(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリア割当方法において、
トーンマップから、第１及び第２の受信機に通常それぞれ割り当てる第１及び第２のタイムスロットを決定するステップと、
上記第１のタイムスロット期間中に使われていないキャリアを検出するステップと、
上記使われていないキャリアを上記第２の受信機に再割り当てることを指定する新たなトーンマップを、上記第１及び第２の受信機に送信するステップとを有するタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２】
更に、上記再割り当てされたキャリアを用いて、データストリームを上記第２の受信機に送信するステップを有する請求項１記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項３】
更に、オーディオ／ビデオデータからなる第１のデータストリームを、上記第１の受信機に送信するステップを有する請求項１記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項４】
上記マルチキャリア通信は、直交周波数分割多重化時分割多元接続通信であることを特徴とする請求項１記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項５】
プログラミングされたプロセッサによって実行されたときに、請求項１記載のタイムスロット及びキャリア割当方法を実行する命令を記録した電子記録媒体。
【請求項６】
時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリア割当方法において、
トーンマップから、各タイムスロットを使用する単一のデータストリームを受信する第１の受信機に通常割り当てる第１のタイムスロットを決定するステップと、
上記第１のタイムスロット期間中に使われていないキャリアを検出するステップと、
上記第１の受信機に送信する第２のデータストリームを決定するステップと、
上記使われていないキャリアを上記第２のデータストリームに再割り当てることを指定する新たなトーンマップを、上記第１の受信機に送信するステップとを有するタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項７】
更に、上記再割り当てされたキャリアを用いて、上記第２のデータストリームを上記第１の受信機に送信するステップを有する請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項８】
上記第２のデータストリームは、制御データストリームからなることを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項９】
上記第２のデータストリームは、オーディオ／ビデオデータからなることを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１０】
上記第２のデータストリームは、オーディオ／ビデオデータ又は制御データのいずれかであることを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１１】
上記第２のデータストリームに再割り当てされる使われていないキャリアの数は、特定の最大数よりも小さいことを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１２】
上記特定の最大数は、利用可能なキャリアの１０％であることを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１３】
上記マルチキャリア通信は、直交周波数分割多重化時分割多元接続通信であることを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１４】
上記新たなトーンマップは、上記使われていないキャリアを、複数の他のデータストリームに再割り当てることを指定するものであることを特徴とする請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１５】
プログラミングされたプロセッサによって実行されたときに、請求項６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法を実行する命令を記録した電子記録媒体。
【請求項１６】
時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリア割当方法において、
トーンマップから、第１及び第２の受信機に通常それぞれ割り当てる第１及び第２のタイムスロットを決定するステップと、
上記トーンマップから、上記第１及び第２の受信機が共通キャリアのセットを用いて受信できることを判定するステップと、
単一のデータストリームを上記第１及び第２の受信機に送信することを決定するステップと、
上記第１及び第２の受信機が、１つ以上の指定のタイムスロット期間中に、共通キャリアのセットを用いて単一のデータストリームを受信することを指定する新たなトーンマップを、上記第１及び第２の受信機に送信するステップとを有するタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１７】
更に、上記指定のタイムスロット期間中に、上記共通キャリアのセットを用いて単一のデータストリームを送信するステップを有する請求項１６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１８】
上記共通キャリアの数は、利用可能なキャリアの数の閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項１９】
上記閾値は、利用可能なキャリアの約５０％であることを特徴とする請求項１８記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２０】
上記共通キャリアの数は、利用可能なキャリアの数の閾値よりも小さく、上記トーンマップは、上記第１及び第２の受信機が、合併されたタイムスロットを用いて、上記単一のデータストリームを受信することを指定することを特徴とする請求項１６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２１】
プログラミングされたプロセッサによって実行されたときに、請求項１６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法を実行する命令を記録した電子記録媒体。
