JP4777286B2

JP4777286B2 - 通信装置、通信システム、および通信制御方法

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Publication number: JP4777286B2
Application number: JP2007082197A
Authority: JP
Inventors: 久雄古賀; 宣貴児玉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: WO2008123579A2; US20080240143A1; WO2008123579A3; EP2140621A2; JP2008244821A; US8331395B2; EP2140621B1

Description

本発明は、通信装置、通信システム、および通信制御方法に関する。

無線ＬＡＮによる通信や電力線を用いた電力線通信では、パケット衝突回避方法の１つとしてＣＳＭＡ／ＣＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅ）を採用している。

ＣＳＭＡ／ＣＡでは、送信を開始しようとする通信装置が、その時点で送信を行うことが可能であるか否かを調べるために、伝送路上において他の通信装置が送信した信号（具体的には、その伝送路上での通信に利用する搬送波（キャリア））が存在するか否かを調べる。キャリア検出された場合には、通信装置は他の通信装置の行っている通信が終了するまで送信を待機する。通信装置は、他の通信装置の通信終了を確認した後、ＩＦＳ（ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅＳｐａｃｅ）時間とランダムに決定されるバックオフ時間とを加算した時間だけ更に待機し、他の通信装置が送信中でないことをキャリア検出により確認してから送信を開始する。

バックオフ時間とは、他の通信装置が送信中でないことを送信を開始しようとする通信装置が監視するための時間である。図１６はバックオフ時間を説明するための図である。図１６では、いずれかの通信装置によって伝送路上に送出された信号フレーム１６１０、１６２０、１６３０、・・・の間の期間１６１０Ａ、１６２０Ａ、１６３０Ａ、・・・がバックオフ時間を示している。バックオフ時間は、例えば乱数生成により決定可能なランダム値と単位時間（以下、単位バックオフ時間という）との積で逐次決定される。この単位バックオフ時間は、受信装置が信号フレームを検出するのに要する時間（例えばPHY層が信号フレームを検出して、MAC層が検出したことを知るために必要な時間）を基準にして決定されることが多い。

図１７は従来の通信装置が通信を行う際に使用される信号フレームの一例を示す図である。信号フレーム１７００は、１０個の連続したキャリア検出を行うための検出用プリアンブルを含む検出用プリアンブルフィールド１７１０と、同期を行うための信号（Ｔ１、Ｔ２）を含む同期用プリアンブルフィールド１７２０と、通信制御を行うための信号（ＳＩＧＮＡＬ）を含む制御フィールド１７３０と、実際のデータ（Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２、・・・）を含む情報フィールド１７４０で構成されている。

図１７では、１つの検出用プリアンブルの時間長（ｔ１〜ｔ１０）は０．８μｓｅｃであるので、全ての検出用プリアンブルの時間長は８μｓｅｃである。ここで、受信装置が信号フレームを検出するのに要する時間が、たとえば８μｓｅｃの場合、単位バックオフ時間として８μｓｅｃを採用することができ、この場合はバックオフ時間の長さが「８μｓｅｃ×ランダム値（整数）」となる。なお、受信装置が信号フレームを検出するのに要する時間は通信に使用しているシンボル長に比例する。なぜなら、最短で受信装置が信号フレームを検出するためには、（1シンボル＋処理遅延）だけの時間を要するからである。

従来、シンボル長は固定長であり、確実なキャリア検出を行うためにはシンボル長を長くする必要がある。一方、シンボル長を長くすると、プリアンブル長が長くなり、またバックオフ時間も長くなるので、伝送効率の劣化が避けられない。

尚、ＣＳＭＡ／ＣＡを利用した通信を行うシステムの伝送効率を改善するものとしては、使用する周波数帯域の空き状況に応じてバックオフ時間の上限値を調整するものがある。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０１２２７５号公報

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率の良い通信装置、通信システム、および通信制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の通信装置は、伝送線路に接続され、キャリア検出のための第１の制御信号と、前記第１の制御信号よりシンボル長が長いキャリア検出のための第２の制御信号とを用いてキャリア検出を行う通信装置であって、前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号を検出するキャリア検出部と、前記キャリア検出部によるキャリア検出結果を比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいて、前記第１の制御信号のシンボル長を制御する制御部とを有し、前記制御部が、前記第２の制御信号のシンボル長を超えないように前記第１の制御信号のシンボル長を制御する構成としている。

この構成により、安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率の良い通信を行うことができる。

また、本発明の第２の通信装置は、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とを含む信号を送信する信号送信部を備える構成としている。

この構成により、他の通信装置においても、安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率の良い通信を実現させることが可能である。

また、本発明の第３の通信装置は、前記比較部が、前記第１キャリア検出部および前記第２キャリア検出部がともにキャリア検出した第１の検出回数と前記第２キャリア検出部のみがキャリア検出した第２の検出回数に基づく基準回数とを比較し、前記制御部が、前記第１の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数未満である場合、前記第１の制御信号のシンボル長を伸長する構成としている。

この構成により、例えばショートプリアンブルを用いたキャリア検出回数が基準回数未満である場合、ショートプリアンブルのシンボル長を長くすることで、安定的なキャリア検出を行うことが可能となる。

また、本発明の第４の通信装置は、前記比較部が、前記第１キャリア検出部のみがキャリア検出した第３の検出回数と前記第２キャリア検出部のみがキャリア検出した前記第２の検出回数に基づく基準回数とを比較し、前記制御部が、前記第３の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数以上である場合、前記第１の制御信号のシンボル長を伸長する構成としている。

この構成により、例えばショートプリアンブルを用いたキャリア検出による誤検出回数が基準回数よりも多い場合は、ショートプリアンブルのシンボル長を長くすることで、安定的にキャリア検出を行うことが可能となる。

また、本発明の第５の通信装置は、前記比較部が、更に、前記第１キャリア検出部および前記第２キャリア検出部がともにキャリア検出した第１の検出回数と前記第２の検出回数に基づく基準回数とを比較し、前記制御部が、前記第３の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数未満であり、かつ、前記第１の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数未満である場合、前記第１キャリア検出部によるキャリア検出の頻度を高くする構成としている。

この構成により、例えばショートプリアンブルを用いたキャリア検出による誤検出回数は基準回数未満であるが、キャリア検出回数が基準回数未満である場合、キャリア検出頻度を高くすることで、ショートプリアンブルを用いたキャリア検出を高確率で実現でき、伝送効率の良い通信を行うことが可能となる。

また、本発明の第６の通信装置は、当該通信装置の変調方式がＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式である場合、前記第１の制御信号のシンボル長および前記第２の制御信号のシンボル長に基づいて、周波数軸上における前記信号を構成するサブキャリア数を減少させるサブキャリア数制御部を備える構成としている。

この構成により、周波数軸上で互いに隣接する位置に存在するサブキャリア間で信号の直交性を維持し、サブキャリア間での干渉を防止することができるため、安定的なキャリア検出が可能となる。

また、本発明の第７の通信装置は、前記第１の制御信号のシンボル長に基づいて、前記信号送信部が前記信号を送信する際の待機時間を決定する基礎となる単位バックオフ時間を設定する単位バックオフ時間設定部を備える構成としている。

この構成により、ショートプリアンブルのシンボル長が単位バックオフ時間に反映されることで、通信装置の置かれた環境に最適な単位バックオフ時間を設定することができるため、安定的なキャリア検出ができ、かつ伝送効率の良い通信を行うことが可能である。

また、本発明の第８の通信装置は、更に、前記キャリア検出部で検出された第１の制御信号または第２の制御信号のいずれか一方に基づいて前記伝送路の状態を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させる停止部と、を有する。

