(57)【要約】  ２つ以上の通信システムが１つの通信媒体を時分割で共有する場合に、特定の通信システムのみが交流電源周期もしくはその半周期に同期したノイズの影響を受けることを回避することが可能な通信装置を提供する。通信制御部（２０９）は、１つの通信媒体（１２１）を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する。同期信号送受信部（２１２）は、２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する。
2007116835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置であって、
前記１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御部と、
前記２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信部とを備える、通信装置。
【請求項２】
前記オフセット値Ａは、Ｌ／Ｍ（Ｌは０＜Ｌ＜Ｍを満たす任意の実数）であ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】
前記同期信号送受信部は、前記通信制御部が決定した共存通信区間周期の先頭時刻から所定時間を同期信号送受信領域として、前記同期信号を送受信することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備え、
前記通信制御部は、前記ゼロクロス検出部によって検出されたゼロクロス点を基準として、前記同期信号送受信部に対して前記同期信号を送信するタイミングを指示することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記ゼロクロス検出部は、前記交流電源周期を自動的に検出し、
前記通信制御部は、前記ゼロクロス検出部によって検出された前記交流電源周期に応じて、前記共存通信区間周期を決定す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】
１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置が行う方法であって、
前記１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御ステップと、
前記２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信ステップとを備える、方法。
【請求項７】
１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置に用いられる集積回路であって、
前記１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御部と、
前記２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信部とを備える、集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信システム間の共存を可能とする通信装置に関し、より特定的には、同一の通信媒体を利用する複数の通信システムにおいて、時分割多重（ＴＤＭ:Time Division Multiplexing）で通信リソースを共有することが可能な通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
宅内のパソコン（ＰＣ：Personal Computer）からインターネットにアクセスするために、宅内のパソコンをブロードバンドルータ等のネットワーク機器に接続する通信手段の１つとして、電力線通信（ＰＬＣ:Power Line Communication）技術が存在する。この電力線通信技術は、既設の電力線を通信媒体に用いるため、新たな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通信が実現できる。このため、電力線通信技術は、世界中で活発に研究開発や実証実験が行われており、欧米ではすでに商用化に至っているものも多数ある。【０００３】
その一例として、米国のＨｏｍｅＰｌｕｇアライアンス社が規格策定した、ＨｏｍｅＰｌｕｇ１．０がある（例えば、非特許文献１を参照）。このＨｏｍｅＰｌｕｇ１．０は、パソコンによるインターネットやメール及び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、使用帯域の保証がないベストエフォート通信を実現する。【０００４】
図１２は、インターネットへアクセスする際の一般的な通信システムの構成を示す図である。図１２において、パソコン２５０１は、イーサネット（登録商標）２５１１、ブロードバンドルータ２５０２、及びアクセス回線２５１２を介して、インターネット２５２２に接続されている。アクセス回線２５１２は、一般的にはＡＤＳＬやＦＴＴＨ等が用いられる。ここで、アクセス回線２５１２が宅内ネットワーク２５２１に引き込まれる場所とパソコン２５０１を使用する部屋とが異なっている場合には、イーサネット（登録商標）２５１１の引き回しが問題となる。そこで、電力線通信装置としては、電力線通信媒体とイーサネット（登録商標）との変換アダプタという形態で商品化されている。【０００５】
図１３は、変換アダプタを用いた通信システムの構成を示す図である。図１３において、２台の電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１及び２６０２は、パソコン２５０１及びブロードバンドルータ２５０２が設置された宅内ネットワーク２５２１内の電源コンセントにそれぞれ接続されており、宅内電力線２６１４を介した電力線通信によってベストエフォート通信を実現する。このように、電力線通信技術を用いると、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、高速通信が実現できる。【０００６】
図１４は、イーサネット（登録商標）２８１１とのブリッジとして実装された、一般的な電力線通信モデムの内部構成を示すブロック図である。図１４において、電力線通信モデムは、ＡＦＥ（Analog Front End）２８０１と、デジタル変調部２８０８と、通信制御部２８０９と、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２８１０とを備える。ＡＦＥ２８０１は、ＢＰＦ（Band-Pass Filter）２８０２、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２８０３、Ａ／Ｄ変換部２８０４、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）２８０５、ＰＡ（Power Amplifier）２８０６、及びＤ／Ａ変換部２８０７を含む。以下、この電力線通信モデムの動作について説明する。【０００７】
まず、イーサネット（登録商標）フレームを電力線に送信する場合は、イーサネット（登録商標）２８１１を通してイーサネット（登録商標）フレームが到着すると、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２８１０を通して通信制御部２８０９に通知される。通信制御部２８０９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２８０８にフレームデータを出力する。デジタル変調部２８０８は、誤り訂正付加、符号化及びフレーミング等を行って、フレームデータを送信データ列に変調する。Ｄ／Ａ変換部２８０７は、送信データ列をデジタル信号からアナログ信号へ変換する。ＰＡ２８０６は、アナログ信号を増幅する。ＬＰＦ２８０５は、増幅後のアナログ信号から通信帯域成分以外の信号をカットして、通信帯域成分だけを電力線へ注入する。【０００８】
次に、電力線から信号を受信する場合は、ＢＰＦ２８０２によって通信帯域の信号が抽出される。ＡＧＣ２８０３は、抽出された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２８０４は、増幅されたアナログ信号をデジタルデータ化する。デジタル変調部２８０８は、デジタルデータについてフレーム同期検出、等価化、逆符号化及び誤り訂正等を行い、受信データとして復調して通信制御部２８０９へ通知する。その後、受信データは、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２８１０からイーサネット（登録商標）フレームとしてイーサネット（登録商標）２８１１へ送信される。【０００９】
しかし、電力線通信方式には、先に述べたＨｏｍｅＰｌｕｇ  Ｖｅｒ．１．０をはじめとして、複数の通信方式が現在存在している。このため、宅内において電力線通信装置を使用する場合、これら複数の通信方式が混在する可能性が考えられる。【００１０】
図１５は、図１３に示す通信システムに２台の電力線通信装置２７０１及び２７０２を加えた通信システムの構成を示す図である。ここで、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２とは、共に通信方式Ｍ１に基づく装置であり、相互に通信が可能である。また、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２とは、共に通信方式Ｍ２に基づく装置であり、相互に通信が可能である。しかし、通信方式Ｍ１に基づく装置と通信方式Ｍ２に基づく装置とは、互いに他方の装置が送信する信号を理解することができない。【００１１】
これらの通信装置が宅内電力線２６１４上で通信を行う場合にどのような状況が発生するかを、図１６Ａ〜図１６Ｃを用いて説明する。図１６Ａは、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２との間でのデータ通信の状況を示す図である。図１６Ｂは、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２との間でのデータ通信の状況を示す図である。図１６Ｃは、図１６Ａと図１６Ｂとのデータ通信を時間軸および周波数軸上で重ね合わせて表示した図である。図１６Ａ〜図１６Ｃでは、横軸が時間を、縦軸が周波数を表している。【００１２】
図１６Ａを参照して、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２とは、周波数ｆａからｆｂを利用して、データ２９０１、２９０２、及び２９０３の通信を実施している。図１６Ｂを参照して、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２とは、周波数ｆｃからｆｄを利用して、データ２９１１、２９１２、及び２９１３の通信を実施している。図１６Ｃでは、データ２９０１とデータ２９１１とが、同じ時間及び同じ周波数帯域を利用して送信されていることがわかる。同様に、データ２９０３とデータ２９１３とも同じ時間及び同じ周波数帯域を利用して送信されている。【００１３】
通常、複数の通信装置が同一通信媒体上で通信を行う場合、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）等の技術によって、複数のデータが同時に送信されることを回避することが行われる。しかしながら、通信方式Ｍ１に基づく通信装置と、通信方式Ｍ２に基づく通信装置とは、互いに他方の通信装置が送信する信号を理解することができないため、複数のデータが同時に送信されることを回避することができない。【００１４】
一方、宅内ネットワーク２５２１においては、すべての電力線は分電盤を通して繋がっているため、異なる方式の電力線通信システム（図１５に示す例では、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２とを含む電力線通信システム、及び電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２とを含む電力線通信システム）を宅内ネットワーク２５２１で利用すると、一方の方式の電力線通信システムからは、他方の方式の電力線通信システムが通信路に送信している信号はノイズにしか見えない。そのため、複数の電力線通信システムが同時にデータ通信を実施すると、図１６Ｃに示すように互いの通信を妨害し、通信速度が大幅に低下する。【００１５】
このように、複数の異なる通信方式に基づく電力線通信システムが１つの電力線通信媒体を共有して通信する際に、互いの通信を妨害しないようにする方法として、従来、複数の異なる通信方式に基づく電力線通信システムが、互いに理解可能な共通の信号（以下、共存信号と記す）を定義し、この共存信号を用いて時分割で電力線通信媒体を共用する方式が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。【００１６】
非特許文献２では、複数の異なる通信方式に基づく電力線通信システムが、交流電源周期に同期した信号を用いて、電力線通信媒体を時分割して利用する方法が開示してある。図１７は、非特許文献２が開示する従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法を簡潔に示す図である。図１７では、交流電源電圧３０１１の正弦波波形の位相が０度となる時刻ｔ１、時刻ｔ１から電源周期の２周期分に相当する時刻が経過した時刻ｔ２を定義する。さらに、時刻ｔ１からΔだけ経過した時刻ｔａ、並びに時刻ｔ２からΔだけ経過した時刻ｔｂを定義する。非特許文献２が開示する方式を用いる電力線通信システムは、交流電源電圧３０１１の位相が０度となる時刻ｔ１を検出し、そこからΔだけ経過した時刻ｔａを同期の起点とし、時刻ｔａから交流電源電圧周期の２周期分に相当する時間毎に、時分割で電力線通信媒体を共有する。以下では、このように周期的に各電力線通信システムが電力線通信媒体を共有するための区間を共存通信区間、またその周期を共存通信区間周期と称する。非特許文献２の例では、時刻ｔａから始まり交流電源電圧周期の２周期分に相当する期間毎に繰り返される区間が共存通信区間であり、共存通信区間周期は交流電源電圧周期の２周期分に相当する時間となる。【００１７】
非特許文献２では、具体的には、各電力線通信システムが、時刻ｔａから始まるビーコン領域３００１において、ビーコンと呼ばれる制御信号を送受信することで、ビーコン領域３００１に続くデータ通信領域３００２における電力線通信媒体へのアクセス権を決定する。このようにすることで、非特許文献２が規定するビーコンと呼ばれる制御信号を送受信することが可能な各電力線通信装置は、電力線通信媒体を共有することが可能となる。
【非特許文献１】ユジュリン（Yu-Ju Lin）著他、「ア  コンパラティブ  パホーマンス  スタディ  オブ  ワイヤレス  アンド  パワー  ライン  ネットワークス（A Comparative Performance Study of Wireless and Power Line Networks）」、アイ・トリプル・イー  コミニュケーション  マガジン（IEEE Communication Magazine）、2003年4月、p54-p63.