【請求項２２】
時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリア割当方法において、
利用可能なタイムスロットがあるかを判定し、該当するときには、特定の受信機宛のデータストリームを、上記利用可能なタイムスロットに割り当てるステップと、
利用可能なタイムスロットがないときには、同じ宛先を有するタイムスロットが利用可能かを判定するステップと、
同じ宛先を有するタイムスロットが利用可能なときには、当該タイムスロット内のキャリアをデータストリームに割り当てるステップとを有するタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２３】
更に、同じ宛先を有するタイムスロットが利用可能でないときには、他のタイムスロットが利用可能かを判定し、該当するときには、当該他のタイムスロット内のキャリアを割り当てるステップを有することを特徴とする請求項２２記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２４】
更に、再割り当て可能なデータストリームがあるかを判定するステップと、
再割り当て可能なデータストリームがあるときには、該データストリームを停止し、
キャリアを上記特定の受信機宛のデータストリームに割り当てるステップと、
上記再割り当て可能なデータストリーム用に指定されたキャリアを再設定するステップとを有することを特徴とする請求項２２記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２５】
プログラミングされたプロセッサによって実行されたときに、請求項２２記載のタイムスロット及びキャリア割当方法を実行する命令を記録した電子記録媒体。
【請求項２６】
時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリア割当方法において、
２つ以上の受信機間で共通に用いるキャリアの数が、キャリアの数の閾値よりも大きいかを判定するステップと、
上記共通に用いる数が大きいときは、キャリアの最大数を共通キャリアの数で割ってタイムスロットの数を計算するステップと、
上記計算したタイムスロットを、上記２つ以上の受信機に割り当てるステップと、
データストリームを上記共通に用いるキャリアに割り当てるステップとを有するタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２７】
更に、上記共通に用いるキャリアの数が、キャリアの数の閾値未満のときは、タイムスロットの数を、予め割り当てられたスロット番号の数の分数として計算するステップと、  上記計算したタイムスロットを、上記２つ以上の受信機に割り当てるステップと、
データストリームを上記共通に用いるキャリアに割り当てるステップとを有する請求項２６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２８】
更に、上記割り当てられた共通に用いるキャリア及びタイムスロットを指定するトーンマップを送信するステップを有する請求項２６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項２９】
上記閾値は、５０％であり、上記分数は、２分の１であることを特徴とする請求項２６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法。
【請求項３０】
プログラミングされたプロセッサによって実行されたときに、請求項２６記載のタイムスロット及びキャリア割当方法を実行する命令を記録した電子記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、多重通信の分野に関する。より詳しくは、本発明のある実施の形態は、特に電力線通信（以下、ＰＬＣという。）システム又は他の多重マルチキャリア通信システムに適した、時間／周波数スロット割当ての配置に関する。
【関連出願】
【０００２】
本出願は、２００３年４月１６日に出願された米国仮特許出願番号６０／４６３，４５７号、イワムラ（Iwamura）、発明の名称「ネットワークのキャリア管理」に関連する出願であり、この出願は引用することにより、本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
電力線通信（Power Line Communication：以下、ＰＬＣという。）は、データ用の配線を別に必要とせずに、住宅の既存の電気配線をデータトラフィックに用いるので、民生用電子機器市場において普及が進んでいるネットワーク技術である。また、ＰＬＣネットワークは、ワイヤレスネットワークのようなセキュリティの問題もない。ブリッジ、ルータ及び他の製品を含むが、これらに限らず、相当数の製品が、現在、民生用市場において、幾つかの製造業者から市販されている。
【０００４】
本出願時における現行のＰＬＣ技術は、直交周波数分割多重通信方式（以下、ＯＦＤＭという）及び衝突防止付き搬送波検知多重アクセス（CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS/COLLISION AVOIDANCE：以下、ＣＳＭＡ／ＣＡという）方式を用いている。ＯＦＤＭは、情報を伝送するために、スペクトラム拡散伝送方式において、マルチキャリアを用いる有名な変調方式である。ＣＳＭＡ／ＣＡは、イーサネット（登録商標）において用いられている周知のチャンネルアクセスプロトコルである。このようなＰＬＣシステムでは、送信機と受信機は、数秒毎に、利用可能な又は使用可能なキャリア（「トーンマップ」と呼ぶ）を指定する情報を交換する。一部のキャリアは、雑音妨害（例えばモータ、電力スイッチングレギュレータ及び他の電気的干渉源による）のために、利用することができない。送信機は、利用可能なキャリアを使用してデータを送信し、他のキャリアは使わないようにしておく。
【０００５】
ＣＳＭＡ／ＣＡチャンネルアクセスのメカニズムの動作は、以下の通りである。送信機は、送信を開始する前に、先ずネットワークバスを検知する。ネットワークバスが空いているとき、送信機は送信を開始する。ネットワークバスが使用中のときは、送信機は、ランダムな待ち時間が経過した後、送信を再試行する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一般的には、多重通信システム及び方法に関する。本発明の目的、効果及び特徴は、以下の発明を実施するための最良の形態によって、当業者に明らかになる。
【０００７】
