(57)【要約】【課題】本発明は、簡易な構成でありながら、通信能力を向上させることができるＰＬＣモデムおよび電力線通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】上記の目的を解決するために、本発明のＰＬＣモデム３は、ディファレンシャルモードで電力線４に信号を入出力するディファレンシャルモード入出力部７と、コモンモードで電力線４に信号を入出力するコモンモード入出力部８とを有するものであり、ディファレンシャルモードとコモンモードを併用した通信を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディファレンシャルモードで電力線に信号を入出力するディファレンシャルモード入出力部と、コモンモードで電力線に信号を入出力するコモンモード入出力部とを有するＰＬＣモデム。
【請求項２】
複数のＰＬＣモデムによって通信を行う電力線通信システムであって、各ＰＬＣモデムはディファレンシャルモードで電力線に信号を入出力するディファレンシャルモード入出力部と、コモンモードで電力線に信号を入出力するコモンモード入出力部と、ディファレンシャルモード入出力部とディファレンシャルモード入出力部の切替を行う切替装置を有し、少なくとも１台のＰＬＣモデムにはＰＬＣモデム制御ドライバをインストールしたコンピュータが接続されており、このＰＬＣモデム制御ドライバは所定の判定条件に従ってＰＬＣモデムの切替装置に対して切替信号を送信するようにコンピュータに指令する機能を有することを特徴とする電力線通信システム。
【請求項３】
ＰＬＣモデム制御ドライバは、コンピュータに接続されたＰＬＣモデム（以下、「マスタモデム」という）から試験用パケットを他の所定のＰＬＣモデム（以下、「スレーブモデム」という）に対して送信させるようコンピュータに指令する試験パケット送信機能と、
スレーブモデムが受信に成功したデータ量を示すデータをスレーブモデムから受信するようにコンピュータに指令する受信成功データ受信機能と、
受信したデータよりスループットを算定するスループット算定機能とを有し、
さらに、マスタモデムおよびスレーブモデムに切替信号を送りながらマスタモデムおよびスレーブモデムの切替装置の切替を行い、各切替条件ごとに試験パケット送信、受信成功データ受信およびスループット算定を行ってそのスループット値を記憶装置に記憶させ、記憶されたスループット値同士の比較を行って最も大きなスループット値を得たときのマスタモデムおよびスレーブモデムの切替装置の状態を判定し、その状態になるようにマスタモデムおよびスレーブモデムに切替信号を送るようにコンピュータに指令する機能をＰＬＣモデム制御ドライバが有するものである請求項２に記載の電力線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を介して通信を行う技術（ＰＬＣ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信（Ｐｏｗｅｒ−Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、以下ＰＬＣ）は、電力線を通信媒体として、通信信号を重畳する技術である。新たな専用通信線の敷設を必要とせず、既存の電力線設備にて高速なネットワークが構築できるため注目されている。
【０００３】
電力線通信はすでに普及しており、ＰＬＣモデムも多くの機種が流通している。実用化されているこれらのＰＬＣモデムはディファレンシャルモードで通信を行うものである。理論的にはコモンモードでも信号の伝送は可能なはずであるが、不要輻射による既存通信業務に対する干渉が懸念されており、コモンモードで通信を行うＰＬＣモデムは見られない。むしろ、特許文献１などに示されるように、ディファレンシャルモードでの通信に付随して発生するコモンモード電流をいかに削除するかについての技術が盛んに論じられており、コモンモードは排除すべきものと考えられている。
【特許文献１】特開２００８−９９０２３号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまでのＰＬＣではディファレンシャルモードによる通信のみが行われていた。したがって、一通りかつ１本の信号伝達経路しか有しない。しかし、通信されるデータ量は増大し続けており、ＰＬＣにおいてもより高速の通信技術が求められる。特に、ダイバーシティ技術を適用できることが望ましい。