【非特許文献２】ホーム・プラグ・エーヴイ・ホワイト・ペーパー（Home Plug AV White Paper）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の非特許文献２に開示されている電力線通信媒体を時分割で共有する方法では、共存通信区間が交流電源周期の２倍に設定されている。一方、電力線通信媒体には交流電源周期、もしくはその半周期に同期したノイズやインピーダンス変動が発生するという事実が一般的に知られている。そのため、上述した方法のように、交流電源周期の整数倍の共存通信区間を用いた場合、特定の電力線通信システムが電力線通信媒体を利用する時間に限って伝送路状態が劣悪であるという問題が発生する可能性がある。【００１９】
図１８は、非特許文献２に記載の従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法における問題点を説明する図である。図１８の例では、交流電源電圧３１１１の波形の位相が０度の時刻を起点として、電源周期にして２周期分の時間を共存通信区間としている。時刻ｔ（ｉ）に交流電源電圧３１１１の波形の位相が０度となり、その時刻から共存通信区間１が開始される。共存通信区間１は、時刻ｔ（ｉ）から交流電源電圧３１１１の２周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｉ＋１）で終了し、次の共存通信区間２が開始される。共存通信区間２は、時刻ｔ（ｉ＋１）から交流電源電圧３１１１の２周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｉ＋２）で終了する。図１８には明示していないが、時刻ｔ（ｉ＋２）から更に次の共存通信区間が開始され、交流電源電圧３１１１の２周期分の時間毎に共存通信区間が繰り返されると考えてよい。【００２０】
また、図１８の例では、交流電源電圧３１１１に同期したノイズ３１１２が電力線通信媒体上に存在している。図１８においては、ノイズ３１１２の波形の振れ幅が大きいほど強いノイズが存在することを表している。すなわち、交流電源電圧３１１１の位相が０度の点から、電源周期のおよそ４０％の期間に渡って、比較的強いノイズが存在することになる。【００２１】
以上のように規定された共存通信区間と、ノイズ３１１２を含む電力線通信媒体の状態とにおいて、通信システム１、通信システム２、及び通信システム３が共存通信区間を均等に時分割で分け合っている場合を考える。すなわち、通信システム１は、時刻ｔ（ｉ）から開始される共存通信区間１の先頭から共存通信区間１全体の１／３に相当する時間までを占有する。続いて、通信システム２は、通信システム１の占有期間終了直後から、共存通信区間１全体の２／３が経過する時刻までを占有する。さらに、通信システム３は、通信システム２の占有期間終了直後から、共存通信区間１の終了時刻ｔ（ｉ＋１）までを占有する。【００２２】
同様に、共存通信区間２においても、通信システム１は、共存通信区間２の先頭時刻ｔ（ｉ＋１）から共存通信区間２全体の１／３が経過する時刻までを占有する。続いて、通信システム２は、通信システム１の占有期間終了直後から共存通信区間２全体の２／３が経過する時刻までを占有する。さらに、通信システム３は、通信システム２の占有期間終了直後から共存通信区間２の終了時刻ｔ（ｉ＋２）までを占有する。図１８には明示していないが、時刻ｔ（ｉ＋２）以降に存在する共存通信区間においても、共存通信区間１および２と同様のスケジューリングで通信システム１〜３が電力線通信媒体を占有すると考えてよい。【００２３】
ここで、共存通信区間１におけるノイズ３１１２に注目する。共存通信区間１においては、強いノイズが存在する領域が２回出現する（すなわち、領域３１０１と領域３１０２とが出現する）。これらの領域３１０１と領域３１０２とは、それぞれ通信システム１の占有時間帯の前半と、通信システム２の占有時間帯の後半に当たることが分かる。これは、通信システム１と通信システム２とが、共に占有時間の半分程度は劣悪な通信路状態での通信を強いられるが、通信システム３は常に良好な通信路状態で通信することができることを示している。同様に、共存通信区間２におけるノイズ３１１２に注目すると、共存通信区間２においても強いノイズが存在する領域が２回出現する（すなわち、領域３１０３と領域３１０４とが出現する）。これらの領域３１０３と領域３１０４とは、それぞれ通信システム１の占有時間帯の前半と、通信システム２の占有時間帯の後半に当たることが分かる。このため、共存通信区間２においても、通信システム１と通信システム２とは、共に占有時間の半分程度は劣悪な通信路状態での通信を強いられるが、通信システム３は常に良好な通信路状態で通信することができる。このような通信状況が、時刻ｔ（ｉ＋２）以降に共存通信区間が続く場合でも同様であることは、容易に推測することができる。【００２４】
このように、図１８では、通信システム３は、通信システム１と通信システム２と異なり、常に良好な通信路状態で通信することが可能となり、各通信システム間で占有時間は均等に分割されているものの、通信路状態が異なるために同等の性能の通信装置を用いたとしても実際に通信可能なデータ量に大きな差が生じてしまう。これは、共存通信区間とノイズ３１１２とが共に交流電源電圧３１１１に同期しているためであり、共存通信区間が交流電源電圧３１１１の周期の整数倍である限りは避けられない。さらには、図１８では、ノイズ３１１２が交流電源電圧３１１１の周期に等しい周期を有する場合を示したが、実際にはノイズが交流電源電圧３１１１の半周期に等しい周期を有する場合も多く存在する。【００２５】
この課題を解決するための１つの方法として、共存通信区間周期を短くするということが考えられる。例えば、図１８の例では、ノイズ３１１２が強い期間は交流電源電圧３１１１の１周期の４０％程度であるので、共存通信区間周期が交流電源電圧３１１１の１周期の４０％よりも充分小さければ、強いノイズが存在する状態が各通信システムの電力線通信媒体の占有期間に対して公平に存在することになる。しかし、交流電源電圧３１１１の１周期は、５０Ｈｚの電源であれば２０ｍｓｅｃ、６０Ｈｚの電源であれば約１６．７ｍｓｅｃとなり、６０Ｈｚの電源である場合にその４０％は６．７ｍｓｅｃ程度となる。この時間をさらに複数の通信システムで分割すると、１つの通信システムが連続して電力線通信媒体を占有可能な時間が非常に短くなり、結果として通信効率の大幅な低下を招く。【００２６】
図１９は、デジタルデータ通信における一般的なフレーム構成を示す図である。デジタルデータ通信では、図１９に示すようなフレーム単位でデータ通信を行うことが一般的であり、フレームは、比較的ノイズに強い変調方式を利用するヘッダ３２０１と、ユーザデータ等を運ぶための領域であるペイロード３２０２と、誤り検出／訂正符号３２０３とに分けることができる。誤り検出／訂正符号３２０３は、ペイロード３２０２に伝送中に伝送誤りが混入していないかどうかを検出し、もしくは混入した伝送誤りを訂正するための符号である。ここで、ヘッダ３２０１は固定長であり、このヘッダ３２０１には、伝送速度が低い固定的な変調方式が用いられることが多い。また、ペイロード３２０２は可変長であることが多く、ペイロード３２０２に用いられる変調方式やペイロード３２０２のサイズはヘッダ３２０１に記述されることが一般的である。また、誤り検出／訂正符号３２０３には誤り検出／訂正量の限界があり、ペイロード３２０２内に混入した誤りビット数が誤り検出／訂正可能な範囲内であれば検出／訂正することができる。【００２７】
このようなデジタルデータ通信では、ヘッダ３２０１が固定長で、ペイロード３２０２が可変長であることから、フレーム内に占めるペイロード３２０２の割合が大きいほど、伝送効率が高い。すなわち、フレーム内に占めるペイロード３２０２の割合が大きいほど、所定時間内に伝送可能なユーザデータ量が多いことが分かる。その反面、ペイロード３２０２が大きくなれば伝送誤りが混入する量も増大するため、誤り検出／訂正符号３２０３の検出／訂正能力を超える伝送誤りが混入する可能性が増えることになる。デジタルデータ通信では、この両面のバランスを取り、最大限のデータ伝送効率を実現することが重要となる。【００２８】
すなわち、共存通信区間周期を交流電源電圧３１１１の１周期に対して充分に短い時間に設定すると、図１９に記載したフレーム構成において、ヘッダ３２０１や誤り検出／訂正符号３２０３の比率が非常に高くなり、通信効率が低下することになる。このため、上記の課題を解決する方法として、共存通信区間周期を交流電源電圧３１１１の１周期に対して充分に短い値に設定することは現実的でない。【００２９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、２つ以上の通信システムが１つの通信媒体を時分割で共有する場合に、伝送効率を大きく損なうことなく、特定の通信システムのみが交流電源周期もしくはその半周期に同期したノイズの影響を受けることを回避することが可能な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】
【００３０】
本発明は、１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の通信装置は、１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御部と、２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信部とを備える。【００３１】
好ましくは、オフセット値Ａは、Ｌ／Ｍ（Ｌは０＜Ｌ＜Ｍを満たす任意の実数）である。【００３２】
また、同期信号送受信部は、通信制御部が決定した共存通信区間周期の先頭時刻から所定時間を同期信号送受信領域として、同期信号を送受信してもよい。【００３３】
また、通信装置は、交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備える構成であってもよい。この場合、通信制御部は、ゼロクロス検出部によって検出されたゼロクロス点を基準として、同期信号を生成する。【００３４】
好ましくは、ゼロクロス検出部は、交流電源周期の変化を自動的に検出する。この場合、通信制御部は、ゼロクロス検出部によって検出された交流電源周期の変化に応じて、共存通信区間周期を決定する。【００３５】
上述した通信装置の各構成が行うそれぞれの処理は、一連の処理手順を与える通信方法として捉えることができる。この方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。また、上述した通信装置を構成する一部の機能ブロックは、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、共存通信区間周期と交流電源周期もしくはその半周期に同期したノイズのタイミングをずらすことができ、伝送効率を大きく損なうことなく、２つ以上の通信システムが１つの通信媒体を時分割で共有する際に、ノイズによる影響を公平にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態における通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態における単相交流電源の電圧波形を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態における三相交流電源の電圧波形を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態における共存通信区間の構成例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態における同期信号の構成例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態における通信システムの共存状態の例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施形態におけるスケジュール情報の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施形態におけるスケジュール情報に設定される値の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明を電力線伝送に適用したネットワークシステム例を示す図である。
【図１２】図１２は、インターネットへアクセスする際の一般的な通信システムの構成を示す図である。
【図１３】図１３は、変換アダプタを用いた通信システムの構成を示す図である。
【図１４】図１４は、一般的な電力線通信モデムの内部構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、図１３に示す通信システムに２台の電力線通信装置２７０１及び２７０２を加えた通信システムの構成を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２との間でのデータ通信の状況を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２との間でのデータ通信の状況を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、図１６Ａと図１６Ｂとのデータ通信を時間軸および周波数軸上で重ね合わせて表示した図である。
【図１７】図１７は、従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法を簡潔に示す図である。
【図１８】図１８は、従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法における問題点を説明する図である。
【図１９】図１９は、デジタルデータ通信における一般的なフレーム構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００、１１０、７００    電力線通信システム
１０１〜１０４、１１１〜１１３、７０１〜７０３    通信装置
２０１、２８０１    ＡＦＥ
２０２、２８０２    ＢＰＦ
２０３、２８０３    ＡＧＣ
２０４、２８０４    Ａ／Ｄ変換部
２０５、２８０５    ＬＰＦ
２０６、２８０６    ＰＡ
２０７、２８０７    Ｄ／Ａ変換部
２０８、２８０８    デジタル変調部
２０９、２８０９    通信制御部
２１０、２８１０    イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部
２１１、２８１１    イーサネット（登録商標）
２１２    同期信号送受信部
２１３    ゼロクロス検出部
