(57)【要約】【課題】複数の通信装置による電力線搬送通信を共存させる。【解決手段】電力線搬送通信システム１では、各モデムが、商用電源のゼロクロス点に基づいて生成される基準タイミングを取得し、この基準タイミングによって設定される基準区間の中で、基準タイミングを境にした前区間（区間Ａ）で１組のベストエフォート型モデムが通信を行い、基準タイミングを境にした後区間（区間Ｂ）を時分割によって設定した２つの区間で２組の帯域保証型モデムがそれぞれ通信を行う。【選択図】図１０
2007028492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムであって、
各通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、を備え、
伝送速度を保証すべき１または複数の通信装置は、前記基準区間の中で、前記基準タイミングを境にして前または後のいずれか一方の、それぞれ異なる通信区間において通信を行う
電力線搬送通信システム。
【請求項２】
伝送速度を保証すべき前記通信装置は、
前記基準タイミングを含み、前記区間設定部により得られた複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力が変化するか否かを検出する第１電力検出部と、
通信開始に際し、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を前記第１電力検出部が検出したことを条件として、前記複数の通信区間の中で、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を前記第１電力検出部が検出しない通信区間に、自己の通信区間を設定する第１通信設定部と、を備えた
請求項１記載の電力線搬送通信システム。
【請求項３】
伝送速度を保証すべき前記通信装置において、
前記第１通信設定部は、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を前記第１電力検出部が検出しないことを条件として、自己の通信終了タイミングまたは通信開始タイミングを前記基準タイミングに同期させる
請求項２記載の電力線搬送通信システム。
【請求項４】
前記複数の通信装置の中で、伝送速度を保証しなくてもよい通信装置は、
前記タイミング取得部が、前記電力線から受信した信号電力が定期的に変化するタイミングを検出し、そのタイミングを前記基準タイミングとして特定するとともに、
その特定した基準タイミングを境にして前または後のいずれか一方のうち、伝送速度を保証すべき前記通信装置が通信を行わない方で通信を行うように、前記複数の通信区間の中から自己の通信区間を設定する第２通信設定部、を備えた
請求項１記載の電力線搬送通信システム。
【請求項５】
伝送速度を保証しなくてもよい前記通信装置において、
前記第２通信設定部は、前記タイミング取得部が前記基準タイミングを特定できないことを条件として、所望のタイミングで通信を開始するように自己の通信区間を設定する
請求項４記載の電力線搬送通信システム。
【請求項６】
伝送速度を保証しなくてもよい前記通信装置において、
前記第２通信設定部は、前記タイミング取得部が前記基準タイミングを特定できるようになったことを条件として、前記基準区間の中で、その基準タイミングを境にして前または後のいずれか一方のうち、伝送速度を保証すべき前記通信装置が通信を行わない方に、自己の通信区間を設定する
請求項５記載の電力線搬送通信システム。
【請求項７】
宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムにおける通信方法であって、
各通信装置が、前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得し、
各通信装置が、前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定し、
前記複数の通信装置の中で、伝送速度を保証すべき１つの通信装置が、前記基準区間の中で、前記基準タイミングの直後の通信区間において通信を行い、
前記複数の通信装置の中で、伝送速度を保証すべき他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出し、
伝送速度を保証すべき前記他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の中から、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を検出しない通信区間を選択し、その通信区間において通信を行う
通信方法。
【請求項８】
伝送速度を保証すべき前記他の通信装置が、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を検出しなくなったことを条件として、自己の通信開始タイミングを前記基準タイミングに同期させる
請求項７記載の通信方法。
【請求項９】
宅内の電力線に接続され、当該電力線を利用し、伝送速度を保証すべき通信を行う通信装置であって、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、
自己の通信が前記基準タイミングから開始されるか、または、前記基準タイミングで終了するように、前記基準区間の中から自己の通信区間を設定する第１通信設定部と、
を備えた通信装置。
【請求項１０】
前記基準タイミングを含み、前記区間設定部により得られた複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力が変化するか否かを検出する第１電力検出部を備え、
前記第１通信設定部は、通信開始に際し、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を前記第１電力検出部が検出したことを条件として、前記複数の通信区間の中から、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を前記第１電力検出部が検出しない区間に、自己の通信区間を設定する
請求項９記載の通信装置。
【請求項１１】
前記第１通信設定部は、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を前記第１電力検出部が検出しないことを条件として、自己の通信終了タイミングまたは通信開始タイミングを前記基準タイミングに同期させる
請求項１０記載の通信装置。
【請求項１２】
同一の宅外変圧器から複数の宅内に配設された電力線を利用し、各宅内の通信装置間で通信を行う電力線搬送通信システムであって、
前記複数の宅内の各通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、を備え、
前記複数の宅内の通信装置の中で、前記基準区間の中で、前記基準タイミングを境にして前または後のいずれか一方の、それぞれ異なる通信区間において通信を行う
電力線搬送通信システム。
【請求項１３】
伝送速度を保証すべき前記通信装置は、
前記基準タイミングを含み、前記区間設定部により得られた複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力が変化するか否かを検出する第３電力検出部と、
通信開始に際し、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を前記第３電力検出部が検出したことを条件として、前記複数の通信区間の中で、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を前記第３電力検出部が検出しない通信区間に、自己の通信区間を設定する第３通信設定部と、を備えた
請求項１２記載の電力線搬送通信システム。
【請求項１４】
伝送速度を保証すべき前記通信装置において、
前記第３通信設定部は、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を前記第３電力検出部が検出しないことを条件として、自己の通信終了タイミングまたは通信開始タイミングを前記基準タイミングに同期させる
請求項１３記載の電力線搬送通信システム。
【請求項１５】
同一の宅外変圧器から複数の宅内に配設された電力線を利用し、各宅内の通信装置間で通信を行う電力線搬送通信システムにおける通信方法であって、
各通信装置が、前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得し、
各通信装置が、前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定し、
伝送速度を保証すべき１つの通信装置が、前記基準区間の中で、前記基準タイミングの直後の通信区間において通信を行い、
伝送速度を保証すべき他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出し、
伝送速度を保証すべき前記他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の中から、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を検出しない通信区間を選択し、その通信区間において通信を行う
通信方法。
【請求項１６】
伝送速度を保証すべき前記他の通信装置が、前記基準タイミングを境にした信号電力の変化を検出しなくなったことを条件として、自己の通信開始タイミングを前記基準タイミングに同期させる
請求項１５記載の通信方法。
【請求項１７】
宅内の電力線のみを利用して通信装置間で通信を行う第１システムと、前記宅内の通信装置が宅内の電力線を利用して宅外の通信装置と通信を行う第２システムと、を含む電力線搬送通信システムであって、
前記第１システム内の通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、
前記基準区間のいずれかの通信区間において、予め割り当てられた第１周波数帯域にて通信を行うように、自己の通信区間を設定する第４通信設定部と、
前記自己の通信区間内において、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出することで、前記第２システムによる通信を検出する通信検出部と、
前記第２システムによる通信を検出しないことを条件として、自己の通信の周波数帯域を、前記第１周波数帯域に加えて、前記第２システムに予め割り当てられた第２周波数帯域まで拡張する帯域設定部と、を備えた
電力線搬送通信システム。
【請求項１８】
宅内の電力線のみを利用して通信装置間で通信を行う第１システムと、前記宅内の通信装置が宅内の電力線を利用して宅外の通信装置と通信を行う第２システムと、を含む電力線搬送通信システムにおける通信方法であって、
前記第１システム内の通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得し、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定し、
前記基準区間のいずれかの通信区間において、予め割り当てられた第１周波数帯域にて通信を行うように、自己の通信区間を設定し、
前記自己の通信区間内において、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出することで、前記第２システムによる通信を検出し、
前記第２システムによる通信を検出しないことを条件として、自己の通信の周波数帯域を、前記第１周波数帯域に加えて、前記第２システムに予め割り当てられた第２周波数帯域まで拡張する
通信方法。
【請求項１９】
宅内の電力線のみを利用して通信を行う通信装置であって、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、
前記基準区間のいずれかの通信区間において、予め割り当てられた第１周波数帯域にて通信を行うように、自己の通信区間を設定する第４通信設定部と、
