JP2009164925A - 通信システム並びに通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル機器もＰＬＣによるネットワークに直接加わることを可能にする。
【解決手段】モバイル機器は、電力線通信用のモデムと電磁結合用のコイルを備え、結合装置側のコイルとの電磁結合による近接通信によって電力線通信の仲間に加わる。また、モバイル機器は、巻線方向（すなわち指向方向）が互いに異なる複数の結合用コイルを装備し、結合装置に近接させて通信を行なうときには、結合装置側のコイルと最も電磁結合度が高くなり最も通信速度が速いいずれかのコイルを選択的に使用して、通信品質の劣化を防止する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、一般コンセントに接続して電力線通信を行なう通信システム並びに通信装置に係り、特に、ＰＤＡや携帯電話のような商用ＡＣ電源を利用しないで動作するモバイル系機器が電力線通信を行なう通信システム並びに通信装置に関する。

近年、家庭などの建物内で簡易にＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構築する手段として、電力線を介して電力の供給を受ける通信機能を有する機器が通信信号を電力線に重畳して、他の同様な機能を有する機器との間で電力線を介して通信を行なう電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が実用化されている。

簡易にＬＡＮを構築する手段としては無線ＬＡＮも普及しているが、電波関連の法規制や他のシステムとの干渉回避などのため送信出力が抑制されており、壁越えが不得手で部屋間通信を行なうことができない、といった問題がある。これに対し、電力線通信によれば、既存の電力線を利用することにより、ＡＣコンセントが配設された部屋間であれば機器間で通信を行なうことができ、相手の機器がどの場所にいるかに制限されない。電力線通信によれば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を建物内に張り巡らすことなしにＬＡＮを構築することができ、しかも１００Ｍｂｐｓ以上の高速通信を実現することができる。

図１２には、従来のＰＬＣを用いた家庭内ネットワーク・システムを示している。同図中の参照番号１００は家庭内の電力線であり、参照番号１０１、１０６は家庭内コンセントであり、参照番号１０２、１０７はＡＣプラグであり、参照番号１０３、１０８はＰＬＣモデム（但し、ＰＬＣモデム１０３がマスタとする）、参照番号１０９はパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などのホスト、参照番号１０４は光回線終端装置、参照番号１０５はインターネットである。参照番号１０４はＡＤＳＬモデムであってもよい。

ＰＬＣモデム１０３とＰＬＣモデム１０８は、電力線１００を経由して相互に通信を行ない、これによって、ＰＣ１０９は光回線終端装置１０４を経由してインターネット１０５に接続することが可能となる。

電力線を利用した通信システムによれば、利用者がどこに移動しても、同じような性能の計算機の能力を利用できる「ユビキタス（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）環境が実現する。例えば、家庭内などにおいて、各種の家電製品等の家庭内機器に電力線通信機能を持たせ、ＰＣなどにより構成される親機からそれらの家庭内機器を監視、制御するとともに、外部から公衆通信網を介して前述の親機にアクセスし、外部から家庭内機器を監視、制御するシステムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

ＰＬＣでは伝送路が電力線であることから、ネットワーク構成は既存の配線ではバス型となり、ＰＬＣにより電力線に接続される家庭内のすべての通信機器は、帯域を時分割で共有することになる。図１２に示したシステム構成例ではＰＬＣモデムは２台であるが、複数設置して相互に通信することが可能である。

図１２からも分かるように、従来の電力線通信システムは、基本的には、デスクトップＰＣなどの商用ＡＣ電源を主要な駆動電源とし、ＡＣコンセントに差し込むことができるＡＣプラグを備えた機器が利用するものである。言い換えれば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）や携帯電話などのモバイル系の機器が、商用ＡＣ電源を利用しないバッテリ駆動の状態では電力線通信を行なうことができない。このような場合、無線ＬＡＮ機能を搭載したモバイル系機器がアクセスポイント経由でＰＬＣに接続する、あるいは、ＰＬＣモデムやＡＣアダプタを経由してモバイル系機器をＡＣコンセントに接続するなどの必要があり、利便性に欠ける。

