JP2004336204A - Communication apparatus and communication system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア通信により複数の通信装置が通信を行う際に、それぞれの通信装置のデータ量に適したキャリア配分を行う通信装置および通信システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
初期の電力線通信は、たとえば、部屋に設置されたコントロールパネルを操作してドアの施錠を解除する、各部屋の電灯のオン/オフするなどの遠隔制御に用いられていた。しかし、電力線通信は、ユーザ宅内の宅内配線である電灯線を伝送路として用いるため、電灯線に接続されている家電製品の種類や動作状態などの影響を受けてしまうという問題があった。すなわち、電灯線に接続されている家電製品の動作状態により、電力線通信装置への入力電圧が低下して電力線通信装置の出力信号が小さくなってしまい通信ができなくなってしまうという問題があった。
【0003】
このような問題を改善するために、従来技術では、電力線通信装置に入力される電源電圧を測定し、測定結果に基づいてスイッチング素子のオン時間を決定して電力線通信装置の出力信号を一定にするようにしている(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平05−75504号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年ではインターネットの普及に伴い、家庭やビル内の構内LAN(Local Aria Network)を電灯線で構築することがある。この場合、電灯線に、ハイビジョンテレビ、DVD(Digital Versatile Disk)、パーソナルコンピュータ、プリンタなどの異なる種類の通信装置が接続される。
【0006】
しかしながら、従来の電力線通信では、通信装置間で通信を開始する際に、使用可能なキャリアをすべて用いてしまうという問題があった。すなわち、通信時における伝送路をすべて占有し、その最大速度で通信を行うため、必要以上の転送速度で通信を行う場合があり、並行して動画転送などのリアルタイム製を要求される通信を行う際に、その通信を妨げるという問題があった。
【0007】
たとえば、テキストデータを扱う通信装置と画像を扱う通信装置とでは、そのアプリケーションがことなるため、単位時間で必要なデータ量はことなる。しかし、両者共に通信時には伝送路を占有し最大の通信速度で通信が行われるため、テキストデータの通信直後に画像データの送信要求があった場合、画像データの通信に失敗してしまうことがあった。
【0008】
また、通信開始時に伝送路が空いていることを確認して通信を行うようにしているが、他の通信装置と競合することがある。すなわち、複数の通信機器が同時に通信を開始するため、それらのデータが衝突してしまう。そのため、競合した通信装置は、それぞれにランダム値の再送間隔時間だけ待って改めて通信開始の動作を行わなければならないという問題があった。
【0009】
このように従来技術では、1つの通信において使用する伝送路を占有して必要以上の転送速度で通信を行う一方で、通信開始時の複数の通信装置の競合のための再送間隔時間の待ち時間により、きわめて通信帯域の使用効率が低かった。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、伝送路を介して複数の通信装置が競合により通信を中断することなく通信帯域を効率よく利用する通信装置および通信システムを得ることを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
【0012】
本発明の通信装置は、通信可能な周波数帯域を複数の周波数帯域に分割したキャリアを用いるマルチキャリア方式に適用され、伝送路に接続される複数の通信装置と相互通信を行う通信装置において、前記複数の通信装置を識別するスレーブ番号を決定するためのシンクパターンを送信し、送信したシンクパターンに応答した通信装置順にスレーブ番号を付与するスレーブ番号決定部と、前記スレーブ番号を付与された通信装置から送信されるキャリア要求情報に基づいて該スレーブ番号を付与された通信装置が使用するキャリアを配分するキャリア配分部とを備えることを特徴とする。
【0013】
係る通信装置によれば、スレーブ番号決定部は、複数の通信装置を識別するスレーブ番号を決定するためのシンクパターンを送信し、シンクパターンに応答した通信装置順にスレーブ番号を付与し、キャリア配分部は、スレーブ番号を付与したそれぞれの通信装置から送信されるキャリア要求情報に基づいて、通信可能な周波数帯域の複数のキャリアをスレーブ番号を付与した通信装置に配分するようにしているため、伝送路を介して複数の通信装置が競合により通信を中断することなく同時に通信することが可能となり、通信帯域を効率よく利用することができる。
【0014】
また本発明の通信装置は、前記キャリア要求情報は、前記スレーブ番号、キャリア配分の優先順位および必要帯域を含み、前記キャリア配分部は、前記優先順位の高い通信装置の必要帯域から順に前記通信可能な周波数帯域のキャリアを配分することを特徴とする。
【0015】
係る通信装置によれば、キャリア配分部は、スレーブ番号を付与した通信装置のなかで優先順位の高い通信装置から順番にその通信装置が通信に必要とするキャリアを配分するようにしているため、通信機器に適した通信速度で通信することができる。
【0016】
また本発明の通信装置は、前記キャリア配分部は、予め前記通信可能な周波数帯域を第1の周波数帯域と第2の周波数帯域に分けておき、前記スレーブ番号を付与された通信装置が要求している必要帯域の合計が前記通信可能な周波数帯域を越えた場合には、前記優先順位の高い通信装置の必要帯域から順に第1の周波数帯域のキャリアを配分し、該第1の周波数帯域のキャリアをすべて配分した後は、前記第2の周波数帯域のキャリアを優先順位および必要帯域に関係なくキャリアを配分されていない通信装置に配分することを特徴とする。
【0017】
係る通信装置によれば、キャリア配分部は、予め通信可能な周波数帯域を第1の周波数帯域と第2の周波数帯域に分けておき、スレーブ番号を付与された通信装置が要求している必要帯域の合計が通信可能な周波数帯域を越えた場合には、優先順位の高い通信装置の必要帯域から順に第1の周波数帯域のキャリアを配分し、第1の周波数帯域のキャリアをすべて配分した後は、第2の周波数帯域のキャリアを優先順位および必要帯域に関係なくキャリアを配分されていない通信装置に配分するようにしているため、伝送路に接続されているすべての通信機器が同時に通信することが可能となり、通信帯域を効率よく利用することができる。
【0018】
また本発明の通信装置は、前記複数の通信装置にキャリアを配分するマスタ権利を得るためにマスタ要求パターンを送信するマスタ要求部をさらに備え、マスタ権利を得た場合に、前記スレーブ番号決定部がシンクパターンを送信することを特徴とする。
【0019】
係る通信装置によれば、マスタ要求部は、キャリアを配分するマスタ権利を得るためにマスタ要求パターンを送信するようにしているため、伝送路に接続されている複数の通信装置に対して、キャリア配分を行うことを通知することができる。
【0020】
また本発明の通信装置は、前記伝送路における複数の通信装置との通信を中断するブレーク処理部をさらに備え、前記マスタ要求部は、通信が中断された場合に、前記マスタ要求パターンを送信することを特徴とする。
【0021】
係る通信装置によれば、ブレーク処理部が、伝送路における複数の通信装置の通信を中断した後に、マスタ要求部が、キャリアを配分するマスタ権利を得るようにしているため、キャリア配分を行うタイミングを明確にすることができる。
【0022】