【０００５】
本発明は、簡易な構成でありながら、通信能力を向上させることができるＰＬＣモデムおよび電力線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を解決するために、本発明のＰＬＣモデムは、ディファレンシャルモードで電力線に信号を入出力するディファレンシャルモード入出力部と、コモンモードで電力線に信号を入出力するコモンモード入出力部とを有する。
【０００７】
また、本発明の電力線通信システムは、複数のＰＬＣモデムによって通信を行うシステムであって、各ＰＬＣモデムはディファレンシャルモードで電力線に信号を入出力するディファレンシャルモード入出力部と、コモンモードで電力線に信号を入出力するコモンモード入出力部と、ディファレンシャルモード入出力部とディファレンシャルモード入出力部の切替を行う切替装置を有し、少なくとも１台のＰＬＣモデムにはＰＬＣモデム制御ドライバをインストールしたコンピュータが接続されており、このＰＬＣモデム制御ドライバは所定の判定条件に従ってＰＬＣモデムの切替装置に対して切替信号を送信するようにコンピュータに指令する機能を有することを特徴とする。ここで、ＰＬＣモデムの切替装置の切替手段として、ＰＬＣモデム制御ドライバは、
コンピュータに接続されたＰＬＣモデム（以下、「マスタモデム」という）から試験用パケットを他の所定のＰＬＣモデム（以下、「スレーブモデム」という）に対して送信させるようコンピュータに指令する試験パケット送信機能と、
スレーブモデムが受信に成功したデータ量を示すデータをスレーブモデムから受信するようにコンピュータに指令する受信成功データ受信機能と、
受信したデータよりスループットを算定するスループット算定機能とを備え、
さらに、マスタモデムおよびスレーブモデムに切替信号を送りながらマスタモデムおよびスレーブモデムの切替装置の切替を行い、各切替条件ごとに試験パケット送信、受信成功データ受信およびスループット算定を行ってそのスループット値を記憶装置に記憶させ、記憶されたスループット値同士の比較を行って最も大きなスループット値を得たときのマスタモデムおよびスレーブモデムの切替装置の状態を判定し、その状態になるようにマスタモデムおよびスレーブモデムに切替信号を送るようにコンピュータに指令する機能をＰＬＣモデム制御ドライバが備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＰＬＣモデムおよび電力線通信システムは、これまで電力線通信に使用されていなかったコモンモードによる通信機能を備えることによって、通信速度を向上させることができる。コモンモードとディファレンシャルモードを併用することによって、ダイバーシティ技術の適用が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明を実施するための最良の形態について説明する。図1はこの発明に関する電力線通信システムを示す概念図である。電力線通信システム１は、電力線４に接続された複数のＰＬＣモデム３を介して通信を行うものである。
【００１０】
ここで示す電力線ケーブル２は船舶で使用されるあじろがい装ケーブルであり、平行２芯の電力線４ａ，ｂの外部に網状に巻かれた鋼線のシールド５（あじろがい装）を有する。このシールド５は船体に接地されている。したがって、シールド５は安定したグランド電位となっている。このような環境化においては、電力線４とシールド５の間に信号を重畳するコモンモード通信を行っても、不要輻射問題の懸念が少ない。
【００１１】
また、船舶以外にも、工場内などにおいては金属管内に電力線が挿入されている場合がある。この場合も、一種のシールドケーブルとなっており、対地平衡度も結果として良好であり、コモンモード通信を行っても、不要輻射問題の懸念が少ない。
【００１２】
ＰＬＣモデム３は、ディファレンシャルモードで電力線に信号を入出力するディファレンシャルモード入出力部６と、コモンモードで電力線に信号を入出力するコモンモード入出力部７とを有する。また、ディファレンシャルモード入出力部６とディファレンシャルモード入出力部７の切替を行う切替装置８が備えられている。本例において切替装置は、ディファレンシャルモード入出力部６とディファレンシャルモード入出力部７のいずれかを択一的に選択するものである。しかし、ディファレンシャルモード入出力部６とディファレンシャルモード入出力部７の双方を同時に使用する選択も含まれてよい。また、手動スイッチで切り替えるものでもよく、リレーなど機械的に切替制御ができるものでもよい。本例は、電気的に切替制御ができるものであり、接続されたコンピュータ９のＰＬＣモデム制御ドライバによって制御される。