前記自己の通信区間内において、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出することで、宅外の他の通信装置にアクセスする他の通信を検出する通信検出部と、
前記他の通信を検出しないことを条件として、自己の通信の周波数帯域を、前記第１周波数帯域に加えて、前記他の通信に予め割り当てられた第２周波数帯域まで拡張する帯域設定部と、
を備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、宅内の通信装置がその宅内の電力線を利用して、宅内の他の通信装置または宅外の通信装置と通信を行う電力線搬送通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線（一般に電灯線とも称する）を利用して通信を行う電力線搬送通信は１５０ｋＨｚから４５０ｋＨｚを利用するものと、２ＭＨｚから３０ＭＨｚを利用するものがあり、日本では前者の周波数帯を利用する装置のみ認可されている。近年、後者の周波数帯を利用する装置が米国において認可され、日本においても現在認可に向けて利用条件の検討が行われている。後者の周波数帯を利用する通信装置は高速伝送が可能であることから、様々な用途が提案されており、今後普及が進むことが予想される。
なお、電力線搬送通信について開示されている特許文献として、たとえば以下のものを挙げることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９７１４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６８０４５号公報
【特許文献３】特開２００２−０７７０９９号公報
【特許文献４】特開２００２−３６８８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電力線を利用する通信装置には様々な方式が存在する。例えば、変調方式としてはＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などがあり、伝送方式としては単一キャリア方式、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式があり、またスペクトラム拡散方式といった方式も利用されている。これらの仕様が異なると互いに通信することができない。同じＯＦＤＭ方式であっても、占有帯域幅、サブキャリア間隔、サブキャリアの変調方式、同期信号、符号方式、アクセス制御方式、データフォーマットなどの仕様のうちどれか１つでも異なると互いに通信することができない。
このように、電力線搬送通信では、互いに通信することのできない異なる方式の装置が同じ家庭に存在すると、両者の送信信号が衝突を起こし通信不良が発生する。最悪の場合には双方とも全く通信することができない状況が発生する。今後電力線搬送通信システムが普及したときには、通信装置間の共存問題が顕著となることが予想される。
【０００５】
ここで、通信方式が異なる通信装置を同一ネットワークで共存させるための従来の無線通信技術として以下の（１）〜（３）を、現状そのままでは電力線搬送通信に適用することが難しい理由について、以下順に説明する。
（１）キャリアセンスを用いた共存
（２）周波数分割による共存
（３）時分割による共存
【０００６】
（１）キャリアセンスを用いた共存
キャリアセンスを用いた通信では、各通信装置は、送信前に伝送路を観測して受信電力レベルから他の通信装置が送信中でないことを確認した後にデータを送信する。
しかしながら、電力線搬送通信システムにおいて、各通信装置は、家電機器が発生する雑音、アマチュア無線や短波放送の信号を周波数的にあるいは時間的に避けて通信するよう仕組まれ、非常に小さなＳＮ比の環境で通信を行っている。さらに電力線は分岐が多数ある上、インピーダンスの整合がとれない伝送路であり、受信点における周波数特性は複雑な特性となっている。
したがって、受信信号レベルのような単純なキャリアセンスでは方式の異なる通信装置の有無の判別が困難である。なお、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）ではキャリアセンスの精度を向上するために互いのプリアンブルを検出する方法も採用しているが、方式の異なる装置間では利用できない。
【０００７】
（２）周波数分割による共存
周波数分割による共存とは、各通信装置が利用する周波数帯を違えることで、各通信装置の送信信号の衝突を回避し、互いに干渉せず共存させる方法である。
【０００８】
図１に、電力線搬送通信における宅内のシステム構成を示す。
図１において、分電盤１０からは複数の電灯線が配線されていて、各電灯線にはコンセントや照明装置を初めとする様々な家電製品が接続されている。図１では、分電盤１０からは電灯線１１、１２が取り出されている。電灯線１１には通信装置１３，１４，１７が接続されている。また、電灯線１２には通信装置１５，１６，１８が接続されている。図１に示すシステムにおいて、通信装置１３，１４は同じ通信方式の装置であり、通信装置１５，１６、そして通信装置１７，１８は、それぞれ別々の通信方式を採用する装置である。かかる場合、通信装置１３と通信装置１４の間、通信装置１５と通信装置１６の間、通信装置１７と通信装置１８の間は互いに通信可能であるが、通信方式の異なる組合せ、例えば通信装置１３と通信装置１５の間、通信装置１５と通信装置１７の間では通信することができない。このような通信方式が異なる通信装置が複数存在する状況では、電灯線上の送信信号の衝突が生じる可能性がある。
【０００９】
図１に示した、宅内の電力線搬送通信システムにおいて、周波数分割による共存方法を適用した場合には、たとえば図２に示すように、通信装置１３と通信装置１４が利用する周波数と、通信装置１５と通信装置１６が利用する周波数と、通信装置１７と通信装置１８が利用する周波数とがそれぞれ重ならないように、通信帯域が割り当てられる。
各通信帯域から十分離れた周波数では送信電力が４０〜５０ｄＢ程度低減されるが、近接する周波数帯同士では、各通信装置が送信する信号の帯域外漏洩を十分に低減することができないため、図３に例示するように、バンドギャップを設けることで互いの干渉を低減させるようにするのが一般的である。
【００１０】
しかしながら、電力線搬送通信における信号減衰は５０ｄＢあるいはそれ以上であることが多いために、帯域外漏洩信号であるのか、減衰信号であるのかを区別することができず、実際には通信装置間の送信信号の干渉を防止できない。
この点について、図４に示す宅内の電力線搬送通信システムを参照して、具体的に説明する。
【００１１】
図４に示す電力線搬送通信システムでは、通信装置１３と通信装置１５が同じコンセントあるいは非常に近い場所に設置されている。
図４において、分電盤１０から電灯線１１,１２が引き出されている。電灯線１１には通信装置１３，１４，１５が接続されている。通信装置１３と１５は同じコンセント１９に接続されている。一方、電灯線１２には通信装置１６が接続されている。通信装置１５と通信装置１６は分電盤を介して通信を行っているために伝送距離が長く、かつ、多くの分岐を通過しているために、信号の減衰が大きい。また、通信装置１３は通信装置１５の近くに存在するために、通信装置１３からの送信信号が通信装置１５によって非常に強く受信される。
このとき、通信装置１５が受信する、通信装置１３からの信号と、通信装置１６からの信号の受信電力レベルを図５に示す。図５に示すように、通信装置１６からの信号の減衰が大きいため、その信号の通信装置１５における受信レベルは、通信装置１３の送信信号の帯域外漏洩電力レベルとほぼ同じとなって、通信装置１５が通信装置１６からの信号を正しく受信することが難しい状態となる。
対策として、帯域外漏洩電力をさらに低減させるフィルタを設けることも考えられるが、通信装置の組合せに応じて通信周波数が変更され、伝送速度に応じて通信帯域幅を変える場合があるため、個々の通信ごとに周波数、帯域幅を可変としたバンドパスフィルタが必要となって現実的でない。
【００１２】
（３）時分割による共存
時分割による共存とは、各通信装置が信号を送信するタイミングを異ならせることで互いに共存できるようにする方法である。図１に示した電力線搬送通信システムにおいて、時分割による共存方法では、たとえば図６に示すように、各通信装置１３〜１８による送信信号が時間的に重ならないようにする。
時分割による共存の方法では、各通信装置は自分自身が送信しないときには出力をほぼ完全に停止させることが可能であり、互いの信号による干渉はほとんど生じないが、実際には各通信装置間を調停するためのアクセス制御装置が必要となり、これを短期間ですべての家庭内に実装することは難しいという課題がある。
この点について、図７に示す電力線搬送通信システムを参照して説明する。
【００１３】
図７に示す電力線搬送通信システムは、アクセス制御装置２０が付加された点のみ、図１に示したシステムと異なる。すなわち、図１のシステム同様、通信装置１３と通信装置１４の間、通信装置１５と通信装置１６の間、通信装置１７と通信装置１８の間は互いに通信可能であるが、通信方式の異なる組合せ、例えば通信装置１３と通信装置１５の間、通信装置１５と通信装置１７の間では通信することができない。
図７において、アクセス制御装置２０は各通信装置がどのタイミングで送信するかを指示する装置で、時分割で各通信装置を共存させるための調停機能を有する装置である。仮に、すべての通信装置１３〜１８が同一の通信方式を採用している場合には、このアクセス制御機能は、通信装置１３〜１８のうち１台（親機）に組み込むことも可能であるが、異なる方式の通信装置同士を時分割で共存させるためには、図７に示したように、アクセス制御装置２０は各通信装置から独立してネットワーク上に設ける。そして、このアクセス制御装置２０は、複数の通信方式に対応したうえで、各通信装置からの送信要求を調停し、各通信装置に送信タイミングを指示する必要があるので、かなり複雑な構成とならざるを得ない。
すなわち、時分割による共存方法は、周波数分割による共存方法と比較して、原理的に実現不可能ではないが、上述したアクセス制御装置を各家庭に実装しなければならず、実現に時間がかかる。
【００１４】
以上説明したように、従来の電力線搬送通信システムにおいては、通信方式が異なる複数の通信装置を同一ネットワーク内で共存させることが困難であることが課題である。
【００１５】
なお、上記特許文献１〜３は、同一の通信方式において、低速の通信装置と高速の通信装置を周波数分割で共存させる電力線搬送通信システムについて開示しているが、この技術では上記課題を解決することができない。また、上記特許文献４には、上記アクセス制御装置に相当する管理プロセッサによって、通信方式が異なる複数の通信装置を時分割制御する方法について開示しているが、その具体的な実現方法、たとえば時分割を行うための基準タイミングの生成方法について開示されていない。
【００１６】
上述した課題は、共存できない通信装置がそれぞれ帯域保証型通信を行うときに、一層顕著になる。帯域保証型通信とは、一定の伝送速度を維持することが必要な通信である。
図８に、宅内に配設された通信装置が、ＴＶ（Television）やＰＣ（Personal Computer）などに内蔵され、電灯線を介して通信を行う通信装置による通信例を模式的に表す。図８において、たとえばビデオサーバ（Video Server）からＴＶに対する画像データの伝送（ＣＯＭ１）、オーディオサーバ（Audio Server）からオーディオ機器（Audio）に対する音声データの伝送（ＣＯＭ２）などのリアルタイム伝送などが、帯域保証型通信に相当する。
コンテンツのダウンロードなど一定の伝送速度を維持する必要のないベストエフォート型通信とは異なり、帯域保証型通信では、帯域保証型通信を行う複数の通信装置により送出された信号が電灯線上で衝突すると、データ再送などのリカバリー方法をとることができない。この信号の衝突は、図８では、たとえばＴＶにおける画像の乱れとしてユーザに視認されてしまう。
【００１７】