２５０１    パソコン
２５０２    ブロードバンドルータ
２５１１、２６１３    イーサネット（登録商標）
２５１２    アクセス回線
２５２１    宅内ネットワーク
２５２２    インターネット
２６０１、２６０２    電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ
２６１４    宅内電力線
２７０１、２７０２    電力線通信装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明を行う。【００４０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図である。この第１の実施形態では、２つの通信システムとして、電力線通信システム１００及び１１０が定義されている。なお、図１に示した通信システムの構成は一例であり、通信システムが３つ以上存在していてもよい。【００４１】
図１において、電力線通信システム１００及び１１０は、電力線通信媒体（以下、単に通信媒体と記す）１２１によって接続された複数の通信装置から構成される。具体的には、電力線通信システム１００は、親局１０１、子局１０２、子局１０３、及び子局１０４から構成されている。また、電力線通信システム１１０は、親局１１１、子局１１２、及び子局１１３から構成されている。電力線通信システム１００においては、親局１０１がスケジュール情報を送信し、子局１０２、子局１０３、及び子局１０４が、そのスケジュール情報を受信することにより、電力線通信システム１００内で通信を行う。また、電力線通信システム１１０においては、親局１１１がスケジュール情報を送信し、子局１１２及び子局１１３が、そのスケジュール情報を受信することにより、電力線通信システム１１０内で通信を行う。【００４２】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置の構成例を示すブロック図である。図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係る親局１０１並びに親局１１１の構成について説明する。図２において、親局１０１並びに親局１１１は、ＡＦＥ（Analog Front End）２０１と、デジタル変調部２０８と、通信制御部２０９と、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２１０と、同期信号送受信部２１２と、ゼロクロス検出部２１３とを備える。ＡＦＥ２０１は、ＢＰＦ（Band-Pass Filter）２０２、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２０３、Ａ／Ｄ変換部２０４、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）２０５、ＰＡ（Power Amplifier）２０６、及びＤ／Ａ変換部２０７を含む。すなわち、図２に示す構成は、図１４に示す構成に対して、同期信号送受信部２１２、及びゼロクロス検出部２１３を追加したものとなっている。以下、親局１０１並びに親局１１１の動作について説明する。【００４３】
まず、イーサネット（登録商標）フレームを通信媒体１２１に送信する場合は、イーサネット（登録商標）２１１を通してイーサネット（登録商標）フレームが到着すると、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２１０を通して通信制御部２０９に通知される。通信制御部２０９は、デジタル変調部２０８にフレームデータを出力する。デジタル変調部２０８は、誤り訂正付加、符号化及びフレーミング等を行って、フレームデータを送信データ列に変調する。Ｄ／Ａ変換部２０７は、送信データ列をデジタル信号からアナログ信号へ変換する。ＰＡ２０６は、アナログ信号を増幅する。ＬＰＦ２０５は、増幅後のアナログ信号から通信帯域成分以外の信号をカットして、通信帯域成分だけを通信媒体１２１へ注入する。【００４４】
また、通信媒体１２１から信号を受信する場合は、ＢＰＦ２０２によって通信帯域の信号が抽出される。ＡＧＣ２０３は、抽出された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２０４は、増幅されたアナログ信号をデジタルデータ化する。デジタル変調部２０８は、デジタルデータについてフレーム同期検出、等価化、逆符号化及び誤り訂正等を行い、受信データとして復調して通信制御部２０９へ通知する。その後、受信データは、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２１０からイーサネット（登録商標）フレームとして、イーサネット（登録商標）２１１へ送信される。【００４５】
また、親局１０１並びに親局１１１は、互いに同期信号を送受信することで同期する。まず、同期信号を受信する場合は、同期信号送受信部２１２は、Ａ／Ｄ変換部２０４から入力されたデジタル信号から同期信号の内容を表すビット列を生成し、通信制御部２０９に渡す。通信制御部２０９は、受信した同期信号の内容を表すビット列に基づいて自身（および自身が属する通信システム）がフレームデータを送受信可能な時間等を決定し、当該決定した時間帯を利用したスケジュール情報を生成し、Ｄ／Ａ変換部２０７、ＰＡ２０６、及びＬＰＦ２０５を介して、自身と同じ通信システムに属する子局に対してスケジュール情報を通知する。【００４６】
また、同期信号を送信する場合は、ゼロクロス検出部２１３は、交流電源のゼロクロス点を検出し、通信制御部２０９に通知する。通信制御部２０９は、送信する同期信号の構成を決定すると共に、ゼロクロス検出部２１３から通知されたゼロクロス点を基準として同期信号の送信タイミングを決定し、これらを同期信号送受信部２１２に通知する。同期信号送受信部２１２は、通信制御部２０９から通知された情報に基づいて同期信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部２０７、ＰＡ２０６、及びＬＰＦ２０５を介して、生成した同期信号を通信制御部２０９から指示されたタイミングで送信する。【００４７】
なお、子局１０２、１０３、１０４、１１２、並びに１１３は、図１４の構成であっても、図２の構成であっても構わない。また、図２の構成では、ＢＰＦ２０２、ＡＧＣ２０３、及びＡ／Ｄ変換部２０４の機能ブロックと、ＬＰＦ２０５、ＰＡ２０６、及びＤ／Ａ変換部２０７の機能ブロックとは、フレームデータの送受信と同期信号の送受信とで共用されているが、これらの機能ブロックを共用せずに、同期信号の送受信のためにこれらの機能ブロックの一部または全部を追加してもよい。【００４８】
次に、同期信号の送信タイミングの決定方法について説明する。図３は、日本やアメリカで使用されている、単相の交流電源の電圧波形を示す図である。図３を参照して、電力線通信装置をコンセントに差して使用する場合、コンセントへの差し込み方向によって、波形３０１もしくは波形３０２のいずれかが得られる。波形３０１は、時刻ｔ１に位相が０度の点、すなわちゼロクロス点が存在する。その後、位相が３６０度回転する時刻ｔ２において、再び位相が０度となる。波形３０２は、波形３０１と逆位相となっており、時刻ｔ１と時刻ｔ２の中間に位置する時刻ｔ３において位相が０度となる。【００４９】
コンセントから電源供給を受けるあらゆる電気機器は、これら波形３０１もしくは波形３０２のいずれかの電圧波形を検出することが可能であり、自身が検出した電圧波形の位相が０度および１８０度の点を同期信号の送信タイミングとすることで、他の電力線通信装置との同期が可能となる。また、位相が０度および１８０度のすべての点で同期信号を送信する必要はなく、位相が０度および１８０度の点を基点として、位相にして１８０度の整数倍の期間を同期信号の送受信周期とすることでも、他の電力線通信装置との同期が可能である。【００５０】
図４は、ヨーロッパ等で使用されている、三相の交流電源の電圧波形を示す図である。図４を参照して、電力線通信装置をコンセントに差して使用する場合、コンセントへの差し込み方向によって、波形４０１、波形４０２、もしくは波形４０３の三種類の電圧波形と、これらと１８０度位相が反転した電圧波形との合計６種類の電圧波形のうちいずれかが得られる。したがって、コンセントから電源供給を受けるあらゆる電気機器は、自身が検出した電圧波形の位相が０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、及び３００度の点を同期信号の送信タイミングとすることで、他の電力線通信装置との同期が可能となる。なお、図３の単相交流電源の場合と同様に、位相が０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、及び３００度のすべての点で同期信号を送信する必要はなく、これらのいずれかの位相の点を基点として、位相にして６０度の整数倍の期間を同期信号の送受信周期とすることでも、他の電力線通信装置との同期が可能である。【００５１】
親局１０１並びに親局１１１は、上述した方法で互いに同期する。図５に、本発明の第１の実施形態における同期信号と、ＴＤＭを実現するための時間スロットの構成例を示す。図５では、交流電源電圧５１１の波形の位相が０度の点を起点として、電源周期にして１．５周期分の時間を共存通信区間としている。時刻ｔ（ｊ）に交流電源電圧５１１の波形の位相が０度となり、その時刻から共存通信区間１が開始される。共存通信区間１は、時刻ｔ（ｊ）から交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｊ＋１）で終了し、次の共存通信区間２が開始される。共存通信区間２は、時刻ｔ（ｊ＋１）から交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｊ＋２）で終了する。なお、図には明示していないが、時刻ｔ（ｊ＋２）から更に次の共存通信区間が開始され、交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間毎に共存通信区間が繰り返されると考えてよい。同様に、時刻ｔ（ｊ）以前にも、交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間毎に共存通信区間が繰り返されてきていると考えてもよい。【００５２】
各共存通信区間の先頭には、同期信号を送受信するための時間領域が設けられている。共存通信区間１には、その先頭時刻であるｔ（ｊ）を開始時刻として、同期信号送受信領域５０１が設けられる。同様に、共存通信区間２には、先頭時刻ｔ（ｊ＋１）を開始時刻として、同期信号送受信領域５０２が設けられている。これら２つの共存通信区間の前後に存在する共存通信区間にも、同様に、それらの先頭時刻を開始時刻として、同様に同期信号送受信領域が設けられる。これら複数の同期信号送受信領域は、一般的にはすべて同じだけの時間を占有する。親局１０１並びに親局１１１は、これらの同期信号送受信領域において同期信号を送受信することで、ＴＤＭによる通信媒体１２１の共有を実現する。【００５３】
また、図５では、複数の電力線通信システムがＴＤＭによって通信媒体１２１を共有するための手段として、共存通信区間内に３つの時間スロットを設けている。共存通信区間１では、先頭時刻ｔ（ｊ）から同期信号送受信領域５０１が設けられているが、その直後から共存通信区間１が終了する時刻ｔ（ｊ＋１）までを三等分するように、スロット１、スロット２、及びスロット３が設けられる。親局１０１並びに親局１１１は、同期信号送受信領域内において送受信する同期信号を用いて、これらの時間スロットを確保する。なお、本実施の形態では、共存通信区間内に３つの等しい長さのスロットを設けているが、スロットの数は３つに制限されるものではない。また、共存通信区間内に設けられるスロットは、必ずしもすべて同じ長さである必要はない。さらには、共存通信区間を周波数方向に複数に分割することにより、時間方向と周波数方向とに区切られたスロットを設けてもよい。【００５４】
さらに、図６には、本発明の第１の実施形態に係る同期信号の構成例を示す。図６の例では、同期信号は３つの時間フィールドＨ１、Ｈ２、並びにＨ３によって構成されている。共存通信区間１において、スロット１を利用したい場合、親局１０１並びに親局１１１は、同期信号送受信領域５０１におけるフィールドＨ１に既定の信号を送信する。同様に、共存通信区間１において、スロット２を利用したい場合は同期信号送受信領域５０１におけるフィールドＨ２に、スロット３を利用したい場合はフィールドＨ３に既定の信号を送信する。このようにすることで、親局１０１並びに親局１１１は、自身（ならびに自身が属する通信システム）が利用する時間スロットを確保することができる。【００５５】
なお、本実施形態では、同期信号に３つのフィールドを設けているが、フィールドの数は３つに制限されるものではなく、スロットの数に応じて変更される。また、同期信号には、フィールドＨ１、Ｈ２、Ｈ３（およびスロット数に応じて追加されるフィールド）以外にも、これらのフィールドに信号を送信する権利を獲得するためのネゴシエーションに用いられるフィールドや、スロットの確保とは無関係にシステム間の同期を計るためだけに存在するフィールド等があっても構わない。【００５６】
図７に、本発明の第１の実施形態における通信システムの共存状態の例を示す。図７において、交流電源電圧６１１に同期したノイズ６１２が通信媒体７２１上に存在している。図７では、ノイズ６１２の波形の振れ幅が大きいほど強いノイズが存在することを表している。すなわち、交流電源電圧６１１の位相が０度の点から、電源周期のおよそ４０％の期間に渡って、比較的強いノイズが存在することになる。なお、図７では、説明を簡略化するため、図５における同期信号送受信領域を省略してある。【００５７】
このようなノイズが存在する状態で、電力線通信システム１００がスロット１とスロット３とを、電力線通信システム１１０がスロット２を、それぞれ確保している場合を考える。【００５８】
共存通信区間１においては、強いノイズが存在する領域が２回出現する（すなわち、領域６０１と領域６０２とが出現する）。これらの領域６０１と領域６０２とは、共に電力線通信システム１００が通信媒体１２１を占有している時間と重なっている。また、共存通信区間２においては、強いノイズが存在する領域が１回出現する（すなわち、領域６０３が出現する）。領域６０３は、電力線通信システム１１０が通信媒体１２１を占有している時間と重なっている。このように、共存通信区間１においては、電力線通信システム１００は比較的劣悪な通信路状態での通信を強いられ、電力線通信システム１１０は良好な通信路状態での通信が可能となる。【００５９】
