JP4667983B2 - 通信装置、通信方法、電力線搬送通信システム - Google Patents

Description

この発明は、伝送路を共有する複数の通信装置間で行われる有線通信技術に関する。

伝送路を複数の通信装置が共有して、互いに通信することを可能にする通信方式として、下記特許文献１にて開示されたＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式が知られている。ＣＳＭＡ方式では、データを送信したい通信装置は伝送路の通信状況を監視し、監視の結果、伝送路が空いていることを条件として送信を開始する。
具体的には、各通信装置は、伝送路から受信した信号の電力（受信電力）を検出する回路を備え、その検出結果に基づいて送信を許可すべきか否かを判断する。すなわち、検出した受信電力が所定の閾値よりも大きい場合にはデータ送信を許可せず、その所定の閾値以下である場合にはデータ送信を許可する。

なお、伝送路上の信号レベルが小さく送信が許可される場合でも、自己の送信または他の通信装置による送信が終了してから一定期間経過した後でなければ、送信は許可されない。ある通信装置による送信が終了した直後に、伝送路を共有するすべての通信装置が送信を許可すると、送信信号の衝突が起こる可能性が高いからである。したがって、通常は、伝送路上の信号レベルが小さい場合であっても、自己の送信または他の通信装置による送信が終了してから、乱数によって決められた値のカウントが終了するまで送信許可を制限し、各通信装置の送信タイミングを分散させる。

図１（ａ）に、上述したＣＳＭＡ方式における、受信電力に対する閾値の設定方法を模式的に示す。
通常伝送路には雑音が存在するため、図１（ａ）に示すように、受信電力の閾値は、「雑音レベル」と「他の通信装置の信号レベル」との間に設定される。ここで、「他の通信装置の信号レベル」とは、共通の伝送路に接続された他の通信装置によって送信される信号電力を意味する。「雑音レベル」と「他の通信装置の信号レベル」は、図に示すように、それぞれ、ばらつきや各通信装置の通信特性に応じて一定のレンジを有している。
この閾値が大きすぎると他の通信装置に妨害を与えるか、または、自己の送信相手が他の通信装置の妨害を受けて受信できない場合が頻発する。逆に、閾値が小さすぎると、閾値を越える雑音を他の通信装置からの信号と誤認してしまうために送信が制限され、送信機会を度々逸することになる。
図１（ａ）に示すように、通常、他の通信装置から送信される信号の電力の下限値と、雑音レベルとの間には十分な電力差があるため、従来のＣＳＭＡ方式の通信では、他の通信装置と干渉することが少なく、かつ、送信機会を逸することが少ないように閾値を設定することができた。

米国特許ＵＳ４０６３２２０ 「MULTIPOINT DATA COMMUNICATION SYSTEM WITH COLLISION DETECTION」

ところで、上述したＣＳＭＡ方式の通信において、伝送路の特性によっては、図１（ａ）に示したような閾値を設定することができない場合がある。たとえば、電力線（一般に電灯線とも称する）を利用して通信を行う電力線搬送通信では、その電力線に家電機器等の雑音源が接続されるため、「雑音レベル」と「他の通信装置の信号レベル」とを明確に切り分けることができず、閾値を設定することが困難となる事態に直面する。

図１（ｂ）に、伝送路の雑音レベルが大きい場合におけるその雑音レベルと、受信電力の閾値との関係を模式的に示す。
図１（ｂ）に示すように、伝送路の雑音レベルが大きい場合には、その雑音レベルと、他の通信装置からの信号レベルとが重複する。かかる場合には、各通信装置は、伝送路からの受信電力を検出するだけでは、雑音であるのか、または、他の通信装置が送出する信号であるのかを判別することができない。したがって、通信装置は、伝送路上の雑音を他の通信装置からの信号と誤判定してしまい、送信機会を逸することになってしまう。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、雑音レベルが大きい伝送路を他の通信装置と共有する場合に、送信機会を損なう可能性、および、他の通信装置の通信を妨害する可能性を低減した通信装置、通信方法、並びに、電力線搬送通信システムを提供することにある。

上記課題を克服するために、本発明の第１の観点は、
他の通信装置と共有する伝送路から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
検出された前記受信電力が前記第２閾値以下である場合に、データの送信を許可する送信制御部と、
検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合に第１電力にて送信を行い、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合に、前記第１電力よりも小さい第２電力にて送信を行うように、送信電力を制御する電力制御部と、
を備えた通信装置である。

なお、「〜以上」と「〜より大きい」、「〜以下」と「〜より小さい」の間に本質的な差異はなく、第１閾値、第２閾値を境にして制御を異ならせることが本発明の主旨である。

上記課題を克服するために、本発明の第２の観点は、
他の通信装置と共有する伝送路から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
データの送信完了に応じて動作を開始し、所定の値をカウントした後に動作を停止するカウンタと、
検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合にデータの送信を許可し、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合には、前記カウンタが停止していることを条件として、データの送信を許可する送信制御部と、
を備えた通信装置である。