特開２００５−１４３０２６号公報

本発明の目的は、一般コンセントに接続して電力線通信を好適に行なうことができる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ＰＤＡや携帯電話のような商用ＡＣ電源を利用しないで動作するモバイル系機器が電力線通信を行なうことができる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ＰＤＡや携帯電話のような商用ＡＣ電源を利用しないで動作するモバイル系機器が電力線通信を行なう際に、通信性能の低下を最小限に抑え、且つ、モバイル機器の配置の自由度を向上させることが可能となる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
商用ＡＣ電源を供給する一般の電力線を介して相互接続された１以上の電力線通信装置と、
電力線通信用のモデムと、指向方向が異なる複数の第１のコイルを備えた通信端末と、
電力線に接続され、電力線の交流成分を減衰させるフィルタと、前記フィルタの後段に設けられた第２のコイルを備えた結合装置と、
を具備し、
前記通信端末は、前記結合装置の前記結合面に接近させたときに前記第１及び第２のコイル間に発生する電磁結合作用による近接通信を通じて、一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と相互通信を行なう、ことを特徴とする通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

家庭などの建物内で簡易にＬＡＮを構築する手段として、電力線通信技術が実用化されており、ＡＣコンセントが配設された部屋間であれば機器間で通信を行なうことができ、しかも１００Ｍｂｐｓ以上の高速通信を実現することができる。

しかしながら、従来の電力線通信システムは、基本的には、デスクトップＰＣなどの商用ＡＣ電源を主要な駆動電源とし、ＡＣコンセントに差し込むことができるＡＣプラグを備えた機器が利用するものであるため、ＰＤＡや携帯電話などの商用ＡＣ電源を利用しないモバイル系の機器にとって利便性に欠ける。

これに対し、本発明に係る通信システムでは、電力線の交流成分を減衰させるフィルタとこのフィルタの後段にモバイル機器側のコイルと電磁結合を行なうためのコイルを備えた結合装置を電力線に接続している。モバイル機器は、電力線通信用のモデムと、外部と電力線通信信号を電磁結合により信号を授受するためのコイルを備えている。そして、結合装置側のコイルとの電磁結合による近接通信を介在させることによって、モバイル機器の設置場所に自由度が増し、容易に電力線通信の仲間に加わることができる。

ここで、コイルが持つ指向性のため、設置場所の自由度に制限があるという問題がある。すなわち、結合装置のコイル中央付近ではコイル断面に対しほぼ垂直方向の磁界となるが、コイル線の付近ではいわゆる右ねじの法則に従って流れる電流方向に依存した磁界となる。このため、モバイル機器を結合装置のどの位置に配置するかによって、モバイル機器側のコイルとの電磁結合度が異なり通信品質の劣化を招来する。

そこで、本発明では、巻線方向（すなわち指向方向）が互いに異なる複数の結合用コイルをモバイル機器に装備し、結合装置に近接させて通信を行なうときには、結合装置側のコイルと最も電磁結合度が高くなり最も通信速度が速いいずれかのコイルを選択的に使用することによって、モバイル機器の設置場所に拘らず通信品質の劣化を防止するようにしている。

具体的には、モバイル機器は、結合装置の介在により一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と通信を開始する際において、前記複数の第１のコイルを切り替えながら、各コイルで信号を受信するときの受信速度を求め、各コイルに対する受信速度を比較して最も速いコイルを選択する。

あるいは、モバイル機器は、一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と通信を開始する際において、前記複数の第１のコイルを切り替えながら、各コイルで信号を受信するときの受信速度を求めるスキャン動作を行ない、各コイルに対する受信速度を比較して最も速く且つ所定の速度を上回るコイルを選択するが、その後、通信の最中において、該選択されたコイルによる受信速度が前記所定の速度以下となったときには、前記スキャン動作を再度行なって、受信速度が最も速く且つ所定の速度を上回るコイルを選択するようにしてもよい。これによって、通信期間全体にわたって通信品質を一定以上に保つことができる。

また、送信途中や受信途中でコイルの切り換えが生じると通信が途絶してしまうことから、モバイル機器は、送信から受信に切り換わるインターバルのタイミングでコイルを切り換えるようにすればよい。

なお、モバイル機器は、第１のコイルの受信信号のベースバンド処理において得られる、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）のための受信信号強度、ＢＥＲ（ビット誤り率）、又は受信品質のうち少なくとも１つに基づいて、各々のコイルで信号を受信したときの受信速度を特定することができる。例えばＯＦＤＭ変調方式などが採用される通信システムでは、情報信号の間に挿入されるパイロット信号を用いて受信速度の測定を行なうことができる。

本発明によれば、一般コンセントに接続して電力線通信を好適に行なうことができる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することができる。

本発明によれば、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル機器もＰＬＣによるネットワークに直接加わることが可能となる。また、これらのモバイル系の機器は、無線ＬＡＮが届かない場所でもＰＬＣにより通信が可能となる。

本発明に係る通信システムでは、モバイル機器は、電力線通信用のモデムと電磁結合用のコイルを備え、結合装置側のコイルとの電磁結合による近接通信によって電力線通信の仲間に加わることができる。

