JP2004282148A - 有線通信システム、通信装置及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放送波伝送用の同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をするシステム10であって、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な同軸ケーブル1と、所定の変復調機能を有して同軸ケーブル1に接続される二以上の通信装置#iとを備え、この通信装置#iは、同軸ケーブル1に伝送される放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信を実行するものである。この構成によって、既存の放送波伝送用の同軸ケーブル1を共用したホームネットワークシステム等を構築できるようになる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波同軸ケーブルから成るTV信号線を共用して任意の情報を送受信処理する家庭内有線LANシステムに適用して好適な有線通信システム、通信装置及び通信方法に関する。
【0002】
詳しくは、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする場合に、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線に二以上の通信装置を接続し、この放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して、放送波信号が使用されていない周波数帯において、その選択後の搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行できるようにすると共に、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムを構築できるようにしたものである。
【0003】
【従来の技術】
近年、情報処理技術の発達に伴い、多機能内蔵型のDVD(Digital Video Disk)、多機能内蔵型のテレビやチューナ、ノートブック型及び、デスクトップ型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置が多く使用されるようになってきた。また、これらの情報処理装置をネットワークで接続して通信処理するシステムも使用されるようになった。
【0004】
これらの情報処理装置を家庭内でネットワークを構築して通信処理を実現しようとした場合に、ホームネットワークのインターフェースとして、イーサネット(R)、IEEE1394通信規格や、USB通信規格等の有線通信手段が候補として挙げられる。これらの有線通信手段は、家屋の新築時に宅内に敷設する場合には、非常に有効なインターフェースとして期待されるが、日本に存在する約4600万戸の既存の家屋に新たに敷設することは非常に困難となるという問題がある。
【0005】
これらの問題を克服するために、近頃では、無線手段(無線LAN)が利用される場合が多くなってきた。無線LAN方式によれば、現在、普及しつつあるADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)に対して十分な通信速度を持つことから、有効な通信手段となっている。しかし、光ファイバの普及など、更なる高速化に対応することが難しいこと、通信装置の設置場所によっては十分な性能が発揮できない等の課題を抱えている。
【0006】
また、従来からのナローバンドでは、送受信できるデータ量が少ないため、一般的に、音声については、強力な圧縮をかけた2CHステレオ方式が採用され、音質が最良とは言えず、また、映像も動きが不自然なものが多いという問題がある。
【0007】
一方、家屋内の既存の配線を利用してホームネットワークシステムを構築する方法も検討されている。ここに既存の配線には電話線、電力線、放送波伝送用の同軸ケーブルが挙げられる。電話線を用いた通信システムによれば、現在10Mbpsの通信速度が実現されているが、日本の家屋では電話線に接続するための端子の数が少ないため、あまり普及していないのが現状である。
【0008】
また、電力線を用いた通信システムによれば、現在、日本では数100kbps程度の通信速度しか認められていないのが現状である。もっと、高速なものも検討されているが、短波帯の無線機器への信号漏洩の影響が懸念され、規制緩和がなかなか進まないのが実状である。更にまた、利用する周波数帯における電力線の家屋内の減衰がかなり大きいこと、家電機器からの雑音の影響が無視できないことから、通信システムを構築し難いことも課題の1つである。そこで、放送波伝送用の同軸ケーブルを用いた通信システムが考えられる。
【0009】
図13は従来例に係る現行の地上波TV放送、CATV、BS放送、CS放送等の周波数配置例を示す図である。図13に示す周波数配置例によれば、地上波TV放送の周波数帯は、VHF帯で76MHz〜222MHzであり、UHF帯で470MHz〜770MHzである。CATV放送の周波数帯は、76MHz〜770MHzである。BS放送の周波数帯は、1136MHz〜1332MHzである。CS放送の周波数帯は、1000MHz〜1550MHzと、1320MHz〜1870MHzと、1522MHz〜2072MHzである。
【0010】
また、特許文献1には、屋内マルチメディア通信網システムが開示されている。このシステムによれば、衛星放送、地上波放送、CATV等の外部網とは周波数的に独立した屋内専用通信網を家庭内に設け、この屋内専用通信網にデータを統合的に配信する通信コントローラが備えられる。この屋内専用通信網にはテレビジョン放送用の同軸ケーブルが使用される。これは配線敷設コストを低減するためである。
【0011】
【特許文献1】
特開平10−107829号公報(第4頁,右欄)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、既存の放送波伝送用の同軸ケーブルを共用した家庭用の有線LANシステム等を構築しようとした場合に、次のような問題がある。
【0013】
▲1▼ 特許文献1に見られる屋内マルチメディア通信網システムによれば、衛星放送、地上波放送、CATV等の外部網と屋内専用通信網との間に接続された通信コントローラによって、外部網から受信したデータを屋内専用通信網用のデータに変換しなければならないので、当該通信コントローラのインターフェース制御負担が大きくなる。
【0014】
▲2▼ 従って、特許文献1に見られる通信コントローラに依存しないで、家庭用の有線LANシステム等を構築しようとした場合、この有線LANシステムで使用する通信装置の周波数帯を図13に示したような放送波の周波数帯と共存させなくてはならない。因みに図13に示したように、地上波TV放送が利用する周波数と、CATV放送が利用する周波数とが異なっていたり、BS放送とCS放送とが共存する方法にいくつかのバリエーションがある。このように利用可能な固定の周波数帯が存在しないために、既存の放送波伝送用の同軸ケーブルを利用した通信システムを容易に構築し難いという面がある。
【0015】
▲3▼ 家庭用の有線LANシステムに利用する周波数はできるだけ低い方が減衰も小さく適しているが、その周波数は場合によって異なる場合が多い。また、空いている帯域幅も異なることが予想される。従って、特許文献1に見られる通信コントローラに依存することなく、既存の放送波伝送用の同軸ケーブルを使用して通信装置間で通信処理を実行することが困難になっている。
【0016】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、放送波信号が使用していない周波数帯において通信装置間で通信処理を実行できるようにすると共に、既存の放送波伝送用の通信線を共用した家庭用有線LANシステム等を構築できるようにした有線通信システム、通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上述した課題は、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をするシステムであって、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線と、所定の変復調機能を有して通信線に接続される二以上の通信装置とを備え、通信装置は、通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行することを特徴とする有線通信システムによって解決される。
【0018】
本発明に係る有線通信システムによれば、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする場合に、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線に、所定の変復調機能を有する二以上の通信装置が接続される。これを前提にして、通信装置では、この通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行するようになされる。
【0019】
従って、放送波信号が使用していない周波数帯において、自動選択された搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行することができる。これにより、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムを構築することができる。このシステムは家庭用の有線LANシステム等に十分応用することができる。
【0020】
