(57)【要約】【課題】複数の中継機を介して装置間をデータ伝送する通信システムの起動時において、各中継機における誤同期を防止する。【解決手段】全中継機４０が同期を取る前の起動時においては、通信路切替部６０の全てのスイッチ部６３は上流側通信路３０と中継機４０の送受信切替部４１とを接続し、上流側の親機１０または中継機４０からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部６３は下流側通信路３０と中継機４０の送受信切替部４１とを接続するようにし、同期信号は隣接する中継区間では異なるパターンの同期信号を使用するようにした。【選択図】図３
2014045401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムであって、前記中継機と前記通信線の接続個所に、前記通信線の上流側通信路と下流側通信路にそれぞれ接続される２つの入出力接続点と、この２つの入出力接続点を前記中継機の送受信切替部に交互に接続する動作を行うスイッチ部を有した通信路切替部を設け、前記通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続された前記スイッチ部が上流側通信路の入出力接続点に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された前記スイッチ部は下流側通信路の入出力接続点に接続される通信システムにおいて、
前記全中継機が同期を取る前の起動時においては、前記通信路切替部の全てのスイッチ部は前記上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部は前記下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにし、前記同期信号は隣接する中継区間では異なるパターンの同期信号を使用するようにした通信システム。
【請求項２】
上記通信路切替部のスイッチ部は、一定周期で交互に切替動作を行うようにした請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記中継機は、複数の同期信号パターンの中から送信同期信号パターンと受信同期信号パターンをそれぞれ選択できる同期信号パターン選択部を備えてなる請求項１または請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継機は、選択した受信同期信号パターンと上流側の親機または中継機から受信した同期信号パターンを比較する同期信号パターン比較部を備えてなる請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記中継機は、複数の同期信号パターンを受信するための受信期間を設け、前記受信期間内に受信した同期信号パターンのうち最大電力の同期信号パターンにのみ同期動作を行うようにした請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムであって、前記中継機と前記通信線の接続個所に、前記通信線の上流側通信路と下流側通信路にそれぞれ接続される２つの入出力接続点と、この２つの入出力接続点を前記中継機の送受信切替部に交互に接続する動作を行うスイッチ部を有した通信路切替部を設け、前記通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続された前記スイッチ部が上流側通信路の入出力接続点に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された前記スイッチ部は下流側通信路の入出力接続点に接続される通信システムにおいて、
前記全中継機が同期を取る前の起動時においては、前記通信路切替部の全てのスイッチ部は前記上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部は前記下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにし、前記中継機は、受信した同期信号パターンの電力値が所定の電力閾値を下回る受信同期信号パターンの信号には同期しないようにした通信システム。
【請求項７】
親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムであって、前記中継機と前記通信線の接続個所に、前記通信線の上流側通信路と下流側通信路にそれぞれ接続される２つの入出力接続点と、この２つの入出力接続点を前記中継機の送受信切替部に交互に接続する動作を行うスイッチ部を有した通信路切替部を設け、前記通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続された前記スイッチ部が上流側通信路の入出力接続点に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続された前記スイッチ部は下流側通信路の入出力接続点に接続される通信システムにおいて、
前記全中継機が同期を取る前の起動時においては、前記通信路切替部の全てのスイッチ部は前記上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部は前記下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにし、前記中継機は複数の同期信号を受信するための受信期間を設け、前記受信期間内に受信した同期信号のうち最大電力の同期信号にのみ同期動作を行うようにした通信システム。
【請求項８】
上記中継機が接続される通信線の上流側通信路と下流側通信路との間に、データ通信を行なう周波数帯の信号を遮断できるフィルタを接続してなる請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項９】
上記フィルタは、データ通信を行なう周波数帯よりも低い周波数帯の信号は通過させるローパスフィルタで構成された請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
上記中継機が接続される通信線の周囲に、データ通信を行なう周波数帯の信号を遮断できるフェライトコアを配置してなる請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１１】
