JP4582071B2 - 電力線通信装置とその動作方法 - Google Patents
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Description
例えば、変調方式としてはASK(Amplitude Shift Keying)、FSK(Frequency Shift Keying)、PSK(Phase Shift Keying)などがあり、伝送方式としては単一キャリア方式、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式があり、またスペクトラム拡散方式も利用されている。
例えば、同じOFDM方式であっても、占有帯域幅、サブキャリア間隔、サブキャリアの変調方式、同期信号、符号方式、アクセス制御方式、データフォーマットなどの仕様のうちどれか1つでも異なると互いに通信することができない。以下、「方式が異なる」というときは、このような通信仕様が違うことを意味する。
親機(マスタ局)がビーコン信号という無線標識信号(OFDM変調された制御用パケットの一種)を周期的に報知する。子機(スレーブ局)は、すべての無線チャネル上に送出されているビーコン信号を受信し、このビーコン信号を基に最適な親機を選択する。続いて子機は、選択した親機へ認証を要求し、親機は自身のネットワークへの接続を希望する子機の認証を行うかを決め、認証できる子機ならば互いに管理用信号をやり取りして、以後、当該子機を正式な無線LAN端末として取り扱う。
前述した特許文献1に記載されている発明は、システム間で共通に定義されているビーコン信号に伝送パラメータ等の詳細な制御情報を持たせることによって異なるシステム間の共存を図るものである。
したがって、CDCF信号は最近の高速なモデムが採用している方式を前提にOFDM方式を採用しているが、モデム同士が詳細な情報を交換できるわけではなく、帯域予約を行うマスタ局の存在を知らせ合える程度のものである。
電力線通信においては、共存信号(たとえばCDCF信号)が同様な機能を持つが、電力線通信のネットワークは新たに導入されたものに限らず既存の設備を利用するため、共存信号に詳細情報を持たせると、多くの機器で対応できない状況が生まれる懸念があり、それでは電力線通信の普及が進まない。したがって電力線通信仕様では、共存信号を、その信号の有無と、その信号専用の帯域(帯域窓)内でのタイミングとが重要な意味を持つ信号として規定している。
しかし、非特許文献1には、起動時に共存すべき場合(共存モード)と共存しなくてもよい場合(孤立モード)との電源起動時の初期設定と、起動後のモード間遷移の条件については記載されていない。
また、システム間の干渉を防止する観点で、その干渉の可能性がないにも拘らず共存信号を受信したことを条件に共存モードにすることがある。共存モードは、データの衝突回避を優先させる一方で、データ伝送に用いる時間或いは周波数の帯域が共存によって制限されるため、データの衝突の可能性がない場合まで共存モードにすると不必要にデータ伝送容量が小さくなり望ましくない。
本発明では好適に、前記制御部は、共存信号の送信停止を行う時間、当該送信停止から送信再開までの時間の少なくとも一方を乱数を用いて決定し、決定した時間に従って、前記共存信号の送信停止と送信再開を、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御することにより実行する。
電灯線111の幹線から各々分岐して壁コンセントWS1とWS3が設けられている。
壁コンセントWS1に、たとえばPLCモデム等の通信装置1−1のACコードが接続されている。通信装置1−1にLANケーブル等を介して、たとえばパーソナルコンピュータ(PC)等の機器71が接続されている。
壁コンセントWS3に、たとえばプリンタ等、通信とは無関係な他の機器73が接続され、ここでの反射等が通信品質の低下を招く。
壁コンセントWS2に、たとえばPLCモデム等の通信装置1−2のACコードが接続されている。通信装置1−2にLANケーブル等を介して、たとえばPC等の機器72が接続されている。
近年、後者の周波数帯を利用する通信装置が米国において認可され、日本においても現在認可に向けて利用条件の検討が行われている。後者の周波数帯を利用する通信装置は高速伝送が可能であることから、様々な用途が提案されており、今後普及が進むことが予想される。
したがって、電力線通信では1つのチャネルを異なる電力線通信装置(PLCモデム)が共用しなければならない。
図2において、家屋107には電灯線111が配設され、当該電灯線111は分電盤102を介して不図示の屋外電力線に接続されている。
電灯線111に対し、通信装置1−1を介して機器71が接続され、通信装置1−2を介して通信装置74が接続され、通信装置1−3を介して機器75が接続され、また、通信装置1−4が接続されている。図2は、機器71と74がPC、機器75が映像の録画再生が可能なビジュアル家電機器を示している。また、通信装置1−1〜1−4はPLCモデムの場合である。
このような2つの通信を、同一電灯線111を介して行う場合、図2で破線により示すように、互いの通信が干渉し、これが電灯線111の雑音成分を増大させ、互いに通信を妨害する要因となる。