本発明に係る一実施形態において、時分割多元接続（time division multiple access：ＴＤＭＡ）のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリアを割り当てる、本発明に係るタイムスロット及びキャリア割当方法は、トーンマップ（tone map）から、第１及び第２のタイムスロットを、第１及び第２の受信機に通常それぞれ割り当てることを決定するステップと、第１のタイムスロット期間中に使われていないキャリアを検出するステップと、使われていないキャリアを第２の受信機に再割り当てることを指定する新たなトーンマップを、第１及び第２の受信機に送信するステップとを有する。
【０００８】
本発明に係る他の実施形態において、時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリアを割り当てる、本発明に係るタイムスロット及びキャリア割当方法は、トーンマップから、第１のタイムスロットを、各タイムスロットの単一のデータストリームを受信する第１の受信機に通常割り当てることを決定するステップと、第１のタイムスロット期間中に、使われていないキャリアを検出するステップと、第２のデータストリームを第１の受信機に送信することを決定するステップと、使われていないキャリアを第２のデータストリームに再割り当てることを指定する新たなトーンマップを、第１の受信機に送信するステップとを有する。
【０００９】
本発明に係る更に他の実施形態において、時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリアを割り当てる、本発明に係るタイムスロット及びキャリア割当方法は、トーンマップから、第１及び第２のタイムスロットを、第１及び第２の受信機に通常それぞれ割り当てることを決定するステップと、トーンマップから、第１及び第２の受信機が共通キャリアのセットを用いて受信することができることを判定するステップと、単一のデータストリームを第１及び第２の受信機に送信することを決定するステップと、第１及び第２の受信機が、１つ以上の指定のタイムスロット期間中に、共通キャリアのセットを用いて単一のデータストリームを受信することを指定する新たなトーンマップを、第１及び第２の受信機に送信するステップとを有する。
【００１０】
本発明に更に係る他の実施形態において、時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリアを割り当てる、本発明に係るタイムスロット及びキャリア割当方法において、利用可能なタイムスロットがあるかを判定し、該当するときには、特定の受信機宛のデータストリームを、利用可能なタイムスロットに割り当てるステップと、利用可能なタイムスロットがないときには、同じ宛先を有するタイムスロットが利用可能かを判定するステップと、同じ宛先を有するタイムスロットが利用可能なときには、タイムスロット内のキャリアをデータストリームに割り当てるステップとを有する。
【００１１】
本発明に更に係る他の実施形態において、時分割多元接続のマルチキャリア通信におけるタイムスロット及びキャリアを割り当てる、本発明に係るタイムスロット及びキャリア割当方法において、２つ以上の受信機間で共通に用いる共通キャリアの数が、キャリアの数の閾値よりも大きいかを判定するステップと、共通に用いる数が大きいときは、タイムスロットの数を、共通で用いるキャリアの数で割ったキャリアとして計算するステップと、計算したタイムスロットを、２つ以上の受信機に割り当てるステップと、データストリームを共通に用いるキャリアに割り当てるステップとを有する。
【００１２】
他の実施の形態は、本発明の範囲内で実施可能である。上述した事項は、以下の発明を実施するための最良の形態及び図面によって明らかである本発明の例示的な実施の形態を説明したものであり、これは、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、多くの異なる形態で実現することができるが、ここでは、図面を用いて本発明の特定の実施形態について詳細に説明する。なお、ここに説明する実施形態は、本発明の原理を例示的に示すものであり、本発明は、ここに開示し、説明する特定の実施形態に限定されるものではない。以下の説明では、幾つか図面において、同じ、類似する又は対応する部分について、同じ符号を用いる。
【００１４】
上述のＣＳＭＡ／ＣＡシステムは、通常、オーディオ／ビデオ伝送のための十分なサービス品質（Quality of Service：以下、ＱｏＳという。）を提供しない。現在提案されている次世代ネットワークでは、より高いＱｏＳレベルを保証するために、時分割多元接続（Time Division Multiplex Access：以下、ＴＤＭＡという。）及びタイムスロット管理を導入する予定である。この次世代ネットワークにおいては、バスマスタは、時間軸を小さなタイムスロットに分割し、これらの幾つかを、優先順位に基づいて各通信に割り当てる。この提案されている次世代ネットワークにおける各タイムスロットは、単一の受信機宛の単一のデータストリーム用に、確保されている。
【００１５】
残念なことに、このような提案されているシステムでは、キャリアを効率的に利用することができない。送信機が受信機と通信するとき、送信機は、利用可能なキャリア、すなわち特定のサービス品質で特定の受信機と通信することがキャリアのみを使用する。利用不可能な他のキャリアは、使用されいないままになる。利用可能なキャリアの数が少ないときは、利用不可能なキャリアにおける有効な帯域幅を無視することはできない。また、送信機が複数の受信機にストリームを放送する（broadcasts）ときには、別の問題が生じる虞がある。キャリアが利用できるか否かは、送信機と受信機間の各ネットワークパスに非常に依存するため、送信機は、各受信機に対して、同じデータを、異なるキャリアを用いて繰り返し送信する。この冗長な伝送は、同じメッセージを数多くの受信機に送信するときには、帯域幅を無駄に使うことになる。
【００１６】
図１は、簡単なホームＰＬＣシステムの具体例を示すブロック図である。サーバ１０４と、クライアント（１）１０８と、クライアント（２）１１２とは、この具体的なネットワーク用の物理的データ配信媒体として用いるために、住宅の電力線１１６に接続されている。また、電力線１１６は、電気出力、例えばコンセント１２０、１２４に電力を分配する機能も有している。サーバ１０４は、オーディオ／ビデオデータを含むが、これに限らず、様々な種類のデータを格納しており、データストリームをクライアント１０８、１１２に送信する。また、サーバ１０４は、例えばケーブルテレビジョンネットワーク１３０からのオーディオ／ビデオストリームを受信して、クライアント１０８、１１２に再配信する。本明細書において、「ストリーム」という単語は、アイソクロナス（isochronous）通信と非同期（asynchronous）通信の両方に対して使用される。
