(57)【要約】【課題】伝送品質の劣化時に電力線搬送装置間のデータ通信スループットを向上できる通信方法および通信装置を提供する。【解決手段】通信先の通信装置とのデータ送信受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶している変復調テーブル３と、変復調テーブル３により各周波数キャリア毎にデータを変復調するデータ部変復調機能部４と、通信する通信装置との伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し変復調テーブル３を書き換える適応制御機能部５と、適応制御機能部５により変更された各周波数キャリア毎のデータの変復調方式により、１回のデータ通信で送信するフレーム長を制御するフレーム長制御機能部６とを有する。【選択図】　図１
2004023311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信先の通信装置とのデータ送信受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶している変復調テーブルと、前記変復調テーブルにより各周波数キャリア毎にデータを変復調するデータ部変復調機能部と、通信する通信装置との伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し前記変復調テーブルを書き換える適応制御機能部と、該適応制御機能部により変更された各周波数キャリア毎のデータの変復調方式により、１回のデータ通信で送信するフレーム長を制御するフレーム長変更制御機能部とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
通信データが変復調が固定のヘッダー部と変復調が可変のペイロード部から構成され、通信先の通信装置とのデータ送信受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶している変復調テーブルと、前記変復調テーブルにより各周波数キャリア毎にデータを変復調するデータ部変復調機能部と、通信する通信装置との伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し前記変復調テーブルを書き換える適応制御機能部と、受信データのデータエラーレート値を検出して前記ヘッダー部のデータエラーレート領域に書き込むビットエラー確認回路と、通信する通信装置から送信された前記データエラーレート領域に書き込まれたデータエラーレート値により、１回のデータ通信で送信する前記ペイロード部のフレーム長を制御するフレーム長変更制御機能部とを有することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記通信装置が１つのマスター通信装置と、複数のスレーブ通信装置で構成され、前記マスター通信装置は前記変復調テーブルの制御権を有し、設定された周期又は前記データレート値によりデータの周波数キャリア変復調ネゴシエーションを行う請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
設定された時間内に送信先の通信装置からの応答がないと判断された場合は、前記通信データを再度送信する請求項１から３のいずれかに記載の通信装置。
【請求項５】
通信データがヘッダー部とシンボル単位毎にシリアルナンバーを割り当てている複数のシンボルから構成されるペイロード部から構成され、通信先の通信装置とのデータ送信受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶している変復調テーブルと、前記変復調テーブルにより各周波数キャリア毎にデータを変復調するデータ部変復調機能部と、通信する通信装置との伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し前記変復調テーブルを書き換える適応制御機能部と、該適応制御機能部により変更された各周波数キャリア毎のデータの変復調方式により、１回のデータ通信で送信するフレーム長を制御するフレーム長変更制御機能部と、データエラーが発生したシリアルナンバーを検出し、前記ヘッダー部のデータエラー領域に書き込むデータエラー検出部を有することを特徴とする通信装置。
【請求項６】
通信先の通信装置とのデータ送信受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶している変復調テーブルの初期値を設定して通信フレームを設定して通信先の通信装置へ送信し、通信フレームを受信した通信装置は、適応制御機能部により伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し前記変復調テーブルを書き換えてデータ部変復調機能部により各周波数キャリア毎にデータを変復調するとともに、フレーム長変更制御機能部により前記適応制御機能部により変更された各周波数キャリア毎のデータの変復調方式により、又はビットエラー確認回路により検出された受信データのデータエラーレート値により、１回のデータ通信で送信するフレーム長を制御して通信先の通信装置に返信することを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線搬送での通信装置及び通信方法に係り、特に電力線に複数キャリアを重畳し、電力線上の通信環境により適切な通信方式を選択することにより、データスループットを向上させた通信装置及び通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの普及により、各家庭から広帯域通信の要求が高まってきている。この広帯域通信手段として、電柱に光ファイバー網が構築されている。各家庭内まで光ファイバーを設置する計画があるが、電柱から各家庭まで光ファイバーを増設するとコストがかかるため、普及していない。
