(57)【要約】  電力線を介した通信に関し、伝送特性にてディップが生じる周波数を避け、且つ安定した高速通信を実現することができる通信装置、通信システム及び通信方法を提供する。  電力を供給するための電力線３により相互に接続されている複数のＥＣＵ１ａ，１ｂ，１，１，…は夫々、電力線３の物理条件及び回路構成で定まるディップ周波数よりも低い第１の周波数、又は更に周波数が低い第２の周波数の搬送波により情報を送信する。又は逆に、用いる搬送波の周波数よりもディップ周波数が高くなるように電力線３の物理条件及び回路構成を定める。そして、情報の内容に応じていずれの周波数にて情報を送信するかを制御してもよい。
2009145040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を介して情報を送受信する通信装置において、
前記電力線の回路構成で定まるディップ周波数よりも低い周波数を搬送波として送信する送信部を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記ディップ周波数よりも低い第１の周波数、又は該第１の周波数よりも更に低い第２の周波数を搬送波として送信するようにしてあり、
該送信部により、前記第１の周波数又は第２の周波数のいずれかの搬送波にて情報を送信させる送信制御手段を備えること
を特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記送信制御手段は、前記第１の周波数が前記第２の周波数の整数倍となるように構成されていること
を特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信制御手段は、前記第１の周波数にて送信されるべき情報の属性情報を前記第２の周波数にて送信させ、
前記属性情報を送信させた後、前記情報を前記第１の周波数にて送信させるようにしてあること
を特徴とする請求項２又は３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記属性情報は、前記情報の内容を識別する識別情報、重要度、情報の長さ、及び、送信開始予定時間の内のいずれか一又は複数を含むようにしてあること
を特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信制御手段は、前記情報を連続的に複数回送信させるようにしてあること
を特徴とする請求項４又は５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記送信制御手段は、前記情報に誤り検出情報を付加して送信させる手段を更に備えること
を特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の通信装置。
【請求項８】
前記送信部は、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、
前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波をＡＳＫ方式にて変調させて送信するようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の通信装置。
【請求項９】
前記送信部は、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、
前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波の出力／非出力を切り替えることにより、前記送信データを変調した送信信号を生成する変調手段を備え、
前記送信部は、前記変調手段が生成した送信信号を前記電力線へ送信するようにしてあり、
前記電力線へ送信される信号を受信する受信部と、
前記送信部による送信信号の送信中に、前記受信部により受信される信号が前記送信信号と一致するかを判定し、一致しない場合に前記送信部による送信信号の送信を中断して他の装置と送信権を調停する調停手段と、
前記受信部が受信した信号に基づき、前記搬送波の有無に応じた受信データに変換する復調手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記送信部は、送信信号の先頭から所定期間に対応する搬送波の振幅を強調する振幅強調手段を更に備えること
を特徴とする請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
送信データの各ビットに対応する送信信号は、前記搬送波の複数周期分の信号にて構成され、
前記振幅強調手段は、前記搬送波生成手段が生成した搬送波の所定周期の信号について振幅を強調するようにしてあること
を特徴とする請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記振幅強調手段は、前記搬送波生成手段が生成した搬送波と同様の周期及び位相の信号を前記搬送波に重畳することにより、前記搬送波の振幅を強調するようにしてあること
を特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
【請求項１３】
電力線により接続されている複数の通信装置を含み、各通信装置が前記電力線を介して情報を送受信する通信システムにおいて、
各通信装置は、
前記電力線の回路構成で定まるディップ周波数よりも低い周波数を搬送波として送信する送信部を備えること
を特徴とする通信システム。
【請求項１４】
前記電力線の回路構成は、前記ディップ周波数が２０ＭＨｚ以上となるように構成されていること
を特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記電力線の回路構成は、電力線の分岐から終端までの長さが４ｍ以下であること
を特徴とする請求項１３又は１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
前記通信装置の前記送信部は、前記ディップ周波数よりも低い第１の周波数、又は該第１の周波数よりも更に低い第２の周波数を搬送波として送信するようにしてあり、
該送信部により、前記第１の周波数又は第２の周波数のいずれかの搬送波にて情報を送信させる送信制御手段を備えること
を特徴とする請求項１３乃至１５に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記送信制御手段は、
前記第１の周波数にて送信されるべき情報の属性情報を前記第２の周波数にて送信させ、
前記属性情報を送信させた後、前記情報を前記第１の周波数にて送信させるようにしてあり、
各通信装置は更に、
前記第１の周波数又は第２の周波数にて送信される情報を夫々区別して受信する手段と、
前記情報の受信に失敗した場合に再送要求を他の通信装置へ送信する手段と
を備えることを特徴とする請求項１３乃至１６に記載の通信システム。
【請求項１８】
前記通信装置の前記送信部は夫々、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、
前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波をＡＳＫ方式にて変調させて送信する手段を備えること
を特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１９】
前記通信装置の前記送信部は夫々、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、
前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波の出力／非出力を切り替えることにより、前記送信データを変調した送信信号を生成する変調手段を備え、
前記通信装置の送信部は、前記変調手段が生成した送信信号を前記電力線へ送信するようにしてあり、
更に、
前記通信装置は夫々、
前記電力線へ送信される信号を受信する受信部と、
前記送信部による送信信号の送信中に、前記受信部により受信される信号が前記送信信号と一致するかを判定し、一致しない場合に前記送信部による送信を中断して他の装置と送信権を調停する調停手段と、
前記受信部が受信した信号に基づき、前記搬送波の有無に応じた受信データに変換する復調手段と
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
【請求項２０】
各通信装置は車両に配されていること
を特徴とする請求項１３乃至１９に記載の通信システム。
【請求項２１】
請求項１３乃至１９に記載の通信システムに用いられる電力線を含み、
該電力線は、分岐から端部までの長さが４ｍ以下であることを特徴とするワイヤハーネス。
【請求項２２】
電力線を介して情報を送受信する通信方法において、
前記電力線の物理条件及び回路定数で定まるディップ周波数よりも低い第１の周波数の搬送波により、前記電力線を介して情報を送信するステップと、
前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の搬送波により、前記電力線を介して前記情報の属性情報を送信するステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信装置が電力線を介した情報の送受信を実現する通信システムに関し、特に、安定した高速通信を実現することができる通信装置、通信システム、ワイヤハーネス及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、複数の通信装置を接続し、各通信装置に夫々機能を割り振って相互にデータを交換し、連携して多様な処理を行なわせるシステムが各分野で利用されている。例えば、車両に配される車載ＬＡＮ（Local Area Network）の分野では、通信装置としてＥＣＵ（電子制御装置；Electronic Control Unit）を用い、各ＥＣＵに夫々特化させた処理を
行なわせて相互にデータを交換することにより、システムとして多様な機能を実現させている。【０００３】
通信システムに含まれる各通信装置の機能の特化、また各通信装置により実現される機能の増加に伴い、通信装置の数及び種別は増加する。通信装置間を接続する通信線の数も増加する。また、通信システムで送受信されるデータ量の増加に伴い、より高速に大量のデータを送受信することが必要とされている。【０００４】
これに対し、既存の電力線に通信用の搬送波を重畳して通信を実現するＰＬＣ（Power Line Communication）が注目されており、車載ＬＡＮへの適用も提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
また、特許文献２においては、直流電力線を介した複数のデバイス間での通信を可能とし、複数の周波数チャネルを通じた高速且つ効率的な信号の送受信を行うための新規な変調方式を用いるシグナリング方法が提案されている。このシグナリング方法では、ＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying、二位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase-Shift Keying、四位相偏移変調）、ＡＭ（Amplitude Modulation、振幅変調）、ＦＭ（Frequency Modulation、周波数変調）又はＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等の方式で搬送波を変調し、この搬送波を位相シフト、振幅シフト又は周波数シフト等の方式で修正する。【０００６】
一方、共有線（通信線又は電力線のいずれであってもよい）を介して複数の通信装置がデータの送受信を行う場合、複数の通信装置によるデータ送信が競合することがないように調停（アービトレーション）を行う必要がある。例えばＣＡＮの規格では、共有の通信線に接続されている複数の通信装置のうちの一の通信装置のみがデータを送信することができ、他の通信装置は一の通信装置がデータの送信を終了するまで待機するように制御される。よって、複数の通信装置が同時的にデータの送信を試みた場合にはデータの送信が競合するため、各通信装置は他の通信装置とのアービトレーションを行った上でデータの送信を行う。【０００７】