一方、共存通信区間２においては、電力線通信システム１００は良好な通信路状態での通信が可能であり、電力線通信システム１１０は比較的劣悪な通信路状態での通信を強いられる。従って、図１８を用いて説明した従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法と比較すると、共存通信区間周期を交流電源周期の１．５倍に設定することで、通信媒体１２１を共有する各システムに対して、公平な通信路状態を提供することが可能となったことが分かる。【００６０】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、交流電源周期に同期したノイズやインピーダンスの変動が存在する場合には、各共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期，Ａ：交流電源周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、共存通信区間周期と交流電源周期に同期したノイズのタイミングをずらすことができ、２つ以上の電力線通信システムにおいて時分割された通信区間の伝送路状態による影響を公平にすることができる。なお、通信媒体上のノイズやインピーダンスの変動は、交流電源周期の半周期に同期して発生する場合も多く、その場合は、共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、同様の効果を得ることができる。【００６１】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図である。図８では、通信システムとして、単一の電力線通信システム７００が通信媒体７２１上に存在しており、この通信システム７００に属する複数の通信装置が１つの電力線７２１を共有している。【００６２】
図８において、電力線通信システム７００は、親局７０１と子局７０２、及び子局７０３から構成されている。電力線通信システム７００において、親局７０１がスケジュール情報を送信し、子局７０２及び子局７０３が、そのスケジュール情報を受信することにより、電力線通信システム７００内で通信を行う。【００６３】
電力線通信システム７００内での同期は、親局７０１が周期的に送信するスケジュール情報を含むフレームによって行われる。子局７０２及び子局７０３は、スケジュール情報を含むフレームを受信すると、当該フレームに記載されているスケジュールに基づいて自身がデータフレームを送信可能な時間帯を決定する。スケジュール情報を含むフレームの送信タイミングは、第１の実施形態と同様に、交流電源のゼロクロス点を基準とすればよい。【００６４】
図９は、本発明の第２の実施形態におけるスケジュール情報の構成例を示す図である。図９を参照して、スケジュール情報は、スケジュール数フィールドと、リンクＩＤフィールドと終了時間フィールドとの複数の組から構成される。スケジュール数フィールドは、リンクＩＤフィールドと終了時間フィールドとが何組あるかを示すフィールドである。リンクＩＤフィールドは、データフレームを送信可能な通信リンクを一意に識別するための識別子が記載されるフィールドである。また、リンクＩＤフィールドは、例えばデータフレームを送信したい子局７０２が親局７０１に送信時間の依頼を行うことで、親局７０１から割り当てられる識別子であってもよい。【００６５】
終了時間フィールドは、その直前のリンクＩＤフィールドで指定された通信リンクが通信可能な時間の終了時刻が記載されるフィールドである。より具体的には、リンクＩＤフィールドｎによって識別される通信リンクは、スケジュール情報を受信し始めた時刻を０として、終了時間フィールド（ｎ−１）に記載された時刻の直後から終了時間フィールドｎに記載された時刻までの間、データフレームの送信が可能である。ただし、ｎは１以上、かつスケジュール数フィールドに記載された値から決定されるリンクＩＤフィールドと終了時間フィールドとの組の個数以下の値である。なお、終了時間フィールドの基点となる時刻は、スケジュール情報を受信完了した時刻など、スケジュール情報を受信し始めた時刻以外を用いてもよい。【００６６】
図１０は、スケジュール情報に設定される値の一例である。図１０に示すスケジュール情報では、２つの通信リンクに通信時間が割り当てられている例を示している。また、終了時間フィールドの値は、ｍｓｅｃ単位とする。スケジュール数フィールドは、時間を割り当てた通信リンク数に等しい、“２”という値が設定されている。続くリンクＩＤ１フィールドには、スケジュール情報受信後、第１にデータフレームが送信可能となる通信リンクのＩＤが格納される。終了時間１フィールドには、リンクＩＤ１フィールドで示された通信リンクがデータフレームを送信可能な時間帯の終了時刻が格納される。ここでは、リンクＩＤ１フィールドには“１”が、終了時間１フィールドには“１０”が設定されている。このため、リンクＩＤが“１”で識別される通信リンクは、スケジュール情報受信後、スケジュール情報を受信し始めた時刻を起点として１０ｍｓｅｃが経過するまでの間、データフレームの送信が可能となる。【００６７】
続いて、リンクＩＤ２フィールドには“２”が、終了時間２フィールドには“２５”が設定されている。従って、リンクＩＤが“２”で識別される通信リンクは、スケジュール情報を受信し始めた時刻から１０ｍｓｅｃ経過後から２５ｍｓｅｃ後までの間、データフレームの送信が可能となる。ここで、第１の実施形態と同様に、共存通信区間周期を交流電源周期の１．５倍と設定するとすれば、５０Ｈｚ時で３０ｍｓｅｃ、６０Ｈｚ時で２５ｍｓｅｃとなる。６０Ｈｚの場合は、図１０に示したスケジュール情報で、共存通信区間周期すべてのスケジュールが示されているが、５０Ｈｚの場合は、スケジュール情報受信開始時刻から２５ｍｓｅｃ経過後から３０ｍｓｅｃ後までの間の５ｍｓｅｃに空き時間が発生する。この時間は、いずれの通信装置もデータフレームを送信しなくてもよいが、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）などを用いた非独占的な時間領域に利用してもよい。また、通信システム内での制御信号の送受信に利用してもよい。【００６８】
本発明の第２の実施形態に係る親局７０１、子局７０２、及び子局７０３の装置構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。【００６９】
本実施形態におけるスケジュール情報を含むフレームと、ＴＤＭを実現するための時間スロット構成は、第１の実施形態と同様に図５によって示すことができる。ただし、各同期信号送受信領域において送受信される信号が、図６で示される同期信号ではなく、図９で示されるスケジュール情報を含むフレームである点が第１の実施形態と異なる。また、本発明の第２の実施形態における通信システム内の通信装置の共存状態は、第１の実施形態と同様に図７で示すことができる。【００７０】
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態の場合と同様に、交流電源周期に同期したノイズやインピーダンスの変動が存在する場合には、共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期，Ａ：交流電源周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、共存通信区間周期と交流電源周期に同期したノイズのタイミングをずらすことができ、単一の電力線通信システム内の複数の通信装置に対して、伝送路状態の影響を公平にすることができることがわかる。なお、第１の実施形態の場合と同様に、交流電源周期の半周期に同期して発生するノイズやインピーダンスの変動に対しては、共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、同様の効果を得ることができる。【００７１】
なお、以上２つの実施形態では、上記共存区間通信周期“Ｎ×Ｍ＋Ａ”及びオフセット値Ａを固定にしたが、これらを可変にすることでも同様の効果を得ることが可能となる。特に日本国内などで、交流電源周期が５０Ｈｚの地域と６０Ｈｚの地域にて共存制御を行う場合、上記共存通信区間を交流電源周期に基づいて固定すると、１通信区間の時間が５０Ｈｚの地域と６０Ｈｚの地域とで異なってしまう。電力線通信は不安定な伝送路で通信を行う関係上、データ伝送フレームのヘッダ領域が大きくなっており（一例では８０μＳｅｃ程度）、通信区間長がばらつくと通信効率がばらつく結果となってしまう。これを防ぐため、本発明の通信装置は、交流電源周期に応じて共存区間通信周期と電源周期との割合を変えることにより、地域による通信効率のばらつきの発生を抑えることができる。また、二相電源のゼロクロス点を用いても同様の効果を得ることが可能である。【００７２】
具体的には、ゼロクロス検出部２１３は、交流電源周期を自動的に検出し、通信制御部２０９に通知する機能をさらに備えてもよい。例えば、ゼロクロス検出部２１３は、交流電源周期が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを自動的に検出し、通信制御部２０９に通知する。これによって、通信制御部２０９は、交流電源周期の値に応じて、共存通信区間周期を最適に決定することができる。【００７３】
また、上述した各実施形態で説明した同期信号送受信部２１２、及び通信制御部２０９等の各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。または、自システム内での通信に関与する部分と共存信号の送受信に関与する部分とを、それぞれ個別のＬＳＩとしてチップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。【００７４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。【００７５】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。【００７６】
また、上記した各実施形態は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現してもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。ここで、記録媒体とは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク、メモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。【００７７】
本発明を含む通信装置は、イーサネット（登録商標）インターフェース、ＩＥＥＥ１３９４インターフェース、ＵＳＢインターフェース等の信号インターフェースを電力線通信のインターフェースに変換するアダプタの形態を取ることによって、各種のインターフェースを有するパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステム等のマルチメディア機器に接続することができる。これによって、電力線を媒体としたマルチメディアデータ等のデジタルデータを高速伝送するネットワークシステムを構築することが可能となる。この結果、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに敷設することなく、家庭、オフィス等に既に設置されている電力線をそのままネットワーク回線として利用できるので、コスト面、設置の容易性からその利便性は大きい。【００７８】
また、将来的にはパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステムなどのマルチメディア機器が本発明を含む機能を内蔵することにより、マルチメディア機器の電源コードを介して機器間のデータ伝送が可能になる。この場合、アダプタやイーサネット（登録商標）ケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＵＳＢケーブルなどが不要になり、配線が簡略化される。【００７９】
また、ルータを介してインターネットへの接続や、無線ＬＡＮや従来の有線ケーブルのＬＡＮにハブ等を用いて接続することができるので、本発明の通信システムを用いたＬＡＮシステムの拡張に何らの問題も生じない。【００８０】
また以下に、上記実施形態で説明した発明を実際のネットワークシステムに応用した例を示す。図１１は、本発明を電力線伝送に適用したネットワークシステム例を示す図である。図１１では、本発明の機能を備えたアダプタを介して、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステム等のマルチメディア機器が備えるＩＥＥＥ１３９４のインタフェースやＵＳＢインタフェース等と電力線とを接続している。これにより、電力線を媒体としたマルチメディアデータ等のデジタルデータを高速伝送できるネットワークシステムを構築することができる。このシステムでは、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに設置することなく、家庭やオフィス等にすでに設置されてる電力線をそのままネットワーク回線として利用できるので、コスト面及び設置容易の面からその利便性は大きい。【００８１】
上記の形態は、既存のマルチメディア機器の信号インタフェースを、電力線通信のインタフェースに変換するアダプタを介すことによって、既存の機器を電力線通信に適用する例である。しかし、将来的には、マルチメディア機器が本発明の機能を内蔵することにより、マルチメディア機器の電源コードを介して機器間のデータ伝送が可能になる。この場合、図１１に示したアダプタやＩＥＥＥ１３９４ケーブルやＵＳＢケーブルが不要になり、配線が簡素化される。また、ルータを介したインターネットへの接続や、無線／有線ＬＡＮにハブ等を用いて接続することができるので、本発明の電力線伝送システムを用いたＬＡＮシステムの拡張も可能である。また、電力線伝送方式では、通信データが電力線を介して流されるため、無線ＬＡＮのように電波が傍受されてデータが漏洩するという問題が生じない。よって、電力線伝送方式は、セキュリティの面からのデータ保護にも効果を有する。もちろん、電力線を流れるデータは、例えばＩＰプロトコルにおけるＩＰｓｅｃ、コンテンツ自身の暗号化、その他のＤＲＭ方式等で保護される。【００８２】
このように、コンテンツの暗号化による著作権保護機能や本発明の効果である公平な通信媒体の利用を含めた機能を実装することによって、電力線を用いた高品質なＡＶコンテンツの伝送が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の通信装置は、複数の通信システム間で公平なデータ通信を実現すること等に有用である。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月19日(2008.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置であって、
