JP2013207501A - 通信システム、通信装置および通信システムの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力線通信をゼロクロス付近において行う場合において、信頼性の高い通信を実現することが可能な技術を提供する。
【解決手段】通信システムは、第１通信装置と、第１通信装置との間で、電力線を介した電力線通信を行う第２通信装置とを備え、第１通信装置は、誤り検出符号を付加した初期パケット信号ＫＳを、ゼロクロスタイミングＺＣ１（ＺＣ２，ＺＣ３）を含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングＴ１〜Ｔ３を変更して送信する。第２通信装置は、各初期パケット信号ＫＳについての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングＴ１〜Ｔ３の中から、最適な通信タイミングを特定し、当該最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含むＡＣＫ信号を送信する。そして、第１通信装置は、タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の最適な通信タイミングで、データパケット信号を送信する。
【選択図】図５

Description

本発明は、通信技術に関する。

近年、電気機器に電力を供給する電力線を利用した電力線通信（Power Line Communication：ＰＬＣ）が実用化されている。電力線通信では、商用電源周波数よりも高い周波数の通信信号を商用電力に重畳させて通信が行われる。

しかし、当該電力線通信は、家庭内の電気機器が接続された電力線を伝送路とする通信方式であるため、電気機器のノイズ（「家電ノイズ」とも称する）の影響を受けて通信品質が悪化する場合がある。

この家電ノイズによる影響は、商用の交流電圧波形の振幅が最大となるピーク付近で大きくなるため、これを避けるために、交流電圧波形の振幅がゼロになる、いわゆるゼロクロス付近で電力線通信を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

ゼロクロス付近で通信を行う場合、商用の交流電圧波形の振幅がゼロになるゼロクロスタイミングを検出し、検出したゼロクロスタイミングに基づいて伝送信号の通信タイミングが決定されることになる。

特開２００９−２８４１５９号公報

しかし、ゼロクロスタイミングでは、スイッチング電源等から生じた位相ノイズと呼ばれる周期的な位相変更がゼロクロスタイミング付近で発生する可能性があり、このような位相変更が伝送信号の送信期間において発生した場合、受信側では、伝送信号を復調できなくなる。

また、電力線には、ゼロクロスタイミングと同期した周期的なパルスノイズが存在する可能性があり、ゼロクロス付近で通信を行うと、当該パルスノイズの影響を受ける虞がある。

このようにゼロクロス付近で通信を行う場合でも、ノイズの影響を受けて通信品質が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、電力線通信をゼロクロス付近において行う場合において、信頼性の高い通信を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムの第１の態様は、第１通信装置と、前記第１通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う第２通信装置とを備え、前記第１通信装置は、商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段とを有し、前記第２通信装置は、ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出手段と、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、前記最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含む応答信号を送信する送信手段とを有し、前記第１通信装置は、前記応答信号を受信する受信手段をさらに有し、前記第１通信装置の送信手段は、前記タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の前記最適な通信タイミングで、実データを含む伝送信号を送信する。

また、本発明に係る通信システムの第２の態様は、上記第１の態様であって、ゼロクロス期間内の前記複数の送信タイミングの前記ゼロクロスタイミングに対する各ずれ幅は、商用電源の周波数に基づいて設定される。

また、本発明に係る通信システムの第３の態様は、上記第１の態様または上記第２の態様であって、前記第２通信装置の前記特定手段は、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、通信状態をも特定し、前記第２通信装置の前記送信手段は、前記通信状態に関する通信状態情報をも含む応答信号を送信し、前記第１通信装置の前記受信手段は、当該応答信号を受信し、前記第１通信装置の前記送信手段は、伝送信号をゼロクロス期間ごとに送信し、前記第１通信装置の前記送信手段は、ゼロクロス期間ごとの伝送信号の送信回数が、前記通信状態情報に基づいて特定される回数分に達した場合、伝送信号の送信を中断して、前記初期信号をゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して再送する。

また、本発明に係る通信システムの第４の態様は、上記第１の態様または上記第２の態様であって、前記第１通信装置の前記送信手段は、誤り検出符号を付加した、実データを含む伝送信号をゼロクロス期間ごとに送信し、前記第２通信装置の前記誤り検出手段は、ゼロクロス期間ごとに受信した各伝送信号についての誤り検出をそれぞれ行い、前記第２通信装置の前記送信手段は、前記各伝送信号についての誤り検出の結果に基づいて、前記初期信号の再送指示を含む信号を送信し、前記第１通信装置の前記送信手段は、前記初期信号の再送指示を含む信号が受信された場合、前記伝送信号の送信を中断して、前記初期信号をゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して再送する。

