(57)【要約】【課題】  異なる通信方式の電力線通信モデム間の干渉を回避するために、交換性の無い通信方式の電力線モデムが近隣に存在するかどうかを検出する。【解決手段】  電力線から電力線通信信号を抽出し、デジタルデータ化するＡＦＥ301とサンプリング部308とデータ解析部309を備え、データ解析部309にてサンプルデータを第１、第２、第３の演算方式によって処理し、処理結果に閾値Ｋを超える値が存在する場合には、電力線通信モデムありと判定する。【選択図】  図１
2006333228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線通信に用いる帯域の通信信号をデジタル化するアナログフロントエンド部（ＡＦＥ部）から出力されるデータをサンプリングしX(0),X(1),.....,X(n)のデータを獲得するサンプリング部と、取得したデータを解析するデータ解析部を具備し、前記データ解析部は前記取得データを第１の演算処理ｆに基づき、α＝0,....,mに対してＹ（α）=ｆ（X(αb),X(αb+1),....,X((α+1)b＋a-1)）を計算して、代表値１であるＹ（０）,...,Ｙ（ｍ）を求め、代表値１に対して第２の演算処理ｇに基づいてα＝0,....,ｌに対してＺ（α）=g（Y(αc),Ｙ(αc+1),....,Ｙ((α+1)c-1)）の演算を行い、代表値2であるZ（０）,...,Z（l）を求め、代表値２に対してα＝0,....,ｌ-d+1においてＷ（α）=｜Z(α) - Z(α+d-1)）|を計算して代表値3であるＷ（０）,...,Ｗ（l-d+1）を求め、前記代表値３の中に閾値Ｋを超える値のW(i)が存在する場合には送信中の電力線通信モデムあり、存在しない場合には送信中の電力線通信モデムなしと判定することを特徴とする電力線通信モデム。
【請求項２】
前記第１の演算処理fは絶対値の平均値、二乗平均、絶対値の最大値、二乗の最大値、絶対値の累積分布のうちの特定の割合の標本値、二乗の累積分布のうちの特定の割合の標本値、のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の電力線通信モデム。
【請求項３】
前記第２の演算処理gは最小値、累積分布のうちの特定の割合の標本値のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の電力線通信モデム。
【請求項４】
前記第１の演算処理fは絶対値の平均値、二乗平均、絶対値の最大値、二乗の最大値、絶対値の累積分布のうちの特定の割合の標本値、二乗の累積分布のうちの特定の割合の標本値、前記第２の演算処理gは最小値、累積分布のうちの特定の割合の標本値のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の電力線通信モデム。
【請求項５】
前記サンプリング部はデジタル変調部をバイパスモードに設定することにより実現することを特徴とする請求項１および請求項４記載の電力線通信モデム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる通信方式の電力線通信モデムの共存技術に関し、特に電力線通信モデムを検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
宅内のPC（パソコン）をインターネットにアクセスするためのブロードバンドルータなどのネットワーク機器に接続するための通信手段の中で、電力線通信技術は既設の電力線を通信媒体に用いるため工事が不要であり、かつ家中にある電源コンセントに電源プラグを挿すだけで高速の通信が実現できるため世界中で活発に研究開発や実証実験が行われており、欧米では既に商用化に至っているものも多数ある。その一例として、米国のHomePlugアライアンスが規格策定したHomePlug  Ver.1.0はPCによるインターネットやメール、ファイル転送を主要なアプリケーションとして想定しており、どの電力線通信モデムが電力線にアクセスするかといった媒体アクセス制御にCSMA/CA方式を採用しており、使用帯域の保証のないベストエフォートな通信しかできない（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