また本発明の通信装置は、前記ブレーク処理部は、前記複数の通信装置との通信品質を測定し、該測定した通信品質と予め定められた基準値とを比較するノイズ検出部と、前記測定した通信品質が予め定められた基準値を越えた場合、通信を中断するためのブレークパターンを送信した後に通信を中断するブレークパターン生成部と、受信データからブレークパターンを検出した場合、通信を中断するブレークパターン検出部とを備えたことを特徴とする。
【0023】
係る通信装置によれば、通信品質の低下により通信速度が保証できないと判断した場合に通信を中断するようにしているため、不必要に通信を中断することを防ぎ、通信帯域の使用効率の低下を防止することができる。
【0024】
つぎに本発明の通信システムによれば、上記発明の何れか一つに記載された通信装置が伝送路に複数接続されて相互通信を行う通信システムにおいて、前記マスタ要求パターンを他の通信装置と競合することなく送信した通信装置がマスタ通信装置として動作し、他の通信装置はスレーブ通信装置として動作することを特徴とする通信システム。
【0025】
係る通信システムによれば、マスタ要求パターンを他の通信装置と競合することなく送信した通信装置がマスタ通信装置として動作するようにしているため、キャリア配分におけるマスタ通信装置と複数のスレーブ通信装置とを明確にしてキャリア配分を行い、伝送路を介して複数の通信装置が競合により通信を中断することなく同時に通信することが可能となり、通信帯域を効率よく利用することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる通信装置および通信システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0027】
図1は、この発明にかかる通信装置を用いた通信システムの構成を示す概念図である。この発明にかかる通信装置を用いた通信システムは、複数の通信装置10a〜10d(この場合は4台)が電灯線50を介して接続されている。通信装置10a〜10dは、同じ周波数帯域内で通信可能であり、周波数帯域は、図2に示すように、キャリア0,キャリア1,…,キャリアnのn+1のキャリアに分けられている。n+1つのキャリアのうち1つのキャリア(この場合はキャリア0)を制御用キャリアとする。通信装置10〜10dは、制御用キャリアを用いて、ブレークパターン、マスタ要求パターン、シンクパターンを送信してキャリア配分のための通信を行う。
【0028】
図3は、図1に示した通信装置10aの送受信機能の構成を示すブロック図である。マスタ機能付き通信装置10aは、データ処理部110と、データ合成・分離部120と、符号化部130と、逆フーリエ変換部(以下IFFT部とする140と、パラレル・シリアル変換部(以下P/S部とする)150と、デジタル・アナログ変換部(以下D/A変換部とする)160と、結合部170と、アナログ・デジタル変換部(以下A/D変換部とする)210と、シリアル・パラレル変換部(以下S/P部とする)220と、フーリエ変換部(以下IFF部とする)230と、復号化部240と、制御部250とを備えている。
【0029】
データ処理部110は、送信データに送信元アドレス、送信先アドレス、ノイズ測定用の特定パターンなどの制御情報を付加してフレーミング処理を行う。また、データ合成・分離部120から入力されたデータから送信元アドレス、送信先アドレス、ノイズ用測定用の特定パターンなどの制御情報を破棄する。
【0030】
データ合成・分離部120は、フレーミング処理された送信データを通信装置毎に配分されたキャリアに対応して配置する。また、復号化データを通信装置毎に分離する。
【0031】
図4は、データ合成・分離部120の構成を示すブロック図である。データ合成・分離部120は、入力選択部121と、レジスタ部122と、出力選択部123とを備えている。
【0032】
入力選択部121は、選択信号が合成処理を示す信号の場合には、データ処理部120から入力されたデータをレジスタ部122に出力する。選択信号が分離処理を示す信号の場合には、復号化部240から入力されたデータをレジスタ部122に出力する。
【0033】
レジスタ部122は、キャリア0〜nに対応したn+1個のレジスタ122−0〜122−nを備えている。レジスタ122−0〜122−nは、1つのキャリアにのせるビット数x×y段のFIFO(First−In,First−Out)構成のシフトレジスタである。
【0034】
出力選択部123は、選択信号が合成処理を示す信号の場合には、レジスタ122のデータを符号化部130に出力する。選択信号が分離処理を示す信号の場合には、レジスタ122のデータをデータ処理部110に出力する。
【0035】
符号化部130は、ターボ符号やトレリス符号などの予め定められた誤り訂正符号化方式および符号化率に基づいて制御信号が付加された送信データを符号化する。そして、QAMなど予め定められた変調方式に基づいて、符号化された送信データを変調する。なお、処理の簡素化を図るために、符号化を行わずに送信データを変調するだけにしてもよい。
【0036】
IFFT部140は、たとえば、DSP(Digital Signal Processor)または専用回路で構成され、通信先アドレスの機器に対応するキャリアを用いて、変調された送信データに対して逆フーリエ変換を行い、変調された周波数領域の送信データを時間領域の送信データに変換する。
【0037】
P/S部150は、時間領域に変換されたパラレル送信データをシリアル送信データに変換する。D/A部160は、デジタルのシリアル送信データをアナログ送信データに変換する。結合部170はアナログ送信データを増幅して送信するとともに、受信した信号をフィルタリングして高周波信号の処理を行う。
【0038】
A/D部210は、結合部170からのアナログ受信データをデジタル受信データに変換する。S/P部220は、シリアルのデジタル受信データをパラレル受信データに変換する。
【0039】
FFT部230は、たとえば、DSPまたは専用回路で構成され、パラレル受信データに対してフーリエ変換を行い、時間領域のパラレル受信データを周波数領域の受信データに変換する。
【0040】
復号化部240は、QAMなど予め定められた復調方式に基づいて、周波数領域の受信データを復調する。そして、ターボ符号やトレリス符号などの予め定められた誤り訂正符号化方式に基づいて、復調された受信データを復号する。なお、符号化部130において符号化を行わない場合には、復号化部240は、復調のみを行う。
【0041】
制御部250は、電灯線50における通信をリセットするブレークの発生と電灯線50に接続されている通信機器のキャリア配分を行う。
【0042】
図5は、制御部250の構成を示すブロック図である。制御部250は、ブレーク処理部251と、マスタ要求部255と、スレーブ番号決定部256と、キャリア配分部257と、シンクパターン検出部258とを備えている。
【0043】
ブレーク処理部251は、ノイズ検出部252と、ブレークパターン生成部253と、ブレークパターン検出部254とを備えている。ノイズ検出部252は、通信経路の通信品質を推定する。具体的には、FFT部230から入力される周波数領域の受信データ内のノイズ用測定用の特定パターンから算出した受信電力帯雑音電力費(SNR:Signal to Noise Ration)や復号化部240で誤り訂正を行った際の誤り率を用いて通信品質を推定する。そして、推定した通信品質が予め定められた基準値以下になった場合、ブレークパターン生成部253にブレークパターンを送信するブレーク要求通知を出力する。
【0044】
ブレークパターン生成部253は、ブレーク要求通知またはホストから電源のオン/オフや通信要求の通知によりブレークパターンを生成し、生成したブレークパターンをデータ処理部110に出力するとともに、ブレークパターンを生成したことをマスタ要求部225に通知する。
【0045】