ＣＡＮの規格における送信データには、データに含まれる各種情報の種類を判別するため、各種情報それぞれに割り当てられたＩＤ（IDentifier）が含まれており、データ送信の調停は優先度を表す情報としてこのＩＤを用いることで行われ、データ中のＩＤを含むフィールドをアービトレーションフィールドと呼称している。例えば車両のエンジンの状態に係る情報などの重要度の高い情報にはＩＤに小さい数値が割り当てられ、重要度の低い情報ほどＩＤに大きな数値が割り当てられる。【０００８】
ＣＡＮの規格では２線式のバスにより作動信号が送受信され、バスの値はデータ”０”に対応するドミナントと、データ”１”に対応するレセシブの２値である。複数の通信装置がＣＡＮのバスにデータを出力したとき、一の通信装置がドミナントを出力した場合には、バスの値はドミナントとなる。データ送信の際に各通信装置は、自らが出力したデータのアービトレーションフィールドの値と、バスの値とを送信データのビット単位で比較し、データ”１”に対応するレセシブを出力した際に通信線がデータ”０”に対応するドミナントであった場合には、データの送信を中止して受信動作を行う。これにより、ＩＤの値が小さいデータが優先して送信され、複数の通信装置によるデータの送信が調停される。
【特許文献１】特開２００６−６７４２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電力線に通信用の搬送波を重畳させる場合、電力線の伝送周波数特性にディップと呼ばれる特定の周波数での伝送量の落ち込みが生じる。ディップが生じる周波数帯を通信に用いる場合、符号誤りが発生するなどの問題が起こる。【００１０】
ディップが生じる原因は、複数の通信装置及び該通信装置からの情報を受ける各種負荷間を接続する電力線の物理条件及び回路構成による。特に、電力線を介した通信に特有の原因としては、以下に説明するように、電力線の随所途中に分岐及びスイッチが含まれることが挙げられる。電力線が分岐して各通信装置及び負荷へと接続され、各通信装置及び負荷への電力の供給のオンオフを切り替えるスイッチを各所に含む場合、スイッチがオフの場合は端点がオープン端を形成する。スイッチがオフの場合に通信用の搬送波が前記オープン端へ達し、オープン端からの反射により特定の周波数の伝送波が減衰する。【００１１】
減衰する周波数帯、特にディップが生じる周波数帯（以下、ディップ周波数という）は、電力線に接続される各種負荷、並びに、電力線に分布する抵抗、インダクタンス、及び伝送線路の容量等を含む電力線の回路構成によって定まる。特に、ディップ周波数は分岐点からオープン端までの分岐線の長さによって大きく変動するという知見を発明者は得た。【００１２】
以下に、電力線の回路構成、特に分岐線の長さによりディップ周波数の変動についての測定結果を説明する。図１５は、ディップ周波数の測定時の構成を示す説明図であり、図１６Ａ〜Ｃは、各条件における伝送周波数特性のグラフである。図１５に示すように、電力線を介した通信を実現する送信器と受信器との間を接続する電力線が分岐を有し、分岐の先にオープン端を形成している回路構成にて伝送周波数特性の測定を行なった。【００１３】
送信器は入力された情報を搬送波に重畳させて電力線へ送出し、受信器は電力線を介して送信される情報を受信し、外部へ出力する。送信器と受信器との間は電力線で接続されており、電力線は送信器と受信器との間で分岐している。分岐先には何も接続されておらず、オープン端を形成している。送信器と分岐点との間の距離は１ｍ、分岐点と受信器との間の距離は２ｍとし、分岐点からの分岐線の長さを変えた構成で周波数特性の測定を行なった。分岐線の長さは２ｍ、１．５ｍ、１ｍの３通りとした。【００１４】
図１６Ａは、図１５に示した構成の伝送線路で分岐線の長さが２ｍである場合、図１６Ｂは分岐線の長さが１．５ｍである場合、図１６Ｃは分岐線の長さが１ｍである場合の夫々の電力線の伝送周波数特性を示している。図１６Ａ〜図１６Ｃのいずれの伝送周波数特性を示すグラフ図でも、特定の周波数でディップが生じている。そして、ディップ周波数は分岐線の長さに応じて大きく変動している。したがって、電力線を介した通信用の搬送波の周波数を固定とした場合、通信装置がどのような回路構成の電力線に接続されたときでも良好な通信環境を実現することは困難である。【００１５】
このように、ディップ周波数が特に分岐線の長さに応じて大きく変化し、更に、図８Ａ〜図８Ｃに示したように分岐線の長さが短いほどディップ周波数が高くなるという測定結果が得られた。発明者は、この測定結果に基づき、電力線を介して情報を通信する際の電力線の物理条件及び回路構成、特に分岐線の長さに上限を設けることによって、ディップ周波数が所定の周波数以上の範囲に特定されるという知見を得た。【００１６】
更に、ＰＬＣにより複数の通信装置が通信を行う構成とした場合、１つの電力線に複数の通信装置が接続されることからデータの送信が競合する可能性があるため、やはりアービトレーションを行う必要がある。車両に搭載する従来の通信装置はＣＡＮの通信機能を備えている場合が多く、これらの通信装置にＰＬＣの通信機能を備える場合には、開発コストなどの観点から、ＰＬＣによる通信方式をＣＡＮと同様の方式とすることが望ましく、ＰＬＣでのアービトレーションについてもＣＡＮと同様の方式とすることが望ましい。【００１７】
また、近年ではＣＡＮによる通信の速度は５００ｋｂｐｓ程度であるため、ＰＬＣによる通信の速度も同程度の物が望まれる。５００ｋｂｐｓの通信速度を実現する信号の周波数は、ＡＭラジオ放送の信号周波数（６００ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）に近く、ラジオ放送に対する雑音となる虞があるため、電力線に対して直接的に重畳させることはできないという問題がある。よって、電力線に重畳する信号は、変調処理によって周波数を変更する必要がある。しかしながら、各電子機器が信号の変調／復調処理を行うことで、処理に伴う遅延が発生し、高速な通信が困難化するという問題がある。【００１８】
本発明は斯かる知見に基づいてなされたものであり、電力線を介した通信における伝送特性にてディップが生じる周波数を避け、電力線を介して安定した高速通信を実現することができる通信装置、通信システム、ワイヤハーネス及び通信方法を提供することを目的とする。【００１９】
また本発明は、ＣＡＮと同様のアービトレーションにより電力線を介したデータの送受信を複数の装置間で行うことができる通信装置を提供することを目的とする。【００２０】
また本発明は、電力線を介した高速な通信の実現を可能とする通信装置を提供することを目的とする。【００２１】
本発明は更に、電力線を介したデータの送受信を行うに際し、デジタル回路を用いて装置のコンパクト化及び省コスト化を図ることができる通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１発明に係る通信装置は、電力線を介して情報を送受信する通信装置において、前記電力線の回路構成で定まるディップ周波数よりも低い周波数を搬送波として送信する送信部を備えることを特徴とする。【００２３】
第２発明に係る通信装置は、前記送信部は、前記ディップ周波数よりも低い第１の周波数、又は該第１の周波数よりも更に低い第２の周波数を搬送波として送信するようにしてあり、該送信部により、前記第１の周波数又は第２の周波数のいずれかの搬送波にて情報を送信させる送信制御手段を備えることを特徴とする。【００２４】
第３発明に係る通信装置は、前記送信手段は、前記第１の周波数が前記第２の周波数の整数倍となるように構成されていることを特徴とする。【００２５】
第４発明に係る通信装置は、前記送信制御手段は、前記第１の周波数にて送信されるべき情報の属性情報を前記第２の周波数にて送信させ、前記属性情報を送信させた後、前記情報を前記第１の周波数にて送信させるようにしてあることを特徴とする。【００２６】
第５発明に係る通信装置は、前記属性情報は、前記情報の内容を識別する識別情報、重要度、情報の長さ、及び、送信開始予定時間の内のいずれか一又は複数を含むようにしてあることを特徴とする。【００２７】
第６発明に係る通信装置は、前記送信制御手段は、前記情報を連続的に複数回送信させるようにしてあることを特徴とする。【００２８】
第７発明に係る通信装置は、前記送信制御手段は、前記情報に誤り検出情報を付加して送信させる手段を更に備えることを特徴とする。【００２９】
第８発明に係る通信装置は、前記送信部は、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波をＡＳＫ方式にて変調させて送信するようにしてあることを特徴とする。【００３０】
第９発明に係る通信装置は、前記送信部は、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波の出力／非出力を切り替えることにより、前記送信データを変調した送信信号を生成する変調手段を備え、前記送信部は、前記変調手段が生成した送信信号を前記電力線へ送信するようにしてあり、前記電力線へ送信される信号を受信する受信部と、前記送信部による送信信号の送信中に、前記受信部により受信される信号が前記送信信号と一致するかを判定し、一致しない場合に前記送信部による送信信号の送信を中断して他の装置と送信権を調停する調停手段と、前記受信部が受信した信号に基づき、前記搬送波の有無に応じた受信データに変換する復調手段とを備えることを特徴とする。【００３１】
第１０発明に係る通信装置は、前記送信部は、送信信号の先頭から所定期間に対応する搬送波の振幅を強調する振幅強調手段を更に備えることを特徴とする。【００３２】
第１１発明に係る通信装置は、送信データの各ビットに対応する送信信号は、前記搬送波の複数周期分の信号にて構成され、前記振幅強調手段は、前記搬送波生成手段が生成した搬送波の所定周期の信号について振幅を強調するようにしてあることを特徴とする。【００３３】
第１２発明に係る通信装置は、前記振幅強調手段は、前記搬送波生成手段が生成した搬送波と同様の周期及び位相の信号を前記搬送波に重畳することにより、前記搬送波の振幅を強調するようにしてあることを特徴とする。【００３４】
第１３発明に係る通信システムは、電力線により接続されている複数の通信装置を含み、各通信装置が前記電力線を介して情報を送受信する通信システムにおいて、各通信装置は、前記電力線の回路構成で定まるディップ周波数よりも低い周波数を搬送波として送信する送信部を備えることを特徴とする。【００３５】
第１４発明に係る通信システムは、前記電力線の回路構成は、前記ディップ周波数が２０ＭＨｚ以上となるように構成されていることを特徴とする。【００３６】
第１５発明に係る通信システムは、前記電力線の回路構成は、電力線の分岐から終端までの長さが４ｍ以下であることを特徴とする。【００３７】
第１６発明に係る通信システムは、前記通信装置の前記送信部は、前記ディップ周波数よりも低い第１の周波数、又は該第１の周波数よりも更に低い第２の周波数を搬送波として送信するようにしてあり、該送信部により、前記第１の周波数又は第２の周波数のいずれかの搬送波にて情報を送信させる送信制御手段を備えることを特徴とする。【００３８】
第１７発明に係る通信システムは、前記送信制御手段は、前記第１の周波数にて送信されるべき情報の属性情報を前記第２の周波数にて送信させ、前記属性情報を送信させた後、前記情報を前記第１の周波数にて送信させるようにしてあり、各通信装置は更に、前記第１の周波数又は第２の周波数にて送信される情報を夫々区別して受信する手段と、前記情報の受信に失敗した場合に再送要求を他の通信装置へ送信する手段とを備えることを特徴とする。【００３９】