また、以上の説明では、宅内の同一ネットワーク内の共存について言及してきたが、隣接する家屋でそれぞれ行われる通信についても、通信装置の共存が問題となる場合がある。
【００１８】
図９は、隣接する２つの家屋でそれぞれ行われる電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。
図９において、家屋１０７，１０８には、それぞれ分電盤１０２，１０４が取り付けられる。この分電盤１０２，１０４は、それぞれ低圧配電線１０１，１０３を介して、共通の宅外変圧器１００に接続される。宅外変圧器１００は、他の宅外変圧器１０５とともに、中圧配電線１０６を介して、図示しない発電所から給電を受ける。家屋１０７では、通信装置２１＿１，２１＿２間で電力線搬送通信が行われ、家屋１０８では、通信装置２２＿１，２２＿２間で電力線搬送通信が行われる。
なお、実際には、図９に例示した図と異なり、１つの宅外変圧器１００から２軒の家屋だけでなく、通常数軒〜１０数軒の家屋に低圧配電線を用いて商用電源が供給される。
【００１９】
図９において、家屋１０７，１０８の各家屋内で行われる電力線搬送通信による送出信号は、低圧配電線１０１，１０３、分電盤１０２，１０４、電力計（図示しない）などによって減衰されるため、たとえば家屋１０７内の通信装置２１＿１が送出した信号が家屋１０８内の電力線搬送通信システムに影響を及ぼす場合は少ないと考えられるが、集合住宅のように近接した家屋間では、１つの住宅内の通信装置からの信号が他の住宅内に漏洩し、その信号を他の住宅内の通信装置が送出する信号と衝突する場合があり得る。
【００２０】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、複数の通信装置による通信を共存させた電力線搬送通信システム、通信方法、並びに、そのための通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を克服するために、本発明の第１の観点は、宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムであって、
各通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、を備え、
伝送速度を保証すべき１または複数の通信装置は、前記基準区間の中で、前記基準タイミングを境にして前または後のいずれか一方の、それぞれ異なる通信区間において通信を行う。
【００２２】
なお、基準区間は、基準タイミングを基準にして設定される、一定の通信期間の単位であって、必ずしも基準タイミングの間隔と同一である必要はない。基準区間内に１または複数の基準タイミングが存在してもよい。
【００２３】
上記課題を克服するために、本発明の第２の観点は、宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムにおける通信方法であって、
各通信装置が、前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得し、
各通信装置が、前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定し、
前記複数の通信装置の中で、伝送速度を保証すべき１つの通信装置が、前記基準区間の中で、前記基準タイミングの直後の通信区間において通信を行い、
前記複数の通信装置の中で、伝送速度を保証すべき他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出し、
伝送速度を保証すべき前記他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の中から、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を検出しない通信区間を選択し、その通信区間において通信を行う。
【００２４】
上記課題を克服するために、本発明の第３の観点は、宅内の電力線に接続され、当該電力線を利用し、伝送速度を保証すべき通信を行う通信装置であって、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、
自己の通信が前記基準タイミングから開始されるか、または、前記基準タイミングで終了するように、前記基準区間の中から自己の通信区間を設定する第１通信設定部と、
を備える。
【００２５】
上記課題を克服するために、本発明の第４の観点は、同一の宅外変圧器から複数の宅内に配設された電力線を利用し、各宅内の通信装置間で通信を行う電力線搬送通信システムであって、
前記複数の宅内の各通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、を備え、
前記複数の宅内の通信装置の中で、前記基準区間の中で、前記基準タイミングを境にして前または後のいずれか一方の、それぞれ異なる通信区間において通信を行う。
【００２６】
上記課題を克服するために、本発明の第５の観点は、同一の宅外変圧器から複数の宅内に配設された電力線を利用し、各宅内の通信装置間で通信を行う電力線搬送通信システムにおける通信方法であって、
各通信装置が、前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得し、
各通信装置が、前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定し、
伝送速度を保証すべき１つの通信装置が、前記基準区間の中で、前記基準タイミングの直後の通信区間において通信を行い、
伝送速度を保証すべき他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の区間開始タイミングを境にして、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出し、
伝送速度を保証すべき前記他の通信装置が、前記基準区間の複数の通信区間の中から、対応する区間開始タイミングを境にした信号電力の変化を検出しない通信区間を選択し、その通信区間において通信を行う。
【００２７】
上記課題を克服するために、本発明の第６の観点は、宅内の電力線のみを利用して通信装置間で通信を行う第１システムと、前記宅内の通信装置が宅内の電力線を利用して宅外の通信装置と通信を行う第２システムと、を含む電力線搬送通信システムであって、
前記第１システム内の通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、
前記基準区間のいずれかの通信区間において、予め割り当てられた第１周波数帯域にて通信を行うように、自己の通信区間を設定する第４通信設定部と、
前記自己の通信区間内において、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出することで、前記第２システムによる通信を検出する通信検出部と、
前記第２システムによる通信を検出しないことを条件として、自己の通信の周波数帯域を、前記第１周波数帯域に加えて、前記第２システムに予め割り当てられた第２周波数帯域まで拡張する帯域設定部と、を備える。
【００２８】
上記課題を克服するために、本発明の第７の観点は、宅内の電力線のみを利用して通信装置間で通信を行う第１システムと、前記宅内の通信装置が宅内の電力線を利用して宅外の通信装置と通信を行う第２システムと、を含む電力線搬送通信システムにおける通信方法であって、
前記第１システム内の通信装置は、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得し、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定し、
前記基準区間のいずれかの通信区間において、予め割り当てられた第１周波数帯域にて通信を行うように、自己の通信区間を設定し、
前記自己の通信区間内において、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出することで、前記第２システムによる通信を検出し、
前記第２システムによる通信を検出しないことを条件として、自己の通信の周波数帯域を、前記第１周波数帯域に加えて、前記第２システムに予め割り当てられた第２周波数帯域まで拡張する。
【００２９】
上記課題を克服するために、本発明の第８の観点は、宅内の電力線のみを利用して通信を行う通信装置であって、
前記電力線に供給される商用電源電圧のゼロクロス点に基づいて、一定間隔の基準タイミングを取得するタイミング取得部と、
前記基準タイミングの間隔を１または複数の区間に分割し、この分割によって得られた区間を通信区間の単位として、前記基準タイミングの前後に１または複数の通信区間を含む基準区間を設定する区間設定部と、
前記基準区間のいずれかの通信区間において、予め割り当てられた第１周波数帯域にて通信を行うように、自己の通信区間を設定する第４通信設定部と、
前記自己の通信区間内において、前記電力線から受信した信号電力の変化を検出することで、宅外の他の通信装置にアクセスする他の通信を検出する通信検出部と、
前記他の通信を検出しないことを条件として、自己の通信の周波数帯域を、前記第１周波数帯域に加えて、前記他の通信に予め割り当てられた第２周波数帯域まで拡張する帯域設定部と、
を備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数の通信装置が電力線搬送通信を行う場合に、各通信装置による通信を共存させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明のいくつかの実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
【００３２】
《第１の実施形態》
本実施形態に係る電力線搬送通信システムには、宅内の電灯線に本発明の通信装置の一実施形態としてのモデムが複数接続される。そして、モデムによる送信信号が電灯線上で衝突を起こさないようにするため、モデムの送信区間が時分割によって設定される。
この時分割による送信区間の設定のため、各モデムは、その時分割処理を行うための基準タイミングを電灯線における商用電源電圧に基づいて生成するか、若しくは、その基準タイミングが通知されるか、または、その基準タイミングを検出することによって基準タイミングを取得する。
なお、以下の説明においては、「区間」は「期間」と同義で用いられる。
【００３３】
［システム構成］
先ず、本発明の電力線搬送通信システムの一実施形態に係る構成について説明する。
図１０は、宅内に実装された電力線搬送通信システム１のシステム構成を示す。
図１０において、分電盤１０からは複数の電灯線が配線されていて、各電灯線にはコンセントや照明装置を初めとする様々な家電製品が接続されている。図１０では、分電盤１０からは電灯線１１、１２が取り出されている。電灯線１１にはモデム３０＿１〜３０＿３が接続されている。また、電灯線１２にはモデム３０＿４〜３０＿６が接続されている。
【００３４】
一般に、宅内における電力線搬送通信では、通信種別として、「帯域保証型通信」と「ベストエフォート型通信」の２種類の通信が行われる。
「帯域保証型通信」とは、一定の伝送速度を維持することが必要な通信、すなわち、伝送速度を保証すべき通信であり、たとえばＴＶセットに対する画像データの伝送、音楽伝送速度のリアルタイム伝送などがこれに相当する。
「ベストエフォート型通信」とは、一定の伝送速度を維持する必要のない通信、すなわち、伝送速度を保証しなくてもよい通信であり、たとえば電子メールやウェブ情報のダウンロード、コンテンツのダウンロードなどリアルタイム性を必要としない通信が含まれる。ベストエフォート型通信は限られた帯域を分かち合って通信を行う方式であるため、ベストエフォート型通信を行うモデムが多い場合には通信の実効速度が低下するが、通信の衝突に対しては、データ再送を行う等によって許容できる場合が多い。
【００３５】