ブレークパターン検出部254は、制御用キャリアを用いたブレークパターンを検出する。ブレークパターンを検出した場合には、通信を中断する処理を行う。そして、ブレークパターンを検出したことをマスタ要求部225に通知する。
【0046】
マスタ要求部255は、ブレークパターン生成部253またはブレークパターン検出部から通知を受けると、キャリア配分のマスタとなるためのマスタ要求パターンを生成する。また、マスタ要求パターンにより自通信機器がキャリア配分のマスタ権利を得たかを判断する。
【0047】
スレーブ番号決定部256は、シンクパターンを生成し、シンクパターンに応答した通信機器から順にスレーブ番号を決定する。具体的には、第1のシンクパターンに応答した通信装置をスレーブ番号1とし、第1のシンクパターンとは異なる第2のシンクパターンに応答した通信装置をスレーブ番号2というように、通信装置に対してスレーブ番号を決定する。キャリア配分部257は、スレーブとなっている通信装置の装置種別、番号および必要帯域に基づいて、それぞれの通信装置にキャリアを配分する。
【0048】
シンクパターン検出部258は、シンクパターンを検出する。そして、その応答パターンを生成する。また、シンクパターンが何番目のシンクパターンであるかを識別して、自通信装置のスレーブ番号を記憶する。
【0049】
つぎに、この発明における通信装置の動作を説明する。まず、送信動作について説明する。送信動作になるとデータ処理部110は、送信データに送信元アドレス、送信先アドレス、ノイズ測定用の特定パターンなどの制御情報を付加して、データ合成・分離部120に出力する。
【0050】
送信動作であるので、制御部260は、合成処理を指示する信号をデータ合成・分離部120に出力している。したがって、入力選択部121は、データ処理部110から入力された制御情報が付加されたデータをレジスタ部122に出力する。具体的には、キャリア0を用いるデータをシフトレジスタ122−0に、キャリア1を用いるデータをシフトレジスタ122−1に、キャリアnを用いるデータをシフトレジスタ122−nに出力する。出力選択部123は、シフトレジスタ122−0、シフトレジスタ122−1,…,シフトレジスタ122−nの順番にデータを選択して符号化部130に出力する。
【0051】
符号化部130は、ターボ符号やトレリス符号などの予め定められた誤り訂正符号化方式および符号化率に基づいて制御情報付送信データを符号化する。そして、QAMなど予め定められた変調方式に基づいて、符号化された送信データを変調して、変調送信データをIFFT部140に出力する。
【0052】
IFFT部140は、データに対応するキャリアを用いて変調送信データに対して逆フーリエ変換を行う。具体的には、シフトレジスタ122−0からのデータを符号化部130が変調した場合にはキャリア0に、シフトレジスタ122−1からのデータを符号化部130が変調した場合にはキャリア1に対応する形で逆フーリエ変換を行う。そして、変調された周波数領域の送信データを時間領域の送信データに変換したパラレル送信データをP/S部150に出力する。
【0053】
P/S部150は、パラレル送信データをシリアル送信データに変換して、D/A部160に出力する。D/A部160は、シリアル送信データをアナログ信号に変換して、アナログ送信データを結合部170に出力する。結合部170は、アナログ送信データを増幅して電灯線50に送信する。
【0054】
つぎに、受信動作を説明する。結合部170は、受信した信号をフィルタリングして高周波信号の処理を行い、アナログ受信信号をA/D部210に出力する。A/D部210は、アナログ受信信号をデジタル信号に変換して、デジタル受信データをS/P部220に出力する。S/P部220は、シリアルのデジタル受信データをパラレルのデジタル受信データに変換して、パラレル受信データをFFT部230に出力する。
【0055】
FFT部230は、パラレル受信データに対してフーリエ変換を行い、時間領域のパラレル受信データを周波数領域の受信データに変換し、周波数領域の受信データを復号化部240に出力する。
【0056】
復号化部119は、QAMなど予め定められた復調方式に基づいて、周波数領域の受信データを復調する。そして、ターボ符号やトレリス符号などの予め定められた誤り訂正符号化方式に基づいて、復調された受信データを復号して、復号受信データをデータ合成・分離部120に出力する。
【0057】
受信動作であるので、制御部260は、分離処理を指示する信号をデータ合成・分離部120に出力している。したがって、入力選択部121は、復号化部240から入力された復号化データをレジスタ部122に出力する。具体的には、キャリア0の周波数領域の復号受信データをシフトレジスタ122−0に、キャリア1の周波数領域の復号受信データをシフトレジスタ122−1に、キャリアnの周波数領域の復号受信データをシフトレジスタ122−nに出力する。出力選択部123は、シフトレジスタ122−0、シフトレジスタ122−1,…,シフトレジスタ122−nの順番にデータを選択してデータ処理部110に出力する。
【0058】
データ処理部110は、復号受信データから送信元アドレス、送信先アドレス、ノイズ用測定用の特定パターンなどの制御情報を破棄する。そして、制御用キャリアを用いた受信データを制御コマンド処理部に、それ以外のキャリアを用いた受信データをホストに出力する。
【0059】
つぎに、図6のフローチャートを参照して、キャリア配分動作を説明する。上述した送信動作による送信処理および受信動作による受信処理を行って通信装置10aがキャリア1,2を用いて通信装置10bと、キャリア3〜nを用いて通信装置10cと通信中に、通信装置10dが制御用キャリアを用いてブレークパターンを送信したとする。
【0060】
通信装置10a〜10cのブレークパターン検出部254は、通信装置10dが送信したブレークパターンを検出すると通信を中断する(ステップS100,S110)。そして、通信を中断したことをマスタ要求部255に通知する。
【0061】
通信装置10a〜10cのマスタ要求部255は、ブレークパターン検出部254から通知を受けると、マスタ要求パターンを生成してデータ処理部110に出力する。データ処理部110に出力されたマスタ要求パターンは、送信処理されて電灯線50に送信される。ブレークパターンを送信した通信装置10dは、ブレークパターン生成部253からの通知によりマスタ要求パターンを生成してデータ処理部110に出力する。データ処理部110に出力されたマスタ要求パターンは、送信処理されて電灯線50に送信される(ステップS120)。
【0062】
通信装置10a〜10dのマスタ要求部255は、FFT部230からの周波数領域に変換された受信データを用いてマスタ要求パターンの競合があるか否かを判定する(ステップS130)。競合がある場合には、通信装置10a〜10dは、それぞれのランダム値による再送間隔時間だけ待って改めてマスタ要求パターンを送信する。再送間隔時間の間、マスタ要求部255は、マスタ要求パターンを受信したかを監視する。そして、マスタ要求パターンを検出した場合(ステップS140,Yes)、マスタが決定したと判断して処理を終了する。再送間隔時間内にマスタ要求パターンを検出しかなった場合(ステップS140,No)には、マスタ要求パターンを改めて送信し、競合があるかの判定、マスタ要求パターンの監視動作を繰り返す(ステップS120〜S140)。マスタ要求部255は、競合することなくマスタ要求パターンを送信することができると、マスタの権利を得たことをスレーブ番号決定部256に通知する。
【0063】
ここで、通信装置10aが競合することなくマスタ要求パターンを送信できたとする。この場合、通信装置10aがキャリア配分のマスタとなり、その他の通信装置10b〜10dは、キャリア配分のスレーブとなる。
【0064】