上記親機と中継機間または複数の中継機間の通信線に子機を接続してなる請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有線の通信線により装置間を複数の中継機を介して接続してデータ伝送するようにした通信システム、特に時分割中継の伝送による通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の時分割中継伝送による通信システムは、単一配線の通信線（一例として２本の心線からなるツイストペア線）に複数の中継機を接続し、上流側の親機（あるいは下流側の子機）から隣接する中継機を介して順に子機（あるいは親機）へデータ伝送を行なうようにしている。
中継機は、信号到達範囲を超えた位置に伝送対象の装置がある場合、または信号は到達するが強度が十分でないため速度が得られない場合に、信号増幅の手段として用いられる。
この場合、全部の中継機を同時に動作させるのではなく、上流側（あるいは下流側）の中継機から順に時分割で動作させることで行なわれる。
【０００３】
即ち、１つの中継区間を構成する２台の中継機の信号が到達する範囲では、同時には１区間の中継機２台のみが中継機として動作して隣接中継機に伝送を行い、その中継機が次の時間にさらに隣接の中継機に伝送する、という動作を行うことで、互いの信号干渉を防止しつつ遠方へ信号を伝送する。
【０００４】
このような従来の時分割中継伝送による通信システムは、１台のモデムからの通信信号が通信線の全配線に到達するため、通信信号を送信できるのは同時に１台のモデムのみであり、したがって複数の中継区間で動作可能な区間は同時に１区間のみである。
このため、中継機数の増加に従い、通信線上で通信が行われていない時間が増加し、通信の実効速度が低下するという問題があった。
【０００５】
互いに空間的に干渉を与えるゾーン間では、同時に信号を伝送しないようにした通信システムとして、１つのゾーンおよび複数のゾーンにおいて異なるタイムスロットの時分割で信号を伝送するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
また、各無線ノードが互いにパケットの中継を行なって、始点ノードから終点ノードに信号を伝送するものにおいて、無線ノード間の電波干渉を防ぎ、スループットを中継段数によらず一定に保つために、始点ノードは周波数リユース間隔と対応した送信周期で間欠的にパケットを送信し、中継ノードのそれぞれにおいてはパケットを受信して、周波数リユース間隔と対応した送信待機時間後に該パケットを次の中継ノードへ中継伝送するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１は、移動体無線における複数基地局−通過列車間の通信に関するものであり、また特許文献２は、無線マルチホップネットワークに関するものであって、いずれも無線による通信システムである。
このように無線においては、少なくとも隣接区間には干渉が発生する通信システムのため、干渉を防ぐ方法として種々なものが提案されている。
しかしながら、有線においては通信線から信号が漏れる場合か、信号が輻輳して送信されて信号が重なる場合に干渉が起こることが多く、したがって信号の干渉についてはあまり対策が採られていないことが実体である。
【０００７】
そこでこの出願と同じ発明者は、特願２０１１−９６０６５号の発明において、通信線を物理的または電気的に中継区間単位で独立させることにより、信号の干渉が起こることなく通信効率（速度）の向上が可能な通信システムを提案した。
図１２はその通信システムの概略構成図、図１３は通信システムの時間に沿った動作説明である。
【０００８】
図１２（ａ）（ｂ）は時間的に１周期づつずれている状態を示したもので、構成は同じものである。図１２において、親機１０のモデムと子機２０のモデムとは物理的に独立した複数の有線の通信線３０ａ〜３０ｄ（総称する場合は添字を省略）で直列に接続され、親機１０と子機２０との間の通信線３０には複数の中継機４０ａ〜４０ｃのモデム（図示では３台、総称する場合は添字を省略）が接続されている。また、各中継機４０ａ〜４０ｃと各通信線３０ａ〜３０ｄの接続部には端子台５０ａ〜５０ｃを介して通信路切替部６０ａ〜６０ｃが設けられている。ここで親機１０が配置された方向を上流、子機２０が配置された方向を下流とする。
【０００９】
各通信路切替部６０ａ〜６０ｃ（総称する場合は添字を省略）には、２つの入出力接続点６１、６２と、中継機４０ａ〜４０ｃの信号入出力部である送受信切替部に接続され、２つの入出力接続点６１、６２に交互に接続される動作を行うスイッチ部６３が設けられている。入出力接続点６１は中継機４０に対して通信線３０の上流側通信路に接続され、入出力接続点６２は中継機４０に対して通信線３０の下流側通信路にそれぞれ接続される。
【００１０】
このような構成で、親機１０と子機２０間の中継機４０の動作状態を時間ｔ軸にしたがって図１３に基づいて説明する。
この図１３に示すように、周期１（図１２（ａ））では、中継機４０ａのスイッチ部６３が上流側通信路（親機１０側）に倒れ、かつ隣接する下流側通信路の中継機４０ｂのスイッチ部６３は下流側通信路（中継機４０ｃ側）に倒れることで、親機１０と中継機４０ａが通信線３０ａ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｂ側の通信線３０ｂとは分離される。それゆえ、周期１に中継機４０ｂを含めたそれ以遠の中継機４０が通信しても親機１０−中継機４０ａ区間の信号に干渉することはない。
【００１１】
即ち、親機１０と中継機４０ａとの中継区間１から１つずれた中継区間３において、中継機４０ｂのスイッチ部６３が下流側通信路（中継機４０ｃ側）に倒れ、かつ下流側通信路の中継機４０ｃのスイッチ部６３は上流側通信路（中継機４０ｂ側）に倒れることで、中継機４０ｂと中継機４０ｃが通信線３０ｃ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間１と中継区間３が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。
【００１２】
周期１に続く周期２（図１２（ｂ））では、中継機４０ａのスイッチ部６３が下流側通信路（中継機４０ｂ側）に倒れ、同時に中継機４０ｂのスイッチ部６３は上流側通信路（中継機４０ａ側）に倒れることで、中継機４０ａと中継機４０ｂが通信線３０ｂ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｃ側の通信線３０ｃとは分離される。それゆえ、その同じ時間帯に中継機４０ｃを含めたそれ以遠の中継機４０が通信しても中継機４０ａ―中継機４０ｂ区間の信号に干渉することはない。
【００１３】
即ち、中継機４０ａと中継機４０ｂの中継区間２から１つずれた中継区間４において、中継機４０ｃのスイッチ部６３が下流側通信路（子機２０側）に倒れることで、中継機４０ｃと子機２０とが通信線３０ｄ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間２と中継区間４が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。
