可使通信系统共存的通信装置和共存方法

专利名称：可使通信系统共存的通信装置和共存方法
技术领域：
本发明涉及可使通信系统共存的通信装置和共存方法，特别涉及使
利用同一通信媒体的通信方式不同的2个通信系统(进行保证了影像传 输和声音通信所需的AV—QoS (Audio Visual—Quality of Services即、视
听服务质量)的数据通信)共存的技术，涉及各个通信系统中包含的通 信装置和该通信装置所执行的共存方法。
背景技术：
为了从住宅内的个人计算机(PC: Personal Computer)接入因特网， 作为将住宅内的个人计算机与宽带路由器等网络设备连接的通信装置之 一，有电力线通信技术。该电力线通信技术由于将已有的电力线用于通 信媒体，因此，不需要新的配线施工，并且只要在家中的电源插座中插 入电源插头就能够实现高速通信。因此，电力线通信技术在全球活跃地 进行研究开发和验证实验，在欧美很多已经工业化。
作为一例，美国的HomePlug联盟公司制定了 HomePlugl.O标准(参 照非专利文献1)。该HomePlugl.O设想将个人计算机的因特网和电子邮 件及文件传送作为主要应用，在所谓的哪个电力线通信调制解调器接入 电力线的媒体访问控制中采用CSMA/CA方式，实现没有使用频带的保 证的尽力服务(best effort)通信。
图18中示出接入因特网时的一般的通信系统的结构。在图18中， 个人计算机2501通过以太网(注册商标)2511、宽带路由器2502和接 入线2512与因特网2522连接。接入线2512 —般使用ADSL和FTTH等。 在此，在将接入线2512引入到住宅内的地方和使用个人计算机2501的房间不同的情况下，就有以太网(注册商标)2511的扩展的问题。于是， 作为电力线通信设备，通过所谓的电力线通信与以太网(注册商标)的 转接器的方式将其商品化。图19示出了使用了转接器的通信系统的结构。在图19中，2台电力 线通信一以太网(注册商标)转接器2603和2604分别与设置了个人计 算机2601和宽带路由器2602的房间的电源插座连接，通过利用住宅内 电力线2614的电力线通信实现尽力服务通信。这样，若使用电力线通信， 不需要配线施工，并且只要在家中的电源插座中插入电源插头，就能够 实现高速通信。此外，在欧洲(西班牙等)，作为因特网的接入线，有使用向家庭供 给电力的电力线的接入电力线通信调制解调器。图20是示出了该接入电 力线通信调制解调器的使用方式的图。设置在住宅外变压器上的接入电 力线通信调制解调器主站2703，通过中压配电线2713与宽频线路连接， 此外，通过低压配电线2712、配电盘2715和住宅内电力线2711，对住 宅内的接入电力线通信调制解调器住宅内设备2702进行通信。另外，通 过用以太网(注册商标)2704连接接入电力线通信调制解调器住宅内设 备2702和个人计算机2701，就能够进行从个人计算机2701向因特网的 接入。这样，若利用接入电力线通信调制解调器，则不需要向家庭内引入 电缆等的工程就能够提供因特网接入。此外，由于在住宅内的任意插座 设置接入电力线通信调制解调器住宅内设备2702，因此，与ADSL和 FTTH等相比，设置的自由度高。此外，图21是示出作为与以太网(注册商标)的桥接而安装的、一 般电力线通信调制解调器的内部结构的图。在图21中，电力线通信调制 解调器具有AFE (Analog Front End即、模拟前端电路)2801、数字调制 部2808、通信控制部2809和以太网(注册商标)I / F部2810。 AFE2801 包括BPF (Band—Pass Filter,即带通滤波器)2805、 PA (Power Amp，即功率放大器)2806和D/A转换部2807。以下，关于该电力线通信调 制解调器的动作进行说明。
首先，在向电力线发送以太网(注册商标)帧的情况下，以太网(注 册商标)帧通过以太网(注册商标)2811 —到达，就通过以太网(注册 商标)1/F部2810通知给通信控制部2809。通信控制部2809判别通信 线路的状态后，按照适当的定时，向数字调制部2808输出帧数据。数字 调制部2808进行错误校正附加、编码和成帧等，将帧数据调制为发送数 据串。D/A转换部2807将发送数据串从数字信号转换为模拟信号。 PA2806放大模拟信号。LPF2805从放大后的模拟信号切去通信频带成分 以外的信号，仅向电力线注入通信频带成分。接着，在从电力线接收的 情况下，利用BPF2802抽出通信频带的信号。AGC2803放大抽出的信号。 A / D转换器2804将放大后的模拟信号数字化。数字调制部2808关于数 字数据进行帧同步检测、等效化、解码和错误校正等，解调为接收数据， 向通信控制部2809通知。之后，将接收数据作为以太网(注册商标)帧， 从以太网(注册商标)1/F部2810向以太网(注册商标)2811发送。