キャリア配分のマスタである通信装置10aのスレーブ番号決定部256は、シンクパターンを生成してデータ処理部110に出力する。データ処理部110に出力されたシンクパターンは、送信処理されて電灯線50に送信される(ステップ150)。
【0065】
スレーブである通信装置10b〜10dのデータ処理部110は、受信処理した受信データをシンクパターン検出部258に出力する。シンクパターン検出部258は、受信データからシンクパターンを検出すると、応答パターンを生成してデータ処理部110に出力する。データ処理部110に出力された応答パターンは、送信処理されて電灯線50に送信される。
【0066】
シンクパターン検出部258は、マスタ要求パターンを送信したときと同様に、FFT部230からの周波数領域に変換された受信データを用いて応答パターンに競合があるか否かを判定し、競合があった場合には、それぞれのランダム値による送信間隔時間だけ待って改めて応答パターンを送信する。シンクパターン検出部258は、競合することなく応答パターンを送信すると、応答したシンクパターンが何番目のシンクパターンであるかを識別してスレーブ番号を記憶する。
【0067】
通信装置10aのデータ処理部110は、受信処理した受信データをスレーブ番号決定部256に出力する。スレーブ番号決定部256は、受信データから応答パターンを検出して、検出した応答パターンを送信した通信装置のスレーブ番号を決定する(ステップS160)。スレーブ番号決定部256は、たとえば、応答パターン内の通信装置を識別する情報により応答パターンを送信した通信装置を識別する。
【0068】
通信装置10aのスレーブ番号決定部256は、スレーブ番号を決定するとシンクパターンを変更して送信してスレーブ番号を決定する動作を繰り返し、通信装置10b〜10dのスレーブ番号を決定する(ステップS150〜170)。通信装置10b〜10dのスレーブ番号が決定すると、スレーブ番号決定部256は、スレーブ番号が決定したことをキャリア配分部257に通知する。
【0069】
ここで、スレーブ番号1が通信装置10b、スレーブ番号2が通信装置10c、スレーブ番号3が通信装置10bに決定したとする。通信装置10aは通信装置10b〜通信装置10dと、スレーブ番号に対応したキャリアを用いてキャリア配分に関する通信を行う。すなわち、キャリア1を用いて通信装置10bと、キャリア2を用いて通信装置10cと、キャリア3を用いて通信装置10dと通信する。
【0070】
通信装置10aのキャリア配分部257は、通信装置10b〜10dから通知されたキャリア要求情報に基づいてキャリアを配分する(ステップS180)。キャリア要求情報には、スレーブ番号と、優先順位と、スレーブが要求する必要帯域と、必要帯域が上り通信(スレーブからマスタへの通信)で必要であるのか、下り通信(マスタからスレーブへの通信)で必要であるのか、双方向に必要であるのかなどの情報が含まれている。優先順位、必要帯域および帯域が必要な通信方向は、予め通信機器に設定されている。たとえば、動画や音声などリアルタイム処理が必要な通信機器の優先順位を高く設定されている。また、ハイビジョンテレビのように下り通信に大量のデータが必要な通信機器の場合、帯域が必要な通信方向には「下り通信」が設定されている。
【0071】
通信機器が要求した必要帯域の合計が通信可能な周波数帯域を越えてしまった場合には、通信可能な周波数帯域内の所定の周波数帯域に優先順位の高い通信機器から順にキャリアを配分する。そして、所定の周波数帯域を越えると、まだキャリアを配分していない通信機器に対しては、優先順位および必要帯域に関係なく、残っている周波数帯域のキャリアを配分する。
【0072】
図7は、キャリア配分を行った際のレジスタ部122の内容を示す図である。キャリア配分前は、キャリア1,2が通信装置10bに、キャリア3〜nが通信装置10cに配分されていたため、シフトレジスタ122−1,122−2に通信装置10bのデータが、シフトレジスタ122−3〜122−nに通信装置10cのデータが入力されている。通信装置10dがブレークパターンを発生したため、通信を中断して通信装置10aが、通信装置10bにキャリア1,2を、通信装置10cにキャリア3を、通信装置10dにキャリア4〜nを配分した。そのため、キャリア配分後は、シフトレジスタ122−1,122−2に通信装置10bのデータが、シフトレジスタ122−3に通信装置10cのデータが、シフトレジスタ122−4〜122−nに通信装置10dのデータが入力されている。そして、通信装置10cの通信が終了すると、シフトレジスタ122−3には入力されるデータが無くなる。
【0073】
このように本実施の形態では、通信装置10a〜10dのマスタ要求部255が、マスタ要求パターンを送信して、競合することなくマスタ要求パターンを送信した通信装置10aのスレーブ番号決定部256が、通信装置10b〜10dを識別するスレーブ番号を決定するためのシンクパターンを送信し、シンクパターンに応答した通信装置から順にスレーブ番号を付与する。キャリア配分部257は、スレーブ番号を付与した通信装置10b〜10dから送信されるキャリア要求情報に基づいて、通信可能な周波数帯域の複数のキャリアを通信装置10b〜10dに配分するようにしている。これにより、キャリア配分におけるマスタと複数のスレーブとを明確にしてキャリア配分を行い、伝送路を介して複数の通信装置が競合により通信を中断することなく同時に通信することが可能となり、通信帯域を効率よく利用することができる。
【0074】
また、通信装置10aのキャリア配分部257は、キャリア要求情報に含まれる優先順位および必要帯域に基づいて、優先順位の高い通信装置から順番にその通信装置が通信に必要とするキャリアを配分するようにしているため、通信機器に適した通信速度で通信することができる。
【0075】
さらに、通信装置10aのキャリア配分部257は、予め通信可能な周波数帯域を2つに分けておき、通信機器10b〜10dが要求した必要帯域の合計が通信可能な周波数帯域を越えてしまった場合には、一方の周波数帯域に優先順位の高い通信機器から順にキャリアを配分し、その周波数帯域のキャリアをすべて配分した後は、もう一方の周波数帯域のキャリアを優先順位および必要帯域に関係なく、まだキャリアを配分していない通信機器にはいぶんするようにしているため、伝送路に接続されているすべての通信機器が同時に通信することが可能となり、通信帯域を効率よく利用することができる。
【0076】
さらにまた、通信装置10a〜10dのノイズ検出部252が、SNRや誤り訂正率から電灯線50の通信品質を推定して、推定した通信品質が予め定められた基準値よりも悪化した場合に、ブレークパターン生成部253が、ブレークパターンを送信するようにしているため、不必要に通信を中断することを防ぎ、通信帯域の使用効率の低下を防止することができる。
【0077】
なお、本実施の形態では電灯線に接続されている通信装置すべてがマスタ機能を備えていたが、電灯線に接続されている通信装置の1台がマスタ機能を備えた通信装置であれば、キャリア配分を行うことができる。したがって、スレーブとなる通信装置の制御部は、図8に示すように、ノイズ検出部252と、ブレークパターン生成部253と、ブレークパターン検出部254とを備えるブレーク処理部251およびシンクパターン検出部258を備えればよい。これにより、通信システムを構成する通信装置のコストを低減することができる。
【0078】
また、本実施の形態では、伝送路に電灯線を用いたが、マルチキャリア方式で通信が可能な伝送路であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる通信装置を用いた通信システムの構成を示す概念図である。
【図2】この発明にかかる通信装置の通信周波数帯域内のキャリアを示す図である。
【図3】図1に示した通信装置の送受信機能の構成を示すブロック図である。
【図4】図3に示したデータ合成・分離部のブロック図である。
【図5】図3に示した制御部の構成を示すブロック図である。