第１８発明に係る通信システムは、前記通信装置の前記送信部は夫々、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波をＡＳＫ方式にて変調させて送信する手段を備えることを特徴とする。【００４０】
第１９発明に係る通信システムは、前記通信装置の前記送信部は夫々、入力されるデジタルデータの情報を送信するようにしてあり、前記送信部は、前記デジタルデータのビット列に対応して前記搬送波の出力／非出力を切り替えることにより、前記送信データを変調した送信信号を生成する変調手段を備え、前記通信装置の送信部は、前記変調手段が生成した送信信号を前記電力線へ送信するようにしてあり、更に、前記通信装置は夫々、前記電力線へ送信される信号を受信する受信部と、前記送信部による送信信号の送信中に、前記受信部により受信される信号が前記送信信号と一致するかを判定し、一致しない場合に前記送信部による送信を中断して他の装置と送信権を調停する調停手段と、前記受信部が受信した信号に基づき、前記搬送波の有無に応じた受信データに変換する復調手段とを備えることを特徴とする。【００４１】
第２０発明に係る通信システムは、各通信装置は車両に配されていることを特徴とする。【００４２】
第２１発明に係るワイヤハーネスは、第１３乃至第１９発明の通信システムに用いられる電力線を含み、該電力線は、分岐から端部までの長さが４ｍ以下であることを特徴とする。【００４３】
第２２発明に係る通信方法は、電力線を介して情報を送受信する通信方法において、前記電力線の物理条件及び回路定数で定まるディップ周波数よりも低い第１の周波数の搬送波により、前記電力線を介して情報を送信するステップと、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の搬送波により、前記電力線を介して前記情報の属性情報を送信するステップとを含むことを特徴とする。【００４４】
本発明では、ディップ周波数よりも低い周波数の搬送波により情報が送信される。伝送線路におけるディップ周波数は基本的に電力線の物理条件及び電力線に接続されている負荷、抵抗、インダクタンス、及び容量等の回路定数によって定まる。特に、電力線での伝送におけるディップ周波数は、電力線に含まれる分岐線の長さに応じて変動する。ただし、分岐線に上限を設けた場合には、ディップ周波数は上限に対応する周波数以上の範囲で分岐線の長さに応じて変動する。通信用の搬送波に用いる周波数を当該周波数よりも低い周波数とすることにより、ディップを回避して情報の送受信を比較的安定して実現することが可能となる。
また、逆に搬送波の周波数をラジオ周波数などの影響を考慮して決定するとしてもよい。この場合、ディップ周波数が搬送波の周波数よりも高くなるように伝送線路である電力線の物理条件及び回路定数が定まる。【００４５】
また本発明では、搬送波の周波数を決定した場合に、ディップ周波数が前記搬送波の周波数よりも高くなるように電力線の物理条件、特に、分岐線の長さが所定の長さ以下となるように定められる。例えば、搬送波の周波数の上限を２０ＭＨｚとし、ディップ周波数が約１９ＭＨｚを超えるように構成するためには、伝送線路である電力線の分岐から終端までの分岐線の長さの上限は４ｍ以下と定まる。【００４６】
本発明では、ディップ周波数よりも低い第１の周波数、及び第１の周波数よりも更に低い第２の周波数の搬送波により情報が送信される。通信量の多い情報を送受信するためにはより高い周波数にて情報を送信すべきところ、高周波の搬送波はディップの影響を受けやすい。第１の周波数よりも更に低い第２の周波数による送信を行なうことにより、第２の周波数にて送信される情報は、第１の周波数にて送信される情報よりも更に、ディップの影響から回避させることが可能となる。第１及び第２の周波数のいずれの搬送波にて情報を送信するかを情報の内容又は重要度に応じて制御する。例えば、高速に送信すべきデータ量の多い情報は第１の周波数にて送信し、低速でもよいデータ量の少ない情報、又は安定的に送信すべき情報は第２の周波数にて送信させる。これにより、効率的且つ安定的に電力線を介した送受信を実現することが可能となる。【００４７】
また本発明では、第１の周波数は第２の周波数の整数倍とするので、同一のクロック信号を基準とすることができる。これにより、２つの異なる周波数の搬送波によって情報を送受信することによって通信の安定化及び効率化を図ると共に、電力線の通信による省線化に加えて同一のクロック回路を用いて逓倍波を用いる構成として各通信装置の部品数を削減し、軽量化を実現することも可能となる。【００４８】
また本発明では、第２の周波数により、第１の周波数にて送信されるべき情報の属性情報が事前に送信され、後に第１の周波数にて情報が送信される。属性情報の例としては、送信する情報の内容を識別する識別情報、重要度、情報の長さ、及び、送信開始予定時間のいずれか一又は複数である。これにより、他の通信装置は、先に受信する属性情報に基づき、その後送信される情報の内容を認識することができ、受信するか否かを判断することが可能となる。ディップ周波数の影響を受ける範囲外の周波数の搬送波による送受信によって通信の安定化を図ると共に、効率的に情報の送受信を実現することが可能となる。【００４９】
本発明では、第１の周波数にて送信する情報は連続的に複数回送信される。前記情報は第１の周波数にて送信されるものの、第２の周波数による送信よりもディップの影響を受けやすく、通信エラーが発生する可能性がある。複数回連続的に送信されることによって受信に成功する可能性が高くなり、通信の安定性を更に高めることが可能となる。【００５０】
本発明では、第１の周波数にて送信する情報には誤り検出情報が付加されて送信される。前記情報は第１の周波数により送信されるものの、第２の周波数による送信よりもディップの影響を受けやすく、通信エラーが発生する可能性がある。誤り検出情報が付加されて送信されることにより、受信した情報の誤りを検出することができ、情報が失われているにも拘らず誤って処理に用いることを防止することが可能である。これにより、通信の安定性を更に高めることが可能となる。【００５１】
また本発明では、送信する情報はデジタルデータであり、データのビットが０なのか１なのかで搬送波の振幅を変化させるＡＳＫ方式にて情報が送信される。ビットが０なのか１なのかで振幅を変化させるから、０の場合は搬送波の出力なし、１の場合は搬送波の出力ありと、搬送波の有無により信号を判定できる。これにより通信装置は、電力線に送信中の信号を容易に判定することが可能となる。【００５２】
本発明では、ディップ周波数よりも低い周波数である搬送波を生成し、送信データのデジタル値（０／１）に応じて搬送波の出力／非出力を切り替えることによって、送信データの変調を行い、変調信号を電力線に重畳して送信する。この変調は、所謂オンオフ変調（ＯＯＫ（On Off Keying）変調）であり、例えば送信データが０の場合に搬送波を出力し、送信データが１の場合に搬送波を出力しない構成とすることができる。これにより、複数の通信装置が同時的に信号を送信したとき、少なくとも１つの通信装置がデータ０に対応する搬送波を出力した場合には、他の全ての通信装置にて搬送波が検出されるため、ＣＡＮと同様のデータ０に優位性を持たせた通信を行うことができ、ＣＡＮと同様のアービトレーションを行うことが可能となる。ＯＯＫ変調は、振幅偏移変調（ＡＳＫ（Amplitude-Shift Keying）変調）の一種であり、変調方式が簡単であることから、小規模なハードウェアで容易且つ低コストに実現できるという利点がある。
よって、通信装置は、変調した送信信号を電力線に重畳して出力した後、電力線上の信号をチェックし、信号値に変化が生じている場合には他の装置が信号を送信しており、且つ、他の装置が送信する情報の優先度が高いことが判断できるため、自らの信号の送信を停止して他の装置からの送信信号を受信する。
他の装置から送信された信号を受信した通信装置は、搬送波の有無に応じて受信信号をデータ０／１のデジタルデータに復調することができる。
このように、本発明の通信装置は、通信線用の通信線を介してＣＡＮの規格に従ったデータの送受信を行う場合と同様の手順にて、電力線を介したデータの送受信を行うことができる。【００５３】
また、本発明では、送信データの各ビットについて、上述の方法で変調された送信信号の先頭から所定期間の信号振幅を強調して出力する。これにより、この送信信号を受信する側の車載電力線通信装置では、送信信号の到着をより早いタイミングで検出することができるため、通信を高速化することができる。また送信信号の全てを強調するのではなく、先頭から所定期間のみを強調する構成であるため、消費電力の増大及びノイズの増大等を抑制することができる。【００５４】
また、本発明では、例えば車載電力線通信装置が送信データを５００ｋｂｐｓで送信するときに、２ＭＨz〜２０ＭＨｚ程度の搬送波を用いて送信データを変調する構成の場合、送信データの１ビットに対して数十以上の周期分の搬送波が含まれることとなる。このような場合に、車載電力線通信装置は、送信データの各ビットについて先頭から数周期分程度の搬送波の信号振幅を強調する。これにより、車載電力線通信装置は、送信信号の所定期間についてのみ強調を行うことができる。【００５５】
また、本発明では、数周期分程度の搬送波の強調を行う場合、車載電力線通信装置は、基本となる搬送波に対して、この搬送波と同じ周期且つ同じ位相の信号を重畳する。これにより、周期及び位相等を変化させることなく搬送波の振幅を強調することができ、搬送波の立ち上がりを高速化することができる。よって、この搬送波により変調された送信信号の立ち上がりを高速化することができ、受信側の車載電力線通信装置がより早いタイミングで送信信号の到着を検出することができる。【００５６】
本発明では、各通信装置は受信に失敗した場合には再送要求を送信する。これにより、ディップの影響を受けて第１の周波数による情報の送受信が不安定となった場合でも、前記情報を安定的に受信することが可能となる。【００５７】
第２０発明では、各通信装置は車両に配される構成とする。車両に配される通信システムでは、軽量化が特に求められるところ、電力線を介した通信によって軽量化を図ることができる。また、車両に配される通信装置間では車両の走行制御に関する情報等が送受信されるので、安定的に誤りなく且つ効率的に早急に送受信されることが望ましいところ、異なる２つの周波数を用いた送受信の実現により通信の効率化及び安定化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明による場合、各通信装置は電力線の物理条件及び回路構成で定まるディップ周波数よりも低い異なる２つの周波数のいずれかにより電力線を介して情報を送受信するので、電力線を介した情報の送受信により省線化を図ることができると共に、ディップ周波数を避けて効率的で安定した高速通信を実現することができる。【００５９】
また、本発明による場合、送信するデータのデジタル値に応じて搬送波の出力／非出力を切り替えることで送信データを変調し、変調した信号を電力線に重畳して出力し、出力した信号の変化の有無に応じてアービトレーションを行う構成とすることにより、通信装置は、ＣＡＮと同様の手順にて電力線を介したデータの送受信を高速に行なうことができる。搬送波の有無で電力線に送信中の信号を容易に判定できるから、アービトレーションにおける遅延時間も短くすむ。
これにより、ＣＡＮの規格による通信機能を搭載した従来の通信装置を基に、本発明の線通信装置を容易に開発することができる。また従来の通信装置に本発明の方式による電力線通信の機能を例えばオプションとして追加することも容易である。
また、送信データの各ビットに対応する送信信号の先頭から所定期間の信号振幅を強調する構成とすることにより、受信側の通信装置は信号の到達をより早いタイミングで検出することができるため、高速通信を実現することができる。