このように、周期１では親機１０と中継機４０ａ間の中継区間１と、中継機４０ｂと中継機４０ｃ間の中継区間３が通信可能で、中継機４０ａと中継機４０ｂとの間の中継区間２、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信不可である。
次に、周期２では、中継機４０ａと中継機４０ｂの間の中継区間２と、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信可能で、親機１０と中継機４０ａの間の中継区間１、中継機４０ｂと中継機４０ｃの間の中継区間３は通信不可である。
【００１４】
全中継機４０に接続された通信路切替部６０が同期して上記動作を行うことで、中継機４０の送信信号到達範囲が上流もしくは下流の隣接中継機に限定され、信号の干渉を起こすことなく１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、複数の中継区間があっても信号統轄範囲では１区間でしか通信できなかった従来の時分割中継伝送に比べ、通信効率（速度）を向上させることができる。
【００１５】
上記構成において、全ての通信路切替部６０を同期させるための起動時における動作説明を図１４に基づいて説明する。
まず、通信システムの同期を取る前の起動時には、図１４（ａ）に示すように、各中継機４０に接続された通信路切替部６０ａ〜６０ｃの全てのスイッチ部６３は通信線３０の上流側通信線に接続された入出力接続点６１側に倒れている。
この状態で親機１０から同期用の信号が送信されると、その同期用信号は通信線３０ａおよび通信路切替部６０ａを介して最初の中継機４０ａが受信する。中継機４０ａは、内部の同期・キャリア検出部で検出された同期用信号からタイミング情報を得て、中継機４０ａは親機１０と同期がとれた状態となる。
【００１６】
次に、中継機４０ａは親機１０との同期完了後、中継機４０ａの通信路切替部６０ａのスイッチ部６３は、同期したタイミングに従い一定周期で入出力接続点６１と６２に交互に切替え動作を開始する。
中継機４０ａは、スイッチ部６３のスイッチが入出力接続点６２側に倒れ、通信線３０ｂを介して中継機４０ａと中継機４０ｂが接続されている期間に同期用信号を送信し、中継機４０ｂはその同期用信号を受信する。中継機４０ｂは、内部の同期・キャリア検出部で検出された同期用信号からタイミング情報を得て、中継機４０ｂは中継機４０ａと同期がとれた状態となる。以下、同様にして、順次に中継機４０ｃも、中継機４０ｂと同期がとれた状態となる。
【００１７】
こうして、全ての中継機４０が真近の上流側中継機４０と各々同期がとれた状態になり、その状態では全ての中継機４０の通信路切替部６０のスイッチ部６３は、同期したタイミングにより一定周期で交互に切替動作が行われている。この一定周期の時間は同期信号の周期のＮ倍（Ｎは１以上の整数）である。
全ての中継機４０が同期がとれた後のスイッチ部６３の切り替わり動作は、先に説明したように、所定の中継機４０ｎに接続されたスイッチ部６３が上流側通信路の入出力接続点６１に接続されるときは、中継機４０ｎの下流側にある隣接中継機４０ｎ＋１に接続されたスイッチ部６３は下流側通信路の入出力接続点６２に接続される。また、逆に所定の中継機４０ｎに接続されたスイッチ部６３が下流側通信路の入出力接続点６２に接続されるときは、中継機４０ｎの下流側にある隣接中継機４０ｎ＋１に接続されたスイッチ部６３は上流側通信路の入出力接続点６１に接続される。
【００１８】
しかしながら、上記構成においても配線構成や通信路切替部６０のスイッチの回路構成によっては、同期信号が隣接中継区間へ漏洩し、起動時においては誤同期が発生する可能性がある。
以下、この問題について図１４（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図１４（ｂ）（ｃ）は起動時に同期信号が隣接中継区間へ漏洩し、誤同期が発生する場合の状態を示したものである。
【００１９】
図１４（ｂ）は、通信線３０ａ、３０ｂと通信路切替部６０ａの入出力接続点６１、６２を接続する２本の芯線が同一の集合ケーブル７０に収容されて近接配置されている場合、親機１０から中継機４０ａへの同期信号が上流側通信路から下流側通信路へ点線矢印の通り漏洩し、この漏洩した同期信号が中継区間２の通信線３０ｂを介して中継機４０ｂへと流入し、中継機４０ｂが中継機４０ａではなく親機１０に同期して接続されるという誤同期の問題が発生する。
【００２０】
また、図１４（ｃ）に示すように、通信路切替部６０ａのスイッチ部６３における回路素子内の信号分離度の不足のため、親機１０から中継機４０ａへの同期信号がスイッチ部６３における信号分離度の限界による回り込みにより点線矢印で示すように中継区間２の通信線３０ｂ側に漏洩し、この漏洩した同期信号が中継区間２の通信線３０ｂを介して中継機４０ｂへと流入し、中継機４０ｂが中継機４０ａではなく親機１０に同期して接続されるという誤同期の問題が発生する。
このように中継機４０ｂは親機１０からの漏洩した弱い同期信号を、中継機４０ａからの同期信号と思って同期してしまい、その結果、中継機４０ｂの通信路切替部６０ｂのスイッチ部６３は中継機４０ａの信路切替部６０ａのスイッチ部６３と同じスイッチ動作となって、同期はできてもデータ伝送ができないという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平１０−１１７３７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１４３０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記の先行発明は図１２、図１３で説明したように、通信線を物理的または電気的に中継区間単位で独立させ、中継機４０と通信線３０の接続箇所に通信路切替部６０を設けて上流側通信路と下流側通信路を切り替えることにより、複数の中継区間があっても１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、干渉を起こすことなく通信効率（速度）を向上させることができる。
しかしながら、図１４で説明したように、配線構成や通信路切替部６０のスイッチ部の回路構成によっては、同期信号が隣接中継区間へ漏洩し、起動時においては誤同期が発生する問題があった。