【００１３】
各ＰＬＣモデム３は、それぞれ個別にディファレンシャルモード入出力部６とディファレンシャルモード入出力部７ができる。ここで、コンピュータ９に接続されたＰＬＣモデム３ｍをマスタモデムとし、他のＰＬＣモデム３ｓをスレーブモデムとして、マスタモデム３ｍからスレーブモデム３ｓに対して信号を送信することを考える。マスタモデム３ｍとスレーブモデム３ｓの両方でディファレンシャルモードを選択すると、通常のＰＬＣモデムと同じ、伝播モードＴＴＲ(Transverse Transfer Ratio)となる。また、両方をコモンモードとし、コモンモード送信・コモンモード受信ＬＴＲ（Longitudinal Transfer Ratio)とすることができる。これらに加えて、ディファレンシャルモード送信・コモンモード受信ＴＣＴＲ(Transverse Conversion Transfer Ratio)やその逆のコモンモード送信・ディファレンシャルモード受信ＬＣＴＲ(Longitudinal Conversion Transfer Ratio)のようにモード転換を利用した伝播モードも選択できる。
【００１４】
これらの伝播モードに対してＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送技術などのダイバーシティ技術を適用することによって、通信速度や通信品質を向上させることができる。ダイバーシティ受信の方法は合成式と選択式に大別できる。ここでは、実施が簡便な選択式を例に説明する。この場合は、４つの伝播モードから適切なものを選択すればよい。選択のための判定基準としては、スループットが最大になる条件や使用周波数帯における平均伝達関数が最良となる条件、あるいはＳ／Ｎ比、さらにはこれらの要素を総合評価した値などが使用できる。
【００１５】
つぎに、切替装置に対する切替制御の例について説明する。図２は、切替制御の例を示すフローチャートである。本例においては、この切替制御プログラムはＰＬＣモデム制御ドライバ１０の一部としてマスタモデム３ｍに接続されたコンピュータ９にインストールされている。つまり、ＰＬＣモデム制御ドライバ１０は、通常のＰＬＣモデム用の通信制御機能に加えて、図２に示すような切替制御プログラムが付加されている。
【００１６】
まず、通信状態試験ルーチンＳ２について説明する。この通信状態試験ルーチンＳ２は、
Ｔ１：コンピュータに接続されたマスタモデム３ｍから試験用パケットをスレーブモデム３ｓに対して送信させるようコンピュータに指令する試験パケット送信ステップと、
Ｔ２：スレーブモデム３ｓが受信に成功したデータ量を示すデータをスレーブモデムから受信するようにコンピュータに指令する受信成功データ受信機能と、
Ｔ３：受信したデータよりスループットを算定するスループット算定機能と、を有する。
【００１７】
試験パケット送信ステップＴ１により、予め約束された内容のデータを含む試験用パケットがスレーブモデム３ｓに対して送信される。この試験用パケットを受信したスレーブモデム３ｓは、受信に成功したデータの量を算定し、受信成功データを作成し、これをマスタモデム３ｍに対して送信する。ここで、このような受信成功データの送信の命令もマスタモデム３ｍから行うことができるが、試験用パケット受信時にこのような応答をするような指令をスレーブモデム３ｓ側の制御プログラムに含ませておいてもよい。
【００１８】
受信成功データ受信ステップＴ２において、スレーブモデム３ｓから送られた受信成功データをマスタモデム３ｍが受信する。そして、スループット算定ステップＴ３により受信成功データに基づいて、スループット値を算定する。こうして、そのときの伝播モードにおける通信状態の評価ができる。
【００１９】
ついで、この通信状態試験ルーチンに基づいた切替制御について説明する。まず、切替命令ステップＳ１において、コンピュータ９は切替指令を送信してマスタモデム３ｍとスレーブモデム３ｓの切替装置をある状態に設定する。たとえば１回目の実行時は伝播モードのＴＴＲ、２回目はＬＴＲ、３回目はＴＣＴＲ、４回目はＬＣＴＲを指令する。
【００２０】