また、本発明に係る通信装置の第１の態様は、受信側の通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う送信側の通信装置であって、商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段とを備え、前記受信側の通信装置は、ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出手段と、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、前記最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含む応答信号を送信する送信手段とを有し、前記送信側の通信装置は、前記応答信号を受信する受信手段をさらに備え、前記送信側の通信装置の送信手段は、前記タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の前記最適な通信タイミングで、実データを含む伝送信号を送信する。

また、本発明に係る通信装置の第２の態様は、送信側の通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う受信側の通信装置であって、前記送信側の通信装置は、商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段とを有し、前記受信側の通信装置は、ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出手段と、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、前記最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含む応答信号を送信する送信手段とを備える。

また、本発明に係る通信システムの動作方法は、第１通信装置と、前記第１通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う第２通信装置とを含む通信システムの動作方法であって、ａ）前記第１通信装置において、商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する工程と、ｂ）前記第１通信装置において、誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する工程と、ｃ）前記第２通信装置において、ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う工程と、ｄ）前記第２通信装置において、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、前記ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する工程と、ｅ）前記第２通信装置において、前記最適な通信タイミングを示すタイミング情報を含む応答信号を送信する工程と、ｆ）前記第１通信装置において、前記応答信号に含まれる前記タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の前記最適な通信タイミングで、実データを含む伝送信号を送信する工程とを備える。

本発明によれば、電力線通信をゼロクロス付近において行う場合において、信頼性の高い通信を実現することが可能になる。

本実施形態に係る通信システムの構成図である。 第１通信装置および第２通信装置の機能構成を示すブロック図である。 パケットの構成を示す図である。 通信システムにおける通信態様の概要を示す図である。 通信の初期段階に送信される初期パケット信号の送信態様を示す図である。 通信システムの全体動作を示す図である。 通信システムの動作を示すフローチャートである。 変形例に係る通信システムの動作を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一または相応する要素を示すものとする。

＜１．実施形態＞
［１−１．通信システムの構成］
図１は、本実施形態に係る通信システム１の構成図である。

図１に示されるように、通信システム１は、第１通信装置１０と第２通信装置２０とを有している。通信システム１における第１通信装置１０および第２通信装置２０はそれぞれ、電力線３０に接続されている。そして、第１通信装置１０および第２通信装置２０は、電力線３０を伝送路とした電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）によって、互いに通信可能に構成されている。

また、通信装置１０，２０間の電力線通信は、周波数軸上で互いに直交する複数のサブキャリアを合成して得られるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を用いて行われる。そして、当該ＯＦＤＭ信号は、一定の時間単位で区切ってパケット単位で伝送される。

なお、以下では、第１通信装置１０は主として送信装置として機能し、第２通信装置２０は主として受信装置として機能する場合を例示するが、第１通信装置１０および第２通信装置２０とも同様の通信機能を有していてもよい。

以下では、通信システム１を構成する第１通信装置１０および第２通信装置２０それぞれの構成について、この順序で説明する。図２は、第１通信装置１０および第２通信装置２０の機能構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、第１通信装置（送信装置）１０は、結合部１０１、ゼロクロス検出部１０２、送信処理部１０３、受信処理部１０４、同期処理部１０５、および通信制御部１０６を備えている。

結合部１０１は、電力線３０に接続され、送信処理部１０３から入力されるＯＦＤＭ信号を、電力線通信を行うための通信信号（ＰＬＣ信号）に変換し、当該ＰＬＣ信号を伝送信号（送信信号）として電力線３０に出力する機能を有している。また、結合部１０１は、電力線３０からＰＬＣ信号を取り出し、当該ＰＬＣ信号を受信信号として受信処理部１０４に出力する機能を有している。

ゼロクロス検出部（検出手段）１０２は、商用の交流電圧波形の振幅がゼロになるタイミング（「ゼロクロスタイミング」とも称する）を検出し、当該ゼロクロスタイミングに同期した検出信号を出力する。なお、隣接するゼロクロスタイミング間の間隔は一定間隔であり、「ゼロクロス間隔」とも称される。

送信処理部１０３は、誤り検出符号付加部１３１と変調部１３２とパケット構成部１３３とを有し、通信制御部１０６から伝送対象のデータ（「伝送データ」とも称する）を取得し、当該伝送データを変調して、伝送データを含むＯＦＤＭ信号を生成する。

具体的には、誤り検出符号付加部１３１は、通信制御部１０６から入力される伝送データに、チェックサム (Check Sum)またはＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号（巡回冗長検査符号）等の誤り検出符号を付加して、付加後のデータを変調部１３２に出力する。