以下、共存信号としてCDCF信号を用いることを前提とする。なお、共存信号は電力線通信仕様によって他の名称で呼ばれることがあり、CDCF信号はその一例である。
図解する電力線通信仕様では、所定時間幅を有する帯域窓としてのCDCF窓120と、それに続く所定時間幅の通信領域としてのスロット130A,130B,130C,…とを1サイクルとして、このサイクルが繰り返されている。
CDCF窓120が「変調方式が異なる複数のシステムを共存させる帯域予約のための共存信号をシステムごとに異なるタイミングで割り当て可能な帯域窓」であり、CDCF窓120間のスロット130A,130B,130C,…が「任意情報をシステムごとに異なる時間領域に割り当て可能な通信帯域」である。
CDCF窓120は幾つかのブロックに区分されている。図5(B)では、そのうちCDCF信号を送信するためのブロックのみ示す。図ではシステム#1のCDCF信号121がブロック120Aで伝送され、システム#2のCDCF信号122がブロック120Bで伝送されている様子を示す。ブロック120Cはシステム#3に対応するが図ではCDCF信号が伝送されていない。共存可能なシステムに応じてブロックが設けられている。このうちどのブロックにCDCF信号が存在するかによって、CDCF信号(共存信号)のCDCF窓(帯域窓)内のタイミングが決まる。
各スロットは図5(C)に示すように、ベストエフォートのためのサブスロット131等のほかに、CDCF窓120が想定するシステム数だけデータ伝送のためのサブスロット、本例ではTDMAサブスロット132,133,…を有している。
システム#1のCDCF信号121がCDCF窓120内に存在するときに、各スロットのTDMAサブスロット132が使用可能であり、システム#2のCDCF信号122がCDCF窓120内に存在するときに、各スロットのTDMAサブスロット133が使用可能であり、この関係は他のシステムでも同様である。
この構成を利用して帯域予約が可能である。帯域予約をしない場合は、ベストエフォートのためのサブスロット131を使用することとなるが、その使用率によって伝送速度が影響を受ける。これに対し、帯域予約の場合はCDCF信号を伝送することによって使用領域の優先使用が確保され、他のシステムの影響が排除される。
ビーコン信号は、各システム内のマスタ局の存在を知らせるために、通常、マスタ局が起動されている限りシステムごとに規定される一定間隔で送信される。ビーコン信号は、図5(A)に示すように、スロット130iを利用して伝送される。図ではシステム#1のビーコン信号141と、システム#2のビーコン信号142が発信されている様子を示す。
このためマスタ局がビーコン信号を発信するには、先にCDCF信号を利用して帯域予約する必要がある。
また、ビーコン信号はシステム固有の信号であるため、システムが異なると検出できない。よって、図5に示す2種類のビーコン信号について、システム#1からはビーコン信号141しか見えず(検出できず)、システム#2からはビーコン信号142しか見えない。
ビーコン信号を用いるシステム内調停に関しては基本的には、PLCモデムメーカ各社に依存する。
本実施形態では、そのビーコン信号の検出までを行い、その後は、ビーコン信号を検出した通信装置が、その発信元のマスタ局との間で制御信号をやり取りすることで上記システム内の調停が行われる。
CDCF窓のタイミングを一致させること、または、一致のための作業を以下、「窓タイミングの共通化」と称する。
本例では、図6(A)に示すように、CDCF窓120が所定の時間ピッチ、たとえば100〜200[ms]で繰り返され、そのCDCF窓120の間がさらに所定の時間ピッチ、たとえば10〜20[ms]に分けられてn個のスロット130i(i=1,2,3,4,…,n-1,n)に時分割されている。
各CDCF窓120は、図6(B)に示すように、5つのブロック120A,120B,120C,120D,120Eを有する。また、各スロット領域130iは、本例では4つのサブスロット)131,132,133,134に時分割されている。
CDCF窓120の最初のブロック120AにCDCF信号が存在すると、そのことがサブスロット131を用いるデータ伝送が可能なことを意味する。同様に、ブロック120BにCDCF信号が存在すると、そのことがサブスロット132を用いるデータ伝送が可能なことを意味し、ブロック120CにCDCF信号が存在すると、そのことがサブスロット133を用いるデータ伝送が可能なことを意味し、ブロック120DにCDCF信号が存在すると、そのことがサブスロット134を用いるデータ伝送が可能なことを意味する。
本例では、サブスロット131がベストエフォート型データ伝送に割り当てられ、その他の3つのサブスロット132,133,134が帯域保証型データ伝送に割り当てられている。サブスロット132,133,134は、それぞれシステム#1,#2,#3に対応づけられている。
CDCF窓の送出タイミングは、たとえば電源周期に対して決めることができる。即ち、CDCF窓120の時間間隔が200[ms]の場合、たとえば電源の1/6周期ごとにタイミング変更が可能とすると、CDCF窓が取りうるタイミングは、AC電源の周波数が50[Hz]の場合に60通り存在する。CDCF窓のタイミング要求信号を受けた上記マスタ局は、自システムが現在使用している窓タイミング以外の59通りの何れかにCDCF窓を変更する。