この構成により、キャリア検出部で検出された第１の制御信号または第２の制御信号のいずれか一方に基づいて伝送路の状態を判定部により判定し、当該判定部の判定結果に基づいて、信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させることにより、伝送路を伝送する信号と通信装置から送信される信号が衝突することを回避できる。

また、本発明の第９の通信装置は、前記停止部は、前記制御部が前記第１の制御信号のシンボル長を制御する前に、前記信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させる通信装置である。

この構成により、伝送路を伝送する信号と通信装置から送信される信号が衝突することを回避することができる。

また、本発明の第１０の通信装置は、更に、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を復調する復調部を備え、前記停止部は、前記復調部の復調結果に基づいて、前記信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させることを特徴とする。

この構成により、第１の通信信号および第２の通信信号のシンボル長が変化した場合でも、適正な期間、信号送信部が信号を送信することを停止させることができるので、伝送効率を向上させつつ、伝送路を伝送する信号と通信装置から送信される信号が衝突することを回避することができる。

また、本発明の第１の通信システムは、上記通信装置を複数有する通信システムであって、前記通信装置には、単位バックオフ時間を設定する通信装置が少なくとも１つ含まれる構成としている。

この構成により、複数の通信装置で構成された通信システムにおいて、各通信装置が安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率の良い通信を行うことができる。

また、本発明の第２の通信システムは、少なくとも１つの通信装置の制御部が、前記キャリア検出部によってキャリア検出された信号に含まれる他の通信装置が使用する単位バックオフ時間に基づいて、当該通信装置の使用する前記単位バックオフ時間を制御する構成としている。

この構成により、例えば通信システムにおいて使用されている最も長い単位バックオフ時間を通信システムにおける単位バックオフ時間として設定することが可能であり、全ての通信装置が安定的なキャリア検出を行うことができる。

また、本発明の第３の通信システムは、いずれかの通信装置が、他の通信装置を識別するための識別情報および前記他の通信装置が使用する単位バックオフ時間を含む機器情報を記録する機器情報記憶部を備え、前記いずれかの通信装置の制御部が、前記キャリア検出部によってキャリア検出された信号に含まれる他の通信装置の機器情報に基づいて、前記機器管理記憶部に記憶された機器情報を更新し、更新された機器情報に基づいて、当該通信装置の使用する前記単位バックオフ時間を制御する構成としている。

この構成により、通信頻度の低い通信装置の単位バックオフ時間を確実に考慮して、通信システムにおける単位バックオフ時間を設定することが可能となり、全ての通信装置が安定的なキャリア検出を行うことが可能である。

また、本発明の第４の通信システムは、前記通信装置の信号送信部が、前記単位バックオフ時間を含む信号を送信する構成としている。

この構成により、他の通信装置へ設定された単位バックオフ時間を周知することができ、安定的なキャリア検出および伝送効率の良い通信を行うことが可能である。

また、本発明の第１の通信制御方法は、通信を行う通信装置において、キャリア検出のための第１の制御信号のシンボル長を制御する通信制御方法であって、前記第１の制御信号を用いて、前記第１の制御信号と前記第１の制御信号よりシンボル長が長いキャリア検出のための第２の制御信号とを用いてキャリア検出する第１キャリア検出ステップと、前記第２の制御信号を用いて、キャリア検出する第２キャリア検出ステップと、前記第１キャリア検出ステップにおけるキャリア検出結果と前記第２キャリア検出ステップにおけるキャリア検出結果とを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記第１の制御信号のシンボル長を制御するステップとを有する方法としている。

この方法により、安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率の良い通信を行うことができる。

本発明によれば、安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率を良くすることが可能である。例えば伝送路の状態が良好な場合にはバックオフ時間を短くすることができ、伝送路の状態が劣悪な場合にはバックオフ時間を長くすることができる。

以下、本発明の実施形態を、電力線を利用して通信を行う電力線通信を例に、図面を参照しながら説明するが、本発明は、電力線通信にかぎらず、通信無線ＬＡＮ等の他の通信にも適用可能である。

図１は、電力線通信装置の一例であるＰＬＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）モデム１００の前面を示す外観斜視図、図２は、ＰＬＣモデム１００の背面を示す外観斜視図である。図１に示すＰＬＣモデム１００は、筐体１０１を有しており、筐体１０１の前面には、図１に示すようにＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の表示部１０５が設けられている。

また、筐体１０１の背面には、図２に示すように電源コネクタ１０２、及びＲＪ４５等のＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）用モジュラージャック１０３、及び動作モードを切換える切換えスイッチ１０４が設けられている。電源コネクタ１０２には、図示しない電源ケーブルが接続され、モジュラージャック１０３には、図示しないＬＡＮケーブルが接続される。なお、ＰＬＣモデム１００には、さらに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。

なお、「電力線通信装置」の一例としてＰＬＣモデム１００を示したが、電力線通信装置としては、ＰＬＣモデム１００を内蔵した電気機器でもよい。電気機器としては、例えば、テレビ、電話、ビデオデッキ、セットトップボックスなどの家電機器や、パーソナルコンピュータ、ファクス、プリンターなどの事務機器がある。

また、ＰＬＣモデム１００は、電力線３４０に接続され、他のＰＬＣモデム１００と共に電力線通信システム１０００を構成する。電力線通信システム１０００は「通信システム」の一例である。

次に、図３にＰＬＣモデム１００のハードウェアの一例を示す。ＰＬＣ１００は、回路モジュール２００及びスイッチング電源３００を有している。スイッチング電源３００は、各種（例えば、＋１．２Ｖ、＋３．３Ｖ、＋１２Ｖ）の電圧を回路モジュール２００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。

回路モジュール２００には、メインＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）２１０、ＡＦＥ・ＩＣ（ＡｎａｌｏｇＦｒｏｎｔＥＮＤ・ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）２２０、イーサネットＰＨＹ・ＩＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ・ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）２３０、メモリ２４０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５１、ドライバＩＣ２５２、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２６０、カプラ２７０、ＡＭＰ（増幅器）ＩＣ２８１、およびＡＤＣ（ＡＤ変換）ＩＣ２８２が設けられている。スイッチング電源３００及びカプラ２７０は、電源コネクタ１０２に接続され、さらに電源ケーブル３３０、電源プラグ３１０、コンセント３２０を介して電力線３４０に接続される。なお、メインＩＣ２１０は電力線通信を行う制御回路として機能する。

メインＩＣ２１０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２１１、ＰＬＣ・ＭＡＣ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｌａｙｅｒ）ブロック２１２、及びＰＬＣ・ＰＨＹ（ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ）ブロック２１３で構成されている。

ＣＰＵ２１１は、３２ビットのＲＩＳＣ（ＲｅｄｕｃｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２は、送受信信号のＭＡＣ層（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｌａｙｅｒ）を管理し、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３は、送受信信号のＰＨＹ層（Ｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ）を管理する。

ＡＦＥ・ＩＣ２２０は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ；Ｄ／ＡＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２１、ＡＤ変換器（ＡＤＣ；Ａ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２２、及び可変増幅器（ＶＧＡ；ＶａｒｉａｂｌｅＧａｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２３で構成されている。カプラ２７０は、コイルトランス２７１、及びカップリング用コンデンサ２７２ａ、２７２ｂで構成されている。

なお、ＣＰＵ２１１は、メモリ２４０に記憶されたデータを利用して、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２、及びＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３の動作を制御するとともに、ＰＬＣモデム１００全体の制御も行う。