変調部１３２は、誤り検出符号付加後の伝送データに一次変調および逆高速フーリエ変換を施して、ＯＦＤＭ信号を生成する。生成されたＯＦＤＭ信号は、パケット構成部１３３に出力される。

パケット構成部１３３は、変調部１３２から出力されるＯＦＤＭ信号にプリアンブル信号を付加して、パケット単位の信号（「パケット信号」とも称する）を生成する。

ここで、パケット構成部１３３で生成される、パケット（パケット信号）の構成について説明する。図３は、パケットの構成を示す図である。

図３に示されるように、パケット５０は、プリアンブル（Preamble）５１と、プリアンブル５１に続くＰＨＹ（物理層）ヘッダー５２と、ＰＨＹヘッダー５２に続くＰＨＹペイロード５３とで構成されている。

プリアンブル５１は、受信側において送信側から送られてくるパケット信号の検出処理、シンボルタイミング同期等の各種同期処理に用いられる。

ＰＨＹヘッダー５２は、後続して送信される伝送データの伝送速度、データ長等のヘッダー情報を含んでいる。

ＰＨＹペイロード５３は、伝送対象の伝送データを含んでいる。

パケット構成部１３３は、プリアンブル５１と、ＰＨＹヘッダー５２と、ＰＨＹペイロード５３とで構成されたパケット信号を生成し、当該パケット信号を結合部１０１に出力する。

図２の第１通信装置１０の説明に戻って、受信処理部１０４は、結合部１０１から入力される受信信号を復調して、受信データを生成する機能を有している。受信処理部１０４で生成された受信データは、通信制御部１０６に出力される。

同期処理部１０５は、通信制御部１０６と協働して、周波数同期、およびシンボルタイミング同期（シンボル同期）等の各種同期処理を行う。

通信制御部１０６は、第１通信装置１０における通信動作を制御する。

具体的には、通信制御部１０６は、伝送データを生成して、当該伝送データを送信処理部１０３の誤り検出符号付加部１３１へ出力する。また、通信制御部１０６は、伝送信号を第１通信装置１０の外部に出力するタイミング（「送信タイミング」または「通信タイミング」とも称する）を制御する。

より詳細には、通信制御部１０６は、ゼロクロス検出部１０２からの検出信号に基づいてゼロクロスタイミングを特定し、当該ゼロクロスタイミングを含む特定期間（「ゼロクロス期間」とも称する）において、伝送信号を出力するように結合部１０１を制御する。このように、通信制御部１０６は、結合部１０１と協働して送信手段として機能する。

次に、第２通信装置２０（受信装置）の構成について詳述する。第２通信装置２０は、第１通信装置１０と同様の構成を有しているため、ここでは、受信装置としての特徴部分（受信処理部２０４の構成）をより詳細に説明する。

図２に示されるように、第２通信装置２０は、結合部２０１、ゼロクロス検出部２０２、送信処理部２０３、受信処理部２０４、同期処理部２０５、および通信制御部２０６を備えている。

結合部２０１は、上述の結合部１０１と同様の機能を有している。すなわち、結合部２０１は、電力線３０に接続され、送信処理部２０３から入力されるＯＦＤＭ信号をＰＬＣ信号に変換し、当該ＰＬＣ信号を電力線３０に出力する機能を有している。また、結合部２０１は、電力線３０からＰＬＣ信号を取り出し、当該ＰＬＣ信号を受信信号として受信処理部２０４に出力する機能を有している。

ゼロクロス検出部２０２は、商用の交流電圧波形の振幅がゼロになるゼロクロスタイミングを検出し、検出したゼロクロスタイミングに同期して検出信号を出力する。

送信処理部２０３は、上述の送信処理部１０３と同様、通信制御部２０６から伝送データを取得し、当該伝送データを変調して、伝送データを含むＯＦＤＭ信号を生成する。

受信処理部（受信処理手段）２０４は、ＦＦＴ部２４０と伝送路推定部２４１と等化処理部２４２と復調部２４３と誤り検出部２４４とを有し、結合部２０１から入力される受信信号を復調して、受信データを生成する機能を有している。

具体的には、ＦＦＴ部２４０は、受信信号に高速フーリエ変換を施して、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する、いわゆるマルチキャリア復調処理を実行する。ＦＦＴ部２４０から出力されるマルチキャリア復調処理後の受信信号は、伝送路推定部２４１および等化処理部２４２に入力される。

伝送路推定部２４１は、受信信号に含まれるパイロット信号を用いて、パイロット信号を伝送したサブキャリアの伝送路特性（パイロット信号の伝送路特性）を算出する。そして、伝送路推定部２４１は、パイロット信号の伝送路特性を用いて補間処理を実行することによって、パイロット信号以外の他の信号を伝送したサブキャリアの伝送路特性を推定する。このような伝送路推定処理によって得られたパイロット信号以外の他の信号の伝送路特性（「推定伝送路特性」とも称する）は、等化処理部２４２に出力される。