なお、「窓タイミングの共通化」というときに、「窓タイミングが一致するまで変更要求信号を繰り返し送る」ことと同義ではない。つまり、「窓タイミングの共通化」の動作は、「変更要求信号を一回のみ発信する」こと、「相手に変更要求を出すのではなく自システムの窓タイミングを変更する」ことを含む。なぜなら、この「窓タイミングの変更要求信号を受けたマスタ局は窓タイミングの変更を行う」というルールに従うモデムが増えれば増えるほど、「窓タイミングの共通化」が進展するからである。その意味では「窓タイミングの共通化」は、「完全な共通化」のほか、「窓タイミング共通化のための作業」の意味を含む。
以上により、自システムのまたは他のシステムのCDCF信号を正しく受信でき、またシステム同士が互いに干渉する関係にある場合、窓タイミングの共通化(のための作業)を行ってデータ衝突を回避することが可能である。
いま、家屋1ではモデム1−1とモデム1−2が電灯線を介した通信を行っており、家屋3ではモデム3−1とモデム3−2が通信を行っている。
このとき家屋1と3間の電力線10の長さ(距離)が長く、家屋1と3の中間に位置する家屋2のシステムは停止しているため通信干渉がほとんどないとする。
この場合、家屋3からのCDCF信号の家屋1での検出レベルが、逆に、家屋1からのCDCF信号の家屋3での検出レベルが、CDCF信号が検出できないか、検出されても干渉とはならない程度に十分小さいレベルである。したがって、この2つの動作しているシステムは、独立に動作することが可能である。
図8は、そのときのシステム干渉を表している。また、図9に家屋2内のPLCモデムが起動されたときに観測される信号例を示す。
CDCF信号を用いることによって電力線通信装置同士の干渉を回避することは可能となるが、CDCF信号が検出される場合に必ず干渉するとは限らない。なぜなら、通信相手からの受信信号のCDCF信号に対する電力比が、データを復調するために十分な必要な最小のS/N比を上回っていれば、CDCF信号が検出されても他システムの信号が干渉となることはないからである。また、このとき他システムからの非希望波の信号がある場合は、その信号とCDCF信号の電力和に対する受信信号の電力比が、データを復調するために十分な必要な最小のS/N比を上回っていれば、CDCF信号が検出されても他システムの信号が干渉となることはない。
しかし、現在の電力線通信仕様では、電源起動時にどのような条件下で共存モードにし、どのような条件下で共存しない孤立モードに設定するかが決められていない。また、電源起動後に共存を行っていない場合に共存信号を受けたら一律に共存モードに変更すると、実際はシステム間干渉が生じない場合まで共存モードに変更するため、利用するデータ通信容量が不必要に低下し望ましくない。
以下、この電力線通信装置の実施形態を、PLCモデムを例として更に詳細に説明する。
図解するPLCモデムは、受信アンプ11、復調器12、誤り検出部15を有する。この3つのブロックは本発明の「受信処理部」に対応する。受信処理部は、不図示の電力線通信網から受信信号を受信し処理する回路である。
受信アンプ11は、受信信号の利得(ゲイン)を変更可能なゲインアンプである。
復調器12は、ゲイン調整後の受信信号をデジタル信号に変換し、当該受信信号が送信時に生成されたときの所定の変調方式に応じた方法で復調を行い、デジタルデータに変換する回路である。
誤り検出部15は、デジタルデータから誤りの有無判定(誤り検出)を行うことが可能で、受信データ(パケット)を抽出するように構成されている回路またはソフトウエア部分である。
パケット処理部14は、受信データパケットの送り先を確認し、そのた必要なパケット処理を行う回路である。パケット処理部14には、パケット処理後のデータをさらに処理する上位層ブロック30が接続される。
変調器16は、上位層ブロック30からパケット処理部14、選択回路35を介して送られてきた送信データ(パケット)を用いて、所定の変調方式で搬送波(交流電源波)を変調し、これにより送信信号を発生する回路である。
送信アンプ17は、送信信号の利得を調整する回路である。送信アンプ17からは、利得調整後の送信信号が不図示の電力線通信網に送り出されることが可能になっている。
受信アンプ11で増幅された信号は復調器12、CDCF信号検出部32に入力される。復調器12では受信信号が復調され、誤り検出部15に送られる。誤り検出部15では誤り検出(および誤り訂正)が行われ、受信データがパケット処理部14に入力される。
パケット処理部14では本装置が受信して処理すべきパケットかどうか判断し、そうである場合には受信データを次の処理部(上位層ブロック30)に渡す。
CDCF信号検出部32ではCDCF信号を検出し、その結果を制御部20に入力する。結果にはCDCF信号の受信有無だけでなく、受信強度レベル、検出タイミングが含まれる。制御部20はCDCF信号検出部32の検出結果をもとに、共存するべきか否か判断(共存モードと独立モードの設定または遷移)、マスタ局の場合にはCDCF信号の送信要求発生を行う。