ＰＬＣモデム１００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１０３から入力されたデータは、イーサネットＰＨＹ・ＩＣ２３０を介してメインＩＣ２１０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・ＩＣ２２０のＤＡ変換器（ＤＡＣ）２２１によってアナログ信号に変換され、ローパスフィルタ２５１、ドライバＩＣ２５２、カプラ２７０、電源コネクタ１０２、電源ケーブル３３０、電源プラグ３１０、コンセント３２０を介して電力線３４０に出力される。

電力線３４０から受信された信号は、カプラ２７０を経由してバンドパスフィルタ２６０に送られ、ＡＦＥ・ＩＣ２２０の可変増幅器（ＶＧＡ）２２３でゲイン調整がされた後、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）２２２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ＩＣ２１０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・ＩＣ２３０を介してモジュラージャック１０３から出力される。

また、ＰＬＣモデム１００の機能について説明すると、ＣＰＵ２１１、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２１２は制御部１０として機能する。また、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２１３、ＡＦＥ・ＩＣ２２０、ＬＰＦ２５１、ドライバＩＣ２５２、ＢＰＦ２６０、カプラ２７０は通信部２０として機能する。

制御部１０は、各種の制御を行い、また、ショートプリアンブルのシンボル長や、バックオフ時間を決定するための単位バックオフ時間の長さを調整するための制御などを行う。ショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さは一意に決まるものであり、制御部１０は、ショートプリアンブルのシンボル長に基づいて単位バックオフ時間を調整し、単位バックオフ時間の長さに基づいて、ショートプリアンブルのシンボル長を調整する。尚、制御部１０は、「比較部」、「単位バックオフ時間設定部」、「判定部」、「停止部」としての機能を有する。

通信部２０は、電力線３４０による電力線ネットワーク上の他のＰＬＣモデム１００との間で通信を行い、他のＰＬＣモデム１００からの信号の受信などを行う信号受信部２０Ａおよび他のＰＬＣモデム１００への信号の送信などを行う信号送信部２０Ｂを有する。尚、通信部２０は、制御部１０を有し、「サブキャリア数制御部」、「復調部」としての機能を有する。

次に、ＰＬＣモデム１００が通信を行う際に用いられる信号フレームの構成の一例について説明する。図４（ａ）は信号フレームの構成の一例を示す図である。信号フレーム４００は、信号フレーム４００の伝送に必要な情報を含むプリアンブルフィールド４１０、接続処理を行う際の通信制御を行う制御信号フィールド４２０、およびプリアンブルフィールド４１０、制御信号４２０以外の実際のデータを含む情報フィールド４３０を有している。

図４（ｂ）はプリアンブル４１０の構成の一例を示す模式図である。図４（ｂ）に示すように、１つのプリアンブルが、ショートプリアンブル４１１、ショートプリアンブル４１１よりもシンボル長の長いロングプリアンブル４１２、および同期を行うための同期用プリアンブル４１３で構成され、これらが時間軸上で前後に並んで配置されている。

ショートプリアンブル４１１及びロングプリアンブル４１２は、それぞれが複数のシンボルを有して構成されている。ショートプリアンブル４１１を構成する各シンボルのシンボル長ｔ_ｓは、ロングプリアンブル４１２を構成する各シンボルのシンボル長ｔ_ｌよりも短くなっており、可変長である。また、サンプリング周波数は一定と考えており、ロングプリアンブル４１２を構成する各シンボルｔ_ｌのシンボル長は、ショートプリアンブル４１１を構成する各シンボルのシンボル長ｔ_ｓのＮ（Ｎは自然数）倍に定められ、ここではＮ＝４である。また、ロングプリアンブル４１２及びショートプリアンブル４１１を構成する各シンボルは、マルチキャリア信号であるＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号に含まれる多数のサブキャリアに対応付けて送出される。図４（ｂ）に示す、各ショートプリアンブルのシンボル長ｔ_ｓは２．０４８μｓｅｃである。各ロングプリアンブルのシンボル長ｔ_ｌは８．１９２μｓｅｃである。各ショートプリアンブルのシンボル長ｔ_ｓおよび各ロングプリアンブルのシンボル長ｔ_ｌは、任意のｔ_ｓ＜ｔ_ｌの関係を有している。また、図４（ｂ）に示す、ショートプリアンブル４１１のシンボル長Ｔ_Ｓは１６．３８４μｓｅｃである。ロングプリアンブル４１２のシンボル長Ｔ_Ｌは７３．７２８μｓｅｃである。ショートプリアンブル４１１のシンボル長Ｔ_Ｓおよびロングプリアンブル４１２のシンボル長Ｔ_Ｌは、任意のＴ_Ｓ＜Ｔ_Ｌの関係を有している。

また、図４（ｃ）はショートプリアンブル４１１のマルチキャリア信号を構成する多数のサブキャリアの周波数スペクトルの一例を示す図、図４（ｄ）はロングプリアンブル４１２のマルチキャリア信号を構成する多数のサブキャリアの周波数スペクトルの一例を示す図である。ロングプリアンブル４１２については、通信部２０が予め規定された数のサブキャリアを周波数軸上に一定の間隔で配置している。一方、ショートプリアンブルについては、通信部２０がロングプリアンブルに比べて使用するサブキャリアの数を（１／Ｎ）に間引きし、隣接するサブキャリア間の間隔を広げている。（間引きされたサブキャリアを鎖線で示す。）これにより、隣接するサブキャリア間の信号の直交性が維持される。ここでは、サブキャリア数が１／４に間引きされている。

このように、ショートプリアンブル４１１については、通信部２０がマルチキャリア信号に含まれる複数のサブキャリアの構成を互いのシンボル長の関係を保って変更することで、周波数軸上で互いに隣接する位置に存在するサブキャリア間で信号の直交性を維持することが可能となり、隣接するサブキャリア間で信号が干渉しないようにすることができる。

次に信号受信部２０Ａについて説明する。
信号受信部２０Ａは、各ＰＬＣモデム１００が送出する信号フレームの先頭位置に設けられるプリアンブルの存在を調べることにより、キャリア検出を行う機能を有する。信号受信部２０Ａはキャリア検出するために電力線３４０上に現れるプリアンブルを検出し、そのプリアンブルの検出結果に基づいて様々な通信制御を実施する。

図５は信号受信部２０Ａのキャリア検出に関連する構成の一例を示す図である。信号受信部２０Ａは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、２つのフーリエ変換器（ＦＦＴ）２３Ａ、２３Ｂと、２つの位相回転器(Ｐｈａｓｅｒｅｒｏｔａｔｉｏｎ)２４Ａ、２４Ｂと、２つのキャリア検出器（Ｃａｒｒｉｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）２５Ａ、２５Ｂとを有している。尚、キャリア検出器２５Ａおよび２５Ｂは、「キャリア検出部」としての機能を有する。

ここで、信号受信部２０Ａがショートプリアンブル及びロングプリアンブルを検出する手順について説明する。
電力線３４０上を伝送された信号が電源コネクタ１０２等を介してＢＰＦ２１、Ａ／Ｄ変換器２２へ伝送される。その後、フーリエ変換器２３Ａ、位相回転器２４Ａ、キャリア検出器２５Ａの処理によってシンボル長の短いショートプリアンブルの有無を検出し、フーリエ変換器２３Ｂ、位相回転器２４Ｂ、キャリア検出器２５Ｂの処理によってシンボル長の長いロングプリアンブルの有無を検出する。検出結果は制御部１０へ送られる。これにより、信号受信部２０Ａは、電力線３４０に現れた信号の中から、ショートプリアンブル及びロングプリアンブルをそれぞれ確実に検出することが可能である。

