CN102257769A - 用于适配通信系统中的数据速率的同步估计 - Google Patents

Abstract

一种通信装置与连接至传送信道并共享通信带的另一通信装置通信。所述通信装置包括：接收单元，其通过所述传送信道接收包括时间信息的数据，所述时间信息基于以给定周期从同步信号传送装置将同步信号传送至所述传送信道的传送时间，所述同步信号用于同步多个通信装置；传送单元，其将数据传送至所述传送信道；以及传送控制单元，其基于由所述接收单元接收的时间信息以及所述给定周期，估计在所述传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制所述传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

Description

用于适配通信系统中的数据速率的同步估计

技术领域

本发明涉及通信方法、通信装置以及通信系统，用于通过共享通信带，使用公共传送信道在多个通信装置之间通信。

背景技术

在使用电力线通信(PLC)或无线LAN(局域网)的通信系统中，多个通信装置通过共享通信带(band)使用公共传送信道彼此通信。因此，当多个通信装置同时将信号传送至传送信道时，发生干扰并因此难以执行通信。因此，必须避免这种从多个通信装置向传送信道的访问冲突。

作为用于避免这种访问冲突的方法之一，已有公知的CSMA/CA(具有冲突避免的载波侦听多路访问)。在CSMA/CA中，每个通信装置辨识传送信道的使用，并且在其它通信装置未使用该传送信道的时段期间传送信号。具体地，通信装置检测是否存在由其它通信装置传送的信号的载波(载波信号)。当通信装置检测到载波时，该通信装置等待，直到由其它通信装置执行的通信完成为止。同时，如果通信装置未检测到载波，则该通信装置在额外地等待了称为后退(back-off)时间的等待时间之后，设法传送信号。通过基于随机值等确定后退时间，即使在多个通信装置共享同一传送信道时，也可以减小冲突的发生频率，以及进一步提高传送信道的使用效率。

作为与使用CSMA/CA的通信相关的已知技术，已知执行帧复用以提高帧的传送效率(例如，见PTL 1)。另外，已知允许CSMA和TDMA(时分多址)在同一传送信道上共存的技术(例如，见PTL 2)。

引用列表

专利文献

PTL1：JP-A-2006-246035

PTL2：JP-A-2007-166104

发明内容

技术问题

连接至执行已知的电力线通信的电力线通信装置的通信网络包括作为从设备(salve)的一个或多个电力线通信装置、以及作为用于管理从设备的主设备(master)的电力线通信装置。可以连接至一个通信网络或公共传送信道的、作为主设备的电力线通信装置和作为从设备的电力线通信装置的总数存在上限，例如，其被限制到255。另外，在不影响高速电力线通信装置的性能的情况下，允许不需要高速控制数据和命令的相对低速的电力线通信装置与已知的高速电力线通信装置共存很重要。

然而，根据所使用的应用，存在如下情况：在这样一个通信网络中，在该受限数目的电力线通信装置的范围中，无法执行期望的处理。

例如，作为主设备或从设备的已知电力线通信装置需要检测从作为主设备的电力线通信装置周期性传送的信标信号，或者每个从设备需要正确地辨识分配给其自身的时隙。因此，具有高处理吞吐量或高性能逻辑电路的微计算机必须执行通信控制。这样的具有高处理性能的微计算机等是昂贵的。

如果必须额外地安装更多电力线通信装置，则优选可以尽可能低成本地安装额外的电力线通信装置。在此情况下，必须以与作为主设备或从设备的已知电力线通信装置相同的方式，避免与其它电力线通信装置传送的信号的信号冲突。

问题的解决方案

本发明的目的是低成本地提供一种能够避免与从另一通信装置传送的信号发生信号冲突的通信方法、通信装置和通信系统。

根据本发明的一方面，提供了一种与连接至传送信道的另一通信装置通信并共享通信带的通信装置，所述通信装置包括：接收单元，其通过传送信道接收包括时间信息的数据，所述时间信息基于以给定周期从同步信号传送装置将同步信号传送至传送信道的传送时间，所述同步信号用于同步多个通信装置；传送单元，其将数据传送至传送信道；以及传送控制单元，其基于由接收单元接收的时间信息以及给定周期，估计在传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

根据所述通信装置，估计诸如信标信号的同步信号出现在传送信道上的时段，并且可以在除此时段之外的时间传送数据。即，即使在无法辨识同步信号的通信装置的情况下，也可以避免与同步信号发生冲突，以执行通信。因此，可以低成本地实现能够避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突的通信装置。

在所述通信装置中，传送控制单元可以基于传送同步信号的持续时间，估计同步信号不存在时段，并且控制传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

根据所述通信装置，基于传送同步信号的时间、周期和持续时间来估计传送信道上的同步信号不存在时段，因此，即使在辨识同步信号的能力低时，也可以进一步正确地进行同步。

在所述通信装置中，接收单元可以通过传送信道接收包括第一时间信息的第一数据以及接收包括第二时间信息的第二数据，所述第一时间信息基于以第一给定周期从第一同步信号传送装置将第一同步信号传送至传送信道的第一传送时间，所述通信装置和第一同步信号传送装置包括在第一网络中，所述第二时间信息基于以第二给定周期从第二同步信号传送装置将第二同步信号传送至传送信道的第二传送时间，第二同步信号传送装置和除所述通信装置外的另一通信装置包括在第二网络中；并且传送控制单元可以基于由接收单元接收的第一时间信息、第二时间信息、第一给定周期和第二给定周期，估计在传送信道上不存在第一同步信号和第二同步信号的同步信号不存在时段，并且控制传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

