JP5128234B2 - 通信装置、及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のサブキャリアを用いて通信を行なう通信装置、及び通信システムに関する。

ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式等の複数のサブキャリアを用いた伝送方式は、過酷な伝送路でも高品質の通信が可能となるという大きな利点を持っており、無線通信だけでなく電力線通信等の有線通信にも利用されている。電力線通信において使用する周波数帯域は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚが一般的である（例えば、特許文献１参照）が、更に高周波の領域を含む広帯域を使用するものも検討されている。

ＯＦＤＭ方式の伝送においては、理論的には広帯域の方が通信速度（通信レート）が向上するが、現実に、通信速度が向上するとは限らない。すなわち、一般的に周波数帯域が高域になるほど減衰が大きくなる傾向があるとともに、電力線通信においては、他の電気機器への影響を考慮して、高周波帯域での出力が相対的に制限される（国によって異なるが、３０ＭＨｚ以下の電力線通信に比較して、８０ＭＨｚまでの電力線通信では、出力を２７ｄＢ以上落とす必要がある。）また、このような環境において、８０ＭＨｚまで拡張した広帯域の電力線通信装置を実現する場合、低域（例えば、３０ＭＨｚ以下）と高域（例えば、３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）のスペクトルのレベル差が大きくなる傾向にあるため、ＡＤ変換器とＤＡ変換器に大きなダイナミックレンジが必要となり、低域と高域ともに最適の状態で通信を行うことができる電力線通信装置を実現することが必ずしも簡単でない。更に、伝送線路の状態の変動も周波数帯域によって異なり、広帯域の電力線通信が最速の通信方式とは限らない。

図１７に、広帯域の電力線通信を行う場合の周波数スペクトルの一例を示す。図１７の例は、２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの周波数帯域を利用するもので、低域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）の周波数帯域のスペクトルＳＬと、高域（３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）の周波数帯域のスペクトルＳＨとは、出力のレベル差ＬＤを有する。低域と高域を同時に使用してＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ)を行う場合は、低域と高域のスペクトルのレベル差ＬＤが大きくなる傾向にあるため、ＡＤ変換器とＤＡ変換器としては、ダイナミックレンジＤＲのものが必要となる。

また、低域と高域を使用してＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ)を行う場合は、ＴＤＭ時の制限に加えて、低域と高域の遠近問題（低域と高域でレベル差が顕著なことをいう。）が発生し、更に大きなダイナミックレンジが必要になる。更に、ＦＤＭ時のダイナミックレンジ幅を緩和するためには、急峻なＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）が必要になるが、一般に急峻なＢＰＦを使用することは困難であるので、低域と高域を使用してＦＤＭを行う場合、他方の帯域への信号漏れを考慮して通信方法を決定していく必要がある。

このような事情は、電力線を伝送路として通信を行う電力線通信に限らず、他の有線伝送路を使用したマルチキャリア通信や、無線ＬＡＮ等の無線を使用したマルチキャリア通信でも同様である。

特開２００７−２５９１７６号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、広帯域の周波数帯域を利用して、効率的な通信を行うことができる通信装置、及び通信システムを提供することを目的とする。

本発明の通信装置は、複数のサブキャリアを用いて通信を行なう通信装置であって、第１の周波数帯域のサブキャリアを使用した通信処理を行う第１の通信部と、前記第１の周波数帯域より高周波の第２の周波数帯域のサブキャリアを使用した通信処理を行う第２の通信部と、前記第１の周波数帯域と前記第２の周波数帯域を含む第３の周波数帯域のサブキャリアを使用した通信処理を行う第３の通信部と、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域を使用した通信を第１の通信装置と行うと共に第２の通信装置と行い、前記第１の通信装置との通信結果に基づいて前記第１の通信部および前記第２の通信部のうち、少なくとも１つを選択して第１の通信装置と通信を行い、前記第２の通信装置との通信結果に基づいて前記第１の通信部および前記第２の通信部のうち、少なくとも１つを選択して第２の通信装置と通信を行う通信制御部と、を備え、前記通信制御部は、前記第１の通信装置との間で通信を行なうに際して、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部のうちの少なくとも１つを選択して通信を行い、前記第１の通信装置との間の伝送路の状態を取得し、取得した伝送路の状態に基づいて、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部のうちの少なくとも１つを選択するものである。

本発明によれば、広帯域の周波数帯域を利用して、効率的な通信を行うことができる通信装置を提供することができる。ここで、第１の周波数帯域は、例えば２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであり、第２の周波数帯域は、例えば３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚであり、第３の周波数帯域は、２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚである。第１ないし第３の通信部は、同時動作が可能であっても、選択的に動作するものでもよい。また、共通のハードウェアを利用したものでも、独立したハードウェアを利用したものでもよい。
また、他の通信装置との間の通信に先立ち、第１の通信部、第２の通信部、第３の通信部を利用した通信を行う場合における、他の通信装置との間の伝送路の状態を取得して通信を行うので、他の通信装置との間で最も効率的な通信を行うことができる。

本発明の通信装置は、電力線を伝送路として通信を行なうものを含む。

本発明の通信装置は、ＯＦＤＭ方式の伝送であるものを含む。

本発明の通信装置は、前記通信制御部が、前記第１の周波数帯域、前記第２の周波数帯域、及び前記第３の周波数帯域のそれぞれの周波数帯域を使用した通信のうちで、最速の通信が可能な周波数帯域を選択し、当該選択した周波数帯域を使用した通信部を選択して通信を行なうものを含む。本発明によれば、第１の通信部、第２の通信部、第３の通信部のうちで、最速の通信が可能な通信部を選択して通信を行うので、他の通信装置との間で最速の通信を行うことができる。

本発明の通信装置は、前記通信制御部が、前記第１の通信装置と、前記第１の通信装置とは異なる前記第２の通信装置との間の中継を制御するものであり、前記中継を行うに際して、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部のいずれかを使用して、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置との間で通信を行うものを含む。本発明によれば、一方の通信装置との間の伝送路の状態と他方の通信装置との間の伝送路の状態が異なっていても、それぞれに最適な通信部を使用して中継を行うことができる。

本発明の通信装置は、前記通信制御部が、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の一方からの受信を前記第１の通信部を使用して行い、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の他方への送信を前記第２の通信部を使用して行うものを含む。本発明によれば、高域の周波数帯域を使用する通信部の出力レベルが制限されていても、他方からの漏れ信号の影響を小さくできる。

本発明の通信装置は、前記通信制御部が、前記中継を行うに際して、前記第１の周波数帯域、前記第２の周波数帯域、及び前記第３の周波数帯域のそれぞれの周波数帯域を使用した通信を行なって、前記第１の通信装置との間の伝送路の状態、及び前記第２の通信装置との間の伝送路の状態を取得し、取得したそれぞれの伝送路の状態に基づいて、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部から、前記第１の通信装置との通信に使用する通信部、及び前記第２の通信装置との通信に使用する通信部を選択するものを含む。

本発明の通信装置は、前記取得した伝送路の状態を表示する表示部を備えるものを含む。本発明によれば、中継を行う通信装置の設置場所の選択を容易に行うことができる。

本発明の通信装置は、前記第１の通信部と前記第２の通信部が、同期して動作するものを含む。本発明によれば、他方の通信部による通信信号の漏れ信号を最小限に抑えることができる。第１の通信部と第２の通信部が独立動作可能で、異なる２つの他の通信装置との間で通信を行う場合に特に有効である。