このような信号受信部２０Ａによれば、伝送路における特性劣化などの影響によりショートプリアンブルを用いてキャリア検出ができない場合であっても、ロングプリアンブルを用いて高い確率でキャリア検出できるので、複数のＰＬＣモデム１００が送出する信号同士の衝突を確実に回避できる。また、ショートプリアンブルを用いてキャリア検出できる場合には、ショートプリアンブルを用いてキャリア検出された信号に基づいて通信を行うことで、バックオフ時間を短縮することが可能であり、伝送効率を改善できる。

次に、信号フレームを受信した際のＰＬＣモデム１００の動作について説明する。図１８は信号フレームを受信した際のＰＬＣモデム１００の動作の一例を示した図である。尚、図１８の動作は、後述する親機として機能するＰＬＣモデム、子機として機能するＰＬＣモデムのいずれにおいても実施される。

まず、通信部２０が信号フレームを受信すると、キャリア検出器２５Ａがショートプリアンブルを用いたキャリア検出を行い（ステップＳ１８０１）、キャリア検出器２５Ｂがロングプリアンブルを用いたキャリア検出を行う（ステップＳ１８０２）。

そして、制御部１０が伝送路である電力線３４０の状態を判定する（ステップＳ１８０３）。具体的には、キャリア検出器２５Ａ、２５Ｂの少なくとも一方がキャリア検出したか否かを判定する。

キャリア検出器２５Ａ、２５Ｂの少なくとも一方がキャリア検出したと判定された場合、通信部２０は信号の復調処理を行う（ステップＳ１８０４）。この復調処理により、信号フレームの送信元（どのＰＬＣモデム１００が信号を送信したか）、信号フレームの内容、およびシンボル長を認識することができる。

復調処理が終了した後、制御部１０は、所定の期間、信号送信部２０Ｂへの送信要求を停止する（ステップＳ１８０５）。送信要求を停止する所定の期間は、復調後に参照される制御信号４２０に基づいて決定される。また、この所定の期間は固定の期間であってもよい。尚、シンボル長が固定の場合は、送信要求の前に復調処理を行う必要はない。これは、シンボル長が既知であれば、シンボル長の長さ分、送信要求を停止すればよいためである。

尚、キャリア検出器２５Ａ、２５Ｂのいずれもキャリア検出しなかったと判定された場合、ステップＳ１８０１、Ｓ１８０２の処理の前に戻る。

図１８のようなＰＬＣモデム１００によれば、電力線３４０上を伝送される信号と信号送信部２０Ｂから送信される信号とが衝突することを回避することができる。

また、キャリア検出はショートプリアンブルを用いたキャリア検出を行うキャリア検出器２５Ａにおいて成功することが望ましい。これは、ショートプリアンブルが信号フレームの先頭にあるため、より早く電力線３４０の状態を判定し、信号の送信要求を停止することができるためである。キャリア検出器２５０Ａがキャリア検出に成功することにより、ＰＬＣモデム１００からの送信信号が電力線３４０上を伝送される信号と衝突することをより確実に回避することが可能である。

なお、復調処理は、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出が成功した場合に行うことが好ましい。例えば、ショートプリアンブル用いてキャリア検出が成功し、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出が成功しなかった場合は、通信部が受信した信号はノイズであることが多く、キャリア検出の信頼性が低いためである。

また、ショートプリアンブルを用いてキャリア検出が成功し、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出が成功しなかった場合は、通信部２０が受信した信号をノイズと推定し、送信要求を停止することを取り消すことも好適である。

尚、通常の通信環境では、信号フレームが通信部２０によって受信された場合、キャリア検出器２５Ａ、２５Ｂのいずれにおいてもキャリア検出に成功する。一方、劣悪な通信環境では、キャリア検出器２５Ｂによるキャリア検出は成功するが、キャリア検出器２５Ａによるキャリア検出は失敗する可能性がある。これは、キャリア検出器２５Ｂによるキャリア検出に比べ、キャリア検出器２５Ａによるキャリア検出はキャリア数が少なく、キャリア検出制度が低いためである。キャリア検出器２５Ａによるキャリア検出の結果が所定基準を満たさない場合は、後述する図６や図７に示す制御部１０の動作により、ショートプリアンブルのシンボル長を長くする制御を行う。

次に、制御部１０が行う制御について説明する。
図６は制御部１０がショートシンボルのシンボル長や単位バックオフ時間の制御を行う際の動作の一例を示す図である。なお、図６において、処理のステップ中に示された矢印「←」は、右辺の計算結果を左辺に代入することを意味している。

図６では、ＰＬＣモデム１００の送信する信号のショートプリアンブルのシンボル長およびＰＬＣモデム１００の単位バックオフ時間の長さを変更し、他のＰＬＣモデム１００へ変更されたＰＬＣモデム１００の単位バックオフ時間を通知することを想定している。そのため、ＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さと他のＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さとが図６の処理のタイミングでは一時的に異なることになるが、後述する単位バックオフ時間の変更方法により、各ＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さは同一となるように調整される。また、図６の処理は、例えば定期的に各ＰＬＣモデム１００において実施される。また、例えば新規にＰＬＣモデム１００が追加された場合に実施される。

ステップＳ６０１では、通信部２０が電力線３４０上に現れる信号のショートプリアンブルを用いたキャリア検出を行う。通信部２０がキャリア検出できた場合は「１」を、検出できない場合は「０」を制御部１０が変数Ｘに代入する。

ステップＳ６０２では、通信部２０が伝送路上に現れる信号のロングプリアンブルを用いたキャリア検出を行う。通信部２０がキャリア検出できた場合は「１」を、検出できない場合は「０」を制御部１０が変数Ｙに代入する。

なお、上記ステップＳ６０１、Ｓ６０２の処理の順番については逆であっても良い。

ステップＳ６０３では、制御部１０が変数Ｙの値を「１」と比較し、等しい場合（すなわちキャリア検出ができた場合）には次のステップＳ６０４に進み、それ以外の場合（すなわちキャリア検出ができない場合）はステップＳ６０１に戻る。つまり、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出できた場合に次のステップＳ６０４に進む。なお、ステップＳ６０３における比較の方法についてはこれに限られない。

ステップＳ６０４では、制御部１０は、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出できた回数を表す累積値を変数Ｂに代入する。また、制御部１０は、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出でき、同時にショートプリアンブルを用いてキャリア検出できた回数を表す累積値を変数Ａに代入する。なお、変数Ａ、変数Ｂの初期値は「０」である。

ステップＳ６０５では、制御部１０が、変数Ｂと通信部２０によるロングプリアンブルの検出チェック実施を行う所定の回数Ｍの値とを比較し、等しければ次のステップＳ６０６に進み、それ以外の場合はステップＳ６０１に戻る。

ステップＳ６０６では、制御部１０が、変数Ａの値（左辺）と変数Ｂの値に閾値Ｔｈを乗算した結果（右辺）とを比較する。ここで、閾値Ｔｈは０から１までの間の値であり、例えば「０．９」や「１」などとすることができる。制御部１０が左辺の値が右辺の値以上であると判断すれば処理を終了し、それ以外の場合は次のステップＳ６０７に進む。なお、ステップＳ６０６における比較の方法についてはこれに限られない。

ステップＳ６０７では、ＰＬＣモデム１００が扱うショートプリアンブルのシンボル長をそれまでよりも長くなるように制御部１０が修正する。

ステップＳ６０８では、制御部１０がステップＳ６０７で修正された修正後のシンボル長に合わせて、単位バックオフ時間をそれまでよりも長くなるように修正する。

したがって、ステップＳ６０７、Ｓ６０８の処理によって、例えば伝送路が状態が劣悪である場合（ここでは、Ａ＜Ｂ＊Ｔｈである場合）には、制御部１０によってショートプリアンブルのシンボル長が長くなるように修正され、それに基づいて単位バックオフ時間が長くなるように修正される。