根据所述通信装置，即使在存在具有不同同步信号的多个网络的通信系统中，也可以在没有与网络中使用的同步信号的冲突的情况下执行通信。

在所述通信装置中，传送控制单元可以基于传送第一同步信号的第一持续时间和传送第二同步信号的第二持续时间，估计同步信号不存在时段，并且控制传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

根据所述通信装置，即使在存在具有不同同步信号的多个网络的通信系统中，也基于传送同步信号的时间、周期和持续时间来估计传送信道上的同步信号不存在时段，因此，即使在没有辨识同步信号的能力时，也可以进一步正确地进行同步。

所述通信装置还可以包括存储单元，其预先存储给定周期的信息和持续时间的信息。

在所述通信装置中，接收单元可以接收除了包括时间信息之外还包括给定周期的信息和持续时间的信息的数据。

根据所述通信装置，即使在无法辨识同步信号的便宜的通信装置中，也可以获知同步信号的规则(regular)周期和持续时间的信息，因此可以在传送数据时避免与同步信号的冲突。

在所述通信装置中，传送控制单元可以基于由接收单元接收的第一时间信息，将要被传送单元传送的数据的传送时间的信息插入要被传送的数据中。

根据所述通信装置，即使在作为通信目标的通信装置无法辨识同步信号时，也可以传送基于同步信号的当前时间作为标准。另外，当在具有不同同步信号的网络之间执行通信并且通信装置被操作作为中继设备时，可以将包括所述通信装置的网络的同步信息传送至作为另一网络的中继设备的通信装置。因此，即使在多个网络处于异步状态中时，也可以通过通知同步信息，而在避开网络的同步信号的传送时间的同时，在网络之间执行通信。

在所述通信装置中，可以使用电力线作为传送信道以执行电力线通信。

根据所述通信装置，即使在执行电力线通信时，也可以低成本地避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突。具体地，可以避免与包括重要信息的同步信号的冲突，并因此可以实现平滑通信。

所述通信装置还可以包括计时器，用于对从时间点经过的时间计数，其中根据所接收的时间信息更新该计时器。

在所述通信装置中，其中时间信息可以指示从同步信号的接收时间到数据的传送时间所经历的时间。

根据本发明的另一方面，提供了一种配备有连接至传送信道并共享通信带的多个通信装置的通信系统，所述通信系统包括：第一通信装置，其以给定周期将用于同步多个通信装置的同步信号传送至传送信道；第二通信装置，其传送包括时间信息的数据，所述时间信息基于在由第一传送装置将同步信号传送至传送信道的情况下的传送时间；以及第三通信装置，其接收从第二通信装置接收的数据作为接收数据，并且将传送数据传送至传送信道，其中第三通信装置基于包括在接收数据中的时间信息和传送同步信号的给定周期，估计在传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制传送数据在所估计的同步信号不存在时段内被传送。

根据所述通信系统，估计诸如信标信号的同步信号出现在传送信道上的时段，因此可以在除了此时段之外的时间传送数据。即，即使在无法辨识同步信号的通信装置的情况下，也可以在避免与同步信号的冲突的同时执行通信。因此，可以低成本地实现能够避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突的通信装置。

在所述通信系统中，可以使用电力线作为传送信道以执行电力线通信。

根据所述通信系统，即使在执行电力线通信时，也可以低成本地避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突。特别地，可以避免与包括重要信息的同步信号的冲突，并因此可以实现平滑通信。

根据本发明的又一方面，提供了一种在连接至传送信道并共享通信带的多个通信装置之间通信的通信方法，所述通信方法包括：接收步骤，通过传送信道接收包括时间信息的接收数据，所述时间信息基于以给定周期从同步信号传送装置将同步信号传送至传送信道的传送时间，所述同步信号用于同步多个通信装置；传送控制步骤，基于包括在接收数据中的时间信息以及给定周期，估计在传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制传送数据在所估计的同步信号不存在时段内被传送；以及传送步骤，将传送数据传送至传送信道。

根据所述通信方法，估计诸如信标信号的同步信号出现在传送信道上的时段，因此可以在除了此时段之外的时间传送数据。也就是，即使在无法辨识同步信号的通信装置的情况下，也可以在避免与同步信号的冲突的同时执行通信。因此，可以低成本地实现能够避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突的通信装置。

在所述通信方法中，可以使用电力线作为传送信道以执行电力线通信。

根据所述通信方法，即使在执行电力线通信时，也可以低成本地避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突。特别地，可以避免与包括重要信息的同步信号的冲突，并因此可以实现平滑通信。

本发明的有益效果

根据本发明，可以低成本地避免与其它通信装置传送的信号的信号冲突。例如，作为不具有接收信标信号的功能的子从设备(sub-slave)的通信装置以及作为具有接收信标信号的功能的从设备的通信装置连接至公共传送信道以构成通信系统。因此，可以大大降低作为子从设备的通信装置的成本，并且可以防止由作为子从设备的通信装置传送的信号与信标信号之间的冲突。

附图说明

图1是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器的前面的外部透视图。

图2是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器的后面的外部透视图。

图3是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器的硬件示例的图。

图4是用于说明根据本发明的实施例的PLC调制解调器的数字信号处理的图。

图5是图示根据本发明的实施例的电力线通信系统的结构示例的框图。

图6是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器(主设备)中提供的从设备管理表的示例的图。

图7是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器(从设备)中提供的子从设备管理表的示例的图。

图8是图示根据本发明的实施例的传送至电力线的数据的示例的时序图。

图9是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器(从设备)在数据传送时的操作的示例的流程图。

图10是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器(子从设备)在数据传送时的操作的示例的流程图。