よって、本発明においては、ＣＡＮと同様の方法で電力線を介した高速通信を行なう通信装置の開発を容易化でき、本発明の通信装置を搭載することで車両に配設する通信線の数を削減し、ワイヤハーネスの軽量化、車両全体の軽量化を効果的に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１における通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における通信システムを構成するＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】実施の形態１におけるＥＣＵ間で送受信されるデータのフォーマットを示す説明図である。
【図３Ｂ】実施の形態１におけるＥＣＵ間で送受信されるデータのフォーマットを示す説明図である。
【図４】実施の形態１におけるＥＣＵの制御部が第２送信回路により送信する属性データの内容例を表にして示す説明図である。
【図５】実施の形態１におけるＥＣＵの制御部が第１送信回路及び第２送信回路を用いてデータを送信する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】実施の形態２におけるＥＣＵ間で送受信されるデータのフォーマットを示す説明図である。
【図６Ｂ】実施の形態２におけるＥＣＵ間で送受信されるデータのフォーマットを示す説明図である。
【図７】実施の形態３の通信システムにおけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図８】送信処理におけるアービトレーションを説明するための模式図である。
【図９】送信処理におけるアービトレーションを説明するための模式図である。
【図１０】ＥＣＵの通信部の信号送信に係る回路の構成を模式的に示す模式図である。
【図１１】振幅強調部による振幅強調の効果を説明するための模式図である。
【図１２】振幅強調部による振幅強調の効果を説明するための模式図である。
【図１３】実施の形態４における通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】変形例における通信部の送信回路及び受信回路を示すブロック図である。
【図１５】ディップ周波数の測定時の構成を示す説明図である。
【図１６Ａ】各条件における伝送周波数特性のグラフである。
【図１６Ｂ】各条件における伝送周波数特性のグラフである。
【図１６Ｃ】各条件における伝送周波数特性のグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１，１，…  ＥＣＵ
１ａ，１ｂ  ＥＣＵ
１０  制御部
１５  第１送信回路
１６  第２送信回路
１７  クロック回路
２  アクチュエータ（負荷）
３  電力線
７  ＥＣＵ
７０  制御部
７２  クロック回路
７５１  復調部
７６１  搬送波生成部
７６２  変調部
７６３  振幅強調部
８０  ＥＣＵ
８  電力線通信ＩＣ
８１  搬送波生成部
８２  変調部
８３  振幅強調部
８６  復調部
９  通信部
１０１  搬送波生成部
１０２  変調部
２０１  復調部
２０２  ２値化回路
２０３  １クロック遅延回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、以下に説明する実施の形態では、本発明に係る通信装置を、車両に配される通信システムに含まれる複数のＥＣＵに適用した例を示す。【００６３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。通信システムは、複数のＥＣＵ１，１，…と、ＥＣＵ１，１，…から送信される制御データにより作動するアクチュエータ２，２，…と、ＥＣＵ１，１，…及びアクチュエータ２，２，…夫々に電力を供給するための電力線３，３，…と、電力線３，３，…を介して各装置へ電力を供給するバッテリ４と、電力線３，３，…の分岐及び中継のためのジャンクションボックス５とを備えて構成される。【００６４】
バッテリ４は、エンジンからの動力を得て発電する図示しないオルタネータにより蓄電される。バッテリ４は一端（マイナス端子）が接地されており、他端（プラス端子）は電力線３を介してジャンクションボックス５に接続されている。バッテリ４は、例えば１２Ｖの駆動電圧を各装置へ供給する。【００６５】
ジャンクションボックス５は、電力線３の分岐及び中継回路を備える。ジャンクションボックス５からは複数の電力線３，３，…に分岐し、複数の電力線３，３，…は各ＥＣＵ１，１，…及びアクチュエータ２，２，…へ夫々接続される。ジャンクションボックス５は、バッテリ４から供給される電力を車両内に配置されるＥＣＵ１，１，…及びアクチュエータ２，２，…へ分配する。【００６６】
ジャンクションボックス５から分岐する複数の電力線３，３，…の内の一の電力線３は一のＥＣＵ１であるＥＣＵ１ａに接続されている。これにより、ＥＣＵ１ａはバッテリ４からの電力の供給を受けることができる。電力線３は、他の一のＥＣＵ１であるＥＣＵ１ｂにも接続され、ＥＣＵ１ｂへ電力を供給する。ＥＣＵ１ａ及びＥＣＵ１ｂの間を接続している電力線３は分岐し、スイッチ６を介してアクチュエータ２に接続されている。スイッチ６がオンの場合にはアクチュエータ２へバッテリ４からの電力がアクチュエータ２へ供給され、アクチュエータ２が作動するように構成されている。【００６７】
なお、ＥＣＵ１，１，…及びアクチュエータ２，２，…はいずれも、接続されている電力線３が自身に含まれる各構成部及び負荷を介してボディーアースへ接続（接地）されるように構成されている。【００６８】
そして実施の形態１における通信システムでは、各ＥＣＵ１，１，…は電力線３，３，…を介してバッテリ４からの電力の供給を受けて動作するのみならず、各ＥＣＵ１，１，…間を接続する電力線３，３，…に電力を供給するための電波に通信用の搬送波を重畳してデータを送受信することができるＰＬＣ（Power Line Communication）を実現する。これにより、各ＥＣＵ１，１，…は、走行制御に用いるデータ、又は映像データ等を送受信するための通信用の信号線を別途配設する必要がなく、車両に配されるハーネスを軽量化することができる。【００６９】
次に、各ＥＣＵ１，１，…で電力線３を介したＰＬＣを実現するための構成について説明する。図２は、ＥＣＵ１ａの内部構成を示すブロック図である。ＥＣＵ１ｂ及び他のＥＣＵ１，１，…の内部構成はＥＣＵ１ａの内部構成と同様であるので詳細な説明を省略する。【００７０】
ＥＣＵ１ａは、制御部１０と、電源回路１１と、通信部１２と、電力線接続部１３とを備える。【００７１】
制御部１０はマイクロコンピュータを用い、電源回路１１を介して電力の供給を受け、通信部１２によるデータの送受信、又は図示しない他の構成部の動作を制御する。【００７２】
電力線接続部１３は、電力線３を介して供給される電力を電源回路１１へ分配するためのフィルタ回路と、電力線３を介して送受信されるデータを通信部１２へ分配するためのフィルタ回路（いずれも図示せず）とを含む。【００７３】
電源回路１１は、制御部１０、通信部１２、及び図示しない他の構成部に接続されており、各構成部に電力を供給する。例えば電源回路１１は、電力線接続部１３及び電力線３を介してバッテリ４から受ける例えば１２Ｖの駆動電圧を、構成部夫々に必要な電圧へ適宜調整して供給するようにしてある。【００７４】
通信部１２はネットワークコントローラを用い、他のＥＣＵ１，１，…及びアクチュエータ２，２，…とのデータの送受信を実現する。通信部１２による他の装置とのデータの送受信は基本的にＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式に基づく。つまり、同一の電力線３に接続されている他のＥＣＵ１ｂがデータを送信している場合には、ＥＣＵ１ａは自身からデータを送信できずに受信処理を行ない、他のＥＣＵ１ｂがデータを送信していない間にデータを送信することができる。通信部１２は、受信回路１４と、第１送信回路１５と、第２送信回路１６と、クロック回路１７とを含む。【００７５】
第１送信回路１５及び第２送信回路１６は夫々、制御部１０から入力されるデータを表わすデータ信号に基づき、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）等の変調を行なうことにより、電力線３及び電力線接続部１３を介して他のＥＣＵ１，１，…及びアクチュエータ２，２，…へデータを送信する。ただし、変調の方式は上述の方式に限られない。なお、第１送信回路１５及び第２送信回路１６には、クロック回路１７から出力される所定の周波数のクロック信号が入力される。第１送信回路１５及び第２送信回路１６は、クロック信号に基づき夫々異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 の搬送波にデータを重畳させて送信する。【００７６】
ここで、第１送信回路１５及び第２送信回路１６が利用する搬送波の周波数ｆ1 ，ｆ2 （ｆ1 ＞ｆ2 ）は、約２〜２０ＭＨｚとする。２〜２０ＭＨｚの周波数とする根拠は以下である。まず、ＡＭラジオ周波数（０．５３〜１．６ＭＨｚ）、ＦＭラジオ周波数（７６〜８０ＭＨｚ）、及び地上デジタルテレビジョン用の周波数（４７０〜７７０ＭＨｚ）を避ける。車両内に設置されているラジオアンプを含むオーディオ機器、車載ＴＶ等のエンターテインメント系の装置への影響を回避するためである。【００７７】
更に、ＥＣＵ１ａとＥＣＵ１ｂとの間を接続している電力線３は、途中で分岐してスイッチ６に接続されており、スイッチ６がオフである場合に分岐点からスイッチ６の端点までの分岐線が１／４波長オープン端を形成する。電力線３を介したＰＬＣを実現する場合、１／４波長オープン端の形成により伝送周波数特性におけるディップ周波数が問題となる。【００７８】
ディップ周波数は、図１５及び図１６Ａ〜Ｃに示したように、電力線３に含まれる分岐線の長さに応じて変動するという測定結果を得た。図１５の回路構成においては、図１６Ａ〜Ｃに示したように分岐線が２ｍの場合はディップ周波数が約３０ＭＨｚ、分岐線が１．５ｍの場合は約４０ＭＨｚ、分岐線が１ｍの場合は約６０ＭＨｚとなることが示されている。この測定結果と、車両に配される複数のＥＣＵの配置、及び、同一の電力線に接続されるＥＣＵの数を考慮して、分岐線の長さの上限を約４ｍとする。分岐線が４ｍであるという物理条件でのディップ周波数は、測定に基づき約１９ＭＨｚであるとの知見を得ている。そして、分岐線が４ｍよりも短い場合には、ディップ周波数は１９ＭＨｚよりも高周波となる。実施の形態１における電力線３の構成でも、スイッチ６をオフにしたとしても分岐線の長さは４ｍを超えないように構成されるので、ディップ周波数は約１９ＭＨｚ以上の範囲に特定される。【００７９】
そこで、実施の形態１におけるＥＣＵ１，１，…間の情報の送受信に用いる周波数ｆ1 ，ｆ2 として、上述のＡＭラジオ周波数及びディップ周波数を回避し、且つ映像データ等の大容量のデータの送受信を実現できるように約２〜２０ＭＨｚの周波数とする。そして、第１送信回路１５における搬送波の周波数ｆ1 を第２送信回路１６における搬送波の周波数ｆ2 の整数倍とする。第１送信回路１５は、クロック信号に基づき逓倍波を生成し、搬送波としてデータを送信すればよい。例えば、第１送信回路１５は周波数ｆ1 が１８ＭＨｚの搬送波にてデータを送信し、第２送信回路１６は周波数ｆ2 が９ＭＨｚの搬送波にてデータを送信する。周波数ｆ1 を周波数ｆ2 の２倍とすることにより、第１及び第２送信回路１５，１６は、同一のクロック回路１７から出力される同一のクロック信号を兼用して搬送波を生成し、データを送信することができる。【００８０】
受信回路１４は、第１送信回路１５及び第２送信回路１６にて２つの異なる周波数の搬送波にてデータを送信することに対応し、２つの異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 （１８ＭＨｚ、９ＭＨｚ）の搬送波にて送信されるデータを夫々区別して受信する。詳細には、受信回路１４は夫々の周波数の搬送波ｆ1 ，ｆ2 を取り出すフィルタ回路を含む。受信回路１４は、電力線３を介してデータを受信したことを検知した場合、受信したデータを制御部１０へ出力する。制御部１０はデータを受け付けて制御に用いる。【００８１】