選択回路35は、パケット処理部14からの送信パケット、CDCF信号発生部34からのCDCF信号(及び/又は窓タイミング変更要求信号)のうち1つを選択して、変調器16に出力する。
変調器16は受け取った送信パケットまたはCDCF信号を変調して、その結果を送信アンプ17に出力する。送信アンプ17は、変調後の信号を所定の電力に増幅して送信信号として電力線通信網に出力する。
PLCモデムは、「電源ON」の起動時と、CDCF信号を利用する「共存モード」、および、当該共存を行わない「孤立モード」を有する。ここで「孤立モード」においては、CDCF信号を利用する共存は行わないが、マスタ局と他の局との間で、たとえばビーコン信号を用いるシステムごとに独自の通信帯域予約が可能である。また、「共存モード」においては、CDCF信号を利用する共存を行い、それに加えて、上記システムごとの独自の通信帯域予約が可能である。
図12は、方法1における電源起動時のモード設定処理を示すフローチャートである。なお、前記図11には、モード設定のルートおよび処理内容を、図12のステップ番号により示す。
以下、図11を適宜参照しながら、図12の処理フローを説明する。
ここで「任意の窓タイミング」とは、例えば、前述した60通り(電源周波数が50[Hz]の場合)から選択された何れか一の窓タイミングを指す。また、自システムに属する他のPLCモデムが優先的にマスタ局となることが決められ、自身がマスタ局となる優先度が低い場合等にあっては、このステップST2を省略可能である。
その後、ステップST3にて孤立モードを設定し、処理フローを終了する。
以上の「干渉する他のシステムの存在が認められない場合」の処理ルートを、図11では「電源ON」→「ST1:NO」→「ST2」→「ST3」→「孤立モード」により示す。
このタイミングが異なる複数の「P3以上」のCDCF信号が検出され、当該ステップST4の判断が「YES」の場合は、ステップST5にて、例えば前述した「窓タイミングの共通化」を行う。このときの共通化には、「P3以上」のCDCF信号の相手に窓タイミング変更要求信号を1回又は複数回繰り返し出す場合と、自身の窓タイミングを変更する場合のどちらでもよい。
その後、ステップST7にて共存モードの設定を行い、処理フローが終了する。
以上の「窓タイミングの共通化を行う場合」の処理ルートを、図11では「電源ON」→「ST1:YES,ST4:YES」→「ST5」→「ST6」→「ST7」→「共存モード」により示す。
この場合、システム間干渉の可能性は殆どなくそのままステップST3の孤立モード設定に移行してもよいが、ここでは任意のステップとしてST6Aを設け、ここで「他のシステムの窓タイミングにてCDCF信号の送信を開始する」を実行する。ここでCDCF信号の検出レベルがP3未満であるため信号が互いに干渉することはないことから、CDCF信号を送信する窓タイミングはどのタイミングでもよい。但し、一旦孤立モードを設定した後に共存モードに移行する可能性があることを考慮して、検出した他システムのCDCF窓タイミングでCDCF信号を送信すると望ましいことから、上記ステップST6Aを行うとよい。この場合も、前述したと同様に、他のシステムの窓タイミングでCDCF信号を送信開始して帯域を予約してビーコン信号の送信を開始してマスタ局となる手続きを実行する。
以上の「CDCF信号が単数でP3より小さい場合」の処理ルートを、図11では「電源ON」→「ST1:YES,ST8:NO」→(「ST6A」)→「ST3」→「孤立モード」により示す。
窓タイミングが同じ場合は、処理フローがステップST6の前に進み、前述したステップST6とST7が実行されて、共存モードの設定が行われる。なお、この場合、窓タイミングの共通化を行っていないので、ステップST6では「他のシステムの窓タイミングでCDCF信号送信開始」となる。
一方、ステップST9で窓タイミングが異なる場合は、ステップST5で「窓タイミングの共通化」を行った後、同様にステップST6とST7が実行されて、共存モードの設定が行われる。
(1)電源起動時に他のシステムのCDCF信号を検出し、他システムのCDCF信号が検出できない、又は、十分小さい(P3より小さい)場合には孤立モードに移行する。
(2)他システムのCDCF信号が検出される場合には孤立モードでも同じCDCF窓タイミングでCDCF信号を送信する。
(3)ただし、他システムのCDCF信号と同じ窓タイミングで送信することが可能である。他システムのCDCF信号レベルが共存しなければならない受信強度レベル(P3以上)の場合には、共存モードに移行する。
次に方法1における孤立モードにおける動作を、図13のフローチャートを用いて説明する。なお、以後の説明において、処理内容を既に説明したステップは同一番号を記載し、その詳細な内容説明を省略する。
孤立モードではCDCF窓でCDCF信号を送信してシステム独自の方法により帯域予約を行う。この際、他のシステムが送信するCDCF信号と同じ窓タイミングでCDCF信号を送信することが可能である。他のシステムが送信するCDCF信号が検出されても十分小さいレベルならば共存する必要がなく、孤立モードを維持する。一方、検出されるCDCF信号の強度レベルが所定レベルP2以上なら、必要に応じて窓タイミング共通化を行い、CDCF信号の送信を開始して共存モードに移行する。