【０００３】
近年、新たに通信線を増設しないですむため、電柱の光ファイバーと各家庭との接続を既設の電力線を利用して行い、この電力線により通信を行う電力線搬送モデムが注目されている。しかし、電力線搬送は、電力線上のノイズ，減衰という通信環境が、電力線に接続される機器によって常に変化するため、ノイズや減衰に強い通信方式が必要であった。
【０００４】
特開２００１−２３７９０４号公報には、電力線のノイズ，信号の減衰などの電力線の伝送品質に適応して最適なＳ／Ｎ非マージンを持つ伝送速度で通信を行い、電力線の伝送品質がいかなる状態であっても、迅速に通信状態を良好にすることが可能な伝送速度の変更アルゴリズムを有する電力線搬送装置が開示されている。又、特開２００１−３３９４５８号公報には、伝送状況に応じて変調方式あるいは伝送レートを切り換えるようにした通信端末装置が開示されている。又、特開平１１−１２２２２６号公報には、肯定応答計数値が予め定めた規定値を超えた場合、送信フレーム長を現在のフレーム長より所定長分大きな値に変更し、否定応答計数値が予め定めた規定値を超えた場合、送信フレーム長を現在のフレーム長より所定長分小さな値に変更して通知するデータ転送方式が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−２３７９０４号公報，特開２００１−３３９４５８号公報に記載のような伝送速度の変更アルゴリズムでは、電力線の伝送品質が劣化した場合、キャリアの変復調方式を変更して、より低速なモード（低ビットレートともいう）に変更される。低速のモードでは、同じデータ量であっても伝送品質が劣化した状態の時の方が電力線上に送信されるフレーム長は伝送品質が良い状態の時よりも長くなってしまう。そのため、フレームを送信中にノイズまたは信号の減衰によりフレームの途中にエラーが発生した場合、フレームのデータはすべて再送しなければならない。又、低速通信の場合は、フレーム長も長いため、伝送品質の変化によりフレームの途中にエラーが発生する確率も高くなり、再送でのオーバーヘッドも大きくなるため、通信性能をさらに低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
又、特開平１１−１２２２２６号公報に記載のデータ転送方式では、肯定応答計数値又は否定応答計数値が規定値を超えるまでは、フレーム長が変えられないものであり、電力線のようにノイズが多いものには対応できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、電力線搬送通信において、伝送品質の劣化時に電力線搬送装置間のデータ通信スループットを向上できる通信方法および通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の通信装置は、接続された複数の通信装置間でデータ通信を行う通信装置において、通信データが変復調が固定のヘッダー部と変復調が可変のペイロード部からなり、通信先の通信装置とのデータ送受信における各周波数キャリア毎のデータの変復調方式を記憶している変復調テーブルと、前記変復調テーブルにより各キャリア毎にデータを変復調するデータ部変復調機能部と、通信先の通信装置との伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し前記変復調テーブルを書き換える適応制御機能部と、該適応制御機能部で変更された変復調方式により、１回の通信におけるデータ部フレーム長を制御するフレーム長変更制御機能部を有することを特徴とする。
【０００９】
又、通信方法は、通信先の通信装置とのデータ送信受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶している変復調テーブルの初期値を設定して通信フレームを設定して通信先の通信装置へ送信し、通信フレームを受信した通信装置は、適応制御機能部により伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎にデータの変復調方式を変更し前記変復調テーブルを書き換えてデータ部変復調機能部により各周波数キャリア毎にデータを変復調するとともに、フレーム長変更制御機能部により前記適応制御機能部により変更された各周波数キャリア毎のデータの変復調方式により、又はビットエラー確認回路により検出された受信データのデータエラーレート値により、１回のデータ通信で送信するフレーム長を制御して通信先の通信装置に返信することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例１を図１から図４により説明する。図１は、本実施例の電力線搬送装置のブロック図である。
【００１１】