【００２３】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、同期信号の隣接中継区間への漏洩があっても誤同期をなくすようにした通信システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明の通信システムは、親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムであって、中継機と通信線の接続個所に、通信線の上流側通信路と下流側通信路にそれぞれ接続される２つの入出力接続点と、この２つの入出力接続点を中継機の送受信切替部に交互に接続する動作を行うスイッチ部を有した通信路切替部を設け、通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続されたスイッチ部が上流側通信路の入出力接続点に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続されたスイッチ部は下流側通信路の入出力接続点に接続される通信システムにおいて、
全中継機が同期を取る前の起動時においては、通信路切替部の全てのスイッチ部は上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部は下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにし、同期信号は隣接する中継区間では異なるパターンの同期信号を使用するようにしたものである。
【００２５】
また、この発明の通信システムは、親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムであって、中継機と通信線の接続個所に、通信線の上流側通信路と下流側通信路にそれぞれ接続される２つの入出力接続点と、この２つの入出力接続点を中継機の送受信切替部に交互に接続する動作を行うスイッチ部を有した通信路切替部を設け、通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続されたスイッチ部が上流側通信路の入出力接続点に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続されたスイッチ部は下流側通信路の入出力接続点に接続される通信システムにおいて、
全中継機が同期を取る前の起動時においては、通信路切替部の全てのスイッチ部は上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部は下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにし、中継機は、受信した同期信号パターンの電力値が所定の電力閾値を下回る受信同期信号パターンの信号には同期しないようにしたものである。
【００２６】
また、この発明の通信システムは、親機と子機との間を複数の中継機を介して通信線で接続してデータを送受信するようにした通信システムであって、中継機と通信線の接続個所に、通信線の上流側通信路と下流側通信路にそれぞれ接続される２つの入出力接続点と、この２つの入出力接続点を中継機の送受信切替部に交互に接続する動作を行うスイッチ部を有した通信路切替部を設け、通信路切替部のスイッチ部の切り替わりタイミングは全中継機で同期させ、所定の中継機ｎに接続されたスイッチ部が上流側通信路の入出力接続点に接続されるときは、中継機ｎの下流側にある隣接中継機ｎ＋１に接続されたスイッチ部は下流側通信路の入出力接続点に接続される通信システムにおいて、
全中継機が同期を取る前の起動時においては、通信路切替部の全てのスイッチ部は上流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続し、上流側の親機または中継機からの同期信号を受信して同期が完了した中継機に接続されたスイッチ部は下流側通信路と中継機の送受信切替部とを接続するようにし、中継機は複数の同期信号を受信するための受信期間を設け、受信期間内に受信した同期信号のうち最大電力の同期信号にのみ同期動作を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００２７】
この発明は、全中継機に接続された通信路切替部のスイッチ部が同期して通信線の上流側通信路と下流側通信路に切り替わる動作を行うことで、中継機の送信信号到範囲が上流もしくは下流の隣接中継機に限定され、干渉を起こすことなく１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、複数の中継区間があっても信号統轄範囲では１区間でしか通信できなかった従来の時分割中継伝送に比べ、通信効率（速度）を向上させることができる。
さらに、全中継機が同期を取る前の起動時においては、同期信号は隣接する中継区間では異なるパターンの同期信号を使用するようにしたので、誤同期の発生が少なくなる。また、中継機は複数の同期信号を受信するための受信期間を設け、受信期間内に受信した同期信号のうち最大電力の同期信号にのみ同期動作を行うようにしたので、誤同期の発生が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１における通信システムの通信線と中継機の接続部および中継機における機能構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１で使用される通信路切替部の構成の一例を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１における同期信号パターンの設定例を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態１における同期信号パターンの種別を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態２における通信システムの通信線と中継機の接続部および中継機における機能構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３における通信システムの通信線と中継機の接続部および中継機における機能構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３における通信システムの動作説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４における通信システムの概略構成図とそれに使用されるローパスフィルタの構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４で使用されるフィルタの周波数特性を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５で使用されるフェライトコアの構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態６における通信システムの概略構成図である。