以下、具体的な処理手順を図13の例で説明する。
その後、共存モードの設定(ST7)を行うと、動作モードが孤立モードから共存モードに変更される。
以上のモード変更時の「窓タイミングの共通化を行う場合」の処理ルートを、図11では「孤立モード」→「ST1:YES,ST11:YES」→「ST5」→「ST6」→「ST7」→「共存モード」により示す。
CDCF信号の強度がP2以上であると、この判断が「YES」となり、次のステップST9にて、検出したCDCF信号の窓タイミングが自システムの窓タイミングと異なるかを、図10の制御部20が判断する。
この場合、システム間干渉の可能性があるためそのままステップST7の共存モード設定に移行してもよいように思えるが、ここではステップST6Aを設け、「他のシステムの窓タイミングにてCDCF信号の送信を開始する」を実行する。これは、窓タイミングが異なる別のシステムがあると、そのCDCF信号強度が急に大きくなって、そのシステムとの干渉が発生する場合を想定して、他のシステムがあれば、予めCDCF窓を相手に合わせておく望ましい処置である。この場合も、前述したと同様に、他のシステムの窓タイミングでCDCF信号を送信開始して帯域を予約してビーコン信号の送信を開始する手続きを実行する。
以上の「CDCF信号が単数のCDCF窓でP2以上、かつ、窓タイミングが異なる場合」の処理ルートを、図11では「孤立モード」→「ST1:YES,ST12:YES,ST9:YES」→「ST6A」→「ST7」→「共存モード」により示す。
以上の「CDCF信号が単数のCDCF窓でP2以上、かつ、窓タイミングが自システムの窓タイミングと同じ場合」の処理ルートを、図11では「孤立モード」→「R1」→「共存モード」により示す。
この処理ルートはモード遷移を伴わないため、図11では図示を省略している。
(1)CDCF信号レベルがP2以上、CDCF窓が1つで、かつ、CDCF窓のタイミングが、自システムが送信するCDCF信号のCDCF窓と同じ場合には、共存モードに移行する。その際、CDCF信号の窓タイミングが重複している場合には、マスタ局は同じCDCF窓でCDCF信号の送信タイミングを変更してから共存モードに移行する。
(2)CDCF信号レベルがP2以上で、かつCDCF窓が1つで、CDCF窓タイミングが、自システムが送信するCDCF信号のCDCF窓タイミングと異なる場合には、他システムのCDCF窓タイミングでマスタ局はCDCF信号送信開始して、共存モードに移行する。
(3)CDCF信号レベルがP2以上で、CDCF窓が複数観測される場合には、まずCDCF窓の統一を行った後、マスタ局は他システムのCDCF窓タイミングでCDCF信号を送信開始して、共存モードに移行する。
(4)CDCF信号レベルの信号レベルがP2未満の場合、孤立モードを維持する。
次に方法1における共存モードにおける動作を、図14のフローチャートを用いて説明する。なお、以後の説明において、処理内容を既に説明したステップは同一番号を記載し、その詳細な内容説明を省略する。
以下、具体的な処理手順を示す図14の例で説明する。
孤立モードでは、CDCF信号の検出(ST1)を例えば定期的に実行している。
このCDCF信号の検出では、自身が使用しているCDCF窓でのCDCF信号の有無とその強度、および、自身が使用しているCDCF窓の他にCDCF窓があるかを検出する。
自身が用いているCDCF窓で送信されるCDCF信号の強度が「P1以上」であるかを判断する。自身が用いているCDCF窓のCDCF信号の強度が「P1以上」であれば、共存条件が成立しており、その場合、共存モードを維持するため処理フローをステップST1の前に戻し、つぎの検出タイミングを待つ。
具体的には、他のCDCF窓で強度が「P3以上」のCDCF信号が送信されていることが検出された場合は、ステップST13の判断が「YES」となることから、前述した窓タイミングの共通化(ST5)、続いて、共通化後の窓タイミングにてCDCF信号送信開始(ST6)を実行する。この場合、窓タイミングの共通化を行っているので、他のシステムが送信するCDCF信号と窓タイミングが重ならないようにできる。
その後、処理フローをステップST1の前に戻し、ステップST1を例えば定期的に繰り返す。
なお、ステップST13の判断が「NO」の場合、すなわち他のCDCF窓で強度が「P1以上」のCDCF信号が検出されない場合は、自身が使用しているCDCF窓で送信されるCDCF信号の強度が「P1以上」であることを条件に、処理フローをステップST1の前に戻す。
このモード変更ルートを、図11では「共存モード」→「R2」→「孤立モード」により示す。
条件1:自身が使用しているCDCF窓のタイミング以外にCDCF窓を検出した場合、
条件2:自身が使用しているCDCF窓内に強度が「P1以上」のCDCF信号を検出した場合、
条件3:自身が使用しているCDCF窓内にCDCF信号を検出できるが、その強度が「P1以上」でない場合、
条件4:自身が使用しているCDCF窓内にCDCF信号を1つも検出できない場合。