図４は、インターネットアクセスする際の一般的な構成を示している。図４において40１はPC、411はEthernet（登録商標）、412はインターネットのアクセス回線を示しており一般的にはADSLやFTTHなどが用いられている。402はブロードバンドルータであり、PC401とブロードバンドルータ402をEthernet（登録商標）411で接続してインターネット接続を行っている。ここで、インターネットアクセス回線が宅内に引き込まれる場所とPCを使用する部屋が異なっている場合が多々あり、Ethernet（登録商標）の引き回しが問題となる。そこで、電力線通信機器としては、電力線通信とEthernet（登録商標）の変換アダプタという形態で商品化されている。図5はこの場合の接続を示している。図５は図４に２台の電力線通信−Ethernet（登録商標）変換アダプタ503,504を加えて構成されている。２台の電力線通信−Ethernet（登録商標）変換アダプタ503,504はおのおのPCおよびインターネットアクセスルータが設置された部屋の電源コンセントに接続されており、宅内電力線514を介して接続され、電力線通信によりベストエフォートの通信をおこなっている。このように電力線通信を用いると配線工事が不要であり、かつ家中にある電源コンセントに電源プラグを挿すだけで高速の通信が実現できる。
【０００４】
また、欧州（スペイン等）においてはインターネットのアクセス回線として家庭に電力を供給する電力線を用いるアクセス系電力線通信モデムがある。
【０００５】
図６は、アクセス系電力線通信モデムの使用形態を表した図である。宅外トランスの所に設けられたアクセス系電力線通信モデムコントローラ 603には中圧配電線613を通してブロードバンド回線が接続され、低圧配電線612,分電盤615、宅内電力線611を通して宅内のアクセス系電力線通信モデム宅内機602に対してＩＰパケットの通信を行う。さらにアクセス系電力線通信モデム宅内機602とＰＣ６０１をEthernet（登録商標）604で接続することにより。ＰＣ６０１にてインターネットアクセスを行うことができる。
【０００６】
このようにアクセス系電力線通信モデムを利用すると家庭内へのケーブル等の引き込み工事なしにインターネットアクセスを提供することができる。また、宅内の任意のコンセントに宅内機602を設置するので、ADSL、FTTH等に比べて設置の自由度は優れている。
【０００７】
また、図７は、一般的な電力線通信モデムの内部構成を表した図である。図７において、７０１はＡＦＥ（アナログフロントエンド）、７０２はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、７０３はＡＧＣ（オートゲインコントローラ）、７０４はＡ／Ｄ変換部、７０５はＬＰＦ（ローパスフィルタ）、７０６はＰＡ（パワーアンプ）７０７はＤ／Ａ変換部、７０８はデジタル変調部、７０９は通信制御部、７１０はEtherＩ／Ｆ部,７１１はEthernet（登録商標）である。動作について説明すると、まずEtherパケットを電力線に送信する場合はEthernet（登録商標）７１１からＩＰパケットが到着するとEtherＩ／Ｆ  ７１０を通して通信制御部７０９に通知される。通信制御部７０９は通信路の状態を判別してしかるべきタイミングでデジタル変調部７０８にフレームデータを出力する。デジタル変調部７０８では誤り訂正付加、符号化、フレーミングなどして送信データ列へと変調しＤ／Ａ変換部７０７でアナログ信号へと変換し、ＰＡ７０６にて増幅した後、ＬＰＦ７０５で通信帯域成分のみに信号をカットして電力線へ注入する。つぎに、電力線から受信する場合はＢＰＦ７０２にて通信帯域の信号を抽出し、ＡＧＣ７０３にて増幅したのちＡ／Ｄ変換部７０４にてデジタルデータ化する、抽出されたデジタルデータはデジタル変調部７０８にてフレーム同期検出、等価化、逆符号化、誤り訂正などを行い、受信データとして復調して通信制御部７０９へと通知される。その後、受信データはEtherＩ／Ｆ７１０からEtherパケットとしてEthernet（登録商標）７１１へ送信される。
【非特許文献１】「ホームプラグ1.01規格（HomePlug 1.01 Specification）」、ホームプラグ パワーライン アライアンス2001（HomePlug Powerline Alliance 2001）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、さまざまな方式の電力線通信技術が開発されている一方、家庭における電力線はすべて分電盤でつながっており、さらに屋外電力線ともつながっているため、異なる方式の電力線モデムを家屋内および屋外で利用すると、互いの通信信号がそれぞれに到達する。さらに、一方の方式の電力線モデムからは、他方の方式の電力線モデムが通信路に送信している信号は復調できないためノイズにしか見えない。そのため同時に通信をすると互いの通信を妨害し、通信ができなくなったり通信速度が大幅に低下したりする。