以上，高速电力线通信的第一代技术以所谓的因特网的电子邮件和 Web接入的尽力服务应用为对象，但不需要配线而在住宅内所到之处准 备有插座的电力线通信，隐藏有能够在住宅内的所到之处可利用数字化 的VoIP和影像配信的可能性。
但是，VoIP因为声音的延迟时间一增加就产生不谐调，因此就废弃 了传输延迟超过某等级的包。该包废弃导致声音信息丧失，频率一增加， 就变为声音的中断和噪声。另一方面，在影像通信中需要大量的数据通 信。例如，高清晰电视影像的每1秒的数据量达到24M位。需要设备在 容许范围内的延迟时间内传输该大量的数据。将这样的传输AV数据所需 的质量必要条件称作AV—QoS， 一般用平均传输速度、延迟时间和速度 偏差等来规定。
以前，作为同时实现满足AV—QoS的电力线通信和尽力服务的电力线通信的技术，考虑有TDMA (Time Division Multiple Access,即时分多 路访问)和CSMA (Carrier Sense Multiple Access ，即载波侦听多路访问)的混合媒体接入控制方法。图22示出该现有的混合媒体接入控制方法的 一例。在图22中，设计成满足AV—QoS的电力线通信系统由一个具有主 功能的终端(主终端)和一个以上的具有从功能的终端(从终端)构成。 主终端每一定时间发送一个信标1201。将该一定时间称作信标周期。信 标周期短能够抑制数据延迟较小，但由于用1个包传输的数据量变小， 因此头信息等占总开销的比例增加而传输效率降低。考虑一般传输的信 号的延迟时间必要条件和传输效率，设定信标周期为每10m秒 100m秒。 此外，在该信标中标记了许可各个终端通信的时间区域。在图22的例子 中，对终端#1 弁3各自许可一定的时间。此外，主终端接着该每一定 时间控制发送的TDMA，分配CSMA期间。在该期间，由于发送信号的 某个终端用规定的算法获得发送权来发送数据，因此，每一定时间就面 向不生成一定数据的电子邮件和Web接入这样的现有的因特网数据的传 输。但是， 一旦开始数据发送，就突发地继续数据通信，因此，通过这 样与TDMA区域划分，避免局部妨碍TDMA区域的数据传输。下面，关于电力线通信中的共存控制进行说明。这样，考虑到电力线通信从住宅内到接入网利用各种各样的形式， 开发出了多种多样方式的电力线通信技术，但当前这样的电力线通信的 方式还不统一。但是，由于家庭内的电力线全部用配电盘来连接，另外 也与屋外电力线连接，因此，若在同一家房间内和与房间内相邻的屋外 利用不同方式的电力线通信调制解调器，就有可能相互的通信信号分别 到达。此外，由于各方式的电力线通信调制解调器不能解调其他方式的 电力线通信调制解调器发送到通信线路中的其他方式信号，因此，将其 他方式信号看作噪声。因此，若同时进行方式不同的2个通信，则妨碍 相互的通信，产生双方都不能通信、通信速度大幅度降低等问题。用于避免这样的问题的方法之一，考虑重新制定电力线通信方式的 统一标准。但是，为了制定新标准，需要很大的时间和费用，不能够立 即执行。作为其改善策略，例如在专利文献1中提出了一种在同一电力线上 存在数据通信方式不同的多个电力线调制解调器的情况下，控制各电力线调制解调器的数据发送的方法。图23是说明该现有技术的图。在图23中，假设管理处理器6内的选择部61将例如方式B的电力 线调制解调器4a 4m选择作为许可发送电力线调制解调器。该情况下， 消息生成部62分别生成向方式B的电力线调制解调器4a 4m指示许可 发送的发送许可消息和向方式A的电力线调制解调器3a 3m指示禁止 发送的发送禁止消息。然后，方式A的电力线调制解调器3n向方式A 的电力线调制解调器3a 3m发送发送禁止消息，方式B的电力线调制 解调器4n向方式B的电力线调制解调器4a 4m发送发送许可消息。图24示出使用图23的通信系统2个住宅内系统在相同的电力线上 分时的同时共存的动作。在图24中，管理处理器6输出对住宅内通信系 统1许可发送的共存信号1401、和对住宅内通信系统2许可发送的共存 信号1402。通过按一定的TDM周期地反复该动作，对住宅内通信系统1 和住宅内通信系统2不冲突地赋予均等的时隙。 专利文献h日本特开2002—368831号公报。非专禾ll文献1: Yu—Ju Lin， "A Comparative Performance Study of Wireless and Power Line Networks", IEEE Communication Magazine, April, 2003， p54—p63。