このように構成されるＥＣＵ１ａは、制御部１０の制御により、第１送信回路１５又は第２送信回路１６のいずれかによりデータを送信する。ＥＣＵ１，１，…は夫々の機能に応じて車両の走行制御に関するデータ、又は映像データなどを電力線３を介して送受信する。制御部１０は、このようなデータを送信する場合には第１送信回路１５を用いる。これにより、より高周波である周波数ｆ1 の搬送波で映像データなどの大容量のデータを送信することが可能である。そして、制御部１０は、走行制御データ又は映像データなど、いかなる内容のデータを送信するかを示す属性データを送信する場合に、第２送信回路１６を用いる。これにより、ディップ周波数が２０ＭＨｚ付近である回路構成で周波数ｆ1 が１８ＭＨｚの搬送波によるデータの送受信に影響を与える場合であっても、属性データの送受信は影響を受ける可能性が低く、安定的に実現される。【００８２】
図３Ａ，３Ｂは、実施の形態１におけるＥＣＵ１，１，…間で送受信されるデータのフォーマットを示す説明図である。図３Ａ，３Ｂは、属性データの内容例を示し、図３Ｂは走行制御データ又は映像データ等のデータの内容例を示す。図３Ａ，３Ｂのいずれの場合も、図中の左側がデータの先頭である。【００８３】
図３Ａに示すように属性データには、データの内容を識別するためのＩＤ（Identification Data）、データ長、データの再送の有無を示す情報、データに付加されるパリティの種別、及びデータの送信開始時間が含まれる。データの再送の有無を示す情報、パリティの種別、及び送信開始時間の内のいずれかは省略されてもよい。【００８４】
ＩＤは、例えば車載ＬＡＮに用いられるＣＡＮ（Controller Area Network）ＩＤのように、予め各データに付与されており、各ＥＣＵ１，１，…はＩＤによりデータの内容を識別できる。ＩＤは例えば１バイト（８ビット）で表わされる。なおＩＤは、データの送信先のＥＣＵ１，１，…を識別するアドレス情報として解釈されてもよい。各ＥＣＵ１，１，…は受信した属性データの先頭に含まれているＩＤにより、いかなるデータが送信されるかを認識することができる。【００８５】
データ長は、例えばバイト単位でデータのサイズを示す。データ長は、例えば２バイトで表わされる。なお、より重要なデータほど、小さい数値がＩＤとして予め割り振られる構成とすることにより、各ＥＣＵ１，１，…はデータの重要度を判断することも可能である。【００８６】
データの再送の有無を示す情報は、以下のように用いられる。ＥＣＵ１，１，…の制御部１０は、属性データを受信回路１４を介して受信し、その後データが送信されたにも拘わらずデータの受信に失敗した場合に、受信した属性データに含まれる再送の有無の情報に基づき、当該データの再送の有無を認識することができる。例えば制御部１０は、再送の有無の情報が無を示す場合に、再送要求の要否を判断することができる。データの再送の有無を示す情報は、例えば１ビットで表わされる。制御部１０は、属性データを受信した後に対応するデータの受信に失敗したと判断した場合、再送の有無の情報が無を示すときには再送要求を送信することも可能である。これにより、より確実にデータを取得することができる。なお、ＥＣＵ１ａの制御部１０は、再送要求を受けた場合には、再度属性データを送信し、対応するデータを送信する。【００８７】
パリティ種別は、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check），又はハミング符号等に
よるビットパリティのいずれの種別の誤り検出符号を付加しているかを示す。例えばパリティ種別が「１」である場合にはＣＲＣ等による高精度な誤り検出符号を付加していることを示し、「２」である場合にはハミング符号等による簡易な誤り検出符号を付加している。パリティ種別は、例えば２ビットで表わされる。【００８８】
送信開始時間は、属性データに対応するデータの送信が開始される時間を示す。例えば、送信開始時間は１０ミリ秒後、１秒後等を示す。属性データを受信したＥＣＵ１の制御部１０は、属性データに対応するデータの受信が、ＩＤに基づき自身に必要であると判断できる場合には、送信開始時間に示される時間からデータの受信を開始する。そしてデータ長及びパリティ種別の情報に基づき、受信すべきデータ量を受信する。これにより、各ＥＣＵ１，１，…は所望のデータを適切に受信することができる。なお、この場合、各ＥＣＵ１，１，…は夫々、計時手段を備えて送信開始時間に到達したと判断することができるように構成されることが望ましい。送信開始時間は、例えば１ミリ秒単位により表わされ、２バイトを用いる。【００８９】
図３Ｂに示すように、データにはパリティが付加されて送信される。属性データに含まれる再送の有無の情報が有を示している場合、データの送信元のＥＣＵ１からはデータが連続して複数回送信される。この場合、データには毎回パリティが付加されて送信される。なお、データにパリティが付加されること、及び同一のデータが複数回連続して送信されることは必須ではない。しかしながら、安定的にデータを通信するためには、パリティ等の誤り検出情報の付加及び複数回の送信が実行されることが望ましい。【００９０】
図４は、実施の形態１におけるＥＣＵ１ａの制御部１０が第２送信回路１６により送信する属性データの内容例を示す説明図である。図中の丸印は、データの内容に応じて適宜具体的内容が異なるが、データの重要度によらず必ず含まれることを示す。図３Ａに示したように、属性データには、ＩＤ、データ長、パリティ種別、及び再送の有無を示す情報が含まれる。これらの各情報の内容及び再送の有無の設定は、その後に送信されるデータの内容、特に重要度によって制御部１０により変えられる。走行制御に用いられるような比較的重要なデータに対応する属性データは、例えば車輪速に関する情報であることを示すＩＤ及びデータ長を含み、更に、高精度な誤り検出符号が付加されることを示すパリティ種別、及び、再送有を示す再送の有無の情報が含まれて送信される。一方、走行制御に用いられるようなデータほど重要度が高くない映像データなどのデータに対応する属性データは、例えば映像データであることを示すＩＤ及びデータ長を含む。そして、このようなデータに対応する属性データは、ハミング符号などの簡易な誤り検出符号が付加されていることを示すパリティ種別、及び再送無を示す再送の有無の情報が含まれて送信される。なお、再送されないデータに対応する属性データでは、再送の有無を示す情報を省略するようにしてもよい。【００９１】
制御部１０は、データの重要度を各データに予め付与されているＩＤに基づいて判断する。例えば８ビットで表わされるＩＤが、所定値以下の数値を表わす場合には当該ＩＤで識別されるデータは重要であると判断する。逆に、ＩＤが所定値超過の数値を表わす場合には当該ＩＤで識別されるデータは非重要であると判断する。【００９２】
このようにして、ディップ周波数の影響を回避し、より安定的に送受信される低周波数にて第２送信回路１６での属性データの送信が行なわれる。これにより、各ＥＣＵ１，１，…はデータの受信の際に、データの内容、データ長、パリティ種別、及び再送の有無を認識することができるので、制御部１０は効率的にデータを受信して処理を行なうことができる。【００９３】
図５は、実施の形態１におけるＥＣＵ１ａの制御部１０が第１送信回路１５及び第２送信回路１６を用いてデータを送信する処理手順の一例を示すフローチャートである。【００９４】
制御部１０は、あるデータの送信に際し、送信するデータに対応する属性データを生成し（ステップＳ１）、電力線３による送信が可能か否かを判断する（ステップＳ２）。制御部１０は、送信が不可であると判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、処理をステップＳ２へ戻す。制御部１０は、送信が可能であると判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、生成した属性データを第２送信回路１６により周波数ｆ2 （９ＭＨｚ）にて送信する（ステップＳ３）。【００９５】
次に制御部１０は、ステップＳ１にて生成した属性データに含まれる送信開始時間となったか否かを内蔵クロックに基づいて判断する（ステップＳ４）。制御部１０は、送信開始時間でないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、処理をステップＳ４へ戻す。制御部１０は、送信開始時間であると判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、データを第１送信回路１５により周波数ｆ1 （１８ＭＨｚ）にて送信する（ステップＳ５）。制御部１０は、連続して再送の要否を判断し（ステップＳ６）、不要であると判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、そのまま処理を終了する。【００９６】
制御部１０は、再送が必要であると判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、処理をステップＳ５へ戻し、再度データを第１送信回路１５により周波数ｆ1 （１８ＭＨｚ）にて送信し（Ｓ５）、更なる再送は不要であると判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理を終了する。【００９７】
このように、ディップ周波数とは異なる２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の搬送波にてデータを夫々送信することが可能な構成とすることにより、データ量が少なく確実に送信されることが求められるデータ（属性データ）については、ディップ周波数の影響が少ない周波数ｆ2 の搬送波にて送信することができ、データ量が多いデータを、ディップ周波数の影響が少なく且つ比較的高周波である周波数ｆ1 にて効率的に送信することができる。【００９８】
なお、第１送信回路１５及び第２送信回路１６による周波数ｆ1 ，ｆ2 は、ディップ周波数よりもいずれも低い。上述のように、車両に配される通信システムにおいてＥＣＵ１ａ及びＥＣＵ１ｂ間を接続する電力線３の分岐線の長さの限界を４ｍとした場合には、ディップ周波数の下限が１９ＭＨｚ程度であることが実測により得られている。分岐線の長さが３．５ｍ、３ｍ、２．５ｍ、…と短くなるほど、ディップ周波数は高周波となる。電力線３の回路構成に分岐線の上限として４ｍの制限を設け、電力線３を介したデータの送受信を実現する場合、ディップ周波数は約１９ＭＨｚ以上で変動する。したがって、第１送信回路１５及び第２送信回路１６による周波数ｆ1 ，ｆ2 をディップ周波数よりもいずれも低い値とし、電力線３を介してＰＬＣによる通信を実現する場合に問題となるディップ周波数による影響を回避することができる。【００９９】
更に、第１送信回路１５によるデータの送信に用いる周波数ｆ1 を、第２送信回路１６によるデータの送信に用いる周波数ｆ2 の２倍としたことにより、クロック回路１７を第１送信回路１５及び第２送信回路１６で兼用することができ、ＥＣＵ１，１，…の小型化、軽量化を実現することができる。なお、２倍のみならず、ディップ周波数を避けた２〜２０ＭＨｚの範囲内で３倍又は４倍等の整数倍となる逓倍波を利用することが可能な構成としてもよい。【０１００】
また、実施の形態１では、クロック回路１７は通信部１２内に別途含まれる構成として説明した。しかしながら、クロック回路１７は通信部１２外にＥＣＵ１，１，…の制御部１０等の各構成部が共通して用いる回路として構成してもよい。この場合、回路の小型化が更に実現できる。そしてこのとき、周波数ｆ1 ，ｆ2 は動作クロック周波数の分周又は逓倍の周波数を用いればよい。【０１０１】
（実施の形態２）
実施の形態２では、ＥＣＵ１，１，…間で送受信されるデータのフォーマットが実施の形態１と異なる。通信システムの構成等は実施の形態１における構成と同様であるので同一の符号を付して詳細な説明を省略し、以下に通信部１２によって送受信されるデータのフォーマットについて説明する。【０１０２】
図６Ａ，６Ｂは、実施の形態２におけるＥＣＵ１，１，…間で送受信されるデータのフォーマットを示す説明図である。図６Ａは、属性データの内容例を示し、図６Ｂはデータの内容例を示す。図６Ａ，６Ｂのいずれの場合も、図中の左側がデータの先頭である。【０１０３】