電力線搬送装置１（通信装置１ともいう）は、電力線１０（伝送路１０ともいう）と接続するための結合回路９，結合回路９に接続されたＡ／Ｄ変換回路７及びＤ／Ａ変換回路８，Ａ／Ｄ変換回路７及びＤ／Ａ変換回路８に接続されたデジタルシグナルプロセッサ２で構成されている。デジタルシグナルプロセッサ２は、信号処理とデータ伝送処理を行い、データ送信あるいはデータ受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を記憶保存している変復調テーブル３と、変復調テーブル３により各周波数キャリア毎にデータを変復調するデータ部変復調機能部４、通信する電力線搬送装置との伝送路のＳ／Ｎ比に応じて、データ送受信における各周波数キャリア毎の変復調方式を変更して、変復調テーブル３を書き換える適応制御機能部５と、適応制御機能部５により変更された各周波数キャリア毎の変復調方式により、又は後述するように受信データヘッダー部に含まれるデータエラーレート領域に記録されているデータエラーレート値により、１回のデータ通信で送信するデータ部フレーム長を制御するフレーム長制御機能部６とを有している。ここで、通信装置は、図示しない受信データのビットエラー確認回路を有しており、このビットエラー確認回路で検出したデータエラーレート値をデータエラーレート領域に書き込むようになっている。
【００１２】
電力線搬送装置１１，１２は、電力線搬送装置１と同様に構成され同様の機能を有しており、電力線１０を介して相互に接続されてデータ通信できるようになっている。ここで、電力線搬送においては、電力線搬送装置１が電柱に設けられたマスター通信装置として動作し、電力線搬送装置１１，１２が各家庭に設置されたスレーブ通信装置として動作する。
【００１３】
図２は、本実施例の通信データである通信フレーム２０のフォーマットを示す図である。通信フレーム２０は、ヘッダー部２１とペイロード部２２で構成されている。ヘッダー部２１は、通信装置先アドレス２３と、通信装置先アドレス
２３から受信したデータのデータエラーレートを設定するデータエラーレート領域２４を有している。ペイロード部２２には、通信装置先アドレス２３に送信するデータが設定される。ヘッダー部２１に対する変復調方式は固定しており、ペイロード部２２に対する変復調方式は適応制御機能部５により書き換えられた変復調テーブル３に従って可変に制御される。
【００１４】
通信フレーム２０は、ペイロード部２１を表１に示す変復調テーブル３により制御した場合のフレームであり、通信フレーム２５は、ペイロード部２６を表２に示す変復調テーブル３により制御した場合のフレームである。
【００１５】
【表１】
2004023311.tif 000003
【００１６】
【表２】
2004023311.tif 000004
【００１７】
ここで、総変復調ビット数が大きく効率の良い変復調方式である表１に示す変復調テーブルを使用した方が、同じデータ量を短いフレーム長で送信できる。
【００１８】
このように構成された通信システムについて、電力線搬送装置１と電力線搬送装置１１との通信処理を例に取り以下に説明する。
【００１９】
電力線搬送装置１と電力線搬送装置１１間でデータ通信を開始する時は、変復調テーブル３を初期値として設定する。例えば、表１に示す変復調テーブル３を初期値として設定し、通信フレーム２０を設定する。データ通信を開始すると、適応制御機能部５により伝送路のＳ／Ｎ比に応じて各周波数キャリア毎の変復調方式を決定し、変復調テーブル３を書き換える。
【００２０】
図３に示す例では、電力線搬送装置１と電力線搬送装置１１がデータ通信を開始すると、通信フレーム２０が設定され、電力線搬送装置１と電力線搬送装置
１１とのデータ通信は、通信フレーム２０により行われる。図３中のＭ１のラインは、電力線搬送装置１の送信フレーム３０１，３０３，３０５と受信フレーム３０２，３０４を時系列的に並べて示しており、Ｍ１１のラインは、電力線搬送装置１１の送信フレーム３０７，３０９と受信フレーム３０６，３０８，３１０を時系列的に並べて示している。
【００２１】
図４に示す例では、電力線１０での伝送状態が変化して、適応制御機能部５により表２に示す変復調テーブル３に変更されて通信フレーム２５でデータ通信されている状態を示している。図４中のＭ１′のラインは、電力線搬送装置１の送信フレーム３２０，３２２と受信フレーム３２１，３２３を時系列的に並べて示しており、Ｍ１１′のラインは、電力線搬送装置１１の送信フレーム３２５，
３２７と受信フレーム３２４，３２６を時系列的に並べて示している。
【００２２】
ここで、図３に示すように、表１の変復調テーブル３を使用した通信フレーム３０６が、伝送途中のノイズによりデータが破壊されていた場合は、電力線搬送装置１１は通信フレーム３０６を破棄し、通信フレーム３０７のヘッダー部２１に受信したデータのデータエラーレートをデータエラーレート領域２４に設定し、通信装置先アドレス２３に電力線搬送装置１のアドレスを設定して電力線搬送装置１に送信する。データエラーレートをデータエラーレート領域２４に設定するのは、データが破壊される頻度，程度，ノイズの強さ等である。この通信データを受信した電力線搬送装置１は、通信フレーム３０３を作成して電力線搬送装置１１に通信フレーム３０３を送信する。なお、設定された時間内に電力線搬送装置１１からの応答がない場合は、電力線搬送装置１は再度通信データを送信する。このようにすることにより、送信したデータのヘッダー部が破壊された場合にも再度通信を行って再確認することができる。
【００２３】
同様に、図４に示すように、表２の変復調テーブル３を使用した通信フレーム３３４が、伝送途中のノイズによりデータが破壊されていた場合は、電力線搬送装置１１は通信フレーム３３４を破棄し、通信フレーム３２５のヘッダー部２１に受信したデータのデータエラーレートをデータエラーレート領域２４に設定し、通信装置先アドレス２３に電力線搬送装置１のアドレスを設定して電力線搬送装置１に送信する。この通信データを受信した電力線搬送装置１は、通信フレーム３２２を作成して電力線搬送装置１１に通信フレーム３２２を送信する。