【００１７】
図２は、例えばサーバ１０４のようなサーバの具体的な構成を示すブロック図である。チューナのフロントエンド２０２は、ケーブルテレビジョンネットワーク１３０からのＲＦ信号を受信する。コーデック２０６は、チューナのフロントエンド２０２によって復調されたデジタル信号を、メモリ２１０を用いて復号する。そして、復号ビデオ信号は、例えばモニタのような表示装置２１８に表示するために、デジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という。）２１４によって、デジタル信号からアナログ信号に変換される。同様に、復号オーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換器２２２によってデジタル信号からアナログ信号に変換され、増幅器２２６によって増幅され、最終的にはスピーカ又はスピーカシステム２３０に送られる。コーデック２０６は、ビデオストリームを記録するために、ビデオストリームを、バス２３８及びインタフェース２４２を介してハードディスクドライブ２３４（以下、ＨＤＤという。）に供給する。コーデック２０６は、記録されたストリームを再生するために、このストリームを、ＨＤＤ２３４からインタフェース２４２及びバス２３８を介して受け取り、復号し、オーディオ／ビデオデータは、Ｄ／Ａ変換器２１４、２２２によってアナログ信号に変換され、更に、上述したような処理が施される。
【００１８】
ここで、サーバ１０４が、電力線１１６（又は他の適切な伝送媒体）を介して、ビデオストリームをクライアント（１）１０８に送信する場合を考える。チューナのフロントエンド２０２からのビデオストリームは、コーデック２０６を介してＰＬＣインタフェース２５０に送られる。ＰＬＣインタフェース２５０は、ビデオストリームをクライアント（１）１０８に送信する。同様に、ＨＤＤ２３４内に記録されているストリームを再生する場合は、ＨＤＤ２３４からのストリームは、ＰＬＣインタフェース２５０に送られ、電力線１１６を介してクライアント（１）１０８に送信される。ＰＬＣインタフェース２５０は、暗号化器と復号器（図示せず）を備えていてもよい。これにより、全ての通信は、電力線１１６に送信する前に暗号化され、電力線１１６から受信した後に復号されるようにすることができる。ユーザは、サーバ１０４を、キーパッド２５４又は遠隔制御装置２５８を操作することによって、制御することができる。キーパッド２５４は、コマンドを、インタフェース２６８及びバス２３８を介して中央処理装置（Central Processing Unit：以下、ＣＰＵという。）２６４に供給する。同様に、遠隔制御装置２５８は、コマンドを、赤外線又は他の無線により、インタフェース２７２及びバス２３８を介してＣＰＵ２６４に送信する。ＣＰＵ２６４は、プログラム制御の下に、そのメモリ２７４を用いて、サーバ１０４の動作を監視するように働く。また、サーバ１０４は、サーバ１０４と、コンピュータネットワーク又はインターネットとの間の通信を行うモデム２８０を備える。モデム２８０は、例えばＡＤＳＬモデム又はケーブルモデムである。
【００１９】
図３は、ＰＬＣインタフェース２５０の具体的な構成を示すブロック図である。この具体的な実施の形態では、送信するデータは、バス２３８からバスインタフェース３０４を介して供給され、必要に応じて、バッファメモリ３０８に記憶される。次に、前方誤り訂正（Forward Error Correction：以下、ＦＥＣという。）エンコーダ３１２において、データに誤り訂正コードが付加される。インタリーバ３１６は、得られる誤り訂正符号化データをインタリーブする。インタリーバ３１６は、過渡雑音等によって生じる誤りが、連続したビットにおいて最小となるように、データを分散し、したがって、誤りを訂正する能力を高める。シリアル／パラレル（Serial-to-Parallel：以下、Ｓ／Ｐという。）変換器３２０は、インタリーブされたデータをパラレルデータに変換する。Ｓ／Ｐ変換器３２０からのパラレル信号は、変調器３２４によって変調され、逆高速フーリエ変換器（Inverse Fast Fourier Transform：以下、ＩＦＦＴという。）３３０に供給される。
【００２０】
伝送データのための第２のパスは、第２のストリーム用の、ＦＥＣエンコーダ３３４と、インタリーバ３３８と、Ｓ／Ｐ変換器３４２と、変調器３４６とを備える。第２のパスのＦＥＣエンコーダ３３４〜変調器３４６は、ＦＥＣエンコーダ３１２〜変調器３２４と同様に機能する。ＦＥＣエンコーダ３１２〜変調器３２４の処理能力が、２つのストリームを要求された時間内に処理するのに十分に速い場合は、ＦＥＣエンコーダ３３４〜変調器３４６を削除することができる。ＩＦＦＴ３３０において、各入力信号にキャリアが割り当てられて、入力信号が逆高速フーリエ変換される。変換された信号は、電源プラグ３５４によって電力線１１６に接続されたアナログのフロントエンド３５０に供給される。
【００２１】
図３の下段に示すパスは、データ受信用のパスである。アナログのフロントエンド３５０は、電力線１１６上の１つ以上のクライアントからのストリームを受信する。この受信データは、高速フーリエ変換器（Fast Fourier Transform：以下、ＦＦＴという。）３６０によって高速フーリエ変換され、復調器２６４によって復調され、パラレル／シリアル（Parallel-to-Serial：以下、Ｐ／Ｓという。）変換器３６８によって、シリアルデータに変換される。得られるシリアルデータは、デインタリーバ３７２によってデインタリーブされ、ＦＥＣデコーダ３７６によって誤り訂正が施され、バスインタフェース３０４に供給される。
【００２２】
同様に、第２のデータストリーム用のＦＦＴ３６０からの受信データは、ＦＦＴ３６０によって高速フーリエ変換され、復調器３８０によって復調され、Ｐ／Ｓ変換器３８４によってシリアルデータに変換される。得られるシリアルデータは、デインタリーバ３８８によってデインタリーブされ、ＦＥＣデコーダ３９２によって誤り訂正が施され、バスインタフェース３０４に供給される。送信側と同様に、復調器３６４〜ＦＥＣデコーダ３７６の処理能力が、２つのストリームを処理するのに十分速い場合は、復調器３８０〜ＦＥＣデコーダ３９２は必要でない。このように、本発明のある実施の形態では、ＰＬＣインタフェース２５０は、２つの独立したデータストリームを、２つの異なるキャリアを用いて同時に送信又は受信することができる。