图11是图示根据本发明的实施例的具有多个电力线通信网络的电力线通信系统的结构示例的框图。

图12是图示根据本发明的实施例的PLC调制解调器(子从设备)在数据传送时的操作的示例的流程图。

图13是图示根据本发明的实施例的传送至电力线的数据的示例的时序图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的通信方法、通信装置和通信系统。

图1是图示作为电力线通信装置的示例的PLC(电力线通信)调制解调器100的前面的外部透视图，而图2是图示PLC调制解调器100的后面的外部透视图。图1和图2中所示的PLC调制解调器100具有外壳101，并且如图1中所示的诸如LED(发光二极管)的显示单元105被提供在外壳101的前面。

如图2中所示，电源连接器102、诸如RJ45的用于LAN(局域网)的模块插孔103、以及用于切换操作模式的开关104被提供在外壳101的后面。

按钮106被提供在外壳101的顶部。按钮106具有作为设置(set-up)按钮的功能，用于开始使PLC调制解调器100处于可通信状态中的处理(注册处理)。作为示例，按钮106被提供在外壳101的顶部，但不限于该位置。

电源连接器102连接至电源线缆(未示出)，并且模块插孔103连接至LAN线缆(未示出)。PLC调制解调器100还可以配备有Dsub(D类微型)连接器以连接Dsub线缆。

虽然将PLC调制解调器100作为电力线通信装置的示例进行描述，但其中配备有PLC调制解调器的电子设备也可用作电力线通信装置。作为电子设备，例如，存在诸如电视、电话、视频解码器和机顶盒的家用设备以及诸如个人计算机、传真机和打印机的办公室机器。

PLC调制解调器100连接至电力线700以与其它PLC调制解调器100一起组成电力线通信系统。

接下来，图3主要示出PLC调制解调器100的硬件结构的示例。PLC调制解调器100具有电路模块200和切换式电源300。切换式电源300向电路模块200提供各种(例如，+1.2V、+3.3V、+12V)电压，并例如通过包括切换变压器和DC-DC转换器(全部未示出)而构成。

电路模块200配备有主IC(集成电路)210、AFE·IC(模拟前端·集成电路)220、以太网(注册商标)PHY·IC(物理层集成电路)230、存储器240、低通滤波器(LPF)251、驱动器IC 252、带通滤波器(BPF)260、耦合器270、AMP(放大器)IC 281以及ADC(AD转换)IC 282。切换式电源300和耦合器(coupler)270连接至电源连接器102，并且进一步通过电源线缆600、电源插头400和插座500连接至电源线700。另外，主IC 210用作执行电力线通信的控制电路。

主IC 210包括CPU(中央处理单元)211、PLC·MAC(电力线通信·介质访问控制层)块212和PLC·PHY(电力线通信·物理层)块213。

CPU 211在其中配备有32位RISC(精简指令集计算机)处理器。PLC·MAC块212管理传送和接收信号的MAC层(介质访问控制)，而PLC·PHY块213管理PHY层(物理层)。

AFE·IC 220包括DA转换器(DAC：D/A转换器)221、AD转换器(ADC：A/D转换器)222以及可变放大器(VGA：可变增益放大器)223。耦合器270包括线圈变压器271和耦合电容器272a和272b。

CPU 211使用存储在存储器240中的数据控制PLC·MAC块212和PLC·PHY块213的操作，并且控制整个PLC调制解调器100。

如下示意性地执行PLC调制解调器100的通信。通过以太网PHY·IC 230将从模块插孔103输入的数据传送至主IC 210，并且通过执行数字信号处理而生成数字传送信号。所生成的数字传送信号被AFE·IC 220的DA转换器(DAC)221转换为模拟信号，且被通过低通滤波器251、驱动器IC 252、耦合器270、电源连接器102、电源线缆600、电源插头400和插座500而输出至电力线700。

通过耦合器270将从电力线700接收的信号传送至带通滤波器260，由AFE·IC 220的可变放大器(VGA)223调整信号的增益，接着由AD转换器(ADC)222将该信号转换为数字信号。经转换的数字信号被传送至主IC210，并被通过执行数字信号处理而转换为数字数据。通过以太网PHY·IC 230从模块插孔103输出经转换的数字数据。

下面将描述由主IC 210执行的数字信号处理的示例。PLC调制解调器100使用通过使用多个子载波而生成的诸如OFDM(正交频分复用)信号的多载波信号。PLC调制解调器100将传送目标的数据转换为诸如OFDM信号的多载波传送信号，输出所述信号，处理诸如OFDM信号的多载波接收信号，并且将其转换为接收数据。主要在PLC·PHY块213中执行用于这些转换的数字信号处理。

图4中示出执行由PLC·PHY块213所执行的数字信号处理所必须的功能结构的示例。图4中示出的示例显示了使用小波变换执行OFDM传送的情况的结构。如图4中所示，PLC·PHY块213具有转换控制单元10、码元映射器11、串并(S/P)转换器12、小波逆变换器13、小波变换器14、并串(P/S)转换器15和解映射器16的功能。

码元映射器11将要被传送的比特数据转换为码元数据，并且根据每个码元数据执行码元映射(例如PAM调制)。串并转换器12输入所映射的串行数据，将该数据转换为并行数据，并且输出并行数据。小波逆变换器13对并行数据执行小波逆变换以将其转换为时间轴上的数据，并且生成表示传送码元的采样值序列。此数据被传送至AFE·IC 220的DA转换器(DAC)221。