等化処理部２４２は、受信信号を、当該受信信号に対応する推定伝送路特性で除算する等化処理を行う。等化処理部２４２から出力される等化処理後の受信信号は、復調部２４３に出力される。

復調部２４３は、等化処理後の受信信号にデマッピング処理等のサブキャリア復調処理を施し、復調された受信データを誤り検出部２４４および通信制御部２０６に出力する。

誤り検出部２４４は、受信データに付加されている誤り検出符号に基づいて、受信データの誤り検出を行う。誤り検出の結果は、通信制御部２０６に出力される。

同期処理部（同期処理手段）２０５は、通信制御部２０６と協働して、キャリア周波数の誤差を調整する周波数同期、および第２通信装置２０に到来したＯＦＤＭ信号を検出して、ＯＦＤＭシンボルとマルチキャリア復調処理とのタイミングの同期をとるシンボルタイミング同期等の各種同期処理を行い、同期情報を取得する。

通信制御部２０６は、第２通信装置２０における通信動作を制御する。具体的には、通信制御部２０６は、受信処理部２０４で復調された受信データを取得する。

また、通信制御部２０６は、誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の最適な通信タイミングを決定する通信タイミング決定手段としての機能も有している。そして、通信制御部２０６は、最適な通信タイミングに関する情報を含むＡＣＫ（Acknowledgement）信号を生成して、送信処理部２０３に出力する。

［１−２．通信システムの通信態様］
次に、上述のような構成を有する通信装置１０，２０間で行われる電力線通信の通信態様について説明する。図４は、通信システム１における通信態様の概要を示す図である。図５は、通信の初期段階に送信される初期パケット信号ＫＳの送信態様を示す図である。図６は、通信システム１の全体動作を示す図である。

通信装置１０，２０間で行われる電力線通信は、電力線３０に接続された電気機器によって生じる家電ノイズの影響を避けるため、特定の期間において行われる。

具体的には、図４に示されるように、家電ノイズＫＮの影響は、商用の交流電圧波形の振幅がピークとなるピーク付近で大きくなるため、通信装置１０，２０間で行われる電力線通信は、交流電圧波形の振幅がゼロになる、いわゆるゼロクロス付近ＺＲのゼロクロス期間で行われる。

このように、通信システム１では、家電ノイズの影響を避けるために、商用の交流電圧波形の振幅がゼロになるゼロクロス点を含むゼロクロス期間において電力線通信を行うように構成されている。

そして、図５に示されるように、第１通信装置１０は、通信を確立する前の初期段階（トレーニング段階）では、通信を確立するための初期パケット信号（初期信号）ＫＳを、順次に訪れるゼロクロス期間それぞれにおいて送信する。

ここで、各ゼロクロス期間で送信される各初期パケット信号ＫＳの送信タイミングについて詳述する。図５には、トレーニング段階で送信される３つの初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３が示されている。

これら３つの初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３のうち、最初の初期パケット信号ＫＳ１のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ１は、他の初期パケット信号ＫＳ２，ＫＳ３のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ２，Ｔ３よりも遅いタイミングとなっている。また、２番目の初期パケット信号ＫＳ２のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ２は、最初の初期パケット信号ＫＳ１のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ１よりも早いタイミングであって、３番目の初期パケット信号ＫＳ３のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ３よりも遅いタイミングとなっている。また、３番目の初期パケット信号ＫＳ３のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ３は、他の初期パケット信号ＫＳ１，ＫＳ２のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ１，Ｔ２よりも早いタイミングとなっている。

このように、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３は、各ゼロクロス期間において、ゼロクロス期間内の異なるタイミングＴ１〜Ｔ３で送信される。なお、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３についての各ゼロクロス期間内の送信タイミングのずれは、各ゼロクロス期間のゼロクロスタイミングＺＣ１〜ＺＣ３を基準にして考えると、容易に把握することができる。

各送信タイミングのゼロクロスタイミングＺＣ１〜ＺＣ３に対するずれ幅（ずらし幅）は、商用電源の周波数に応じて異なる値に設定され、当該ずれ幅は、ゼロクロス間隔の１／１１〜１／１３に設定されることが好ましい。ずれ幅が大きすぎるとゼロクロス期間を逸脱したタイミングで信号を送信することになって家電ノイズの影響を受け易くなり、ずれ幅が小さすぎるといずれの初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３も位相ノイズ或いはパルスノイズの影響を受けてしまう可能性が高くなるためである。なお、周波数５０Ｈｚの商用電源では、ゼロクロス間隔は１０ｍｓとなり、周波数６０Ｈｚの商用電源では、ゼロクロス間隔は８．３ｍｓとなる。