本発明に係る通信装置は、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線を利用して有線通信処理をする装置であって、通信線に情報を変調して送信し、又は、当該通信線から情報を受信して復調する直交周波数分割多重方式の変復調手段と、この変復調手段の入出力を制御する通信制御手段とを備え、この通信制御手段は、通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行することを特徴とするものである。
【0021】
本発明に係る通信装置によれば、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線を利用して有線通信処理をする場合に、この通信線に、所定の変復調機能を有する二以上の通信装置が接続される。一の通信装置の変復調手段では、この通信線に情報を変調して送信し、又は、当該通信線から情報を受信して復調するようになされる。この変復調手段の入出力が制御手段によって通信制御される。これを前提にして、通信制御手段では放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行するようになされる。
【0022】
従って、放送波信号が使用していない周波数帯において選択される搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行することができる。これにより、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムを構築することができ、家庭用の有線LANシステムに十分応用することができる。
【0023】
本発明に係る通信方法は、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする方法であって、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線に、所定の変復調機能を有する二以上の通信装置を接続し、通信線に接続された通信装置よって、当該通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信処理を実行することを特徴とするものである。
【0024】
本発明に係る通信方法によれば、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする場合に、放送波信号が使用していない周波数帯において選択される搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行することができる。従って、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムを構築することができ、家庭用の有線LANシステムに十分応用することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係る有線通信システム、通信装置及び通信方法の一実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。
【0026】
(1)実施形態
図1は、本発明に係る実施形態としての有線通信システム10の構成例を示すブロック図である。
この実施形態では、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする場合に、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線に二以上の通信装置を接続し、この放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して、放送波信号が使用されていない周波数帯において、その選択後の搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行できるようにすると共に、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムを構築できるようにしたものである。
【0027】
図1に示す有線通信システムは、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をするシステムである。このシステム10はTV信号線を共用して任意の情報を送受信処理する家庭内有線LANシステム等に適用して好適である。このシステム10では、通信線の一例となるTV信号用の高周波同軸ケーブル(以下、単に同軸ケーブル1という)が使用され、所定の周波数帯の放送波信号を伝送するようになされる。放送波の場合には、同軸ケーブル1の一端にアンテナ2が接続される。通信線には少なくとも、地上波TV放送、BS放送及びCS放送に係る既存のテレビ信号用の、特性インピーダンスZo=50Ω又は75Ωの同軸ケーブル1が使用される。CATV放送の場合には、その受信端において、図示しないCATV放送設備の通信ケーブルが有線通信事業者の配信ケーブルに接続される。
【0028】
この同軸ケーブル1には二以上の通信装置#i(i=1〜n)が接続される。この同軸ケーブル1及び通信装置#iによって集中管理型又は分散管理型のネットワークを構成するためである。集中管理型の場合には、通信装置#iが通信標識信号(Beacon:以下ビーコン信号という)を送信し、これを他の通信装置#nが受信することを意味し、分散管理型の場合には、各通信装置#iが互いにビーコン信号を送信し合うことを意味する。ビーコン信号はブロードキャスト(全端末あて)の信号である。
【0029】
このシステム10で通信装置#iは、単体で構成される場合及び、当該通信機能付きのテレビ3や、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置4に内蔵される場合を想定している。通信装置#iを単体で構成される場合は、当該通信機能を持たないテレビジョン受像機や、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に外付け(外部接続)して使用される。当該通信機能を内蔵される場合は、テレビジョン受像機や、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置間で同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をするようになされる。
【0030】
各々の通信装置#iは所定の変復調機能を有している。例えば、通信装置#iは、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex;以下OFDMという)方式等の変復調機能を有している。OFDM方式によれば、1本当たりのビットレートが極めて狭帯域キャリアを数千本集めたマルチキャリアのデジタル変調方式であり、単一キャリアのデジタル変調方式に比べて誤り率特性や帯域効率を同等に保ちながらシンボル期間を長くすることができる。
【0031】
この方式でOFDM信号に含まれる多数のキャリアは、それぞれQPSK(Quadrature Phase Shift Keying:4値位相偏位)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交振幅変調)といったディジタル変調が行われる。これらのキャリアは互いに干渉しないようにベースバンド周波数において、基本波となるキャリアの2倍、3倍などの整数倍の周波数で複数のキャリアを配置するようになされる。これをキャリアが互いに直交関係になるという。このように、低ビットレートのディジタル変調波を直交関係で周波数多重するすることでOFDM信号を得るようになされる。
【0032】
この有線通信システム10を構築するには、OFDM方式の変復調器を内蔵した第1、第2、・・・、第iの通信装置#1〜#n等が予め準備され、当該同軸ケーブル1に接続される。この例では、各部屋毎に設置されたアンテナ端子に通信装置#iを接続する形式が採られる。
【0033】
各々の通信装置#iでは同軸ケーブル1に伝送される放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び伝送帯域幅(以下単に帯域幅Bwという)を選択して通信を実行するようになされる。既存の同軸ケーブル1を共用して任意の情報を各々の通信装置#i間で送受信処理するためである。
【0034】
この例で通信装置#iは同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bw又は同軸ケーブル1に伝送する情報の伝送速度に応じてビーコン信号の帯域幅Bwを変更するように動作する。例えば、ビーコン信号の帯域幅(OFDMのキャリア数)には、当該システム10の仕様上の最小の帯域幅fwを利用するようになされる。
【0035】
このシステム10で通信装置#iは、空き周波数帯で利用する帯域幅Bwを変更する。例えば、高速通信をする場合は帯域幅Bwを広く調整され、低速通信をする場合は帯域幅Bwを狭く調整するようになされる。このようにすると、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bwに応じてビーコン信号の帯域幅Bwを調整することができる。
【0036】
この例で通信装置#iの各々には、予め同軸ケーブル1で使用するための搬送周波数fcの選択候補が設定される。これは予め設定された搬送周波数fcの候補を選択することで、高速に搬送周波数fcの探索を実行できることによる。好ましくは、地上波TV放送、CATV放送、BS放送及びCS放送等のように、必ず利用されていて利用できない周波数帯は予め除外しておくとよい。このように周波数帯を除外することで、周波数選択を候補数を絞ることができ、周波数探索に要する時間を短縮することができる。つまり、ネットワークに参入しようとする通信装置#iにおいて周波数探索時間を長く費やさないで済むようになる。
