル推定手段４０は、制御手段７０からのチャンネル推定開始指示の後に、チャンネル推定用パケットを受け取ると（ステップＳ１６でＹｅｓと判断されると）、その受け取ったチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定処理を行う（ステップＳ１７）。なお、チャンネル推定処理は複数のチャンネル推定用パケットの統計から行い、チャンネル推定処理が終了したのかの判断は受信端末が行う。この判断は本発明の対象外であるが、１つのチャンネル推定用パケットに対するチャンネル推定処理を行った後、チャンネル推定処理が終了したのかの判断をステップＳ１８で行う。終了していない場合（ステップＳ１８でＮｏと判断された場合）はステップＳ１６に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ１８でＹｅｓと判断された場合）は求まった最適変調精度の情報を受信端末から送信端末に対して送信する（ステップＳ１９）。なお、このフローチャートの事例は２つのＰｒｅａｍｂｌｅの比較の事例であるが、２つ以上の複数のＰｒｅａｍｂｌｅの比較であってもよい。
【００８６】
（本実施形態１によるチャンネル推定処理と従来のチャンネル推定処理との比較）
上記したように、チャンネルが変化した場合、受信端末では受信したＰｒｅａｍｂｌｅの信号に変化が生じる。言い換えると、チャンネルが変化しなくても、送信端末でチャンネルが変形したかのようにＰｒｅａｍｂｌｅの形を変形させることができる。つまり、Ｐｒｅａｍｂｌｅだけではなく、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣを同じように変形させ、その後のＰＢの部分のＯＦＤＭシンボルは変形させない状態で信号を生成することができる。
【００８７】
この場合、本実施形態１のチャンネル推定を用いると、受信端末はＰｒｅａｍｂｌｅによりチャンネルに変化があったと認識し、送信端末にチャンネル推定用パケットを要求することになる。これに対し、エラー率をチェックする従来の方式で同じことをした場合、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣは同じ様に変形されているため、ＡＶＦＣは問題なく復調され、ＡＶＦＣの情報を元に変形されなかったＰＢを問題なく復調することがきる。従って、エラー率をチェックする方式では、チャンネルに変化はなかったと判定されることになる。このように、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣのみを送信端末で変形させた場合、エラー率をチェックする方式ではチャンネルの変化が無かったと認識されてしまう。これに対し、本実施形態１の場合はチャンネル推定用パケットの要求を行うことになる。なお、ＰｒｅａｍｂｌｅとＡＶＦＣを変形させる場合、比較手段３０でチャンネルが十分に異なったと認識できるように変形させることが望ましい。
【００８８】
＜実施形態２＞
データ通信が２つの端末間でのみ行われる場合、比較手段３０はどの端末がデータを送信したのかを認識する必要はない。しかし、複数の端末間でデータ通信が行われる場合、受信端末は同じ送信端末から伝送されてきたＰｒｅａｍｂｌｅのみの比較を行う必要がある。すなわち、どの送信端末がデータを伝送してきたのかを認識する必要がある。これは、チャンネル状況は端末間ごとに異なるためである。そのため、本実施形態２では、図３に示すように、認識手段５０をさらに備えている。その他の構成は図１に示した本実施形態１の受信端末の構成と同じである。
【００８９】
認識手段５０は、どの送信端末がパケットを送信したのかを認識し、その認識結果を比較手段３０に出力する。比較手段３０は、検知手段２０から受け取ったＰｒｅａｍｂｌｅがどの送信端末からのものであるのかを、認識手段５０から受け取った認識結果に基づいて確認する。これにより、比較手段３０は、同じ送信端末から送信されてきた２つのＰｒｅａｍｂｌｅ同士の比較を行うことができるため、チャンネル変化の誤判定を防止することができる。
【００９０】
なお、認識手段５０による認識手法としては、パケットに含まれる送信端末識別子（例えば、ＭＡＣアドレスであってもよい。）に基づいて送信端末を認識する構成とすることができる。送信端末の識別を端末識別子より行うことにより、確実に送信端末を認識することができる。
【００９１】
また、ＨＰＡＶはチャンネルアクセス方式として、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を用いている。また、ＨＰＡＶでは、データ通信の周期を電力線の電力の周期（５０または６０Ｈｚ）の倍としている。つまり、ＴＤＭＡの周期は２５または３０Ｈｚである。そして、２つの端末間のデータ伝送は、この周期内のどの部分で行われるのかが決まっている。従って、認識手段５０は、ＴＤＭＡの周期内で割り当てられた時間帯に伝送されたデータを、同じ送信端末から送信されてきたデータであると判定することができる。すなわち、周期の同じ時間帯に受信したデータ（パケット）を同じ送信端末が送信したパケットであると認識しているので、パケットを受信し始めた時点で送信端末を認識することができ、より早い認識が可能となる。
【００９２】
ＤＳＬの場合、チャンネルは劇的に変化しないが、少しずつ変化し、ＤＳＬのチャンネル推定に用いられるアルゴリズムはこの変化に対応している。ＰＬＣの場合も少しずつ変化することがあり、ＬＳアルゴリズムとＤＳＬに用いられるアルゴリズムを組み合わせることにより、チャンネルが劇的に変化した場合と少しずつ変化した場合に対応することができる。
【００９３】
ここで、本実施形態２の通信装置による通信方法（具体的には、チャンネル推定処理）の処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９４】
データ通信に際し、送信端末から通信データであるパケットを通信手段１０を介して受信すると（ステップＳ２１）、受信端末の認識手段５０は、受信した通信データであるパケットに含まれる例えば送信端末識別子（ＭＡＣアドレス等）に基づいて、どの送信端末がパケットを送信してきたのかを認識し、その認識結果（同じ送信端末であるか否かの認識結果）を比較手段３０に出力する（ステップＳ２２）。