ステップＳ６０９では、制御部１０が各パラメータ（Ｘ，Ｙ，Ａ，Ｂ）をリセットする。そしてステップＳ６０１の処理に戻って処理を繰り返す。

これにより、ショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間を伝送路である電力線３４０の状況に合わせて自動的に調整することができる。伝送路の状況が悪化した場合であっても、ショートプリアンブルのシンボル長を長くすることにより、ショートプリアンブルによるキャリア検出も容易になる。また、単位バックオフ時間は修正後のショートプリアンブルのシンボル長に基づいて自動的に調整されるので、バックオフ時間も伝送路の状況に合わせて適切に調整される。

尚、図６に図示はしていないが、閾値Ｔｈが「１」の場合にステップＳ６０６で「Ａ＞＝Ｂ×Ｔｈ」の条件を満たした時には、ショートプリアンブルがロングプリアンブルと同確率で検出される状況なので、制御部１０がロングプリアンブルを構成するシンボルのシンボル長をショートプリアンブルと同じにするように変更しても良い。これにより、送出する信号フレーム全体のフレーム長を短縮できる。

図６のような制御部１０の制御によれば、ショートシンボルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さを適正に調整することができ、安定的にキャリア検出できると同時に伝送効率を向上させることができる。

また、図７は制御部１０がショートシンボルのシンボル長や単位バックオフ時間の制御を行う際の動作の別の一例を示す図である。なお、図７において、処理のステップ中に示された矢印「←」は、右辺の計算結果を左辺に代入することを意味している。

図７では、ＰＬＣモデム１００の送信する信号のショートプリアンブルのシンボル長およびＰＬＣモデム１００の単位バックオフ時間の長さを変更し、他のＰＬＣモデム１００へ変更されたＰＬＣモデム１００の単位バックオフ時間を通知することを想定している。そのため、ＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さと他のＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さとが図７の処理のタイミングでは一時的に異なることになるが、後述する単位バックオフ時間の変更方法により、各ＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さは同一となるように調整される。また、図７の処理は、例えば定期的に各ＰＬＣモデム１００において実施される。また、例えば新規にＰＬＣモデム１００が追加された場合に実施される。

ステップＳ７０１では、通信部２０が電力線３４０上に現れる信号のショートプリアンブルを用いてキャリア検出を行う。通信部２０がキャリア検出できた場合は「１」を、キャリア検出できない場合は「０」を制御部１０が変数Ｘに代入する。なお、ステップＳ７０１においては、通信部２０によるキャリア検出のし易さを決定する閾値をショートプリアンブル用の閾値Ｔｈｘとロングプリアンブル用の閾値Ｔｈｙとしてそれぞれについて独立に用いる。また、ショートプリアンブルの閾値Ｔｈｘは可変になっており、後述するステップＳ７１０によって自動的に修正される。

ステップＳ７０２では、通信部２０が電力線３４０上に現れる信号のロングプリアンブルを用いたキャリア検出を行う。通信部２０がキャリア検出できた場合は「１」を、キャリア検出できない場合は「０」を制御部１０が変数Ｙに代入する。

なお、上記ステップＳ７０１、Ｓ７０２の処理の順番については逆であっても良い。

ステップＳ７０３では、制御部１０がショートプリアンブルに関するキャリア誤検出の累積回数を求めてその結果を変数Ｃに代入する。ここでは、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出していないにもかかわらずショートプリアンブルを用いてキャリア検出に成功した場合には誤検出とみなして回数をカウントする。なお、変数Ｃの初期値は「０」である。

ステップＳ７０４では、制御部１０が変数Ｙの値を「１」と比較し、等しい場合には次のステップＳ７０５に進み、それ以外の場合はステップＳ７０１に戻る。つまり、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出できた場合に次のステップＳ７０５に進む。なお、ステップＳ７０４における比較の方法についてはこれに限られない。

ステップＳ７０５では、制御部１０が、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出できた回数を表す累積値を変数Ｂに代入する。また、ロングプリアンブルを用いてキャリア検出でき、同時にショートプリアンブルを用いてキャリア検出できた回数を表す累積値を変数Ａに代入する。尚、変数Ａ、変数Ｂの初期値は「０」である。

ステップＳ７０６では、制御部１０が、変数Ｂと通信部２０によるショートプリアンブルおよびロングプリアンブルを用いた検出チェック実施を行う回数を示すＭの値とを比較し、等しければ次のステップＳ７０７に進み、それ以外の場合はステップＳ７０１に戻る。

ステップＳ７０７では、制御部１０が、変数Ｃの値（左辺）と変数Ｂの値に閾値（Ｔｈ_ｅｒｒｏｒ）を乗算した結果（右辺）とを比較する。左辺の値が右辺以上であればステップＳ７０８に進み、それ以外の場合は次のステップＳ７０９に進む。つまり、ショートプリアンブルを用いたキャリア検出の誤検出の頻度が所定基準より高い場合にステップＳ７０８に進む。なお、ステップＳ７０７における比較の内容については、下記のように様々な変形が考えられる。なお、閾値Ｔｈ＿ｅｒｒｏｒは０から１までの間の値であり、例えば「０．１」などである。

ステップＳ７０７の変形例として、制御部１０が、変数Ｂを用いずにショートプリアンブルの誤検出回数Ｃを用いて、変数Ｃの値を変数Ａで除算した結果（左辺）と閾値Ｔｈ＿ｅｒｒｏｒ（右辺）とを比較することが考えられる。この場合、左辺の値が右辺以上であればステップＳ７０８に進み、それ以外であれば次のステップＳ７０９に進む。

また、さらに別の変形例として、制御部１０が、変数Ｃの値（左辺）と変数Ａに閾値Ｔｈ＿ｅｒｒｏｒを乗算した結果（右辺）とを比較することが考えられる。この場合、左辺の値が右辺以上であればステップＳ７０８に進み、それ以外であればステップＳ７０９に進む。

ステップＳ７０８では、制御部１０がＰＬＣモデム１００が扱うショートプリアンブルのシンボル長をそれまでよりも長くなるように修正する。また、制御部１０が修正後のシンボル長に基づいて、単位バックオフ時間をそれまでよりも長くなるように修正する。更に、制御部１０が各パラメータ（Ｘ，Ｙ，Ａ，Ｂ，Ｃ）をリセットする。そしてステップＳ７０１の処理に戻って処理を繰り返す。これにより、ショートプリアンブルによる誤検出の頻度が所定基準より高い場合にショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間とが自動的に修正され、ショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間が適正に保たれる。

ステップＳ７０９では、制御部１０が、変数Ａの値（左辺）と変数Ｂの値に閾値Ｔｈを乗算した結果（右辺）とを比較する。左辺の値が右辺以上であれば処理を終了し、それ以外の場合は次のステップＳ７１０に進む。なお、閾値Ｔｈは０から１までの間の値であり、例えば「０．９」や「１」などである。

ステップＳ７１０では、制御部１０が、ステップＳ７０１において通信部２０がショートプリアンブルのキャリア検出のために使用する閾値Ｔｈｘを通信部２０によるキャリア検出が容易になる方向に修正する。つまり、制御部１０が閾値Ｔｈｘの値を低くする。この修正により、ショートプリアンブルによるキャリア検出回数が増える。