本発明の通信装置は、前記第１の通信部を使用した通信におけるシンボル長と、前記第２の通信部を使用した通信におけるシンボル長が、整数倍の関係にあるものを含む。シンボル長が短いものを使用した通信装置からシンボル長が整数倍のものを使用した通信装置は直交関係にはないが、その逆は直交関係になり得る。本発明によれば、シンボルの同期タイミングが一致している場合、２つの通信部の通信信号のうち一方向に対して直交しているため、他方の通信部による通信信号の漏れ信号の影響がなくなる。また、同期タイミングが多少ずれていても、２つの通信部の通信信号間の直交性の崩れによる特性劣化は一方向に対しては少ない。第１の通信部と第２の通信部が独立動作可能で、異なる２つの他の通信装置との間で通信を行う場合に特に有効である。

本発明の通信装置は、電力線を伝送路として通信を行なうものであり、更に、前記電力線上を流れる交流電源の周期を検出する周期検出部を備え、前記第１の通信部、第２の通信部および第３の通信部が、前記交流電源の周期に同期して通信処理を行うものを含む。本発明によれば、交流電源に同期して通信処理を行うことにより、交流電源に同期して変化する電力線の周波数特性や電力線上の雑音が発生した場合でも、効率のよい通信を行うことが可能になる。

本発明の通信システムは、上記した通信装置を複数備えるものである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、広帯域の周波数帯域を利用して、効率的な通信を行うことができる通信装置、及び通信システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の通信システムを実現する電力線通信システムの一例の概略構成を示す図である。図１の電力線通信システムは、電力線１Ａに接続された複数台のＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）モデム１０Ｍ、１０ＴＲ、１０Ｔ１、１０Ｔ２、・・、１０ＴＮを備える。図１には、５台のＰＬＣモデムが示されているが、接続台数は任意である。ＰＬＣモデム１０Ｍは、親機として機能するものであり、子機として機能する他のＰＬＣモデム１０Ｔ１、・・１０ＴＮの接続状態（リンク状態）の管理を行うものである。また、ＰＬＣモデム１０Ｒは、他のＰＬＣ間の中継を行なう中継機として機能するものである。ただし、親機として機能するＰＬＣモデム、及び中継機として機能するＰＬＣモデムは、必須ではない。

なお、以降の説明において、親機、中継機、及び特定の子機について言及する場合は、ＰＬＣモデム１０Ｍ、１０Ｒ、１０Ｔ１、１０Ｔ２、・・、１０ＴＮのように記述し、子機一般に言及する場合は、ＰＬＣモデム１０Ｔと記述する。また、親機、子機の限定がないＰＬＣモデムに言及する場合は、単に、ＰＬＣモデム１０と記述する。

電力線１Ａは、図１では１本の線で示されているが、実際には２本以上の導線であり、ＰＬＣモデム１００は、その内の２本に接続されている。

次に、図１に示すＰＬＣモデム１０Ｍ、１０Ｒ、１０Ｔの具体的構成例を示す。図２は、ＰＬＣモデム１０の概観を示す図であり、図２（ａ）は前面を示す外観斜視図、図２（ｂ）は背面を示す概観斜視図である。図２に示すＰＬＣモデム１０は、筐体１００を有しており、筐体１００の前面には、図２（ａ）に示すようにＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃからなる表示部２３が設けられている。また、筐体１００の背面には、図２（ｂ）に示すように電源コネクタ２１、及びＲＪ４５等のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）用モジュラージャック２２が設けられている。電源コネクタ２１には、電源ケーブル１Ｂが接続され、モジュラージャック２２には、ＬＡＮケーブル（図２では図示せず）が接続される。なお、ＰＬＣモデム１０には、更にＤｓｕｂ（Ｄ−ｓｕｂｍｉｎｉａｔｕｒｅ）コネクタを設け、Ｄｓｕｂケーブルを接続するようにしてもよい。

図３は、ＰＬＣモデム１０のハードウェアの一例を示すブロック図である。ＰＬＣモデム１０は、図３に示すように、回路モジュール３０及びスイッチング電源２０を有している。スイッチング電源２０は、各種（例えば、＋１．２Ｖ、＋３．３Ｖ、＋１２Ｖ）の電圧を回路モジュール３０に供給するものであり、例えば、スイッチングトランス、ＤＣ−ＤＣコンバータ（いずれも図示せず）を含んで構成される。スイッチング電源２０への電源の供給は、電源コネクタ２１からインピーダンスアッパー２７、交流直流変換器２４を介して行われる。

回路モジュール３０には、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１１、ＡＦＥ・ＩＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ ＥＮＤ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ)１２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３、ドライバＩＣ１５、カプラ１６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７、メモリ１８、及びイーサネットＰＨＹ・ＩＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１９が設けられている。カプラ１６は、電源コネクタ２１に接続され、更に電源ケーブル１Ｂ、電源プラグ２５、コンセント２を介して電力線１Ａに接続される。また、表示部２３は、メインＩＣに接続され、モジュラージャック２２には、パーソナルコンピュータ等の機器に接続するためのＬＡＮケーブル２６が接続される。なお、メインＩＣ１１は電力線通信を行う場合の通信制御部として機能する。

メインＩＣ１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１Ａ、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）ブロック１１Ｃ１、１１Ｃ２、及びＰＬＣ・ＰＨＹ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）ブロック１１Ｂ１、１１Ｂ２で構成されている。ＣＰＵ１１Ａは、３２ビットのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック１１Ｃ２は、送信信号のＭＡＣ層（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌａｙｅｒ）を管理し、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック１１Ｃ１は、受信信号のＭＡＣ層を管理する。また、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１Ｂ２は、送信信号のＰＨＹ層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）を管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１Ｂ１は、受信信号のＰＨＹ層を管理する。ＡＦＥ・ＩＣ１２は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ；Ｄ／Ａ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２Ａ、ＡＤ変換器（ＡＤＣ；Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２Ｄ、及び可変増幅器（ＶＧＡ；Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１２Ｂ、１２Ｃで構成されている。カプラ１６は、コイルトランス１６Ａ、及びカップリング用コンデンサ１６Ｂ、１６Ｃで構成されている。なお、ＣＰＵ１１Ａは、メモリ１８に記憶されたデータを利用して、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック１１Ｃ１、１１Ｃ２、及びＰＬＣ・ＰＨＹブロック１１Ｂ１、１１Ｂ２の動作を制御するとともに、ＰＬＣモデム１０全体の制御も行う。

図３のＰＬＣモデム１０による通信は、概略次のように行われる。モジュラージャック２２から入力されたデータは、イーサネットＰＨＹ・ＩＣ１９を介してメインＩＣ１１に送られ、デジタル信号処理を施すことによってデジタル送信信号が生成される。生成されたデジタル送信信号は、ＡＦＥ・ＩＣ１２のＤＡ変換器（ＤＡＣ）１２Ａによってアナログ信号に変換され、ローパスフィルタ１３、ドライバＩＣ１５、カプラ１６、電源コネクタ２１、電源ケーブル１Ｂ、電源プラグ２５、コンセント２を介して電力線１Ａに出力される。

電力線１Ａから受信された信号は、カプラ１６を経由してバンドパスフィルタ１７に送られ、ＡＦＥ・ＩＣ１２の可変増幅器（ＶＧＡ）１２Ｃでゲイン調整がされた後、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１２Ｄでデジタル信号に変換される。そして、変換されたデジタル信号は、メインＩＣ１１に送られ、デジタル信号処理を施すことによって、デジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータは、イーサネットＰＨＹ・ＩＣ１９を介してモジュラージャック２２から出力される。