小波变换器14在频率轴上对从AFE·IC 220的AD转换器(ADC)222获得的接收数字数据(以与传送时相同的采样速率采样的采样值序列)执行离散的小波变换。并串转换器15重新布置作为频率轴上的数据输入的并行数据，将其转换为串行数据，并且输出串行数据。解映射器16通过对接收信号执行判定而计算每个子载波的幅度值以获得接收数据。

图3中所示的PLC·PHY块213、DAC 221、LPF 251和驱动器IC 252具有作为传送各种数据的传送单元的功能。PLC·PHY块213、ADC 222、VGA 223和BPF 260具有作为接收各种数据的接收单元的功能。主IC 210具有作为控制传送单元进行的数据传送的传送控制单元的功能。

接下来，图5是作为通信系统的示例的电力线通信系统的结构框图。图5中所示的电力线通信系统配备有PLC调制解调器100A、PLC调制解调器100B(PLC调制解调器100B1、100B2、...)、PLC调制解调器100C(PLC调制解调器100C1、100C2、100C3、...)以及管理装置150。实际连接的PLC调制解调器的数目可以按需要增加和减少。在图5中，PLC调制解调器100C仅连接至PLC调制解调器100B2，但PLC调制解调器100C可以连接至另一PLC调制解调器100B。

在下文中，将所有PLC调制解调器所共同的细节仅描述为PLC调制解调器100。将PLC调制解调器100B1和100B2所共同的细节仅描述为PLC调制解调器100B。将PLC调制解调器100C1、100C2和100C3所共同的细节仅描述为PLC调制解调器100C。

在图5中所示的通信系统中，PLC调制解调器100连接至公共电力线700，并且共享作为用于传送的传送信道的公共电力线700。另外，采用CSMA/CA方法作为基本通信控制，因此，控制电力线通信系统以降低多个PLC调制解调器100同时传送信号的频率。PLC调制解调器100共享通信带。

PLC调制解调器100A具有作为主设备操作的功能，并且管理在其下连接的并作为从设备操作的PLC调制解调器100B。例如，作为特定操作，PLC调制解调器100A将诸如信标信号的控制信号传送至电力线700。另外，PLC调制解调器100A分配访问ID，用于允许PLC调制解调器100B向电力线700传送数据。在向电力线700传送数据时，例如，由图3中所示的PLC·MAC块212保持用于辨识当前时隙(slot)ID的时隙计数器。

PLC调制解调器100A将作为管理目标的PLC调制解调器100B的识别信息(例如，MAC地址)存储在从设备管理表中。例如，在图3中所示的存储器240中存储从设备管理表。在从设备管理表中，可以通过将访问ID与PLC调制解调器100B的识别信息关联来注册该访问ID。另外，可以存储其它必要的信息。图6是从设备管理表的示例。

PLC调制解调器100B具有作为从设备操作的功能，并且管理在其下连接的并作为子从设备操作的PLC调制解调器100C。例如，作为特定操作，PLC调制解调器100B检测由PLC调制解调器100A传送至电力线700的诸如信标信号的控制信号并与其进行同步。PLC调制解调器100B辨识由PLC调制解调器100A分配给其自身的访问ID。另外，PLC调制解调器100B通过稍后将描述的图9中所示的处理来控制数据传送。另外，例如，由PLC·MAC块212保持与PLC调制解调器100A相同的时隙计数器。

PLC调制解调器100B将作为管理目标100的PLC调制解调器100C的识别信息(例如，MAC地址)存储在子从设备管理表中。另外，可以存储其它必要的信息。例如，在图3中所示的存储器240中存储子从设备管理表。图7是子从设备管理表的示例。

PLC调制解调器100C(100C1、100C2、100C3、...)具有作为子从设备操作的功能。例如，作为特定操作，PLC调制解调器100C通过稍后将描述的图10或图12中所示的处理来控制其自身的传送时间。与PLC调制解调器100A和100B相比，PLC调制解调器100C具有便宜且低性能的CPU作为CPU 211。如上所述，PLC调制解调器100C的CPU 211相对简单且轻，因此可以降低设备的成本。

管理装置150具有管理整个电力线通信系统的功能。例如，作为特定操作，管理装置150周期性地收集关于PLC调制解调器100C的信息，或者传送用于控制连接至PLC调制解调器100C的设备的命令。另外，管理装置150执行系统管理，诸如加密密钥的改变。

接下来，将描述根据本实施例的电力线通信系统中传送至电力线700的数据。图8是传送至电力线700的数据的时序图。在图8中，例如，在t1＝0(μs)的情况下，t3＝15000(μs)，t6＝35000(μs)，并且t8＝50000(μs)。

图8示出了从PLC调制解调器100A周期性(在每个给定周期内)地传送至电力线700的信标信号SGbec、从PLC调制解调器100B传送至电力线700的信号SGm、PLC调制解调器100B中提供的计时器TIMm(未示出)的状态、从PLC调制解调器100C传送至电力线700的信号SGs、以及PLC调制解调器100C中提供的计时器TIMs(未示出)的状态。

信标信号SGbec包括诸如时隙分配信息(即，访问ID)的信息。为此原因，可以传送信标信号SGbec的时间(即，在每个信标周期Tbc中表示的信标信号的持续时间Tb的时段)成为禁止其它PLC调制解调器100传送数据的不可能传送时段。即，该不可能传送时段是被估计为信标信号在传送信道上的时段。PLC调制解调器100在除了不可能传送时段之外的时段(同步信号不存在时段)执行向电力线700的数据传送。