但是，在上述的现有系统中，不能够在多个通信系统间确保AV— QoS。 SP，发送共存信号1401和1402的通信系统与要在住宅内确保AV 一QoS的通信系统不同。在不同的通信系统发送共存信号的情况下，因 为通信系统间的时钟周期不一致，要确保AV—QoS的住宅内通信系统的 信标1201与该共存信号的相位就不一致，随着时间的经过偏移。这样，如图24所示，假设在某个共存信号之后的共存周期内，在住 宅内通信系统1的时隙内的最初发送信标1201，在某个周期后的共存周 期内的住宅内通信系统1的时隙内，信标却向后方偏移。因此，根据信 标1201的时间指定开始发送的住宅内通信系统1系统内的终端的发送时 间偏移到其他共存系统的时间时隙内，双方系统冲突而不能维持共存关 系。即，也不能够维持AV—QoS。再有，由于接入通信系统在向很多家庭提供服务的特性上，作为主 要的共存控制，按照自身的定时使住宅内通信系统共存，因此，能比较 容易地取得接入服务内的QoS。此外，在住宅内通信系统中，在进行利 用尽力服务的CSMA的接入控制的情况下，也能按照本终端所具有的共 存控制部的指示容易控制发送。发明内容因而，本发明的目的在于提供一种通信装置和共存方法，它们在多 个不同的通信系统中，特别是在像电力线通信那样仅利用载波侦听机构 难以判定有无通信信号的通信系统中，能满足AV—QoS并且能共存。本发明面向通信装置和方法，所述通信装置属于通过分时共存于相 同的通信媒体上的、在限定的区域内进行通信的一个以上的住宅内通信 系统(110、 130)、或者将该限定的区域与广域网络连接的一个接入通信 系统(120)，为了确保QoS而根据基准信号进行发送频带分配。此外，为了达到上述目的，本发明的通信装置具有电力基准点抽 出部，抽出电力线上的商用电源的基准点；TDM共存控制部，进行与上 述基准点同步的共存信号的收发，通过分时进行与其他通信系统的共存 控制；发送定时决定部，与上述基准点同步地决定发送上述基准信号的 定时。最好电力基准点抽出部将商用电源的零交叉点决定为上述基准点， 或者将相位从商用电源的零交叉点移动了60度的整数倍的地点决定为上述基准点。此外，典型的基准信号是信标。 发明效果根据上述本发明，能够并用频带设定方法和通过分时使多个不同通 信方法的通信系统共存的方法，所述频带设定方法使用信标统一通知各 终端能占有使用的收发时间。


图1是示出使用了本发明的第一实施方式的通信装置的通信系统的 概略结构的图。图2A是示出住宅内通信系统110的住宅内主站111的详细结构例的图。图2B是示出住宅内通信系统110的住宅内子站112的详细结构例的图。图2C是示出接入通信系统120的接入子站122和住宅内通信系统 130的住宅内主站131及住宅内子站132的详细结构例的图。图3是说明电力基准点抽出部203和共存信号收发部204的动作的 时间图。图4是示出以零交叉点为基准点的各种信号的定时的图。图5是说明第一实施方式的通信系统所进行的共存处理的时间图。图6A是说明住宅内主站111的稳定状态中的共存处理的动作的流程图。图6B是说明住宅内主站111的稳定状态中的共存用TDM时隙的计数和信标的发送处理的动作的流程图。图7是说明接入子站122、住宅内主站131和住宅内子站132的稳定状态中的共存处理动作的流程图。图8是说明第一实施方式的通信系统所进行的其他共存处理的时间图。图9是说明第一实施方式的通信系统所进行的其他共存处理的时间图。图10是说明第一实施方式的通信系统所进行的其他共存处理的时间图。图11是示出共存信号的格式例的图。图12是说明与本发明的第二实施方式相对应的现有的问题点的图。 图13是说明与本发明的第二实施方式相对应的现有的问题点的图。 图14是说明与本发明的第二实施方式相对应的现有的问题点的图。 图15是示出使用了本发明的第二实施方式的通信装置的通信系统的 概略结构的图。图16是示出本发明的第二实施方式的通信装置所进行的共存处理的 一例的图。图17是示出本发明的第二实施方式的通信装置所进行的共存处理的 一例的图。图18是从住宅内接入因特网时的一般的通信系统的现有结构例。 图19是从住宅内接入因特网时的一般的通信系统的现有结构例。 图20是从住宅内接入因特网时的一般的通信系统的现有结构例。 图21是示出以与以太网(注册商标)的桥接方式安装的、 一般的电力线通信调制解调器的内部结构的图。图22是示出确保AV—QoS进行通信的现有电力线通信方法的定时的图。图23是示出使多个电力线调制解调器共存的现有的通信系统结构例 的图。图24是说明图23中示出的现有的通信系统所进行的共存处理的时 间图。
具体实施方式