前記１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御部と、
前記２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信部とを備える、通信装置。
【請求項２】
前記オフセット値Ａは、Ｌ／Ｍ（Ｌは０＜Ｌ＜Ｍを満たす任意の実数）であ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】
前記同期信号送受信部は、前記通信制御部が決定した共存通信区間周期の先頭時刻から所定時間を同期信号送受信領域として、前記同期信号を送受信することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備え、
前記通信制御部は、前記ゼロクロス検出部によって検出されたゼロクロス点を基準として、前記同期信号送受信部に対して前記同期信号を送信するタイミングを指示することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記ゼロクロス検出部は、前記交流電源周期を自動的に検出し、
前記通信制御部は、前記ゼロクロス検出部によって検出された前記交流電源周期に応じて、前記共存通信区間周期を決定す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】
１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置が行う方法であって、
前記１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御ステップと、
前記２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信ステップとを備える、方法。
【請求項７】
１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置に用いられる集積回路であって、
前記１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御部と、
前記２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信部とを備える、集積回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信システム間の共存を可能とする通信装置に関し、より特定的には、同一の通信媒体を利用する複数の通信システムにおいて、時分割多重（ＴＤＭ:Time Division Multiplexing）で通信リソースを共有することが可能な通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
宅内のパソコン（ＰＣ：Personal Computer）からインターネットにアクセスするために、宅内のパソコンをブロードバンドルータ等のネットワーク機器に接続する通信手段の１つとして、電力線通信（ＰＬＣ:Power Line Communication）技術が存在する。この電力線通信技術は、既設の電力線を通信媒体に用いるため、新たな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通信が実現できる。このため、電力線通信技術は、世界中で活発に研究開発や実証実験が行われており、欧米ではすでに商用化に至っているものも多数ある。
【０００３】
その一例として、米国のＨｏｍｅＰｌｕｇアライアンス社が規格策定した、ＨｏｍｅＰｌｕｇ１．０がある（例えば、非特許文献１を参照）。このＨｏｍｅＰｌｕｇ１．０は、パソコンによるインターネットやメール及び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、使用帯域の保証がないベストエフォート通信を実現する。
【０００４】
図１２は、インターネットへアクセスする際の一般的な通信システムの構成を示す図である。図１２において、パソコン２５０１は、イーサネット（登録商標）２５１１、ブロードバンドルータ２５０２、及びアクセス回線２５１２を介して、インターネット２５２２に接続されている。アクセス回線２５１２は、一般的にはＡＤＳＬやＦＴＴＨ等が用いられる。ここで、アクセス回線２５１２が宅内ネットワーク２５２１に引き込まれる場所とパソコン２５０１を使用する部屋とが異なっている場合には、イーサネット（登録商標）２５１１の引き回しが問題となる。そこで、電力線通信装置としては、電力線通信媒体とイーサネット（登録商標）との変換アダプタという形態で商品化されている。
【０００５】
図１３は、変換アダプタを用いた通信システムの構成を示す図である。図１３において、２台の電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１及び２６０２は、パソコン２５０１及びブロードバンドルータ２５０２が設置された宅内ネットワーク２５２１内の電源コンセントにそれぞれ接続されており、宅内電力線２６１４を介した電力線通信によってベストエフォート通信を実現する。このように、電力線通信技術を用いると、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、高速通信が実現できる。
【０００６】
図１４は、イーサネット（登録商標）２８１１とのブリッジとして実装された、一般的な電力線通信モデムの内部構成を示すブロック図である。図１４において、電力線通信モデムは、ＡＦＥ（Analog Front End）２８０１と、デジタル変調部２８０８と、通信制御部２８０９と、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２８１０とを備える。ＡＦＥ２８０１は、ＢＰＦ（Band-Pass Filter）２８０２、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２８０３、Ａ／Ｄ変換部２８０４、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）２８０５、ＰＡ（Power Amplifier）２８０６、及びＤ／Ａ変換部２８０７を含む。以下、この電力線通信モデムの動作について説明する。
【０００７】
まず、イーサネット（登録商標）フレームを電力線に送信する場合は、イーサネット（登録商標）２８１１を通してイーサネット（登録商標）フレームが到着すると、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２８１０を通して通信制御部２８０９に通知される。通信制御部２８０９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２８０８にフレームデータを出力する。デジタル変調部２８０８は、誤り訂正付加、符号化及びフレーミング等を行って、フレームデータを送信データ列に変調する。Ｄ／Ａ変換部２８０７は、送信データ列をデジタル信号からアナログ信号へ変換する。ＰＡ２８０６は、アナログ信号を増幅する。ＬＰＦ２８０５は、増幅後のアナログ信号から通信帯域成分以外の信号をカットして、通信帯域成分だけを電力線へ注入する。
【０００８】
次に、電力線から信号を受信する場合は、ＢＰＦ２８０２によって通信帯域の信号が抽出される。ＡＧＣ２８０３は、抽出された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２８０４は、増幅されたアナログ信号をデジタルデータ化する。デジタル変調部２８０８は、デジタルデータについてフレーム同期検出、等価化、逆符号化及び誤り訂正等を行い、受信データとして復調して通信制御部２８０９へ通知する。その後、受信データは、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２８１０からイーサネット（登録商標）フレームとしてイーサネット（登録商標）２８１１へ送信される。
【０００９】
しかし、電力線通信方式には、先に述べたＨｏｍｅＰｌｕｇ  Ｖｅｒ．１．０をはじめとして、複数の通信方式が現在存在している。このため、宅内において電力線通信装置を使用する場合、これら複数の通信方式が混在する可能性が考えられる。
【００１０】
図１５は、図１３に示す通信システムに２台の電力線通信装置２７０１及び２７０２を加えた通信システムの構成を示す図である。ここで、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２とは、共に通信方式Ｍ１に基づく装置であり、相互に通信が可能である。また、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２とは、共に通信方式Ｍ２に基づく装置であり、相互に通信が可能である。しかし、通信方式Ｍ１に基づく装置と通信方式Ｍ２に基づく装置とは、互いに他方の装置が送信する信号を理解することができない。
【００１１】
これらの通信装置が宅内電力線２６１４上で通信を行う場合にどのような状況が発生するかを、図１６Ａ〜図１６Ｃを用いて説明する。図１６Ａは、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２との間でのデータ通信の状況を示す図である。図１６Ｂは、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２との間でのデータ通信の状況を示す図である。図１６Ｃは、図１６Ａと図１６Ｂとのデータ通信を時間軸および周波数軸上で重ね合わせて表示した図である。図１６Ａ〜図１６Ｃでは、横軸が時間を、縦軸が周波数を表している。
【００１２】
図１６Ａを参照して、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２とは、周波数ｆａからｆｂを利用して、データ２９０１、２９０２、及び２９０３の通信を実施している。図１６Ｂを参照して、電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２とは、周波数ｆｃからｆｄを利用して、データ２９１１、２９１２、及び２９１３の通信を実施している。図１６Ｃでは、データ２９０１とデータ２９１１とが、同じ時間及び同じ周波数帯域を利用して送信されていることがわかる。同様に、データ２９０３とデータ２９１３とも同じ時間及び同じ周波数帯域を利用して送信されている。
【００１３】
通常、複数の通信装置が同一通信媒体上で通信を行う場合、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）等の技術によって、複数のデータが同時に送信されることを回避することが行われる。しかしながら、通信方式Ｍ１に基づく通信装置と、通信方式Ｍ２に基づく通信装置とは、互いに他方の通信装置が送信する信号を理解することができないため、複数のデータが同時に送信されることを回避することができない。
【００１４】
一方、宅内ネットワーク２５２１においては、すべての電力線は分電盤を通して繋がっているため、異なる方式の電力線通信システム（図１５に示す例では、電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２とを含む電力線通信システム、及び電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２とを含む電力線通信システム）を宅内ネットワーク２５２１で利用すると、一方の方式の電力線通信システムからは、他方の方式の電力線通信システムが通信路に送信している信号はノイズにしか見えない。そのため、複数の電力線通信システムが同時にデータ通信を実施すると、図１６Ｃに示すように互いの通信を妨害し、通信速度が大幅に低下する。
【００１５】
このように、複数の異なる通信方式に基づく電力線通信システムが１つの電力線通信媒体を共有して通信する際に、互いの通信を妨害しないようにする方法として、従来、複数の異なる通信方式に基づく電力線通信システムが、互いに理解可能な共通の信号（以下、共存信号と記す）を定義し、この共存信号を用いて時分割で電力線通信媒体を共用する方式が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。
【００１６】
非特許文献２では、複数の異なる通信方式に基づく電力線通信システムが、交流電源周期に同期した信号を用いて、電力線通信媒体を時分割して利用する方法が開示してある。図１７は、非特許文献２が開示する従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法を簡潔に示す図である。図１７では、交流電源電圧３０１１の正弦波波形の位相が０度となる時刻ｔ１、時刻ｔ１から電源周期の２周期分に相当する時刻が経過した時刻ｔ２を定義する。さらに、時刻ｔ１からΔだけ経過した時刻ｔａ、並びに時刻ｔ２からΔだけ経過した時刻ｔｂを定義する。非特許文献２が開示する方式を用いる電力線通信システムは、交流電源電圧３０１１の位相が０度となる時刻ｔ１を検出し、そこからΔだけ経過した時刻ｔａを同期の起点とし、時刻ｔａから交流電源電圧周期の２周期分に相当する時間毎に、時分割で電力線通信媒体を共有する。以下では、このように周期的に各電力線通信システムが電力線通信媒体を共有するための区間を共存通信区間、またその周期を共存通信区間周期と称する。非特許文献２の例では、時刻ｔａから始まり交流電源電圧周期の２周期分に相当する期間毎に繰り返される区間が共存通信区間であり、共存通信区間周期は交流電源電圧周期の２周期分に相当する時間となる。
【００１７】
非特許文献２では、具体的には、各電力線通信システムが、時刻ｔａから始まるビーコン領域３００１において、ビーコンと呼ばれる制御信号を送受信することで、ビーコン領域３００１に続くデータ通信領域３００２における電力線通信媒体へのアクセス権を決定する。このようにすることで、非特許文献２が規定するビーコンと呼ばれる制御信号を送受信することが可能な各電力線通信装置は、電力線通信媒体を共有することが可能となる。
【非特許文献１】ユジュリン（Yu-Ju Lin）著他、「ア  コンパラティブ  パホーマンス  スタディ  オブ  ワイヤレス  アンド  パワー  ライン  ネットワークス（A Comparative Performance Study of Wireless and Power Line Networks）」、アイ・トリプル・イー  コミニュケーション  マガジン（IEEE Communication Magazine）、2003年4月、p54-p63.