【0037】
このシステム10で電源を投入された通信装置#iでは、この電源投入後に、他の通信装置#iからビーコン信号が送出されているかを検出し、参入すべきネットワークが構築されているか否かを確認する。これは、予め設定され(決められ)ている搬送周波数fcの選択候補に、他の通信装置#iが存在するかどうか確認するためである。この参入するべきネットワークが存在するか否かの確認は、他の通信装置#iが定期的に送出するビーコン信号を当該通信装置#iが受信可能か否かで判別するようになされる。
【0038】
そして、参入すべきネットワークが構築されていないことが確認された場合は、同軸ケーブル1の空き周波数帯で利用可能な(使用するための)搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択し、ビーコン信号を送出して、他の通信装置#iに対して、ここに探索された搬送周波数fcと帯域幅Bwの通知を開始する(送信する)ようになされる。
【0039】
また、参入すべきネットワークが既に存在する場合であって、ネットワークへ参入しようとする通信装置#iは、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切であるかを判別する。当該通信装置#iが他の通信装置#iへ伝送しようとする情報内容によって、映像データのように高速通信が要求されるもの、また、オーディオ信号のように比較的に低速通信で済むものが想定されるためである。ここで当該通信装置#iが他の通信装置#nへ伝送しようとする情報内容に関して、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切であると判別した場合にはビーコン信号を送信してネットワークへ参入するようになされる。
【0040】
なお、ネットワークへ参入しようとする通信装置#iで、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切でないと判別した場合には、同軸ケーブル1上で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwのビーコン信号を送出して変更を要求するようになされる。このような、システム10で参入すべきネットワークが既に存在する場合であって、ネットワークに既に参入している通信装置#iは、新規に参入する通信装置#iから搬送周波数fcの変更依頼通知を受信し、搬送周波数fcが変更できるか否かを検出する。
【0041】
この搬送周波数fcが変更できる場合には、新規に参入する通信装置#iへ搬送周波数fcの変更受理通知を送信する。この搬送周波数fcが変更できない場合には、その搬送周波数fcの変更不受理通知を当該通信装置#iへ送信するようになされる。帯域幅Bwについても同様な処理がなされる。
【0042】
例えば、ビーコン信号によって利用可能な帯域幅Bwを他の通信装置#iに通知する場合に、同軸ケーブル1に伝送しようとする情報の先頭部分に当該帯域幅Bwを記述して他の通信装置#iへ通知する。つまり、既にネットワーク参入している通信装置#iは、新規参入する通信装置#iから搬送周波数変更の依頼メッセージを受信した場合に、その搬送周波数fcが変更可能であれば、周波数変更受理メッセージを送信し、その搬送周波数fcが変更できない場合には周波数変更不受理メッセージを送信するようになされる。
【0043】
このシステム10で映像を扱う装置は広い帯域幅を必要とするが、オーディオを扱う装置はそれほど帯域幅を必要としないので、通信装置は必ずしも、同じ帯域をサポートする必要が無い。最大の帯域幅は装置によって異なっても良いが、ネットワークの管理やアクセス制御に必要な信号は共通の帯域幅を利用することが必要で、最小の帯域幅を利用するのが好ましい。
【0044】
つまり、ビーコン信号や、ネットワーク管理用信号、アクセス制御信号等はそれぞれが異なっている。これらの信号はすべての通信装置共通で利用出来る必要があり、最小の帯域幅を用いることが望ましいためである。ここにネットワーク管理用信号はネットワークに参入する手順でやりとりされる信号であり、ネットワークを維持するためにやりとりされる信号をいう。ビーコン信号はネットワークの参入と維持に利用されるものである。
【0045】
このネットワークに参入する手順でやりとりされる信号には、周波数変更要求信号や、周波数変更受理信号、周波数変更通知信号等がある。この発明には直接関係ないが、アクセス制御ではデータの送信開始、終了等の制御が行われる。ビーコン信号には自分の能力を通知することも出来、自機(通信装置#i)がサポートしている、伝送帯域幅や変調方式を他の通信装置に予め通知しておくことが出来る。これはアクセス制御を補助することにつながる。従って、この有線通信システムでは、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bwと、通信装置#iが使用する帯域幅Bwとが必ずしも一致せず、これらが異なる場合を想定している。
【0046】
続いて、本発明に係る通信方法について説明をする。図2は、有線通信システム10における通信処理例を示すフローチャートである。
この実施形態では、放送波伝送用の同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をする場合に、まず、放送波信号を伝送可能な同軸ケーブル1に、所定の変復調機能を有する二以上の通信装置#iを接続する。そして、この同軸ケーブル1に接続された通信装置#iよって、電源投入と同時に、放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信処理を実行することを前提とする。また、このシステム10では、ネットワークが既に構築されていれば、当該通信装置が既構築ネットワークへ参加する形態となる。当該ネットワークが未だ構築されていない場合には、当該通信装置がネットワークを構築し、他の通信装置が当該ネットワークへ参加してくるのを待つ形態となる。
【0047】
これを通信処理条件にして、ユーザが当該通信装置#iの電源を投入すると、図2に示すフローチャートのステップA1で電源ON情報を検出したかがチェックされる。この電源ON情報が検出されると、ステップA2に移行してネットワークへ参入しようとする通信装置#iは、他の通信装置#iからビーコン信号が送出されているかを検出する。
【0048】
このビーコン信号検出結果に基づいて当該通信装置#iは、ステップA3で参入すべきネットワークが構築されているか否かを確認(ネットワーク構築有無の確認)する。そして、参入すべきネットワークが構築されていないことが確認された場合(ネットワーク未構築の場合)は、ステップA4に移行して通信装置#iは、この同軸ケーブル1の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択する。このように選択された搬送周波数fc及び帯域幅Bwのビーコン信号をステップA5で他の通信装置#iへ送信する。このビーコン信号の送信によって他の通信装置#nでは当該ネットワークへの参加が可能になったことを確認することができる。その後、ステップA10に移行する。
【0049】
また、ステップA3で参入すべきネットワークが既に存在する場合(ネットワーク既構築の場合)は、ネットワーク構築の立場から替わって、ステップA6に移行して当該通信装置#iでは、ネットワークに参入するかがチェックされる。当該ネットワークに参入する場合は、ステップA7に移行してネットワークへ参入しようとする通信装置#iは、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切であるかを判別する。この判別結果で、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切である場合には、ステップA8に移行してビーコン信号を送信してネットワークへ参入する。その後、ステップA10に移行する。
【0050】
更にまた、ステップA7で搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切ではないと判別した場合は、当該ネットワークへ参入しようとする通信装置#iは、ステップA9に移行して利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwのビーコン信号を送出して変更を要求する。その後、ステップA10に移行する。なお、ステップA6で当該ネットワークに参入しない場合は、ステップA10に移行して当該通信装置#iは終了判別処理をする。例えば、通信装置#iは電源OFF情報を検出して通信処理を終了する。電源OFF情報が検出されない場合は、ステップA2に戻って上述した通信処理を継続するようになされる。
【0051】
このように、本発明に係る実施形態としての有線通信システム10によれば、放送波伝送用の同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をする場合に、電源投入と同時に、通信装置#iでは、この放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信を実行するようになされる。
【0052】
従って、放送波信号が使用していない周波数帯において自動選択される搬送周波数fc、つまり、既存のTV放送に影響を与えることがない搬送周波数fc及び帯域幅Bwに基づいて通信装置#i間で通信処理を実行することができる。これにより、既存の放送波伝送用の同軸ケーブル1を共用した有線通信システム10を構築することができる。
【0053】