【図6】この発明にかかる通信装置のキャリア配分動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】キャリア配分を行った際のレジスタ部の内容を示す図である。
【図8】図3に示した制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10a,10b,10c,10d 通信装置、50 電灯線、110 データ処理部、120 データ合成・分離部、121 入力選択部、122 レジスタ部、122−1,122−2,122−3,122−4,122−n シフトレジスタ、123 出力選択部、130 符号化部、140 IFFT部、150 P/S部、160 D/A部、170 結合部、210 A/D部、220 S/P部、230 FFT部、240 復号化部、250 制御部 251 ブレーク処理部、252 ノイズ検出部、253 ブレークパターン生成部、254ブレークパターン検出部、255 マスタ要求部、256 スレーブ番号決定部、257 キャリア配分部、258 シンクパターン検出部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication device and a communication system that perform carrier allocation suitable for the data amount of each communication device when a plurality of communication devices perform communication by multicarrier communication.
[0002]
[Prior art]
The early power line communication was used for remote control such as operating a control panel installed in a room to unlock a door and turning on / off a light in each room. However, since the power line communication uses a power line, which is an in-home wiring in a user's house, as a transmission line, there is a problem that the power line communication is affected by the type and operation state of a home electric appliance connected to the power line. In other words, there is a problem that the input voltage to the power line communication device decreases due to the operation state of the home electric appliance connected to the power line, the output signal of the power line communication device decreases, and communication becomes impossible.
[0003]
In order to solve such a problem, in the related art, the power supply voltage input to the power line communication device is measured, and the ON time of the switching element is determined based on the measurement result to keep the output signal of the power line communication device constant. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 05-75504 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, with the spread of the Internet, a local LAN (Local Area Network) in a home or a building may be constructed with a power line. In this case, different types of communication devices such as a high-definition television, a DVD (Digital Versatile Disk), a personal computer, and a printer are connected to the power line.
[0006]
However, the conventional power line communication has a problem that all available carriers are used when starting communication between communication devices. That is, in order to occupy all transmission paths at the time of communication and perform communication at its maximum speed, communication may be performed at a transfer rate more than necessary, and in parallel, communication required in real time such as moving image transfer is performed. At that time, there is a problem that the communication is hindered.
[0007]
For example, a communication device that handles text data and a communication device that handles images have different applications, so the required data amount per unit time is different. However, since both of them occupy the transmission path and perform communication at the maximum communication speed during communication, if there is a request to transmit image data immediately after text data communication, image data communication may fail. Was.
[0008]