以下，参照附图，关于本发明的实施方式进行说明。再有，在下述 的各实施方式中说明了通信媒体是电力线的情况，但通信媒体也可以是 无线，也可以是电力线以外的有线。(第一实施方式)在第一实施方式中说明使用时分多路复用(TDM: Time Division Multiplexing)方法使3个通信系统共存的例子。图1是示出使用了本发明的第一实施方式的通信装置的通信系统的 概略结构的图。在该第一实施方式中，作为3个通信系统，定义了住宅 内通信系统110和130、接入通信系统120。再有，图l中示出的通信系 统的结构是一例，也可以在同一家中存在住宅内通信系统110和住宅内 通信系统130，也可以存在3个以上的住宅内通信系统。住宅内通信系统110是利用了布置在住宅内的电力线113的电力线 通信系统，由控制与接入通信系统120的共存的住宅内主站111和住宅 内主站111以外的住宅内子站112构成。住宅内主站111是具有接收属于 接入通信系统120中的站所发送的共存信号、并向住宅内子站112发送 的功能的通信装置。住宅内主站111 一般在住宅内只存在一个，可以固 定指定，也可以在应用中动态地决定或变更。住宅内子站112是在住宅 内主站111的控制下动作的通信装置，在1个住宅内通信系统110内存 在l台以上。住宅内通信系统130是利用了布置在住宅内的电力线133的电力线 通信系统，由控制与接入通信系统120的共存的住宅内主站131和住宅 内主站131以外的住宅内子站132构成。该住宅内主站131和住宅内子 站132分别具有与住宅内通信系统110的住宅内主站111和住宅内子站 112相同的装置结构、功能和作用。接入通信系统120是利用住宅内电力线113、从住宅内到配置在电线 杆123上的柱上变压器126的低压配电线124以及从柱上变压器126到变电站(未图示)的中压配电线125的电力线通信系统。在属于该接入 通信系统120的通信装置中的、位于与住宅内通信系统110引起干扰的 范围内的位置中，存在接入主站121和设置在住宅内的接入住宅内设备 (以下称作接入子站)122。接入主站121如图1所示，可以设置为与柱 上变压器126分别设置的通信装置，也可以内装在柱上变压器126中。 另外，若也考虑将电力线进行地底布线了的情况等，则也可以将接入主 站121内装在柱上变压器126以外的适当的设备中。再有，也可以是将接入子站122配置在住宅外的低压配电线124上， 使接入子站122内具有住宅内通信系统110的通信功能等的方法。此外， 图1中省略了，但所述住宅内通信系统110和接入通信系统120可以通 过以太网(注册商标)和无线LAN等连接住宅内主站111和接入子站122， 来相互通信，或者将住宅内主站111和接入子站122作为单一装置等， 这样来相互通信。在该第一实施方式中，假设属于各通信系统110 130中的各站具有 能够使用例如2MHz 30MHz的频带的功能。该频带不妨碍各通信系统 110 130的相互通信，在收发用于共存的共存信号和各通信系统内部中 的数据通信中使用。接入通信系统120能够优先利用使用了该频带的一 部分或全部的时间。住宅内通信系统110和130利用后述的共存信号， 检测接入通信系统120所利用的时间，通过使用后述的共存信号进行时 间分割，来共用接入通信系统120所未利用的时间。在不存在接入通信 系统120的情况下，住宅内通信系统110和130能够将时间进行二分割 来使用。下面，进一步参照图2A 图2C和图3，说明图1的住宅内通信系 统110是使用输出周期性的基准信号的功能来确保自身的QoS的通信系 统，接入通信系统120和邻居家的住宅内通信系统130是不支持QoS的 系统的情况下，各站的详细结构和共存信号的收发动作。再有，在以下 的实施方式中，以住宅内通信系统110输出的周期性基准信号是信标的情况为例进行说明。图2A是示出住宅内通信系统110的住宅内主站111的详细结构例的 图。该住宅内主站111具有信标发送定时决定部202、电力基准点抽出部 203、共存信号收发部204、 TDM共存控制部205和调制解调器信号收发 部206。再有，在本实施方式中说明控制共存信号的主站具有发送QoS 信标的功能的情况，但与控制共存信号的子站不同的装置也可以具有该 信标功能。图2B是示出住宅内通信系统110的住宅内子站112的详细结构例的 图。该住宅内子站112具有信标发送定时决定部202和调制解调器信号 收发部206。图2C是示出接入通信系统120的接入子站122和住宅内通信系统 130的住宅内主站131及住宅内子站132的详细结构例的图。这些各站具 有电力基准点抽出部203、共存信号收发部204、 TDM共存控制部205 和调制解调器信号收发部206。