コイルが持つ指向性のために、モバイル機器の設置場所に制約があるが、本発明では、モバイル機器は、巻線方向（すなわち指向方向）が互いに異なる複数の結合用コイルを装備しており、結合装置に近接させて通信を行なうときには、結合装置側のコイルと最も電磁結合度が高くなり最も通信速度が速いいずれかのコイルを選択的に使用することによって、通信品質の劣化を防止することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

図１には、家庭内ネットワーク・システムの構成を模式的に示している。

家庭内に電力線１００が敷設され、パーソナル・コンピュータ１０９に接続されたＰＬＣモデム１０８の電源ケーブル先端のＡＣプラグ１０７が家庭内コンセント１０６に差し込まれることによってパーソナル・コンピュータ１０９が家庭内のＰＬＣネットワークに参加している点、並びに、インターネットなどの外部ネットワーク１０５に接続するための光回線終端装置（若しくはＡＤＳＬモデムなど）１０４に接続されたＰＬＣモデム１０３の電源ケーブル先端のＡＣプラグ１０２が家庭内コンセント１０１に差し込まれることによって家庭内のＰＬＣネットワークがインターネット１０５に相互接続されている点は、図１２に示したシステムと同様である。

図１に示すシステムが図１２に示した従来のシステムと相違する主な点として、ＰＤＡ２０５が通信機器としてＰＬＣネットワークに加わったことを挙げることができる。

ＰＤＡ２０５は、商用ＡＣ電源で動作する機器ではないので、ＡＣコンセントにＡＣプラグを差し込むという形態でＰＬＣネットワークに参加することはできない。このため、ＰＤＡ２０５は、電力線通信用モデムと、電磁結合により信号を授受するためのコイルを内蔵し（後述）、電磁結合シート２０２との電磁結合を介在してＰＬＣネットワークに参加するようになっている。電磁結合シート２０２は、電力線の交流成分を減衰させるフィルタとこのフィルタの後段に接続された電磁結合用のコイルを備えており（後述）、ＰＤＡ２０５内のコイルが近接してきたときにはコイル同士の電磁結合作用が発生して、ＰＤＡ２０５はＰＬＣ信号の授受が可能となる。電力線通信で使用される帯域は例えば２〜３０ＭＨｚであるので、この周波数帯をカバーする広帯域の電磁結合が必要である。

ＰＤＡ２０５は、電磁結合シート２０２に置いて使用する。電磁結合シート２０２上に置かれるモバイル機器は１台に限定されず、電磁結合シート２０２の大きさに応じて複数のモバイル機器を置き、それぞれが他のＰＬＣモデムと通信が行なうことができる。また、図２に示すように、電磁結合シート２０２を介して複数のモバイル機器同士の通信も可能となる。

電磁結合シート２０２は、ＡＣラインからＡＣ成分（５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）をカット（若しくは減衰させる）するハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）２０３と、モバイル機器側のコイルとの間で電磁誘導を行なうためのコイル２０４で構成される。

したがって、モバイル機器であるＰＤＡ２０５は、電磁結合シート２０２、電力線１００、ＰＬＣモデム１０３、ＰＬＣモデム１０８を経由してＰＬＣ信号による通信が可能となり、さらには光回線終端装置１０４を介してインターネット１０５に接続したり、ＰＬＣネットワークに参加しているパーソナル・コンピュータ１０９と通信したりすることができる。

なお、上記の説明では、モバイル機器と電磁結合シート間の磁界による結合としているが、電界も少なからず作用していると考えられるので、本発明の要旨は必ずしも電磁結合に限定されるものではない。

図３には、電磁結合シート２０２の内部構成を示している。参照番号２０３はハイパス・フィルタ、参照番号２０４はコイルである。ハイパス・フィルタ２０３は、トランス３００と２つのコンデンサ３０１、３０２で構成され、入出力が平衡型のハイパス・フィルタを形成する。コンデンサ３０１、３０２の先は電力線１００に接続される。

ＰＬＣの変調方式としては、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）方式がよく用いられる。ＯＦＤＭ変調方式では、各サブキャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。サブキャリアが互いに「直交」するとは、任意のサブキャリアのスペクトラムのピーク点が常に他のサブキャリアのスペクトラムのゼロ点と一致し、隣り合うサブキャリアの帯域が重なり合うほど近接させてもクロストークがないことを意味する。したがって、送信データを周波数が直交する複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高い。