【００２３】
図４は、クライアント（１）１０８又はクライアント（２）１１２の具体的な実施の形態の構成を示すブロック図である（図４は、クライアント（１）１０８を示している。）。電力線通信インタフェース（a Power Line Communication Interface：以下、ＰＬＣＩＦという。）４０２は、サーバ１０４からのデータストリームを受信し、受信データストリームを、バス４１０を介してデコーダ４０６に供給する。デコーダ４０６は、そのメモリ４１４を用いて、このデータストリームを復号する。得られる復号ビデオ信号は、表示装置４２４上に表示するために、デジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という。）４２０を用いて、アナログ信号に変換される。得られる復号オーディオ信号は、Ｄ／Ａ変換器４３０においてアナログ信号に変換され、増幅器４３４において増幅され、１台以上のスピーカ４４０に供給される。ＰＬＣインタフェース１１２は、送信データを暗号化する暗号化器と、受信データを復号する復号器とを備えていてもよい（図示せず）。この実施の形態においては、全ての通信は、電力線１１６に送信する前に暗号化され、電力線１１６から受信した後に復号される。
【００２４】
ユーザは、キーパッド４５０又は遠隔制御装置４５４を用いて、コマンドを入力することができる。キーパッド４５０は、コマンドを、インタフェース４６４及びバス４１０を介してＣＰＵ４６０に供給する。ＣＰＵ４６０は、メモリ４６６に記憶された１つ以上のコンピュータプログラムの制御の下に、動作する。同様に、遠隔制御装置４５４は、コマンドを、インタフェース４６８及びバス４１０を介してＣＰＵ４６０に送信する。ＣＰＵ４６０は、バス４１０に又はバス４１０によって接続されている各構成要素を、制御する。ＰＬＣインタフェース４０２は、図３に示す同じ構成要素を備えることができる。クライアント（１）１０８が同時に２つのストリームを送信する必要がない場合は、ＦＥＣデコーダ３３４〜変調器３４６は削除することができる。
【００２５】
提案されているＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムでは、「トーンマップ（tone maps）」を、送信機と受信機間の通信に用いるキャリアを識別するために使用している。送信機と受信機は、トーンマップを頻繁に、例えば定期的に５秒毎に交換し、送信機と受信機はそれぞれ、通信を実行するために用いるキャリア周波数を知ることができる。トーンマップのテーブルは、トーンマップが交換される度に更新することができる。送信機は、トーンマップによって、送信データを受信機に送信する。受信機は、トーンマップから、送信データに対して用いられたキャリア及びフーリエ変換（Fourier-transforms）を知る。
【００２６】
図５は、具体的なトーンマップをテーブルで示した図であり、このテーブルでは、タイムスロットは行で表され、キャリアは列で表されている。簡単にするために、この図５に示す具体例では、８つのキャリア（キャリア＃０〜＃７）と７つのタイムスロット（タイムスロットＳ０〜Ｓ６）のみを示している。なお、実際のシステムでは、このようなキャリアの数は幾つ用いてもよく、通常、非常に大きい数のキャリア（例えば１００以上のキャリア）を用いることは、本発明に教示されていることを鑑みると、当業者にとって明らかである。上述したＩＦＦＴ３３０は、このテーブルを表すデータを記憶している。ＩＦＦＴ３３０は、テーブルに基づいて、キャリアを入力信号に割り当てる。
【００２７】
電力線通信媒体（Power Line Communications medium）の性質上、頻繁に高レベルの妨害又は減衰を示すキャリアが存在し、これらのキャリアは、ある送信機と受信機間のデータ通信には用いることができない。なお、これらのキャリアは、同じ送信機と異なる受信機間では、用いることができる。このため、送信機が受信機と通信する際に、送信機は、「利用可能なキャリア」、すなわち受信機と送信機間にある程度の信頼度があるデータ通信をサポートできるキャリアを用いて送信する。同じタイムスロットにおける他の「利用不可能なキャリア」は、提案されているＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムでは、使用されないまま残っている。一方、本発明のある実施の形態では、これらの利用不可能なキャリアは、実際には使用することができ、他の受信機に送信する他のストリームに割り当てられてる。
【００２８】
図５は、トーンマップテーブルを示す図であり、対象となる送信機は、２つの異なる受信機に、従来のＴＤＭＡシステムに基づいて考えられる方法で、タイムスロットＳ０、Ｓ１をそれぞれ用いて、データを送信する。この具体例では、送信機は、データストリームを受信機に送信するために、５つのキャリアを用いる。タイムスロットＳ０における点ハッチングで示す５つのブロックは、利用可能なキャリア＃１、＃２、＃４、＃５、＃６を示し、これらのキャリアは、タイムスロットＳ０を用いて、このデータストリームを受信機に送信するために使用する。また、送信機は、これらの５つのキャリアを用いて、第２の受信機と通信する。タイムスロットＳ１における斜線ハッチングで示す５つのブロック（＃０、＃２、＃３、＃４、＃６）は、第２の受信機との通信に用いられるキャリアを示す。ネットワークが空いており、利用可能なタイムスロットが十分にある場合には、送信機は、各データストリームのためにタイムスロットを用いる。一方、ネットワークが混んでいるときは、送信機は、アイソクロナスデータストリームのような時間的に重要なデータが最優先されるように、タイムスロットの割当てを管理する。
【００２９】
本発明を適用した実施の形態では、使用されていないキャリアは、時間的に重要でない、すなわち非同期データストリームに割り当てられ、タイムスロットは、時間的に重要なデータストリームのために確保されている。これを図６に示す。タイムスロットＳ１におけるデータストリームが時間的に重要ではない場合、タイムスロットＳ０におけるキャリア＃０、＃３を、通常タイムスロットＳ０に割り当てられている受信機とは別の受信機宛にデータを搬送するのに用いることができる。したがって、タイムスロットＳ０は、２つの受信機宛に２つのデータストリームを搬送する。データフレームは、タイムスロットＳ０に関連し、２つの宛先、すなわち第１の受信機と第２の受信機とを有する。また、データフレームは、どちらの受信機がどのキャリアを用いるのかを指定するキャリア情報を含んでいる。この結果、キャリア＃０、＃３は、タイムスロットＳ０の期間中に、第２の受信機宛の情報を送信するために用いることができる。したがって、２つのキャリア＃０、＃３を、タイムスロットＳ０の期間中に、第２の受信機宛の第２のストリームに用いることができる。この結果、タイムスロットＳ１から２つのキャリアが使用できる状態になり、タイムスロットＳ１の帯域幅が増加し、タイムスロットＳ０の期間における実際のデータスループットが高くなる。そして、タイムスロットＳ１における空きのキャリアが利用可能となり、同様にシステムのスループットを高めるために用いることができる。