Further, at the start of communication, communication is performed after confirming that the transmission path is vacant. However, the communication may conflict with another communication device. That is, since a plurality of communication devices start communication at the same time, their data will collide. Therefore, there is a problem that the competing communication devices have to wait for the retransmission interval time of the random value and start the communication again.
[0009]
As described above, in the related art, while occupying the transmission path used in one communication and performing communication at an unnecessarily high transfer rate, the waiting time of the retransmission interval time due to competition between a plurality of communication devices at the start of communication. As a result, the use efficiency of the communication band was extremely low.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a communication device and a communication system in which a plurality of communication devices efficiently use a communication band without interrupting communication due to competition via a transmission path. The purpose is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configurations.
[0012]
The communication device of the present invention is applied to a multi-carrier system using a carrier obtained by dividing a communicable frequency band into a plurality of frequency bands, and in a communication device performing mutual communication with a plurality of communication devices connected to a transmission path, A slave number determining unit that transmits a sync pattern for determining a slave number identifying a plurality of communication devices, and assigns a slave number in the order of the communication devices responding to the transmitted sync pattern; and a communication device that is assigned the slave number. And a carrier allocating unit that allocates a carrier used by the communication device to which the slave number has been assigned based on the carrier request information transmitted from the communication device.
[0013]
According to the communication device, the slave number determination unit transmits a sync pattern for determining a slave number for identifying a plurality of communication devices, assigns a slave number in the order of the communication devices responding to the sync pattern, and a carrier distribution unit. Is configured to allocate a plurality of carriers in a communicable frequency band to communication devices to which slave numbers have been assigned, based on carrier request information transmitted from each communication device to which slave numbers have been assigned. , A plurality of communication devices can communicate simultaneously without interrupting communication due to competition, and a communication band can be used efficiently.
[0014]
Further, in the communication device according to the present invention, the carrier request information includes the slave number, a priority of carrier allocation and a required band, and the carrier allocating unit can perform the communication in order from the required band of the communication device with the highest priority. It is characterized by allocating carriers of various frequency bands.
[0015]
According to the communication device, the carrier allocation unit allocates the carrier required for communication by the communication device in order from the communication device with the highest priority among the communication devices to which the slave numbers are assigned, Communication can be performed at a communication speed suitable for a communication device.