同図中の参照番号３０３は、電力線１００側から送られてくるＰＬＣ信号の波形である。ＡＣ信号にＯＦＤＭ信号が重畳されていることを理解されたい。この信号がハイパス・フィルタ２０３を通過すると、５０〜６０Ｈｚの交流成分が除去されて、参照番号３０４に示すような単体のＯＦＤＭ信号となる。また、電磁結合シート２０２からのＯＦＤＭ信号（すなわちＰＤＡ２０からの送信信号）は、この逆の経路で、ハイパス・フィルタ２０３を通過してＡＣ信号に重畳されて、相手側のＰＬＣモデムに伝達される。

図４には、ＰＬＣモデム４００の内部構成を示している。図１中のＰＬＣモデム１０３並びにＰＬＣモデム１０８がこれに相当する。参照番号４０１はＡＣプラグ、参照番号４０２はＡＣ電源からＤＣ電源に整流変換する電源部、参照番号４０３はハイパス・フィルタ、参照番号４０４は送信波と受信波を結合する結合部、参照番号４０５は受信部、参照番号４０６は送信部、参照番号４０７はＯＦＤＭの変復調処理と通信制御を行なうベースバンド処理部である。また、参照番号４０８はインターフェース部であり、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のインターフェース処理を行なう。

ＡＣプラグ４０１で受信されたＰＬＣ信号は、ハイパス・フィルタ４０３で５０Ｈｚ〜６０ＨｚのＡＣ電源成分をカットされ、結合器４０４を経由して受信部４０５で増幅され、ベースバンド処理部４０７に渡される。ベースバンド処理部４０７では、ＡＤ変換後、ＯＦＤＭの復調を行ない、デジタル・データに変換される。

また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）側からのデータは、インターフェース部４０８を経由して、ベースバンド処理部４０７に入り、ここでＯＦＤＭ変調を行ない、ＤＡ変換後、ＰＬＣ信号となり、送信部４０６に渡される。送信部４０６で増幅されたＰＬＣ信号は結合器４０４、ハイパス・フィルタ４０３を経由してＡＣ電源信号に重畳されてＡＣプラグ４０１より電力線１００に送出される。

ベースバンド処理部４０７では、フレーミング、デフレーミング、誤り検出、再送などのＭＡＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の処理も行なう。

また、ＰＬＣモデム４００では、マスタとスレーブの関係が必要であり、参照番号４１０で示される切替部でユーザがマスタ／スレーブの切り替えを手動で行なえるようにしている。マスタ局となるＰＬＣモデムは、間欠的にビーコン信号の送信を行なう。これに対し、スレーブ局となるＰＬＣモデムは、ビーコン信号を見て通信の可否や各種情報を入手することができる。但し、マスタ局はＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）が必要になるような場合に有益であり、自律分散的に複数のＰＬＣモデム同士が相互接続をする場合にはマスタとスレーブの関係は特に意味を持たない。

図５には、ＰＤＡ２０５の内部構成を示している。同図中、参照番号５００がＰＬＣモデム部に相当する。ＰＬＣモデム部５００は、内蔵モジュールの形態でも良いし、コンパクト・フラッシュのようなカード・タイプでも構わない。

参照番号２０６は、電磁結合シート２０２側のコイル２０４と電磁結合を行なうコイルである。５０１は端末部（ＰＤＡの本体）である。ＰＤＡ本体の構成自体は本発明の要旨に直接関連しないので、ここでは説明を省略する。ＰＬＣモデム部５００と端末部５０１とのインターフェースは、内蔵の場合はバス接続、外付けカードの場合はコンパクト・フラッシュ・インターフェースが用いられる。また、参照番号５０２はバッテリ部、参照番号５０３はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などによる通信状態の表示部である。

コイル２０６で受信されたＰＬＣ信号は、結合器４０４を経由して受信部４０５で増幅され、ベースバンド処理部４０７に渡される。ベースバンド処理部４０７では、ＡＤ変換後、ＯＦＤＭの復調を行ない、デジタル・データに変換される。

一方、端末部５０１からのデータはインターフェース部４０８を経由して、ベースバンド処理部４０７に入り、ここでＯＦＤＭ変調を行ない、ＤＡ変換後、ＰＬＣ信号となり、送信部４０６に渡される。送信部４０６で増幅されたＰＬＣ信号は、結合器４０４を経由してコイル２０６より電磁波として電磁結合シート２０２のコイル２０４に送られる。

ベースバンド処理部４０７では、フレーミング、デフレーミング、誤り検出、再送などのＭＡＣの処理も行なう。通信状態表示部５０３では、受信レベル、成功した受信パケット数などにより通信状態を色や点滅頻度などで表現してユーザに知らせる。