図７のような制御部１０による制御によれば、ショートプリアンブルのシンボル長および単位バックオフ時間の長さを適正に調整することができ、安定的にキャリア検出できると同時に伝送効率を向上させることができる。

尚、図６、図７によるショートプリアンブルのプリアンブル長、単位バックオフ時間の長さの制御に併せて、図示はしないが、ＰＬＣモデム１００はショートプリアンブルのシンボル長について所定のデフォルト値を有しており、制御部１０が所定期間毎にショートプリアンブルのシンボル長をリセットしてデフォルト値に戻すことで、ショートプリアンブルのシンボル長を短縮することも可能である。この場合、単位バックオフ時間も制御部１０によってショートプリアンブルのシンボル長に基づいて短縮される。

次に、ＰＬＣモデム１００を複数有する電力線通信システム１０００について説明する。
ここでは、同じ電力線通信システム１０００を構成する全てのＰＬＣモデム１００が統一された同じ単位バックオフ時間を使用する。そのために、各ＰＬＣモデム１００の制御部１０は、電力線通信システム１０００を構成する他のＰＬＣモデム１００に対して、単位バックオフ時間の情報を通信部２０が通知するように制御する。

まず、ビーコン信号を用いて複数のＰＬＣモデム１００間の通信を行う電力線通信システム１０００について説明する。このような電力線通信システム１０００として、例えば集中制御型のネットワークを構成する電力線通信システム１０００Ａが考えられる。集中制御型のネットワークとは、通信管理を行う親機として機能するＰＬＣモデム１００ＡおよびＰＬＣモデム１００Ａによって通信管理される子機として機能するＰＬＣモデム１００Ｂを有するネットワークである。

図８は電力線通信システム１０００Ａの構成の一例を示すブロック図である。電力線通信システム１０００ＡはＰＬＣモデム１００Ａと１台以上のＰＬＣモデム１００Ｂとを有する。ここではＰＬＣモデム１００Ｂの台数が３台となっているが、ＰＬＣモデム１００Ｂの台数はこれに限らない。

図９は電力線通信システム１０００Ａにおける伝送路上の信号のタイムチャートの一例を示す図である。ビーコン信号９０１ａ、９０１ｂ、・・・は、ＰＬＣモデム１００Ａによって送出される。このビーコン信号９０１を基準として、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）期間９０２、ＣＳＭＡ期間９０３とが時間軸上で反復される。ここでは、ＣＳＭＡ期間９０３は、第１の子機として機能するＰＬＣモデム１００Ｂ１に与えられる期間９０４ａ、第２の子機として機能するＰＬＣモデム１００Ｂ２に与えられる期間９０４ｂ、第３の子機として機能するＰＬＣモデム１００Ｂ３に与えられる期間９０４ｃを有する。

電力線通信システム１０００Ａにおいては、各ＰＬＣモデム１００Ｂの通信部２０が、各ＰＬＣモデム１００Ｂが独自に使用している単位バックオフ時間の情報をＰＬＣモデム１００Ａへ通知すると共に、ＰＬＣモデム１００Ａの通信部２０が、ＰＬＣモデム１００Ａが送出するビーコン信号の中に使用すべき単位バックオフ時間の情報を含めて通知する。これにより、ＰＬＣモデム１００Ａ及び各ＰＬＣモデム１００Ｂは他のＰＬＣモデム１００が使用している単位バックオフ時間を把握でき、統一された単位バックオフ時間を使用できる。尚、ＰＬＣモデム１００Ａは、ビーコン信号を送出する代わりに、ポーリング信号、トークン信号などを送出するようにしてもよい。また、上述のＰＬＣモデム１００Ａ、１００Ｂが単位バックオフ時間を通知する処理はＣＳＭＡ期間９０３に限らずＴＤＭＡ期間９０２で行っても構わない。

次に、電力線通信システム１０００Ａにおける単位バックオフ時間の設定方法の一例について説明する。図１０は電力線通信システム１０００ＡにおけるＰＬＣモデム１００Ａの動作の一例を示す図である。ここでは、単位バックオフ時間の情報がビーコン信号によりＰＬＣモデム１００Ａから各ＰＬＣモデム１００Ｂに通知されることを想定している。

ステップＳ１００１では、通信部２０が、各ＰＬＣモデム１００Ｂから送信される信号をそれぞれ検出する。

ステップＳ１００２では、制御部１０が、受信した信号の中から単位バックオフ時間の情報を抽出する。これにより、ＰＬＣモデム１００Ａは各ＰＬＣモデム１００Ｂが使用している単位バックオフ時間を把握できる。

ステップＳ１００３では、制御部１０が、変数Ｚの値と変数Ｘの値とを比較する。変数Ｚの値は、ＰＬＣモデム１００Ａが使用している単位バックオフ時間の値であり、それまでに各ＰＬＣモデム１００Ｂから通知された単位バックオフ時間の最大値である。変数Ｘの値は、ステップＳ１００２で抽出されたＰＬＣモデム１００Ｂのうちの１台が使用している単位バックオフ時間の値である。ステップＳ１０３では、（Ｘ≦Ｚ）であれば処理を終了し、（Ｘ＞Ｚ）であればステップＳ１００４に進む。

ステップＳ１００４では、制御部１０が、変数Ｘの値を変数Ｚに代入して変数Ｚの値を更新し、通信部２０が、更新された変数Ｚの値をシステム全体で統一された単位バックオフ時間の情報としてビーコン信号に含めて送出する。また、制御部１０は、ＰＬＣモデム１００Ａの単位バックオフ時間も更新された変数Ｚの値に合わせて変更する。また、ＰＬＣモデム１００Ａのショートプリアンブルのシンボル長も合わせて変更する。

これにより、電力線通信システム１０００Ａを構成する各ＰＬＣモデム１００Ｂがそれぞれ使用している単位バックオフ時間の中で最大の値が、ＰＬＣモデム１００Ａから各ＰＬＣモデム１００Ｂに通知される。したがって、ＰＬＣモデム１００Ｂの制御部１０が、各ＰＬＣモデム１００Ｂが使用する単位バックオフ時間をＰＬＣモデム１００Ａから通知された値に変更することにより、ＰＬＣモデム１００Ａ及び各ＰＬＣモデム１００Ｂはシステム全体として統一された単位バックオフ時間を使用することができる。また、各ＰＬＣモデム１００Ｂはショートプリアンブルのシンボル長も合わせて変更することができる。

このような図１０に示した電力線通信システム１０００Ａによれば、電力線通信システム１０００ＡにおけるすべてのＰＬＣモデム１００が同一の単位バックオフ時間を使用できる。

次に、電力線通信システム１０００Ａにおける単位バックオフ時間の設定方法の別の一例について説明する。ここでは、ＰＬＣモデム１００Ａが機器管理リスト１１００を管理する。機器管理リスト１１００には、ＰＬＣモデム１００Ｂを識別するための機器識別情報（例えばＭＡＣアドレスなど）、ＰＬＣモデム１００Ｂの単位バックオフ時間などが記録されている。機器管理リスト１１００はメモリ２４０（図３参照）に保管される。図１１は機器管理リスト１１００の一例を示す図である。

機器管理リスト１１００には、制御部１０によって、それぞれのＰＬＣモデム１００Ｂについてあらかじめ定められた仮の単位バックオフ時間の値が初期値として登録されている。ＰＬＣモデム１００Ｂからの単位バックオフ時間が抽出されると、制御部１０が、機器管理リスト１１００上のそのＰＬＣモデム１００Ｂの単位バックオフ時間を更新する。また、電力線通信システム１０００Ａに新たにＰＬＣモデム１００Ｂが加わった場合、制御部１０が、新たに加わったＰＬＣモデム１００Ｂの単位バックオフ時間の初期値として、その加入の時点において電力線通信システム１０００Ａで使用されている単位バックオフ時間の値を設定する。