计时器TIMm和TIMs对PLC调制解调器中生成的具有规则周期(例如，1μsec)的时钟脉冲进行计数，以计数从任何时间点起经过的时间。在避开从PLC调制解调器100A将信标信号传送至电力线700的时间的同时传送从PLC调制解调器100B传送至电力线700的信号SGm。即，PLC调制解调器100B检测信标信号并确定该时间，从而在不可能传送时段之外的时段执行数据传送。

接下来，将描述PLC调制解调器100B在传送数据时的操作。

图9是图示PLC调制解调器100B在传送数据时的操作示例的流程图。由主IC 210执行传送数据时的控制。

在步骤S11中，PLC调制解调器100B开始计时器TIMm的操作。计时器TIMm例如以1μsec为单位对从此时间点经过的时间进行计数。

在步骤S12中，PLC调制解调器100B判定是否检测到从PLC调制解调器100A传送的信标信号。在图8中所示的示例中，在规则信标周期Tbc(例如，50msec)中从PLC调制解调器100A传送信标信号，并且信标信号在时刻t1至t2以及时刻t8至t9中存在于电力线700上。给定信标信号的持续时间Tb。

当检测到信标信号时，PLC调制解调器100B在步骤S13中复位计时器TIMm并重新开始计数。在图8中所示的示例中，PLC调制解调器100B在时刻t1检测到信标信号，并在此时复位计时器TIMm。因此，由计时器TIMm计数的值表示从时刻t1经过的时间。类似地，PLC调制解调器100B在时刻t8检测到信标信号，并在此时复位计时器TIMm。因此，在那之后由计时器TIMm计数的值指示从时刻t8经过的时间。

在步骤S14中，PLC调制解调器100B确认是否预先布置控制帧的传送。当预先布置该传送时，处理进行至下个步骤S15。

当预先布置控制帧的传送时，PLC调制解调器100B在步骤S15中允许控制帧包括表示传送预先布置时间的计时器值的信息作为时间戳。在图8中所示的示例中，在时刻t3开始传送的控制帧包括计时器TIMm在时刻t3的计数值Tcnt(由t3-t1表示的从时刻t1起经过的时间)。

在步骤S16中，PLC调制解调器100B将包括计时器TIMm的计数值Tcnt的控制帧传送至电力线700。当在执行步骤S15之后到执行步骤S16之前存在时间差(ΔT1)时，优选将通过将时间差(ΔT1)加到计数值Tcnt上而获得的结果包括在控制帧中。因此，可以防止发生错误。

接下来，将描述PLC调制解调器100C在传送数据时的操作。

图10是图示PLC调制解调器100C在传送数据时的操作示例的流程图。由主IC 210执行传送数据时的控制。

在步骤S21中，PLC调制解调器100C判定是否通过电力线700接收到从管理PLC调制解调器100C的PLC调制解调器100B传送的控制帧。

当从PLC调制解调器100B接收到控制帧时，在步骤S22中，PLC调制解调器100C获取作为在步骤S21中接收的控制帧中包含的时间信息的时间戳，并且更新计时器TIMs。与PLC调制解调器100B同样，在PLC调制解调器100C中，计时器TIMs例如以1μsec为单位对从任何时间点经过的时间进行计数。例如，如图8中所示，当PLC调制解调器100C在时刻t4检测到存在于电力线700上的PLC调制解调器100B的控制帧作为信号SGm时，将其中包括的时间戳的值预设到计时器TIMs以继续计时器TIMs的操作。另外，当在对应于时间戳的值的时间(在此示例中为开始接收控制帧的时刻t3)与将该值预设到计时器TIMs的时间之间存在时间差(ΔT)时，优选预设通过将时间差(ΔT)加至时间戳的值而获得的结果。因此，可以防止发生错误。

因此，在图8中所示的示例中，PLC调制解调器100C考虑到在时刻t3的时间差，将“Tcnt+ΔT”预设至计时器TIMs，计时器TIMs在时刻t4后的计数值基本上与由PLC调制解调器100B的计时器TIMm管理的所经过的时间一致(同步)。为此原因，PLC调制解调器100C基于信标信号的信标周期Tbc和持续时间Tb，通过计时器TIMs的计数值估计下个时刻由信标信号表示的不可能传送时段。即，可以通过计时器TIMs的计数值估计到信标信号存在于从与信标周期Tbc一致的时刻(对应于t8)到额外经过了规则持续时间Tb的时刻(对应于t9)的时段中。

PLC调制解调器100C可以将由PLC调制解调器100A传送的信标信号的信标周期Tbc和持续时间Tb预先存储在存储器240或类似物中。替代地，传送至PLC调制解调器100B的信标周期Tbc和持续时间Tb被包括在控制帧中，并可以通过电力线700而被传送至PLC调制解调器100C。PLC调制解调器100B可以通过接收信标信号而获取Tbc和Tb。

接着，在步骤S23中，PLC调制解调器100C通过将计时器TIMs的计数值与Tbc和Tbc+Tb进行比较，而判定当前时间是否在不可能传送时段内。当当前时间在不可能传送时段内时，处理进行至下个步骤S24。

当当前时间在不可能传送时段内时，在步骤S24中，PLC调制解调器100C(它的主IC 240)向其自身的传送处理单元(包括在PLC·MAC块212中)通知当前时间在不可能传送时段内，并且等待控制帧的传送，直到不可能传送时段结束为止。