図３のＰＬＣモデム１０は、２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの周波数帯域を利用したＯＦＤＭ通信を行なうものである。その際、２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの周波数帯域全体を利用したＯＦＤＭ通信（広帯域通信）、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯域を利用したＯＦＤＭ通信（低域通信）、３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの周波数帯域を利用したＯＦＤＭ通信（高域通信）の３種類の通信のいずれかを行なう。広帯域通信、低域通信、高域通信の具体的な機能の実現は、基本的に同一のハードウェアによって行なわれるが、それらの切り換えは、ＣＰＵ１１Ａによって行なわれる。

なお、ＰＬＣモデム１０は、同一の電力線を介して通信を行なうので、ＴＤＭによる通信が基本であり、低域通信と高域通信とでＦＤＭ通信を行なうこともできる。

図４は、ＰＬＣモデム１０のハードウェアの他の例を示すブロック図である。ＰＬＣモデム１０は、図４に示すように、通信処理を行なうためのハードウェアを２組有する他は、図３のＰＬＣモデム１０と同一である。すなわち、回路モジュール３０及びスイッチング電源２０を有しており、スイッチング電源２０への電源の供給は、電源コネクタ２１からインピーダンスアッパー２７、交流直流変換器２４を介して行われる。

回路モジュール３０には、メインＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３１、ＡＦＥ・ＩＣ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ ＥＮＤ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ)３２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３、ドライバＩＣ３５によって構成される１組の通信処理を行なうためのハードウェアと、サブＩＣ４１、ＡＦＥ・ＩＣ４２、ローパスフィルタ４３、ドライバＩＣ４５によって構成されるもう１組の通信処理を行なうためのハードウェアを備える。これらのハードウェアは、基本的に、図３のＰＬＣモデム１０のメインＩＣ１１、ＡＦＥ・ＩＣ１２、ローパスフィルタ１３、ドライバＩＣ１５と同一であるので、詳細な説明は省略する。また、カプラ１６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７、メモリ１８、及びイーサネットＰＨＹ・ＩＣ１９が設けられている点も図３のＰＬＣモデム１０と同一である。なお、メインＩＣ３１は電力線通信を行う場合の通信制御部としても機能する。また、メモリ４８は、サブＩＣ４１が使用するデータを記憶する。

また、回路モジュール３０にはＡＣサイクル検出器６０が設けられる。ＡＣサイクル検出器６０は、各々のＰＬＣモデム１０が共通のタイミングで制御を実施するために必要な同期信号を生成する。ＡＣサイクル検出器６０は、ダイオードブリッジ６０ａ、抵抗６０ｂ、６０ｃ、ＤＣ電源供給部６０ｅ、およびコンデンサ６０ｄから構成される。ダイオードブリッジ６０ａは、抵抗６０ｂに接続される。抵抗６０ｂは、抵抗６０ｃと直列に接続される。抵抗６０ｂおよび６０ｃは、コンデンサ６０ｄの一方の端子に並列に接続される。ＤＣ電源供給部６０ｅは、コンデンサ６０ｄの他方の端子に接続される。同期信号の生成は、具体的には、次のように行う。すなわち、伝送路１Ａに供給される商用電源の交流電力波形ＡＣ、すなわち５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの正弦波からなる交流波形の電圧のゼロクロス点を検出し、このタイミングを基準とする同期信号を生成する。同期信号の一例としては、交流電力波形のゼロクロス点に同期した複数のパルスからなる矩形波が挙げられる。

低域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）周波数帯域のサブキャリアを使用した通信（低域通信）は、基本的にメインＩＣ３１、ＡＦＥ・ＩＣ３２によって実現され、高域（３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）周波数帯域のサブキャリアを使用した通信（高域通信）は、基本的にサブＩＣ４１、ＡＦＥ・ＩＣ４２によって実現される。また、低域と高域の周波数帯域を使用した通信（広帯域通信）は、両方のハードウェアを使用して実現される。

図４から明らかなように、図４のＰＬＣモデム１０は、２組のハードウェアを有している（実質的に２つのＰＬＣモデムを有している。）ので、高域通信と低域通信の２つの通信方式で通信する場合は、平行して通信を行なうことができる。この場合、スイッチング電源２０等の要素は、１つだけで十分であるので、１組としている。２組のハードウェアの切り換え制御、及び後述する伝送路推定については、メインＩＣ３１のＣＰＵ３１Ａが行なう。

図４の例では、２台の通信装置をＭＡＣおよびＣＰＵ間で接続した例を示しており、この部分で調整を行って、効率よく通信を行うことができる。２組のハードウェアを使用した構成方法は、この方法に限らない。すなわち、イーサネットＰＨＹ ＩＣ２１を複数設けてメインＩＣ３１及びサブＩＣ４１に接続してもよいし、ＩＣ３１内に取り込んでもよい。また、ＡＦＥ・ＩＣ３２とＡＦＥ・ＩＣ４２を統合してもよいし、メインＩＣ３１とサブＩＣ４１を統合してもよい。更に、イーサネットＰＨＹ・ＩＣをメインＩＣ３１とサブＩＣ４２に内蔵させ、スイッチングＨＵＢ等を適用して、メインＩＣ３１とサブＩＣ４１を制御するようにしてもよい。

図５は、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック３１Ｂ、４１Ｂ実現されるデジタル信号処理の一例を説明するための機能ブロック図であり、ＯＦＤＭ伝送を行う場合のものである。図５に示すように、メインＩＣ３１のＰＬＣ・ＰＨＹブロック３１Ｂは、シンボルマッパ３１１、逆マルチキャリア変換器３１２、マルチキャリア変換器と同期回路３１３、等化器３１４、デマッパ３１５、伝送路推定器３１６としての機能を有し、サブＩＣ４１のＰＬＣ・ＰＨＹブロック４１Ｂは、シンボルマッパ４１１、逆マルチキャリア変換器４１２、マルチキャリア変換器と同期回路４１３、等化器４１４、デマッパ４１５、伝送路推定器４１６としての機能を有する。なお、図では、マッピングされた直列データを並列データに変換するシリアル−パラレル変換器、周波数軸上の並列データを直列データに変換するパラレル−シリアル変換器等の記載を省略している。

シンボルマッパ３１１、４１１は、送信すべきビットデータをシンボルデータに変換し、各シンボルデータにしたがってシンボルマッピング（例えばＰＡＭ変調）を行うものである。逆マルチキャリア変換器３１２、４１２は、例えば、逆ウェーブレット変換器であり、並列データを逆ウェーブレット変換し、時間軸上のデータとするものであり、伝送シンボルを表すサンプル値系列を生成するものである。このデータは、ＡＦＥ・ＩＣ３２、４２のＤＡ変換器（ＤＡＣ）３２Ａ、４２Ａに送られ、フィルタ３３、４３を介して合成され、更にカプラ１６を介して電力線１Ａに送られる。

マルチキャリア変換器と同期回路３１３、４１３は、カプラ１６を介して電力線から入力され、フィルタ３７、４７を経て、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）３２Ｄ、４２Ｄから得られる受信デジタルデータ（送信時と同一のサンプルレートでサンプルされたサンプル値系列）を、同期化しつつ周波数軸上へデータに変換するものである。逆マルチキャリア変換器３１２、４１２が逆ウェーブレット変換器である場合、周波数軸上へのデータ変換はウェーブレット変換器で実現する。周波数軸上へのデータに変換された受信データは、等化器３１４、４１４を介してデマッパ３１５、４１５に送られる。デマッパ３１５、４１５は、各サブキャリアの振幅値を計算し、受信信号の判定を行って受信データを求めるものである。