【図１２】先行発明の通信システムの概略構成図である。
【図１３】先行発明の通信システムの時間に沿った動作説明図である。
【図１４】先行発明において起動時の同期信号の漏洩する状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における通信システムを図１〜図４に基づいて説明する。
通信システムの概略構成図は図１２で説明したものと同じ構成であり、図１は通信線３０と中継器４０の接続部及び中継器における機能構成図を示している。また、図２は通信路切替部６０の一例を示す示構成図、図３は同期信号パターンの設定例を示した図、図４は同期信号パターンの種別を示した図である。
【００３０】
図１において、通信線３０と中継機４０との間は、端子台５０と通信路結合部７０ａ、７０ｂと通信路切替部６０が接続されている。通信路結合部７０ａは、端子台５０に接続された通信線と通信路切替部６０の入出力接続点６１に接続された上流側通信路とを接続するもので、ノイズの遮断および絶縁などの目的でトランスとコンデンサなどの回路で構成される。同様に、通信路結合部７０ｂは、端子台５０に接続された通信線と通信路切替部６０の入出力接続点６２に接続された下流側通信路とを接続するもので、ノイズの遮断および絶縁などの目的でトランスとコンデンサなどの回路で構成される。
【００３１】
通信路切替部６０は図１２で説明したように２つの入出力接続点６１、６２と、２つの入出力接続点６１、６２を中継機４０の送受信切替部４１に交互に接続する動作を行うスイッチ部６３で構成されている。
なお、通信路切替部６０は、図１２では３端子スイッチとして論理的な機能で表しているが、実際はトランジスタあるいはＦＥＴと抵抗などの素子で基板に構成された、スイッチ機能を持つ電子回路で構成されている。したがって、通信路切替部６０は、例えば図２に示すように、通信線３０の上流側通信路に接続される入出力接続点６１と、通信線３０の下流側通信路に接続される入出力接続点６２と、２つの入出力接続点６１、６２を中継機４０の送受信切替部４１に交互に接続する動作を行うスイッチ部６３ａ、６３ｂで構成してもよい。
なお、通信路結合部７０ａ、７０ｂと通信路切替部６０は、図１では中継機４０の外部に構成するように記載しているが、通信路結合部７０ａ、７０ｂと通信路切替部６０は、中継機４０の内部に取り込むように構成してもよい。
【００３２】
中継機４０は、通信路切替部６０のスイッチ部６３に接続される送受信切替部４１と、受信部４２と、送信部４３と、同期・キャリア検出及びタイミング生成部４４と、データ保持・制御部４５と、送信同期信号パターン選択部４６Ｔ及び受信同期信号パターン選択部４６Ｒと、送信同期信号パターン保持部４７Ｔ及び受信同期信号パターン保持部４７Ｒから構成されている。
送信同期信号パターン保持部４７Ｔ及び受信同期信号パターン保持部４７Ｒには、複数の異なる同期パターンが予め保持されているか、外部から入力されて保持されているもので、送信同期信号パターン選択部４６Ｔ及び受信同期信号パターン選択部４６Ｒは、それら複数の同期パターンから使用する１つを選択するものである。
同じ１つの中継機４０においては、送信同期信号パターンと受信同期信号パターンは後述するように異なるパターンが選択される。
【００３３】
送受信切替部４１は、受信部４２で受信する受信信号と送信部４３から送信する送信信号とを切り替える機能を有している。
受信部４２は、送受信切替部４１で受信した受信信号から所定の周波数帯のみ通過させる受信フィルタ部４２１、受信信号の利得を調整する受信信号利得調整部４２２、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部４２３、受信した信号全体の同期を補正（受信信号は送信モデムと受信モデム間の周波数偏差を含むが、その偏差を補正）する同期補正部４２４、受信信号の時間／周波数変換を行なうための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５で変換された後の座標軸上のマップデータから「０」「１」の２進信号に変換するマップ→データ変換部４２６、定義されたフレーム構造の２進信号を分解し、所望の情報を抽出するフレーム分解部４２７で構成されている。
【００３４】
送信部４３は、フレーム組立部４３１、フレームデータをマップデータに変換するデータ→マップ変換部４３２、信号を周波数／時間変換するための逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部４３３、送信同期信号パターン選択部４６Ｔで選択された送信同期信号パターンの信号に基づいて送信する同期信号を生成する同期信号生成部と、同期信号のタイミングを調整する同期信号補正部とからなる同期補正部／同期生成部４３４、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部４３５、送信信号の利得を調整する送信信号利得調整部４３６で構成されている。
【００３５】
同期・キャリア検出及びタイミング生成部４４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５から出力された情報から送信モデムと受信モデム間の周波数偏差を検出すると共に、キャリア信号やＦＦＴタイミング情報などを検出するキャリア検出部４４１、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５から出力された情報から受信した同期信号のパターンを検出する同期信号パターン検出部４４２、同期信号パターン検出部４４２で検出された受信同期信号パターンと、受信同期信号パターン選択部４６Ｒで選択された受信同期信号パターンを比較する同期信号パターン比較部４４３、キャリア検出部４４１及び同期信号パターン比較部４４３からの情報を元に各種のタイミング信号を生成するタイミング生成部４４４、タイミング生成部４４４で生成された信号から通信路切替部６０のスイッチ部６３の切り替えタイミング信号を生成する通信路切替タイミング生成部４４５で構成されている。
【００３６】
同期信号パターン比較部４４３でのパターン区別は、アナログ波形や復調後のビット列など、どのような手段を用いてもよいし、また複数の手段を組み合わせてもよい。
同期信号パターン比較部４４３で同期信号パターンが一致した場合には、その信号で同期をとると共に、その信号により受信同期補正部４２４および同期補正部／同期生成部４３４で信号全体を補正する。もし、同期信号パターン比較部４４３で受信同期信号パターンが不一致と判定された場合には、受信同期補正部４２４で受信同期信号は破棄するようにしている。