上記課題を克服するために、本発明の第３の観点は、
他の通信装置と共有する伝送路から受信した信号の受信電力を検出し、
検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較し、
検出された前記受信電力が前記第２閾値以下である場合に、データの送信を許可し、
検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合に第１電力にて送信を行い、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合に、前記第１電力よりも小さい第２電力にて送信を行う
通信方法である。

上記課題を克服するために、本発明の第４の観点は、
他の通信装置と共有する伝送路にデータを送信し、
当該データの送信完了に応じて、カウンタが所定の値をカウントする動作を開始し、
前記伝送路から受信した信号の受信電力を検出し、
検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較し、
前記カウンタが動作しているか否かを判別し、
検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合にデータの送信を許可し、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合には、前記カウンタが停止していると認識したことを条件として、データの送信を許可する
通信方法である。

上記課題を克服するために、本発明の第５の観点は、宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムであって、
各通信装置は、
前記電力線から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
検出された前記受信電力を、前記複数の通信装置の送信電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記電力線の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
検出された前記受信電力が前記第２閾値以下である場合に、データの送信を許可する送信制御部と、
検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合に第１電力にて送信を行い、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合に、前記第１電力よりも小さい第２電力にて送信を行うように、送信電力を制御する電力制御部と、
を備えた電力線搬送通信システムである。

上記課題を克服するために、本発明の第６の観点は、宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムであって、
各通信装置は、
前記電力線から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
検出された前記受信電力を、前記複数の通信装置の送信電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記電力線の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
データの送信完了に応じて動作を開始し、所定の値をカウントした後に動作を停止するカウンタと、
検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合にデータの送信を許可し、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合には、前記カウンタが停止していることを条件として、データの送信を許可する送信制御部と、
を備えた電力線搬送通信システムである。

本発明によれば、雑音レベルが大きい伝送路を他の通信装置と共有する場合に、雑音レベルが大きい伝送路を他の通信装置と共有する場合に、送信機会を損なう可能性、および、他の通信装置の通信を妨害する可能性を低減することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に関連付けて説明する。

《第１の実施形態》
以下、本発明の通信装置の一実施形態について説明する。
本発明の通信装置の一実施形態としてのモデム１は、他の複数のモデムと共有する伝送路に接続され、この伝送路を介して他のモデムと通信を行う。
その際、実施形態に係るモデム１は、ＣＳＭＡ方式の通信プロトコルに従う。すなわち、伝送路上の信号を受信し、その信号電力が小さいことを検出すると、伝送路が他のモデムによって使用されていないと判断して、データを伝送路に送出する。しかし、伝送路上の雑音レベルが大きい場合には、伝送路から受信した信号が雑音であるのか、または、他のモデムからの送信信号であるのかを判別することが困難となる。
そこで、実施形態に係るモデム１では、送信機会を失う可能性および他のモデムによる通信を妨害する可能性を低減させるために、伝送路から受信した信号と、予め設定された２つの閾値とを比較する。この２つの閾値は、他のモデムの送信する信号電力に応じて設定された第１閾値（本実施形態では、閾値ＴＨ１に相当）、伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値（本実施形態では、閾値ＴＨ２に相当）であり、これらの閾値との比較結果に応じて、送信許否の判断、送信電力の制御が行われる。
そのため、本実施形態に係るモデム１は、閾値との比較結果に応じてデータの送信許否を判断する送信制御部と、閾値との比較結果に応じて送信電力を制御する電力制御部とを備える。以下の実施形態の説明では、送信制御部および電力制御部は、制御回路１８（送信制御部１８４）に対応する。

先ず、実施形態に係るモデム１の構成について、図２に関連付けて説明する。図２は、本実施形態に係るモデム１の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、モデム１は、他のモデムと共有する伝送路１００と接続される。
モデム１は、増幅器１１，１７、受信回路１２、受信バッファ（Ｒｘ Ｂｕｆｆｅｒ）１３、ＭＡＣ層処理部１４、送信バッファ（Ｔｘ Ｂｕｆｆｅｒ）１５、送信回路１６、制御回路１８を備える。

増幅器１１は、伝送路１００上の信号を取り込み、その信号を所定の増幅率で増幅した受信信号Ｓ１１を受信回路１２および制御回路１８に供給する。
受信回路１２は、受信信号Ｓ１１の検波および復調を行うとともに、デジタルデータ（受信データ）に変換する。この受信データは、受信バッファ１３に一時的に保持された後、ＭＡＣ層処理部１４に供給される。
ＭＡＣ層処理部１４は、受信データに対して誤り検出処理、ＡＣＫ処理などの処理を行った後、図示しないアプリケーション処理部に供給する。