伝送路推定器３１６、４１６は、それぞれの周波数帯域での伝送路の状態を判別するものである。伝送路の状態の判別は、例えば、他のＰＬＣモデムとの間で既知のランダムデータの送受信を行い、その結果によって判別する。制御部３１０は、伝送路の状態判別を含むＰＬＣ・ＰＨＹブロック３１Ｂ、４１Ｂの動作を制御するもので、ＣＰＵ３１Ａ、４１Ａによって実現される。

図４のＰＬＣモデム１０による通信も、図３のＰＬＣモデム１０と同様の手順で行われる。異なる点は、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯域を利用したＯＦＤＭ通信（低域通信）が、メインＩＣ３１、ＡＦＥ・ＩＣ３２を主体として行われ、３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの周波数帯域を利用したＯＦＤＭ通信（高域通信）が、サブＩＣ４１、ＡＦＥ・ＩＣ４２を主体として行われ、２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの周波数帯域全体を利用したＯＦＤＭ通信（広帯域通信）が、装置全体で行われる点である。

図１の通信システムにおいては、通信開始に先立ち伝送路の状態の判断（以下、伝送路推定、あるいはＣＥ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）と記載する場合もある。）が行われる。この伝送路推定は、通信しようとするＰＬＣモデム１０間で行われるが、広帯域、低域および高域の３種類の周波数帯域を使って行う。そして、その中で、最速の結果を選択して通信を行う。

図６は、伝送路推定の手順を示すフロー図である。ステップＳ１０１では、広帯域（２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）を使用した伝送路推定を行い、ステップＳ１０２では、低域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）を使用した伝送路推定を行い、ステップＳ１０３では、高域（３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）を使用した伝送路推定を行う。そして、それらの結果を利用して最速の結果（最速の通信が可能な帯域）を取得する（ステップＳ１０４）。それらの間の通信方式を決定し、通信を開始する。伝送路推定によって決定する通信方式に関する事項は、各キャリアの変調方式や使用されるＦＥＣ（誤り訂正）や使用帯域等である。これらの事項は、ＴｏｎｅＭａｐとよばれることもある。更に、シンボル長やキャリア数やマルチキャリア変換の種類（ＦＦＴ方式やＷａｖｅｌｅｔ方式等）の事項についての情報を伝送路推定で受け渡すようにしてもよい。

この伝送路推定（ＣＥ）は、１つの相手側ＰＬＣモデムに対して一つの通信方式を決定してもよいし、複数の通信方式を決定してもよい。また、ＣＥは、ＡＣ電源や他の同期信号に同期して行われてもよいし、非同期で行われてもよい。伝送路周波数特性や雑音がＡＣ電源に同期して変化することを考慮すると、ＡＣ電源に同期してＣＥを行い、一相手ＰＬＣモデムに対して複数の通信方式を用いた方が特性がよい。なお、選択され、使用されている通信方式は、表示部２３に表示するようにしてもよい。ＡＣ電源に同期したＣＥを行うには、上述したＡＣサイクル検出器６０により得られた同期信号を基準に用いる。

図１の通信システムにおいては、広帯域、低域および高域の３種類の周波数帯域が利用可能であり、低域と高域を使用する場合は、独立して２台のＰＬＣモデムに送信したり、２台のＰＬＣモデムから受信したりすることができる。更に、図４に示す構成のＰＬＣモデムを利用する場合は、送信と受信を別々のＰＬＣモデムに対して行うこともできる。

図７を用いて、２台のＰＬＣモデムとの間の通信を説明する。図７（ａ）は、ＰＬＣモデム１０ａを送信側として、ＰＬＣモデム１０ｂ、１０ｃに送信する場合であり、ＰＬＣモデム１０ｂに対して低域を使用し、ＰＬＣモデム１０ｃに対して高域を使用している。ここでＯＦＤＭ通信を考慮した場合、例えばキャリアの周波数間隔が同じ、言い換えるとシンボル長が同じ場合では、低域利用信号と高域利用信号が独立に通信されていた場合でも、お互いの信号が同期を取って通信を行えば直交する。よって、もし他方の帯域へ漏洩する場合でもどちらの信号も同期を取って送信器１から送信する方が受信器１および２で直交して受信できるので、受信特性はよくなる。

最良の通信は、パケット先頭を同期させることであるが、少なくともシンボル単位で同期すればよい。また、受信側ＰＬＣモデム１０ｂ、１０ｃからＡｃｋパケット等を送信側ＰＬＣモデム１０ａに送信する場合は、送信ＰＬＣモデム１０ａから送信された送信信号に同期した形で送信するのが好ましい。理由は、受信側ＰＬＣモデム１０ｂ及び１０ｃからのＡｃｋパケットが同期することができるからである。ＣＥに関しては、低域と高域が独立にＣＥ要求を行ってきても、送信器は共通なので各ＣＥパケットは同期させることによって直交して送信することが可能であり、問題はない。なお、受信側ＰＬＣモデム１０ｂからの低域送信信号は高域受信信号に同期し、受信側ＰＬＣモデム１０ｃからの高域送信信号は低域受信信号に同期するので、問題はない。

図７（ｂ）は、ＰＬＣモデム１０ａを受信側として、ＰＬＣモデム１０ｂ、１０ｃから送信する場合であり、ＰＬＣモデム１０ｂが低域を使用し、ＰＬＣモデム１０ｃが高域を使用している。この場合は、送信側のＰＬＣモデム１０ｂ、１０ｃが同期して信号を送信するのは好ましい。同期方法としては、通信に使用しない帯域を利用して他の送信器が送信した信号を受信して同期タイミングを測定する。または、受信側ＰＬＣモデム１０ａから送信された信号（Ａｃｋパケット等）を各々の送信側ＰＬＣモデム１０ｂ、１０ｃが通信に使用しない帯域を使って受信して同期タイミングを測定してもよい。測定した同期タイミングを使って自身の送信パケットを送信する。このようにすることで異なる送信器から同期してパケットを送信することが可能となる。ＣＥに関しても低域と高域が独立にＣＥ要求を行ってきても、受信側ＰＬＣモデム１０ａからの送信信号に送信側ＰＬＣモデム１０ｂ及び１０ｃが同期してＣＥが開始されるため、問題はない。

これらの事項をまとめると、通信に使用しない帯域で行われている通信に使われている信号を受信することにより、同期タイミングを抽出し、実際に使用する帯域での通信に同期タイミングとして使用する。このようにすることにより、両帯域において少なくともシンボル単位で同期した通信が可能となる。なお、ここで述べた同期タイミング測定は、例えば通常の通信で行っているシンボル同期回路を流用して測定することが可能である。また、ここでは同期タイミングを、直接同期回路等を使って知ることにより両帯域において同期した通信を可能としたが、ヘッダーなどに同期タイミング用のタイムスタンプを挿入し、その値を受信するようにしても同様な効果が得られる。さらに、ヘッダーなどに同期制御用のフラグを付加し、フラグがＯＮとなっているパケットのみを使用して同期確立を行う事にする。これにより、さらに高精度な同期確立が行える。

図４に示す構成のＰＬＣモデム１０を使用した場合、低域側通信と高域側通信を独立に行うことが可能である。しかしながら、完全に非同期で動作すると、他方からの漏れ信号が各通信装置の特性に影響する恐れがあるので、最低限において両通信装置がシンボル単位では同期して使用することが望ましい。特に、電力線通信の環境においては、遠近問題に加えて、各国の規制による帯域毎の出力制限レベル差などが考えられるからである。もし、シンボル単位で両通信装置が同期していれば、実環境においても他方からの漏れ信号最小限に抑えられる。特にガードインターバル（ＧＩ）を含むＦＦＴを用いたＯＦＤＭでは、特性向上が顕著である。もし完全同期ができない場合でもＧＩを使ったＯＦＤＭでは、同期ズレがＧＩの範囲に収まるように制御できれば、ＧＩによりその影響を軽減できる。これらのことから、右図の構成においては、シンボル単位でできるだけ同期して動作することが望ましい。