なお、帯域保証型通信またはベストエフォート型通信の一方だけを行うモデム、その両方を行うモデムなど様々存在するため、以下の説明では、「帯域保証型モデム」、「ベストエフォート型モデム」と表記する。したがって、単一のモデムであっても、「帯域保証型モデム」として機能する場合もあれば、「ベストエフォート型モデム」として機能する場合もあり得る。
【００３６】
図１０では、モデム３０＿１〜３０＿４が帯域保証型モデムであり、モデム３０＿１〜３０＿２間で通信を行い、モデム３０＿３〜３０＿４間で通信を行う。また、モデム３０＿５，３０＿６がベストエフォート型モデムであり、通信を行う。
このように、図１０に示す電力線搬送通信システム１は、複数組のモデム間で帯域保証型通信が行われるシステムの一例である。
【００３７】
一般に、帯域保証型モデムは、「制御モデム（制御装置）」または「被制御モデム（被制御装置）」に大別される。制御モデムは、いわゆる親機であり、子機との帯域保証型通信において主導的に動作する。被制御モデムは、いわゆる子機であり、親機との帯域保証型通信において受動的に動作する。帯域保証型モデムでは、通信状況に応じて、自身が制御モデム／被制御モデムのいずれにもなることができる場合がある。
本実施形態において、制御モデムは、電灯線における商用電源電圧に基づいて基準タイミングを生成し、被制御モデムは、基準タイミングを制御モデムから通知されるか、または、制御モデムが生成した基準タイミングを検出する。
【００３８】
電力線搬送通信システム１では、複数の帯域保証型モデム３０＿１〜３０＿４とベストエフォート型モデム３０＿５，３０＿６による通信を共存させるために、商用電源電圧に基づく基準タイミングを境にして、前区間をベストエフォート型通信、後区間を帯域保証型通信とする、一定間隔の基準区間が各モデム内で設定される。そして、後区間は、帯域保証型通信を行うモデムの数に応じて時分割され、分割された通信区間ごとに異なる帯域保証型通信が行われる。これにより、宅内における電力線搬送通信システムにおいて、複数の帯域保証型通信とベストエフォート型通信とを共存させるようにする。
【００３９】
［モデムの構成］
次に、図１０に示した電力線搬送通信システム１の各モデム３０＿１〜３０＿６の構成について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態に係るモデム３０の構成を示すブロック図である。なお、モデム３０＿１〜３０＿６は、図１１に示すモデム３０と同一の構成を有している。
【００４０】
図１１において、上位層から受けとる送信データは、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部３１に入力され、ＰＨＹ層送信処理部３２、Ｄ／Ａ変換器３３、増幅器３４、フィルタ３５を介して、送受信切換部３６に入力される。送受信切換部３６は、ＭＡＣ層処理部３１から供給される送信指示信号Ｃｓに応じて送信信号を通過させ、カプラ３７を経て電灯線に出力する。その際、送信信号は、ＰＨＹ層送信処理部３２にてフレーム化（フレーム信号）される。
一方、カプラ３７を介して受信した信号は、ＭＡＣ層処理部３１から送信指示信号Ｃｓが送出されていないときに送受信切換部３６を通過し、フィルタ３８、増幅器３９、Ａ／Ｄ変換器４０、ＰＨＹ（Physical sublayer）層受信処理部４１を介してＭＡＣ層処理部３１に入力され、正しく受信されたデータが上位層に出力される。
【００４１】
カプラ４２は、電灯線上の信号から商用電源電圧を抽出するフィルタを含む。電力線搬送通信システム１では、商用電源電圧に信号を重畳させて通信を行うため、カプラ４２では、その信号を除去して商用電源電圧の信号Ｓ４２を抽出する。
【００４２】
タイミング生成部４３は、カプラ４２によって抽出された交流の信号Ｓ４２のゼロクロス点のタイミングをとることで基準タイミングを自らとるか、若しくは、基準タイミングが通知されるか、または、基準タイミングを検出することによって、基準タイミングを取得し、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成するが、この基準タイミングの取得方法については後述する。
【００４３】
タイミング生成部４３は、基準タイミングに基づいて一定間隔の基準区間を設定し、その基準区間内に自己の送信区間を設定する。そして、設定した送信区間に従って、送信タイミング信号ＴＧｓｄを生成してＭＡＣ層処理部３１に供給する。
なお、タイミング生成部４３の構成の詳細、基準区間の設定方法、送信区間の設定方法については後述する。
ＭＡＣ層処理部３１では、タイミング生成部４３からの送信タイミング信号ＴＧｓｄに基づいて、送信指示信号Ｃｓによって送受信切換部３６を制御する。これによって、タイミング生成部４３が設定した送信区間に、送信信号が送出される。
【００４４】
なお、図１１に示したモデム３０の構成は、異なる構成とすることもできる。たとえばカプラ４２およびタイミング生成部４３を外付けとする構成をとり得る。一般に、モデム内の送受信回路は１チップで実装されることが多いが、かかる外付け構成とすることで、従来のモデムをモデム３０の構成に容易に改変することができる。
【００４５】
［基準タイミングの取得方法］
次に、モデム３０のタイミング生成部４３で行われる、基準タイミングの取得方法について、図１２〜１４に関連付けて説明する。
基準タイミング信号ＴＧｒｅｆは、前述したように、複数のモデムが送信するデータが電灯線上で互いに衝突しないように、適切に送信タイミングの時分割設定を行うための信号である。この時分割設定を行うためには、すべてのモデムで共通の基準タイミングをとることが前提となる。
実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、各モデムが、（１）自ら基準タイミングを生成するか、（２）基準タイミングを通知されるか、または、（３）基準タイミングを検出することによって基準タイミングを取得し、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成する。
以下、上記（１）〜（３）の基準タイミング取得方法について、順に説明する。
【００４６】
（１）基準タイミングの生成
本実施形態に係る電力線搬送通信システム１における帯域保証型モデムの中で、制御モデムは、商用電源電圧の交流周期を利用して、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成する。
【００４７】
日本、米国の商用電源では、通常５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数の単相三線式の交流電圧が使用される。また、その他の地域の多くでは三相交流式が使用される。
本実施形態において、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆは、商用電源電圧のゼロクロスのタイミング（ゼロクロス点）に同期させて生成されるが、商用電源の周期に同期していれば、ゼロクロスのタイミング間をどのように分割して基準タイミングをとるか、または、ゼロクロスのタイミングに対して時間オフセットをさせて基準タイミングをとるか否か等については、様々なバリエーションが考えられる。
【００４８】
ゼロクロスのタイミング間を分割することも含めたバリエーションとして、商用電源が単相三線式の交流電圧の場合には、基準タイミングは、位相角１８０度のｎ／ｍ倍（ｍ，ｎ：整数）でとることができ、三相交流式の交流電圧の場合には、基準タイミングは、位相角６０度のｎ／ｍ倍（ｍ，ｎ：整数）でとることができる。
すなわち、単相三線式では、１８０度ごとにゼロクロス点が発生するため、先ず、このゼロクロス点のタイミングを検出し、そのタイミングを分割または選択することで、１８０度のｎ／ｍ倍の基準タイミングをとる。三相交流式では、三相が６０度ごとにゼロクロスするため、先ず、このゼロクロス点のタイミングを検出し、そのタイミングを分割または選択することで、６０度のｎ／ｍ倍の基準タイミングをとる。
【００４９】
上述した基準タイミングのとり方のいくつかの例について、具体的な波形に基づいて説明する。
図１２は、様々な商用電源電圧に対する基準タイミングの位置を示す。図１２において、（ａ）は単相三線式においてｍ＝１，ｎ＝２とした場合（３６０度間隔）、（ｂ）は単相三線式においてｍ＝２，ｎ＝３とした場合（２７０度間隔）、（ｃ）は三相交流式においてｍ＝１，ｎ＝３とした場合（１８０度間隔）、（ｄ）は三相交流式においてｍ＝２，ｎ＝８とした場合（２４０度間隔）、をそれぞれ示し、基準タイミングが矢印によって表示されている。
【００５０】
図１２（ａ）では、単相三線式の商用電源電圧の３６０度間隔のゼロクロスのタイミングに同期させて、基準タイミングをとっている。図１２（ｂ）では、単相三線式の商用電源電圧の５４０度間隔のゼロクロスのタイミングをとり、そのタイミング間を分割して２７０度間隔の基準タイミングをとっている。
図１２（ｃ）では、三相交流式の商用電源電圧のうち、任意の一相（図ではＡ相）の１８０度間隔のゼロクロスのタイミングに同期させて、基準タイミングをとっている。図１２（ｄ）では、三相交流式において、６０度×４（＝２４０度）で基準タイミングをとっている。
【００５１】
このようにして基準タイミングをとり、この基準タイミングに応じたクロック信号が基準タイミング信号ＴＧｒｅｆとして生成される。
なお、上記ｍ，ｎは、たとえば電力線搬送通信システム１で使用される通信の伝送速度を考慮し、通信パケットが収容できるような適切な基準タイミングの間隔がとれるように設定することができる。
【００５２】
（２）基準タイミングの被通知
本実施形態に係る電力線搬送通信システム１における帯域保証型モデムの中で被制御モデムは、制御モデムから定期的に基準タイミングを通知されることによって、基準タイミングを取得することもできる。
【００５３】
（３）基準タイミングの検出
本実施形態に係る電力線搬送通信システム１における帯域保証型モデムの中で、被制御モデム、および、ベストエフォート型モデムは、基準タイミングを検出することによって、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成する。したがって、これらのモデムが基準タイミングを検出するためには、通信を開始するに際し、その時点において既に制御モデムとしての帯域保証型モデムが通信を行っていることが前提となる。
【００５４】
上述したように、制御モデムとしての帯域保証型モデムが、ゼロクロスが起こる任意のタイミングで基準タイミングをとる、または、ゼロクロスが起こるタイミング間を分割して基準タイミングとすると、被制御モデムなどのその他のモデムは、電力線搬送通信システム１に新たに接続された（通信を開始した）場合に、商用電源電圧を観測するだけでは基準タイミングをとることができない場合がある。基準タイミングが、単相三線式の場合には１８０度間隔、三相交流の場合には６０度間隔であれば、基準タイミングは商用電源電圧から一意に決定されるが、たとえば三相交流式の商用電源に基準タイミングを１８０度間隔とした場合、電灯線に新たに接続されたモデムは、位相角６０度ごとに生じるどのゼロクロスのタイミングが基準タイミングであるのか特定することができないからである。
そこで、被制御モデムおよびベストエフォート型モデムは、制御モデムが基準タイミングの前後の通信区間で送出する信号を観測することによって、基準タイミングを特定する。
【００５５】
以下、基準タイミングの検出方法について、具体例に基づいて説明する。
図１３は、基準タイミングの検出方法について説明するための図であって、（ａ）は単相三線式における商用電源の波形、（ｂ）はモデムが受信した信号の電力レベル（受信レベル）、を示す。
図１３（ａ）では、基準タイミング候補として、たとえば位相角０度、１８０度、３６０度、５４０度に対応する基準タイミング候補ＲＣ１〜ＲＣ４が想定され、この中から基準タイミングが特定（検出）される。
【００５６】
本実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、基準タイミングの後に制御モデムが送信を行うため、基準タイミングの直後には、電灯線にはデータ送信開始に伴う大きな信号電力の変化が観測される。したがって、この信号電力の変化を検出することで、基準タイミングを検出することができる。