図６Ａに示すように属性データには、データの内容を識別するためのＩＤ、データ長、データの再送の有無を示す情報、及びパリティの種別が含まれる。実施の形態１における図３Ａに示した属性データとは、送信開始時間の有無が異なる。また、実施の形態２ではＩＤの定義が実施の形態１と異なる構成とする。データ長、データの再送の有無を示す情報、及びパリティの種別については実施の形態１におけるデータフォーマットと同様であるので詳細な説明を省略する。【０１０４】
実施の形態１では、例えばＩＤは８ビットにて定義されるとした。これに対し実施の形態２では、ＩＤの後半５ビット分と、データ毎に異なる３ビットで表わす番号とで８ビットを構成する。ＩＤの後半５ビット分で十分に識別可能な場合が多いからである。【０１０５】
そして、図６Ｂに示すように実施の形態２では、データの先頭に３ビットで表わされる番号が付加されて送信される。この番号は、対応する属性データの先頭に含まれる番号と一致するように構成されている。【０１０６】
実施の形態２におけるＥＣＵ１ａの制御部１０は、データを送信するに際し、対応する属性データの先頭の５ビットでＩＤの後半５ビット分を表わし、続く３ビットで任意の８種類の番号を表わすようにして属性データを生成し、第２送信回路１６により、周波数９ＭＨｚにて送信する。制御部１０は、その後にデータを送信する場合には、対応する属性データの先頭部分に含まれる３ビットの番号と同一の番号を付加し、第１送信回路１５により周波数ｆ1 （１８ＭＨｚ）にてデータを送信する。受信側では、属性データに含まれる番号と同一の番号が先頭に付加されているデータは、先に受信した属性データに含まれるＩＤで識別される内容のデータであると認識することができる。３ビットの番号は任意の番号とする。８種類あるので、偶然的に同一の番号とならない限り、他のＥＣＵ１，１，…から送信されるデータに付加される番号と重複せず、各ＥＣＵ１，１，…はＩＤで認識した内容のデータを受信することができる。【０１０７】
実施の形態１では、各ＥＣＵ１，１，…は属性データに含まれる送信開始時間が示す時間から受信できるデータは、既に属性データに含まれていたＩＤで認識した内容のデータであるとして用いる構成とした。しかしながら、各ＥＣＵ１，１，…は属性データに含めた送信開始時間に必ず送信を成功させることができるとは限らない。この点で、実施の形態２では、属性データに含まれる番号と、データに付加されている番号との同一性により、属性データの送信後直ちにデータを受信できない場合でも、後に送信されるデータの内容を認識することができる。【０１０８】
なお、ＥＣＵ１，１，…で送受信されるデータのフォーマットは実施の形態１及び２に示したものに限られない。例えば、制御部１０はデータを送信する場合にも先頭にＩＤを付加して送信する構成としてもよい。その他、第１送信回路１５により送信するデータと、第２送信回路１６により送信する属性データとの関連付けを受信側で認識することができる情報を、データ及び属性データの両者、又はどちらか一方に含める。【０１０９】
実施の形態１及び２では、データは第１送信回路１５により送信し、データに対応する属性データは第２送信回路１６により送信する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限らず、制御用のデータについても、内容に応じて第２送信回路１６から送信する構成としてもよい。例えばデータ量が少なく且つ重要なデータであって符号誤りが許されないデータである場合には、制御部１０がこれを判別して第２送信回路１６から送信する。【０１１０】
また、実施の形態１及び２では、いずれもマイクロコンピュータを用いた制御部１０が内蔵するＲＯＭに記憶されているプログラムにより、第１送信回路１５又は第２送信回路１６のいずれかによりデータを送信するかを制御する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限らず、実施の形態１及び２で制御部１０が行なうとした判断処理を夫々実現する処理回路にて構成されるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用い、ハードウェア的に各処理を行なうＥＣＵを構成してもよい。【０１１１】
実施の形態１及び２では、異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 の搬送波に夫々データを重畳させて送信する構成とした。しかしながら一方の周波数ｆ1 の搬送波のみでデータを重畳させて送信しても良いことは勿論である。周波数ｆ1 を、ＡＭラジオ周波数及びディップ周波数を回避することにより、情報の送受信を比較的安定して実現することが可能となる。【０１１２】
また、実施の形態１及び２では、通信システムを構成する電力線３の分岐線の長さがＥＣＵの配置、及びＥＣＵの数を考慮して４ｍを超えないように構成し、この場合ディップ周波数は約１９ＭＨｚ以上の範囲に特定されることから、当該回路構成でディップ周波数を回避するためにデータの送受信に用いる搬送波の周波数を２０ＭＨｚまでの範囲とした。これは逆に、搬送波の周波数を決定して通信システムを構成する電力線３の分岐線の長さの上限を決めることと同意である。したがって、データを送受信するための搬送波の周波数を決定し、当該搬送波の周波数とディップ周波数とが十分に離れるように電力線３の構成に上限を定めるとしてもよい。つまり、搬送波の周波数をＡＭラジオ周波数及びＦＭラジオ周波数を避け、且つ、通信を含む各動作に用いられるクロック周波数２４ＭＨｚの信号を兼用できるように、例えば１２ＭＨｚと決定する。この場合、ディップ周波数が十分に離れるように、１／４波長オープン端を形成する分岐線の長さが４ｍ以下となるように電力線３が構成されるように上限を定めたワイヤハーネスを用いる。【０１１３】
搬送波の周波数が通信システムの他の要素、例えば変調方式、通信プロトコルで決まる場合、搬送波の周波数に応じて電力線３の長さ、構成、分岐の数、ＥＣＵの配置、接続数が定まるとすることが、設計上望ましい。【０１１４】
（実施の形態３）
実施の形態３では、送受信するデータをＣＡＮ規格に準じるようにし、各ＥＣＵが備える既存のＣＡＮの通信機能（ＣＡＮコントローラ）を用いて通信を行なえるようにする。また、実施の形態１及び２では、第１送信回路１５及び第２送信回路１６による搬送波の変調方式は特に限定しないとしたが、実施の形態３ではＡＳＫ方式とする。また、実施の形態１及び２では、２つの異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 の搬送波を使い分けて送信する構成であったが、実施の形態３では、２つの異なる周波数ｆ1 ，ｆ2 の搬送波を特に使い分けずに好ましい２〜２０ＭＨｚの内、１２ＭＨｚの搬送波にてデータを送信する構成とする。勿論、以下に説明する実施の形態３でも、異なる周波数の搬送波を２つ用いて送信するデータの種類に応じて使い分ける構成としても良い。【０１１５】
なお、変調方式をＡＳＫと限定する根拠は以下である。電力線通信（ＰＬＣ）では、省線化のために通信線としてツイストペア線を用いる代わりに電力線３にて通信を行ない、更に通信のプロトコルは高速ＣＡＮ通信に順ずる。その場合、送受信するデータの通信速度は５００Ｋｂｐｓである。５００Ｋｂｐｓのレートは、上述したようにＡＭラジオ周波数に近いから、直接的にベースバンドを電力線３に重畳させることはできない。そのため、上述に根拠を示したように、ＡＭラジオ周波数及びディップ周波数を回避して２ＭＨｚ以上の搬送波を用いて変復調する。また、通信部によるデータの送受信はＣＡＮプロトコルで行なう。このとき、１２ＭＨｚの搬送波にて変調してから送信するとしても各ＥＣＵ間の通信では、ＣＳＭＡ／ＣＡのアービトレーション機能が実現される必要がある。つまり、通信部は、自身が送信した信号と電力線３にて搬送されている信号とが一致するかを常時判定し、信号が一致して自身が送信権を獲得した場合には送信を継続するという調停を行ないながら通信を行なう。通信部は１ビット分ずつ、自身が送信した信号が搬送されているかを判定する。５００Ｋｂｐｓの高速ＣＡＮ通信の場合、１ビット分は約２μ秒であり、その７０％である１．４μ秒の期間で搬送されている信号はビット０なのかビット１なのかを判定しなければならない。したがって、通信部が送信した変調後の信号が１．４μ秒以内に受信できる必要があり、片道０．７μ秒の遅延時間が許される。したがって、ビット０なのかビット１なのかを容易に判定できる変調方式が好ましい。この点、送信するデータのデジタル値（０／１）に応じて搬送波の出力／非出力を切り替えるＡＳＫ方式が好ましい。特に、所謂オンオフ変調（ＯＯＫ（On Off Keying））が好ましい。この場合、信号がロー（０）のときは搬送波が電力線３に出力され、ハイ（１）のときは搬送波が出力されないから、送信されている信号がＣＡＮ規格におけるドミナントなのかレセッシブなのかの判定が容易である。これにより、遅延を極力少なくすることができ、小規模なハードウェアで容易に且つ低コストで電力線通信を実現できる。このようなことから、変調方式はＡＳＫとする。【０１１６】
以下、上述のようにＡＳＫ方式にてＣＡＮ規格に準じたデータの送受信を実現する実施の形態３における通信部の構成について説明する。なお、実施の形態３における通信システムの構成は、通信部内の詳細な構成以外は実施の形態１及び２と同様である。したがって、実施の形態３における説明の内、実施の形態１及び２と共通する構成部については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。【０１１７】
図７は、実施の形態３の通信システムにおけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。実施の形態３における通信システムは、複数のＥＣＵ７，７，…を含んで構成される。ＥＣＵ７，７，…は実施の形態１及び２におけるＥＣＵ１，１，…同様に、電力線３，３，…に接続されており、電力線３，３，…を介してバッテリ４からの電力の供給を受けて動作すると共に、電力線３を介してＰＬＣを実現する。ＥＣＵ７，７，…は電力線３，３，…を介して制御データを通信し、電力線３，３，…に接続されているアクチュエータ２，２，…の動作を制御する。【０１１８】
ＥＣＵ７は、制御部７０と、電源回路７１と、クロック回路７２と、通信部７３と、電力線接続部７４とを備える。【０１１９】
制御部７０、は具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の処理装置を用い、電源回路７１を介して電力の供給を受け、通信部７３によるデータの送受信、又は図示しない他の構成部の動作を制御する。また、制御部７０は、図示しないエンジン又はブレーキ等の車載機器の動作制御に係る処理を行っており、これらの処理の際に他のＥＣＵ７，７，…との間で情報交換を行う必要がある場合には、通信部７３へ送信データを与えることで他のＥＣＵ７，７，…への情報を送信し、通信部７３にて受信した他のＥＣＵ７，７，…からの情報を受信データとして通信部７３から取得することができる。【０１２０】
電力線接続部７４は、電力線３を介して供給される電力を電源回路７１へ分配するためのフィルタ回路と、電力線３を介して送受信されるデータが搬送される搬送波を通信部７３へ与えるためのフィルタ回路（いずれも図示せず）とを含む。【０１２１】
電源回路７１は、制御部７０、クロック回路７２、通信部７３、及び図示しない他の構成部に接続されており、各構成部に電力を供給する。例えば電源回路７１は、電力線接続部７４及び電力線３を介してバッテリ４から受ける例えば１２Ｖの駆動電圧を、構成部夫々に必要な電圧へ適宜調整して供給するようにしてある。【０１２２】
クロック回路７２は、水晶振動子等の発振器を用いて２４ＭＨｚの周波数のクロック信号を出力し、制御部７０、通信部７３及び図示しない他の構成部へ分配する。制御部７０はクロック信号又はクロック信号の逓倍信号、分周信号に同期して処理を行なう。通信部７３も、クロック回路７２から出力されるクロック信号の分周信号に同期して通信を行なう。【０１２３】