图3是说明电力基准点抽出部203和共存信号收发部204的动作的 时间图。在该图3的例子中，关于在欧洲主要使用的三相交流电源进行 了记载，但本发明对包含日本、美国和亚洲的二相三线式和其他所有国 家的电力线发挥效果。图3所示的3个交流电源301 303相位各偏移60°。这样的多相电力系统由于在住宅内各相分开配线，因此，电气设备仅能够检测某一个 相位的电力。这样，在与相位不同的配线连接的电气设备间，即使选择 零交叉点作为基准点，也产生相位的偏移。于是，各电气设备将自身检 测到的零交叉点作为基准点，若从此开始每60度选择一个基准点，就能 够使全部的电气设备和基准点一致。图4中示出该情况。图4的(a)是图2所示的电力基准点抽出部203 的内部信号，每一个交流信号的零交叉点产生一个脉冲。图4的(b)是 电力基准点抽出部203的输出信号，以(a)所示的内部信号为基准，每60度产生一个脉冲。共存信号收发部204以基准点为基准，预先定义与共存的通信系统 共通的时隙，相互通知自身通信系统的存在和共存的其他通信系统的存 在。在此，说明包含了接入的3个通信系统使用TDM方式的共存信号共 存的例子。再有，共存信号也可以是FDM方式和FDM与TDM的混合 方式。以同步点为基准配置共存信号305，利用来自同步点的时间设定多个 时隙。各通信系统在使用电力线时，在相应的时隙发送特定的信号。所 述特定的信号可考虑例如用已知的函数表示的OFDM信号。知道该函数 的通信系统能够检测特定的信号，能够知道时隙的使用。处于共存关系 的各通信系统尝试对每个基准点检测共存信号305。在不能够检测共存信 号305的情况下，通信系统判断为不存在共存的其他通信系统，按照预 定的每个共存周期的基准点的定时发送共存信号。另一方面，在检测出 共存信号305的情况下，通信系统决定使用共存周期和TDM周期的顺序 (TDM时隙)。将该检测出的共存信号305的信息通知给TDM共存控制 部205。在共存信号305中只检测到存在1个通信系统的情况下，该通信系 统能够占用TDM周期的所有时间(TDM时隙)(图4的(c))。在共存 信号305中检测到存在2个通信系统的情况下，例如能够在这2个通信 系统中将TDM周期的时间进行二分割(图4的(d))。在共存信号305 中检测到存在3个通信系统的情况下，例如能够在这3个通信系统中将 TDM周期的时间进行三分割(图4 (e))。再有，接入通信系统若已预先 决定了如使用全部时间的1 /2来在住宅内通信系统中等分剩余的时间的 设定，则当然以该设定为标准进行分割/分配。TDM共存控制部205 —决定自身通信系统所使用的TDM时隙，调 制解调器信号收发部206就仅在该TDM时隙发送调制解调器信号，并只 在该TDM时隙接收。这样，住宅内主站111的信标发送定时决定部202就能事先从电力 基准点抽出部203和TDM共存控制部205知道与共存的其他通信系统的 同步信息和应该共存的通信系统数，更具体地说是自身通信系统的发送 定时。另外需要特殊说明的是，由于TDM周期的定时与电力系统同步，因 此，若基于来自电力基准点抽出部203的信息，使信标发送定时与电力 系统同步，就能够事先决定如图5所示的发送时间分配，在信标中容易 设定。在图5中，由于能够预先对己取得了同步的时钟设定自身通信系 统的发送时间，因此就能在信标501中通知自身通信系统的子站在时间 分割后的多个TDM时隙中收发的定时。这样，子站仅在自己的主站所指 定的时间进行收发，能够在自身通信系统中设定的TDM时隙502中进行 收发。在此，图6A示出住宅内主站111的稳定状态中的共存处理的动作流 程，图6B示出共存用TDM时隙的计数和信标的发送处理。在此的稳定 状态是指除了站的起动时和异常动作时等的通常动作状态，图6A示出省 略了其稳定状态中的数据通信和设备控制等的共存处理关联。在图6A中，住宅内主站111 —检测到零交叉点(步骤S601)，就判 断是否是共存信号的发送定时(步骤S602)。若不是共存信号的发送定时， 住宅内主站111就继续进行零交叉点的检测。若判断为是共存信号的发 送定时，住宅内主站lll就发送共存信号(步骤S603)。在图6B中，住宅内主站lll一检测到零交叉点(步骤S604)，就在 更新了零交叉点之后(步骤S605)，以零交叉点为基准计数TDM时隙的 时间(步骤S606)。另一方面，在没检测到零交叉点的情况下，住宅内主 站111不更新零交叉点，继续进行以以前检测到的零交叉点为基准的 TDM时隙的时间计数(步骤S606)。反复进行以上动作，直到信标发送 时间(步骤S607)， 一到信标发送时间，住宅内主站lll就判断该时间中 的TDM时隙是否是本通信系统也可以使用的TDM时隙(步骤S608)。