つぎに前述の通信状態試験ルーチンＳ２を実行し、その伝播モードに対するスループットを得る。スループット記憶ステップＳ３により、得られたスループットを記憶装置１１に記憶する。
【００２１】
以上のジョブを４回繰り返すことによって、すべての伝播モードについてのスループット値を得ることができる。判定ステップＳ４においては、これらのスループット値の比較を行い、最大のものを決定する。そして、最後に切替命令ステップＳ５を実行し最も大きなスループット値を得たときのマスタモデム３ｍおよびスレーブモデム３ｓの切替装置の状態になるようにマスタモデムおよびスレーブモデムに切替信号を送るようにコンピュータに指令する。
【００２２】
こうして、マスタモデム３ｍおよびスレーブモデム３ｓは最適な伝播モードに設定される。ここでは、送信側マスタモデム３ｍ・受信側スレーブモデム３ｓの場合の最適条件評価を説明した。多くの場合において、逆方法の通信でもこの条件が最適となる。したがって、この切替制御に基づいて、マスタモデム３ｍおよびスレーブモデム３ｓの切替を決定することができる。しかし、より厳密な最適条件を求める場合には、逆方向に試験用パケッの送信を行って、逆方向通信の評価をすることも可能である。
【００２３】
ここで、電力線とのインターフェース回路の第１の例について説明する。図３はインターフェース回路の第１の例を示す回路図である。ディファレンシャルモード入出力部として第１のトランス６が、コモンモード入出力部として第２のトランス７が設けられている。たとえば、通常のＰＬＣモデムに用いているパルストランスの中間タップを用いて、第２のトランス７よりコモンモード信号を注入・抽出することができる。
【００２４】
インターフェース回路の第２の例について説明する。図４はインターフェース回路の第２の例を示す回路図である。ＬＣＬ（Longitudinal Conversion Loss）を測定する際に用いられるＬＣＬプローブを流用した例である。端子Ａ，Ｂをディファレンシャルモード入出力部として使用し、端子Ｆをコモンモード入出力部として使用する。
【００２５】
インターフェース回路の第２の例を使用して、愛媛大学の構内で各伝播モードの伝達関数を測定した。図５は伝達関数の測定結果を示すグラフである。構内のコンセントより異なる組み合わせをいくつか選択して測定を行っている。図５（ａ）は番号として１と１０を付したコンセントの組み合わせのデータであり、図５（ｂ）は番号３と５の組み合わせについてのデータを示している。表１には、周波数帯４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの伝達関数の平均値とスループット値を示す。
【表１】
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【００２６】
コモンモードによる通信を行って伝達関数やスループット値を測定すること自体がこれまで行われたことのない新しいことである。そして、環境によってはコモンモード伝送の方がディファレンシャルモード伝送よりも伝達関数やスループット値において優れている場合があることが確認できる。また、ＴＣＴＲが優れている場合もある。これらは、合成式あるいは選択式のどちらでもダイバーシティ受信を行えば通信速度あるいは品質が向上できることを示している。最もスループット値が高い伝播モードを選択する選択式ダイバーシティ受信を行った場合、ディファレンスモードしか使用しない場合に比べて約４０％スループットを向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の電力線通信システムを示す概念図である。
【図２】切替制御の例を示すフローチャートである。
【図３】インターフェース回路の第１の例を示す回路図である。
【図４】インターフェース回路の第２の例を示す回路図である。
【図５】伝達関数の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１．電力線通信システム
２．電力線ケーブル
３．ＰＬＣモデム
４．電力線（芯線）
５．シールド
６．ディファレンシャルモード入出力部
７．コモンモード入出力部
８．切替装置
９．コンピュータ
１０．ＰＬＣモデム制御ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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