【非特許文献２】ホーム・プラグ・エーヴイ・ホワイト・ペーパー（Home Plug AV White Paper）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の非特許文献２に開示されている電力線通信媒体を時分割で共有する方法では、共存通信区間が交流電源周期の２倍に設定されている。一方、電力線通信媒体には交流電源周期、もしくはその半周期に同期したノイズやインピーダンス変動が発生するという事実が一般的に知られている。そのため、上述した方法のように、交流電源周期の整数倍の共存通信区間を用いた場合、特定の電力線通信システムが電力線通信媒体を利用する時間に限って伝送路状態が劣悪であるという問題が発生する可能性がある。
【００１９】
図１８は、非特許文献２に記載の従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法における問題点を説明する図である。図１８の例では、交流電源電圧３１１１の波形の位相が０度の時刻を起点として、電源周期にして２周期分の時間を共存通信区間としている。時刻ｔ（ｉ）に交流電源電圧３１１１の波形の位相が０度となり、その時刻から共存通信区間１が開始される。共存通信区間１は、時刻ｔ（ｉ）から交流電源電圧３１１１の２周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｉ＋１）で終了し、次の共存通信区間２が開始される。共存通信区間２は、時刻ｔ（ｉ＋１）から交流電源電圧３１１１の２周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｉ＋２）で終了する。図１８には明示していないが、時刻ｔ（ｉ＋２）から更に次の共存通信区間が開始され、交流電源電圧３１１１の２周期分の時間毎に共存通信区間が繰り返されると考えてよい。
【００２０】
また、図１８の例では、交流電源電圧３１１１に同期したノイズ３１１２が電力線通信媒体上に存在している。図１８においては、ノイズ３１１２の波形の振れ幅が大きいほど強いノイズが存在することを表している。すなわち、交流電源電圧３１１１の位相が０度の点から、電源周期のおよそ４０％の期間に渡って、比較的強いノイズが存在することになる。
【００２１】
以上のように規定された共存通信区間と、ノイズ３１１２を含む電力線通信媒体の状態とにおいて、通信システム１、通信システム２、及び通信システム３が共存通信区間を均等に時分割で分け合っている場合を考える。すなわち、通信システム１は、時刻ｔ（ｉ）から開始される共存通信区間１の先頭から共存通信区間１全体の１／３に相当する時間までを占有する。続いて、通信システム２は、通信システム１の占有期間終了直後から、共存通信区間１全体の２／３が経過する時刻までを占有する。さらに、通信システム３は、通信システム２の占有期間終了直後から、共存通信区間１の終了時刻ｔ（ｉ＋１）までを占有する。
【００２２】
同様に、共存通信区間２においても、通信システム１は、共存通信区間２の先頭時刻ｔ（ｉ＋１）から共存通信区間２全体の１／３が経過する時刻までを占有する。続いて、通信システム２は、通信システム１の占有期間終了直後から共存通信区間２全体の２／３が経過する時刻までを占有する。さらに、通信システム３は、通信システム２の占有期間終了直後から共存通信区間２の終了時刻ｔ（ｉ＋２）までを占有する。図１８には明示していないが、時刻ｔ（ｉ＋２）以降に存在する共存通信区間においても、共存通信区間１および２と同様のスケジューリングで通信システム１〜３が電力線通信媒体を占有すると考えてよい。
【００２３】
ここで、共存通信区間１におけるノイズ３１１２に注目する。共存通信区間１においては、強いノイズが存在する領域が２回出現する（すなわち、領域３１０１と領域３１０２とが出現する）。これらの領域３１０１と領域３１０２とは、それぞれ通信システム１の占有時間帯の前半と、通信システム２の占有時間帯の後半に当たることが分かる。これは、通信システム１と通信システム２とが、共に占有時間の半分程度は劣悪な通信路状態での通信を強いられるが、通信システム３は常に良好な通信路状態で通信することができることを示している。同様に、共存通信区間２におけるノイズ３１１２に注目すると、共存通信区間２においても強いノイズが存在する領域が２回出現する（すなわち、領域３１０３と領域３１０４とが出現する）。これらの領域３１０３と領域３１０４とは、それぞれ通信システム１の占有時間帯の前半と、通信システム２の占有時間帯の後半に当たることが分かる。このため、共存通信区間２においても、通信システム１と通信システム２とは、共に占有時間の半分程度は劣悪な通信路状態での通信を強いられるが、通信システム３は常に良好な通信路状態で通信することができる。このような通信状況が、時刻ｔ（ｉ＋２）以降に共存通信区間が続く場合でも同様であることは、容易に推測することができる。
【００２４】
このように、図１８では、通信システム３は、通信システム１と通信システム２と異なり、常に良好な通信路状態で通信することが可能となり、各通信システム間で占有時間は均等に分割されているものの、通信路状態が異なるために同等の性能の通信装置を用いたとしても実際に通信可能なデータ量に大きな差が生じてしまう。これは、共存通信区間とノイズ３１１２とが共に交流電源電圧３１１１に同期しているためであり、共存通信区間が交流電源電圧３１１１の周期の整数倍である限りは避けられない。さらには、図１８では、ノイズ３１１２が交流電源電圧３１１１の周期に等しい周期を有する場合を示したが、実際にはノイズが交流電源電圧３１１１の半周期に等しい周期を有する場合も多く存在する。
【００２５】
この課題を解決するための１つの方法として、共存通信区間周期を短くするということが考えられる。例えば、図１８の例では、ノイズ３１１２が強い期間は交流電源電圧３１１１の１周期の４０％程度であるので、共存通信区間周期が交流電源電圧３１１１の１周期の４０％よりも充分小さければ、強いノイズが存在する状態が各通信システムの電力線通信媒体の占有期間に対して公平に存在することになる。しかし、交流電源電圧３１１１の１周期は、５０Ｈｚの電源であれば２０ｍｓｅｃ、６０Ｈｚの電源であれば約１６．７ｍｓｅｃとなり、６０Ｈｚの電源である場合にその４０％は６．７ｍｓｅｃ程度となる。この時間をさらに複数の通信システムで分割すると、１つの通信システムが連続して電力線通信媒体を占有可能な時間が非常に短くなり、結果として通信効率の大幅な低下を招く。
【００２６】
図１９は、デジタルデータ通信における一般的なフレーム構成を示す図である。デジタルデータ通信では、図１９に示すようなフレーム単位でデータ通信を行うことが一般的であり、フレームは、比較的ノイズに強い変調方式を利用するヘッダ３２０１と、ユーザデータ等を運ぶための領域であるペイロード３２０２と、誤り検出／訂正符号３２０３とに分けることができる。誤り検出／訂正符号３２０３は、ペイロード３２０２に伝送中に伝送誤りが混入していないかどうかを検出し、もしくは混入した伝送誤りを訂正するための符号である。ここで、ヘッダ３２０１は固定長であり、このヘッダ３２０１には、伝送速度が低い固定的な変調方式が用いられることが多い。また、ペイロード３２０２は可変長であることが多く、ペイロード３２０２に用いられる変調方式やペイロード３２０２のサイズはヘッダ３２０１に記述されることが一般的である。また、誤り検出／訂正符号３２０３には誤り検出／訂正量の限界があり、ペイロード３２０２内に混入した誤りビット数が誤り検出／訂正可能な範囲内であれば検出／訂正することができる。
【００２７】
このようなデジタルデータ通信では、ヘッダ３２０１が固定長で、ペイロード３２０２が可変長であることから、フレーム内に占めるペイロード３２０２の割合が大きいほど、伝送効率が高い。すなわち、フレーム内に占めるペイロード３２０２の割合が大きいほど、所定時間内に伝送可能なユーザデータ量が多いことが分かる。その反面、ペイロード３２０２が大きくなれば伝送誤りが混入する量も増大するため、誤り検出／訂正符号３２０３の検出／訂正能力を超える伝送誤りが混入する可能性が増えることになる。デジタルデータ通信では、この両面のバランスを取り、最大限のデータ伝送効率を実現することが重要となる。
【００２８】
すなわち、共存通信区間周期を交流電源電圧３１１１の１周期に対して充分に短い時間に設定すると、図１９に記載したフレーム構成において、ヘッダ３２０１や誤り検出／訂正符号３２０３の比率が非常に高くなり、通信効率が低下することになる。このため、上記の課題を解決する方法として、共存通信区間周期を交流電源電圧３１１１の１周期に対して充分に短い値に設定することは現実的でない。
【００２９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、２つ以上の通信システムが１つの通信媒体を時分割で共有する場合に、伝送効率を大きく損なうことなく、特定の通信システムのみが交流電源周期もしくはその半周期に同期したノイズの影響を受けることを回避することが可能な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】
【００３０】
本発明は、１つの通信媒体を時分割で共有することが可能な２つ以上の通信システムの一方に属する通信装置に向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の通信装置は、１つの通信媒体を時分割で共有する際に、各通信システムに周期的に割り当てられる共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍でない任意のオフセット値）に決定する通信制御部と、２つ以上の通信システムの他方に属する通信装置との間で、同期のための同期信号を送受信する同期信号送受信部とを備える。
【００３１】
好ましくは、オフセット値Ａは、Ｌ／Ｍ（Ｌは０＜Ｌ＜Ｍを満たす任意の実数）である。
【００３２】
また、同期信号送受信部は、通信制御部が決定した共存通信区間周期の先頭時刻から所定時間を同期信号送受信領域として、同期信号を送受信してもよい。
【００３３】
また、通信装置は、交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備える構成であってもよい。この場合、通信制御部は、ゼロクロス検出部によって検出されたゼロクロス点を基準として、同期信号を生成する。
【００３４】
好ましくは、ゼロクロス検出部は、交流電源周期の変化を自動的に検出する。この場合、通信制御部は、ゼロクロス検出部によって検出された交流電源周期の変化に応じて、共存通信区間周期を決定する。
【００３５】
上述した通信装置の各構成が行うそれぞれの処理は、一連の処理手順を与える通信方法として捉えることができる。この方法は、一連の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムの形式で提供される。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で、コンピュータに導入されてもよい。また、上述した通信装置を構成する一部の機能ブロックは、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、共存通信区間周期と交流電源周期もしくはその半周期に同期したノイズのタイミングをずらすことができ、伝送効率を大きく損なうことなく、２つ以上の通信システムが１つの通信媒体を時分割で共有する際に、ノイズによる影響を公平にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明を行う。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図である。この第１の実施形態では、２つの通信システムとして、電力線通信システム１００及び１１０が定義されている。なお、図１に示した通信システムの構成は一例であり、通信システムが３つ以上存在していてもよい。
【００３９】
図１において、電力線通信システム１００及び１１０は、電力線通信媒体（以下、単に通信媒体と記す）１２１によって接続された複数の通信装置から構成される。具体的には、電力線通信システム１００は、親局１０１、子局１０２、子局１０３、及び子局１０４から構成されている。また、電力線通信システム１１０は、親局１１１、子局１１２、及び子局１１３から構成されている。電力線通信システム１００においては、親局１０１がスケジュール情報を送信し、子局１０２、子局１０３、及び子局１０４が、そのスケジュール情報を受信することにより、電力線通信システム１００内で通信を行う。また、電力線通信システム１１０においては、親局１１１がスケジュール情報を送信し、子局１１２及び子局１１３が、そのスケジュール情報を受信することにより、電力線通信システム１１０内で通信を行う。
【００４０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置の構成例を示すブロック図である。図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係る親局１０１並びに親局１１１の構成について説明する。図２において、親局１０１並びに親局１１１は、ＡＦＥ（Analog Front End）２０１と、デジタル変調部２０８と、通信制御部２０９と、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２１０と、同期信号送受信部２１２と、ゼロクロス検出部２１３とを備える。ＡＦＥ２０１は、ＢＰＦ（Band-Pass Filter）２０２、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）２０３、Ａ／Ｄ変換部２０４、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）２０５、ＰＡ（Power Amplifier）２０６、及びＤ／Ａ変換部２０７を含む。すなわち、図２に示す構成は、図１４に示す構成に対して、同期信号送受信部２１２、及びゼロクロス検出部２１３を追加したものとなっている。以下、親局１０１並びに親局１１１の動作について説明する。
【００４１】
まず、イーサネット（登録商標）フレームを通信媒体１２１に送信する場合は、イーサネット（登録商標）２１１を通してイーサネット（登録商標）フレームが到着すると、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２１０を通して通信制御部２０９に通知される。通信制御部２０９は、デジタル変調部２０８にフレームデータを出力する。デジタル変調部２０８は、誤り訂正付加、符号化及びフレーミング等を行って、フレームデータを送信データ列に変調する。Ｄ／Ａ変換部２０７は、送信データ列をデジタル信号からアナログ信号へ変換する。ＰＡ２０６は、アナログ信号を増幅する。ＬＰＦ２０５は、増幅後のアナログ信号から通信帯域成分以外の信号をカットして、通信帯域成分だけを通信媒体１２１へ注入する。
【００４２】