共存モードと孤立モードにおいて、共存するかどうかの判断基準を共通にすると、この判断基準に近い値でCDCF信号レベルが変動すると、共存モードと孤立モード間を頻繁に移行する現象が生じる可能性がある。このような現象を防止するためにP1、P2の2つの閾値(信号強度レベル)を用意して、共存モードと孤立モードとのモード変更にヒステリシスを持たせる。そのためP2>P1の条件が必要である。
上記方法1は、図11の「電源ON」から「孤立モード」への移行時に、ステップST6Aを経由する場合があり、そこでは「他システムの窓タイミング」でCDCF信号送信開始を行うこととしている。また、「孤立モード」から「共存モード」への移行時にもステップST6A、ST6のように他のシステムの窓タイミングでCDCF信号の送信を行うこととしている。
つまり、CDCF信号の受信先のモデムでは、自システムの窓タイミングでCDCF信号が送られてくることになる。この窓タイミングが共通化されている場合は、容易にCDCF信号を検出できるという利点がある。
つまり、CDCF信号を受け取る他のモデムが本実施形態と同じ図10の構成が採られているとすると、CDCF信号検出部32は、通常、相関器を用いて信号パターンの相関を検出している。また、前述したようにCDCF信号は強度が低くても検出されるので、この相関器は頻繁に動くことになるため処理負担が重く、その間、CDCF信号検出部32を制御する制御部20は、CDCF信号送出等の作業を迅速に行えない。言い換えると、CDCF信号検出のための相関器の動作が自システムの窓タイミングにおける作業に支障をきたす。
以下、主に方法2と3を順次説明するが、方法1との差のみ説明し、同じ処理手順や処理内容は同一符号を付して説明を省略する。
図15に方法2の状態遷移図を、図16に方法2の電源起動時のフローチャートを、図17に孤立モードのフローチャートを、そして、図18に共存モードのフローチャートをそれぞれ示す。
ここではマスタ局が、P3以上のCDCF信号を発信した他システムの窓タイミングと異なる窓タイミングでCDCF信号の送信を開始し(ST20)、ステップST3の孤立モード設定を行う。
また、乱数の取りうる範囲を制限して、他システムの窓タイミングとは異なるが、余りかけ離れたタイミングとならないようにすることもできる。乱数発生の機能は、図10の制御部20に持たせるとよい。
図19に方法3の状態遷移図を、図20に方法3の電源起動時のフローチャートを、図21に共存モードのフローチャートを、それぞれ示す。
ステップST30は、図20において、ステップST1の判断が「NO」となる場合、即ちCDCF信号が全く検出されない場合と、CDCF信号が検出されるが全てP3未満(ステップST8が「NO」)の場合に、図10の制御部20がCDCF信号発生部34、選択回路35および送信処理部を制御するステップである。処理内容としてはCDCF信号の送信を行わないことである。
その後、ステップST3の孤立モード設定を行う。
図21では、ステップST1の判断が「TES(条件3,4)」となる場合、即ち自身のCDCF窓で強度が「P1以上」のCDCF信号が1つも検出されないとき(条件3と4を含む場合)に、CDCF信号の送信を停止し(ステップST31)、その後、孤立モードの設定(ST15)を行う。
一方、CDCF信号送信を停止する利点としては、相関器の動作が停止することにより、制御部20の制御負担が軽減され、その分、他の作業に専念でき効率が向上する。
一方、CDCF信号を停止してから自動復帰によりCDCF信号の送信を再開してもよい。この場合、CDCF信号送信停止と再開の少なくとも一方のタイミングを乱数によりランダムに決定することができる。乱数発生の機能は、図10の制御部20に持たせるとよい。
以上の方法3および4では、孤立モードから共存モードへの移行制御は方法1または2と同じ方法が採用できる。従って図13または図17が適用されるため、ここでの説明は省略する。
Claims (11)
- 任意情報を割り当て可能な通信区間と、前記任意情報の割り当てに際し前記通信区間の時間的または周波数的な一部の帯域を確保する帯域予約のための共存信号を含ませることが可能な窓区間が、交互にかつ周期的に割り当てられた信号を電力線通信網から受信して処理する受信処理部と、
前記受信処理部が受信する受信信号に含まれる共存信号を検出し、各共存信号が含まれる前記窓区間の受信タイミングと各共存信号の強度を検出可能な共存信号検出部と、
共存信号を発生する共存信号発生部と、
信号を処理して前記電力線通信網に送信する送信処理部と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記共存信号が検出されない場合、または、検出される全ての前記共存信号の信号強度が所定のレベルP3より小さい場合に、任意の通信タイミングで信号の送信が可能な孤立モードを設定し、
前記レベルP3以上の共存信号を含む前記窓区間が1つ以上検出される場合は、当該電力線通信装置が所属する自システムの前記窓区間の送信タイミングを変更し、又は、前記レベルP3以上の共存信号を含む窓区間に対応したシステムに窓区間の送信タイミングの変更要求信号を発信し、当該変更要求信号の発信または自システムの前記窓区間の送信タイミングの変更によってタイミング共通化作業を実行し、当該タイミング共通化作業を実行後の共通のタイミングの窓区間で共存信号を送信するように、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御する