図１２は電力線通信システム１０００ＡにおけるＰＬＣモデム１００Ａの動作の別の一例を示す図である。

ステップＳ１２０１では、通信部２０が、各ＰＬＣモデム１００Ｂから送信される信号をそれぞれ検出する。

ステップＳ１２０２では、制御部１０が、受信した信号の中からＰＬＣモデム１００Ｂに関するアドレス情報およびＰＬＣモデム１００Ｂの使用している単位バックオフ時間の情報を含む機器情報を抽出する。これにより、ＰＬＣモデム１００Ａは各ＰＬＣモデム１００ＢとそのＰＬＣモデム１００Ｂが使用している単位バックオフ時間を対応づけて把握できる。

ステップＳ１２０３では、制御部１０が、抽出した機器情報に基づいて、機器管理リスト１１００を更新する。

ステップＳ１２０４では、制御部１０が、機器管理リスト１１００に記録された単位バックオフ時間の値のうちの最大値を使用すべき単位バックオフ時間に決定する。

ステップＳ１２０５では、通信部２０が、各ＰＬＣモデム１００Ｂに決定された単位バックオフ時間を通知する。

このような図１２に示した電力線通信システム１０００Ａによれば、通信の頻度が低いＰＬＣモデム１００についても、そのＰＬＣモデム１００が使用している単位バックオフ時間を確実に把握することができ、全てのＰＬＣモデム１００が使用している単位バックオフ時間の中で最大の値をシステム全体で統一された単位バックオフ時間として使用することが可能となる。

次に、ビーコン信号等を用いずに通信を行う電力線通信システム１０００について説明する。このような電力線通信システム１０００として、例えば分散制御型のネットワークを構成する電力線通信システム１０００Ｂが考えられる。分散制御型のネットワークとは、特定のＰＬＣモデム１００を親機や子機として機能するＰＬＣモデム１００ＡやＰＬＣモデム１００Ｂとはしないネットワークである。

図１３は電力線通信システム１０００Ｂの構成の一例を示すブロック図である。電力線通信システム１０００Ｂは複数のＰＬＣモデム１００を有する。ここではＰＬＣモデム１００の台数が４台となっているが、ＰＬＣモデム１００の台数はこれに限らない。

図１４は電力線通信システム１０００Ｂにおける伝送路上の信号のタイムチャートの一例を示す図である。ここでは、ＰＬＣモデム１００によって送信されたデータフレーム１４１０（ＰＬＣ−ＤＡＴＡ）、データフレーム１４１０に対して通信相手である他のＰＬＣモデム１００によって送信された応答フレーム１４２０（ＰＬＣ−ＡＣＫ）が例示されている。

データフレーム１４１０はプリアンブルフィールド４１０と制御信号フィールド４２０と情報フィールド４３０とを有して構成されており、信号フレーム１４２０はプリアンブルフィールド４１０と制御信号フィールド４２０とを有して構成されている。これらのフレーム１４１０、１４２０に含まれる制御信号フィールド４２０の中に、ＰＬＣモデム１００もしくは通信相手である他のＰＬＣモデム１００が使用している単位バックオフ時間の情報を含ませることができる。

なお、電力線通信システム１０００Ａであっても、図１４に示す信号を用いて通信を行うことが可能であり、各フレームに含まれている制御信号フィールド４２０に単位バックオフ時間の情報を含ませて通知することも可能である。

次に、電力線通信システム１０００Ｂにおける単位バックオフ時間の設定方法の一例について説明する。図１５は電力線通信システム１０００ＢのＰＬＣモデム１００の動作の一例を示す図である。ここでは、各ＰＬＣモデム１００の単位バックオフ時間の情報が制御信号により他のＰＬＣモデム１００に通知されることを想定している。

ステップＳ１５０１では、通信部２０が、他のＰＬＣモデム１００から送信される信号をそれぞれ検出する。

ステップＳ１５０２では、制御部１０が、ステップＳ１５０１で受信した信号の中から単位バックオフ時間の情報を抽出する。これにより、ＰＬＣモデム１００は他のＰＬＣモデム１００Ｂが使用している単位バックオフ時間を把握できる。

ステップＳ１５０３では、制御部１０が、変数Ｚの値と変数Ｘの値とを比較する。変数Ｚの値は、ＰＬＣモデム１００が使用している単位バックオフ時間の値であり、それまでに他の各ＰＬＣモデム１００から通知された単位バックオフ時間の最大値である。変数Ｘの値は、ステップＳ１５０２で抽出された他のＰＬＣモデム１００のうちの１台が使用している単位バックオフ時間の値である。ステップＳ１５０３では、（Ｘ≦Ｚ）であれば処理を終了し、（Ｘ＞Ｚ）であればステップＳ１５０４に進む。

ステップＳ１５０４では、制御部１０が、変数Ｘの値を変数Ｚに代入して変数Ｚの値を更新し、更新された変数Ｚの値を、ＰＬＣモデム１００が使用している単位バックオフ時間の情報として信号フレームの制御信号フィールド４２０に含めて送出する。また、制御部１０は、ＰＬＣモデム１００の単位バックオフ時間も更新された変数Ｚの値に合わせて変更する。また、ＰＬＣモデム１００のショートプリアンブルのシンボル長も合わせて変更することができる。

これにより、電力線通信システム１０００Ｂを構成する各ＰＬＣモデム１００がそれぞれ使用している単位バックオフ時間の中で最大の値が、他のＰＬＣモデム１００に随時通知される。また、各ＰＬＣモデム１００の制御部１０は、ＰＬＣモデム１００よりも大きい場合に、使用する単位バックオフ時間を他のＰＬＣモデム１００から通知された値に変更するので、全てのＰＬＣモデム１００はシステム全体として統一された単位バックオフ時間を使用することができる。また、他のＰＬＣモデム１００はショートプリアンブルのシンボル長も合わせて変更することができる。

このような電力線通信システム１０００Ｂによれば、電力線通信システム１０００ＢにおけるすべてのＰＬＣモデム１００が同一の単位バックオフ時間を使用できる。

このように、電力線通信システム１０００によれば、各ＰＬＣモデム１００が同一の単バックオフ時間を用いて通信を行うことで、特定のＰＬＣモデム１００だけが他のＰＬＣモデム１００が信号を送信したかどうかの判断が遅くなり、他のＰＬＣモデム１００が信号を送信した後でＰＬＣモデム１００からの信号を送出するということがなく、信号同士の衝突が生じにくくなる。

なお、本発明が適用可能な伝送路としては、電力線およびその他有線の通信媒体および無線が考えられる。

本発明は、通信システム等に有用である。安定的にキャリア検出でき、かつ伝送効率の良い電力線通信や無線ＬＡＮによる通信を実施する通信装置、これらの通信装置を用いて構成される通信システム等に適用することができ、特に比較的長いバックオフ時間を必要とする電力線通信を実施する通信装置や通信システムに有用である。