【００３０】
本発明のある実施の形態では、送信機からの個々のデータストリームが同じ宛先を有するときは、これらのデータストリームは、タイムスロットを共有することができる。一具体例では、送信機は、オーディオ／ビデオストリーム及び制御コマンドを同じ受信機に送信する。制御コマンドは、非同期データストリームとして送信され、オーディオ／ビデオストリームは、アイソクロナスとすることができる。ネットワークが混んでいないときは、送信機は、異なる２つのタイムスロットを用いて、２つのデータストリームを送信することができる。なお、ネットワークが混んでいるときは、２つのタイムスロットを１つのタイムスロットに合併することができる。これを、例えば図７及び図８に示す。
【００３１】
タイムスロットＳ０における点ハッチングで示す５つのブロック（＃１、＃２、＃４、＃５、＃６）は、送信機と受信機間の通信のために利用可能なキャリアを示す。本発明を適用したある実施の形態では、５つのキャリアのうち１つのキャリア、例えばキャリア＃６を、タイムスロットＳ０の期間中に、非同期データストリームに割り当てる。縦線ハッチングによりマークされたブロックは、このタイムスロット及びキャリアの組合せを示す。キャリア＃１、＃２、＃４、＃５は、第１のストリームのために用いられる。通常、制御コマンドの通信（例えば制御ストリーム）は短く、時間的に重要でないため、このような短い制御コマンドに全てのタイムスロットを割り当てることは、帯域幅の無駄である。タイムスロットＳ０内の第１のストリーム、すなわちアイソクロナスデータストリーム用の帯域幅は狭くなるが、第２のストリームに割り当てられたタイムスロットは、直ちに第１のストリーム用に利用可能になる。その結果、本発明のある実施の形態では、キャリアとタイムスロットをより効率的に使用することができる。
【００３２】
第２のストリームを送信するために利用可能な帯域幅を、例えば利用可能な全てのキャリアの１０％以下に制限することが望ましいが、この制限は、実際の実施によって異なり、他の制限が適している場合もある。タイムスロットＳ０のデータフレームは、ただ１つの宛先を有する。上述したように、タイムスロットＳ０に関するデータフレームは、タイムスロットＳ０の期間中、どのストリームがどのキャリアを用いるかを決定する情報を搬送するために、用いることができる。
【００３３】
図９Ａ及び図９Ｂは、キャリアの割当てに関する上述した説明を鑑みた、本発明に係る実施の形態を適用したタイムスロット割当アルゴリズム（time slot assignment algorithm）を示すフローチャートである。上述の説明は、どのようにキャリアが割り当てられるかについて、主に言及したものである。このフローチャート５００では、タイムスロットを各ストリームに割り当てるアルゴリズムについて、説明する。ステップ５０４において、このアルゴリズムを、トーンマップを交換する度に、例えば５秒置きに、各ストリームに適用する。また、このアルゴリズムは、好ましくは、新たなストリームを開始するとき、又は既存のストリームを終了するときに、実行することができる。ステップ５０８において、ストリームが新たなストリームであるときは、処理はステップ５１２に進む。ステップ５１２において、空きのタイムスロットが利用可能なときは、ステップ５１６において、このタイムスロットがストリームに割り当てられ、処理はステップ５２０において終了する。ステップ５１２において、空きのタイムスロットが利用可能ではないときは、処理はステップ５２４に進む。ステップ５２４において、ストリームが非同期であると判定されたときは、処理はステップ５２８に進む。ストリームがアイソクロナスであると判定されたときは、処理はステップ５３２に進む。ステップ５２８において、同じ宛先（受信機）を有するタイムスロットがあるときは、ステップ５１６において、このタイムスロットを新たなストリームに割り当てる。ステップ５１６において、このタイムスロットにおける利用可能なキャリアのうち幾つかのキャリアを新たなストリームに割り当てる。ステップ５２８において、同じ宛先（受信機）を有するタイムスロットがないときは、処理はステップ５３６に進み、利用可能な他のタイムスロットを検索する。利用可能な他のタイムスロットがあるときは、ステップ５１６において、そのタイムスロットを新たなストリームに割り当てる。ステップ５３６において、利用可能な新たなストリームがないときは、ステップ５４０において、送信機は、ビジーメッセージ、例えば表示装置２１８上に表示することができ、送信を拒否する。
【００３４】
ステップ５０８において、ストリームが新たなストリームではないときは、ステップ５４４において、そのトーンマップを調べる。トーンマップに変更がないときは、何も行う必要がなく、ステップ５３２において、処理は終了する。ステップ５４４において、トーンマップに変更があったときは、処理はステップ５４８に進み、ステップ５４８において、トーンマップ内の利用可能な新たなキャリアであるか否かを調べる。（なお、幾つかのキャリアは既に他のストリームが使用している可能性もある。）新たなキャリアが利用可能なときは、ステップ５１６において、全てのキャリアを割り当て、ステップ５２０において処理は終了する。ステップ５４８において、新たなキャリアが利用可能ではないときは、ステップ５５２において、このストリームに割り当てられた全てのキャリアを解放する。そして、ステップ５１２において、ストリームは開始される新たなストリームとして、上述したように、処理が行われる。
【００３５】
ステップ５２４において、ストリームがアイソクロナスであるときには、処理は、ステップ５３２（図９Ｂに示す）に進む。アイソクロナスストリームより低い優先度を有する非同期ストリームの送信を停止し、その代わりに、アイソクロナスストリームがタイムスロットを使用する。次に、ステップ５３２において、非同期ストリームのみに割り当てられたタイムスロットを調べる。このようなタイムスロットがあるときには、ステップ５６０において、送信機は非同期ストリームの送信を停止する。そして、ステップ５６４において、このタイムスロットをアイソクロナスストリームに再割り当てる。ステップ５６８において、再帰的に現在のアルゴリズムを呼び出すことにより、他のタイムスロットが非同期ストリームに割り当てられる。ステップ５３２において、利用可能なタイムスロットがないときは、送信機は、ビジーメッセージを送信し、例えば表示装置２１８上に表示し、アイソクロナスストリームの送信を拒否する。そして、処理は、ステップ５２０において終了する。