図６には、ＰＬＣの通信手順を示している。図示の通信手順はＰＬＣの間でマスタとスレーブの関係が設定されており、ＰＬＣ１はマスタ、ＰＬＣ２はスレーブ、ＰＬＣ３もスレーブでＰＤＡ２０５と置き換える。

ＰＬＣ１は、間欠的にビーコン信号６００を送信する。図中では省略しているが、以降の通信中でもビーコン信号を送信し続ける。

ＰＬＣ２は、ビーコン信号を受信すると、エントリ信号６０１をＰＬＣ１に送信し、ＰＬＣ１からの許可信号６０２を受信する。ＰＬＣ３も、参照番号６０３、６０４で示すように、スレーブとしてＰＬＣ２と同様のシーケンスを実行する。

これらが終了すると、通信はコネクションレスで、いつでも行なうことが可能となる。すなわち、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：衝突検出多重接続／衝突回避）６０５により、ＰＬＣ１、ＰＬＣ２、ＰＬＣ３は相互に通信が可能となる。

但し、スレーブであるＰＬＣ２及びＰＬＣ３は、マスタであるＰＬＣ１のビーコン信号を常に受信しなくてはならない。

なお、図６に示した通信手順では、ベストエフォートのデータであるが、ストリーミングなどのＱｏＳが必要なアプリケーションでは、マスタのＰＬＣ１の集中制御によりデータ通信区間が制御される。

ＰＬＣを利用した通信規格として、例えば、Ｗａｖｅｌｅｔ−ＯＦＤＭ方式を採用するＨＤ−ＰＬＣ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が知られているが、本発明の要旨は特定の通信方式に限定されるものではない。

上述したように、図１に示した通信システムによれば、図３に示したような結合装置を電力線に接続することによって、ＰＤＡ２０５の設置場所には自由度が生まれる。しかしながら、コイルが持つ指向性のため、設置場所の自由度に制限があるという問題がある。

コイルには指向性があり、磁界の方向がコイル内部を通過する場合に最も高い電磁誘導起電力が発生する。図７には、電磁結合シート２０２から発生する磁界の方向を表わしている。ＰＤＡ２０５などの電力線通信機器からの信号は、電磁結合シート２０２の内部に配置されたコイル２０４に流れ、その電流で磁界が発生する。例えば、電磁結合シート２０２（コイル２０４）の中央では当該シート２０２に対して垂直方向３２０の磁界になり、コイル線の上では流れる電流方向に依存していわゆる「右ねじの法則」３３０に従う。このため、ＰＤＡ２０５を電磁界結合シート２０２のどの位置に配置するかにより、ＰＤＡ２０５側のコイルとの電磁結合度が異なり通信品質の劣化を招来する。

そこで、本実施形態では、ＰＤＡ２０５は、巻線方向（すなわち指向方向）が互いに異なる複数の結合用コイルを装備し、電磁結合シート２０２に近接させて通信を行なうときには、電磁結合シート２０２側のコイルと最も電磁結合度が高くなり最も通信速度が速いいずれかのコイルを選択的に使用するようにしている。これによって、電力線通信を行なう際に、通信性能の低下を最小限に抑え、且つ、電磁結合シート２０２に対するＰＤＡ２０５の配置の自由度を向上させることが可能となる。

モバイル機器が装備する結合用コイルの個数と各コイルの配置に関し、大量のコイルをそれぞれ異なる方向に配置しても、通信性能低下の防止と、配置の自由度向上という効果を得ることができる。但し、図８に示すように、互いの巻線方向（すなわち指向方向）が直交するように、最低限３個の結合用コイル７００、７１０、７２０をＸＹＺ各軸に沿って配置することで、基本的には、あらゆる方向の磁界に対応することが可能であり、効率良く所望の効果が得られる。

図９には、巻線方向（すなわち指向方向）が異なるように配置された３つのコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃを備えたＰＤＡ２０５の内部構成を模式的に示している。但し、図５に示したＰＤＡ２０５と同一の構成要素については同一の参照番号を付してあり、これらについては説明を省略する。

図９に示したＰＤＡ２０５のＰＬＣモデム部は、コイル切り替えブロック５００Ａと、ＰＬＣのモデム・ブロック５００Ｂから構成される。

コイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃは、図７に示したようにそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、並びにＺ軸にそれぞれ配置されており、送受信時にはいずれかのコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃを経由して通信が行なわれる。電力線通信機器からの信号は電磁結合シート２０２内のコイル２０４とコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃの間に生じる電磁誘導で受信され、後段のコイル・セレクタ５０４へ送られる。

３つのコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃの受信信号はコイル・セレクタ５０４でコイル切換え信号に従い選択され、ＰＬＣモデム・ブロック５００Ｂ内の結合部４０４へ導かれる。この結合部４０４は、受信時には受信部４０５側に、送信時には送信部４０６側に、コイル切り替えブロック５００Ａを接続する。

結合部４０４を経て受信部４０５へ送られた受信信号は、ここで帯域外の不要な成分が除去され適正な信号レベルに増幅され、後段のベースバンド処理部４０７へ出力される。ベースバンド処理部４０７では、受信信号をＯＦＤＭ復調し、受信データとして後段のインターフェース部４０８を経て端末部５０１に送られ、データの種類に応じて処理される。

一方、送信時には、送信データが端末部５０１からインターフェース部４０８を経由してベースバンド処理部４０７へ送られ、ＯＦＤＭ変調される。その後、送信部４０６で信号が増幅され、結合部４０４を経て、コイル切換え信号でコントロールされるコイル・セレクタ５０４経由でコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃのうちいずれかのコイルから送信される。

コイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃの切換えに関し、まず、ＰＤＡ２０５が電磁結合シート２０２上に置かれ、マスタ側である電力線通信機器からのビーコン信号を受信したタイミングから通信が開始され、初期値としてコイル２０６Ａがコイル・セレクタ５０４で選択されている。受信した信号は、ベースバンド処理部４０７でＯＦＤＭ復調されると同時に受信速度が求められ、受信速度データとして速度情報処理部５０５へ送られる。また、ベースバンド処理部４０７は、送信と受信の切換タイミングの信号である送受信切換信号も速度情報処理部５０５へ向け出力する。

ここで、ベースバンド処理部４０７では、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）のための受信信号強度、ＢＥＲ（ビット誤り率）、又は受信品質のうち少なくとも１つに基づいて、各々のコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃで信号を受信したときの受信速度を特定することができる。本実施形態のようにＯＦＤＭ変調方式などが採用される通信システムでは、情報信号の間に挿入されるパイロット信号を用いて受信速度の測定を行なうことができる。

速度情報処理部５０５は、パケット単位で入力される受信速度データを記憶する機能と、コイル・セレクタ５０４をコントロールして３つのコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃを選択する機能と、受信速度の比較を行なう機能を備えている。

図１０には、速度情報処理部５０５の内部構成を模式的に示している。図示の速度情報処理部５０５は、記憶部５０５Ａと情報処理部５０５Ｂで構成されている。

通信開始時には、各コイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃの受信速度データを得るためのスキャン動作を行なう。初期値としてコイル２０６Ａがコイル・セレクタ５０４で選択されている。入力されたパケット単位の受信速度データがベースバンド処理部４０７から送られてくると、選択されているコイル２０６Ａの情報とともに、記憶部５０５Ａに一旦記憶される。情報処理部５０５Ｂは、次の受信パケットに合わせてコイル切換え信号でコイル２０６Ｂを選択し、ベースバンド処理部４０７から送られてきた受信速度データを記憶部５０５Ａに記憶する。順次、同様にコイル２０６Ｃを選択し、その受信速度データを記憶部５０５Ａへ記憶する。

そして、情報処理部５０５Ｂは、各コイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃに対する受信速度データの大小を比較し、その中から最も速いコイルを選定し、且つ、ある所定の速度を上回る場合か判定を行ない、満たしている場合には選定したいずれかのコイルにコイル切換え信号で選択する。

最速として選択されているコイルであっても、ある所定の速度以下となったときには、上述と同様のスキャン動作並びにコイル切り換えに関する一連の手順を繰り返し実行するようにする。

コイル・セレクタ５０４での切換えタイミングに関し、送信途中又は受信途中などの切換えを防止するため、送受信切換信号によって送信から受信のインターバルのタイミングでコイルを切換えるようにしている。

また、その後の通信期間中においても、ベースバンド処理部４０７からパケット単位の受信速度データが速度情報処理部５０５へ送られ続け、情報処理部５０５Ｂは受信速度の監視を行ない、ある所定の速度以上か以下かを判定する。そして、ある所定の速度以下となったときには、通信開始時と同様のスキャン動作並びにコイル切り換えに関する一連の手順を繰り返し実行するようにする。これによって、通信期間全体にわたって通信品質を一定以上に保つことができる。