一方、第２通信装置２０は、受信される複数の初期パケット信号ＫＳに基づいて、ゼロクロス期間内の最適な送信タイミングを決定し、当該最適な送信タイミングに関する通信情報を含むＡＣＫ信号ＲＳを第１通信装置１０に対して送信する（図６参照）。

第１通信装置１０は、第２通信装置２０から送信されたＡＣＫ信号を受信した後のデータ送信段階では、ＡＣＫ信号に含まれる通信情報に基づいて最適な送信タイミングを特定し、当該送信タイミングで、伝送データとしての実データ（伝送実データ）を含んだデータパケット信号ＤＳを送信する。

［１−３．通信システムの動作］
次に、通信システム１の動作について詳述する。図７は、通信システム１の動作を示すフローチャートである。なお、図７では、左側に送信装置としての第１通信装置１０の動作、右側に受信装置としての第２通信装置２０の動作がそれぞれ記載されているが、以下では、時系列に沿って通信システム１の動作を説明する。

図７に示されるように、まず、ステップＳＰ１１では、送信装置としての第１通信装置１０のゼロクロス検出部１０２によって、ゼロクロスタイミングの検出が行われる。

次のステップＳＰ１２では、第１通信装置１０の通信制御部１０６の制御に基づいて、第１通信装置１０から、初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３がゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して順次に送信される。これにより、初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３が送信される各ゼロクロス期間を総合すると、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３は、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングで送信されることになる。

そして、ステップＳＰ１３では、受信装置としての第２通信装置２０において、初期パケット信号ＫＳが順次に受信される。初期パケット信号ＫＳが受信されると、動作工程は、ステップＳＰ１４へと移行される。

ステップＳＰ１４では、第２通信装置２０の受信処理部２０４によって、各初期パケット信号ＫＳに対して復調処理がそれぞれ施され、復調処理後のデータに対して、誤り検出符号に基づいた誤り検出がさらに行われる。なお、ここでの復調処理は、マルチキャリア復調処理およびサブキャリア復調処理を含んでいる。

このような誤り検出は、各ゼロクロス期間で送信されてくる、初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３それぞれに対して実行され、各誤り検出の結果は、通信制御部２０６に出力される。

次のステップＳＰ１５では、通信制御部２０６によって、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３それぞれに関する誤り検出結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングが決定される。最適な通信タイミングの決定は、図６に示されるような品質評価テーブルＢＬを参照して行われる。なお、ここでは、最適な通信タイミングに加えて、通信状態を示す通信品質のランク（品質ランク）をも決定する態様を例示する。

例えば、受信した各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３の誤り検出結果がいずれも良好だった場合、品質ランクは、最上位のＡランクに決定され、最適な通信タイミングは、２番目の初期パケット信号ＫＳ２のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ２に決定される。

また、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３の誤り検出結果のうち、３番目の初期パケット信号ＫＳ３の誤り検出結果が不良だった場合、品質ランクは、上位のＢランクに決定され、最適な通信タイミングは、２番目の初期パケット信号ＫＳ２のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ２に決定される。

また、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３の誤り検出結果のうち、２番目および３番目の初期パケット信号ＫＳ２，ＫＳ３の誤り検出結果が不良だった場合、品質ランクは、中位のＣランクに決定され、最適な通信タイミングは、１番目の初期パケット信号ＫＳ１のゼロクロス期間内の送信タイミングＴ１に決定される。

また、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３の誤り検出結果がいずれも不良だった場合、品質ランクは、最下位のＤランクに決定され、最適な通信タイミングは、未決定とされる。

そして、ステップＳＰ１６では、最適な通信タイミングが決定されたか否かが通信制御部１０６によって判定され、最適な通信タイミングが決定された場合は、動作工程は、ステップＳＰ１７に移行される。

ステップＳＰ１７では、最適な通信タイミングに関するタイミング情報および品質ランクに関する通信状態情報を含むＡＣＫ信号ＲＳが生成され、当該ＡＣＫ信号ＲＳが第１通信装置１０に対して送信される。なお、タイミング情報および通信状態情報は、総称して通信情報と称される。

一方、ステップＳＰ１６において、最適な通信タイミングが決定されていないと判定された場合は、ＡＣＫ信号ＲＳの送信を行うことなく、動作工程は、ステップＳＰ１３に戻される。すなわち、最適な通信タイミングが決定されなかった場合は、第２通信装置２０は、第１通信装置１０による初期パケット信号ＫＳの再送を待つことになる。