然后，住宅内主站111若判断为是本通信系统的TDM时隙，就发送信标 (步骤S609)，若判断为不是本通信系统的TDM时隙，就保留信标发送， 反复进行上述步骤S604 S606。另外，图7示出接入子站122、住宅内主站131和住宅内子站132 的稳定状态中的共存处理关联的动作流程。接入子站122、住宅内主站 131、和住宅内子站132—检测到零交叉点(步骤S701)，就判断是否是 共存信号的发送定时(步骤S702)。若不是共存信号的发送定时，接入子 站122、住宅内主站131和住宅内子站132就继续进行零交叉点的检测。 若判断为是共存信号的发送定时，接入子站122、住宅内主站131和住宅 内子站132就发送共存信号(步骤S703)。下面，说明扩展了共存信号的具体例。图8是示出接入通信系统120和多个住宅内通信系统110及130按 时分复用共存的情况下的、共存信号、TDM时隙、信标和数据片断的定 时的图。在图8中，在TDM周期内设定了 5个TDM时隙(D—Slot、 S 一Slotl 4)。 S —Slot3和4是接入通信系统120所占有的时隙。S—Slotl 和2是接入通信系统120和住宅内通信系统110及130都通过声明而能 继续使用的时隙。D—Slot是用共存信号声明了使用D—Slot的最大的3 个通信系统所能够交替使用的时隙。该D—Slot是为了将不规则地突发产 生的数据动态地高效率处理而导入的TDM时隙。再有，在声明使用D— Slot的通信系统是1个的期间，与D—Slot和S —Slot意义相同。图9是示出接入通信系统120和多个住宅内通信系统110及130按 频分多路复用共存的情况下的、共存信号、TDM时隙、信标和数据片断 的定时的图。在图9中，与上述的TDM的共存控制共同设定接入通信系 统120优先使用通道井X，住宅内通信系统110和130使用通道弁Y。该 情况下，若不存在接入通信系统120，也可以由住宅内通信系统110和 130使用通道弁X (参照图10)。此外，图11是示出能够与上述共存方法相对应的扩展后的共存信号的格式例的图。图ii所示的共存信号由通过分时来定义的时隙a、 m H4、 JL、 JH、 Ba Bc和X、通过分频来定义的通道弁X和弁Y构成。时 隙H1 H4分别与S — Slotl 4相对应。在要新使用S — Slot的通信系统 对已经使用着的通信系统进行Join请求的情况下，使用时隙JL和JH。 例如，在通信系统A使用全部S — Slotl 4的情况下，已经使用共存信 号的时隙H1 H4。这样，以后要共存的其他通信系统B不是向时隙H1 H4，而是通过向时隙JL和JH发送信号，对通信系统A请求开放时隙。 时隙JL和时隙JH的不同点在于优先级不同。通信系统A通过比较请求 时隙的优先级与自己的优先级，来自己判断开放哪个S—Slot。此外，时 隙Ba Bc是用于控制D—Slot的时隙。X时隙是请求通信系统间的共存 信号周期的再同步的时隙。关于这些时隙Ba Bc和X的控制方法，由 于不是本发明的对象，故在此省略说明。如上所述，根据使用了本发明的第一实施方式的通信装置的通信系 统和共存方法，能并用频带设定方法和利用时间分割使多个不同通信方 法的通信系统共存的方法，所述频带设定方法使用信标统一通知各终端 所能够占有使用的收发时间。(第二实施方式)利用时间分割使多个通信系统共存的方法中，各通信系统基于其他 通信系统所发送的共存信号进行控制。因此，有时处于通信信号不直接 到达的关系的2个通信系统，也利用介于它们之间的其他通信系统取得 共存同步。但是，属于住宅内通信系统中的电气设备不仅是通常接通电源的设 备，也存在仅在使用时才接通电源的设备。因此，在如上所述的介于它 们之间的其他通信系统关断了电源的情况下，处于通信信号不直接到达 的关系的2个通信系统就丧失同步关系。这样，就有在介于它们之间的 其他通信系统接下来接通了电源时，就必须要从最先开始进行共存同步控制的问题。即，通过接通/关断特定的通信系统的电源，能发生打乱整 个系统的同步的情况。例如，如图12所示，考虑通信系统1210和1230通过通信系统1220 同步的状态。在该状态下通信系统1220的电源被关断了的情况下，通信 系统1210和1230不能够相互接收对方发送的共存信号。这样，通信系 统1210和1230就分别按照各自的发送定时发送共存信号。其结果，由 于2个通信系统1210和1230的主站具有的时钟的精度差，相互的共存 信号的发送定时错开(图13)。因此，即使从该状态幵始再次接通了通信 系统1220的电源，若与一方的通信系统的共存信号同步，则与另一方的 通信系统发生干扰。因此，在第二实施方式中，说明解决上述问题的方法。