通信部７３は、ネットワークコントローラを用い、他のＥＣＵ７，７，…及びアクチュエータ２，２，…とのデータの送受信を実現する。詳細には、制御部７０から与えられたデータを電力線通信により他のＥＣＵ７，７，…へ送信する処理、及び他のＥＣＵ７，７，…から電力線通信により送信されたデータを受信して制御部７０へ与える処理を行うものである。通信部７３は、受信回路７５と、送信回路７６とを含む。更に、受信回路７５は復調部７５１を含み、送信回路７６は、搬送波生成部７６１、変調部７６２、振幅強調部７６３を含んで構成されている。【０１２４】
受信回路７５の復調部７５１は、電力線接続部７４から与えられた搬送波の振幅を調べることによって搬送波が出力されたか否かを判定し、判定結果に基づいて受信信号をデジタルの受信データに復調し、復調した受信データを制御部７０へ与える。なお、復調部７５１による受信信号の復調処理は、包絡線検波により行うものであってよい。【０１２５】
送信回路７６の搬送波生成部７６１は、クロック回路７２からのクロック信号を分周する分周回路、及び帯域通過フィルタなどのフィルタ回路等により構成されている。実施の形態３における搬送波生成部７６１は、周波数が１２ＭＨｚの正弦波信号を生成して搬送波として変調部７６２へ出力する。【０１２６】
変調部７６２は、搬送波生成部７６１が生成した搬送波が与えられており、この搬送波を用いて制御部７０から与えられるデジタルの送信データを変調し、変調した信号を送信信号として振幅強調部７６３へ与える。変調部７６２は、制御部７０からの送信データの値が”０”の場合には搬送波を出力し、送信データの値が”１”の場合には搬送波を出力しないという方法（所謂、ＯＯＫ変調）で送信データの変調を行う。実施の形態３においては、ＥＣＵ７は送信データを５００ｋｂｐｓの速度で送信する構成とし、変調部７６２が変調した送信信号は、制御部７０からの送信データ”０”の１ビット分に対して、数十以上の周期分の搬送波が出力される信号となる。【０１２７】
振幅強調部７６３は、変調部７６２から与えられた送信信号の振幅を２倍〜３倍程度に強調して出力するものである。ただし、振幅強調部７６３による送信信号の振幅強調は、送信データ”０”の各ビットについて、出力される搬送波の先頭から数周期分についてのみ行われる。なお、振幅強調部７６３による搬送波の振幅強調の詳細については後述する。【０１２８】
このような通信部７３を備えることによってＥＣＵ７は電力線３を介して他のＥＣＵ７，７，…との間でデータの送受信を行うことができる。車両に配策される電力線３はバッテリ４から複数のＥＣＵ７，７，…へ電力供給を行うためのものであるため、電力線３には複数のＥＣＵ７，７，…が接続されている。このため、同一の電力線３に接続された複数のＥＣＵ７，７，…の通信部７３が同時的に送信を行った場合、複数の送信信号が電力線３上にて衝突するため、各ＥＣＵ７，７，…の通信部７３は送信処理の衝突を回避する調停処理、即ちアービトレーションを行う必要がある。【０１２９】
図８及び図９は、送信処理におけるアービトレーションを説明するための模式図であり、ＣＡＮの規格に対応した従来の通信装置が行うアービトレーション（図８）と、本発明の通信装置が行うアービトレーション（図９）とをそれぞれ示してある。ＣＡＮの規格において、通信線を介して送受信されるデータはフレームと呼ばれ、１つのフレームはスタートオブフレーム、アービトレーションフィールド、コントロールフィールド、データフィールド、ＣＲＣフィールド、ＡＣＫ（ACKnowledgement）フィールド及びエンドオブフレーム等の複数のフィールドから構成されている。これらのうちのアービトレーションフィールドには、送受信するデータの種別に応じて付される１１ビットのＩＤが含まれており、通信装置はＩＤを優先度として扱うことでアービトレーションを行う。【０１３０】
例えば図８の上段には、２つの通信装置が同時的に送信したデータのＩＤに係る部分の信号波形を図示してあり、一方の通信装置がＩＤ”１１００１０１１１１１”の送信信号Ａを通信線に出力し、他方の通信装置がＩＤ”１１００１０１００１１”の送信信号Ｂを通信線に出力した場合である。ＣＡＮの規格においては、通信線上におけるデータ”０”に相当する信号レベルはドミナントと呼ばれ、データ”１”に相当する信号レベルはレセシブと呼ばれており、複数の通信装置が通信線に信号を同時的に出力したときに、少なくとも１つの通信装置がドミナントを出力した場合には、通信線上の信号レベルはドミナントとなる。【０１３１】
よって、図８の上段に示すような送信信号Ａ及びＢが同時的に通信線に出力された場合、通信線上の信号は図８の下段に示す信号波形となり、これは送信信号Ｂに等しい。各通信装置は、通信線に信号を出力した後、ビット毎に信号線の信号レベルをチェックしており、自らがデータ”１”に対応するレセシブを出力した際に通信線がデータ”０”に対応するドミナントに変化した場合には、送信処理を停止して受信処理を開始する。自らが出力した信号に変化がない場合には、各通信装置は送信処理を継続して行う。本例では、送信信号Ａを出力した通信装置は、ＩＤの第３ビットに対応するレセシブがドミナントに変化したことを検出でき、送信処理を停止して受信処理を行う。送信信号Ｂを出力した通信装置は、通信線上の信号の信号レベルが送信信号Ｂから変化していないため、送信処理を行う。これらの処理を各通信装置が行うことによって、ＣＡＮの規格におけるアービトレーションが実現される。【０１３２】
これに対して、本発明の通信装置であるＥＣＵ７においては、図９の上段に示すように制御部７０から通信部７３へ与えられる送信データのデータ形式は、既存のＣＡＮの規格に従ったものである。本例では、第１のＥＣＵ７の制御部７０が送信信号Ａφで表される送信データを通信部７３へ与え、第２のＥＣＵ７の制御部７０が送信信号Ｂφで表される送信データを通信部７３へ与えた場合を示してある。なお、図９の上段に示す送信信号Ａφ及びＢφは、図８の上段に示した送信信号Ａ及びＢと同じものである。【０１３３】
制御部７０から送信データを与えられた通信部７３は、変調部７６２にて送信データの変調を行う。図９の中段には、送信信号Ａφ及びＢφを、各ＥＣＵ７の変調部７６２にて夫々変調した送信信号Ａ１及びＢ１を図示してある。変調部７６２は、制御部７０から与えられた送信データの値に応じて搬送波生成部７６１が生成した搬送波の出力／非出力を切り替えることで変調を行っており、送信データのデータ”０”に対して搬送波を出力し、データ”１”に対して搬送波を出力しない。【０１３４】
変調部７６２にて変調された送信信号Ａ１及びＢ１は、振幅強調部７６３にて振幅が強調された後、電力線接続部７４を介して電力線３に重畳して出力される。図９の下段には、第１のＥＣＵ７及び第２のＥＣＵ７から送信信号Ａ１及びＢ１が夫々同時的に電力線３へ重畳して出力された場合の電力線３上の信号波形を示してある（ただし、振幅の強調については図示を省略し、簡略化した信号波形を示してある）。図示のように、電力線３上の信号は送信信号Ｂ１に略等しい。【０１３５】
各ＥＣＵ７，７，…の通信部７３は、電力線３に信号を出力した後、送信データのビット毎に電力線３上の搬送波の有無をチェックしており、自らが搬送波を出力しないデータ”１”に対応するビットにて、電力線３上にデータ”０”に対応する搬送波が検出された場合、即ち自らが送信した信号に対して電力線３上の信号が変化していた場合には、送信処理を停止して受信処理を開始する。また、自らが送信した信号に対して電力線３上の信号が変化していない場合、通信部７３は送信処理を継続して行う。本例では、送信信号Ａ１を送信した第１のＥＣＵ７は、ＩＤの第３ビットに対応する信号が電力線３上で変化していることを検出でき、送信処理を停止して受信処理を移行する。送信信号Ｂ１を送信した第２のＥＣＵ２は、電力線３上の信号が変化していないため、送信処理を継続する。【０１３６】
これらの処理を各ＥＣＵ７，７，…の通信部７３が行うことによって、ＣＡＮの規格と同様のアービトレーションが実現される。よって、ＥＣＵ７の制御部７０が通信部７３との間で授受する送受信データは、ＣＡＮの規格に従ったデータ形式のものとすることができる。【０１３７】
電力線３上に出力された信号は、電力線接続部７４にて電力線３から分離されて受信信号として復調部７５１へ与えられる。復調部７５１は、受信信号に含まれる搬送波の有無を周期的に判定することによって、受信信号をデジタル値の受信データに復調し、制御部７０へ与える。なお復調部７５１は、受信信号に搬送波が含まれているか否かを、受信信号の信号レベルが閾値を超えるか否かにより判定する。【０１３８】
次に、通信部７３の振幅強調部７６３が行なう送信信号の振幅強調について説明する。図１０は、ＥＣＵ７の通信部７３の信号送信に係る回路の構成を模式的に示す模式図であり、通信部７３の送信回路７６の搬送波生成部７６１、変調部７６２、振幅強調部７６３及び電力線接続部７４の回路構成を簡略化して図示したものである。なお、図１０中では、各構成部を回路記号にて示しているが、アナログ回路にて構成されると限定されるものでない。同等の構成をデジタル回路にて実現し、マイクロコンピュータなどの既存のクロック回路、フィルタ回路、演算回路など用いて回路規模を小さくすることも可能である。【０１３９】
搬送波生成部７６１は、クロック回路７２からの信号を分周回路７６４にて分周することにより搬送波を生成し、変調部７６２へ出力する。実施の形態３では、クロック回路７２はＥＣＵ７の各構成部の動作の基準のために２４ＭＨｚのクロック信号を出力している。分周回路７６４がこの信号を２分周する構成とすることによって、搬送波生成部７６１は１２ＭＨｚの搬送波を出力することができる。なお、搬送波生成部７６１は、同周波数且つ同位相の２つの搬送波を変調部７６２へ出力する。【０１４０】
変調部７６２は、搬送波生成部７６１から２つの搬送波を与えられ、この搬送波を出力するか否かをスイッチＳＷ１及びＳＷ２にて切り替える。２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ２はその開閉が連動しており、スイッチＳＷ１が開状態の場合にはスイッチＳＷ２も開状態となり、スイッチＳＷ１が閉状態の場合にはスイッチＳＷ２も閉状態となる。変調部７６２は、制御部７０から与えられる送信データがデータ”０”の場合にスイッチＳＷ１及びＳＷ２を閉じ、データ”１”の場合にスイッチＳＷ１及びＳＷ２を開くことによって、搬送波の出力／非出力を切り替え、送信データの変調を行う。なお、変調部７６２は、２つのスイッチＳＷ１及びＳＷ２により変調信号を２つ生成しており、２つの変調信号を振幅強調部７６３へ出力する。【０１４１】
振幅強調部７６３は、変調部７６２から与えられた２つの変調信号を用いて振幅の強調を行い、振幅が強調された１つの変調信号を電力線接続部７４へ出力する構成であるため、変調部７６２からの２つの変調信号が入力される２つの入力端子と、電力線接続部７４へ信号を出力する１つの出力端子とを有している。一方の入力端子はスイッチＳＷ３及び抵抗Ｒ１を介して出力端子に接続され、他方の入力端子は抵抗Ｒ２を介して出力端子に接続されている。また抵抗Ｒ１及びＲ２は、その出力側が抵抗Ｒ３を介して接地電位に接続されている。【０１４２】
振幅強調部７６３は、制御部７０から与えられる送信データの各ビットについて、データの開始から所定期間（例えば、搬送波の数周期分の期間）のみスイッチＳＷ３を閉じ、その後の次のデータまでの期間はスイッチＳＷ３を開く。スイッチＳＷ３が開状態の場合、変調部７６２のスイッチＳＷ２を通して与えられる変調信号のみが振幅強調部７６３から出力されるため、変調部７６２から与えられた変調信号が抵抗Ｒ２及びＲ３の抵抗比に応じた振幅に変換されて出力される。これに対してスイッチＳＷ３が閉状態の場合、変調部７６２のスイッチＳＷ２を通して与えられる変調信号に、スイッチＳＷ１を通して与えられる変調信号が重畳される。これにより、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の抵抗比に応じて変調信号の振幅が強調される。振幅強調部７６３が出力した信号は、電力線接続部７４へ与えられ、電力線接続部７４のコンデンサＣ１を介して電力線３に重畳されて出力される。【０１４３】