【００２４】
このように、図３，図４に示す例の両者ともデータが破壊された場合は、データが破壊された通信フレームを破棄するので、破棄に要する時間は、無駄な時間となる。又、通信フレーム長が長い図４に示す通信フレームの方が、データ破棄するのにより長い時間を要するため、変復調方式を変更して低速にした場合は、通信フレームが長くなり、データ破壊が発生した時のロス時間も長くなり、スループットの低下が大きくなってしまう。
【００２５】
これを防止するために、本実施例では、フレーム長制御機能部６により伝送環境に合わせた長さに通信フレーム長を変化させている。フレーム長制御機能部６は、データエラーレート領域２４のデータエラーレート値を参照して、例えば、ノイズが大きくてフレーム長が短くてもデータ破壊が生じると判断される場合は、ペイロード部２６を設定できる最小の長さにする、ノイズがそれほど大きくなくある程度のフレーム長でもデータ通信が可能と判断される場合は、通信フレーム２０のヘッダー部２１の通信時間，フレーム間隔３００，通信データが破壊される確率を考慮したペイロード部の通信時間、すなわちデータエラーレート値から導ける通信フレームの再送信も含めた送信時間から、設定した時間内により多くデータを送信できるように、あるいは送信時間が最小となるように通信フレーム長を決定する。
【００２６】
ここで、マスター通信装置である電力線搬送装置１が、変復調テーブル３の制御権を有しており、スレーブ通信装置側では変復調テーブル３を勝手に変更できないようにしても良い。このようにすることにより、データ通信の混乱を防止できる。又、マスター通信装置である電力線搬送装置１は、設定された周期で、あるいはデータエラーレート値により通信先のスレーブ通信装置と各周波数キャリア毎の変復調方式についての調節あるいはネゴシエーションを行うようにしても良い。このようにすることにより、送信先のスレーブ通信装置により適応したデータ通信条件を選択できる。
【００２７】
本発明の実施例２を図５により説明する。本実施例では、通信フレームが図５に示すように構成されている。電力搬送装置が送信する通信フレーム３０は、図２に示す通信フレームのヘッダー部２１と同じ構成のヘッダー部３１と、例えばＯＦＤＭのシンボル長単位のようなシンボル単位毎にシリアルナンバーを割り当てている複数のシンボルＤ５０〜Ｄ５５から構成されるペイロード部３２で構成されている。
【００２８】
ある時刻に電力線搬送装置１は、通信フレーム３０によりシリアルナンバー
Ｄ５０〜Ｄ５５のシンボルを送信し、シリアルナンバーＤ５３のところでデータエラーが発生したとする。通信フレーム３０を受信した電力線搬送装置１１は、図示しないデータエラー検出部でシリアルナンバーＤ５３のところでデータエラーが発生したことを検出し、通信フレーム３０のヘッダー部３１のデータエラーレート領域にシリアルナンバーＤ５３のところでデータエラーが発生した情報を書き込み、通信装置先アドレスに電力線搬送装置１のアドレスを設定して電力線搬送装置１に送信する。
【００２９】
この通信データを受信した電力線搬送装置１は、通信フレーム３３を作成して電力線搬送装置１１に通信フレーム３３を送信する。通信フレーム３３では、シリアルナンバーＤ５３のところでデータエラーが発生したため、シリアルナンバーのＤ５３からＤ５８で通信データを構成している。このようにすることにより、再度送信する部分は、ヘッダー部とシリアルナンバーＤ５３からＤ５５であり、再度送信する時間を短縮することができる。
【００３０】
又、フレーム長制御機能部６は、受信データのデータエラーレート値を参照して再送による無駄な時間を計算し、実施例１と同様に送信時間を最小にするように通信フレーム長を決定する。
【００３１】
なお、以上説明した各実施例は、電力線搬送方式の通信だけでなく、有線媒体および無線媒体を利用した通信方法および通信装置にも適用できる。
【００３２】
本実施例によれば、電力線搬送装置間通信において、電力線のノイズにより、データ破壊が頻繁に起こる場合でも、通信フレーム長を最適にすることによりスループットの低下を最低限に抑えることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、電力線搬送通信において、伝送品質が劣化した場合においても、変復調方式を変更し、かつフレーム長も最適に変更することが出来るため、スループットの低下を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１である電力線搬送装置のブロック図である。
【図２】実施例１の通信フレームのフォーマットを示す図である。
【図３】実施例１の伝送路の通信データの流れを示す図である。
【図４】実施例１の伝送路の通信データの流れを示す図である。
【図５】本発明の実施例２による通信フレームのフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１…電力線搬送装置、２…デジタルシグナルプロセッサ、３…変復調テーブル、４…データ部変復調機能部、５…適応制御機能部、６…フレーム長制御機能部、７…Ａ／Ｄ変換回路、８…Ｄ／Ａ変換回路、９…結合回路、１０…電力線。
【図１】
2004023311.tif 000005
【図２】
2004023311.tif 000006
【図３】
2004023311.tif 000007
【図４】
2004023311.tif 000008
【図５】
2004023311.tif 000009