この有線通信システム10を家庭用の有線LANシステム(ホームネットワークシステム)に十分応用することができる。なお、有線通信システム10によれば、TV信号等に利用されていない周波数を利用するものなので、かなりの高速通信が可能な上、電力線のコンセントほどではないが、電話線の端子数より、家屋におけるアンテナ接続端子の設置数が多いのもメリットとなる。
【0054】
(2)第1の実施例
図3は本発明に係る第1の実施例としてのホームネットワークシステム100の構成例を示すブロック図である。
この実施例では有線通信システムの一例となる家庭内(屋内)の同軸ケーブル1を使用したホームネットワークシステム100を構築し、TV放送は従来通り受信可能な状態で、高速有線通信ネットワークを実現できるようにしたものである。
【0055】
この例では、通信装置#iは他の装置に内蔵されていても、外付けであっても、どちらでも良い。例えば、分散管理型のネットワークを構成する場合に、同軸ケーブル1には、通信装置内蔵のDVD(Digital Video Disk)#1、通信装置内蔵のテレビ(TV)#2、通信装置内蔵のチューナ(Tuner)#3、通信装置内蔵のテレビ(TV)#4、通信装置#5が外付けされたノートブック型のパソコン5及び、通信装置#6が外付けされたデスクトップ型のパソコン6が接続される。もちろん、分散管理型のネットワークに限られることはなく、集中管理型のネットワークであってもよい。
【0056】
この例では、どちらの管理型のホームネットワークシステム100でも実現可能である。これらの分散管理型のネットワーク又は集中管理型のネットワークのどちらかによってネットワーク参入の手順が異なるが、この例では前者の場合について説明する。後者についてはその説明を省略する。また、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切でない場合には、搬送周波数fcの変更、帯域幅Bwの変更、あるいはその両方の依頼を送信(発行)する場合を例に採り、これが受け入れられた場合に、その通信条件でネットワークに参入する場合を想定する。
【0057】
また、家庭内のテレビ配線は、多くの場合に75Ωの同軸ケーブル1が利用されている。同軸ケーブル1の一端にはアンテナ2が接続され、TV放送波が受信される。同軸ケーブル1には、内部導体(心線)が直径0.4mm乃至0.8mm程度の軟銅線や、7本/0.18mm乃至7本/0.5mmの軟銅より線であり、その絶縁体がポリエチレン充実絶縁体構造であり、その外径が2.4mm乃至9.4mm程度であり、外部導体が銅線編組構造であり、その外皮は非移行性ビニール構造であり、その外径が4.0mm乃至14.0mm程度であり、絶縁抵抗が1000MΩ以上、静電容量が使用周波数1KHzで67±3nF/km程度のものが使用される。
【0058】
同軸ケーブル1は、他の信号線ケーブルと同様にして、使用周波数が高くなると減衰量が大きくなる。例えば、5C−2V型の同軸ケーブル1の標準減衰量は、使用周波数10MHz、使用温度20℃で27dB/km程度である。従って、低い周波数であれば、64QAM、256QAMといった周波数利用効率の高いBPSK変調方式等が利用できる。このため、可能な限り低い搬送周波数fcを利用することが好ましい。しかし、図13に示したように、同軸ケーブル1で利用可能な搬送周波数fcは、TV放送の受信状況によって異なることが予想される。これは地上波のチャネル配置とCATVのチャネル配置が基本的に異なること、CATVについては各運営会社によって利用されるチャネルが異なること、及びBS放送やCS放送の受信の有無によるためである。
【0059】
続いて、通信装置#iについて説明をする。図4は通信装置#iの内部構成例を示すブロック図である。
図4に示す通信装置#iは、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をする装置である。つまり、同軸ケーブル1で使用する搬送周波数fcを変更できる構成とするために、通信装置#iは高周波回路12,18を含めたハードウェア構成となっている。この高周波回路12,18を含めた通信装置#iは無線通信方式の場合とほぼ同様な構成となっている。通信装置#iはアンテナ共用器11、復調器13、復号器14、通信制御回路15、符号化器16、変調器17、高周波回路12及び18を有している。
【0060】
アンテナ共用器11は図示しない屋内のアンテナ端子を介して同軸ケーブル1に接続され、電源投入と同時に、同軸ケーブル1上からビーコン信号や他の情報等を受信するようになされる。アンテナ共用器11には高周波回路12が接続され、同軸ケーブル1上からアンテナ共用器11を通じて受信したビーコン信号を高周波信号処理するようになされる。
【0061】
高周波回路12には直交周波数分割多重方式の変復調手段の一部を構成するOFDM方式の復調器13が接続され、当該同軸ケーブル1から受信した高周波信号処理後のビーコン信号や情報(ODFM信号)等を復調するものである。復調器13では例えば、基本波の1周期の区間でフーリエ変換(FFT)することにより、それぞれのキャリアの振幅と位相の情報を得るようになされる。
【0062】
復調器13には復号器14が接続され、復調後のビーコン信号や情報等が誤り訂正されて復号化される。この復号化後のビーコン信号や情報等が受信データDinとなる。復号器14には通信制御手段の一例となる通信制御回路15が接続され、復調器13、復号器14、符号化器16、変調器17、高周波回路12及び18の入出力を制御するようになされる。
【0063】
当該ネットワークに参入しようとする通信装置#iでは、ビーコン信号の帯域幅変更要求や他の通信装置#iへ転送しようとする情報等の送信データDoutを通信制御回路15の制御を受けて符号化器16に出力するようにされる。他の通信装置#iへ転送しようとする情報等は、例えば、外付けのノート型のパソコンや、デスクトップ型のパソコン等の情報処理装置から転送される。もちろん、これに限られることはなく、例えば、当該通信装置内蔵のチューナ#3から通信装置内蔵のDVD#1へ映像・音声等の送信データDoutを出力する場合であってもよい。
【0064】
この通信制御回路15には符号化器16が接続され、帯域幅変更要求や情報等の送信データDoutを誤り訂正のために符号化される。符号化器16にはOFDM方式の変調器17が接続され、符号化後の送信データDoutが変調される。変調器17には、直交振幅変調に関して1シンボルで4ビット(16値)の情報を伝送する16QAM−OFDMや、1シンボルで8ビット(64値)の情報を伝送する64QAM−OFDM、1シンボルで16ビット(256値)の情報を伝送する256QAM−OFDM等が使用される。
【0065】
また、変調器17には高周波回路18が接続され、変調後の送信データDoutが高周波信号処理される。高周波回路18にはアンテナ共用器11が接続され、高周波信号処理後の送信データDoutがアンテナ共用器11を通して同軸ケーブル1に送出するようになされる。
【0066】
この例で通信制御回路15は、放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択する(周波数の自動選択機能)。通信制御回路15にはEEPROM19等の不揮発メモリが接続され、搬送周波数fcの候補の中から一の搬送周波数fcを選択するための搬送周波数設定データDfcや、帯域幅Bwを調整するための帯域幅調整データDbw等を記憶するように使用される。通信制御回路15では搬送周波数設定データDfcや、帯域幅調整データDbw等に基づいて、他の通信装置#iと通信処理を実行するようになされる。
【0067】
既存の同軸ケーブル1を共用して、例えば、図3に示した通信装置内蔵のチューナ#3から通信装置内蔵のDVD#1へ映像・音声等のAV(Audio Video)データを出力したり、外付けのノート型のパソコン5から通信装置#5,#6を通じて、デスクトップ型のパソコン6等へ画像データ等を転送するように処理するためである。
【0068】
この例で通信制御回路15は、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bw又は同軸ケーブル1に伝送する情報の伝送速度に応じてビーコン信号の帯域幅Bwを変更するように動作する。例えば、ビーコン信号のOFDMのキャリア数(帯域幅)には、当該システム100の仕様上の最小の帯域幅Bwを利用するようになされる。
【0069】
この通信装置#iで通信制御回路15は、空き周波数帯で利用する帯域幅を変更する。例えば、高速通信をする場合は帯域幅を広く設定し、低速通信をする場合は帯域幅を狭く設定するように制御される。このようにすると、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bwに応じてビーコン信号の帯域幅Bwを調整することができる。
【0070】
このシステム100で電源を投入された通信装置#iの通信制御回路15では、この電源投入後に、他の通信装置#iからビーコン信号が送出されているかを検出して、参入すべきネットワークが構築されているか否かを確認する。これは、予め決められている搬送周波数fcの選択候補に、他の通信装置#iが存在するかどうか確認するためである。この参入するべきネットワークが存在するか否かの確認は、他の通信装置#iが定期的に送出するビーコン信号を当該通信装置#iにおいて、受信可能か否かによって判別するようになされる。
【0071】
そして、参入すべきネットワークが構築されていないことが確認された場合は、通信制御回路15によって、同軸ケーブル1で利用可能な空き周波数帯を探索すると共に当該同軸ケーブル1上で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択し、ビーコン信号を送出して、他の通信装置#iに対して、ここに選択された搬送周波数fc及び帯域幅Bwの通知を開始するようになされる。