電力線通信装置。 - 前記制御部は、前記孤立モードにおいて、
前記共存信号が検出されない場合、または、検出される全ての共存信号の信号強度が所定のレベルP2より小さい場合に孤立モードを維持し、
前記レベルP2以上の共存信号を含む前記窓区間が複数検出される場合は、当該検出される複数の窓区間に対応する複数のシステムに対し前記タイミング共通化作業を実行し、当該タイミング共通化作業を実行後の共通のタイミングの窓区間で共存信号を送信するように、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、共存モードに遷移し、
前記レベルP2以上の共存信号が送信されている窓区間が1つ検出される場合は、前記タイミング共通化作業を実行することなく、当該レベルP2以上の共存信号が送信されている他システムの窓区間と自システムの窓区間との通信タイミングが異なるときは、当該他システムの窓区間と同じ通信タイミングの窓区間で共存信号を送信するように前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、窓区間の通信タイミングが同じときは当該窓区間の通信タイミングで共存信号の送信を行い、前記共存モードに遷移する
請求項1に記載の電力線通信装置。 - 前記制御部は、前記孤立モードにおいて、
前記共存信号が検出されない場合、または、検出される全ての共存信号の信号強度が所定のレベルP2より小さい場合に孤立モードを維持し、
前記レベルP2以上の共存信号を含む前記窓区間が複数検出される場合は、当該検出される複数の窓区間に対応する複数のシステムに対し前記タイミング共通化作業を実行し、当該タイミング共通化作業を実行後の前記自己通信タイミング、又は、前記他システムと同じ通信タイミングの窓区間で共存信号を送信するように、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、共存モードに遷移し、
前記レベルP2以上の共存信号が送信されている窓区間が1つ検出される場合は、前記タイミング共通化作業を実行することなく、当該レベルP2以上の共存信号が送信されている他システムの窓区間と自システムの窓区間との通信タイミングが同じときは、当該他システムの窓区間と異なる通信タイミングの窓区間で共存信号を送信するように前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、窓区間の通信タイミングが異なるときは自システムの窓区間の通信タイミングのままで共存信号の送信を行い、前記共存モードに遷移する
請求項1に記載の電力線通信装置。 - 前記制御部は、前記共存モードにおいて、
検出される共存信号の少なくとも1つの信号強度が所定のレベルP1(<P2)以上の場合に共存モードを維持可能であり、
前記共存信号が検出されない場合、または、前記検出される共存信号の全ての信号強度が前記レベルP1未満の場合に前記孤立モードに遷移する
請求項2に記載の電力線通信装置。 - 前記制御部は、前記共存モードにおいて、
検出される共存信号の少なくとも1つの信号強度が所定のレベルP1(<P2)以上の場合に共存モードを維持可能であり、
前記共存信号が検出されない場合、または、前記検出される共存信号の全ての信号強度が前記レベルP1未満の場合は、当該信号強度がレベルP1未満の他システムの通信タイミングとは異なる通信タイミングの窓区間で共存信号を送信するように、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御してから、孤立モードに遷移する
請求項3に記載の電力線通信装置。 - 前記制御部は、電源起動時に検出される前記全ての共存信号の信号強度が前記レベルP3より小さい場合、共存信号を送信しないで前記孤立モードに遷移する
請求項1に記載の電力線通信装置。 - 前記制御部は、前記共存モードにおいて、
検出される共存信号の少なくとも1つの信号強度が所定のレベルP1(<P2)以上の場合に共存モードを維持可能であり、
前記共存信号が検出されない場合、または、前記検出される共存信号の全ての信号強度が前記レベルP1未満の場合に、共存信号の送信を停止するように前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、孤立モードに遷移する
請求項2に記載の電力線通信装置。 - 前記制御部は、共存信号の送信停止を行う時間、当該送信停止から送信再開までの時間の少なくとも一方を乱数を用いて決定し、決定した時間に従って、前記共存信号の送信停止と送信再開を、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御することにより実行する
請求項7に記載の電力線通信装置。 - 任意情報を割り当て可能な通信区間と、前記任意情報の割り当てに際し前記通信区間の時間的または周波数的な一部の帯域を確保する帯域予約のための共存信号を含ませることが可能な窓区間が、交互にかつ周期的に割り当てられた信号を電力線通信網から受信して処理する受信処理部と、