【００３６】
送信機は、多くの場合、同じストリームを複数の受信機に放送する。例えば、送信機は、ＢＧＭデータを送信し、各受信機がＢＧＭデータを受信及び復号する。各ネットワークパスの信号状態（signal conditions）は異なるため、各受信機において利用可能なキャリアは、必ずしも共通である必要はない。提案されているＯＦＤＭ／ＴＤＭＡ方式において、送信機は、トーンマップに基づいて、同じデータを各受信機に繰り返し送信する。すなわち、同じメッセージを繰り返し送信するために、複数のタイムスロットにまたがるマルチキャリアを、同じメッセージが占有することになる。このような無駄な送信は、多くの受信機があるとき、特にネットワークが使用中のときには、無視することができない。このような状態は、深刻なネットワーク過密（network congestion）を引き起こす。本発明のある実施の形態では、共通に利用可能なキャリアを用いて、放送機構を実現している。共通に利用可能なキャリアが殆ど或いは全くないときは、タイムスロットの数を半分に減らすために、２つのタイムスロットを１つのタイムスロットに合併することができる。
【００３７】
図１０は、提案されているＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムによって提供される同報トーンマップテーブルを例示的に示す図である。この例において、送信機はストリームを４つの受信機に送信する。タイムスロットＳ０は第１の受信機宛であり、キャリア＃１、＃２、＃４、＃５、＃１６が利用可能である。データＤ０〜Ｄ４を、各キャリアに割り当てる。次のタイムスロットＳ１は、第２の受信機宛である。キャリア＃０、＃１、＃２、＃３、＃４、＃６を、データＤ０〜Ｄ５の送信に用いる。同様に、タイムスロットＳ２、Ｓ３を、第３及び第４の受信機に、それぞれ用いる。この方法では、各データブロックを４回各受信機に送信する。この重複して行われる送信のため、帯域幅が無駄になってしまう状況があった。
【００３８】
図１１は、本発明に係る実施の形態に用いられる同報トーンマップテーブルを例示的に示す図である。この実施の形態において、ＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムは、対象となる４つの受信機全てに共通に利用可能なキャリアがあることを検出する（図１０参照）。キャリア＃１、＃２、＃４、＃６が、４つの受信機全てに共通に利用可能なキャリアであり、このキャリアを太線で囲って示す。この実施の形態では、これらの４つのキャリアと２つのタイムスロットを、データＤ０〜Ｄ７の送信に用いる。タイムスロットＳ０、Ｓ１の送信に用いられるこのフレーム構造において、複数の受信機が呼び出される。この配置では、図１０に示す配置と比べて、２つのタイムスロットを使用しないで確保しておくことができる。更に、図１０に示すＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムでは、４つのタイムスロットを用いて、せいぜいデータＤ０〜Ｄ５（すなわちデータの６つのセグメント）を送信することができるのみである一方、図１１に示すＯＦＤＭ／ＴＤＭＡシステムは、２つのタイムスロットのみを用いて、４つの全ての受信機に、データＤ０〜Ｄ７（すなわちデータの８つのセグメント）を送信することができる。
【００３９】
共通に利用可能なキャリアが殆どないときは、この方法には上記に述べたような利点はない。共通に利用可能なキャリアの数が、利用可能なキャリアの最大数の半分以下であるときには特に利点はない。例えば、タイムスロットＳ１、Ｓ３において、キャリアの数の最大数が６であり、共通に利用可能なキャリアの数が３つ以下である場合には、３以上のタイムスロットを用いるため、利点は全くない。このような場合には、２つのタイムスロットを１つに合併することができる。図１２は、最悪のケースを想定した場合の例である。この例では、４つの受信機が、共通に利用可能なキャリアを全く共有していない。キャリア＃２、＃５（太線で囲んで示す）は、タイムスロットＳ０、Ｓ１間において共通に利用可能なキャリアである。図１３は、２つのタイムスロットを１つに合併した例を示す。キャリア＃２、＃５は、データＤ０及びＤ１を両方の受信機（タイムスロットＳ０、Ｓ１に関連する受信機）に送信する。キャリア＃０を割り当て、第２の受信機にデータＤ２を送信する。第１の受信機はキャリア＃０を受信することができない。キャリア＃１は、データＤ２を第１の受信機に送信する。キャリア＃３、＃４は、データＤ３をそれぞれ各受信機に送信する。同様に、キャリア＃６、＃７は、データＤ４を送信する。タイムスロットＳ０のデータフレームは、２つの宛先を備えるように構成されている。データフレームには、キャリアに関する情報、すなわちその受信機宛のデータがどのキャリアに含まれるのかを判定するために、その受信機が利用する情報も含まれる。同様に、図１２に示すタイムスロットＳ２、Ｓ３を、図１３に示すタイムスロットＳ２に合併する。図１３に示すタイムスロットＳ１、Ｓ３は、他の通信に用いることもできるし、タイムスロットＳ２の代わりにタイムスロットＳ１を用いることもできる。
【００４０】
図１４は、同報通信のタイムスロット割当アルゴリズム６００（time slot assignment algorithm）を示すフローチャートであり、このアルゴリズムは、ステップ６０４から開始される。ステップ６０８において、共通キャリアの数をチェックし、キャリアの数が、キャリアの最大数の半分以上のとき（又は、キャリアの数が、他の閾値の以上のとき）は、処理は、ステップ６１２に進む。ステップ６１２において、キャリアの最大数を、共通キャリアの数で割って（divide）、新たなタイムスロットの数を計算する。この計算の結果は、最も近い整数に丸め込まれる。例えば、図１０の場合、除算の結果は、６／４＝１．５であり、これを、２に切り上げる。ステップ６１６において、実際のタイムスロットが割り当てられる。ステップ６２０において、データストリームを、共通に利用可能なキャリア間で分割し、上述した同様の方法で割り当てる。処理は、ステップ６２４で終了する。
【００４１】