ここでの条件は、少なくとも低域でのＯＦＤＭと高域でのＯＦＤＭの周波数間隔が整数倍の関係であることである。言い換えると、低域でのＯＦＤＭと高域でのＯＦＤＭの各シンボル長が整数倍の関係にあることである。可能な限り、同じ間隔あるいは同じ長さである方がよい。これにより、ＧＩを持つＦＦＴを用いたＯＦＤＭでは、伝送路に群遅延が存在しなければ、シンボルの同期ずれが±ＧＩ/２の範囲の場合は少なくとも一方向に対して直交性が保たれる。同じ間隔あるいは同じ長さにおいては、完全に直交性が保たれる。また、Ｗａｖｅｌｅｔを用いたＯＦＤＭであっても、シンボル同期タイミングが完全に合っていれば、低域のＯＦＤＭと高域のＯＤＦＭで完全に直交できるが、もし、シンボルの同期タイミングが多少ずれていた場合でも、直交性の崩れによる特性劣化は必要最小限に抑えられる。

また、少なくともシンボル単位で低域利用信号と高域利用信号を同期させれば、低域で利用するＯＦＤＭと高域で利用するＯＦＤＭの周波数間隔あるいはシンボル長の関係は同等の関係であれば相互に直交することが可能である。また、周波数間隔の関係が整数倍（シンボル長は整数倍の逆数）であれば、例えば低域利用のＯＦＤＭの周波数間隔がＮ、高域利用のＯＦＤＭの周波数間隔が２Ｎであれば、少なくとも低域から高域への直交性は保たれる。特に低域と高域でのレベル差があるような環境（低域が高域に対して十分高レベルである。）では有用である。

ここでは、パケットに同期していないタイミングを受信タイミングとよび、同期回路により、パケットのプリアンブルから抽出されたタイミングを同期タイミングとよぶ。通常は、低域側通信部と高域側通信部（それぞれ別の通信装置でもよい。）の受信同期タイミングは異なる。また、低域信号と高域信号が異なる通信装置から非同期に送信された信号の場合は、受信側では対処方法がなく、もし、フィルタ特性などが不完全な場合には他方の帯域への信号漏洩が起こり、結果として特性を劣化させてしまう。

しかしながら、低域と高域を使って同じ相手先へ信号を送信することもあると考えられる。そのような場合、送信側で少なくともシンボルのタイミングは同期させることは可能であり、伝送路の影響がなく、受信側で低域用通信部（通信装置）と高域用通信部（通信装置）が同じ同期タイミングで受信処理を行えば、低域信号と高域信号は直交しているため、他方への影響はない。

以上のように、帯域を低域と高域２つに分けた場合、送受信の組み合わせとしては４通り存在する。そのどのパターンでも少なくともシンボル単位で同期タイミングを合わせることが必要であり、その場合の特性劣化最小限に抑えられる。

図８を用いて、低域と高域共に送信する場合の動作を説明する。図８（ａ）は、その際のタイミングチャートであり、図８（ｂ）は、シンボル単位で同期させる際の動作フロー図である。ステップＳ２０１で、高域と低域で通信するモード（以下、ＦＤＭモードと記述する。）が選択され、ステップＳ２０２で、低域を使用して送信がされる。ステップＳ２０３で高域を使用した送信要求があるかどうかが判断され、送信要求がない場合は、低域での送信を継続する。

高域での送信要求があると、ステップＳ２０４で、低域の送信タイミングに高域での送信タイミングを同期させる。そして、ステップＳ２０５で、高域使用での送信を開始する。このような手順で送信タイミングを同期させることにより、図８（ａ）に示すように、シンボル単位の同期が実現でき、漏れ信号の影響を軽減することが可能である。

通常の通信を考えると、２つの帯域を使って独立に同時に通信を行う場合は、各帯域で送受信が独立に繰り返されていることから（例えばデータパケットとＡｃｋパケット）、両帯域を観測すると、各々送受信が入り乱れた関係となる。そのため、ここで説明するパターンが最も多くなると考える。高域を使って受信中に低域を使った送信要求が出てくる場合がその一例である。図９を用いて、高域で受信し、低域で送信する場合の動作を説明する。図９（ａ）は、その際のタイミングチャートであり、図９（ｂ）は、シンボル単位で同期させる際の動作フロー図である。

ステップＳ３０１で、ＦＤＭモードが選択され、ステップＳ３０２で、高域を使用して受信がされる。ステップＳ３０３で低域を使用した送信要求があるかどうかが判断され、送信要求がない場合は、高域での受信を継続する。

低域での送信要求があると、ステップＳ３０４で、高域の受信タイミングに低域での送信タイミングを同期させる。そして、ステップＳ３０５で、低域使用での送信を開始する。このような手順で送信タイミングを同期させることにより、図９（ａ）に示すように、シンボル単位の同期が実現でき、漏れ信号の影響を軽減することが可能である。一般的に送信信号が受信信号よりもレベルが高く、他方への影響を与える確率が高いため、このような同期を行うと漏れ信号の影響を最も減少させることができる。

以上のように、送信する場合は、あらかじめ同期タイミングを最初から合わせることが可能なので問題ない。しかしながら受信する場合は、通信部（通信装置）は送信する以外は受信を行っているため、受信パケット先頭では同期タイミングが分かっていない。そのため、パケット先頭に通常ある既知信号（プリアンブル、ＰＲと記述する場合もある。）等を使用して同期タイミングを求め、そのタイミングを使用して制御データや情報を復調する。この時、後方パケットのＰＲを使用して同期タイミングを求める場合、特にパケット到来タイミングが大きく違う場合（図１０（ｂ）参照）は、先方のデータ部分と後方のＰＲ部分がかさなってしまう。たとえ送信側で２つのパケットの送信タイミングをシンボル単位で同期させていた場合においても、先方パケットの同期タイミングと後方パケットの受信タイミングが処理する段階でずれていると（例えばＧＩ以上）、互いの直交性が大きくくずれ、結果として他方のパケットの影響（先方パケットから後方パケットへの影響。ＰＲは正弦波のため、後方ＰＲから先方データ部分への影響は少ない）が見えてしまう。これを避けるためには、先方パケットで求めた同期タイミングを初期値として、後方パケットの受信を行う必要がある。後方のパケット受信のための受信タイミングは先方パケットの同期タイミングと一致させれば、後方パケットにおけるＰＲ処理時における他方からの影響は最小限に抑えられている。

次に、図１０、図１１を用いて、低域と高域共に受信する場合の動作を説明する。図１０（ａ）は、ほぼ同じタイミングで受信した場合（互いのパケットが大きくずれていない場合）のタイミングチャートであり、図１０（ｂ）は、タイミングがずれて受信した場合（互いのパケットが大きくずれている場合）のタイミングチャートである。また、図１１は、シンボル単位で同期させる際の動作フロー図である。

図１０におけるプリアンブルＰＲは既知信号からなり、通常は正弦波が多重化されたものである。この信号を用いてキャリア検出や同期タイミング捕捉、等化係数取得などが行われる。ここでは、パケットに同期していないタイミングを受信タイミングとよび、同期回路により、パケットのプリアンブルから抽出されたタイミングを同期タイミングとよぶことにする。