図１１には、モバイル機器においてコイル切り換えを行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、同図では、一般的な手順を説明するために、モバイル機器がｎ個のコイルを備えているものとしている（ｎは２以上の整数）。この処理手順は、例えば、モバイル機器２０５が電磁結合シート２０２上に設置され、受信可能な状態になったタイミングで起動する。

まず、速度情報処理部５０５は、ｎ個のコイル２０６−１、…、２０６−ｎのうち、任意の１つのコイルを選択して、コイル・セレクタ５０４にコイル切り換え信号を出力する（ステップＳ１）。

そして、ステップＳ１で選択したコイルで信号の受信処理が行なわれ、ベースバンド処理部４０７はその際に得られた受信速度データを速度情報処理部５０５に出力し、速度情報処理部５０５内では、選択されたコイルの情報とともに受信速度データを記憶部５０５Ａに記憶する（ステップＳ２）。

未選択のコイルがあるときには（ステップＳ３のＹｅｓ）、未選択コイルのうち任意の１つのコイルを選択してから（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻り、同様に受信速度データの取得を行なう。

また、すべてのコイルについて受信速度データの記憶が終了すると（ステップＳ３のＮｏ）、情報処理部５０５Ｂは、記憶部５０５Ａに記憶されている各コイルの受信速度データの中から最速となるコイルを選択する（ステップＳ４）。

続いて、情報処理部５０５Ｂは、最速として選択したコイルの受信速度があらかじめ定めた閾値以上か否かを判別する（ステップＳ５）。

ここで、最速として選択されているコイルであっても、その受信速度が閾値以下であれば（ステップＳ５のＮｏ）、ステップＳ１に戻って、上述と同様のスキャン動作並びにコイル切り換えに関する一連の手順を繰り返し実行する。

一方、最速として選択されているコイルの受信速度が閾値以上であれば（ステップＳ５のＹｅｓ）、情報処理部５０５Ｂは、コイル・セレクタ５０４に対しコイル切り換え信号を出力し、コイル切り換えを行なってから通信動作を行なう。

その後の通信期間中においても、ベースバンド処理部４０７からパケット単位の受信速度データが速度情報処理部５０５へ送られ続け、情報処理部５０５Ｂは受信速度の監視を行なう（ステップＳ６）。そして、選択中のコイルによる受信速度が閾値以下となったときには（ステップＳ５のＮｏ）、ステップＳ１に戻って、通信開始時と同様のスキャン動作並びにコイル切り換えに関する一連の手順を繰り返し実行する。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、モバイル機器と電磁結合シート間の磁界による結合として実施形態について説明してきたが、電界も少なからず作用していると考えられるので、本発明の要旨は必ずしも電磁結合に限定されるものではない。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る家庭内ネットワーク・システムの構成を模式的に示した図である。 図２は、電力線通信路を介在させないで電磁結合シート２０２上でモバイル機器間の相互通信を行なう様子を示した図である。 図３は、電磁結合シート２０２の内部構成を模式的に示した図である。 図４は、ＰＬＣモデム４００の内部構成を模式的に示した図である。 図５は、ＰＤＡ２０５の内部構成を模式的に示した図である。 図６は、ＰＬＣの通信手順を示した図である。 図７は、電磁結合シート２０２から発生する磁界の方向を表わした図である。 図８は、結合用コイル７００、７１０、７２０をＸＹＺ各軸に沿って配置した様子を示した図である。 図９は、巻線方向（すなわち指向方向）が異なるように配置された３つのコイル２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃを備えたＰＤＡ２０５の内部構成を模式的に示した図である。 図１０は、速度情報処理部５０５の内部構成を模式的に示した図である。 図１１は、モバイル機器においてコイル切り換えを行なうための処理手順をフローチャートである。 図１２は、従来のＰＬＣを用いた家庭内ネットワーク・システムを示した図である。

符号の説明

１００…電力線
１０１、１０６、２００…家庭内コンセント
１０２、１０７、２０１…ＡＣプラグ
１０３、１０８…ＰＬＣモデム
１０４…光回線終端装置（若しくはＡＤＳＬモデム）
１０５…インターネット
１０９…パーソナル・コンピュータ
２０２…電磁結合シート
２０３…ハイパス・フィルタ
２０４…コイル
２０５…ＰＤＡ
２０６…コイル
２０７…電源ケーブル
３００…トランス
３０１、３０２…コンデンサ
３０７…２芯ケーブル
４００…ＰＬＣモデム
４０１…ＡＣプラグ
４０２…電源部
４０３…ハイパス・フィルタ
４０４…結合部
４０５…受信部
４０６…送信部
４０７…ベースバンド処理部
４０８…インターフェース部
４１０…切替部
５００…ＰＬＣモデム部
５０１…端末部
５０２…バッテリ部
５０３…表示部
５０４…コイル・セレクタ
５０５…速度情報処理部