【0072】
また、参入すべきネットワークが既に存在する場合であって、ネットワークへ参入しようとする通信装置#iでは、その通信制御回路15によって搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切であるかが判別される。当該通信装置#iが他の通信装置#iへ伝送しようとする情報内容によって、映像データのように高速通信が要求されるもの、また、オーディオ信号のように比較的に低速通信で済むものが想定されるためである。ここで当該通信装置#iが他の通信装置#nへ伝送しようとする情報内容に関して、搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切であると通信制御回路15により判別された場合にはビーコン信号を送信してネットワークへ参入するようになされる。
【0073】
なお、ネットワークへ参入しようとする通信装置#iで、その通信制御回路15によって搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切でないと判別された場合には、同軸ケーブル1上で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwのビーコン信号を送出して変更を要求するようになされる。このような、システム100で参入すべきネットワークが既に存在する場合であって、ネットワークに既に参入している通信装置#iの通信制御回路15は、新規に参入する通信装置#iから搬送周波数fcの変更依頼通知を受信し、搬送周波数fcが変更できるか否かを検出する。
【0074】
この搬送周波数fcが変更できる場合には、当該通信装置#iの通信制御回路15は、新規に参入する通信装置#iに対して搬送周波数fcの変更受理通知を送信する。この搬送周波数fcが変更できない場合には、その搬送周波数fcの変更不受理通知を当該通信装置#iへ送信するようになされる。
【0075】
例えば、ビーコン信号によって利用可能な帯域幅Bwを他の通信装置#iに通知する場合、当該通信装置#iの通信制御回路15は、同軸ケーブル1に伝送しようとする情報の先頭部分に当該帯域幅を記述して他の通信装置#iへ通知する。つまり、既にネットワーク参入している通信装置#iは、新規参入する通信装置#nから搬送周波数変更の依頼メッセージを受信した場合に、その通信制御回路15によって搬送周波数fcが変更可能であると判別された場合、周波数変更受理メッセージを送信し、その搬送周波数fcが変更できない場合には周波数変更不受理メッセージを送信するようになされる。
【0076】
このシステム100で映像を扱う装置は広い帯域幅を必要とするが、オーディオを扱う装置はそれほど帯域幅を必要としないので、通信装置は必ずしも、同じ帯域をサポートする必要が無い。最大の帯域幅は装置によって異なっても良いが、ネットワークの管理やアクセス制御に必要な信号は共通の帯域幅を利用することが必要で、最小の帯域幅を利用するのが好ましい。
【0077】
この例では、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bwと、通信装置#iが使用する帯域幅Bwとが必ずしも一致せず、これらが異なる場合を想定している。なお、通信装置#iの内部構成例及び通信機能は、通信装置内蔵のDVD#1、通信装置内蔵のテレビ#2、通信装置内蔵のチューナ#3、通信装置内蔵のテレビ#4、通信装置#5及び通信装置#6に対して同様に適用される。
【0078】
図5は放送波の周波数に対する搬送周波数の配置例(搬送波例)を示す図である。図5において、縦軸は地上波、CATV、BS、CS等の放送波の種類であり、横軸はその搬送波の周波数(搬送波周波数)である。この例で、同軸ケーブル1を用いて通信処理をするためには、最適な搬送周波数fcを選択する必要がある。
【0079】
現行の地上波TV放送の周波数帯は、VHF帯で76MHz〜222MHzであり、UHF帯で470MHz〜770MHzである。CATV放送の周波数帯は、76MHz〜770MHzである。BS放送の周波数帯は、1136MHz〜1332MHzである。CS放送の周波数帯は、1000MHz〜1550MHzと、1320MHz〜1870MHzと、1522MHz〜2072MHzである。
【0080】
この例で同軸ケーブル1上で利用可能な周波数帯に関しては、地上波TV放送のVHF帯とUHF帯との間の周波数帯、UHF帯、地上波TV放送・CATV放送帯とBS・CS放送帯との間の周波数帯、BS放送帯、CS放送帯等が挙げられる。地上波TV放送のVHF帯とUHF帯との間の周波数帯に関しては、殆どの家庭で使用しているが、全ての周波数帯を使用している家庭が少ないことによる。
【0081】
また、搬送周波数fcの選択候補としては、例えば、地上波TV放送のVHF帯とUHF帯との間の周波数帯で350MHzが設定でき、UHF帯では620MHzが設定でき、地上波TV放送・CATV放送帯とBS・CS放送帯との間の周波数帯では880MHzが設定でき、BS放送帯では1200MHzが設定でき、CS放送帯では1460MHz、1710MHz、2000MHz及び、2250MHzの4つを各々設定することができる。
【0082】
この例で同軸ケーブル1で使用する搬送周波数に関しては、図5に示したように周波数帯を多く配置しても、少なく配置しても構わない。周波数帯をあまり多く配置すると、自機(通信装置#i)が参入するネットワークの探索時間を多く要するようになる。一方、周波数帯をあまり少なく配置すると、空いている搬送周波数fcを見出し難くなる。
【0083】
この例で通信装置#iの各々の通信制御回路15には、予め同軸ケーブル1で使用するための搬送周波数fcの選択候補が設定される。これは予め設定された搬送周波数fcの候補を選択することで、高速に搬送波周波数の探索を実行できることによる。好ましくは、地上波TV放送、CATV放送、BS放送及びCS放送等のように、必ず利用されていて利用できない周波数帯は予め除外しておくとよい。例えば、地上波TV放送のVHF帯である1ch〜12chのように多くの家庭で必ず使用されている搬送周波数fcは選択候補から除外しておくことが好ましい。
【0084】
このように周波数帯を除外することで、周波数選択の候補数を絞ることができ、搬送波の周波数探索に要する時間を短縮することができる。つまり、ネットワークに参入しようとする通信装置#iの通信制御回路15における周波数探索を長く費やさないで済むようになる。
【0085】
図6A及び図6Bは各々の通信装置#1〜#3におけるビーコン信号の送出例を示すタイムチャートである。各々の図において、縦軸はビーコン信号の出力レベルであり、横軸は時間tである。この例ではOFDM方式の通信方法を適用し、帯域幅Bwを変更することを想定している。そのため、各々の通信装置#iの通信制御回路15には帯域幅の調整するために、次のような条件を持たせている。
【0086】
▲1▼ どの通信装置#iにおいても、ビーコン信号を受信できるようにOFDM方式の仕様を統一しておく。
▲2▼ ビーコン信号の帯域幅(OFDMのキャリア数)は、システム仕様の最小のものを利用する。
▲3▼ ネットワークの参入時、ネットワーク管理時に用いるメッセージ、アクセス制御時のメッセージも、同様にして最小の帯域幅を利用する。
▲4▼ 当該通信装置(自機)が対応する帯域幅(OFDMのキャリア数)の情報をビーコン信号に含める。
【0087】
例えば、3台の通信装置#1〜#3が同軸ケーブル1に接続された場合を想定したとき、図6Aにおいて、第1の通信装置#1が時刻t1でビーコン信号を送出すると、第2の通信装置#2が時刻t2でビーコン信号を送出し、第3の通信装置#3が時刻t3でビーコン信号を送出する。このように一巡すると、通信装置#1が時刻t4でビーコン信号を送出するようになされる。自機の存在を他の通信装置#iに知らせるためである。
【0088】
また、図6Bにおいて、通信装置#1が時刻t5でビーコン信号を送出後、データを送信すると、通信装置#2が時刻t6でビーコン信号を送出し、通信装置#3が時刻t7でビーコン信号を送出する。このように一巡すると、通信装置#1が時刻t8でビーコン信号を送出するようになされる。
【0089】
この例では、同軸ケーブル1上の周波数帯は、利用者の放送契約内容によって搬送周波数fcだけでなく利用可能な帯域幅Bwも異なる場合が多い。また、動画像データを取り扱う通信装置#iと、オーディオ信号を取り扱う通信装置#nでは、必要な帯域幅Bwが異なる。従って、通信装置#iにおける低消費電力化を考慮した場合に、▲1▼〜▲4▼の条件を満たすように、必要最小限の帯域幅Bwを利用するようになされる。
【0090】
図7A〜Cはビーコン信号の帯域幅の大・中・小例を示す図である。この例では各々の通信装置#iの通信制御回路15によって3段階に帯域幅を可変するようになされる。図7A〜Cにおいて、横軸は周波数MHzであり、縦軸は搬送周波数fcのビーコン信号の振幅である。
【0091】
図7Aに示すビーコン信号の帯域幅をBw1(大)とし、図7Bに示すビーコン信号の帯域幅をBw2(中)とし、図7Cに示すビーコン信号の帯域幅をBw3(小)としたとき、Bw1>Bw2>Bw3という関係に設定される。図7Aに示すビーコン信号の帯域幅Bw1はBPSK(Binary Phase Shift Keying:2値位相偏位)変調方式が可能であり、動画像データ等の転送を実行する高速通信に適用される。SN比は20dB程度である。
【0092】