なお、タイミング生成部４４４で生成されたタイミング信号により、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４２５および逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部４３３のフーリエ動作が行なわれるようになっている。
【００３７】
データ保持・制御部４５は、隣接する中継機４０などの装置から伝送されたデータを一時的に保持すると共に、保持したデータを中継するために送信部４３側に送るか、ＬＡＮなどで接続されるパソコンなどの外部機器（図示省略）にデータを送るか、あるいは外部機器からのデータを送信部４３に送るかといった制御を行なう。
なお、パソコンなどの外部機器は、中継機４０に必ずしも接続されるものではなく、中継機４０には外部機器が接続されず、中継動作のみ行なうものもある。
【００３８】
上記構成において、全ての通信路切替部６０を同期させるための起動時における動作は図１４（ａ）で説明したとおりである。この場合、同期信号が親機１０から中継機４０ａ、中継機４０ａから中継機４０ｂと順次送られて全てのモデムが同期することになるが、順次送られる同期信号が同じパターンの場合は、配線構成や通信路切替部６０のスイッチの回路構成によっては、同期信号が隣接中継区間へ漏洩し、誤同期が発生する可能性があることは前述したとおりである。
【００３９】
そこで、本願発明は、図３に示すように、同期信号は隣接する中継区間では異なるパターンの同期信号を使用するようにしたものである。
即ち、図３においては、親機１０から中継機４０ａに送信する同期信号のパターンはＡパターンとし、中継機４０ａから中継機４０ｂに送信する同期信号のパターンはＢパターンとし、中継機４０ｂから中継機４０ｃに送信する同期信号のパターンは再びＡパターンとするようにする。
【００４０】
この場合、中継機４０ａの送信同期信号パターン選択部４６Ｔで選択された送信同期信号パターンはＢパターンで、受信同期信号パターン選択部４６Ｒで選択された受信同期信号パターンはＡパターンになっている。中継機４０ｂの送信同期信号パターン選択部４６Ｔで選択された送信同期信号パターンはＡパターンで、受信同期信号パターン選択部４６Ｒで選択された受信同期信号パターンはＢパターンになっている。中継機４０ｃの送信同期信号パターン選択部４６Ｔで選択された送信同期信号パターンはＢパターンで、受信同期信号パターン選択部４６Ｒで選択された受信同期信号パターンはＡパターンになっている。
【００４１】
このようにすることにより、例えば中継機４０ｂは同期信号パターンＢを期待して待っているので、親機１から中継機４０ａに送信した同期信号パターンＡが、中継機４０ａの通信路切替部６０ａで漏れて中継機４０ｂ側に伝送されたとしても、漏洩した同期信号パターンＡには同期しない。したがって中継機４０ｂは誤同期することがなくなる。
即ち、中継機４０ｂの受信同期信号パターン選択部４６Ｒで選択された受信同期信号パターンはＢパターンであり、受信した同期信号パターンがＡパターンであると、同期信号パターン比較部４４３では不一致と判断し、受信同期補正部４２４で同期信号を破棄し、同期しないようになっている。
【００４２】
もし、同期信号の漏洩量が大きい場合は、Ａ、Ｂの２パターンに限らず、３パターン以上を準備して隣接以外の区間の同期信号パターンを変えるようにしてもよい。
同期信号パターンの一例としては、図４に示すように、同期信号がビット列の場合は、パターンＡは「１０１０１０１０」、パターンＢは「０１０１０１０１」、パターンＣは「１１００１１００」というように、それぞれ異なるパターンとする。
【００４３】
こうして、全ての中継機４０が誤同期することなく、真近の上流側中継機４０と各々同期がとれた状態になり、その状態では全ての中継機４０の通信路切替部６０のスイッチ部６３は、同期したタイミングにより一定周期で交互に切替動作またはオンオフ動作が行われている。この一定周期の時間は同期信号の周期のＮ倍（Ｎは１以上の整数）である。
通信路切替部６０のスイッチ部６３の切り替わり動作は、前述したように、所定の中継機４０ｎに接続されたスイッチ部６３が上流側通信路の入出力接続点６１に接続されるときは、中継機４０ｎの下流側にある隣接中継機４０ｎ＋１に接続されたスイッチ部６３は下流側通信路の入出力接続点６２に接続される。また、逆に所定の中継機４０ｎに接続されたスイッチ部６３が下流側通信路の入出力接続点６２に接続されるときは、中継機４０ｎの下流側にある隣接中継機４０ｎ＋１に接続されたスイッチ部６３は上流側通信路の入出力接続点６１に接続される。
【００４４】
このような通信システムにおいて、同期がとれた後のデータ情報を時分割中継伝送した場合の、親機１０と子機２０間の中継機４０の時間ｔ軸にしたがった動作状態は図１３と同じにつき、詳細な説明は省略する。
即ち、周期１では、親機１０と中継機４０ａが通信線３０ａ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｂ側の通信線３０ｂとは分離される。同時に親機１０と中継機４０ａとの中継区間１から１つずれた中継区間３において、中継機４０ｂと中継機４０ｃが通信線３０ｃ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間１と中継区間３が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。
【００４５】
周期１に続く周期２では、中継機４０ａと中継機４０ｂが通信線３０ｂ経由で接続され両者間の通信が可能となり、かつ中継機４０ｃ側の通信線３０ｃとは分離される。同時に中継区間２から１つずれた中継区間４において、中継機４０ｃと子機２０とが通信線３０ｄ経由で接続され両者間の通信が可能となる。こうして中継区間２と中継区間４が信号の干渉を起こすことなく同時に通信できる。
【００４６】
このように、周期１では親機１０と中継機４０ａ間の中継区間１と、中継機４０ｂと中継機４０ｃ間の中継区間３が通信可能で、中継機４０ａと中継機４０ｂとの間の中継区間２、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信不可である。
次に、周期２では、中継機４０ａと中継機４０ｂの間の中継区間２と、中継機４０ｃと子機２０の間の中継区間４は通信可能で、親機１０と中継機４０ａの間の中継区間１、中継機４０ｂと中継機４０ｃの間の中継区間３は通信不可である。
【００４７】