当当前时间不在不可能传送时段内时，PLC调制解调器100C估计信标信号不存在于电力线700上，并且在此时段传送控制帧(步骤S25)。因此，可以安全地避免由PLC调制解调器100C传送的控制帧等与由PLC调制解调器100A传送的信标信号之间的冲突。

虽然在图10中未示出，但是PLC调制解调器100C可以允许作为信号SGs而被传送至电力线700的控制帧(例如，控制帧的报头)包括与控制帧的传送时间对应的计时器TIMs的计数值作为时间戳。例如，图8中所示的由PLC调制解调器100C在时刻t6传送的控制帧包括与时刻t6对应的计时器TIMs的计数值。然而，PLC调制解调器100B可以忽略作为由PLC调制解调器100C1传送的控制帧的时间信息的时间戳的内容。当由PLC调制解调器100C传送的控制帧被另一PLC调制解调器100C接收时，可以根据时间信息辨识信标信号的时间。

根据这样的配备有执行图8至图10中所示的处理的PLC调制解调器的电力线通信系统，即使在不具有检测信标信号的功能的PLC调制解调器100C的情况下，也可以防止其自身传送的信号与PLC调制解调器100A周期性地传送的信标信号在电力线700上互相冲突。因此，通过将上述PLC调制解调器100C添加到由PLC调制解调器100A和100B构成的电力线通信系统中，可以低成本地构建能够避免在电力线700上与其它PLC调制解调器100传送的信号发生信号冲突的电力线通信系统。特别地，可以被注册来用于PLC调制解调器100A管理PLC调制解调器100B的PLC调制解调器100B的数目存在限制，因此这在构建大规模电力线通信系统的情况下是有效的。

在图8中，由PLC调制解调器100B传送的信号SGm是控制帧，但也可以是包括时间信息等的一般数据帧。

在图8中，考虑信标周期Tbc和持续时间Tb来获知信标信号的传送时间，但是也可以不考虑持续时间Tb。

接下来，将描述具有多个电力线通信网络的电力线通信系统。

考虑图5中所示的电力线通信系统作为一个电力线通信网络，图11中所示的电力线通信系统是具有多个这样的网络的系统。在图11中所示的示例中，提供第一网络NW1和第二网络NW2。第一网络NW1配备有作为主设备操作的PLC调制解调器100A1、作为从设备操作的PLC调制解调器100B1和作为子从设备操作的PLC调制解调器100C1。第二网络NW2配备有作为主设备操作的PLC调制解调器100A2、作为从设备的操作PLC调制解调器100B2和作为子从设备操作的PLC调制解调器100C2。

第一网络NW1的PLC调制解调器100和第二网络NW2的PLC调制解调器100连接至作为公共传送信道的电力线700。如图11中所示，作为彼此相距较短距离的子从设备的PLC调制解调器100C1和100C2通过给定设置(中继器模式的设置等)而用作两个网络之间的诸如中继器和桥的中继站，并且可以将所述网络彼此连接。在图11中，网络的数目为2，但不限于此。

在图11中所示的电力线通信系统中，第一网络NW1的PLC调制解调器100A1传送的信标信号(图11中的信标1)不同于第二网络NW2的PLC调制解调器100A2传送的信标信号(图11中的信标2)。可能存在如下情况：一个PLC调制解调器100A无法辨识由另一网络的PLC调制解调器100A传送的信标信号。在此情况下，第一网络NW1和第二网络NW2在异步状态中。

接下来，将描述具有多个电力线通信网络的电力线通信系统中的PLC调制解调器100B和100C的操作。

PLC调制解调器100B的操作与图9中所示的PLC调制解调器100B的操作相同。

图12是图示在传送数据时作为中继器操作的PLC调制解调器100C的操作示例的流程图。由主IC 210执行传送数据时的控制。PLC调制解调器100C使用其自身的内部计时器TIMs1(未示出)以及PLC调制解调器100C2的内部计时器TIMs2。这里，描述图11中所示的电力线通信系统中的第一网络NW1中包括的PLC调制解调器100C1的操作，而第二网络NW2的PLC调制解调器100C2的操作相同。作为中继器操作的其它PLC调制解调器(图11中未示出)的操作相同。

当PLC调制解调器100C1传送控制帧(对应于图8中所示的SGs)时，控制帧包括作为包括其自身的网络中的时间信息的内部计时器TIMs1的时间信息作为时间戳。然而，PLC调制解调器100B1可能忽略作为从PLC调制解调器100C1传送的控制帧的时间信息的时间戳的内容。当PLC调制解调器100C1传送的控制帧被另一PLC调制解调器100C2接收时，可以根据时间信息辨识第一网络NW1中使用的信标信号的时间。

在步骤S31中，PLC调制解调器100C1判定是否接收到从管理PLC调制解调器100C1的PLC调制解调器100B1传送的控制帧。

当从PLC调制解调器100B1接收到控制帧时，在步骤S32中，PLC调制解调器100C1获取在步骤S31中接收的控制帧中包括的时间信息，并且更新内部计时器TIMs1。与PLC调制解调器100B的情况同样，PLC调制解调器100C1的计时器TIMs1例如以1μsec为单位对从任何时间点经过的时间进行计数。更新内部计时器TIMs1的方法与图10中所示的步骤S22相同。

在步骤S33中，PLC调制解调器100C1判定是否接收到从作为其通信目的地的伙伴网络(这里是第二网络NW2)中的作为中继器操作的PLC调制解调器100C2传送的控制帧。另外，PLC调制解调器100C1可以通过在PLC调制解调器100C1中注册诸如MAC地址的特定信息并且将传送目的地地址与该特定信息进行比较，来识别传送所接收的控制帧的PLC调制解调器100是否是作为通信目的地的中继器操作的PLC调制解调器100C2。