図7Bに示すビーコン信号の帯域幅Bw2は16QAM−QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:4値位相偏位)変調方式が可能であり、中速通信に適用される。図7Cに示すビーコン信号の帯域幅Bw3は64QAM−QPSK変調方式が可能であり、上述した▲2▼、▲3▼の条件を実行する低速通信に適用される。この例では、図7Aに示す帯域幅(大)から図7Bに示す帯域幅(中)、図7Cに示す帯域幅(小)へ順に移行するように、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bwを探索するようになされる。
【0093】
続いて、同軸ケーブル1を使用した分散管理型のホームネットワークシステム100における通信処理例について説明をする。図8及び図9はホームネットワークシステム100における通信処理例(その1,2)を示すフローチャートである。
【0094】
この実施例では、放送波伝送用の同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をする場合に、図3に示した同軸ケーブル1に、通信装置内蔵のDVD#1、通信装置内蔵のテレビ#2、通信装置内蔵のチューナ#3、通信装置内蔵のテレビ#4、通信装置#5が外付けされたノートブック型のパソコン5及び、通信装置#6が外付けされたデスクトップ型のパソコン6が接続される。
【0095】
この同軸ケーブル1に接続された通信装置#iによって、電源投入と同時に、放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信処理を実行することを前提とする。ユーザは例えば、ノートブック型のパソコン5から通信装置#5,#6を通じてデスクトップ型のパソコン6と通信処理をする場合を想定する。この例では、当該通信装置#5と他の通信装置#6の動作例の2つに分けて説明をする。
【0096】
[当該通信装置#5の動作例]
これを動作条件にして、ユーザが、例えば、通信装置#5の電源をONすると、図8に示すフローチャートのステップB1で通信装置#5の通信制御回路15は電源ON情報を検出する。この電源ON情報を検出した後に、ステップB2に移行して、通信制御回路15は参入可能なネットワークが存在するかを確認する。つまり、他の通信装置#6や、通信装置内蔵のDVD#1、通信装置内蔵のテレビ#2、通信装置内蔵のチューナ#3、通信装置内蔵のテレビ#4、通信装置#6等がビーコン信号を送出しているかを確認する(既存装置の確認)。
【0097】
このとき、電源投入と同時に、通信装置#5のアンテナ共用器11を介して同軸ケーブル1上からビーコン信号を受信するようになされる。アンテナ共用器11から高周波回路12に入力されたビーコン信号は高周波回路12によって信号処理するようになされる。高周波信号処理後のビーコン信号はOFDM方式の復調器13に出力される。復調器13では、当該同軸ケーブル1から受信した高周波信号処理後のビーコン信号が復調される。例えば、復調器13では基本波の1周期の区間でフーリエ変換(FFT)することにより、それぞれのキャリアの振幅と位相の情報(OFDM信号)を得るようになされる。復調後のOFDM信号は復号器14に出力される。復号器14ではOFDM信号が誤り訂正されて復号化される。この復号化後のOFDM信号は通信制御回路15へ出力される。
【0098】
このような信号処理によって、他の通信装置#6等がビーコン信号を送出していない場合(装置不存在の場合)には、ステップB3に移行して通信装置#5の通信制御回路15は適切な搬送周波数fcを探索(調査)し、その後、ステップB4で搬送周波数fcを選択し、ステップB5でビーコン信号の送出を開始し、そして、図9に示すフローチャートのステップB16へ移行する。
【0099】
また、図8に示すフローチャートのステップB2で既にネットワークが存在する場合には、ステップB6に移行して通信装置#5の通信制御回路15はその搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切かどうかを判別(調査)する。その搬送周波数fc及び帯域幅Bwが適切であると判別した場合には、ステップB7に移行してビーコン信号の送出を開始してネットワークに参入するようになされる。その後、図9に示すフローチャートのステップB16に移行する。
【0100】
また、図8に示すフローチャートのステップB6で通信装置#5の通信制御回路15によって搬送周波数fc及び帯域幅Bwが不適切であると判別された場合には、図9に示すフローチャートのステップB8に移行してその通信制御回路15は適切な搬送周波数fcを探索する。このとき、適切な搬送周波数fcを探索すべく、予め決められている搬送周波数候補の中から搬送周波数fcを選択する。また、図7Aに示した帯域幅(大)から図7Bに示した帯域幅(中)、図7Cに示した帯域幅(小)へ順に移行するように、同軸ケーブル1上で利用可能な帯域幅Bwを探索するようになされる。その後、ステップB9に移行して希望の搬送周波数fcを要求する「周波数変更要求」を他の通信装置#n、この例では通信装置#6へ送信して依頼する。
【0101】
このとき、周波数変更要求等の送信データDoutは通信制御回路15の制御を受けて符号化器16に出力するようにされる。他の通信装置#6等へ転送しようとする送信データDoutは符号化器16で誤り訂正のために符号化される。この符号化後の送信データDoutはOFDM方式の変調器17によって変調される。変調後の送信データDoutは高周波回路18で高周波信号処理された後にアンテナ共用器11を通して同軸ケーブル1に送出するようになされる。
【0102】
次に、ステップB10で通信装置#5の通信制御回路15は、周波数変更要求が受理されたかどうか検出する。この周波数変更要求が通信装置#6に受理された場合には、ステップB11で周波数変更通知を送信した後、ステップB12に移行して通信装置#5の通信制御回路15は、搬送周波数fcを変更する。その後、ステップB13でビーコン信号の送信を開始してネットワークに参入する。そして、ステップB16に移行する。
【0103】
上述のステップB10で周波数変更要求が受理されなかった場合には、ステップB14に移行して通信装置#5の通信制御回路15は搬送周波数fcが適切ではないがネットワークに参入する(ビーコン信号の送信を開始する)か、又は、ネットワークへの参入不可(参加失敗)を通知する結果通知処理のいずれかを実行する。そのためにステップB15に移行して、通信装置#6からの指示を待つ。又は、ステップB16へ移行する。なお、周波数変更要求が受理されたかどうかは、ネットワーク上の全て通信装置内蔵のDVD#1や、通信装置内蔵のテレビ#2、通信装置内蔵のチューナ#3、通信装置内蔵のテレビ#4、通信装置#6等から周波数変更受理通知が送られてくるかどうかで判別するようになされる。
【0104】
なお、上述のステップB16では通常動作が開始される。この通常動作には通信制御回路15による送信データDOUTや受信データDINの転送制御や、電源オフ情報の検出処理、他の通信装置#nから当該ネットワークへの参加待機処理が含まれる。そして、ステップB17に移行して当該通信装置#5の通信制御回路15は通常動作等の終了判別処理をする。例えば、通信装置#5は電源OFF情報を検出して通信処理を終了する。電源OFF情報が検出されない場合は、ステップB16に戻って上述した通常動作を継続するようになされる。
【0105】
[他の通信装置#6における動作例]
図10は他の通信装置#6における通常時の動作例を示すフローチャートである。この例では、既に、ネットワークに参入している通信装置#6が例えば、通信装置#5から周波数変更要求を受信した場合の処理例について説明をする。まず、図10に示すフローチャートのステップC1で通信装置#6の通信制御回路15は、周波数変更要求を待機する。この周波数変更要求を受信した場合は、ステップC2に移行して搬送周波数fcの変更が可能であるかどうかを判別する。
【0106】
この搬送周波数fcが変更可能である場合には、ステップC3に移行して通信制御回路15は通信装置#5に周波数変更受理を通知し、ステップC4で周波数変更受理確認通知を待機する。この通信装置#6で周波数変更受理確認通知を受信した場合には、ステップC5に移行して、通信装置#6の通信制御回路15は搬送周波数fcを変更する。その後、ステップC1に戻る。これにより、ノートブック型のパソコン5から通信装置#5,#6を通じてデスクトップ型のパソコン6と通信処理をすることができる。なお、ステップC2で搬送周波数を変更できない場合には、ステップC7に移行して通信装置#6の通信制御回路15は周波数変更不受理を通信装置#5へ通知するようになされる。
【0107】
このように、本発明に係る第1の実施例としての同軸ケーブルを使用したホームネットワークシステム100及び通信方法によれば、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な同軸ケーブル1を利用して有線通信処理をする場合に、通信装置#iの通信制御回路15ではこの放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信を実行するようになされる。
【0108】
従って、放送波信号が使用していない周波数帯において、既存のTV放送に影響を与えることのない周波数であって、自動選択された搬送周波数fc及び帯域幅Bwに基づいて通信装置#i間で通信処理を実行することができる。これにより、既存の放送波伝送用の同軸ケーブル1を共用した家庭用の有線LANシステム10を提供することができる。
【0109】
(3)第2の実施例
図11は本発明に係る第2の実施例としてのホームネットワークシステム200の構成例を示すブロック図である。
一般に、同軸ケーブル1は同軸ケーブルの種類にもよるが、放送波信号を伝送させるだけの周波数特性を有している。本発明方式の通信装置#iが同軸ケーブル1へ送出する信号の電力はそれほど大きく無く、アンテナ端子や、CATV接続端等からCATV網への漏洩も少ない。