[0016]
Also, in the communication device of the present invention, the carrier allocation unit may divide the communicable frequency band into a first frequency band and a second frequency band in advance, and request the communication device to which the slave number is assigned. If the total of the required frequency bands exceeds the communicable frequency band, the carriers of the first frequency band are allocated in order from the required frequency band of the communication device with the higher priority, and the carrier of the first frequency band is allocated. After all the carriers are allocated, the carriers of the second frequency band are allocated to communication devices to which the carriers are not allocated irrespective of the priority and the required band.
[0017]
According to the communication device, the carrier allocation unit divides the communicable frequency band in advance into the first frequency band and the second frequency band, and sets the required band requested by the communication device to which the slave number is assigned. If the sum exceeds the communicable frequency band, the carriers of the first frequency band are allocated in order from the required band of the communication device with the highest priority, and after all the carriers of the first frequency band are allocated, Since the carriers of the second frequency band are allocated to the communication devices to which the carriers are not allocated irrespective of the priority and the required band, all the communication devices connected to the transmission path communicate simultaneously. And the communication band can be used efficiently.
[0018]
Further, the communication device of the present invention further comprises a master request unit for transmitting a master request pattern to obtain a master right to allocate a carrier to the plurality of communication devices, and when the master right is obtained, the slave number determination unit Transmits a sync pattern.
[0019]
According to such a communication device, the master request unit transmits the master request pattern in order to obtain a master right to allocate the carrier. A notification can be given to make the allocation.
[0020]
Further, the communication device of the present invention further includes a break processing unit for interrupting communication with the plurality of communication devices on the transmission path, wherein the master request unit transmits the master request pattern when the communication is interrupted. It is characterized by the following.
[0021]
According to the communication device, after the break processing unit interrupts the communication of the plurality of communication devices on the transmission path, the master request unit obtains the master right to allocate the carrier. Can be clarified.
[0022]
Further, in the communication device according to the present invention, the break processing unit measures communication quality with the plurality of communication devices, and compares the measured communication quality with a predetermined reference value. When the communication quality exceeds a predetermined reference value, a break pattern generation unit that transmits a break pattern for interrupting communication and then interrupts communication, and when a break pattern is detected from received data, interrupts communication. And a break pattern detecting unit that performs the operation.
[0023]
According to the communication device, the communication is interrupted when it is determined that the communication speed cannot be guaranteed due to the deterioration of the communication quality. Therefore, unnecessary interruption of the communication is prevented, and the use efficiency of the communication band is reduced. Can be prevented.
[0024]
Next, according to the communication system of the present invention, in a communication system in which a plurality of communication devices according to any one of the above inventions are connected to a transmission path and perform mutual communication, the master request pattern is compared with another communication device. A communication system, wherein a communication device that transmits without conflict operates as a master communication device, and another communication device operates as a slave communication device.
[0025]
According to the communication system, the communication device that transmitted the master request pattern without competing with another communication device operates as the master communication device. , And a plurality of communication devices can simultaneously communicate via a transmission path without interrupting communication due to competition, and a communication band can be used efficiently.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a communication device and a communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0027]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a communication system using a communication device according to the present invention. In a communication system using the communication device according to the present invention, a plurality of
[0028]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the transmission / reception function of the
[0029]
The
[0030]
The data synthesizing / separating
[0031]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the data synthesis /
[0032]
When the selection signal is a signal indicating the combining process, the
[0033]
The
[0034]
When the selection signal is a signal indicating the combining process, the
[0035]
The
[0036]
[0037]
P /
[0038]
A /
[0039]
[0040]
Decoding
[0041]
The
[0042]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the
[0043]
The
[0044]
The break
[0045]
The break
[0046]
Upon receiving the notification from the break
[0047]
The slave
[0048]
The sync
[0049]
Next, the operation of the communication device according to the present invention will be described. First, the transmission operation will be described. When a transmission operation is performed, the
[0050]
Since this is a transmission operation, the control unit 260 outputs a signal instructing the combining process to the data combining / separating
[0051]
The
[0052]
[0053]
P /
[0054]
Next, the receiving operation will be described.
[0055]
[0056]
Decoding section 119 demodulates received data in the frequency domain based on a predetermined demodulation method such as QAM. Then, based on a predetermined error correction coding scheme such as a turbo code or a trellis code, it decodes the demodulated received data and outputs the decoded received data to data combining / separating
[0057]
Since the operation is a reception operation, the control unit 260 outputs a signal instructing the separation processing to the data combining / separating
[0058]
The
[0059]
Next, the carrier distribution operation will be described with reference to the flowchart of FIG. The
[0060]
When detecting the break pattern transmitted by the
[0061]
Receiving the notification from the break
[0062]
The
[0063]
Here, it is assumed that the
[0064]
The slave
[0065]
The
[0066]
The sync
[0067]
The
[0068]
After determining the slave number, the slave
[0069]
Here, it is assumed that the slave number 1 is determined as the
[0070]
The
[0071]
If the total required bandwidth requested by the communication device exceeds the communicable frequency band, carriers are allocated to communication devices having higher priorities in a predetermined frequency band within the communicable frequency band. Then, when the frequency exceeds the predetermined frequency band, the carriers of the remaining frequency band are allocated to the communication devices to which the carriers have not been allocated yet, regardless of the priority order and the required band.