当从PLC调制解调器100C2接收到控制帧时，在步骤S34中，PLC调制解调器100C1获取在步骤S33中接收的控制帧中包括的时间信息，并且更新内部计时器TIMs2。计时器TIMs2例如以1μsec为单位对从任何时间点经过的时间进行计数。更新内部计时器TIMs2的方法与图10中所示的步骤S22相同。在此情况下，PLC调制解调器100C1预先存储由第二网络使用的信标信号的周期Tbc2和持续时间Tb2，或者通告它们。

作为在从作为通信目的地的PLC调制解调器100C2传送的控制帧中包括的时间信息的时间戳的信息是通过与包括PLC调制解调器100C2的第二网络NW2中使用的信标信号同步而计得的所经过的时间的信息，并且表示控制帧的传送时间。因此，在执行步骤S34的时间点，PLC调制解调器100C1的计时器TIMs2的计数值与第二网络NW2的信标信号的时间同步。

为此原因，在PLC调制解调器100C1中，可以通过计时器TIMs1的计数值估计在第一网络NW1中下个时刻信标信号要存在于电力线700上的不可能传送时段，并且可以通过计时器TIMs2的计数值估计在第二网络NW2中下个时刻存在信标信号的不可能传送时段。即，可以估计出信标信号存在于从计时器TIMs1和TIMs2的计数值分别与信标周期Tbc一致时到额外经过了规则持续时间Tb时的时段中。

接着，在步骤S35中，PLC调制解调器100C1通过将计时器TIMs1的计数值与Tbc1(第一网络NW1的信标周期)和Tbc1+Tb1(第一网络NW1的信标信号的持续时间)进行比较，并且将计时器TIMs2的计数值与Tbc2(第二网络NW2的信标周期)和Tbc2+Tb2(第二网络NW2的信标信号的持续时间)进行比较，来判定比较的时间点是否在不可能传送时段内。

即，在对应于预期第一网络NW1中使用的信标信号(信标1)存在于电力线700上的时段和预期第二网络NW2中使用的信标信号(信标2)存在于电力线700上的时段中的至少任何一个时段的情况下，执行步骤S36。

在不可能传送时段的情况下，在步骤S36中，PLC调制解调器100C1(它的主IC 240)向其自身的传送处理单元(包括在PLC·MAC块212中)通知该时间在不可能传送时段内，并且等待控制帧的传送，直到不可能传送时段结束为止。

同时，当该时间不在不可能传送时段内时，PLC调制解调器100C估计其是信标信号不存在于电力线700上的时段，并在此时段传送控制帧(步骤S37)。因此，可以安全地避免PLC调制解调器100C1传送的控制帧等与不包括PLC调制解调器100C1的每个网络的信标信号之间发生冲突。

当执行图12中所示的操作并且构成具有多个电力线网络的电力线通信系统时，PLC调制解调器100C1辨识中继的目的地(通信的目的地)以及包括作为中继器操作的每个PLC调制解调器100C的网络的信标信号的时间。可以通过估计时间实现这一点，因为信标信号(信标1)的时间由计时器TIMs1管理，以及信标信号(信标2)的时间由计时器TIMs2管理。

在图13中所示的具体示例中，可以估计信标信号(信标1或信标2)存在于时刻t1至t2的时段、时刻t5至t6的时段、时刻t9至t10的时段、以及时刻t13至t14的时段中，因此PLC调制解调器100C1避开这些时段并在时刻t3至t4的时段、时刻t7至t8的时段、以及时刻t11至t12的时段中执行通信。

如上所示，甚至当从一个网络NW的PLC调制解调器100A传送的信标信号无法被另一网络NW的PLC调制解调器100辨识时，也可以防止一个网络的PLC调制解调器100C传送的信号与另一网络的PLC调制解调器100A传送的信标信号在公共电力线700上互相冲突。

在图12中，已经通过考虑图11中所示的通信系统而假定了电力线网络的数目为2(PLC调制解调器100C1和PLC调制解调器100C2作为通信目的地)的情况。然而，即使在电力线网络的数目为2或更多时，PLC调制解调器100C也使用与网络的数目一样多的内部计时器，因此可以执行图12中所示的处理。

接下来，将描述当作为中继器操作的PLC调制解调器100C在电力线通信网络之间中继通信时的操作。这里，作为示例描述PLC调制解调器100C1，但PLC调制解调器100C2和作为中继器操作的另一PLC调制解调器100C(图11中未示出)的操作相同。

当PLC调制解调器100C1作为中继器操作并且PLC调制解调器100C1从包括PLC调制解调器100C1的第一网络NW1的PLC调制解调器100B接收到向另一网络(例如，第二网络NW2)的控制帧时，PLC调制解调器100C1中继控制帧，并在除不可能传送时段之外的时间将其传送至另一网络的作为中继器操作的PLC调制解调器(例如，PLC调制解调器100C2)。PLC调制解调器100C2将所接收的控制帧传送至管理PLC调制解调器100C2的PLC调制解调器100B2。

当PLC调制解调器100C1接收到从另一网络(例如，第二网络NW2)中作为中继器操作的PLC调制解调器100C2传送的控制帧时，PLC调制解调器100C1中继控制帧并将其传送至包括PLC调制解调器100C1的第一网络NW1的PLC调制解调器100B1。当PLC调制解调器100C1中继所接收的控制帧时，PLC调制解调器100C1使用PLC调制解调器100C1的计时器TIMs1或TIMs2的值更新所接收的控制帧中的时间戳的值。