【0110】
この実施例では、敢えて、アンテナ2と通信装置#iとを接続する同軸ケーブル1の途中に漏洩阻止用のフィルタ8を接続し、アンテナ/CATV接続点からの漏洩防止を考慮したものである。また、放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信を実行する機能や、他の構成については、第1の実施例と同様であるためその説明を省略する。
【0111】
図11に示すホームネットワークシステム200は同軸ケーブル1を使用した有線通信システムの他の一例であり、漏洩阻止用のフィルタ8が備えられている。もちろん、同軸ケーブル1には通信装置内蔵のDVD#1、通信装置内蔵のテレビ#2、通信装置内蔵のチューナ#3、通信装置内蔵のテレビ#4、通信装置#5が外付けされたノートブック型のパソコン5及び、通信装置#6が外付けされたデスクトップ型のパソコン6が接続される。
【0112】
このフィルタ8は、放送波信号を受信するアンテナ2から当該アンテナ2に最も近接する、例えば、通信装置内蔵のDVD#1に至る同軸ケーブル1の途中に挿入して接続される。このフィルタ8はアンテナ2から宅内方向にはTV信号を通過させるが、宅内からアンテナ方向への信号を遮断する特性を有している。CATVの場合は、CATV接続点とCATV網の有線通信ケーブルの引き込み口との間に漏洩阻止用のフィルタ8が接続される。
【0113】
このようにすると、特に、DVD#1や、テレビ#2、チューナ#3、テレビ#4、通信装置#5、通信装置#6等において、十分大きな送信電力を必要とした場合に、ホームネットワークシステム200におけるアンテナ2からの放射、あるいはCATV網への通信処理内容の漏洩を防止できるようになる。このフィルタ8はDVD#1や、テレビ#2、チューナ#3、テレビ#4、通信装置#5、通信装置#6等の出力信号の漏洩が無視できるほど小さい場合は省略してもよい。また、ブースターアンプが、当該アンテナ2に最も近接する、例えば、通信装置内蔵のDVD#1に至る同軸ケーブル1の途中に挿入される場合には、フィルタ8を省略してもよい。ブースターアンプが介在することで、その代用機能を発揮し通信装置#iから出力される信号がアンテナ方向へ通過しなくなることによる。
【0114】
(4)第3の実施例
図12は本発明に係る第3の実施例としてのホームネットワークシステム300の構成例を示すブロック図である。
この実施例では、アンテナ2と通信装置#iとを接続する同軸ケーブル1の途中に漏洩阻止用の通信機能内蔵型のフィルタ装置80を接続し、フィルタの挿入有無を通信機能によって確認できるようにしたものである。また、放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数fc及び帯域幅Bwを選択して通信を実行する機能や、他の構成については、第1及び第2の実施例と同様であるためその説明を省略する。
【0115】
図13に示すホームネットワークシステム300は同軸ケーブル1を使用した有線通信システムの他の一例であり、漏洩阻止用の通信機能内蔵型のフィルタ装置80が備えられる。もちろん、同軸ケーブル1には通信装置内蔵のDVD#1、通信装置内蔵のテレビ#2、通信装置内蔵のチューナ#3、通信装置内蔵のテレビ#4、通信装置#5が外付けされたノートブック型のパソコン5及び、通信装置#6が外付けされたデスクトップ型のパソコン6が接続される。
【0116】
このフィルタ装置80は、放送波信号を受信するアンテナ2から当該アンテナ2に最も近接する、例えば、通信装置内蔵のDVD#1に至る同軸ケーブル1の途中に挿入して接続される。このような、通信機能を内蔵するフィルタ装置80を用いる場合には、当該フィルタ装置80の存在の有無に応じて次のような動作を実現できる。
【0117】
▲1▼ フィルタ装置80が同軸ケーブル1上に存在する場合には、他の通信装置#iに通信を許可すること、また、フィルタ装置80が同軸ケーブル1上に存在し無い場合には、通信装置#i間の通信を禁止する動作モード、及び、
▲2▼ フィルタ装置80が同軸ケーブル1上に存在する場合には、通信装置#iが送出する信号の電力を大きく設定すること、また、フィルタ装置80が同軸ケーブル1上に存在し無い場合には、通信装置#iが送出する信号の電力を小さく設定するような動作モードを実現できるようになる。
【0118】
例えば、このシステム300でDVD#1や、テレビ#2、チューナ#3、テレビ#4、通信装置#5、通信装置#6等は、フィルタ装置80と通信処理をして当該フィルタ装置80の存在を確認するようになされる。このようにフィルタ装置80に通信機能を持たせることで、各々のDVD#1や、テレビ#2、チューナ#3、テレビ#4、通信装置#5、通信装置#6等においてフィルタ装置80を自動認識し、DVD#1や、テレビ#2、チューナ#3、テレビ#4、通信装置#5、通信装置#6等が送信出力を調整できるようになる。
【0119】
もちろん、フィルタ装置80はアンテナ2から宅内方向にはTV信号を通過させるが、宅内からアンテナ方向への信号を遮断する特性を有している。CATVの場合は、CATV接続点とCATV網の有線通信ケーブルの引き込み口との間にフィルタ装置80が接続される。このようにすると、第2の実施例のように、DVD#1や、テレビ#2、チューナ#3、テレビ#4、通信装置#5、通信装置#6等において十分大きな送信電力を必要とした場合に、ホームネットワークシステム300におけるアンテナ2からの放射、あるいはCATV網への通信処理内容の漏洩を防止できるようになる。
【0120】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る有線通信システム及び通信方法によれば、放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする場合に、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線に二以上の通信装置が接続され、これら所定の変復調機能を有する通信装置は、この放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行するものである。
【0121】
この構成によって、放送波信号が使用していない周波数帯において選択される搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行することができる。従って、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムを構築することができ、家庭用の有線LANシステムに十分応用することができる。
【0122】
本発明に係る通信装置によれば、所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線を利用して有線通信処理をする場合に、直交周波数分割多重方式の変復調手段の入出力を制御する通信制御手段を備え、この通信制御手段は、放送波信号の周波数帯の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行するものである。
【0123】
この構成によって、放送波信号が使用していない周波数帯において選択される搬送周波数及び伝送帯域幅に基づいて通信装置間で通信処理を実行することができる。従って、既存の放送波伝送用の通信線を共用した有線通信システムに十分応用することができる。
【0124】
この発明は、TV信号線を共用して任意の情報を送受信処理する家庭内有線LANシステムに適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施形態としての有線通信システム10の構成例を示すブロック図である。
【図2】有線通信システム10における通信処理例を示すフローチャートである。
【図3】本発明に係る第1の実施例としてのホームネットワークシステム100の構成例を示すブロック図である。
【図4】通信装置#iの内部構成例を示すブロック図である。
【図5】放送波の周波数に対する搬送周波数の配置例(搬送波例)を示す図である。
【図6】A及びBは各々の通信装置#1〜#3におけるビーコン信号の送出例を示すタイムチャートである。
【図7】A〜Cはビーコン信号の帯域幅の大・中・小例を示す図である。
【図8】ホームネットワークシステム100における通信処理例(その1)を示すフローチャートである。
【図9】ホームネットワークシステム100における通信処理例(その2)を示すフローチャートである。
【図10】他の通信装置#nにおける通信時の動作例を示すフローチャートである。
【図11】本発明に係る第2の実施例としてのホームネットワークシステム200の構成例を示すブロック図である。
【図12】本発明に係る第3の実施例としてのホームネットワークシステム300の構成例を示すブロック図である。
【図13】従来例に係る放送波の周波数配置例を示す図である。
【符号の説明】
1・・・同軸ケーブル(通信線)、2・・・アンテナ、3・・・通信機能付きテレビ(通信装置)、4・・・情報処理装置、8・・・フィルタ、10・・・有線通信システム、11・・・アンテナ共用器、12,18・・・高周波回路、13・・・復調器、14・・・復号器、15・・・通信制御回路(通信制御手段)、16・・・符号化器、80・・・フィルタ装置、#i(i=1〜n)・・・通信装置、100〜300・・・ホームネットワークシステム(有線通信システム)
Claims (31)
- 放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をするシステムであって、
所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線と、
所定の変復調機能を有して前記通信線に接続される二以上の通信装置とを備え、