図１１のステップＳ４０１で、ＦＤＭモードが選択され、ステップＳ４０２で、受信タイミングを一致させて低域と高域で受信が行われる。ＰＬＣモデム１０は、送信タイミング以外では常時受信モードとなっており、キャリア検出が行われる。キャリアが検出された場合は、同期捕捉が行われる。ステップＳ４０３で、同期タイミングが捕捉されると、ステップＳ４０４で、低域又は高域の一方のみの捕捉か両方の捕捉かの判断がされる。

一方のみが捕捉された場合は、図１０（ｂ）に示すように、互いのパケットが大きくずれている場合であるので、捕捉されていない側の受信信号の同期タイミングを捕捉した受信信号の同期タイミングに一致させる（ステップＳ４０５）。そして、同じ同期タイミングで、低域と高域の両方の受信を継続する。このようにすれば、後から受信される通信装置の受信タイミングは先に受信した通信装置の同期タイミングとあっており、結果として他方からの漏洩は最小限に抑えられる。

低域と高域の両方の同期タイミングが捕捉された場合は、図１０（ａ）に示すように、互いのパケットが大きくずれていない場合であるので、各々の同期タイミングで受信を継続する（ステップＳ４０７）。この時、各々独立に同期タイミングを調整してもかまわない。なぜならば、ＰＲ自身がほとんど重なっており、またＰＲ自体は正弦波から構成されているため、受信タイミングが多少ずれていても、問題ない。

なお、２つのパケット送信タイミングにおいて、送受信アルゴリズムの処理によっては問題のある送信タイミングのオフセット（シンボル数ＸからＹの間のシンボルオフセット）が存在するかもしれない。その時は、送信側における禁止送信タイミングオフセット領域（シンボル数ＸからＹの間のオフセット）を設ければよい。例えば、先方パケット先頭からの後方パケット送信タイミングオフセットは、２シンボル以下あるいは８シンボル以上とする。

なお、これまでは到来するパケットに関係なく、低域側と高域側について同期を行った場合について述べてきたが、通信の初期状態やパケットが流れていない状態においては、同期信号を用いて同期を行うことが望ましい。同期信号としては、例えば、集中制御型ネットワークを構築する時に使用されるビーコンやトークンあるいはポーリング等が考えられる。まず、ＰＬＣモデム（親機）やレピータ（代理親）は、電力線通信ネットワークにおいて同期信号が送信されているかどうかをチェックする。もし、片側帯域（低域あるいは高域）を使って同期信号が送信されている場合に自分が別の片側帯域を使用してネットワークを構築したい場合は、送信されている同期信号に同期して、自分も同期信号を送信するようにする。

また、パケット内にある制御信号（ビーコン等）に同期フラグを設定することも好適である。同期フラグとは、同期するために使うパケットを区別するためのフラグである。この場合、まず、同期のために使われるパケットについてのみ、制御信号の同期フラグをＯＮとする。このように制御する事により、同期信号に適したパケットのみを使って同期することが可能となる。

なお、上述した同期信号の制御信号にも同期フラグを付加してＯＮ状態で使用してもよい。また、同期信号を使わない場合でも、前記同期用フラグを通常のパケットに付加する事により、通常のパケットを同期信号として使用する事も可能である。同期とデータ伝送を合わせる事により、伝送効率を向上させる事が可能となる。また、同期フラグを利用する事により、全端末が同期するモードとしないモードなど、状況に合わせてモード変換する事が可能となる。

次に、他のＰＬＣモデム間の中継機（レピータ）として動作するＰＬＣモデム１０Ｒについて説明する。マスタースレーブの関係で動作するＰＬＣネットワークについて考え、マスター（親機１０Ｍ）からビーコン信号が送信されていると仮定する。この場合、接続環境においてはマスター（親機１０Ｍ）からスレーブ（子機１０Ｔ）が見えないことがある。中継機は、このような場合に付加され、代理親として動作する。なお、中継機は、親機１０Ｍと子機１０Ｔとの間だけでなく、子機１０Ｔの間の通信を中継するようにしてもよい。

中継機として動作するＰＬＣモデム１０Ｒも中継するＰＬＣモデム１０との間で電力線通信を行うものであるので、中継（通信）を行うに先立って、伝送路推定（ＣＥ）を行う必要がある。ＰＬＣモデム１０Ｒは、常に複数のＰＬＣモデム１０との間で通信を行うので、ＣＥも複数の伝送路で行う。

図１２に、親機１０Ｍから特定の子機１０Ｔへ中継機を介して通信を行う場合のＣＥの動作フローを示す。図１２に示すように、親機１０Ｍから中継機１０Ｒに対してＣＥリクエストが送信され、中継機１０ＲからＣＥリクエストに対する応答が返されると、広帯域（２ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）を使用した伝送路推定、低域（２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）を使用した伝送路推定、高域（３０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚ）を使用した伝送路推定が順次行われる。それぞれのＣＥ開始に対して中継機１０Ｒから応答が返されるが、最後の応答には、３回のＣＥの結果が付加される。ただし、最後の応答にＣＥ結果が同時に付加されて送信されることは必須ではなく、そのつどの応答にＣＥ結果を付加してもよい。あるいは、応答に付加するのではなく、ＣＥ結果を独立なパケットで送信側へ返信してもよい。

親機１０Ｍと中継機１０Ｒとの間の伝送路推定に続いて、中継機１０Ｒと子機１０Ｔとの間の伝送路推定を行う。この伝送路推定は、中継機１０ＲからのＣＥリクエストによって開始し、親機１０Ｍと中継機１０Ｒとの間の伝送路推定と同様、広帯域を使用した伝送路推定、低域を使用した伝送路推定、高域を使用した伝送路推定が行われる。そして、その結果が中継機１０Ｒに送られる。

中継機１０Ｒは、親機１０Ｍとの間の伝送路推定結果と、子機１０Ｔとの間の伝送路推定結果に基づいて、親機１０Ｍとの間、及び子機１０Ｔとの間の通信方式を決定する。決定に際しては、親機１０Ｍと子機１０Ｔとの間の通信速度が最速になるように決定する。なお、ＣＥ結果には、各キャリアの変調方式や使用されるＦＥＣやアクセス多重方式であるＴＤＭやＦＤＭ情報などを含む。もしレピータ機能時は、ＴＤＭモードに限定される場合はＣＥは各１回に限定してもよい。送受信が電源周期に同期して動作している場合は、電源周期に対して同期して構成されている各スロットで右図の動作をおこなってもよい。

図１３に、ＰＬＣモデム１０Ｒによる伝送路推定の手順を示すフロー図を示す。図１３の例は、それぞれの通信方式を使用した伝送路推定を親機１０Ｍとの間及び子機１０Ｔの間で連続して行い、次いで他の通信方式を使用した伝送路推定を同様に行うものである。すなわち、ステップＳ５０１で、広帯域を使用した伝送路推定を親機１０Ｍとの間及び子機１０Ｔの間で行い、ステップＳ５０２で、低域を使用した伝送路推定を親機１０Ｍとの間及び子機１０Ｔの間で行い、ステップＳ１０３で、高域を使用した伝送路推定を親機１０Ｍとの間及び子機１０Ｔの間で行う。そして、それらの結果を利用して最速の結果（最速の通信が可能な帯域）が得られる組合せを取得する（ステップＳ５０４）。