ただし、データ送信が必ず基準タイミング直後に行われる保証はないので、検出を一定の時間または複数回行って、上記４個の基準タイミング候補ＲＣ１〜ＲＣ４のうち尤もらしいタイミングを基準タイミングとして特定するようにして、検出精度を高める必要がある。
【００５７】
図１４は、基準タイミングの検出を行うためのフローチャートである。
図１４に示すフローチャートは、タイミング生成部４３が、各基準タイミング候補に対応した複数のカウンタＣ（ｉ）（ｉ：１〜Ｎ、図１３に示す例ではＮ＝３）を備えることを前提としている。
【００５８】
ステップＳＴ３〜ＳＴ６は、各基準タイミング候補の前後に受信した信号の電力変化（信号電力が所定の閾値を越えることの検出）に基づいて、基準タイミング候補を境にしたデータの送信が開始されたと判断した場合に、対応するカウンタＣ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）をインクリメントする処理である。
【００５９】
ステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理が１回終了するごとに、所定の時間が経過したか否かが判断され（ステップＳＴ２）、所定の時間が経過すると、ステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理は行わない。そして、カウンタＣ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）のうちカウント値が最大のもの（ｍａｘ｛Ｃ（ｉ）｝）を特定し、その最大のカウント値が所定の閾値ＣＴＨより大きいことを条件として（ステップＳＴ８）、対応する基準タイミング候補を基準タイミングとして決定する（ステップＳＴ９）。これにより、最も多くデータ送信が検出されたタイミングが基準タイミングとして検出される。
たとえば、図１３（ｂ）に示した例では、時刻ｔ１〜ｔ４の直後にデータ送信が行われたと判断し、このデータ送信の回数を検出することで、基準タイミング候補ＲＣ２が基準タイミングとして決定される。
なお、ステップＳＴ８で、算出された最大のカウント値を閾値ＣＴＨと比較するのは、ステップＳＴ２で規定される時間によってカウント値が最大１００程度の大きな値が期待されているにも関わらず、算出された最大のカウント値がたとえば１〜１０程度の小さな値である場合には、この最大のカウント値をもって基準タイミングを特定することは適切でないからである。
【００６０】
なお、信号電力の変化を検出するのではなく、逆に、上記複数のカウンタＣ（ｉ）が信号電力の変化がないことを検出してカウントし、最後に最もカウント値が小さいカウンタに対応する基準タイミング候補を基準タイミングとして決定することもできる。
また、データ送信が全く行われていない場合には基準タイミングを特定することは不可能であるが、帯域保証型モデムの場合にはビーコン信号が定期的に送信されていることがあり、データ送信が行われていないときでも、このビーコン信号のタイミングを利用して基準タイミングを決定することもできる。
【００６１】
三相交流式の商用電源の場合には、三相の信号が６０度ごとにゼロクロスするため、たとえば位相角０度、６０度、１２０度、…、６６０度の１２点の基準タイミング候補を想定することができる。この場合には、１２個のカウンタが必要となる。
また、基準タイミングが、商用電源のゼロクロス点のタイミングが分割されて生成された場合（単相三線式であれば、１８０度のｎ／ｍ倍であってｎ＜ｍの場合）には、基準タイミングはゼロクロス点と一致しないので、受信した信号電力の定期的な変化を観測することで基準タイミング候補を想定し、統計処理することによって基準タイミングを特定する。
【００６２】
［タイミング生成部４３の構成］
次に、上述した［基準タイミングの取得方法］を実行するためのタイミング生成部４３の構成について、図１１に示したモデム３０のブロック図を参照して説明する。
【００６３】
なお、基準タイミング生成部４３３は、本発明のタイミング取得部の一実施形態である。
送信タイミング生成部４３４は、本発明の区間設定部、第１電力検出部、第１通信設定部、第２通信設定部の一実施形態である。
【００６４】
図１１に示すように、タイミング生成部４３は、基準タイミング候補生成部４３１、受信電力計測部４３２、基準タイミング生成部４３３、送信タイミング生成部４３４を含んで構成される。
基準タイミング候補生成部４３１は、カプラ４２の出力Ｓ４２に基づいて、商用電源のゼロクロス点に同期した基準タイミング候補（タイミング信号ＴＧｒｃ）を生成して受信電力計測部４３２へ送出する。
【００６５】
受信電力計測部４３２は、基準タイミング候補（Ｎ個）を示すタイミング信号ＴＧｒｃに応じた複数のカウンタＣ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を備えている。受信電力計測部４３２では、所定の期間、ＰＨＹ層受信処理部４１から供給される受信信号Ｓ４１の信号電力を計測し、その信号電力が基準タイミング候補を境にして所定の閾値を越えることを検出するたびに、対応するカウンタをインクリメントし、上記所定の期間経過後に、各カウンタの値（カウント信号Ｓ＿Ｃ（ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ））を基準タイミング生成部４３３に送出する。すなわち、受信電力計測部４３２では、図１４に示したフローチャートの中で、ステップＳＴ１〜ＳＴ６に相当する処理が行われる。
【００６６】
基準タイミング生成部４３３では、受信電力計測部４３２から送出される、各基準タイミング候補に対応する複数のカウンタの値の中で最大のものを特定し、その最大のカウント値が所定の閾値ＣＴＨを越えることを条件として、対応する基準タイミング候補を基準タイミングとして特定し、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを出力する。すなわち、基準タイミング生成部４３３では、図１４に示したフローチャートの中で、ステップＳＴ７〜ＳＴ９に相当する処理が行われる。
たとえばすべてのカウンタのカウント値が小さい場合など、基準タイミングを特定することができない場合には、基準タイミングを特定できなかったことを示す所定の信号を送信タイミング生成部４３４に送出する。
【００６７】
なお、上述した基準タイミング生成部４３３の処理は、自身が被制御モデム、または、ベストエフォート型モデムの場合の処理である。
自身が制御モデムとして動作する場合には、カウンタ値に基づいた処理を行わず、図１１に示すように、基準タイミング候補生成部４３１からタイミング信号ＴＧｒｃを、受信電力計測部４３２をバイパスして取得し、自ら基準タイミングを生成する。
【００６８】
送信タイミング生成部４３４は、モデム３０が帯域保証型モデムの場合に、自身が制御モデム／被制御モデムのいずれで動作するかを決定し、制御信号Ｃｏｐによって基準タイミング生成部４３３に通知する。これによって、基準タイミング生成部４３３では、制御モデム／被制御モデムのいずれかに対応した動作を行う。
たとえば送信タイミング生成部４３４は、ＰＨＹ層受信処理部４１からの受信信号Ｓ４１を取得し、基準タイミング生成部４３３によって特定（検出）した基準タイミングの直後において受信信号Ｓ４１の信号電力の変化があるか否かを観測し、変化がない場合には、自身が制御モデムとして動作するように制御信号Ｃｏｐを切り替えることができる。これにより、途中まで被制御モデムとして動作し、制御モデムがいなくなった時点で自身を制御モデムに切り替えて動作することができる。
【００６９】
自身が被制御モデムであって、制御モデムから基準タイミングの通知を受ける場合には、送信タイミング生成部４３４が、ＰＨＹ層受信処理部４１からその通知を受信する。
【００７０】
また、送信タイミング生成部４３４は、基準タイミング生成部４３３から供給される基準タイミング信号ＴＧｒｅｆに基づいて、基準区間ＴＧｒｅｆを設定し、その基準区間ＴＧｒｅｆの中から送信区間を設定し、送信タイミング信号ＴＧｓｄをＭＡＣ層処理部３１に送出する。基準区間ＴＧｒｅｆの区間長は、システムによって予め規定される。
【００７１】
自身がベストエフォート型モデムの場合には、基準区間ＴＧｒｅｆの中で、基準タイミングを境にした前区間（固定期間）を自身の送信区間として設定する。
自身が帯域保証型モデムの場合には、基準区間ＴＧｒｅｆの中で、基準タイミングを境にした後区間（固定期間）を自身の送信区間として設定するが、電力線搬送通信システム１（図１０）では、２組の帯域保証型モデムが存在するため、この後区間を２分して設定する。たとえば、モデム３０＿１，３０＿２は、後区間の前半を自身の送信区間として設定し、モデム３０＿３，３０＿４は、後区間の後半を自身の送信区間として設定する。
この送信区間の設定方法の詳細については後述する。
【００７２】
［基準タイミングの設定動作］
次に、モデム３０が基準タイミングを特定し、設定する動作について、図１１と図１５〜１８のフローチャートを参照し、モデムの種別ごとに説明する。
【００７３】
（１）制御モデム（帯域保証型モデム）
図１５は、制御モデムにおける、基準タイミングの設定動作を示すフローチャートである。
制御モデムでは、起動後、自身が基準タイミングを生成する（ステップＳＴ１０）。すなわち、タイミング生成部４３では、基準タイミング候補生成部４３１から生成される基準タイミング候補を示すタイミング信号ＴＧｒｃに基づいて、基準タイミング生成部４３３が基準タイミングを決定する。
さらに、制御モデムは、一定時間ごとに（ステップＳＴ１２）、被制御モデムに対して自ら生成した基準タイミングを通知する（ステップＳＴ１１）。
【００７４】
（２）被制御モデム（帯域保証型モデム）
被制御モデムは、制御モデムから基準タイミングを通知されるか、または、基準タイミングを検出する動作を行う。
【００７５】
（２−１）基準タイミングの被通知
図１６は、被制御モデムにおける、基準タイミングの被通知・設定動作を示すフローチャートである。
この場合、被制御モデムでは、起動後、制御モデムから基準タイミングを受信した場合には（ステップＳＴ１３）、被制御モデムの基準タイミング生成部４３３は、その受信した基準タイミングを設定して（ステップＳＴ１４）、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成する。
【００７６】
（２−２）基準タイミングの検出
図１７は、被制御モデムにおける、基準タイミングの検出・設定動作を示すフローチャートである。
この場合、被制御モデムは、起動後、基準タイミングの検出を行う（ステップＳＴ１５）。すなわち、タイミング生成部４３では、受信電力計測部４３２が基準タイミング候補の前後における受信電力の立ち上がり回数を測定し、基準タイミング生成部４３３で最大の立ち上がり回数となった基準タイミング候補を基準タイミングとして検出・特定する。基準タイミングを検出できない場合には（ステップＳＴ１６）、ステップＳＴ１５の処理を繰り返す。そして、検出した基準タイミングを設定して（ステップＳＴ１７）、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成する。
【００７７】
（３）制御モデム〜被制御モデムの切り替え
図１８は、制御モデム〜被制御モデムの切り替える場合の、基準タイミングの設定動作を示すフローチャートである。
帯域保証型モデムであって、制御モデム／被制御モデムのいずれにもなることができるモデムでは、基準タイミングの検出可否に応じて、基準タイミングの設定方法を適宜変更させる。
かかるモデムが被制御モデムとして動作を開始した場合には、先ず、基準タイミングの検出を行う（ステップＳＴ１８）。すなわち、タイミング生成部４３では、受信電力計測部４３２が基準タイミング候補の前後における受信電力の立ち上がり回数を測定し、基準タイミング生成部４３３で最大の立ち上がり回数となった基準タイミング候補を基準タイミングとして検出・特定する。そして、基準タイミングを検出できた場合には（ステップＳＴ１９）、検出した基準タイミングを設定して（ステップＳＴ２０）、基準タイミング信号ＴＧｒｅｆを生成する。