前記通信装置は、
前記通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行することを特徴とする有線通信システム。 - 前記通信装置は、
電源投入後に、他の通信装置から通信標識信号が送出されているかを検出して参入すべきネットワークが構築されているか否かを確認し、
前記参入すべきネットワークが構築されていないことが確認された場合は、
前記空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択し、
選択された前記搬送周波数及び伝送帯域幅の通信標識信号を他の通信装置へ送信することを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。 - 前記利用可能な伝送帯域幅又は前記通信線に伝送する情報の伝送速度に応じて前記通信標識信号の伝送帯域幅を変更することを特徴とする請求項2に記載の有線通信システム。
- 前記通信標識信号の伝送帯域幅には当該システム上の最小の伝送帯域幅を利用することを特徴とする請求項3に記載の有線通信システム。
- 前記参入すべきネットワークが既に存在する場合であって、
前記ネットワークへ参入しようとする通信装置は、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切であるかを判別し、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切であると判別した場合に、
前記通信標識信号を送信してネットワークへ参入することを特徴とする請求項2に記載の有線通信システム。 - 前記ネットワークへ参入しようとする通信装置は、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切でないと判別した場合に、
利用可能な前記搬送周波数及び伝送帯域幅の通信標識信号を送出して変更を要求することを特徴とする請求項2に記載の有線通信システム。 - 前記通信装置は、
新規に参入する通信装置から搬送周波数の変更依頼通知を受信し、
前記搬送周波数が変更できるか否かを検出し、
前記搬送周波数が変更できる場合には、
前記新規に参入する通信装置へ搬送周波数の変更受理通知を送信し、
前記搬送周波数が変更できない場合には、搬送周波数の変更不受理通知を当該通信装置へ送信することを特徴とする請求項2に記載の有線通信システム。 - 前記通信標識信号によって利用可能な伝送帯域幅を他の通信装置に通知する場合に、
前記通信線に伝送しようとする情報の先頭部分に当該伝送帯域幅を記述して他の通信装置へ通知することを特徴とする請求項2に記載の有線通信システム。 - 前記通信線には、少なくとも、地上波TV放送、CATV放送、BS放送及びCS放送に係るテレビ信号伝送用の同軸ケーブルが使用されることを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。
- 前記通信装置は、
直交周波数分割多重方式の変復調機能を有することを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。 - 前記通信装置は単体で構成され、又は、当該通信機能がテレビジョン受像機及び情報処理装置に内蔵されることを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。
- 前記通信装置の各々には、
予め前記通信線で使用するための搬送周波数の選択候補が設定されることを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。 - 前記通信装置は、
前記空き周波数帯で利用する伝送帯域幅を変更することを特徴する請求項1に記載の有線通信システム。 - 前記利用可能な伝送帯域幅と、前記通信装置が使用する伝送帯域幅とが異なることを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。
- 前記通信線及び通信装置によって集中管理型又は分散管理型のネットワークを構成することを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。
- 前記ネットワークへの参入通知、当該ネットワークにおける管理通知及び、アクセス制御通知には最小の伝送帯域幅を利用することを特徴とする請求項1に記載の有線通信システム。
- 前記地上波TV放送、BS放送及びCS放送に係る放送波信号を受信するアンテナから当該アンテナに最も近接する通信装置に至る前記通信線の途中又は、前記CATV放送を受信する受信端から当該受信端に最も近接する通信装置に至る前記通信線の途中に漏洩阻止用のフィルタ装置が接続されることを特徴とする請求項9に記載の有線通信システム。
- 前記フィルタ装置には通信機能が備えられ、
前記通信装置は、
前記フィルタ装置と通信処理をして当該フィルタ装置の存在を確認することを特徴とする請求項17に記載の有線通信システム。 - 所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線を利用して有線通信処理をする装置であって、
前記通信線に情報を変調して送信し、又は、当該通信線から情報を受信して復調する直交周波数分割多重方式の変復調手段と、
前記変復調手段の入出力を制御する通信制御手段とを備え、
前記通信制御手段は、
前記通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信を実行することを特徴とする通信装置。 - 前記通信制御手段は、
電源投入後に、他の通信装置から通信標識信号が送信されているかを検出して参入すべきネットワークが構築されているか否かを確認し、
前記参入すべきネットワークが構築されていないことが確認された場合は、
前記空き周波数帯で利用可能は搬送周波数及び伝送帯域幅を選択し、
選択された前記搬送周波数及び伝送帯域幅の通信標識信号を他の通信装置へ送信することを特徴とする請求項19に記載の通信装置。 - 前記通信制御手段は、
前記利用可能な伝送帯域幅又は前記通信線に伝送する情報の伝送速度に応じて前記通信標識信号の伝送帯域幅を変更することを特徴とする請求項20に記載の通信装置。 - 前記通信制御手段は、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切であるかを判別し、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切であると判別した場合に、
前記通信標識信号を送信してネットワークへ参入することを特徴とする請求項20に記載の通信装置。 - 前記通信制御手段は、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切でないと判別した場合に、
利用可能な前記搬送周波数及び伝送帯域幅の通信標識信号を送信して変更を要求することを特徴とする請求項20に記載の通信装置。 - 前記通信標識信号によって利用可能な伝送帯域幅を他の通信装置に通知する場合に、
前記通信制御手段は、
前記通信線に伝送しようとする情報の先頭部分に当該伝送帯域幅を記述して他の通信装置へ通知することを特徴とする請求項20に記載の通信装置。 - 前記通信制御手段は、
前記搬送周波数帯で利用可能な伝送帯域幅を変更することを特徴する請求項19に記載の通信装置。 - 前記通信制御手段には、
予め前記通信線で使用するための搬送周波数の選択候補が設定されることを特徴とする請求項19に記載の通信装置。 - 前記通信制御手段は、
新規に参入する通信装置から搬送周波数の変更依頼通知を受信し、
前記搬送周波数が変更できるか否かを検出し、
前記搬送周波数が変更できる場合には、
前記新規に参入する通信装置へ搬送周波数の変更受理通知を送信し、
前記搬送周波数が変更できない場合には、搬送周波数の変更不受理通知を当該通信装置へ送信することを特徴とする請求項19に記載の通信装置。 - 放送波伝送用の通信線を利用して有線通信処理をする方法であって、
所定の周波数帯の放送波信号を伝送可能な通信線に、所定の変復調機能を有する二以上の通信装置を接続し、
前記通信線に接続された前記通信装置よって、当該通信線に伝送される放送波信号の周波数帯の中の空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択して通信処理を実行することを特徴とする通信方法。 - 前記通信装置は、
電源投入後に、他の通信装置から通信標識信号が送出されているかを検出して参入すべきネットワークが構築されているか否かを確認し、
前記参入すべきネットワークが構築されていないことが確認された場合は、
前記空き周波数帯で利用可能な搬送周波数及び伝送帯域幅を選択し、
選択された前記搬送周波数及び伝送帯域幅の通信標識信号を他の通信装置へ送信することを特徴とする請求項28に記載の通信方法。 - 前記参入すべきネットワークが既に存在する場合であって、
前記ネットワークへ参入しようとする通信装置は、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切であるかを判別し、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切であると判別した場合に、
前記通信標識信号を送信してネットワークへ参入することを特徴とする請求項29に記載の通信方法。 - 前記ネットワークへ参入しようとする通信装置は、
前記搬送周波数及び伝送帯域幅が適切でないと判別した場合に、
利用可能な前記搬送周波数及び伝送帯域幅の通信標識信号を送出して変更を要求することを特徴とする請求項29に記載の通信方法。
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