图15是示出使用了本发明的第二实施方式的通信装置的通信系统的 概略结构的图。该第二实施方式的通信系统是在上述第一实施方式的通 信系统中进一步添加了邻居家的住宅内通信系统140的结构。当然，图 15示出的通信系统的结构是一例，也可以在同一家的房子内存在住宅内 通信系统110和住宅内通信系统130，也可以存在4个以上的住宅内通信 系统。再有，关于与上述第一实施方式相同的结构，省略说明。住宅内通信系统140是利用了住宅内布线的电力线133的电力线通 信系统，包括控制与接入通信系统120的共存的住宅内主站141，以及 住宅内主站141以外的住宅内子站142。该住宅内主站141和住宅内子站 142分别具有与住宅内通信系统110的住宅内主站111和住宅内子站112 相同的装置结构、功能和作用。在该实施方式中，说明住宅内通信系统IIO、 130和140这3个通信 系统按照在上述第一实施方式说明的步骤已经构筑了共存控制关系的情 况。此外，住宅内通信系统140与住宅内通信系统110因为在电力线上 分开一定距离等原因，处于通信信号相互不到达的关系。这意味着若不 存在住宅内通信系统130，住宅内通信系统110与住宅内通信系统140之间就不存在应共存的关系。将接入通信系统120发送的共存信号作为基准，首先，住宅内通信 系统110与该共存信号同步发送包含了自己的信息的共存信号。接着， 住宅内通信系统130与该共存信号同步发送进一步添加了自己的信息的 共存信号。最后，住宅内通信系统140与该共存信号同步，进一步发送 已添加了自己的信息的共存信号。这样，该住宅内通信系统110、 130和 140就构筑了共存控制关系。图16示出该情况。在该状态下关断了住宅内通信系统130的电源的情况下，住宅内通 信系统110和140不能相互接收对方发送的共存信号(图17)。这样，住 宅内通信系统IIO和140分别按照各自的发送定时发送共存信号。但是，在本发明中，由于住宅内系统IIO和140按照与共通的商用 电源同步的一定的间隔持续发送共存信号，因此，仍保持了该发送定时。 这样，即使之后再次接通了住宅内通信系统130的电源，也保持了住宅 内通信系统110的共存信号与住宅内通信系统140的共存信号的同步， 因此住宅内通信系统130就能按照已取得了该同步的定时发送共存信号。如上所述，根据使用了本发明的第二实施方式的通信装置的通信系 统和共存方法，由于使共存信号的发送定时与商用电源同步，因此，共 存的通信系统就能稳定地持续动作。这样，能够大幅度地改善所谓的每 当共存的通信系统停止起动，就破坏QoS质量的现有技术的缺点。再有，也可以通过利用CPU解释执行规定的程序数据来实现上述的 各实施方式，所述程序数据存储在存储装置(ROM、 RAM、硬盘等)中， 能执行上述的处理步骤。该情况下，也可以通过记录媒体向存储装置内 导入程序数据，也可以从记录媒体上直接执行。再有，记录媒体是ROM 和RAM及快闪存储器等半导体存储器、软盘和硬盘等磁盘、CD—ROM 和DVD及BD等光盘、存储卡等。此外，记录媒体的概念也包括电话线 路和传输线路等通信媒体。此外，典型地用集成电路即LSI (根据集成度的差异，分别称作IC、系统LSI、超大LSI或者超级LSI等)来实现各实施方式中说明的信标发 送定时决定部、电力基准点抽出部、共存信号收发部、TDM共存控制部、 调制解调器信号收发部等各功能块。可以将它们分别集成为1个芯片， 也可以包含其中一部分或全部集成为1个芯片。此外，也可以将1个通 信系统内的参与通信的部分和参与共存信号的收发的部分分别集成为个 别的LSI。此外，集成电路化的方法不限于LSI，也可以用专用电路或者通用处 理器来实现。此外，也可以利用能在LSI制造后编程的FPGA (Field Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)和可以再组合LSI内部 的电路单元的连接和设定的重构处理器。另外，若出现利用半导体技术的进步或派生的其他技术替换LSI的 集成电路化技术，当然也可以使用该技术进行功能块的集成化。也能有 适应生物技术等的可能性。包含本发明的住宅内通信装置通过采用适配器形式，能够与具有各 种接口的个人计算机、DVD刻录机、数字电视机和家庭服务器系统等多 媒体设备连接，所述适配器将以太网(注册商标)接口、 IEEE1394接口 和USB接口等信号接口转换为电力线通信的接口。这样，就能构筑以电 力线为媒体的高速传输多媒体数据等数字数据的网络系统。其结果，不 用像当前的有线LAN这样重新铺设网络电缆，而能够将家庭和办公室等 中己经设置的电力线作为网络线路来利用，因此从成本和设置的容易性 来说其便利性很大。