基準タイミングを検出できなかった場合には（ステップＳＴ１９）、送信タイミング生成部４３４（図１１参照）は、制御モデムに切り替わるか否かを判断する（ステップＳＴ２１）。制御モデムに切り替わる場合には、自身が制御モデムとして動作するように制御信号Ｃｏｐを切り替え、基準タイミング生成部４３３は、これに応じて、基準タイミング候補生成部４３１から取得する基準タイミング候補に基づいて基準タイミングを生成する（ステップＳＴ２２）。
【００７８】
（４）ベストエフォート型モデム
ベストエフォート型モデムは、（２）被制御モデムの（２−２）基準タイミングの検出と同一の基準タイミング設定動作を行う。
【００７９】
［送信区間の設定方法］
次に、基準タイミングに応じた送信区間の設定について説明する。
前述したように、送信タイミング生成部４３４（図１１参照）では、基準タイミングの前後に一定区間を有する基準区間が予め設定され、その基準区間の中に、電力線搬送通信システム１内の各モデムが自己の送信区間を設定する。
【００８０】
図１９は、基準タイミングに基づく送信区間の設定例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は商用電源および基準タイミング、（ｂ）および（ｃ）は区間分割のタイミング例、（ｄ）は送信区間の設定例を示す。
図１９（ａ）に示すように基準タイミングを設定した場合、送信区間を割り当てるための基準タイミング間の分割方法は２通り考えられる。１つは、図１９（ｂ）に示すように、基準タイミング間をゼロクロス点によって分割する方法である。もう１つは、図１９（ｃ）に示すように、基準タイミング間を一定数（図１９（ｃ）では８分割）で分割する方法である。
図１９（ｄ）は、図１９（ｃ）に示すように基準タイミングを８分割した場合の送信区間の設定例である。図１９では、隣接する基準タイミング間隔を区間長とする基準区間Ｔｒｅｆを設定し、この基準区間Ｔｒｅｆは、基準タイミングの前区間として、たとえば期間長が（１／８）Ｔｒｅｆの区間Ａ、基準タイミングの後区間として、たとえば期間長が（７／８）Ｔｒｅｆの区間Ｂ、によって構成される。
【００８１】
以下の説明では、基準区間において、基準タイミングを境にした前区間（送信区間）を区間Ａ、基準タイミングを境にした後区間（送信区間）を区間Ｂと、適宜呼称する。
本実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、区間Ａにベストエフォート型通信を割り当て、区間Ｂに帯域保証型通信を割り当てる。区間Ａと区間Ｂの比率（区間長）は一定であるが、ベストエフォート型通信を割り当てる区間Ａは基準区間の１／８〜１／１０程度と小さく設定する。これは、ベストエフォート型通信では、利用する送信区間より短いデータ長で送信タイミングをランダムにばらつかせることで衝突を低減させる方法や、または、衝突が起こってもＡＣＫ通信によって回復させる方法などをとることができるので、送信信号の衝突はある程度許容することができるためである。一方、帯域保証型通信では、送信信号の衝突は致命的となることが多いため、極力長い送信区間を確保する。
【００８２】
次に、電力線搬送通信システム１（図１０）において行われる２つの帯域保証型通信の送信区間の設定例について、図２０および図２１を参照して説明する。
【００８３】
図２０は、送信区間の設定例を示すタイミングチャートであって、（ａ）は商用電源、（ｂ）は送信区間の設定、（ｃ）はフレーム送信を示す。図２０は、基準タイミング間隔と同一区間長の基準区間Ｔｒｅｆを設定する場合の例である。
【００８４】
図２０では、基準タイミング間を一定数で分割し、その分割単位によって区間Ａを設定し、残りの区間を区間Ｂとして設定する。そして、図２０（ｂ）に示すように、区間Ｂの前半を区間Ｂ１、後半を区間Ｂ２とすると、電力線搬送通信システム１において帯域保証型通信である、モデム３０＿１〜３０＿２間の通信、および、モデム３０＿３〜３０＿４間の通信は、区間Ｂ１またはＢ２のいずれかに設定される。そして、図２０（ｃ）に示すように、設定された送信区間内において、各モデムからフレーム送信が行われる。
その際、後述するように、２組の帯域保証型通信の中で最初に通信を開始した方が区間Ｂ１を使用し、その後に通信を開始した方が区間Ｂ２を使用する。
【００８５】
図２１は、送信区間の別の設定例を示すタイミングチャートであって、（ａ）は商用電源、（ｂ）は送信区間の設定、（ｃ）はフレーム送信を示す。図２１は、基準タイミング間隔より長い区間長の基準区間Ｔｒｅｆを設定する場合の例である。このように、基準基準区間Ｔｒｅｆの区間長は、隣接する基準タイミング間隔と一致させる必要はない。
【００８６】
図２１では、基準区間の中でゼロクロス点ごとに分割し、その分割単位によって区間Ａを設定し、残りの区間を区間Ｂとして設定する。そして、図２１（ｂ）に示すように、区間Ｂの前半（商用電源の１周期分）を区間Ｂ１、後半（商用電源の１周期分）を区間Ｂ２とすると、電力線搬送通信システム１において帯域保証型通信である、モデム３０＿１〜３０＿２間の通信、および、モデム３０＿３〜３０＿４間の通信は、区間Ｂ１またはＢ２のいずれかに設定される。そして、図２１（ｃ）に示すように、設定された送信区間内において、各モデムからフレーム送信が行われる。
【００８７】
このように、電力線搬送通信システム１では、基準タイミングによって特定される基準区間の中で、基準タイミングを境にして後区間である区間Ｂに、２つの帯域保証型通信が時分割で割り当られるので、異なる帯域保証型通信による送信信号が電灯線上で衝突することが回避され、２つの帯域保証型通信を共存させることができる。
【００８８】
［各モデムにおける送信区間の具体的な設定方法］
次に、電力線搬送通信システム１内の各モデムで行われる、自身の送信区間の設定方法について説明する。なお、以下の送信区間の設定方法は、送信タイミング生成部４３４（図１１参照）にて実行される。
【００８９】
（１）区間Ｂの前半（区間Ｂ１）を利用して通信を開始する帯域保証型モデム
実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、ベストエフォート型モデムなどの基準タイミングを検出するモデムが存在するため、この検出が適切になされるように、システム内の帯域保証型モデムは、区間Ｂの前半（区間Ｂ１）を優先して使用することが望ましい。したがって、帯域保証型通信が行われていない状況において、通信を開始する帯域保証型モデムは、自己の送信区間を区間Ｂ１に設定する。これによって、その後に通信を開始するベストエフォート型モデムなどが、基準タイミングを特定することができるようになる。
かかる観点から、通信を開始しようとする帯域保証型モデムは、先ず、区間Ｂ１を使用することができるか否かを確認する。具体的には、この帯域保証型モデムの送信タイミング生成部４３４（図１１参照）は、受信信号Ｓ４１に基づき、電灯線上で通信を行っているモデムが存在しないと判断した場合には、自身を制御モデムとするように制御信号Ｃｏｐを切り替える。これによって、タイミング生成部４３では、自ら基準タイミングを決定する。
【００９０】
図２２は、このように基準タイミングを決定した後の、帯域保証型モデムの好ましい動作を示すフローチャートである。
帯域保証型モデムは、自身が決定した基準タイミングに基づいて、区間Ｂを利用して通信を開始する（ステップＳＴ３０）。すなわち、この時点では、他の帯域保証型通信が行われていないので、基準区間において予め比率が規定される区間Ｂの全区間を利用して通信を行うことができる。
そして、通信を開始した帯域保証型モデムは、逐次、区間Ｂ２を利用して参入（通信を開始）する帯域保証型モデムが存在するか否かチェックを行う（ステップＳＴ３１）。基準区間の設定後に区間Ｂ２の開始タイミングを特定できるので、送信タイミング生成部４３４は、そのタイミングで受信信号Ｓ４１が立ち上がるか否かを検出することによって、他のモデムの存在をチェックする。
区間Ｂ２を利用する他のモデムが通信を開始したと判断した場合には、自己の通信を区間Ｂ１に限定して通信を行う（ステップＳＴ３２）。
以上のようにして、自己の通信期間（送信区間）が逐次調整されて、タイミング生成部４３からそれに応じた送信タイミング信号ＴＧｓｄが出力される。
【００９１】
（２）区間Ｂの後半（区間Ｂ２）を利用して通信を開始する帯域保証型モデム
通信を開始する帯域保証型モデムが、区間Ｂ１を使用することができるか否かを確認した結果、他のモデムが存在すると判断した場合には、自身を被制御モデムとするように制御信号Ｃｏｐを切り替える。これによって、タイミング生成部４３では、基準タイミングを検出することによって基準タイミングを決定する。
【００９２】
図２３は、このように基準タイミングを決定した後の、帯域保証型モデムの好ましい動作を示すフローチャートである。
帯域保証型モデムは、決定した基準タイミングに基づいて、区間Ｂ２を利用して通信を開始する（ステップＳＴ４０）。すなわち、基準区間において予め比率が規定される区間Ｂの後半の開始タイミングを特定し、区間Ｂ２の間で通信を行う。
ここで、帯域保証型モデムが区間Ｂ２を利用して通信を開始した後に、区間Ｂ１を利用して通信を行っているモデムが通信を終了する場合があり得る。前述したように、実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、基準タイミングを検出するモデムのために、基準タイミング直後の区間Ｂ１を利用して通信を行うモデムが常に存在することが望ましい。
したがって、区間Ｂ２を利用して通信を行う帯域保証型モデムは、区間Ｂ１を利用するモデムが存在するか否かを逐次チェックし（ステップＳＴ４１）、存在しない場合には、区間Ｂ１または区間Ｂの全区間を利用して通信を行うようにする。すなわち、通信開始タイミングを基準タイミングに同期させる（ステップＳＴ４２）。
なお、区間Ｂ１を利用するモデムの存在は、送信タイミング生成部４３４によって、基準タイミングで受信信号Ｓ４１が立ち上がるか否かを検出することによって、チェックされる。
以上のようにして、自己の通信期間（送信区間）が逐次調整されて、タイミング生成部４３からそれに応じた送信タイミング信号ＴＧｓｄが出力される。
【００９３】
図２４は、区間Ｂの途中から通信を開始する帯域保証型モデムの送信区間の設定方法を説明するためのタイミングチャートであって、（ａ）は商用電源、（ｂ）は電灯線上における信号、（ｃ）および（ｄ）は基準区間の分割を示す。
通信を開始しようとする帯域保証型モデムは、基準タイミングを生成した後、その基準タイミングによって設定した区間Ｂの最初から通信を開始することを優先するが、図２４（ｂ）に示したような電灯線上の信号を受信することで、他の帯域保証型モデムの信号を検出すると（図２４（ｃ）の矢印）、被制御モデムとして動作する。そして、図２４（ｄ）に示すように、区間Ｂを２等分に分割し、区間Ｂ２の最初のタイミングにおいて、他の帯域保証型モデムの信号が検出されるか確認する（図２４（ｄ）の矢印）。その結果、他の帯域保証型モデムの信号が検出されなければ、自己の送信区間を区間Ｂ２に設定して、通信を開始する。
【００９４】
なお、図２２のフローチャートに示したように、区間Ｂ１を利用して通信する帯域保証型モデムも逐次区間Ｂ２を利用するモデムの存在をチェックしているので（図２２のステップＳＴ３１）、実施形態に係る電力線搬送通信システム１における帯域保証型モデムは、システムへの参入順序に応じて、区間Ｂ内で異なる送信区間が適切に割り当てられる結果となる。すなわち、最初にシステムに参入した帯域保証型モデムは区間Ｂ１を利用して通信を行い、後からシステムに参入した帯域保証型モデムは区間Ｂ２を利用して通信を行うようになる。
【００９５】
（３）ベストエフォート型モデム
ベストエフォート型モデムは、専ら基準タイミングを検出することによって基準タイミングを取得し、基準区間の中で区間Ａを利用して通信を開始する。
【００９６】