【００９５】
一方、受信端末の検知手段２０は、通信手段１０を介して受信した通信データであるパケットから、両端末で既知であるＰｒｅａｍｂｌｅを検知すると（ステップＳ２３）、その検知したＰｒｅａｍｂｌｅの情報を比較手段３０に出力する（ステップＳ２４）。
【００９６】
比較手段３０は、検知手段２０から受け取ったＰｒｅａｍｂｌｅがどの送信端末からのものであるのかを、認識手段５０から受け取った認識結果に基づいて確認する。その結果、前回送信されてきた通信データ（パケット）と今回送信されてきた通信データ（パケット）とが違う送信端末から送信されてきたと判断した場合（ステップＳ２５でＮｏと判断された場合）には、何もせずにステップＳ２１に戻る。すなわち、この場合には、受信した通信データ（パケット）を無視する。
【００９７】
一方、前回送信されてきた通信データ（パケット）と今回送信されてきた通信データ（パケット）とが同じ送信端末から送信されてきたと判断した場合（ステップＳ２５でＹｅｓと判断された場合）には、比較手段３０は、前回送信されてきたパケットに含まれていたＰｒｅａｍｂｌｅと、今回送信されてきたパケットに含まれているＰｒｅａｍｂｌｅとの比較を行う（ステップＳ２６）。その結果、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が同じである場合（ステップＳ２６でＮｏと判断された場合）には、ステップＳ２１に戻る。すなわち、両通信データ（パケット）が同じ通信媒体（チャンネル）を用いて送信されてきているので、この場合にはそのままデータの受信処理を継続する。
【００９８】
一方、両Ｐｒｅａｍｂｌｅの情報が異なっている場合（ステップＳ２６でＹｅｓと判断された場合）には、チャンネルが変わったと判定し、その判定結果を制御手段７０に出力する。制御手段７０は、この判定結果に基づき、通信データ（パケット）を送信してきた送信端末に対してチャンネル推定用パケットの送信要求を行う（ステップＳ２７）。また、制御手段７０は、チャンネル推定手段４０に対してチャンネル推定開始指示を行う（ステップＳ２８）。
【００９９】
この後、送信端末からチャンネル推定用パケットが送信されてくると、このチャンネル推定用パケットは通信手段１０を介してチャンネル推定手段４０に入力される。チャンネル推定手段４０は、制御手段７０からのチャンネル推定開始指示の後に、チャンネル推定用パケットを受け取ると（ステップＳ２９でＹｅｓと判断されると）、その受け取ったチャンネル推定用パケットを用いてチャンネル推定処理を行う（ステップＳ３０）。なお、チャンネル推定処理は複数のチャンネル推定用パケットの統計から行い、チャンネル推定処理が終了したのかの判断は受信端末が行う。この判断は本発明の対象外であるが、１つのチャンネル推定用パケットに対するチャンネル推定処理を行った後、チャンネル推定処理が終了したのかの判断をステップＳ３１で行う。終了していない場合（ステップＳ３１でＮｏと判断された場合）はステップＳ２９に戻る。一方、終了した場合（ステップＳ３１でＹｅｓと判断された場合）は、求まった最適変調精度の情報を受信端末から送信端末に対して送信する（ステップＳ３２）。なお、このフローチャートの事例は２つのＰｒｅａｍｂｌｅの比較の事例であるが、２つ以上の複数のＰｒｅａｍｂｌｅの比較であってもよい。
【０１００】
なお、上記実施形態では、ＨＰＡＶの規格を元に説明を行ったが、ＰＬＣやＯＦＤＭに限定されるものではない。例えば、ウエーブレット変換（Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の技術、またはＤＳＬ、イーサーネットや無線ＬＡＮのような様々の通信規格に本発明の通信装置及び通信方法を適用することが可能である。
【０１０１】
また、上記実施形態における通信装置の各手段や各処理ステップは、ＣＰＵなどの演算手段が、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行し、インターフェース回路などの通信手段を制御することにより実現することができる。従って、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態の通信装置の各種機能及び各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能及び各種処理を実現することができる。
【０１０２】
この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。
【０１０３】
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
【０１０４】
また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等のディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。
【０１０５】
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。
【０１０６】
さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。
【０１０７】
また、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【０１０８】
また、この出願は、２００７年４月１２日に日本で出願された特願２００７−１０５０９９に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
高速チャンネル変化及び高速チャンネル推定を必要とする通信装置、通信方法、通信プログラム、並びにそのような通信プログラムを記録した記録媒体に適用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  通信手段
２０  検知手段
３０  比較手段
４０  チャンネル推定手段
５０  認識手段
６０  復調手段
７０  制御手段
【国際調査報告】
2008132961.tif 000020
2008132961.tif 000021
2008132961.tif 000022
2008132961.tif 000023