【０００９】
このような障害を回避するためには、異なる電力線通信システムが近隣に存在していると判別された場合には干渉を回避するための取り決めに従い他システムで使われている帯域を使わないようにしたり、衝突しないように通信時間をわける必要があり、ある方式の電力線通信モデムで他方式の電力線通信モデムの存在を検知する必要がある。
【００１０】
しかし、上でも述べたように通信方式が異なると一般には他方式のモデムの通信信号はノイズにしか見えない。そのため家庭内の機器から発せられるノイズと他方式の電力線通信システムの通信信号を区別するのが困難である。
本発明が解決しようとする課題は、自分の方式と異なる方式の電力線通信システムの存在を安価かつ容易に検出し、異なる方式間の電力線通信システムの共存を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため、本発明の電力線通信モデムは、電力線通信に用いる帯域の通信信号をデジタル化するアナログフロントエンド部（ＡＦＥ部）から出力されるデータをサンプリングしX(0),X(1),.....,X(n)のデータを獲得するサンプリング部と、取得したデータを解析するデータ解析部を具備し、前記データ解析部は前記取得データを第１の演算処理ｆに基づき、α＝0,....,mに対してＹ（α）=ｆ（X(αb),X(αb+1),....,X((α+1)b＋a-1))を計算して、代表値１であるＹ（０）,...,Ｙ（ｍ）を求め、代表値１に対して第２の演算処理ｇに基づいてα＝0,....,ｌに対してＺ（α）=g（Y(αc),Ｙ(αc+1),....,Ｙ((α+1)c-1))の演算を行い、代表値2であるZ（０）,...,Z（l）を求め、代表値２に対して第３の演算処理ｈに基づいてα＝0,....,ｌ-d+1に対してＷ（α）=h（Z(α),Z(α+d-1))を計算して代表値3であるＷ（０）,...,Ｗ（l-d+1）を求め、前記代表値３の中に閾値Ｋを超える値のW(i)が存在する場合には送信中の電力線通信モデムあり、存在しない場合には送信中の電力線通信モデムなしと判定する。
【００１２】
ここで、前記第１の演算処理fは絶対値の平均値、二乗平均、絶対値の最大値、二乗の最大値、絶対値の累積分布のうちの特定の割合の標本値、二乗の累積分布のうちの特定の割合の標本値、のいずれかであり、前記第２の演算処理gは最小値、累積分布のうちの特定の割合の標本値のいずれかである。
【００１３】
また前記サンプリング部はデジタル変調部をバイパスモードに設定することにより、実現することもできる。本構成により、電力線通信モデム信号特有のバースト的な通信信号を家電機器ノイズと区別して抽出することが可能となり、ある電力線モデムが通信信号を電力線に注入しているか否かを判定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電力線通信モデムに通常備わっているＡＦＥ、サンプリング部を流用し、特定帯域信号を抽出するＦＦＴなどの高価で開発期間のかかるハードウエアロジックを追加することなしにＣＰＵによる簡易な演算のみで家庭内の機器ノイズによる誤検出を抑えて他方式モデムの存在の有無を判別することができ、短期間、低コストにて他通信方式との共存を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図２は、本発明の電力線モデムの実施形態の構成図であって、２０１は一般家屋、２０３は宅内系電力線モデムであり、２０６はアクセス系電力線モデム、２０２は宅内電力線、２０４は配電盤、２０５は一般家庭へ電力を供給する低圧配電線である。なお本来は、宅内系電力線通信モデム２０３と通信する電力線通信モデム、図示されていない他の家屋内に設置されているアクセス系電力線通信モデム宅内機、ブロードバンド回線、接続するEthernet（登録商標）機器等があるが動作の説明に関係無いので省略する。
【００１６】
図３は、電力線モデム２０３の内部構造を表す図である。図３において、３０１はＡＦＥ（アナログフロントエンド）、３０２はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、３０３はＡＧＣ（オートゲインコントローラ）、３０４はＰＡ（パワーアンプ）、３０５はＬＰＦ（ローパスフィルタ）、３０６はＡ／Ｄ変換部、３０７はＤ／Ａ変換部、３０８はサンプリング部、３０９はデータ解析部、３１０はデジタル変調部、３１１は通信制御部、３１２はEtherインターフェース部、３１３はEthernet（登録商標）である。