一方の通信方式を低域、他方の通信方式を高域とする場合、中継機１０Ｒが受信する側の通信方式を低域、中継機１０Ｒが送信する側の通信方式を高域とするのが好ましい。一般に、低域と高域との間の出力レベル差があり、特に電力線通信においてはその差が大きいので、この組合せによりレベル差を小さくでき、漏れ信号を減少させることができる。

図１４に、図１７に示す周波数スペクトルの伝送路を用いて、中継機１０Ｒによる中継を行う場合の周波数スペクトルを示す。図１４（ａ）は、中継機１０Ｒが受信する側の通信方式を低域とし、中継機１０Ｒが送信する側の通信方式を高域とした場合の周波数スペクトルであり、図１４（ｂ）は、逆に受信側を高域、送信側を低域とした場合の周波数スペクトル図である。

ここで、低域の周波数帯域のスペクトルＳＬと高域の周波数帯域のスペクトルＳＨの出力のレベル差ＬＤに注目すると、図１４（ａ）では、受信側のスペクトルＳＬが減衰するのに対して、送信側のスペクトルＳＨが増幅されるので、図１７のレベル差より小さくなる。一方、図１４（ｂ）では、もともと低い受信側のスペクトルＳＨが減衰により更に低くなり、もともと高い送信側のスペクトルＳＬが更に増幅されるため、図１７のレベル差より大きくなる。

このように、一方の通信方式を低域、他方の通信方式を高域とする場合、中継機１０Ｒが受信する側の通信方式を低域、中継機１０Ｒが送信する側の通信方式を高域とするのが好ましいものとなる。

なお、中継時の伝送路推定は、最速の組合せを抽出する必要があるので、中継動作の有無、及び中継の通信方式の組合せ表示部２３に表示するのが好ましい。また、中継機１０Ｒを使用する理由は、２つのＰＬＣモデム１０間の速度向上および安定性にある。そのてんからのも、中継機１０Ｒの接続時には、中継機１０Ｒの状態を表示するのが好ましい。その際、どのようなモード（通信方式）で中継されているのか、どのぐらいの通信速度で通信しているのか等を、表示内容とするのが好ましい。

図１５に、中継機の状態表示を行う場合の動作フローを示す。ステップＳ６０１でステップボタン（図示せず）を押下すると、ステップＳ６０２で伝送路推定が開始される。ステップＳ６０３では伝送路推定の結果が取得され、ステップＳ６０４で表示部２３に表示される。

なお、図１５の例では、テストボタンを押下しているが、必ずしもテストボタンは必要ではなく、例えばコンセントに接続されたのをトリガとして動作してもよい。表示内容はある場所で中継してテストした時の結果を示しているが、一つ前に測定した結果と比較して特性がよかった方の結果を示してもよい。例えば、ＬＥＤの点滅や色などで一つ前の測定結果と今回の測定結果でどちらが特性がよかったかを示す。ユーザーによっては、特定の地点での特性自体が気になる場合もあり、相対的に最も特性がよい地点を見つけたい場合もあるので、表示デバイス及び表示方法を検討する必要がある。しかし、相対特性のみを表示すればよい場合は、表示デバイス及び表示方法が簡単になる一方、ユーザーへは必要最低限の結果を示すことができる。

ビーコンが送信されるような集中制御型のネットワークを構成するＰＬＣモデム１０の場合、中継機１０Ｒレピータは代理親機の役割を果たしているといえる。図１６に、中継機１０Ｒの設置態様の一例を示す。図１６の例では、子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆが親機１０Ｍからは見えない状態であり、間に中継機１０Ｒが接続されている。子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆは、すでに中継機１０Ｒに登録されており、中継機１０Ｒは親機１０Ｍに登録されている。親機１０Ｍは中継機１０Ｒと通信を行い、中継機１０Ｒは傘下の子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆと通信を行う。親機１０Ｍと子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆは、直接的には登録されていない。中継機１０Ｒは親機１０Ｍと子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆの信号を取り扱うが、親機１０Ｍと子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆは中継機１０Ｒからの信号のみ取り扱うことになる。

このような構成にすれば、たとえ親機１０Ｍからの信号が子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆに、あるいは子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆからの信号が親機１０Ｍに届いた場合でも子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆあるいは親機１０Ｍが二重にデータを処理することはなくなり、安定動作が行える。この場合、中継機１０Ｒの作業としては、親機１０Ｍが送信するビーコンや制御信号についてレピータ傘下の子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆへ知らせ、親機１０Ｍと子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆ間のデータ通信についても中継する。

また、中継機１０Ｒによる速度表示については、親機１０Ｍとレピータ１０Ｒ間の速度および中継機１０Ｒと子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆ間の速度を使用する。子機１０Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆが複数台の場合は、一つだけを代表として用いてもよいし、平均値を用いてもよい。また、論理ネットワークが、図１６（ｂ）のように２つの異なるネットワークで構成された場合（隣家モード）でも、中継機１０Ｒは親機１０Ｍと中継機１０Ｒ間の速度を中継機１０Ｒと子機間の速度を使用することにより、速度表示を行うことは可能である。更に、特定の親機１０Ｍと子機１０Ｔ１〜１０ＴＮ間の通信速度を測定する場合は、子機Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆのテストボタンを押下することにより、親機１０Ｍと特定の子機Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆ間の通信速度を表示することができる。中継機１０Ｒは子機Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆからテストモードの信号を受信して、接続されている親機１０Ｍへテストモード信号を送信する。なお、子機通信装置Ｔｄ、１０Ｔｅ、１０Ｔｆで速度表示を行う場合は、親機とレピータ間の通信速度を子機側へ送ってもらう必要がある。

低域、高域を独立して中継のための通信を行う中継機１０Ｒについても、ＰＬＣモデム１０の１つであるので、それぞれの送信信号又は受信信号のタイミングを制御し、同期させて（シンボル単位の同期）漏れ信号の低減を図る必要がある。なお、送受信信号のタイミング制御については、中継機でないＰＬＣモデム間の通信における漏れ信号の低減に関する部分で既述の事項であるので、記載省略する。

なお、以上説明したようなＦＤＭモードでの送受信タイミングの制御は、ＣＰＵ３１Ａを主体として実現される通信制御部によって行われる。また、以上の説明では、２ＭＨｚから８０ＭＨｚの周波数帯域を使用した場合について考えたが、上記の帯域には限定されない。より広い帯域および狭い帯域について適用してもよい。

本発明は、広帯域の周波数帯域を利用して、効率的な通信を行うことができる通信装置、及び通信システム等として有用である。

本発明の通信システムを実現する電力線通信システムの一例の概略構成を示す図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムの外観を示す図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムのハードウェアの一例を示すブロック図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムのハードウェアの他の例を示すブロック図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムのＰＬＣ・ＰＨＹブロックで実現されるデジタル信号処理の一例を説明するための機能ブロック図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムの伝送路推定の手順を示すフロー図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムを用いて、２つのＰＬＣモデムとの間の通信を行う場合の状態を説明する図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムを用いて、低域と高域共に送信する際の動作を説明する図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムを用いて、高域受信時に低域送信する際の動作を説明する図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムを用いて、低域と高域共に受信する際の動作を説明する図 本発明の実施の形態のＰＬＣモデムを用いて、低域と高域共に受信する際の動作フロー図 本発明の実施の形態の中継機として動作するＰＬＣモデムを用いて、伝送路推定を行う場合の動作フロー図 本発明の実施の形態の中継機として動作するＰＬＣモデムによる伝送路推定の手順を示すフロー図 本発明の実施の形態の中継機として動作するＰＬＣモデムが中継を行う場合の周波数スペクトルを示す図 本発明の実施の形態の中継機として動作するＰＬＣモデムの状態表示を行う場合の動作フローを示す図 本発明の実施の形態の中継機の設置態様の一例を示す図 広帯域の電力線通信を行う場合の周波数スペクトルの一例を示す図