Claims (16)

1. 商用ＡＣ電源を供給する一般の電力線を介して相互接続された１以上の電力線通信装置と、
   電力線通信用のモデムと、指向方向が異なる複数の第１のコイルを備えた通信端末と、
   電力線に接続され、電力線の交流成分を減衰させるフィルタと、前記フィルタの後段に設けられた第２のコイルを備えた結合装置と、
   を具備し、
   前記通信端末は、前記結合装置の前記結合面に接近させたときに前記第１及び第２のコイル間に発生する電磁結合作用による近接通信を通じて、一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と相互通信を行なう、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記通信端末は、直交するＸＹＺ各軸方向に指向性を持つ３つの第１のコイルを備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信端末は、前記結合装置に近接させて通信を行なうときには、前期複数の第１のコイルのうち前記結合装置側の前記第２のコイルと最も電磁結合度が高くなり最も通信速度が速いいずれかのコイルを選択的に使用する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. 前記通信端末は、一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と通信を開始する際において、前記複数の第１のコイルを切り替えながら、各コイルで信号を受信するときの受信速度を求め、各コイルに対する受信速度を比較して最も速いコイルを選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
5. 前記通信端末は、
   一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と通信を開始する際において、前記複数の第１のコイルを切り替えながら、各コイルで信号を受信するときの受信速度を求めるスキャン動作を行ない、各コイルに対する受信速度を比較して最も速く且つ所定の速度を上回るコイルを選択し、
   通信の最中において、該選択されたコイルによる受信速度が前記所定の速度以下となったときには、前記スキャン動作を再度行なって、受信速度が最も速く且つ所定の速度を上回るコイルを選択するようにする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
6. 前記通信端末は、送信から受信に切り換わるインターバルのタイミングでコイルを切り換える、
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の通信システム。
7. 前記通信端末は、前記第１のコイルの受信信号のベースバンド処理において得られる、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）のための受信信号強度、ＢＥＲ（ビット誤り率）、又は受信品質のうち少なくとも１つに基づいて受信速度を特定する、
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の通信システム。
8. 前記結合装置は、
   電力線に接続する手段と、
   電力線の交流成分を減衰させるフィルタと、
   前記フィルタの後段に設けられたコイルと、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
9. 前記フィルタは、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの交流成分をカットするハイパス・フィルタである、
   ことを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
10. 前記フィルタは、一端が前記コイルに接続されるとともに他端が１対のコンデンサを介して電力線を接続するトランスからなるハイパス・フィルタである、
    ことを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
11. 電力線通信用のモデムと、
    指向方向が異なる複数のコイルと、
    前記複数のコイルのうち、外部と電力線通信信号を電磁結合により信号を授受するためのコイルを切り替えるコイル切り替え手段と、
    を備え、請求項１に記載の通信システムにおいて通信端末として電力線通信に参加する、
    ことを特徴とする通信装置。
12. 前記コイル切り替え手段は、外部と電力線通信信号を電磁結合により信号を授受する際に、最も通信速度が速いいずれかのコイルを選択的に使用する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
13. 前記コイル切り替え手段は、一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と通信を開始する際において、前記複数のコイルを切り替えながら、各コイルで信号を受信するときの受信速度を求め、各コイルに対する受信速度を比較して最も速いコイルを選択する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
14. 前記コイル切り替え手段は、
    一般の電力線を介して接続されたいずれかの電力線通信装置と通信を開始する際において、前記複数の第１のコイルを切り替えながら、各コイルで信号を受信するときの受信速度を求めるスキャン動作を行ない、各コイルに対する受信速度を比較して最も速く且つ所定の速度を上回るコイルを選択し、
    通信の最中において、該選択されたコイルによる受信速度が前記所定の速度以下となったときには、前記スキャン動作を再度行なって、受信速度が最も速く且つ所定の速度を上回るコイルを選択するようにする、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
15. 前記コイル切り替え手段は、送信から受信に切り換わるインターバルのタイミングでコイルを切り換える、
    ことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の通信装置。
16. 前記コイル切り替え手段は、前記複数のコイルの受信信号のベースバンド処理においてそれぞれ得られる、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）のための受信信号強度、ＢＥＲ（ビット誤り率）、又は受信品質のうち少なくとも１つに基づいて、各コイルを用いたときの受信速度を特定する、
    ことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の通信装置。