図１１及び図１２は、振幅強調部７６３による振幅強調の効果を説明するための模式図であり、振幅強調部７６３により振幅が強調された信号の波形（図中の実線参照）と、振幅強調が行われていない信号の波形（図中の破線参照）とを比較して図示してある。なお、図示の信号レベルは、振幅強調が行われていない信号の信号レベルを基準とした場合の比を示してある。また、図示の例では、振幅強調部７６３が搬送波の３周期分の期間に亘って、信号レベルを３倍に強調するものとして、信号波形を示してある。また、図１２に示す波形は、図１１に示した波形において最初（時刻ｔが０）から搬送波の半周期程度の期間までを拡大して図示したものである。【０１４４】
送信側のＥＣＵ７の通信部７３が、図示のような振幅強調を行った信号を電力線３に重畳して送信した場合、受信側のＥＣＵ７の通信部７３では電力線接続部７４にてこの信号が電力線３から分離されて受信され、受信信号として受信回路７５の復調部７５１へ与えられる。復調部７５１は受信信号の信号レベルが閾値Ｖｔを超えるか否かにより搬送波の有無を判定しており、図示の例では振幅強調されていない信号の振幅の略半分の信号レベルを閾値Ｖｔとしてある（図１２の一点鎖線参照）。【０１４５】
ここで、振幅強調されない信号の立ち上がりにおいて、信号レベルが閾値Ｖｔを超えるまでの時間をＴ０とした場合、振幅強調された信号の信号レベルが閾値Ｖｔを超えるまでの時間Ｔ１は、上記の時間Ｔ０の約１／３程度の時間に短縮される。即ち、通信部７３の復調部７５１が受信信号を復調する際に行う搬送波の有無の判定を、より早いタイミングで行うことができる。よって、復調部７５１の復調処理を高速化することができ、通信部７３が電力線３を介して行う通信を高速化することができる。【０１４６】
以上の構成の本発明に係る通信装置であるＥＣＵ７は、搬送波生成部７６１にて所定周期の搬送波を生成し、制御部７０から与えられる送信データの値が”０”の場合に搬送波を出力し、値が”１”の場合に搬送波を出力しないようにする。そして、変調部７６２が送信データの変調を行い、変調した信号を電力線３に重畳して送信する構成とすることにより、電力線３を介して送受信される信号ではＣＡＮの規格と同様にデータ”０”に対応する信号に優位性を持たせることができる。このため、ＥＣＵ７の通信部７３は、複数のＥＣＵ７，７，…の間で行う送信のアービトレーションに係る処理を、ＣＡＮの規格と同様の方法で行うことが可能となる。よって、電力線通信の機能を有するＥＣＵの開発を容易化できると共に、本発明のＥＣＵを搭載することで車両に配設するＣＡＮケーブルのような通信線の数を削減することができ、ワイヤハーネスの軽量化を実現できる。【０１４７】
また、通信部７３は、送信データの各ビットについて、変調された送信信号の先頭から所定期間の信号振幅を振幅強調部７６３にて強調し、強調された送信信号を送信回路７６から電力線接続部７４を介して電力線３に重畳して送信する構成とした。これにより、この信号を受信した他のＥＣＵ３の受信回路の復調部７５１は受信信号に含まれる搬送波の有無をより早いタイミングで判定することができるため、電力線３を介した通信を高速化することができる。また送信信号の一部のみを振幅強調する構成であるため、通信に伴う消費電力の増大及びノイズの増大等を抑制することができる。【０１４８】
なお、本実施の形態においては、搬送波生成部７６１が生成する搬送波の周波数を１２ＭＨｚとしたが、一例であってこれに限るものではなく、その他の周波数の搬送波を生成する構成としてもよい。また、搬送波生成部７６１が生成する搬送波を正弦波としたが、これに限るものではなく、その他の波形の搬送波を生成する構成としてもよい。また、通信部７３は、制御部７０からの送信データを変調部７６２にて変調した後に振幅強調部７６３による振幅強調を行う構成としたが、これに限るものではなく、搬送波生成部７６１が生成した搬送波を振幅強調部７６３が振幅強調し、振幅強調された搬送波を用いて変調部７６２が送信データの変調を行う構成としてもよい。【０１４９】
実施の形態３では、１２ＭＨｚの周波数の搬送波を１つだけ用いてデータを送信する構成とした。実施の形態１及び２のように、複数の異なる周波数の搬送波を使い分ける構成とする場合は、送信回路７６とは別に第２の送信回路を設け、第２の送信回路における分周回路にて、２４ＭＨｚのクロック信号を４分周して用い、２つの異なる周波数ｆ1 ＝６ＭＨｚ、ｆ2 ＝１２ＭＨｚの搬送波にてデータ信号をＡＳＫ方式にて変調して送信する構成とすればよい。【０１５０】
（実施の形態４）
上述の実施の形態１乃至３においては、ＥＣＵ１又はＥＣＵ７が内部に電力線通信を行う通信部７３を備える構成とした。しかしながら本発明は、これに限らず、以下に示すように、電力線通信を行う機能を独立させて単体のＩＣ（Integrated Circuit）にて実現する構成としてもよい。図１３は、実施の形態４における通信装置の構成を示すブロック図である。実施の形態４では、本発明に係る通信装置は電力線通信ＩＣ８として実現され、ＣＡＮの規格による通信を行う機能を有するＥＣＵ８０のＣＡＮ通信部８０２と電力線３との間に介在して電力線通信を実現させる。【０１５１】
ＥＣＵ８０は、ＣＡＮの規格による通信を行うためのＣＡＮ通信部８０２を有している。ＣＡＮ通信部８０２は、ＣＡＮコントローラを用い、ＣＰＵなどの制御部８００から与えられる送信データをＣＡＮの規格に従って送信すると共に、他のＥＣＵからＣＡＮの規格に従って送信されたデータを受信して制御部８００へ与える処理を行う。ＣＡＮ通信部８０２は、ＣＡＮバスなどの通信線に接続されて通信を行うものとして、車載ＥＣＵに用いられるマイクロコンピュータに備えられていることが多い。したがって既存の資源を改変することなく使用できる点で有利である。【０１５２】
電力線通信ＩＣ８は、搬送波生成部８１、変調部８２、振幅強調部８３、送信部８４、受信部８５及び復調部８６等を備えており、ＥＣＵ８０のＣＡＮ通信部８０２と電力線３との間に介在する。電力線通信ＩＣ８の各構成部は、実施の形態３における通信部７３内の各構成部に対応する。電力線通信ＩＣ８の搬送波生成部８１は、内部にクロック回路を備える構成としても良いし、ＥＣＵ８０からクロック信号を受け付ける構成としてもよい。【０１５３】
電力線通信ＩＣ８は、ＥＣＵ８０のＣＡＮ通信部８０２が出力する送信データを、搬送波生成部８１からの搬送波を用いて変調部８２にて変調し、振幅強調部８３にて振幅を強調し、送信部８４にて電力線３へ信号を重畳して出力する。また電力線通信ＩＣ８は、他のＥＣＵから電力線３に重畳して送信された信号を受信部８５にて受信し、復調部８６にて受信信号を復調し、復調した受信データをＥＣＵ８０のＣＡＮ通信部８０２へ与える。【０１５４】
このように、ＥＣＵ８０のＣＡＮ通信部８０２をＣＡＮバスなどの通信線に接続せず、電力線通信ＩＣ８を介して電力線３に接続する。ＥＣＵ８０は、通信線に接続されているか電力線に接続されているかを意識することなく、従来からのＣＡＮの規格に従ったＣＡＮ通信部８０２による通信を行なうことで電力線３を介した電力線通信を実現することができる。このため、ＣＡＮの規格による通信機能を有する従来からのＥＣＵ８０に、電力線通信ＩＣ８によって電力線通信の機能を付加することができる。【０１５５】
なお、送信におけるアービトレーションの処理は、電力線通信ＩＣ８が行う構成であってもよく、ＣＡＮ通信部８０２が行う構成であってもよい。また電力線通信ＩＣ８が動作するための電力は、電力線３から電力線通信ＩＣ８が直接的に電力を取得する構成であってもよく、ＥＣＵ８０の電源回路８０１から電力線通信ＩＣ８へ電力供給される構成であってもよい。また、図１３を用いた説明では、ＥＣＵ８０は直接的に電力線３に接続されて電力の供給を受ける構成とした。しかしながら、電力線通信ＩＣ８は電力線３からデータが搬送される搬送波と電力とを分離する電力線接続部１３，７４の機能を内部に有する構成としてもよい。この場合、ＥＣＵ８０の電源回路８０１は電力線通信ＩＣ８を介して電力線３から電力の供給を受ける。【０１５６】
（変形例）
実施の形態３で述べたように、電力線通信を実現する通信部はアナログ回路構成とすると回路規模が大きくなる。特に、受信回路では、ＡＭラジオ周波数及びディップ周波数を回避した周波数、例えば１２ＭＨｚ周辺のみを分離するバンドパスフィルタ、整流回路及びローパスフィルタによる包絡線検波回路、振幅の判定回路及びダイオードが必要である。特に、ダイオード、ローパスフィルタの積分回路で用いるコンデンサによって回路規模が大きくなる。【０１５７】
したがって、図１４に示すようにデジタル回路、特にＥＣＵに含まれるマイクロコンピュータなどに既存の論理回路を用いて構成して実現する。以下に示す例は、実施の形態３における通信部７３をデジタル回路を用いた通信部９に置き換える場合として説明する。したがって、通信部９以外の構成は、実施の形態３と同一の符号を付して説明を省略する。【０１５８】
図１４は、変形例における通信部９の送信回路９１及び受信回路９２を示すブロック図である。送信回路９１は、搬送波生成部１０１及び変調部１０２を含む。電力線接続部、振幅強調部については説明及び図示を省略する。受信回路９２は復調部２０１を含む。クロック回路７２は、通信部以外の動作にも用いられるクロック信号を出力するものであり、通信部９とは独立して構成される。【０１５９】
送信回路９１では、クロック回路７２から出力される２４ＭＨｚのクロック信号を搬送波生成部１０１が分周器１０３にて１２ＭＨｚの搬送波として変調部１０２へ出力する。変調部１０２からは送信データの１／０ビットに応じて搬送波の出力／非出力がＳＷにより切り替えられて変調された信号が出力される。【０１６０】
受信回路９２の復調部２０１は、２値化回路２０２、１クロック遅延回路２０３及びＯＲ回路２０４を用いる。なお、これらはＥＣＵ７のハードウェアとして既存の論理回路を用いる。【０１６１】
２値化回路２０２は、クロック回路７２から入力される２４ＭＨｚのクロック信号に同期して搬送波をサンプリングする。２４ＭＨｚは搬送波の周波数１２ＭＨｚの２倍であるから２倍でサンプリングすることになる。２値化回路２０２からはサンプリングされた結果が２つの信号に分岐されて出力され、一方はサンプリング周波数の１クロック分だけ遅延させる１クロック遅延回路２０３に入力される。２値化回路２０２にてサンプリングされた結果として直接出力されるサンプリング信号と、１クロック遅延回路２０３を介して１サンプリングクロック分ずれたサンプリング信号とがＯＲ回路２０４に入力されＯＲがとられる。したがってＯＲ回路２０４により、搬送波にて２回ロー（０）が続いた場合以外はハイ（１）として出力される。【０１６２】
このような構成により、ダイオード、抵抗及びコンデンサを用いる構成よりも回路規模を縮小して検波回路を実現することができる。このようにＥＣＵのハードウェアとして既存の論理回路を用いて検波回路を実現できるから、ＰＬＣ用に特別に通信部をアナログ回路を用いて作成して備える必要はなく、ＥＣＵのコンパクト化を図ることができ、省コストな構成でＰＬＣによる通信システムを実現できる点で、優れた効果を奏する。図１４に示すような構成であっても、送信回路９１から受信回路９２にてドミナント又はレセッシブを判定するまでの遅延時間は、アナログ回路による包絡線検波の方式と同等である。更に、デジタル処理により実現するため、後段の制御部７０によるデジタル信号処理などに柔軟に対応できる点でも有利である。【０１６３】
実施の形態１乃至４では、車両に配される通信システムを例に説明した。しかしながら、本発明は他に、ファクトリーオートメーション分野など、各種分野において多数の装置で連携して機器制御を行なうシステムに適用することができる。【０１６４】
なお、上述のように開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【国際調査報告】
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