符号の説明

１、１Ａ・・・電力線
１Ｂ・・・電源ケーブル
２、・・・コンセント
１０、１０Ｍ、１０Ｒ、１０Ｔ１、１０Ｔ２、１０ＴＮ、１０ａ〜１０ｆ・・・ＰＬＣモデム
１１、３１・・・メインＩＣ
４１・・・サブＩＣ
１１Ａ、３１Ａ、４１Ａ・・・ＣＰＵ
１１Ｂ１、１１Ｂ２、３１Ｂ、４１Ｂ・・・ＰＬＣ・ＰＨＹブロック
１１Ｃ１、１１Ｃ２、３１Ｃ、４１Ｃ・・・ＰＬＣ・ＭＡＣブロック
１２、３２、４２・・・ＡＦＥ・ＩＣ
１２Ａ、３２Ａ、４２Ａ・・・ＤＡ変換器（ＤＡＣ）
１２Ｂ、１２Ｃ、３２Ｂ、４２Ｂ・・・可変増幅器（ＶＧＡ）
１２Ｄ、３２Ｄ、４２Ｄ・・・ＡＤ変換器（ＡＤＣ）
１３、３３、４３・・・ローパスフィルタ
１５、３５、４５・・・ドライバＩＣ
１６・・・カプラ
１６Ａ・・・コイルトランス
１６Ｂ、１６Ｃ・・・カップリング用コンデンサ
１７、３７、４７・・・バンドパスフィルタ
１８、３８、４８・・・メモリ
１９・・・イーサネットＰＨＹ・ＩＣ
２０・・・スイッチング電源
２１・・・電源コネクタ
２２・・・モジュラージャック
２３・・・表示部
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ・・・ＬＥＤ
２４・・・交流直流変換器
２５・・・電源プラグ
２６・・・ＬＡＮケーブル
２７・・・インピーダンスアッパー
２７Ａ、２７Ｂ・・・コイル
３０・・・回路モジュール
６０・・・ＡＣサイクル検出器
３１０・・・制御部
３１１、４１１・・・シンボルマッパ
３１２、４１２・・・逆マルチキャリア変換器（逆ウェーブレット変換器）
３１３、４１３・・・マルチキャリア変換器（ウェーブレット変換器）と同期回路
３１４、４１４・・・等化器
３１５、４１５・・・デマッパ
３１６、４１６・・・伝送路推定器
ＮＴ１、ＮＴ２、ＮＴ３・・・ネットワーク

Claims (18)

1. 複数のサブキャリアを用いて通信を行なう通信装置であって、
   第１の周波数帯域のサブキャリアを使用した通信処理を行う第１の通信部と、
   前記第１の周波数帯域より高周波の第２の周波数帯域のサブキャリアを使用した通信処理を行う第２の通信部と、
   前記第１の周波数帯域と前記第２の周波数帯域を含む第３の周波数帯域のサブキャリアを使用した通信処理を行う第３の通信部と、
   前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域を使用した通信を第１の通信装置と行うと共に第２の通信装置と行い、前記第１の通信装置との通信結果に基づいて前記第１の通信部および前記第２の通信部のうち、少なくとも１つを選択して第１の通信装置と通信を行い、前記第２の通信装置との通信結果に基づいて前記第１の通信部および前記第２の通信部のうち、少なくとも１つを選択して第２の通信装置と通信を行う通信制御部と、
   を備え、
   前記通信制御部は、前記第１の通信装置との間で通信を行なうに際して、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部のうちの少なくとも１つを選択して通信を行い、前記第１の通信装置との間の伝送路の状態を取得し、取得した伝送路の状態に基づいて、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部のうちの少なくとも１つを選択する通信装置。
2. 請求項１記載の通信装置であって、
   電力線を伝送路として通信を行なう通信装置。
3. 請求項１又は２記載の通信装置であって、
   ＯＦＤＭ方式の伝送である通信装置。
4. 請求項１記載の通信装置であって、
   前記通信制御部は、前記第１の周波数帯域、前記第２の周波数帯域、及び前記第３の周波数帯域のそれぞれの周波数帯域を使用した通信のうちで、最速の通信が可能な周波数帯域を選択し、当該選択した周波数帯域を使用した通信部を選択して通信を行なう通信装置。
5. 請求項１記載の通信装置であって、
   前記通信制御部は、前記第１の通信装置と、前記第１の通信装置とは異なる前記第２の通信装置との間の中継を制御するものであり、前記中継を行うに際して、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部のいずれかを使用して、前記第１の通信装置及び前記第２の通信装置との間で通信を行う通信装置。
6. 請求項５記載の通信装置であって、
   前記通信制御部は、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の一方からの受信を前記第１の通信部を使用して行い、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置の他方への送信を前記第２の通信部を使用して行う通信装置。
7. 請求項５記載の通信装置であって、
   前記通信制御部は、前記中継を行うに際して、前記第１の周波数帯域、前記第２の周波数帯域、及び前記第３の周波数帯域のそれぞれの周波数帯域を使用した通信を行なって、前記第１の通信装置との間の伝送路の状態、及び前記第２の通信装置との間の伝送路の状態を取得し、取得したそれぞれの伝送路の状態に基づいて、前記第１の通信部、前記第２の通信部、前記第３の通信部から、前記第１の通信装置との通信に使用する通信部、及び前記第２の通信装置との通信に使用する通信部を選択する通信装置。
8. 請求項７記載の通信装置であって、
   前記取得した伝送路の状態を表示する表示部を備える通信装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項記載の通信装置であって、
   前記第１の通信部と前記第２の通信部は、同期して動作する通信装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記第１の通信部を使用した通信におけるシンボル長と、前記第２の通信部を使用した通信におけるシンボル長が、整数倍の関係にある通信装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項記載の通信装置であって、
    電力線を伝送路として通信を行なうものであり、 更に、前記電力線上を流れる交流電源の周期を検出する周期検出部を備え、
    前記第１の通信部、第２の通信部および第３の通信部は、前記交流電源の周期に同期して通信処理を行う通信装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記通信結果は、前記第１の通信装置との間又は前記第２の通信装置との間の伝送路の状態の情報を含む通信装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記通信制御部は、前記第１の通信装置と通信するための周波数帯域と、前記第２の通信装置と通信するための周波数帯域と、の組み合わせを選択する通信装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記通信制御部は、当該通信装置が受信するための周波数帯域として前記第１の周波数帯域を選択し、当該通信装置が送信するための周波数帯域として前記第２の周波数帯域を選択する通信装置。
15. 請求項１ないし１１のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記第１の通信部、前記第２の通信部、又は前記第３の通信部は、伝送路の状態の推定において、シンボル長、キャリア数、又はマルチキャリア変換の種類の情報を含む通信方式の情報を送信する通信装置。
16. 請求項１ないし１５のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記第２の通信部は、前記第１の周波数帯域を用いて通信するタイミングにおいて、前記第２の周波数帯域を用いて通信し、
    前記第１の通信部は、前記第２の周波数帯域を用いて通信するタイミングにおいて、前記第１の周波数帯域を用いて通信する通信装置。
17. 請求項１ないし１６のいずれか１項記載の通信装置であって、
    前記通信制御部は、前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域のいずれか一方の同期タイミングを、他方の同期タイミングに一致させる通信装置。
18. 請求項１ないし１７のいずれか１項記載の通信装置を複数備える通信システム。

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