ステップ６０８において、キャリアの数が、キャリアの最大数（又は、他のキャリアの数の閾値）の半分以下のときは、ステップ６３０に進む。タイムスロットの数を、タイムスロットの元の数の２分の１（又は他の分数）にすることによって、決定する。そして、このタイムスロットの数が割り当てられる。この値が整数でない場合、最も近い整数に端数を切り上げる。図１２の例では、除算の結果は、４／２＝２である。すなわち、タイムスロットの数は２つである。ステップ６３４において、１対のタイムスロットは、１つのタイムスロットに合併される。ステップ６３８において、データストリームを分割して各キャリアに割り当て、ステップ６２４において、処理は終了する。
【００４２】
このアルゴリズムは、トーンマップが交換される度に、例えば５秒置きに、各ストリームに適用することができる。また、このアルゴリズムは、新たなストリームを開始するとき、又は既存のストリームが終了するときに、行うことができる。
【００４３】
当業者は、本発明の主旨を逸脱することなく、本発明の実施の形態に様々な変更を加えることができる。一例としては、３つ以上のストリームを、単一のタイムスロットで共有することができる。本発明の実施の形態は、電力線ネットワークに限らず、無線ネットワーク、電話線ネットワーク、ケーブルネットワーク等の他のどんなネットワークにも適用することができる。本発明に係る実施の形態は、周波数分割多元接続（Frequency Division Multiplex Access：以下、ＦＤＭＡという）にも適用することができる。ＦＤＭＡシステムにおいて、キャリア及びタイムスロットを入れ替える。同じキャリアのタイムスロットを、２つ以上のストリームに割り当てる。
【００４４】
すなわち、本発明のある実施の形態では、そのネットワークが空いているときに、２つ以上の独立したストリームを、各ストリームの時間的な重要度に基づいて、１つのタイムスロットに割り当てる。タイムスロット及びキャリアを、効率的かつ動的に割り当てる。また、本発明のある実施の形態では、共通キャリアを用いることによって、複数の同報伝送における無駄を小さくすることができる。共通キャリアが殆どないとき、２つ以上のタイムスロットを、１つに合併することができ、トータルで必要なタイムスロットの数を減らすことができる。ある実施の形態では、ハードウエア及びソフトウエアを少し追加することによって、伝送効率を高めることができる。
【００４５】
本発明は、ＨＤＤ２３４又はメモリ２７４及びメモリ４６６に記憶されたプログラムコードを有するＣＰＵ２６４及びＣＰＵ４６０のようなプログラミングされたプロセッサの使用を前提とした実施の形態を例に挙げて説明している。なお、本発明は上述の使用に限定されるべきものではなく、本発明は、上述され、クレームされている発明と同等の、特別目的のハードウエア及び／又は専用のプロセッサのような、同等のハードウエアコンポーネントを用いて実施することができる。同様に、汎用コンピュータ、マイクロプロセッサベースのコンピュータ、マイクロコントローラ、光コンピュータ、アナログコンピュータ、専用のプロセッサ及び／又は専用のハードワイヤードロジックを用いて、本発明と同等の他の実施の形態を実現することができる。
【００４６】
当業者は、上述した本発明の実施の形態を実行するために用いるプログラムステップ及び関連するデータは、本発明の主旨を逸脱することなく、ディスク記憶装置、及び、例えば、読出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）装置やランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）装置等の他の種類の記憶装置、光学記憶素子、磁気記憶素子、光磁気の記憶素子、フラッシュメモリ、コアメモリ及び／又は同等のストレージの技術を用いて実行することができる。このような他の記憶装置は、等価物と考えられるべきものである。
【００４７】
本発明は、これまで実施の形態において述べてきたように、フローチャートにおいて概括的に説明し、適切などんな電子記録媒体にも記録することができ、又は、適切などんな電子通信媒体を用いても伝送することができるプログラミングの命令を実行する、プログラミングされたプロセッサを用いて実行する。なお、当業者は、上述した処理を、本発明の主旨を逸脱することなく、多数の変更及び多数の適切なプログラミング言語によって実行することができる。例えば、実行される特定の処理の順序は様々に変更することができ、更なる処理を追加したり、処理を省いたりすることができる。本発明の主旨を逸脱することなく、エラートラッピングを追加及び／又は高めたり、ユーザインタフェース及び情報の提示において変更を行ったりすることができる。このような変更は、等価物と考えられるべきものである。
【００４８】
本発明を特定の実施の形態を用いて説明してきたが、上述の説明に基づいて様々な代替、修正、置換及び変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明は、添付の請求の範囲内のこのような代替、修正及び変更を全て含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態を適用した電力線ネットワークの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態を適用したサーバ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態を適用した電力線インタフェースの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態を適用したクライアントの構成を示すブロック図である。
【図５】第１のトーンマップテーブルを示す図である。
【図６】第２のトーンマップテーブルを示す図である。
【図７】第３のトーンマップテーブルを示す図である。
【図８】第４のトーンマップテーブルを示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態を適用したキャリア割当てアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態を適用したキャリア割当てアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図１０】第５のトーンマップテーブルを示す図である。
【図１１】第６のトーンマップテーブルを示す図である。
【図１２】第７のトーンマップテーブルを示す図である。
【図１３】第８のトーンマップテーブルを示す図である。
【図１４】同報通信のタイムスロット割当アルゴリズム６００を示すフローチャートである。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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