本発明の実施形態におけるＰＬＣモデムの前面の外観の具体例を示す斜視図である。本発明の実施形態におけるＰＬＣモデムの背面の外観の具体例を示す斜視図である。本発明の実施形態におけるＰＬＣモデムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態における信号フレームの一例を説明するための図である。本発明の実施形態におけるキャリア検出部の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態における制御部の動作の一例を示す図である。本発明の実施形態における制御部の動作の別の一例を示す図である。本発明の実施形態における集中制御型のネットワークを構成する電力線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態における集中制御型のネットワークを構成する電力線通信システムにおける伝送路上の信号のタイムチャートの一例を示す図である。本発明の実施形態における集中制御型のネットワークを構成する電力線通信システムにおいて親機として機能するＰＬＣモデムの動作の一例を示す図である。本発明の実施形態における機器管理リストの一例を示す図である。本発明の実施形態における集中制御型のネットワークを構成する電力線通信システムにおいて親機として機能するＰＬＣモデムの動作の別の一例を示す図である。本発明の実施形態における分散制御型のネットワークを構成する電力線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態における分散制御型のネットワークを構成する電力線通信システムにおける伝送路上の信号のタイムチャートの一例を示す図である。本発明の実施形態における分散制御型のネットワークを構成する電力線通信システムにおけるＰＬＣモデムの動作の一例を示す図である。バックオフ時間を説明するための図である。従来の通信装置が用いる信号フレームの構成を示す図である。本発明の実施形態における信号フレームを受信した際のＰＬＣモデム１００の動作の一例を示した図である。

符号の説明

１０制御部
２０通信部
２０Ａキャリア検出部
２０Ｂ信号送信部
２１ＢＰＦ
２２Ａ／Ｄ変換器
２３フーリエ変換器
２４位相回転器
２５キャリア検出器
１００、１００Ａ、１００ＢＰＬＣモデム
１０１筐体
１０２電源コネクタ
１０３ＬＡＮ用モジュラージャック
１０４切換えスイッチ
１０５表示部
２００回路モジュール
２１０メインＩＣ
２１１ＣＰＵ
２１２ＰＬＣ・ＭＡＣブロック
２１３ＰＬＣ・ＰＨＹブロック
２２０ＡＦＥＩＣ
２２１ＤＡＣ
２２２ＡＤＣ
２２３ＶＧＡ
２３０イーサネットＰＨＹ・ＩＣ
２４０メモリ
２５１ＬＰＦ
２５２ドライバＩＣ
２６０ＢＰＦ
２７０カプラ
２７１コイルトランス
２７２ａ、２７２ｂカップリング用コンデンサ
２８１ＡＭＰ・ＩＣ
２８２ＡＤＣ・ＩＣ
３００スイッチング電源
３１０電源プラグ
３２０コンセント
３３０電源ケーブル
３４０電力線
４００信号フレーム
４１０プリアンブルフィールド
４１１ショートプリアンブル
４１２ロングプリアンブル
４１３同期用プリアンブル
４２０制御信号フィールド
４３０情報フィールド
１０００、１０００Ａ、１０００Ｂ電力線通信システム
１４１０データフレーム
１４２０応答フレーム
１６１０、１６２０、１６３０信号フレーム
１６１０Ａ、１６２０Ａ、１６３０Ａバックオフ時間
１７００信号フレーム
１７１０検出用プリアンブル
１７２０同期用プリアンブル
１７３０制御フィールド
１７４０情報フィールド

Claims

伝送路に接続され、キャリア検出のための第１の制御信号と、前記第１の制御信号よりシンボル長が長いキャリア検出のための第２の制御信号とを用いてキャリア検出を行う通信装置であって、
前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号を検出するキャリア検出部と、
前記キャリア検出部によるキャリア検出結果を比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいて、前記第１の制御信号のシンボル長を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記第２の制御信号のシンボル長を超えないように前記第１の制御信号のシンボル長を制御する通信装置。
請求項１に記載の通信装置であって、更に、
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とを含む信号を送信する信号送信部を備える通信装置。
請求項１または２に記載の通信装置であって、
前記比較部は、前記第１キャリア検出部および前記第２キャリア検出部がともにキャリア検出した第１の検出回数と前記第２キャリア検出部のみがキャリア検出した第２の検出回数に基づく基準回数とを比較し、
前記制御部は、前記第１の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数未満である場合、前記第１の制御信号のシンボル長を伸長する通信装置。
請求項１または２に記載の通信装置であって、
前記比較部は、前記第１キャリア検出部のみがキャリア検出した第３の検出回数と前記第２キャリア検出部のみがキャリア検出した前記第２の検出回数に基づく基準回数とを比較し、
前記制御部は、前記第３の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数以上である場合、前記第１の制御信号のシンボル長を伸長する通信装置。
請求項４に記載の通信装置であって、
前記比較部は、更に、前記第１キャリア検出部および前記第２キャリア検出部がともにキャリア検出した第１の検出回数と前記第２の検出回数に基づく基準回数とを比較し、
前記制御部は、前記第３の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数未満であり、かつ、前記第１の検出回数が前記第２の検出回数に基づく基準回数未満である場合、前記第１キャリア検出部によるキャリア検出の頻度を高くする通信装置。
請求項２に記載の通信装置であって、更に、
当該通信装置が行う通信の変調方式がＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式である場合、前記第１の制御信号のシンボル長および前記第２の制御信号のシンボル長に基づいて、周波数軸上における前記信号を構成するサブキャリア数を減少させるサブキャリア数制御部を備える通信装置。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の通信装置であって、更に、
前記第１の制御信号のシンボル長に基づいて、前記信号送信部が前記信号を送信する際の待機時間を決定する基礎となる単位バックオフ時間を設定する単位バックオフ時間設定部を備える通信装置。
請求項２に記載の通信装置であって、更に、
前記キャリア検出部で検出された第１の制御信号または第２の制御信号のいずれか一方に基づいて前記伝送路の状態を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させる停止部と、を有する通信装置。
請求項８に記載の通信装置であって、
前記停止部は、前記制御部が前記第１の制御信号のシンボル長を制御する前に、前記信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させる通信装置。
請求項８に記載の通信装置であって、更に、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を復調する復調部を備え、
前記停止部は、前記復調部の復調結果に基づいて、前記信号送信部が信号を送信することを所定の期間停止させる通信装置。
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の通信装置を複数有する通信システムであって、
前記通信装置には、請求項７に記載の通信装置が少なくとも１つ含まれる通信システム。
請求項１１に記載の通信システムであって、
少なくとも１つの通信装置の制御部は、前記キャリア検出部によってキャリア検出された信号に含まれる他の通信装置が使用する単位バックオフ時間に基づいて、当該通信装置の使用する前記単位バックオフ時間を制御する通信システム。
請求項１１に記載の通信システムであって、
いずれかの通信装置は、他の通信装置を識別するための識別情報および前記他の通信装置が使用する単位バックオフ時間を含む機器情報を記録する機器情報記憶部を備え、
前記いずれかの通信装置の制御部は、前記キャリア検出部によってキャリア検出された信号に含まれる他の通信装置の機器情報に基づいて、前記機器管理記憶部に記憶された機器情報を更新し、更新された機器情報に基づいて、当該通信装置の使用する前記単位バックオフ時間を制御する通信システム。
請求項１２または１３に記載の通信システムであって、
前記通信装置の信号送信部は、前記単位バックオフ時間を含む信号を送信する通信システム。
通信を行う通信装置において、キャリア検出のための第１の制御信号のシンボル長を制御する通信制御方法であって、
前記第１の制御信号を用いて、前記第１の制御信号と前記第１の制御信号よりシンボル長が長いキャリア検出のための第２の制御信号とを用いてキャリア検出する第１キャリア検出ステップと、
前記第２の制御信号を用いて、キャリア検出する第２キャリア検出ステップと、
前記第１キャリア検出ステップにおけるキャリア検出結果と前記第２キャリア検出ステップにおけるキャリア検出結果とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記第１の制御信号のシンボル長を制御するステップと
を有する通信制御方法。