前記受信処理部が受信する受信信号に含まれる前記窓区間の受信タイミングによって前記信号の通信タイミングを検出し、窓区間に前記共存信号を含む場合は当該共存信号の強度を検出可能な共存信号検出部と、
共存信号を発生する共存信号発生部と、
信号を処理して前記電力線通信網に送信する送信処理部と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、任意の通信タイミングで信号の送信が可能な孤立モードにおいて、
前記共存信号が検出されない場合、または、検出される全ての共存信号の信号強度が所定のレベルP2より小さい場合に孤立モードを維持し、
前記レベルP2以上の共存信号を含む前記窓区間が複数検出される場合は、当該電力線通信装置が所属する自システムの前記窓区間の送信タイミングを変更し、又は、前記レベルP2以上の共存信号を含む窓区間に対応したシステムに窓区間の送信タイミングの変更要求信号を発信し、当該変更要求信号の発信または自システムの前記窓区間の送信タイミングの変更によってタイミング共通化作業を実行し、当該タイミング共通化作業を実行後の共通のタイミングの窓区間で共存信号を送信するように、前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、共存モードに遷移し、
前記レベルP2以上の共存信号が送信されている窓区間が1つ検出される場合は、前記タイミング共通化作業を実行することなく、当該レベルP2以上の共存信号が送信されている他システムの窓区間と自システムの窓区間との通信タイミングが異なるときは、当該他システムの窓区間と同じ通信タイミングの窓区間で共存信号を送信するように前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、窓区間の通信タイミングが同じときは当該窓区間の通信タイミングで共存信号の送信を行い、前記共存モードに遷移する
電力線通信装置。 - 任意情報を割り当て可能な通信区間と、前記任意情報の割り当てに際し前記通信区間の時間的または周波数的な一部の帯域を確保する帯域予約のための共存信号を含ませることが可能な窓区間が、交互にかつ周期的に割り当てられた信号を電力線通信装置が電力線通信網から受信し、受信信号に含まれる共存信号を検出し、各共存信号が含まれる前記窓区間の受信タイミングと各共存信号の強度を検出する共存検出のステップと、
モード設定のステップと、
を含み、
前記モード設定のステップでは、
前記共存信号が検出されない場合、または、検出される全ての前記共存信号の信号強度が所定のレベルP3より小さい場合に、任意の通信タイミングで信号の送信が可能な孤立モードを設定し、
前記レベルP3以上の共存信号を含む前記窓区間が1つ以上検出される場合は、前記電力線通信装置が所属する自システムの前記窓区間の送信タイミングを変更し、又は、前記レベルP3以上の共存信号を含む窓区間に対応したシステムに窓区間の送信タイミングの変更要求信号を発信し、当該変更要求信号の発信または自システムの前記窓区間の送信タイミングの変更によってタイミング共通化作業を実行し、当該タイミング共通化作業を実行後の共通のタイミングの窓区間で共存信号を送信し、共存モードを設定する
電力線通信装置の動作方法。 - 任意情報を割り当て可能な通信区間と、前記任意情報の割り当てに際し前記通信区間の時間的または周波数的な一部の帯域を確保する帯域予約のための共存信号を含ませることが可能な窓区間が、交互にかつ周期的に割り当てられた信号を電力線通信装置が電力線通信網から受信し、受信信号に含まれる共存信号を検出し、各共存信号が含まれる前記窓区間の受信タイミングと各共存信号の強度を検出する共存検出のステップと、
任意の通信タイミングで信号の送信が可能な孤立モードと、前記共存信号を送信する共存モードとの何れかを設定するモード設定のステップと、
モード変更のステップと、
を含み、
前記モード変更のステップでは、
前記孤立モードにおいて前記共存信号が検出されない場合、または、検出される全ての共存信号の信号強度が所定のレベルP2より小さい場合に孤立モードを維持し、
前記レベルP2以上の共存信号を含む前記窓区間が複数検出される場合は、前記電力線通信装置が所属する自システムの前記窓区間の送信タイミングを変更し、又は、前記レベルP2以上の共存信号を含む窓区間に対応したシステムに窓区間の送信タイミングの変更要求信号を発信し、当該変更要求信号の発信または自システムの前記窓区間の送信タイミングの変更によってタイミング共通化作業を実行し、当該タイミング共通化作業を実行後の共通のタイミングの窓区間で共存信号を送信して、前記共存モードに遷移し、
前記レベルP2以上の共存信号が送信されている窓区間が1つ検出される場合は、前記タイミング共通化作業を実行することなく、当該レベルP2以上の共存信号が送信されている他システムの窓区間と自システムの窓区間との通信タイミングが異なるときは、当該他システムの窓区間と同じ通信タイミングの窓区間で共存信号を送信するように前記共存信号発生部および前記送信処理部を制御し、窓区間の通信タイミングが同じときは当該窓区間の通信タイミングで共存信号の送信を行い、前記共存モードに遷移する
電力線通信装置の動作方法。
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