一方、ＭＡＣ層処理部１４は、図示しないアプリケーション処理部から送信対象のデータ（送信データ）を受けると、その送信データに対して、必要に応じて誤り訂正符号化、または、検出符号・再送制御用データを付加して、送信バッファ１５に供給する。送信バッファ１５では、送信データを一時的に保持した後、送信回路１６に送出する。送信回路１６は、送信データに変調等の送信処理を行った後にアナログ信号（送信信号）に変換し、送信信号Ｓ１６を増幅器１７に出力する。送信信号Ｓ１６は、増幅器１７で増幅されて伝送路１００に送出される。

制御回路１８は、増幅器１１の出力である受信信号Ｓ１１を取り込み、その受信電力に応じて、送信回路１６および増幅器１７を制御する。
図２において、制御回路１８は、イネーブル信号ＥＮによって、送信回路１６による送信処理を制御する。イネーブル信号ＥＮがアクティブであることを条件として、送信回路１６は送信処理を行い、送信信号Ｓ１６を増幅器１７に供給する。
また、制御回路１８は、電力設定信号Ｐ＿ＳＥＴによって、増幅器１７による増幅処理を制御する。すなわち、増幅器１７は、制御回路１８から供給される電力設定信号Ｐ＿ＳＥＴに応じた増幅率で送信信号を増幅する。これにより、伝送路１００に送出される送信信号の電力が制御回路１８によって制御される。

次に、制御回路１８の構成について、図３〜５に関連付けて説明する。
図３は、制御回路１８の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御回路１８は、受信電力測定部１８１、比較器１８２，１８３、送信制御部１８４を含んで構成される。
受信電力測定部１８１は、増幅器１１から供給された受信信号Ｓ１１の受信電力Ｐｒを測定し、その測定結果を比較器１８２，１８３に供給する。
比較器１８２，１８３は、受信電力Ｐｒをそれぞれ閾値ＴＨ１、閾値ＴＨ２と比較し、その比較結果（論理値Ｓ１８２，Ｓ１８３）を送信制御部１８４に出力する。

図４は、比較器１８２，１８３に対する閾値ＴＨ１，ＴＨ２の設定方法を説明するための図である。
通常、伝送路１００を利用するモデム（他の装置）が送出する信号レベル（信号電力）は、伝送路１００に重畳する雑音レベルよりも大きく、両者のレベルの幅は重なり合わない。しかし、、伝送路１００上の雑音レベルの幅が変動する（大きい方に拡がる）と、図４に示すように、他のモデムが送出する信号レベルと重なり合う場合が生ずる。

そこで、制御回路１８では、図４に示すように、他のモデムから伝送路１００に送出される信号電力の最小値を閾値ＴＨ１に設定し、伝送路１００に重畳する雑音レベルの最大値を閾値ＴＨ２に設定する。なお、閾値ＴＨ２は、閾値ＴＨ１よりも大きい。そして、本実施形態に係るモデム１では、受信電力Ｐｒをこの閾値ＴＨ１，ＴＨ２と比較することで、伝送路１００上の雑音レベルに応じた適切な処理を行うようにする。
ここで、他のモデムから送出される信号電力は、通常各モデムの仕様から明らかであり、伝送路１００を利用するすべてのモデムから信号電力のうち、最小のものを閾値ＴＨ１とすればよい。伝送路１００に重畳する雑音レベルは、他のモデムから信号が送出されない状態で、伝送路１００上の信号電力を所定時間観測することで得られ、その観測された雑音レベルを統計処理し、最大値を閾値ＴＨ２とすればよい。

送信制御部１８４は、比較器１８２，１８３からの、閾値との比較結果（論理値Ｓ１８２，Ｓ１８３）に基づいて、イネーブル信号ＥＮおよび電力設定信号Ｐ＿ＳＥＴを生成する。これにより、送信回路１６および増幅器１７を制御する。

図５に、受信電力Ｐｒに応じた、送信制御部１８４の制御内容を示す。
以下、閾値との比較結果に応じて場合分けて説明する。

（１）受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ１の場合
論理出力Ｓ１８２，Ｓ１８３に基づいて、受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ１であることを認識すると、送信制御部１８４は、イネーブル信号ＥＮをアクティブにすることで、送信回路１６による送信処理を許可する。さらに、電力設定信号Ｐ＿ＳＥＴを「レベル１」に設定し、増幅器１７は、レベル１の電力となるような増幅率で送信信号Ｓ１６を増幅し、伝送路１００に送出する。