ステップＳＰ１８では、第１通信装置１０において、初期パケット信号ＫＳを受信したことを示すＡＣＫ信号ＲＳを受信したか否かが判定される。ＡＣＫ信号ＲＳが受信された場合、動作工程は、ステップＳＰ１９に移行される。一方、所定時間経過後もＡＣＫ信号ＲＳが受信されない場合、動作工程は、ステップＳＰ１１に移行され、初期パケット信号ＫＳが再送されることになる。

ステップＳＰ１９では、通信制御部１０６によって、ＡＣＫ信号ＲＳに含まれるタイミング情報に基づいて、ゼロクロス期間内の最適な通信タイミングが特定され、当該最適な通信タイミングで実データを含むデータパケット信号ＤＳが送信される。例えば、タイミング情報に基づいて特定される最適な通信タイミングがタイミングＴ２であった場合、データパケット信号ＤＳは、ゼロクロス期間内のタイミングＴ２で送信されることになる。

ステップＳＰ２０では、ゼロクロス期間ごとのデータパケット信号ＤＳの送信回数が、ＡＣＫ信号ＲＳに含まれる、品質ランクに関する通信状態情報に基づいて特定される通信回数分に達したか否かが通信制御部１０６によって判定される。データパケット信号ＤＳの送信が、品質ランクに基づく通信回数分行われた場合、データパケット信号ＤＳの送信を中断して、動作工程は、ステップＳＰ１１に移行され、初期パケット信号ＫＳが再送されることになる。すなわち、通信動作がトレーニング段階から再度実行されることになる。なお、品質ランクに基づく通信回数は、例えば、Ａランクでは１０回、Ｂランクでは５回、Ｃランクでは２回という具合に、ランクごとに予め定められている。

このように、通信品質に応じてデータ送信段階からトレーニング段階に戻ることによれば、通信状態の悪化を早期に回避できるので、通信の信頼性を向上させることができる。

一方、ステップＳＰ２０において、品質ランクに基づく通信回数分の送信が未実行と判定された場合、動作工程は、ステップＳＰ２１に移行される。

ステップＳＰ２１では、データパケット信号ＤＳの送信が終了したか否かが判定される。データパケット信号ＤＳの送信が終了していない場合、動作工程はステップＳＰ１９に移行され、データパケット信号ＤＳが引き続き送信されることになる。

一方、ステップＳＰ２１において、データパケット信号ＤＳの送信が終了したと判定された場合、通信システム１の通信動作が終了する。

このように、通信システム１では、送信側の第１通信装置１０から、初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３が、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更しつつ、ゼロクロス期間ごとに順次に出力される。受信側の第２通信装置２０は、各初期パケット信号ＫＳ１〜ＫＳ３の誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを決定する。そして、最適な通信タイミングに関する情報は、ＡＣＫ信号ＲＳを用いて、送信側の第１通信装置１０へと送信され、第１通信装置１０は、ゼロクロス期間内の当該最適な通信タイミングでデータパケット信号ＤＳの送信を行う。

以上のように、通信システム１は、第１通信装置１０と、当該第１通信装置１０との間で、電力線３０を伝送路とした電力線通信を行う第２通信装置２０とを備え、第１通信装置１０は、商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部１０２と、誤り検出符号を付加した初期パケット信号ＫＳを、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段とを有している。

そして、第２通信装置２０は、ゼロクロス期間ごとに受信した各初期パケット信号ＫＳについての誤り検出を、各初期パケット信号ＫＳに付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出部２４４と、各初期パケット信号ＫＳについての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含むＡＣＫ信号ＲＳを送信する送信手段とを有している。またさらに、第１通信装置１０は、ＡＣＫ信号ＲＳを受信する受信手段を有し、第１通信装置１０の送信手段は、タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の最適な通信タイミングで実データを含むデータパケット信号ＤＳを送信する。

このように、通信システム１の第２通信装置２０は、ゼロクロス期間内の複数のタイミングで初期パケット信号ＫＳを受信し、当該複数のタイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する。そして、第１通信装置１０は、第２通信装置２０から伝えられたゼロクロス期間内の最適な通信タイミングでデータパケット信号ＤＳを送信する。

これによれば、ゼロクロス期間内の複数のタイミングのうち、最適な通信タイミングでデータパケット信号ＤＳを送信することができるので、位相ノイズまたはパルスノイズの影響を回避して、データパケット信号ＤＳを送信できる可能性が高くなる。よって、当該通信システム１では、信頼性の高い電力線通信を実現することが可能になる。