また、通信媒体１２１から信号を受信する場合は、ＢＰＦ２０２によって通信帯域の信号が抽出される。ＡＧＣ２０３は、抽出された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部２０４は、増幅されたアナログ信号をデジタルデータ化する。デジタル変調部２０８は、デジタルデータについてフレーム同期検出、等価化、逆符号化及び誤り訂正等を行い、受信データとして復調して通信制御部２０９へ通知する。その後、受信データは、イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部２１０からイーサネット（登録商標）フレームとして、イーサネット（登録商標）２１１へ送信される。
【００４３】
また、親局１０１並びに親局１１１は、互いに同期信号を送受信することで同期する。まず、同期信号を受信する場合は、同期信号送受信部２１２は、Ａ／Ｄ変換部２０４から入力されたデジタル信号から同期信号の内容を表すビット列を生成し、通信制御部２０９に渡す。通信制御部２０９は、受信した同期信号の内容を表すビット列に基づいて自身（および自身が属する通信システム）がフレームデータを送受信可能な時間等を決定し、当該決定した時間帯を利用したスケジュール情報を生成し、Ｄ／Ａ変換部２０７、ＰＡ２０６、及びＬＰＦ２０５を介して、自身と同じ通信システムに属する子局に対してスケジュール情報を通知する。
【００４４】
また、同期信号を送信する場合は、ゼロクロス検出部２１３は、交流電源のゼロクロス点を検出し、通信制御部２０９に通知する。通信制御部２０９は、送信する同期信号の構成を決定すると共に、ゼロクロス検出部２１３から通知されたゼロクロス点を基準として同期信号の送信タイミングを決定し、これらを同期信号送受信部２１２に通知する。同期信号送受信部２１２は、通信制御部２０９から通知された情報に基づいて同期信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部２０７、ＰＡ２０６、及びＬＰＦ２０５を介して、生成した同期信号を通信制御部２０９から指示されたタイミングで送信する。
【００４５】
なお、子局１０２、１０３、１０４、１１２、並びに１１３は、図１４の構成であっても、図２の構成であっても構わない。また、図２の構成では、ＢＰＦ２０２、ＡＧＣ２０３、及びＡ／Ｄ変換部２０４の機能ブロックと、ＬＰＦ２０５、ＰＡ２０６、及びＤ／Ａ変換部２０７の機能ブロックとは、フレームデータの送受信と同期信号の送受信とで共用されているが、これらの機能ブロックを共用せずに、同期信号の送受信のためにこれらの機能ブロックの一部または全部を追加してもよい。
【００４６】
次に、同期信号の送信タイミングの決定方法について説明する。図３は、日本やアメリカで使用されている、単相の交流電源の電圧波形を示す図である。図３を参照して、電力線通信装置をコンセントに差して使用する場合、コンセントへの差し込み方向によって、波形３０１もしくは波形３０２のいずれかが得られる。波形３０１は、時刻ｔ１に位相が０度の点、すなわちゼロクロス点が存在する。その後、位相が３６０度回転する時刻ｔ２において、再び位相が０度となる。波形３０２は、波形３０１と逆位相となっており、時刻ｔ１と時刻ｔ２の中間に位置する時刻ｔ３において位相が０度となる。
【００４７】
コンセントから電源供給を受けるあらゆる電気機器は、これら波形３０１もしくは波形３０２のいずれかの電圧波形を検出することが可能であり、自身が検出した電圧波形の位相が０度および１８０度の点を同期信号の送信タイミングとすることで、他の電力線通信装置との同期が可能となる。また、位相が０度および１８０度のすべての点で同期信号を送信する必要はなく、位相が０度および１８０度の点を基点として、位相にして１８０度の整数倍の期間を同期信号の送受信周期とすることでも、他の電力線通信装置との同期が可能である。
【００４８】
図４は、ヨーロッパ等で使用されている、三相の交流電源の電圧波形を示す図である。図４を参照して、電力線通信装置をコンセントに差して使用する場合、コンセントへの差し込み方向によって、波形４０１、波形４０２、もしくは波形４０３の三種類の電圧波形と、これらと１８０度位相が反転した電圧波形との合計６種類の電圧波形のうちいずれかが得られる。したがって、コンセントから電源供給を受けるあらゆる電気機器は、自身が検出した電圧波形の位相が０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、及び３００度の点を同期信号の送信タイミングとすることで、他の電力線通信装置との同期が可能となる。なお、図３の単相交流電源の場合と同様に、位相が０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、及び３００度のすべての点で同期信号を送信する必要はなく、これらのいずれかの位相の点を基点として、位相にして６０度の整数倍の期間を同期信号の送受信周期とすることでも、他の電力線通信装置との同期が可能である。
【００４９】
親局１０１並びに親局１１１は、上述した方法で互いに同期する。図５に、本発明の第１の実施形態における同期信号と、ＴＤＭを実現するための時間スロットの構成例を示す。図５では、交流電源電圧５１１の波形の位相が０度の点を起点として、電源周期にして１．５周期分の時間を共存通信区間としている。時刻ｔ（ｊ）に交流電源電圧５１１の波形の位相が０度となり、その時刻から共存通信区間１が開始される。共存通信区間１は、時刻ｔ（ｊ）から交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｊ＋１）で終了し、次の共存通信区間２が開始される。共存通信区間２は、時刻ｔ（ｊ＋１）から交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間が経過した時刻ｔ（ｊ＋２）で終了する。なお、図には明示していないが、時刻ｔ（ｊ＋２）から更に次の共存通信区間が開始され、交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間毎に共存通信区間が繰り返されると考えてよい。同様に、時刻ｔ（ｊ）以前にも、交流電源電圧５１１の１．５周期分の時間毎に共存通信区間が繰り返されてきていると考えてもよい。
【００５０】
各共存通信区間の先頭には、同期信号を送受信するための時間領域が設けられている。共存通信区間１には、その先頭時刻であるｔ（ｊ）を開始時刻として、同期信号送受信領域５０１が設けられる。同様に、共存通信区間２には、先頭時刻ｔ（ｊ＋１）を開始時刻として、同期信号送受信領域５０２が設けられている。これら２つの共存通信区間の前後に存在する共存通信区間にも、同様に、それらの先頭時刻を開始時刻として、同様に同期信号送受信領域が設けられる。これら複数の同期信号送受信領域は、一般的にはすべて同じだけの時間を占有する。親局１０１並びに親局１１１は、これらの同期信号送受信領域において同期信号を送受信することで、ＴＤＭによる通信媒体１２１の共有を実現する。
【００５１】
また、図５では、複数の電力線通信システムがＴＤＭによって通信媒体１２１を共有するための手段として、共存通信区間内に３つの時間スロットを設けている。共存通信区間１では、先頭時刻ｔ（ｊ）から同期信号送受信領域５０１が設けられているが、その直後から共存通信区間１が終了する時刻ｔ（ｊ＋１）までを三等分するように、スロット１、スロット２、及びスロット３が設けられる。親局１０１並びに親局１１１は、同期信号送受信領域内において送受信する同期信号を用いて、これらの時間スロットを確保する。なお、本実施の形態では、共存通信区間内に３つの等しい長さのスロットを設けているが、スロットの数は３つに制限されるものではない。また、共存通信区間内に設けられるスロットは、必ずしもすべて同じ長さである必要はない。さらには、共存通信区間を周波数方向に複数に分割することにより、時間方向と周波数方向とに区切られたスロットを設けてもよい。
【００５２】
さらに、図６には、本発明の第１の実施形態に係る同期信号の構成例を示す。図６の例では、同期信号は３つの時間フィールドＨ１、Ｈ２、並びにＨ３によって構成されている。共存通信区間１において、スロット１を利用したい場合、親局１０１並びに親局１１１は、同期信号送受信領域５０１におけるフィールドＨ１に既定の信号を送信する。同様に、共存通信区間１において、スロット２を利用したい場合は同期信号送受信領域５０１におけるフィールドＨ２に、スロット３を利用したい場合はフィールドＨ３に既定の信号を送信する。このようにすることで、親局１０１並びに親局１１１は、自身（ならびに自身が属する通信システム）が利用する時間スロットを確保することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、同期信号に３つのフィールドを設けているが、フィールドの数は３つに制限されるものではなく、スロットの数に応じて変更される。また、同期信号には、フィールドＨ１、Ｈ２、Ｈ３（およびスロット数に応じて追加されるフィールド）以外にも、これらのフィールドに信号を送信する権利を獲得するためのネゴシエーションに用いられるフィールドや、スロットの確保とは無関係にシステム間の同期を計るためだけに存在するフィールド等があっても構わない。
【００５４】
図７に、本発明の第１の実施形態における通信システムの共存状態の例を示す。図７において、交流電源電圧６１１に同期したノイズ６１２が通信媒体７２１上に存在している。図７では、ノイズ６１２の波形の振れ幅が大きいほど強いノイズが存在することを表している。すなわち、交流電源電圧６１１の位相が０度の点から、電源周期のおよそ４０％の期間に渡って、比較的強いノイズが存在することになる。なお、図７では、説明を簡略化するため、図５における同期信号送受信領域を省略してある。
【００５５】
このようなノイズが存在する状態で、電力線通信システム１００がスロット１とスロット３とを、電力線通信システム１１０がスロット２を、それぞれ確保している場合を考える。
【００５６】
共存通信区間１においては、強いノイズが存在する領域が２回出現する（すなわち、領域６０１と領域６０２とが出現する）。これらの領域６０１と領域６０２とは、共に電力線通信システム１００が通信媒体１２１を占有している時間と重なっている。また、共存通信区間２においては、強いノイズが存在する領域が１回出現する（すなわち、領域６０３が出現する）。領域６０３は、電力線通信システム１１０が通信媒体１２１を占有している時間と重なっている。このように、共存通信区間１においては、電力線通信システム１００は比較的劣悪な通信路状態での通信を強いられ、電力線通信システム１１０は良好な通信路状態での通信が可能となる。
【００５７】
一方、共存通信区間２においては、電力線通信システム１００は良好な通信路状態での通信が可能であり、電力線通信システム１１０は比較的劣悪な通信路状態での通信を強いられる。従って、図１８を用いて説明した従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法と比較すると、共存通信区間周期を交流電源周期の１．５倍に設定することで、通信媒体１２１を共有する各システムに対して、公平な通信路状態を提供することが可能となったことが分かる。
【００５８】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、交流電源周期に同期したノイズやインピーダンスの変動が存在する場合には、各共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期，Ａ：交流電源周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、共存通信区間周期と交流電源周期に同期したノイズのタイミングをずらすことができ、２つ以上の電力線通信システムにおいて時分割された通信区間の伝送路状態による影響を公平にすることができる。なお、通信媒体上のノイズやインピーダンスの変動は、交流電源周期の半周期に同期して発生する場合も多く、その場合は、共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図である。図８では、通信システムとして、単一の電力線通信システム７００が通信媒体７２１上に存在しており、この通信システム７００に属する複数の通信装置が１つの電力線７２１を共有している。
【００６０】
図８において、電力線通信システム７００は、親局７０１と子局７０２、及び子局７０３から構成されている。電力線通信システム７００において、親局７０１がスケジュール情報を送信し、子局７０２及び子局７０３が、そのスケジュール情報を受信することにより、電力線通信システム７００内で通信を行う。
【００６１】
電力線通信システム７００内での同期は、親局７０１が周期的に送信するスケジュール情報を含むフレームによって行われる。子局７０２及び子局７０３は、スケジュール情報を含むフレームを受信すると、当該フレームに記載されているスケジュールに基づいて自身がデータフレームを送信可能な時間帯を決定する。スケジュール情報を含むフレームの送信タイミングは、第１の実施形態と同様に、交流電源のゼロクロス点を基準とすればよい。
【００６２】
図９は、本発明の第２の実施形態におけるスケジュール情報の構成例を示す図である。図９を参照して、スケジュール情報は、スケジュール数フィールドと、リンクＩＤフィールドと終了時間フィールドとの複数の組から構成される。スケジュール数フィールドは、リンクＩＤフィールドと終了時間フィールドとが何組あるかを示すフィールドである。リンクＩＤフィールドは、データフレームを送信可能な通信リンクを一意に識別するための識別子が記載されるフィールドである。また、リンクＩＤフィールドは、例えばデータフレームを送信したい子局７０２が親局７０１に送信時間の依頼を行うことで、親局７０１から割り当てられる識別子であってもよい。
【００６３】
終了時間フィールドは、その直前のリンクＩＤフィールドで指定された通信リンクが通信可能な時間の終了時刻が記載されるフィールドである。より具体的には、リンクＩＤフィールドｎによって識別される通信リンクは、スケジュール情報を受信し始めた時刻を０として、終了時間フィールド（ｎ−１）に記載された時刻の直後から終了時間フィールドｎに記載された時刻までの間、データフレームの送信が可能である。ただし、ｎは１以上、かつスケジュール数フィールドに記載された値から決定されるリンクＩＤフィールドと終了時間フィールドとの組の個数以下の値である。なお、終了時間フィールドの基点となる時刻は、スケジュール情報を受信完了した時刻など、スケジュール情報を受信し始めた時刻以外を用いてもよい。
【００６４】
図１０は、スケジュール情報に設定される値の一例である。図１０に示すスケジュール情報では、２つの通信リンクに通信時間が割り当てられている例を示している。また、終了時間フィールドの値は、ｍｓｅｃ単位とする。スケジュール数フィールドは、時間を割り当てた通信リンク数に等しい、“２”という値が設定されている。続くリンクＩＤ１フィールドには、スケジュール情報受信後、第１にデータフレームが送信可能となる通信リンクのＩＤが格納される。終了時間１フィールドには、リンクＩＤ１フィールドで示された通信リンクがデータフレームを送信可能な時間帯の終了時刻が格納される。ここでは、リンクＩＤ１フィールドには“１”が、終了時間１フィールドには“１０”が設定されている。このため、リンクＩＤが“１”で識別される通信リンクは、スケジュール情報受信後、スケジュール情報を受信し始めた時刻を起点として１０ｍｓｅｃが経過するまでの間、データフレームの送信が可能となる。