（２）閾値ＴＨ１＜受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ２の場合
論理出力Ｓ１８２，Ｓ１８３に基づいて、閾値ＴＨ１＜受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ２であることを認識すると、送信制御部１８４は、イネーブル信号ＥＮをアクティブにすることで、送信回路１６による送信処理を許可する。さらに、電力設定信号Ｐ＿ＳＥＴを「レベル２」に設定し、増幅器１７は、レベル２の電力となるような増幅率で送信信号Ｓ１６を増幅し、伝送路１００に送出する。その際、このレベル２の電力がレベル１の電力より小さくなるように、増幅率が設定される。

ここで、上記（２）の場合に送信処理を許可するのは、以下の理由による。
すなわち、上記（２）の場合には、受信電力測定部１８１で測定された受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができないが、送信処理を一切禁止すると、送信機会を徒に失うことことが多くなってしまうためである。
一般に、伝送路１００上に雑音レベルは平均値としては小さく、伝送路１００に接続された機器の動作に応じて大きな値を示す。それゆえ、上記（２）の場合には、送信するタイミングで雑音レベルが小さくなっていれば、相手先で送信信号を受信できる可能性が高い。したがって、送信を許可することで、送信機会を失わないようにする。

一方、送信を行う際には、受信電力Ｐｒが他のモデムが送出する信号によるものである可能性を考慮し、他のモデムによる通信を妨害しないように、送信電力を小さく設定する。

このように、本実施形態に係るモデム１は、受信電力Ｐｒが雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合には、他のモデムの通信を妨害する程度を軽減するような措置を行ったうえで送信を許可することにより、送信機会を失う可能性および他のモデムによる通信を妨害する可能性を極力低減させるようにする。

（３）閾値ＴＨ２＜受信電力Ｐｒの場合
論理出力Ｓ１８２，Ｓ１８３に基づいて、閾値ＴＨ２＜受信電力Ｐｒであることを認識すると、送信制御部１８４は、イネーブル信号ＥＮを非アクティブにすることで、送信回路１６による送信処理を禁止する。上記（３）の場合には、確実に他のモデムが伝送路１００を使用しているため、そのモデムの通信を妨害しないようにする。

次に、モデム１がデータを送信するときの動作について、図２に関連付けて説明する。

制御回路１８は、増幅器１１を介して伝送路１００上の信号を受信し、その受信信号Ｓ１１の受信電力Ｐｒを逐次測定している。
ＭＡＣ層処理部１４は、図示しないアプリケーション処理部から供給された送信対象のデータに対して誤り訂正符号化等の処理を行ったうえで、送信バッファ１５に供給し、送信データはそこで一時的に保持される。

制御回路１８では、測定した受信電力Ｐｒを、他のモデムの送信する信号電力に応じて設定された閾値ＴＨ１、伝送路の雑音レベルに応じて設定された閾値ＴＨ２と比較し、その結果に応じて、イネーブル信号ＥＮを生成する。
イネーブル信号ＥＮがアクティブの場合には、送信が許可されたことを意味し、かかる場合には、送信回路１６は、送信バッファ１５に一時的に保持された送信データを取り出し、変調する等の送信処理を行った後にアナログ信号（送信信号）に変換する。送信回路１６が生成した送信信号Ｓ１６は、増幅器１７において、制御回路１８により指示された電力設定信号Ｐ＿ＳＥＴに応じた増幅率で増幅され、伝送路１００に送出される。すなわち、測定した受信電力Ｐｒが閾値ＴＨ１よりも小さければ、レベル１の送信電力とし、閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２の間でにあれば、レベル１よりも小さいレベル２の送信電力とする。

一方、イネーブル信号ＥＮが非アクティブの場合には、送信が禁止されたことを意味し、かかる場合には、送信回路１６は送信処理を行わない。

以上説明したように、本実施形態に係るモデムによれば、他の複数のモデムと共有する単一の伝送路上の信号を逐次測定し、その測定結果を、他のモデムの送信する信号電力に応じて設定された閾値ＴＨ１、伝送路の雑音レベルに応じて設定された閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）と比較し、その比較結果に応じて、送信許否を判断するとともに、送信電力を制御する。
すなわち、実施形態に係るモデムは、伝送路上の信号電力が確実に他のモデムが送信する信号電力であると判断した場合（Ｐｒ＞ＴＨ２）にデータの送信を禁止し、伝送路上の信号電力が確実に雑音であると判断した場合（Ｐｒ＜ＴＨ１）にデータの送信を許可し、受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合（ＴＨ１＜Ｐｒ＜ＴＨ２）には、送信電力を小さくした上で送信を許可する。

受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合（ＴＨ１＜Ｐｒ＜ＴＨ２）であっても、伝送路上の雑音の時間軸上の変動特性（平均レベルは小さいが、伝送路に接続された機器の動作に応じて定期／不定期にレベルが大きくなる特性）を考慮すると、多くの時間で実際の雑音レベルは小さいため、通信相手先モデムによって送信信号が正しく受信される可能性が高い。したがって、実施形態に係るモデムは、かかる場合に送信を許可することで送信機会が損なわれなくなる。また、かかる場合に送信電力を小さくしているため、他のモデムが伝送路を使用していたとしても、実施形態に係るモデムがそのモデムの送信信号に妨害を与える可能性が小さい。
したがって、本実施形態に係るモデムによれば、雑音レベルが大きく変動するような伝送路を用いた通信において、送信機会を失う可能性、および、他のモデムによる通信を妨害する可能性を極力低減するようにすることができる。