全中継機４０が同期して上記動作を行うことで、中継機４０の送信信号到達範囲が上流もしくは下流の隣接中継機に限定され、信号の干渉を起こすことなく１つ飛ばしの中継区間は同一期間に同時通信できるため、複数の中継区間があっても信号統轄範囲では１区間でしか通信できなかった従来の時分割中継伝送に比べ、通信効率（速度）を向上させることができる。
【００４８】
なお、上記では中継機４０に送信同期信号パターン保持部４７Ｔ及び受信同期信号パターン保持部４７Ｒを設けて、複数の同期信号パターンから同期信号パターン選択部４６Ｔ及び４６Ｒで送信同期信号パターンと受信同期信号パターンを選択していたが、もし、保持される送信同期信号パターンと受信同期信号パターンが異なる１つの場合は、同期信号パターン選択部４６Ｔ及び４６Ｒは省略することができる。
また、親機１０および子機２０にはこのような同期信号パターン選択部４６Ｔ、４６Ｒは必要でないが、もし親機１０において送信同期信号パターンを変更したい場合には送信同期信号パターン保持部４７Ｔ及び送信同期信号パターン選択部４６Ｔのみ設けてもよい。同様に、子機２０においても受信同期信号パターンを変更したい場合には受信同期信号パターン保持部４７Ｒ及び受信同期信号パターン選択部４６Ｒのみ設けてもよい。
【００４９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２における通信システムを図５に基づいて説明する。
通信システムの概略構成図は図１２で説明したものと同じ構成であり、図５は実施の形態２における通信システムの通信線３０と中継器４０の接続部及び中継器における機能構成図を示している。
実施の形態２の発明は、受信した同期信号パターンの電力値が所定の電力閾値を下回る受信同期信号パターンの信号には同期しないようにしたものである。
【００５０】
図５に示す中継器４０において、所定の電力閾値を下回る受信同期信号パターンの信号には同期しないようその電力閾値を設定保持する同期信号受信電力閾値保持部４８と、受信電力閾値保持部４８で保持した電力閾値と同期信号パターン検出部４４２の出力である受信同期信号の電力値を比較する同期信号受信電力比較部４４６を設けている。ここでは受信同期信号パターン選択部４６Ｒ及び受信同期信号パターン保持部４７Ｒは設けられていない。その他の構成は実施の形態１の図１と同じであり、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５１】
同期信号受信電力比較部４４６は、同期信号受信電力閾値保持部４８に設定保持されている電力閾値と、同期信号パターン検出部４４２で検出された受信同期信号の電力値を比較し、受信した同期信号の電力値が電力閾値を下回る場合には、受信同期補正部４２４で受信同期信号を破棄して、誤同期を防ぐようにする。一方、受信した同期信号の電力値が電力閾値以上の場合には、その信号で同期をとると共に、その信号により受信同期補正部４２４および同期補正部／同期生成部４３４で信号全体を補正する。
このように受信した同期信号パターンの電力値が所定の電力閾値以上の同期信号で同期のための動作を行う構成とすることにより、例え隣接の中継区間に同期信号が漏洩したとしても、漏洩信号の電力値は小さいため、漏洩した同期信号による誤同期を防止することができる。
なお、実施の形態２の発明を、実施の形態１で説明した同期信号パターンを隣接する中継区間で異なるようにした発明に併用してもよい。
【００５２】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における通信システムを図６、図７に基づいて説明する。
通信システムの概略構成図は図１２で説明したものと同じ構成であり、図６は実施の形態３における通信システムの通信線３０と中継器４０の接続部及び中継器における機能構成図、図７は実施の形態３における通信システムの動作説明図を示している。
実施の形態３の発明は、同期信号選択のための所定の受信期間を設け、期間内に受信した複数の同期信号のうち、最大電力の同期信号にのみ同期動作を行うようにしたものである。
【００５３】
図６に示す中継器４０の同期・キャリア検出及びタイミング生成部４４において、同期信号検出部４４２は一定期間の間に複数の同期信号を受信するようになっている。同期信号受信電力計算部４４７は同期信号検出部４４２で検出した複数の同期信号のそれぞれの電力値を計算する。同期信号受信電力保持部４４８は同期信号受信電力計算部４４７で計算した複数の同期信号の電力値を保持している。同期信号電力比較・抽出部４４９は同期信号受信電力保持部４４８に保持されている複数の同期信号の電力値を比較し、その中から最大電力値のものを抽出して、以降の同期信号は最大電力値の同期信号のみ受信するようになっている。その他の構成は実施の形態１の図１と同じであり、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５４】
このような構成で、同期信号検出部４４２は、図７に示すように時間ｔ１からｔ２の所定期間の間に同じ同期パターンの複数の同期信号Ａ１〜Ａ５を受信するようになっている。同期信号受信電力計算部４４７は同期信号検出部４４２で検出した複数の同期信号Ａ１〜Ａ５のそれぞれの電力値を計算し、同期信号受信電力保持部４４８で複数の同期信号の電力値を保持している。同期信号電力比較・抽出部４４９は同期信号受信電力保持部４４８に保持されている複数の同期信号Ａ１〜Ａ５を比較して、その中から最大の受信電力値の同期信号Ａ３を抽出する。
【００５５】
同期信号受信電力比較・抽出部４４９は、受信部４２によって以降に受信される同期信号は抽出した同期信号Ａ３のみで同期をとるよう受信同期補正部４２４を制御する。一方、同期信号受信電力比較・抽出部４４９は、抽出されている最大の受信電力の同期信号Ａ３以外の同期信号には、受信同期補正部４２４で受信同期信号を破棄して、誤同期を防ぐようにする。
【００５６】
このように所定の時間内に受信した複数の同期信号から最大の電力値の同期信号を選択し、以後その同期信号の同期信号で同期のための動作を行う構成とすることにより、例え隣接の中継区間に同期信号が漏洩したとしても、漏洩信号の電力値は小さいため、漏洩した同期信号による誤同期を防止することができる。
なお、実施の形態３の発明を、実施の形態１で説明した同期信号パターンを隣接する中継区間で異なるようにした発明に併用してもよい。
【００５７】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４における通信システムを図８〜図９に基づいて説明する。図８は通信システムの概略構成図とそれに使用されるローパスフィルタの構成図、図９はフィルタの周波数特性を示す図である。