図２５は、ベストエフォート型モデムの好ましい通信区間の設定動作を示すフローチャートである。
先ず、基準タイミングの検出動作を行い（ステップＳＴ５０）、基準タイミングが検出されると（ステップＳＴ５１）、基準タイミングを設定する（ステップＳＴ５２）。
その基準タイミングに基づいて基準区間ＴＧｒｅｆを設定し、その基準区間ＴＧｒｅｆ内において基準タイミングを境にした、予め決められた比率の前区間（区間Ａ）を利用して通信を行う（ステップＳＴ５３）。したがって、区間Ｂを利用した帯域保証型モデムの通信を妨害することはない。
ステップＳＴ５１で基準タイミングを検出できない場合には、検出動作が所定回数繰り返される（ステップＳＴ５４）。この所定回数として、高い検出精度が得られる回数が設定される。その結果、基準タイミングを検出できないと判断した場合には、システム内で帯域保証型モデムの通信が行われていないと判断できるので、ベストエフォート型モデムは、区間Ａのみならず、区間Ｂを含めた基準区間ＴＧｒｅｆのすべてを利用して通信を行うことができる（ステップＳＴ５５）。これにより、ベストエフォート型モデムが伝送路を効率的に利用することができる。
【００９７】
なお、ベストエフォート型モデムが基準区間のすべてを利用して通信を開始した後に、帯域保証型モデムが通信を開始する場合があり得るので、ベストエフォート型モデムは、所定時間ごとに基準タイミングの検出を行うようにする（ステップＳＴ５６）。そして、帯域保証型モデムが通信を開始したことを基準タイミングの検出によって認識すると（ステップＳＴ５１）、送信区間を区間Ａに限定する（ステップＳＴ５３）。
【００９８】
以上説明したように、第１の実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、基準タイミングによって設定される基準区間の中で、基準タイミングを境にした前区間（区間Ａ）でベストエフォート型通信を行い、基準タイミングを境にした後区間（区間Ｂ）を時分割によって設定した２つの区間で２つの帯域保証型通信を行うので、宅内の電力線搬送通信において、２つの帯域保証型通信とベストエフォート型通信を共存させることができる。
本実施形態に係る電力線搬送通信システム１では、商用電源の交流周期に基づいて、通信区間の時分割設定のための基準タイミングが容易に得られる。したがって、大幅な構成変更、コスト増加を伴わずに、本システムを宅内に実装することができる。
【００９９】
なお、上述した実施形態では、主として２つの帯域保証型通信を共存させる方法について説明してきたが、３以上の帯域保証型通信を共存させるようにすることもできる。
かかる場合には、区間Ｂを帯域保証型通信の数に応じて分割し、分割した通信区間をそれぞれ各帯域保証型通信に割り当てるようにすればよい。その際、各帯域保証型モデムが自己の送信区間を設定する際には、図２４に示すように、伝送路上の信号の受信レベルに応じて、２分割、４分割、…、というように順に分割していき、他の帯域保証型モデムが通信を行っていない区間（複数の区間の中でどの区間でもよい）を特定して、その区間を自己の送信区間に設定すればよい。
【０１００】
上述した実施形態では、複数の帯域保証型通信を区間Ｂに割り当てたが、区間Ａに割り当てるようにしてもよい。すなわち、区間Ａに複数の帯域保証型通信を、区間Ｂにベストエフォート型通信を割り当てるようにしてもよい。その際には、区間Ａの比率を区間Ｂよりも大きくするようにする（たとえば、区間Ｂが基準区間長の１／８〜１／１０程度）。
一般的に帯域保証型通信は、一定の伝送速度で行っており、データの送信区間長は一定であるため、区間Ａに帯域保証型通信を割り当てる場合には、各帯域保証型モデムは、自己の送信区間長を考慮して通信開始タイミングを決定する。たとえば、制御モデムとしての帯域保証型モデムは、基準タイミングで自己の送信が終了するように、区間Ａにおける自己の送信区間を決定する。これによって、たとえばベストエフォート型モデムは、基準タイミング候補を境にした受信信号の立ち下がりによって基準タイミングを検出し、区間Ｂに自己の送信区間を設定することができる。
【０１０１】
《第２の実施形態》
次に、本発明の電力線搬送通信システムの第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、宅内において複数の帯域保証型通信を共存させる電力線搬送通信システムについて説明したが、本実施形態では、近隣の家屋でそれぞれ行われる複数の帯域保証型通信を共存させる電力線搬送通信システムについて説明する。
【０１０２】
図２６は、隣接する２つの家屋でそれぞれ行われる、本実施形態に係る電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。
図２６において、２つの家屋１０７，１０８には、それぞれ分電盤１０２，１０４が取り付けられる。この分電盤１０２，１０４は、それぞれ低圧配電線１０１，１０３を介して、共通の宅外変圧器１００に接続される。宅外変圧器１００は、他の宅外変圧器１０５とともに、中圧配電線１０６を介して、図示しない発電所から給電を受ける。
【０１０３】
図２６に示すように、本実施形態に係る電力線搬送通信システムは、家屋１０７においてモデム５０＿１〜５０＿６間で行われる電力線搬送通信システム１ａと、家屋１０８においてモデム５１＿１〜５１＿６間で行われる電力線搬送通信システム１ｂの２つの宅内システムを含む。
電力線搬送通信システム１ａ，１ｂにおけるモデムには、第１の実施形態で説明した帯域保証型モデム、ベストエフォート型モデムが含まれる。本実施形態では、電力線搬送通信システム１ａにおいて、モデム５０＿４〜モデム５０＿５間で帯域保証型通信が行われ、電力線搬送通信システム１ｂにおいて、モデム５１＿２〜モデム５１＿３間で帯域保証型通信が行われる。
【０１０４】
なお、各モデムは、図１１に示したモデム３０と同一の構成を有する。
特に、帯域保証型モデムにおいて、図１１における送信タイミング生成部４３４は、本発明の第３電力検出部、第３通信設定部の一実施形態である。
【０１０５】
図２６において、家屋１０７，１０８の宅内でそれぞれ行われる電力線搬送通信による送出信号は、低圧配電線１０１，１０３、分電盤１０２，１０４、電力計（図示しない）などによって減衰される。しかしながら、宅外変圧器を共用する家屋１０７，１０８では、たとえば家屋１０７においてモデム５０＿４が送出した信号が、家屋１０８内の電灯線に伝達され、たとえばモデム５１＿２が送出する信号と衝突することによって、両家屋において通信不良が発生することが考えられる。
【０１０６】
そこで、本実施形態に係る電力線搬送通信システムでは、宅外変圧器を共用する複数の異なる家屋間において行われる帯域保証型通信を、第１の実施形態に係る電力線搬送通信システム１と同様に、商用電源に基づく基準タイミングによって設定された基準区間の中の区間Ｂ（基準タイミングを境にした後区間）に割り当て、この区間Ｂにおいて、複数の帯域保証型通信を時分割で共存させる。
【０１０７】
その際、家屋１０７，１０８には、同一の商用電源が供給されているので、システム内のモデムの構成、基準タイミングの取得方法、送信区間の設定方法などは、第１の実施形態で説明したものをそのまま適用することができる。
【０１０８】
たとえば、本実施形態に係る電力線搬送通信システムの動作は、以下のようになる。
先ず、家屋１０７（電力線搬送通信システム１ａ）において、モデム５０＿４〜モデム５０＿５間の帯域保証型通信が開始された場合を想定する。その帯域保証型通信による送出信号が、分電盤１０２→低圧配電線１０１→低圧配電線１０３→分電盤１０４の経路によって、家屋１０８（電力線搬送通信システム１ｂ）内の電灯線に伝達される。
電力線搬送通信システム１ａ，１ｂでは、基準タイミングが一致するので、電力線搬送通信システム１ａから伝達された信号は、電力線搬送通信システム１ｂにおける基準タイミングの直後から立ち上がることになる。
電力線搬送通信システム１ｂ内のモデム５１＿２は、電力線搬送通信システム１ａから伝達された信号が特定の基準タイミング候補を境にして立ち上がることを観測することによって、基準タイミングを検出する。そして、検出した基準タイミングにより設定した基準区間の中で、区間Ｂの後半（区間Ｂ２）に自己の送信区間を設定し、通信を開始する。
このようにして、異なる家屋における帯域保証型通信（モデム５０＿４〜モデム５０＿５間の通信、モデム５１＿２〜モデム５１＿３間の通信）を共存させることができる。
【０１０９】
なお、たとえば家屋１０７内のモデム５０＿４〜モデム５０＿５間で行われる帯域保証型通信による信号が、家屋間の低圧配電線、分電盤，電力計などによる減衰によって、家屋１０８内の電灯線に観測されない場合には、異なる家屋間での信号の衝突が問題とならず、各家屋内で独立に帯域保証型通信が行われる。すなわち、家屋１０７，１０８で別々に基準タイミングが生成され、ともに基準タイミングの直後（区間Ｂの開始）から帯域保証型通信を行っても通信不良は発生しない。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態に係る電力線搬送通信システムでは、宅外変圧器を共用する複数の異なる家屋間において行われる複数の帯域保証型通信を時分割で共存させることができる。
なお、実際には、宅外変圧器は通常数軒〜１０数軒で共用されるが、本実施形態で説明した共存方法は、第１の実施形態と同様に、３以上の帯域保証型通信の共存に容易に適用できる。また、第１の実施形態と同様に、帯域保証型通信を区間Ａに割り当てるようにしてもよい。
【０１１１】
《第３の実施形態》
次に、本発明の電力線搬送通信システムの第３の実施形態について説明する。
【０１１２】
第１および第２の実施形態に係る電力線搬送通信システムは宅内で行われる通信システムであるが、これとは別に、インターネットへのアクセス回線として電力線を用いた電力線搬送通信が行われる場合がある。
図２７に、宅内で電力線搬送通信が行われる宅内系通信（宅内系システム）と、宅内のモデムから外部のネットワークにアクセスするために電力線搬送通信が行われるアクセス系通信（アクセス系システム）とを模式的に示す。
図２７において、宅内系システムでは、モデム６０＿１，６０＿２が電灯線１１を介して電力線搬送通信を行い、アクセス系システムでは、宅内のモデム６０＿１が電灯線１１、電力計１２０、低圧配電線１１０を介して、宅外に設定されたモデム７０と電力線搬送通信を行う。モデム７０は、光ケーブル１１１を介してインターネットにアクセスする。
このように、宅外のモデム７０を利用すると、家庭内に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可能となり、システムの設置自由度に優れる。
【０１１３】
本実施形態では、図２７に示したように同一宅内で宅内系システムとアクセス系システムとが存在する場合に、この２つのシステムを適切に共存できるようにした電力線搬送通信システムについて説明する。
【０１１４】
先ず、本実施形態に係る電力線搬送通信システム２の構成について、図２８を参照して説明する。図２８は、図２７により模式的に示したシステムの構成をより明確にした図である。
図２８に示すように、電力線搬送通信システム２には、宅内系システム３（本発明の第１システムに相当）とアクセス系システム４（本発明の第２システムに相当）が存在する。
宅内系システム３には、電灯線１１に接続されたモデム６０＿１〜６０＿４が含まれる。アクセス系システム４では、宅内のモデム６０＿１と宅外のモデム７０とが電灯線１１および低圧配電線１１０によって接続される。モデム７０は、インターネットにアクセスするために光ケーブル１１１を備え、アクセス系システム４における親機として動作する。
【０１１５】
実施形態に係る電力線搬送通信システム２において、宅内系システム３内の通信は、第１の実施形態で説明した時分割によって共存させるとともに、宅内系システム３による通信とアクセス系システム４による通信とを周波数分割多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）によって共存させる。