此外，以后通过上述多媒体设备内装包含本发明的功能，就能通过 多媒体设备的电源代码，在设备间传输数据。该情况下，不需要适配器 和以太网(注册商标)电缆、IEEE1394电缆和USB电缆等，简化了布线。 此外，由于能够进行利用路由器连接到因特网上的连接、以及在无线LAN 和现有的有线LAN中使用集线器等进行连接，因此，在使用了本发明的 高速电力线传输系统的LAN系统的扩展中也不产生任何问题。此外，由于利用电力线传输，通过电力线流经的通信数据除了与电力线直接连接而被拦截以外，没有无线LAN中的因为被拦截而泄露数据的问题，因此， 电力线传输方式对于安全方面的数据保护也有效果。当然，使用例如IP 协议中的IPSec、内容自身的加密和其他DRM方式等来保护在电力线上 流经的数据。与现有技术的电力线通信相比，通过安装上述的利用内容加密的著 作权保护功能、本发明的效果即高效的通信媒介的利用以及QoS (Quality of Service)功能，就能进行使用了电力线的高质量的AV内容的传输。工业实用性本发明可用于在多个不能相互连接的通信系统在同一通信媒体上分 别不妨碍其他通信系统地进行通信的情况等，特别是在使用电力线和无 线作为通信媒体的调制解调器和具有这些通信功能的各种电气设备等中 有用。
权利要求
1、一种通信装置(111)，属于通过分时共存于相同的通信媒体上的、在限定的区域内进行通信的一个以上的住宅内通信系统(110、130)、或者将该限定的区域与广域网络连接的一个接入通信系统(120)，为了确保QoS而根据基准信号进行发送频带分配，其特征在于，具有电力基准点抽出部(203)，抽出电力线上的商用电源的基准点；TDM共存控制部(205)，进行与上述基准点同步的共存信号的收发，通过分时进行与其他通信系统的共存控制；发送定时决定部(202)，与上述基准点同步地决定发送上述基准信号的定时。
2、 如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，上述电力基准点抽 出部(203)将商用电源的零交叉点决定为上述基准点。
3、 如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，上述电力基准点抽 出部(203)将相位从商用电源的零交叉点移动了 60度的整数倍的地点 决定为上述基准点。
4、 如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，上述基准信号是信标。
5、 一种方法，是通信装置(lll)所进行的方法，所述通信装置(lll) 属于通过分时共存于相同的通信媒体上的、在限定的区域内进行通信的 一个以上的住宅内通信系统(110、 130)、或者将该限定的区域与广域网 络连接的一个接入通信系统(120)，为了确保QoS而根据基准信号进行 发送频带分配，上述方法的特征在于，抽出电力线上的商用电源的基准点，进行与上述基准点同步的共存信号的收发，通过分时进行与其他通 信系统的共存控制，与上述基准点同步地决定发送上述基准信号的定时。
6、 一种集成电路，是在通信装置(111)中使用的集成电路，所述通信装置(111)属于通过分时共存于相同的通信媒体上的、在限定的区域内进行通信的一个以上的住宅内通信系统(110、 130)、或者将该限定 的区域与广域网络连接的一个接入通信系统(120)，为了确保QoS而根 据基准信号进行发送频带分配，上述集成电路的特征在于，集成了具有 下述各部的功能的电路电力基准点抽出部(203)，抽出电力线上的商用电源的基准点； TDM共存控制部(205)，进行与上述基准点同步的共存信号的收发， 通过分时进行与其他通信系统的共存控制；发送定时决定部(202)，与上述基准点同步地决定发送上述基准信 号的定时。
全文摘要
本发明利用与电力周期同步的TDM，在住宅内通信系统(110和130)及接入通信系统(120)中都实现共存，并且，需要确保AV-QoS的通信系统使信标周期与电力线的周期同步，并分配自身通信系统内的子站的发送定时。本发明的通信装置(111)，电力基准点抽出部(203)，抽出电力线上的商用电源的基准点；TDM共存控制部(205)，进行与上述基准点同步的共存信号的收发，通过分时进行与其他通信系统的共存控制；发送定时决定部(202)，与上述基准点同步地决定发送上述基准信号的定时。
文档编号H04J3/00GK101228723SQ20068002681
公开日2008年7月23日 申请日期2006年10月2日 优先权日2005年10月5日
发明者井形裕司, 古贺久雄, 池田浩二, 黑田刚, 黑部彰夫 申请人:松下电器产业株式会社