《第２の実施形態》
以下、本発明の通信装置の別の実施形態としてのモデムについて説明する。
本実施形態に係るモデム２は、第１の実施形態に係るモデム１同様、複数のモデムで単一の伝送路を共有し、ＣＳＭＡ方式の通信プロトコルに従った通信を行う。その際、その伝送路上の雑音レベルのレンジが広いために、伝送路から受信した信号電力が、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合には、第１の実施形態で述べた送信処理とは異なる処理を行う。すなわち、かかる場合に、本実施形態に係るモデム２は、送信電力を小さくするのではなく、送信頻度を低下させる。
かかる観点から、本実施形態に係るモデムは、データの送信頻度を規定するために所定の値をカウントするカウンタと、そのカウンタの動作／非動作と受信電力とに応じて、データの送信許否を判断する送信制御部とを備える。以下の実施形態の説明では、カウンタはカウンタ２２に対応し、送信制御部は制御回路２１に対応する。

先ず、実施形態に係るモデム２の構成について、図６に関連付けて説明する。図６は、本実施形態に係るモデム２の構成を示すブロック図である。
図６において、図２に示した第１の実施形態に係るモデム１と同一のブロックについては、共通の符号が付してあり、これらのブロックの説明については省略する。基本的な送受信動作は、モデム１と全く同一である。
本実施形態に係るモデム２は、モデム１と比較して、送信回路２０、制御回路２１およびカウンタ２２が異なる。

図６において、送信回路２０は、送信データに変調等の送信処理を行った後にアナログ信号（送信信号）に変換し、送信信号Ｓ２０を増幅器１７を介して伝送路１００に送出する。また、送信回路２０は、データの送信開始を要求するための送信開始要求信号ＲＥＱを制御回路２１に出力する。

制御回路２１は、増幅器１１の出力である受信信号Ｓ１１を逐次取り込み、その受信電力を逐次測定する。そして、送信回路２０からの送信開始要求信号ＲＥＱに応じて、送信を許可するか否かを判断する。送信を許可する場合にはイネーブル信号ＥＮをアクティブにし、送信を許可しない場合にはイネーブル信号ＥＮを非アクティブにする。
制御回路２１は、イネーブル信号ＥＮをアクティブにしてデータの送信を許可した後、そのデータの送信が完了すると、初期化信号ＩＮＴを所定期間（たとえば１クロック）アクティブにする。

カウンタ２２は、初期化信号ＩＮＴがアクティブになったことを検出して動作を開始し、所定の初期値からカウントダウンを行う。
カウンタ２２は、自己の動作／非動作を示す動作信号ＡＣＴ（アクティブ：動作、非アクティブ：非動作）を、制御回路２１に逐次出力する。

次に、制御回路２１の構成について、図７，８に関連付けて説明する。
図７は、制御回路２１の構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御回路２１は、受信電力測定部２１１、比較器２１２，２１３、送信制御部２１４を含んで構成される。
受信電力測定部２１１は、増幅器１１から供給された受信信号Ｓ１１の受信電力Ｐｒを測定し、その測定結果を比較器２１２，２１３に供給する。
比較器２１２，２１３は、受信電力Ｐｒをそれぞれ閾値ＴＨ１、閾値ＴＨ２と比較し、その比較結果（論理値Ｓ２１２，Ｓ２１３）を送信制御部２１４に出力する。

受信電力測定部２１１、比較器２１２，２１３は、第１の実施形態における受信電力測定部１８１、比較器１８２，１８３にそれぞれ対応し、同一の機能ブロックである。
また、閾値ＴＨ１，ＴＨ２についても、第１の実施形態と同様である。すなわち、他のモデムから伝送路１００に送出される信号電力の最小値を閾値ＴＨ１に設定し、伝送路１００に重畳する雑音レベルの最大値を閾値ＴＨ２に設定する。

送信制御部２１４は、送信開始要求信号ＲＥＱに応じて、比較器２１２，２１３からの、閾値との比較結果（論理値Ｓ２１２，Ｓ２１３）、カウンタ２２からの動作信号ＡＣＴに基づき、イネーブル信号ＥＮをアクティブまたは非アクティブにする。
また、送信制御部２１４は、イネーブル信号ＥＮをアクティブにして送信を許可することでデータの送信が完了すると、初期化信号ＩＮＴを所定期間（たとえば１クロック）アクティブにする。