【００６５】
続いて、リンクＩＤ２フィールドには“２”が、終了時間２フィールドには“２５”が設定されている。従って、リンクＩＤが“２”で識別される通信リンクは、スケジュール情報を受信し始めた時刻から１０ｍｓｅｃ経過後から２５ｍｓｅｃ後までの間、データフレームの送信が可能となる。ここで、第１の実施形態と同様に、共存通信区間周期を交流電源周期の１．５倍と設定するとすれば、５０Ｈｚ時で３０ｍｓｅｃ、６０Ｈｚ時で２５ｍｓｅｃとなる。６０Ｈｚの場合は、図１０に示したスケジュール情報で、共存通信区間周期すべてのスケジュールが示されているが、５０Ｈｚの場合は、スケジュール情報受信開始時刻から２５ｍｓｅｃ経過後から３０ｍｓｅｃ後までの間の５ｍｓｅｃに空き時間が発生する。この時間は、いずれの通信装置もデータフレームを送信しなくてもよいが、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）などを用いた非独占的な時間領域に利用してもよい。また、通信システム内での制御信号の送受信に利用してもよい。
【００６６】
本発明の第２の実施形態に係る親局７０１、子局７０２、及び子局７０３の装置構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６７】
本実施形態におけるスケジュール情報を含むフレームと、ＴＤＭを実現するための時間スロット構成は、第１の実施形態と同様に図５によって示すことができる。ただし、各同期信号送受信領域において送受信される信号が、図６で示される同期信号ではなく、図９で示されるスケジュール情報を含むフレームである点が第１の実施形態と異なる。また、本発明の第２の実施形態における通信システム内の通信装置の共存状態は、第１の実施形態と同様に図７で示すことができる。
【００６８】
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態の場合と同様に、交流電源周期に同期したノイズやインピーダンスの変動が存在する場合には、共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期，Ａ：交流電源周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、共存通信区間周期と交流電源周期に同期したノイズのタイミングをずらすことができ、単一の電力線通信システム内の複数の通信装置に対して、伝送路状態の影響を公平にすることができることがわかる。なお、第１の実施形態の場合と同様に、交流電源周期の半周期に同期して発生するノイズやインピーダンスの変動に対しては、共存通信区間周期をＮ×Ｍ＋Ａ（Ｎ：任意の整数，Ｍ：交流電源周期の半周期，Ａ：交流電源周期の半周期の整数倍ではない任意のオフセット値）に設定することにより、同様の効果を得ることができる。
【００６９】
なお、以上２つの実施形態では、上記共存区間通信周期“Ｎ×Ｍ＋Ａ”及びオフセット値Ａを固定にしたが、これらを可変にすることでも同様の効果を得ることが可能となる。特に日本国内などで、交流電源周期が５０Ｈｚの地域と６０Ｈｚの地域にて共存制御を行う場合、上記共存通信区間を交流電源周期に基づいて固定すると、１通信区間の時間が５０Ｈｚの地域と６０Ｈｚの地域とで異なってしまう。電力線通信は不安定な伝送路で通信を行う関係上、データ伝送フレームのヘッダ領域が大きくなっており（一例では８０μＳｅｃ程度）、通信区間長がばらつくと通信効率がばらつく結果となってしまう。これを防ぐため、本発明の通信装置は、交流電源周期に応じて共存区間通信周期と電源周期との割合を変えることにより、地域による通信効率のばらつきの発生を抑えることができる。また、二相電源のゼロクロス点を用いても同様の効果を得ることが可能である。
【００７０】
具体的には、ゼロクロス検出部２１３は、交流電源周期を自動的に検出し、通信制御部２０９に通知する機能をさらに備えてもよい。例えば、ゼロクロス検出部２１３は、交流電源周期が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを自動的に検出し、通信制御部２０９に通知する。これによって、通信制御部２０９は、交流電源周期の値に応じて、共存通信区間周期を最適に決定することができる。
【００７１】
また、上述した各実施形態で説明した同期信号送受信部２１２、及び通信制御部２０９等の各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。または、自システム内での通信に関与する部分と共存信号の送受信に関与する部分とを、それぞれ個別のＬＳＩとしてチップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００７２】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【００７３】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００７４】
また、上記した各実施形態は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現してもよい。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。ここで、記録媒体とは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク、メモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。
【００７５】
本発明を含む通信装置は、イーサネット（登録商標）インターフェース、ＩＥＥＥ１３９４インターフェース、ＵＳＢインターフェース等の信号インターフェースを電力線通信のインターフェースに変換するアダプタの形態を取ることによって、各種のインターフェースを有するパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステム等のマルチメディア機器に接続することができる。これによって、電力線を媒体としたマルチメディアデータ等のデジタルデータを高速伝送するネットワークシステムを構築することが可能となる。この結果、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに敷設することなく、家庭、オフィス等に既に設置されている電力線をそのままネットワーク回線として利用できるので、コスト面、設置の容易性からその利便性は大きい。
【００７６】
また、将来的にはパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステムなどのマルチメディア機器が本発明を含む機能を内蔵することにより、マルチメディア機器の電源コードを介して機器間のデータ伝送が可能になる。この場合、アダプタやイーサネット（登録商標）ケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＵＳＢケーブルなどが不要になり、配線が簡略化される。
【００７７】
また、ルータを介してインターネットへの接続や、無線ＬＡＮや従来の有線ケーブルのＬＡＮにハブ等を用いて接続することができるので、本発明の通信システムを用いたＬＡＮシステムの拡張に何らの問題も生じない。
【００７８】
また以下に、上記実施形態で説明した発明を実際のネットワークシステムに応用した例を示す。図１１は、本発明を電力線伝送に適用したネットワークシステム例を示す図である。図１１では、本発明の機能を備えたアダプタを介して、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ、デジタルテレビ、ホームサーバシステム等のマルチメディア機器が備えるＩＥＥＥ１３９４のインタフェースやＵＳＢインタフェース等と電力線とを接続している。これにより、電力線を媒体としたマルチメディアデータ等のデジタルデータを高速伝送できるネットワークシステムを構築することができる。このシステムでは、従来の有線ＬＡＮのようにネットワークケーブルを新たに設置することなく、家庭やオフィス等にすでに設置されてる電力線をそのままネットワーク回線として利用できるので、コスト面及び設置容易の面からその利便性は大きい。
【００７９】
上記の形態は、既存のマルチメディア機器の信号インタフェースを、電力線通信のインタフェースに変換するアダプタを介すことによって、既存の機器を電力線通信に適用する例である。しかし、将来的には、マルチメディア機器が本発明の機能を内蔵することにより、マルチメディア機器の電源コードを介して機器間のデータ伝送が可能になる。この場合、図１１に示したアダプタやＩＥＥＥ１３９４ケーブルやＵＳＢケーブルが不要になり、配線が簡素化される。また、ルータを介したインターネットへの接続や、無線／有線ＬＡＮにハブ等を用いて接続することができるので、本発明の電力線伝送システムを用いたＬＡＮシステムの拡張も可能である。また、電力線伝送方式では、通信データが電力線を介して流されるため、無線ＬＡＮのように電波が傍受されてデータが漏洩するという問題が生じない。よって、電力線伝送方式は、セキュリティの面からのデータ保護にも効果を有する。もちろん、電力線を流れるデータは、例えばＩＰプロトコルにおけるＩＰｓｅｃ、コンテンツ自身の暗号化、その他のＤＲＭ方式等で保護される。
【００８０】
このように、コンテンツの暗号化による著作権保護機能や本発明の効果である公平な通信媒体の利用を含めた機能を実装することによって、電力線を用いた高品質なＡＶコンテンツの伝送が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の通信装置は、複数の通信システム間で公平なデータ通信を実現すること等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態における通信装置の構成例を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態における単相交流電源の電圧波形を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態における三相交流電源の電圧波形を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態における共存通信区間の構成例を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態における同期信号の構成例を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態における通信システムの共存状態の例を示す図
【図８】本発明の第２の実施形態における通信装置を用いた通信システムの概略構成を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態におけるスケジュール情報の構成例を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態におけるスケジュール情報に設定される値の一例を示す図
【図１１】本発明を電力線伝送に適用したネットワークシステム例を示す図
【図１２】インターネットへアクセスする際の一般的な通信システムの構成を示す図
【図１３】変換アダプタを用いた通信システムの構成を示す図
【図１４】一般的な電力線通信モデムの内部構成を示すブロック図
【図１５】図１３に示す通信システムに２台の電力線通信装置２７０１及び２７０２を加えた通信システムの構成を示す図
【図１６Ａ】電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０１と電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ２６０２との間でのデータ通信の状況を示す図
【図１６Ｂ】電力線通信装置２７０１と電力線通信装置２７０２との間でのデータ通信の状況を示す図
【図１６Ｃ】図１６Ａと図１６Ｂとのデータ通信を時間軸および周波数軸上で重ね合わせて表示した図
【図１７】従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法を簡潔に示す図
【図１８】従来の時分割で電力線通信媒体を共有する方法における問題点を説明する図
【図１９】デジタルデータ通信における一般的なフレーム構成を示す図
【符号の説明】
【００８３】
１００、１１０、７００    電力線通信システム
１０１〜１０４、１１１〜１１３、７０１〜７０３    通信装置
２０１、２８０１    ＡＦＥ
２０２、２８０２    ＢＰＦ
２０３、２８０３    ＡＧＣ
２０４、２８０４    Ａ／Ｄ変換部
２０５、２８０５    ＬＰＦ
２０６、２８０６    ＰＡ
２０７、２８０７    Ｄ／Ａ変換部
２０８、２８０８    デジタル変調部
２０９、２８０９    通信制御部
２１０、２８１０    イーサネット（登録商標）Ｉ／Ｆ部
２１１、２８１１    イーサネット（登録商標）
２１２    同期信号送受信部
２１３    ゼロクロス検出部
２５０１    パソコン
２５０２    ブロードバンドルータ
２５１１、２６１３    イーサネット（登録商標）
２５１２    アクセス回線
２５２１    宅内ネットワーク
２５２２    インターネット
２６０１、２６０２    電力線通信−イーサネット（登録商標）変換アダプタ
２６１４    宅内電力線
２７０１、２７０２    電力線通信装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007116835.tif 000024
【図２】
2007116835.tif 000025
【図３】
2007116835.tif 000026
【図４】
2007116835.tif 000027
【図５】
2007116835.tif 000028
【図６】
2007116835.tif 000029
【図７】
2007116835.tif 000030
【図８】
2007116835.tif 000031
【図９】
2007116835.tif 000032
【図１０】
2007116835.tif 000033
【図１１】
2007116835.tif 000034
【図１２】
2007116835.tif 000035
【図１３】
2007116835.tif 000036
【図１４】
2007116835.tif 000037
【図１５】
2007116835.tif 000038
【図１６Ａ】
2007116835.tif 000039
【図１６Ｂ】
2007116835.tif 000040
【図１６Ｃ】
2007116835.tif 000041
【図１７】
2007116835.tif 000042
【図１８】
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【図１９】
2007116835.tif 000044
【国際調査報告】
2007116835.tif 000045
2007116835.tif 000046