図２９は、宅内系システムとアクセス系システム信とを共存させるための周波数分割多重におけるチャネル構成例である。
図２９に示す例では、４〜３０ＭＨｚの周波数帯域がｆ１〜ｆ１３の１３個のサブチャネルに分割され、サブチャネルｆ１〜ｆ６（本発明の第２周波数帯域に相当）がアクセス系システムに割り当てられ、サブチャネルｆ７〜ｆ１３（本発明の第１周波数帯域に相当）が宅内系システムに割り当てられる。そして、各システム内のモデムは、送信ライン上に、対応するサブチャネルの周波数領域のみを通過させて出力するためのバンドパスフィルタを備える。これによって、宅内系システム３による通信とアクセス系システム４による通信とを共存させることができる。
【０１１６】
ここで、アクセス系システムでは常に通信が行われているとは限らないので、アクセス系システムで通信が行われていないときには、宅内系システムがすべてのサブチャネルを利用できるようにすることが通信効率の観点から望ましい。
そこで、本実施形態における宅内系システム３の各モデムは、宅内系システム内のモデムは、アクセス系システムによる信号を検出した場合には、予め割り当てらたサブチャネル（図２９に示した例では、サブチャネルｆ７〜ｆ１２）で通信を行い、アクセス系システムによる信号を検出しない場合には、すべてのサブチャネル（図２９に示した例では、サブチャネルｆ１〜ｆ１２）で通信を行うように、通信帯域を制御するようにする。
【０１１７】
以下、宅内系システムにおける通信帯域の制御方法について説明する。
図３０は、通信帯域の制御方法について説明するためのタイミングチャートであって、（ａ）は商用電源、（ｂ）は送信区間の設定、（ｃ）はフレーム送信、（ｄ）はアクセス信号を示す。なお、アクセス信号とは、アクセス系システムの通信によって電灯線１１上で観測される信号である。また、図３０（ａ）〜（ｃ）は、図２１（ａ）〜（ｃ）と同一である。
図３０において、宅内系システムでは、（ｂ）および（ｃ）に示すように、基準タイミングによって設定された基準区間ＴＧｒｅｆの中で、区間Ａにベストエフォート型通信、区間Ｂに複数の帯域保証型通信が割り当てられる。そして、図３０（ｄ）に示すように、アクセス信号は、（ｂ）に示すように割り当てられた送信区間とは関係ないタイミングで、電灯線１１に送出される。
本実施形態では、宅内系システムにおいて、このアクセス信号の検出有無に応じて、宅内系システム用の通信帯域が制御される。
【０１１８】
次に、図３１および図３２のフローチャートを参照して、宅内系システムにおける通信帯域の具体的制御方法について説明する。図３１のフローチャートは、宅内系システムにおいて定期的に実行される。
【０１１９】
その定期的なタイミングにおいて、先ず、宅内系システムの各モデムは、自己の送信区間におけるすべての送信を停止する（ステップＳＴ６０）。これは、アクセス系システムによる通信（アクセス信号）の検出を、宅内系システムの各モデムが受信した信号電力に基づいて行うため、宅内系システムの各モデムがデータを送信すると、アクセス信号を正しく検出できないためである。
そして、アクセス系システムによる通信（アクセス信号）の検出が行われる（ステップＳＴ６１）。この検出動作については、図３２のフローチャートを参照して後述する。
ステップＳＴ６１の結果、アクセス信号を検出した場合には（ステップＳＴ６２）、予め宅内系システムのために割り当てられた周波数領域（サブチャネル）のみを利用することを決定し（ステップＳＴ６３）、宅内系システムのすべての送信動作を再開させる（ステップＳＴ６５）。
ステップＳＴ６１の結果、アクセス信号を検出しない場合には（ステップＳＴ６２）、予め宅内系システムのために割り当てられた周波数領域（サブチャネル）に加えて、予めアクセス系システムのために割り当てられた周波数領域（サブチャネル）、すなわち全周波数領域を利用することを決定し（ステップＳＴ６４）、宅内系システムの各モデムは、自己の送信区間における送信を再開する（ステップＳＴ６５）。
【０１２０】
図３２は、図３１のステップＳＴ６１にて実行される、アクセス系システムによる通信（アクセス信号）の検出動作を示すフローチャートである。この検出動作は、宅内系システムにおいて時分割に割り当てられたモデムごとに実行される。
【０１２１】
そのため、宅内系システムの各モデムは、アクセス信号を検出するためのカウンタを備える。このカウンタ（カウント値Ｃａ）は、先ず初期化される、すなわち、Ｃａ＝０とする（ステップＳＴ７０）。そして、所定の時間内に（ステップＳＴ７１）、自己の送信区間内に受信した信号電力が所定の閾値を越える（立ち上がる）回数を検出する。すなわち、自己の送信区間である場合に（ステップＳＴ７２）、その送信区間内の受信レベルを逐次サンプルし、受信レベルが立ち上がるか否かを検出する（ステップＳＴ７３）。図３０（ｄ）に示しように、アクセス信号は、基準タイミング等と同期することなく送出されるため、自己の送信区間内において、逐次その信号レベルをチェックする必要がある。なお、このアクセス信号の検出の際には、宅内系システムの送信動作が停止されているので、宅内系システム内のモデムによる送信信号を、アクセス信号として誤検出することはない。
さらに、所定の時間内に、受信レベルの立ち上がりを検出するたびに（ステップＳＴ７４）、カウンタをカウントアップさせる（ステップＳＴ７５）。
【０１２２】
所定時間が経過すると（ステップＳＴ７１）、所定時間内に得られたカウント値の評価が行われる。すなわち、カウント値Ｃａを所定の閾値ＣＴＨａと比較し（ステップＳＴ７６）、カウント値Ｃａが閾値ＣＴＨａを越える場合には、アクセス系システムによる通信が行われていると判断し（ステップＳＴ７８）、カウント値Ｃａが閾値ＣＴＨａ以下である場合には、アクセス系システムによる通信が行われていないと判断する（ステップＳＴ７９）。
【０１２３】
なお、本実施形態において、宅内系システム３の各モデムは、図１１に示したモデム３０と比較すると、カウンタを含みアクセス信号を検出する通信検出部と、その検出結果に応じて自己の通信の周波数領域を設定する帯域設定部とをさらに備えることで相違する。この通信検出部と帯域設定部は、たとえば、図１１に示すＭＡＣ層処理部３１内に実装するようにする。
また、図１１における送信タイミング生成部４３４は、本発明の第４通信設定部の一実施形態である。
【０１２４】
以上説明したように、本実施形態に係る電力線搬送通信システム２によれば、宅内で通信が行われる宅内系システム３と、宅内のモデムから外部のネットワークにアクセスするために通信が行われるアクセス系システム４とを備え、宅内系システム３とアクセス系システム４に対して、それぞれ重なり合わない異なる周波数領域を割り当てることで、周波数分割多重によって共存させるとともに、宅内系システム３は、定期的にアクセス系システム４による通信が行われているか否かを検出し、通信が行われていないことを条件として、宅内系システム３による通信を、自身に割り当てられた周波数領域に加えて、アクセス系システム４に割り当てられた周波数領域も使用して通信を行うようにした。
したがって、通信状況に応じて伝送路を効率的に利用させながら、宅内系システムとアクセス系システムを共存させることができる。
【０１２５】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成及びシステムは本実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更や、他のシステムへの適応なども含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】従来の電力線搬送通信システムにおける、宅内のシステム構成を示す図である。
【図２】従来の電力線搬送通信システムにおける、周波数分割による共存状態を示す図である。
【図３】従来の電力線搬送通信システムにおいて、近接する周波数帯間のバンドギャップを示す図である。
【図４】従来の電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。
【図５】従来の電力線搬送通信システムにおいて、１つのモデムが受信する他のモデムからの信号レベルを示す図である。
【図６】従来の電力線搬送通信システムにおける、時分割による共存状態を示す図である。
【図７】従来の電力線搬送通信システムに対してアクセス制御装置が付加されたシステム構成を示す図である。
【図８】従来の電力線搬送通信システムにおいて、宅内に配設された通信装置が、家電製品などに内蔵され、電灯線を介して通信を行う通信装置による通信例を模式的に表す図である。
【図９】隣接する２つの家屋でそれぞれ行われる、従来の電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。
【図１０】宅内に実装された、実施形態に係る電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係るモデムの構成を示すブロック図である。
【図１２】様々な商用電源電圧に対する基準タイミングの位置を示す図である。
【図１３】基準タイミングの検出方法について説明するための図である。
【図１４】基準タイミングの検出を行うためのフローチャートである。
【図１５】制御モデムにおける、基準タイミングの設定動作を示すフローチャートである。
【図１６】被制御モデムにおける、基準タイミングの被通知・設定動作を示すフローチャートである。
【図１７】被制御モデムにおける、基準タイミングの検出・設定動作を示すフローチャートである。
【図１８】制御モデム〜被制御モデムの切り替える場合の、基準タイミングの設定動作を示すフローチャートである。
【図１９】基準タイミングに基づく送信区間の設定例を示すタイミングチャートである。
【図２０】送信区間の設定例を示すタイミングチャートである。
【図２１】送信区間の設定例を示すタイミングチャートである。
【図２２】基準タイミングを決定した後の、帯域保証型モデムの好ましい動作を示すフローチャートである。
【図２３】基準タイミングを決定した後の、帯域保証型モデムの好ましい動作を示すフローチャートである。
【図２４】区間Ｂの途中から通信を開始する帯域保証型モデムの送信区間の設定方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図２５】ベストエフォート型モデムの好ましい通信区間の設定動作を示すフローチャートである。
【図２６】隣接する２つの家屋でそれぞれ行われる、第２の実施形態に係る電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。
【図２７】第３の実施形態に係る電力線搬送通信システムの構成を模式的に表す図である。
【図２８】第３の実施形態に係る電力線搬送通信システムの構成を示す図である。
【図２９】宅内系システムとアクセス系システム信とを共存させるための周波数分割多重におけるチャネル構成例である。
【図３０】通信帯域の制御方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図３１】宅内系システムにおける通信帯域の具体的制御方法を示すフローチャートである。
【図３２】アクセス系システムによる通信を検出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２７】
１，１ａ，１ｂ…電力線搬送通信システム
１０…分電盤
１１，１２…電灯線
３０，３０＿１〜３０＿６，５０＿１〜５０＿６，５１＿１〜５１＿６…モデム
３１…ＭＡＣ層処理部、３２…ＰＨＹ層送信処理部、３３…Ｄ／Ａ変換器、
３４…増幅器、３５…フィルタ、３６…送受信切換部、３７…カプラ、
３８…フィルタ、３９…増幅器、４０…Ａ／Ｄ変換器、
４１…ＰＨＹ層受信処理部、４２…カプラ、４３…タイミング生成部
２…電力線搬送通信システム
３…宅内系システム、４…アクセス系システム
６０＿１〜６０＿４、７０…モデム
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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