図８に、受信電力Ｐｒに応じた、送信制御部２１４の制御内容を示す。
以下、閾値との比較結果に応じて場合分けて説明する。

（１）受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ１の場合
論理出力Ｓ２１２，Ｓ２１３に基づいて、受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ１であることを認識すると、送信制御部１８４は、イネーブル信号ＥＮをアクティブにすることで、送信回路２０による送信処理を許可する。このとき、初期化信号ＩＮＴは非アクティブのままであり、カウンタ２２に対する制御は行われない。

（２）閾値ＴＨ１＜受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ２の場合
論理出力Ｓ２１２，Ｓ２１３に基づいて、閾値ＴＨ１＜受信電力Ｐｒ＜閾値ＴＨ２であることを認識すると、送信制御部２１４は、図８に示すように、カウンタ２２が動作中である、すなわち、カウンタ２２からの動作信号ＡＣＴがアクティブであることを条件として、イネーブル信号ＥＮを非アクティブとすることで、送信回路２０による送信処理を禁止する。このとき、初期化信号ＩＮＴは非アクティブのままであり、カウンタ２２に対する制御は行われない。
一方、カウンタ２２が動作中でない、すなわち、カウンタ２２からの動作信号ＡＣＴが非アクティブであることを条件として、イネーブル信号ＥＮをアクティブとすることで、送信回路２０による送信処理を許可する。さらに、送信制御部２１４は、初期化信号ＩＮＴを所定期間アクティブとすることでカウンタ２２を初期化する。これにより、カウンタ２２は初期値からのカウントダウン動作を開始する。

すなわち、受信電力測定部２１１で測定された受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない上記（２）の場合には、送信処理を一切禁止するのではなく、カウンタ２２がカウントダウン動作している間のみ禁止される。したがって、カウンタ２２の初期値に応じて送信頻度が制限される。

このように、受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合であっても、送信頻度を制限したうえで送信を許可するのは、第１に、伝送路１００上の雑音の時間軸上の変動特性（平均レベルは小さいが、伝送路に接続された機器の動作に応じて定期／不定期にレベルが大きくなる特性）を考慮すると、多くの時間で実際の雑音レベルは小さく、通信相手先モデムによって送信信号が正しく受信される可能性が高いためである。第２に、伝送路１００で通信を行う他のモデムは、常時伝送路１００を占有しているとは限らず、モデム２の送信頻度を低下させれば、その他のモデムによる通信を妨害する可能性が低下するためである。
たとえばＴＶセットに対する画像データの伝送など、伝送速度を保証すべき帯域保証型モデムは、定期的なタイミングで伝送路に対して信号を送信するため、この定期的なタイミング以外の時間にモデム２がデータを送信すれば、帯域保証型モデムによる通信を妨害しないで済む。

なお、カウンタ２２の初期値を乱数によって決定することが好ましい。これにより、伝送路１００を利用して通信を行う複数のモデム間の送信タイミングが分散されるので、送信信号の衝突が起こる可能性を低減することができる。

（３）閾値ＴＨ２＜受信電力Ｐｒの場合
論理出力Ｓ２１２，Ｓ２１３に基づいて、閾値ＴＨ２＜受信電力Ｐｒであることを認識すると、送信制御部２１４は、イネーブル信号ＥＮを非アクティブにすることで、送信回路２０による送信処理を禁止する。上記（３）の場合には、確実に他のモデムが伝送路１００を使用しているため、そのモデムの通信を妨害しないようにする。

次に、モデム２がデータを送信するときの動作について、図６に関連付けて説明する。

制御回路２１は、増幅器１１を介して伝送路１００上の信号を受信し、その受信信号Ｓ１１の受信電力Ｐｒを逐次測定している。
ＭＡＣ層処理部１４は、図示しないアプリケーション処理部から供給された送信対象のデータに対して誤り訂正符号化等の処理を行ったうえで、送信バッファ１５に供給し、そこで送信データは一時的に保持される。

制御回路２１は、送信開始要求信号ＲＥＱに応じて、測定した受信電力Ｐｒに対する他のモデムの送信する信号電力に応じて設定された閾値ＴＨ１、伝送路の雑音レベルに応じて設定された閾値ＴＨ２との比較結果と、カウンタ２２からの動作信号ＡＣＴとに基づいて、イネーブル信号ＥＮをアクティブまたは非アクティブにする。
イネーブル信号ＥＮがアクティブの場合には、送信が許可されたことを意味し、かかる場合には、送信回路２０は、送信バッファ１５に一時的に保持された送信データを取り出し、変調等の送信処理を行った後にアナログ信号（送信信号）に変換する。送信回路２０が生成した送信信号Ｓ２０は、増幅器１７において増幅されて、伝送路１００に送出される。
一方、イネーブル信号ＥＮが非アクティブの場合には、送信が禁止されたことを意味し、かかる場合には、送信回路２０は送信処理を行わない。