【００１７】
つぎに、本実施の形態の電力線モデムの動作を説明する。検出対象のアクセス系電力線モデム２０６は低圧配電線２０５に対して通信信号を注入し、データ送信する。低圧配電線２０５に注入された通信信号は、分電盤２０４、宅内電力線２０２を経由して宅内系電力線通信モデム２０３ヘ到達する。
【００１８】
宅内系電力線通信モデム２０３では、宅内電力線２０２からの信号をＢＰＦ３０２で抽出し、ＡＧＣ３０３で増幅し、Ａ／Ｄ変換部３０６で一連のデジタルデータに変換される。Ａ／Ｄ変換部３０６から出力されるデジタルデータ化はデジタル変調部３１０で同期検出、等価化、逆符号化などの復調処理をされる一方、サンプリング部３０８にて一定間隔で蓄積されデータ解析部３０９に通知される。
【００１９】
図１は、データ解析部３０９での前記通知されたデータの処理の流れを表したフローチャートである。サンプリング部３０８から通知されたデータは電圧値X(0),X(1),...X(n)に変換した後X(0)からX(a-1)までの区間、第１の演算処理を行い、最初の代表値１であるＹ（0）を求める。第１の演算としては、絶対値の平均を求める。つぎにX(b)のデータからX(a＋b-1)のデータに対して第１の演算処理を行い、次の代表値１であるＹ（1）を求める。
【００２０】
以後、X(２b)からX(２b＋a−1)まで、X(３b)からX(３b＋a−1)というように演算処理を開始する点をbずつずらしながら第１の演算処理を行い、Ｙ（０）からＹ（m）の一連の代表値１を求める。ここでｍはmb+a−1 <= nとなる最大の整数である。
【００２１】
つぎにＹ（0）〜Ｙ（m）を一定区間Ｃごとに分割して第２の演算処理を行い一連の代表値２を求める。具体的にはＹ（0）〜Y(c-１)に対して第２の演算処理を行い、最初の代表値２であるＺ（０）を求め、つぎにＹ（１）〜Ｙ（c）に対して第２の演算処理を行い、次の代表値２であるＺ（１）を求める。以後演算の起点を１ずつずらしながら第２の演算処理を行い、Ｚ（０）〜Ｚ（l）の代表値を求める。ここで第２の演算処理は一連のデータ中の最小値を求めることとする。また、ｌ＝m-c+1である。
【００２２】
つぎに、Ｚ（０）〜Ｚ（ｌ）に対して第３の演算処理を行い一連の代表値３を求める。
具体的には、W（α）= | Z(α)−Ｚ（α＋ｄ-１）｜をα＝0.からα＝l-ｄ＋１まで求める。
【００２３】
最後に一連の第３の代表値、W（0）〜W（ｌ-d＋1）の中に閾値Ｋ以上になるＷ（ｉ）が存在するか否かを調べ、閾値Ｋの値以上になるW（i）が存在する場合には、競合する電力線通信モデムあり、存在しない場合には通信している電力線通信モデムなしと判定する。
なお、本実施の形態では第１の演算処理として絶対値の平均値を用いたが、二乗平均、絶対値の最大値、二乗の最大値、絶対値の累積分布のうちの特定の割合の標本値、二乗の累積分布のうちの特定の割合の標本値、のいずれかでも良い。
【００２４】
また、本実施の形態では第２の演算処理として最小値を用いたが、累積分布のうちの特定の割合の標本値でも良い。家電機器ノイズを電力線通信モデム信号と間違って検出する誤検出を回避する精度は第１の演算処理を行う区間a長さと第２の演算処理を行う区間cの長さに密接に関連しており、aの長さを時間にして１00μSec以上、cの長さを２00μＳｅｃ以上となるようにすると閾値Ｋを小さくしてもハロゲンランプ、タッチライト、ドライヤーなどのノイズの大きい家電機器に対して誤検出率を低く抑えることができる。
【００２５】
また、電力線通信モデム信号を検出させるためには１通信におけるフレーム送信時間を前記a+bの時間以上にしなくてはならない。そのため、検出対象とする電力線モデム２０６はX(0)からX(n)のサンプリング時間内に最低１回a+bの時間以上の長さのフレームを送信させることとする。または、検出対象モデムが発するポーリングフレーム周期よりもX(0)からX(n)のサンプリング時間を長く設定し、ポーリングフレーム長よりa+bの時間が短くなるように設定する。
【００２６】
また、ｄの値は差をとるデータ間隔がサンプリングデータに対して行った第１の演算処理のデータの区間と同じになるようにｄ=a/bとするのが誤検出が少なくなるが、この値にしばられるものではない。