[0072]
FIG. 7 is a diagram illustrating the contents of the
[0073]
As described above, in the present embodiment, the
[0074]
Further, the
[0075]
Furthermore, the
[0076]
Furthermore, when the
[0077]
In this embodiment, all the communication devices connected to the power line have the master function. However, if one of the communication devices connected to the power line has the master function, Carrier distribution can be performed. Therefore, as illustrated in FIG. 8, the control unit of the communication device serving as a slave includes a
[0078]
Further, in the present embodiment, a power line is used as a transmission line, but any transmission line that can perform communication in a multi-carrier system may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a communication system using a communication device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing carriers in a communication frequency band of the communication device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission / reception function of the communication device illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram of a data synthesizing / separating unit shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit illustrated in FIG. 3;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a carrier distribution operation of the communication device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating contents of a register unit when carrier distribution is performed.
8 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit illustrated in FIG.
[Explanation of symbols]
10a, 10b, 10c, 10d Communication device, 50 power lines, 110 data processing unit, 120 data synthesis / separation unit, 121 input selection unit, 122 register unit, 122-1, 122-2, 122-3, 122-4 , 122-n shift register, 123 output selector, 130 encoder, 140 IFFT unit, 150 P / S unit, 160 D / A unit, 170 combining unit, 210 A / D unit, 220 S / P unit, 230 FFT section, 240 decoding section, 250
Claims (7)
前記複数の通信装置を識別するスレーブ番号を決定するためのシンクパターンを送信し、送信したシンクパターンに応答した通信装置順にスレーブ番号を付与するスレーブ番号決定部と、
前記スレーブ番号を付与された通信装置から送信されるキャリア要求情報に基づいて該スレーブ番号を付与された通信装置が使用するキャリアを配分するキャリア配分部と、
を備えることを特徴とする通信装置。Applied to a multi-carrier system using a carrier obtained by dividing a communicable frequency band into a plurality of frequency bands, a communication device that performs mutual communication with a plurality of communication devices connected to a transmission path,
A slave number determining unit that transmits a sync pattern for determining a slave number for identifying the plurality of communication devices, and assigns a slave number in the order of the communication devices in response to the transmitted sync pattern,
A carrier allocation unit that allocates a carrier used by the communication device to which the slave number is assigned based on carrier request information transmitted from the communication device to which the slave number is assigned;
A communication device comprising:
前記キャリア配分部は、
前記優先順位の高い通信装置の必要帯域から順に前記通信可能な周波数帯域のキャリアを配分することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。The carrier request information includes the slave number, the priority of carrier distribution and the required bandwidth,
The carrier distribution unit,
The communication device according to claim 1, wherein carriers in the communicable frequency band are allocated in order from a required band of the communication device having the higher priority.
予め前記通信可能な周波数帯域を第1の周波数帯域と第2の周波数帯域に分けておき、前記スレーブ番号を付与された通信装置が要求している必要帯域の合計が前記通信可能な周波数帯域を越えた場合には、前記優先順位の高い通信装置の必要帯域から順に第1の周波数帯域のキャリアを配分し、該第1の周波数帯域のキャリアをすべて配分した後は、前記第2の周波数帯域のキャリアを優先順位および必要帯域に関係なくキャリアを配分されていない通信装置に配分することを特徴とする請求項2に記載の通信装置。The carrier distribution unit,
The communicable frequency band is divided into a first frequency band and a second frequency band in advance, and the sum of required bands requested by the communication device assigned with the slave number is the communicable frequency band. If it exceeds, the carriers of the first frequency band are allocated in order from the required band of the communication device having the higher priority, and after the carriers of the first frequency band are all allocated, the second frequency band is allocated. The communication device according to claim 2, wherein the carrier is allocated to communication devices to which no carrier is allocated regardless of the priority and the required band.
をさらに備え、
マスタ権利を得た場合に、前記スレーブ番号決定部がシンクパターンを送信することを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の通信装置。A master request unit that transmits a master request pattern to obtain a master right to allocate a carrier to the plurality of communication devices,
Further comprising
The communication device according to any one of claims 1 to 3, wherein the slave number determination unit transmits a sync pattern when a master right is obtained.
をさらに備え、
前記マスタ要求部は、通信が中断された場合に、前記マスタ要求パターンを送信することを特徴とする請求項4に記載の通信装置。A break processing unit that suspends communication with a plurality of communication devices on the transmission path,
Further comprising
The communication device according to claim 4, wherein the master request unit transmits the master request pattern when communication is interrupted.
前記複数の通信装置との通信品質を測定し、該測定した通信品質と予め定められた基準値とを比較するノイズ検出部と、
前記測定した通信品質が予め定められた基準値より悪化した場合、通信を中断するためのブレークパターンを送信した後に通信を中断するブレークパターン生成部と、
受信データからブレークパターンを検出した場合、通信を中断するブレークパターン検出部と、
を備えたことを特徴とする請求項5に記載の通信装置。The break processing unit,
A noise detection unit that measures communication quality with the plurality of communication devices and compares the measured communication quality with a predetermined reference value.
When the measured communication quality is worse than a predetermined reference value, a break pattern generation unit that interrupts communication after transmitting a break pattern for interrupting communication,
When a break pattern is detected from the received data, a break pattern detector that interrupts communication,
The communication device according to claim 5, further comprising:
前記マスタ要求パターンを他の通信装置と競合することなく送信した通信装置がマスタ通信装置として動作し、他の通信装置はスレーブ通信装置として動作することを特徴とする通信システム。A communication system in which a plurality of communication devices according to any one of claims 4 to 6 are connected to a transmission path to perform mutual communication,
A communication system, wherein a communication device that transmits the master request pattern without competing with another communication device operates as a master communication device, and the other communication device operates as a slave communication device.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019062518A (en) * | 2017-08-14 | 2019-04-18 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Communication between vehicle and ground terminal over ground power line |
-
2003
- 2003-05-01 JP JP2003126572A patent/JP2004336204A/en not_active Withdrawn
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