データの送信が完了すると、制御回路２１は初期化信号ＩＮＴを所定期間アクティブにし、カウンタ２２は初期化信号ＩＮＴがアクティブになったことを検出して、所定の初期値からカウントダウン動作を開始する。この初期値は、乱数によってランダムな値とすることが好ましい。
測定した受信電力Ｐｒが閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２の間にある場合には、カウンタ２２が動作中、イネーブル信号ＥＮが非アクティブとなって送信が禁止され、カウントし終わるとイネーブル信号ＥＮがアクティブとなって送信が許可される。したがって、送信頻度が制限されたうえで、データの送信が行われる。

以上説明したように、本実施形態に係るモデムによれば、他の複数のモデムと共有する単一の伝送路上の信号を逐次測定し、その測定結果を、他のモデムの送信する信号電力に応じて設定された閾値ＴＨ１、伝送路の雑音レベルに応じて設定された閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）と比較し、その比較結果と、カウンタの動作／非動作に応じて、送信許否を判断する。
すなわち、実施形態に係るモデムは、伝送路上の信号電力が確実に他のモデムが送信する信号電力であると判断した場合（Ｐｒ＞ＴＨ２）にデータの送信を禁止し、伝送路上の信号電力が確実に雑音であると判断した場合（Ｐｒ＜ＴＨ１）にデータの送信を許可するとともに、受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合（ＴＨ１＜Ｐｒ＜ＴＨ２）には、カウンタ２２の初期値に応じて送信頻度を制限したうえで、送信を許可する。

そして、伝送路１００上の雑音の時間軸上の変動特性（平均レベルは小さいが、伝送路に接続された機器の動作に応じて定期／不定期にレベルが大きくなる特性）を考慮すると、送信頻度を低下させることによって、送信信号が通信相手先モデムによって正しく受信される可能性が高くなる。また、伝送路１００で通信を行う他のモデムは、常時伝送路１００を占有しているとは限らないため、モデム２の送信頻度を低下させることで、その他のモデムによる通信を妨害する可能性を低下させることができる。
したがって、本実施形態に係るモデムによれば、雑音レベルが大きく変動するような伝送路を用いた通信において、送信機会を失う可能性、および、他のモデムによる通信を妨害する可能性を極力低減するようにすることができる。

《第３の実施形態》
以下、本発明の電力線搬送通信システムの一実施形態について説明する。
電力線（一般に電灯線とも称する）を利用して通信を行う電力線搬送通信は１５０ｋＨｚから４５０ｋＨｚを利用するものと、２ＭＨｚから３０ＭＨｚを利用するものがあり、日本では前者の周波数帯を利用する装置のみ認可されている。近年、後者の周波数帯を利用する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おり、今後普及が進むことが予想される。

図９は、宅内に実装された電力線搬送通信システム３のシステム構成を示す。
図９において、分電盤２００からは複数の電灯線が配線されていて、各電灯線には、複数のモデムの他、コンセントや照明装置を初めとする様々な家電製品（図示しない）が接続されている。図９では、分電盤２００からは電灯線３００，３０１が取り出されている。電灯線３００にはモデム３１〜３３が接続されている。また、電灯線３０１にはモデム３４〜３６が接続されている。
図９において、各モデムは、ＣＳＭＡ方式の通信プロトコルに従った通信を行う。

電力線搬送通信システム３において、電灯線３００，３０１には、宅内の様々な家電製品からの雑音が重畳し、分電盤２００を通して宅外の雑音も受ける。特に家電製品が動作するときに雑音レベルが大きくなる。
すなわち、電力線搬送通信システム３では、たとえばＬＡＮケーブルなどを用いた有線通信と比較して、伝送路の雑音レベルが大きく変動するため、図４に示したように、電灯線上では、雑音レベルの変動に応じて、雑音レベルのレンジとモデム３１〜３６が送出する信号レベルのレンジとが重なり合う場合が生ずる。

そこで、本実施形態に係る電力線搬送通信システム３では、電灯線に接続されたモデム３１〜３６を、第１の実施形態に係るモデム１、または、第２の実施形態に係るモデム２と同一の構成にする。すなわち、システム内の各モデムは、逐次受信する信号の受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合であっても、送信電力を小さくするか、または、送信頻度を低下させたうえで、自己の送信を許可する。