【００２７】
閾値Ｋの値は電力線モデム２０３の直近にノイズの大きな家電機器を接続し、上記測定を行って得られたＷ(γ)のうちの最大値、あるいは累計分布のある割合の標本値+オフセット値としておく。
【００２８】
また、図３においてデータ解析部309と通信制御部311を別ブロックに記述したが通信制御部311に含まれるＣＰＵにデータ解析部309の処理をさせても良い。さらに図３においてサンプリング部308はデジタル変調部310と別ブロックに記述したがデジタル変調部310に復調なしでデータをスルーするバイパスモードを設け、デジタル変調部をバイパスモードにし通信制御部311にてデータ解析部309の処理を行っても良い。Ａ／Ｄ変換におけるサンプリング間隔は短いほど良いが、5Ｍサンプル/Sec程度、分解能は８bitで十分である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかる電力線通信モデムは、異なる通信方式の電力線通信モデム検出機構を有し、複数の電力線通信方式が導入される一般家庭における電力線通信モデムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態の処理を表すフローチャート
【図２】一実施形態の使用形態を表す構成図
【図３】一実施形態の内部構成を表す構成図
【図４】従来のインターネットアクセス形態を表す構成図
【図５】従来の宅内系電力線通信モデムの利用形態を表す構成図
【図６】従来のアクセス系電力線通信モデムの利用形態を表す構成図
【図７】従来の電力線通信モデムの内部構成を表す構成図
【符号の説明】
【００３１】
２０１  家
２０２  宅内電力線
２０３  宅内系電力線通信モデム
２０４  分電盤
２０５  低圧配電線
２０６  アクセス系電力線モデム
３０１  ＡＦＥ（アナログフロントエンド）
３０２  ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
３０３  ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）
３０４  ＰＡ（パワーアンプ）
３０５  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
３０６  Ａ／Ｄ変換部
３０７  Ｄ／Ａ変換部
３０８  サンプリング部
３０９  データ解析部
３１０  デジタル変調部
３１１  通信制御部
３１２  Etherインターフェース部
３１３  Ethernet（登録商標）
４０１  パーソナルコンピュータ
４０２  ブロードバンドルータ
４１１  Ethernet（登録商標）
４１２  アクセス回線
４２１  家
４２２  インターネット
５０１  パーソナルコンピュータ
５０２  ブロードバンドルータ
５０３  ＰＬＣ（電力線通信）−Ethernet（登録商標）変換アダプタ
５０４  ＰＬＣ（電力線通信）−Ethernet（登録商標）変換アダプタ
５１１  Ethernet（登録商標）
５１２  アクセス回線
５１３  Ethernet（登録商標）
５１４  宅内電力線
５２１  家
５２２  インターネット
６０１  パーソナルコンピュータ
６０２  アクセス系電力線通信モデム（宅内機）
６０３  アクセス系電力線通信モデム（コントローラ）
６０４  Ethernet（登録商標）
６１１  宅内電力線
６１２  低圧配電線
６１３  中圧配電線
６１５  分電盤
６２１  家
６２２  隣家
６２３  隣家
７０１  ＡＦＥ（アナログフロントエンド）
７０２  ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
７０３  ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）
７０４  Ａ／Ｄ変換部
７０５  ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
７０６  ＰＡ（パワーアンプ）
７０７  Ｄ／Ａ変換部
７０８  デジタル変調部
７０９  通信制御部
７１０  Etherインターフェース部
７１１  Ethernet（登録商標）
【図１】
2006333228.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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