＜２．変形例＞
以上、通信システム１の実施形態について説明したが、この発明は、上記に説明した内容に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、受信側の第２通信装置２０において、データパケット信号ＤＳの通信タイミングを決定していたが、これに限定されない。

具体的には、第２通信装置２０は、初期パケット信号ＫＳの誤り検出結果を第１通信装置１０に送信し、第１通信装置１０が誤り検出結果に基づいてデータパケット信号ＤＳの通信タイミングを決定するようにしてもよい。

具体的には、第２通信装置２０は、初期パケット信号ＫＳの誤り検出結果をＡＣＫ信号ＲＳに付加して第１通信装置１０に送信する。第１通信装置１０は、品質評価テーブルＢＬを参照して、ＡＣＫ信号ＲＳに付加された誤り検出結果に基づいてデータパケット信号ＤＳの通信タイミングを決定する。

また、上記実施形態では、データ送信段階からトレーニング段階に戻る条件に、通信の品質ランクを利用していたが、これに限定されない。

具体的には、データパケット信号ＤＳに対して誤り検出を行い、データパケット信号ＤＳの誤り検出結果をデータ送信段階からトレーニング段階に戻る条件に利用してもよい。図８は、変形例に係る通信システム１の動作を示すフローチャートである。

図８に示されるように、受信側の第２通信装置２０は、ステップＳＰ２１においてデータパケット信号ＤＳを受信した後、ステップＳＰ３１において、データパケット信号ＤＳに対して誤り検出を行う。

そして、次のステップＳＰ３２では、第２通信装置２０は、誤りが所定回（例えば２回）連続して検出されたか否かを判定する。連続して受信したデータパケット信号ＤＳにおいて、連続して誤りが検出されなかった場合、動作工程は、ステップＳＰ２１に移行され、次のデータパケット信号ＤＳの受信待ちとなる。

一方、連続して受信したデータパケット信号ＤＳそれぞれにおいて、連続して誤りが検出された場合、動作工程は、ステップＳＰ３３に移行される。

ステップＳＰ３３では、第２通信装置２０は、トレーニング段階へ移行させるためのトレーニング実行指示、換言すれば初期パケット信号ＫＳを再送させるための再送指示を第１通信装置１０に対して送信する。なお、トレーニング実行指示は、例えば、ＡＣＫ信号に含めて送信する態様であってもよい。

トレーニング実行指示を受信した第１通信装置１０では、データパケット信号ＤＳの送信を中断して、動作工程が、ステップＳＰ１１に移行され、通信動作がトレーニング段階から再度実行されることになる。

このように、データ送信段階からトレーニング段階に戻る条件に、データパケット信号ＤＳの誤り検出結果を利用してもよい。

また、データ送信段階からトレーニング段階に戻る条件に、時間情報を用いてもよい。この場合、送信側の第１通信装置１０は、データパケット信号ＤＳの送信開始から計時を開始し、所定時間経過後にトレーニング段階に戻って初期パケット信号ＫＳの送信を再度行うことになる。

また、データ送信段階からトレーニング段階に戻る条件に、通信制御部１０６からの指令を用いてもよい。この場合、上位層としての通信制御部１０６から発行されるトレーニング実行指令に応じて、データ送信段階からトレーニング段階に戻って初期パケット信号ＫＳの送信を再度行うことになる。

また、データ送信段階からトレーニング段階に戻る条件に、ＮＡＣ（Negative-Acknowledgement）信号の受信を利用してもよい。

具体的には、データパケット信号ＤＳを受信できなかった場合、或いは復調処理によってデータパケット信号ＤＳから実データを得られなかった場合等、実データを取得できなかった場合、第２通信装置２０は、実データを取得できなかったことを示す否定応答信号（ＮＡＣ信号）ＲＳｎを送信する態様としてもよい。この場合、当該ＮＡＣ信号ＲＳｎを受信した第１通信装置１０は、トレーニング段階から通信動作を再開する。

また、上記実施形態では、ゼロクロス期間内の互いに異なる３回のタイミングＴ１〜Ｔ３で初期パケット信号ＫＳを送信していたが、これに限定されない。具体的には、ゼロクロス期間内の初期パケット信号ＫＳの送信タイミングは、互いに異なる４回、５回等の他の回数であってもよい。

１ 通信システム
１０ 第１通信装置
２０ 第２通信装置
１０２，２０２ ゼロクロス検出部
１０３，２０３ 送信処理部
１０４，２０４ 受信処理部
１０６，２０６ 通信制御部
１３１ 誤り検出符号付加部
１３２ 変調部
１３３ パケット構成部
２０３ 送信処理部
２４１ 伝送路推定部
２４３ 復調部
２４４ 誤り検出部
３０ 電力線
５０ パケット
ＢＬ 品質評価テーブル
ＤＳ データパケット信号
ＫＮ 家電ノイズ
ＫＳ，ＫＳ１〜ＫＳ３ 初期パケット信号
Ｔ１〜Ｔ３ 送信タイミング
ＺＣ１〜ＺＣ３ ゼロクロスタイミング
ＺＲ ゼロクロス付近