これにより、本実施形態に係る電力線搬送通信システムによれば、雑音レベルが大きく変動するような電灯線を用いて通信を行うものの、システム内のモデムが送信機会を失う可能性、および、システム内のモデムがその他のモデムの通信を妨害する可能性を極力低減するようにすることができる。したがって、様々な家電製品の動作によって不可避的に伝送路上の雑音レベルが大きくなる電力線搬送通信システムにおける通信のスループットを高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成及びシステムは本実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更や、他のシステムへの適応なども含まれる。たとえば、上述した実施形態では２つの閾値を設定したが、これに限られず３つ以上の閾値を設定してもよく、その３つ以上の閾値に応じて設定する送信電力または送信頻度をリニアに変化させてもよい。
また、上述した複数の実施形態の内容を組み合わせることもできる。たとえば、受信電力Ｐｒが、雑音によるものか、他のモデムが送出する信号によるものか判別することができない場合（ＴＨ１＜Ｐｒ＜ＴＨ２）に、送信電力を小さくし、かつ、送信頻度を低下させるようにしてもよい。

受信電力に対する閾値の設定方法を模式的に示す図である。 実施形態に係るモデムの構成を示すブロック図である。 実施形態に係るモデムの制御回路の構成を示すブロック図である。 受信電力に対する閾値の設定方法を説明するための図である。 受信電力に応じた、送信制御部の制御内容を示す図である。 実施形態に係るモデムの構成を示すブロック図である。 実施形態に係るモデムの制御回路の構成を示すブロック図である。 受信電力に応じた、送信制御部の制御内容を示す図である。 実施形態に係る電力線搬送通信システムのシステム構成を示す。

符号の説明

１…モデム
１１…増幅器、１２…受信回路、１３…受信バッファ、１４…ＭＡＣ層処理部、
１５…送信バッファ、１６…送信回路、１７…増幅器、
１８…制御回路
１８１…受信電力測定部、１８２，１８３…比較器、１８４…送信制御部
２…モデム
２０…送信回路、２１…制御回路
２１１…受信電力測定部、２１２，２１３…比較器、２１４…送信制御部
２２…カウンタ
１００…伝送路
３…電力線搬送通信システム
３１〜３６…モデム
２００…分電盤、３００，３０１…電灯線

Claims (8)

1. 他の通信装置と共有する伝送路から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
   検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
   検出された前記受信電力が前記第２閾値以下である場合に、データの送信を許可する送信制御部と、
   検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合に第１電力にて送信を行い、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合に、前記第１電力よりも小さい第２電力にて送信を行うように、送信電力を制御する電力制御部と、
   を備えた通信装置。
2. 他の通信装置と共有する伝送路から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
   検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
   データの送信完了に応じて動作を開始し、所定の値をカウントした後に動作を停止するカウンタと、
   検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合にデータの送信を許可し、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合には、前記カウンタが停止していることを条件として、データの送信を許可する送信制御部と、
   を備えた通信装置。
3. 前記カウンタがカウントする前記所定の値は、乱数によって設定される
   請求項２記載の通信装置。
4. 他の通信装置と共有する伝送路から受信した信号の受信電力を検出し、
   検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較し、
   検出された前記受信電力が前記第２閾値以下である場合に、データの送信を許可し、
   検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合に第１電力にて送信を行い、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合に、前記第１電力よりも小さい第２電力にて送信を行う
   通信方法。
5. 他の通信装置と共有する伝送路にデータを送信し、
   当該データの送信完了に応じて、カウンタが所定の値をカウントする動作を開始し、
   前記伝送路から受信した信号の受信電力を検出し、
   検出された前記受信電力を、前記他の通信装置の送信する信号電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記伝送路の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較し、
   前記カウンタが動作しているか否かを判別し、
   検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合にデータの送信を許可し、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合には、前記カウンタが停止していると認識したことを条件として、データの送信を許可する
   通信方法。
6. 前記カウンタがカウントする前記所定の値は、乱数によって設定される
   請求項５記載の通信方法。
7. 宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムであって、
   各通信装置は、
   前記電力線から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
   検出された前記受信電力を、前記複数の通信装置の送信電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記電力線の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
   検出された前記受信電力が前記第２閾値以下である場合に、データの送信を許可する送信制御部と、
   検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合に第１電力にて送信を行い、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合に、前記第１電力よりも小さい第２電力にて送信を行うように、送信電力を制御する電力制御部と、
   を備えた電力線搬送通信システム。
8. 宅内の電力線を利用して複数の通信装置間の通信を行う電力線搬送通信システムであって、
   各通信装置は、
   前記電力線から受信した信号の受信電力を検出する検出部と、
   検出された前記受信電力を、前記複数の通信装置の送信電力に応じて設定された第１閾値、および、その第１閾値より大きく、前記電力線の雑音レベルに応じて設定された第２閾値と比較する比較部と、
   データの送信完了に応じて動作を開始し、所定の値をカウントした後に動作を停止するカウンタと、
   検出された前記受信電力が前記第１閾値以下である場合にデータの送信を許可し、検出された前記受信電力が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２閾値以下である場合には、前記カウンタが停止していることを条件として、データの送信を許可する送信制御部と、
   を備えた電力線搬送通信システム。

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