図８（ａ）において、実施の形態１と異なるのは、通信線３０と中継機４０との間に接続される端子台５０を短絡するように、データ通信の通信周波数帯を遮断できるローパスフィルタ８０で接続するようにして、通信線３０ａ〜３０ｄを電気的に中継区間単位で独立させるようにしたものである。図８（ｂ）は端子台５０に接続されるローパスフィルタ８０を拡大して示したものである。その他の構成は実施の形態１と同じにつき、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５８】
ローパスフィルタ８０のフィルタ特性は、図９に示すように遮断周波数ｆｃ以上の周波数の信号は遮断し、遮断周波数ｆｃ以下の周波数は通過するようになっており、本来伝送すべき画像データあるいは文字データの周波数は遮断周波数ｆｃ以上のｆ１〜ｆ２の範囲にあるので、これらのデータは中継機４０を介さずには伝送できないようになっている。
一方、ローパスフィルタ８０は遮断周波数ｆｃ以下の周波数、例えば音声などの電話による信号は通過できるので、そのような信号を伝送するようにする。
このようにすれば、中継機４０などの故障でデータが伝送できなくなっても、親機１０と子機２０との間は電話などで話すことが出来、電話とデータの伝送が共存できるようになる。
【００５９】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５における通信システムを図１０に基づいて説明する。実施の形態５の発明は、実施の形態４のローパスフィルタ８０の代わりにフェライトコアを用いて、通信線３０ａ〜３０ｄを電気的に中継区間単位で独立させるようにしたものである。
図１０（ａ）は端子台５０を短絡するよう通信線３０に巻かれたフェライトコア９０の構成図を示し、実施の形態４で使用したローパスフィルタ８０の代わりに用いられるものである。
フェライトコア９０は、図１０（ｂ）に示すように、コアを上下半分に分割して、それを密着させる形で通信線３０に巻くようにし、コアの磁力でデータ通信の通信周波数帯を遮断するようにしたものである。
このようにフェライトコア９０を用いれば、通信線３０が中継区間単位で物理的に分断されていない場合でも、実施の形態１の中継方法を用いることができる。
【００６０】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６における通信システムを図１１に基づいて説明する。
図１１は通信システムの概略構成図を示し、親機１０と中継機４０ａの間、あるいは中継機４０ａと中継機４０ｂの間の通信線３０ａ（３０ａ１と３０ａ２で構成）、３０ｂ（３０ｂ１と３０ｂ２で構成）に、最下流側の子機２０とは別の複数の子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍを接続したものである。
なお、複数の子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍの通信線３０への接続は、図示では端子台５０を介して接続しているが、接続個所や接続方法は、特に特定されるものではない。その他の構成は実施の形態１と同じに付き、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６１】
子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍは、その上流側の親機１０または中継機４０が各子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍの通信を管理する構成をとるようにする。即ち、子機２００ａ〜２００ｎは親機１０が管理し、子機２００ｎ＋１〜２００ｍは中継機４０ａが管理するようにする。
そして、子機２００ａ〜２００ｎは、親機１０と中継機４０ａとが通信可能な周期に、親機１０または中継機４０ａとの間でデータ伝送の送受を行なう。また、子機２００ｎ＋１〜２００ｍは、中継機４０ａと中継機４０ｂとが通信可能な周期に、中継機４０ａまたは中継機４０ｂとの間でデータ伝送の送受を行なう。
【００６２】
このように、親機１０と中継機４０間または複数の中継機４０間の通信線３０に複数の子機２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍを接続することで、今までの中継機４０間の同時並行伝送のみならず、その間に接続された各子機にもデータの同時並行伝送を可能とするでき、用途が拡大できる。
なお、親機１０と中継機４０間または複数の中継機４０間の通信線３０に接続される子機は複数に限らず１個でもよい。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０：親機、                  ２０：子機、
３０、３０ａ〜３０ｄ：通信線、４０、４０ａ〜４０ｃ：中継機、
４１：送受信切替部、          ４２：受信部、
４３：送信部、              ４４：同期・キャリア検出及びタイミング生成部、
４５：データ保持・制御部、  ４６Ｔ、４６Ｒ：同期信号パターン選択部、
４７Ｔ、４７Ｒ：同期信号パターン保持部、４８：同期信号受信電力閾値保持部、
４４１：キャリア検出部、              ４４２：同期信号パターン検出部、
４４３：同期信号パターン比較部、      ４４４：タイミング生成部、
４４５：通信路切替タイミング生成部、  ４４６：同期信号受信電力比較部、
４４７：同期信号受信電力計算部、      ４４８：同期信号受信電力保持部、
４４９：同期信号電力比較・抽出部、
５０：端子台（伝送路結合部）、        ６０：通信路切替部、
６１、６２：入出力接続部、            ６３、６３ａ、６３ｂ：スイッチ部、
７０ａ、７０ｂ：通信路結合部、
８０：ローパスフィルタ、              ９０：フェライトコア、
２００ａ〜２００ｎ、２００ｎ＋１〜２００ｍ：子機。
【図１】
2014045401.tif 000003
【図２】
2014045401.tif 000004
【図３】
2014045401.tif 000005
【図４】
2014045401.tif 000006
【図５】
2014045401.tif 000007
【図６】
2014045401.tif 000008
【図７】
2014045401.tif 000009
【図８】
2014045401.tif 000010
【図９】
2014045401.tif 000011
【図１０】
2014045401.tif 000012
【図１１】
2014045401.tif 000013
【図１２】
2014045401.tif 000014
【図１３】
2014045401.tif 000015
【図１４】
2014045401.tif 000016