Claims (7)

1. 第１通信装置と、
   前記第１通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う第２通信装置と、
   を備え、
   前記第１通信装置は、
   商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、
   誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段と、
   を有し、
   前記第２通信装置は、
   ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出手段と、
   前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、
   前記最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含む応答信号を送信する送信手段と、
   を有し、
   前記第１通信装置は、
   前記応答信号を受信する受信手段をさらに有し、
   前記第１通信装置の送信手段は、
   前記タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の前記最適な通信タイミングで、実データを含む伝送信号を送信する通信システム。
2. ゼロクロス期間内の前記複数の送信タイミングの前記ゼロクロスタイミングに対する各ずれ幅は、商用電源の周波数に基づいて設定される請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第２通信装置の前記特定手段は、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、通信状態をも特定し、
   前記第２通信装置の前記送信手段は、前記通信状態に関する通信状態情報をも含む応答信号を送信し、
   前記第１通信装置の前記受信手段は、当該応答信号を受信し、
   前記第１通信装置の前記送信手段は、伝送信号をゼロクロス期間ごとに送信し、
   前記第１通信装置の前記送信手段は、
   ゼロクロス期間ごとの伝送信号の送信回数が、前記通信状態情報に基づいて特定される回数分に達した場合、伝送信号の送信を中断して、前記初期信号をゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して再送する請求項１または請求項２に記載の通信システム。
4. 前記第１通信装置の前記送信手段は、誤り検出符号を付加した、実データを含む伝送信号をゼロクロス期間ごとに送信し、
   前記第２通信装置の前記誤り検出手段は、ゼロクロス期間ごとに受信した各伝送信号についての誤り検出をそれぞれ行い、
   前記第２通信装置の前記送信手段は、前記各伝送信号についての誤り検出の結果に基づいて、前記初期信号の再送指示を含む信号を送信し、
   前記第１通信装置の前記送信手段は、
   前記初期信号の再送指示を含む信号が受信された場合、前記伝送信号の送信を中断して、前記初期信号をゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して再送する請求項１または請求項２に記載の通信システム。
5. 受信側の通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う送信側の通信装置であって、
   商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、
   誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段と、
   を備え、
   前記受信側の通信装置は、
   ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出手段と、
   前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、
   前記最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含む応答信号を送信する送信手段と、
   を有し、
   前記送信側の通信装置は、
   前記応答信号を受信する受信手段をさらに備え、
   前記送信側の通信装置の送信手段は、
   前記タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の前記最適な通信タイミングで、実データを含む伝送信号を送信する送信側の通信装置。
6. 送信側の通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う受信側の通信装置であって、
   前記送信側の通信装置は、
   商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、
   誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する送信手段と、
   を有し、
   前記受信側の通信装置は、
   ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う誤り検出手段と、
   前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する特定手段と、
   前記最適な通信タイミングに関するタイミング情報を含む応答信号を送信する送信手段と、
   を備える受信側の通信装置。
7. 第１通信装置と、前記第１通信装置との間で、電力線を伝送路とした電力線通信を行う第２通信装置とを含む通信システムの動作方法であって、
   ａ）前記第１通信装置において、商用電源における一定間隔おきのゼロクロスタイミングを検出する工程と、
   ｂ）前記第１通信装置において、誤り検出符号を付加した初期信号を、ゼロクロスタイミングを含むゼロクロス期間ごとに、ゼロクロス期間内の送信タイミングを変更して送信する工程と、
   ｃ）前記第２通信装置において、ゼロクロス期間ごとに受信した各初期信号についての誤り検出を、各初期信号に付加された誤り検出符号に基づいてそれぞれ行う工程と、
   ｄ）前記第２通信装置において、前記各初期信号についての誤り検出の結果に基づいて、前記ゼロクロス期間内の複数の送信タイミングの中から、最適な通信タイミングを特定する工程と、
   ｅ）前記第２通信装置において、前記最適な通信タイミングを示すタイミング情報を含む応答信号を送信する工程と、
   ｆ）前記第１通信装置において、前記応答信号に含まれる前記タイミング情報に基づいて特定される、ゼロクロス期間内の前記最適な通信タイミングで、実データを含む伝送信号を送信する工程と、
   を備える通信システムの動作方法。

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