如上所述，甚至当作为中继器操作的PLC调制解调器100C1在电力线通信网络之间中继通信并且从一个网络NW的PLC调制解调器100A传送的信标信号无法被另一网络NW的PLC调制解调器100辨识时，也可以在多个电力线通信网络之间进行同步的同时，无信号冲突地执行通信。因此，在构建诸如工厂自动化的控制系统的情况下，预期系统将变为大规模系统并且变为包括各种电力线通信网络的电力线通信系统。然而，PLC调制解调器100C在多个网络之间中继简单的控制信号，因此可以执行远程控制等。

在本实施例中，已经描述了PLC调制解调器100(PLC调制解调器100A至100C)，但是本发明也可以应用于在其中配备有PLC调制解调器100的电子设备(例如，电视、微波炉、空调、冰箱等)。

在本实施例中，已经描述了使用电力线作为传送信道的电力线通信系统作为通信系统，但是本发明也可以应用于例如由通信装置构成的无线系统，诸如无线LAN。

此申请基于2008年12月19日提交的日本专利申请No.2008-324613并主张其优先权的权益，通用全文引用将其合并在此。

工业实用性

本发明对于能够低成本地避免与其它通信装置传送的信号发生信号冲突的通信方法、通信装置和通信系统是有用的。

Claims (14)

1.一种与连接至传送信道的另一通信装置通信并共享通信带的通信装置，所述通信装置包括：

接收单元，其通过所述传送信道接收包括时间信息的数据，所述时间信息基于在以给定周期从同步信号传送装置将同步信号传送至所述传送信道的情况下的传送时间，所述同步信号用于同步多个通信装置；

传送单元，其将数据传送至所述传送信道；以及

传送控制单元，其基于由所述接收单元接收的时间信息以及所述给定周期，估计在所述传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制所述传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

2.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述传送控制单元基于传送所述同步信号的持续时间，估计所述同步信号不存在时段，并且控制所述传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

3.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述接收单元通过所述传送信道接收包括第一时间信息的第一数据以及接收包括第二时间信息的第二数据，所述第一时间信息基于以第一给定周期从第一同步信号传送装置将第一同步信号传送至所述传送信道的第一传送时间，所述通信装置和所述第一同步信号传送装置包括在第一网络中，所述第二时间信息基于以第二给定周期从第二同步信号传送装置将第二同步信号传送至所述传送信道的第二传送时间，所述第二同步信号传送装置和除所述通信装置外的另一通信装置包括在第二网络中，以及

其中，所述传送控制单元基于由所述接收单元接收的所述第一时间信息、所述第二时间信息、所述第一给定周期和所述第二给定周期，估计在所述传送信道上不存在所述第一同步信号和所述第二同步信号的同步信号不存在时段，并且控制所述传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

4.如权利要求3所述的通信装置，其中，所述传送控制单元基于传送所述第一同步信号的第一持续时间和传送所述第二同步信号的第二持续时间，估计所述同步信号不存在时段，并且控制所述传送单元在所估计的同步信号不存在时段内传送数据。

5.如权利要求1至4中的任一项所述的通信装置，还包括存储单元，其预先存储所述给定周期的信息和所述持续时间的信息。

6.如权利要求1至4中的任一项所述的通信装置，其中，所述接收单元接收除了包括所述时间信息之外还包括所述给定周期的信息和所述持续时间的信息的数据。

7.如权利要求3至6中的任一项所述的通信装置，其中，所述传送控制单元基于由所述接收单元接收的所述第一时间信息，将要被所述传送单元传送的数据的传送时间的信息插入所述要被传送的数据中。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的通信装置，其中，使用电力线作为所述传送信道以执行电力线通信。

9.如权利要求1所述的通信装置，还包括计时器，用于对从时间点经过的时间计数，其中根据所接收的时间信息更新所述计时器。

10.如权利要求1所述的通信装置，其中，所述时间信息指示从所述同步信号的接收时间到所述数据的传送时间所经历的时间。

11.一种配备有连接至传送信道并共享通信带的多个通信装置的通信系统，所述通信系统包括：

第一通信装置，其以给定周期将用于同步所述多个通信装置的同步信号传送至所述传送信道；

第二通信装置，其传送包括时间信息的数据，所述时间信息基于在由所述第一传送装置将所述同步信号传送至所述传送信道的情况下的传送时间；以及

第三通信装置，其接收从所述第二通信装置接收的数据作为接收数据，并且将传送数据传送至所述传送信道，其中所述第三通信装置基于包括在所述接收数据中的时间信息和传送所述同步信号的给定周期，估计在所述传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制在所估计的同步信号不存在时段内传送所述传送数据。

12.如权利要求11所述的通信系统，其中，使用电力线作为所述传送信道以执行电力线通信。

13.一种在连接至传送信道并共享通信带的多个通信装置之间通信的通信方法，所述通信方法包括：

接收步骤，通过所述传送信道接收包括时间信息的接收数据，所述时间信息基于在以给定周期从同步信号传送装置将同步信号传送至所述传送信道的情况下的传送时间，所述同步信号用于同步所述多个通信装置；

传送控制步骤，基于包括在所述接收数据中的时间信息以及所述给定周期，估计在所述传送信道上不存在同步信号的同步信号不存在时段，并且控制在所估计的同步信号不存在时段内传送传送数据；以及

传送步骤，将所述传送数据传送至所述传送信道。

14.如权利要求13所述的通信方法，其中，使用电力线作为所述传送信道以执行电力线通信。

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