(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用周波の配電線路を伝送路として使用し、送信側では商用周波に同期した単位変調区間の前半変調区間で信号を送り、後半変調区間では信号注入を休止し、受信側では前記単位変調区間の半分前との差をとる同期減算によって高調波雑音を相殺するようにした、同期減算を用いた配電線搬送方法であって、前記前半変調区間を長さ固定の信号注入区間と該信号注入区間に続く補正区間より構成し、前記後半変調区間を長さ固定の信号休止区間と該信号休止区間に続く補正区間により構成し、送信側では、前記信号休止区間及び前記２つの補正区間に信号を注入せず、前記補正区間の長さを、商用周波の１周期に応じて加減することを特徴とする同期減算を用いた配電線搬送方法。
【請求項２】
前記補正区間の長さの加減量を送信側より受信側に伝送し、受信側では、伝送された加減量に合わせて受信側の単位変調区間の補正区間の長さを加減することを特徴とする請求項１記載の同期減算を用いた配電線搬送方法。
【請求項３】
送信側では、変調信号の２次変調にスペクトラム直接拡散を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の同期減算を用いた配電線搬送方法。
【請求項４】
送信側では、変調信号の２次変調にスペクトラム直接拡散を施し、受信側では、受信側の単位変調区間の補正区間の長さが数通りに設定された複数の復調手段によって受信信号の復調を行うことを特徴とする請求項１記載の同期減算を用いた配電線搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線路の商用周波の高調波雑音を除去するために同期減算を用いた配電線搬送方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電線を信号伝送路とする通信においては、商用周波の高調波雑音の影響を受ける場合が多く、それを軽減する方法として同期減算方法が知られている。
【０００３】
本願出願人は、同期減算を用いた配電線搬送方法として、既に特開平９−２０００９７号において、単位変調区間を商用周波の２周期分とし、送信側では前半の１周期にスペクトラム拡散信号を注入し、後半の１周期に信号注入を休止し、受信側では前半の１周期の受信信号から後半の１周期の受信信号を減算することによって、商用周波に同期した高調波雑音を相殺し、その後遅延乗算により逆拡散及び検波するようにした方法を提案している。
【０００４】
このような同期減算方法として、商用周波数が５０Ｈｚ，６０Ｈｚに固定され、変動しないものとして、その１周期を送受信側両方とも２０ｍｓ，１６．７ｍｓに設定して、商用周波同期回路を持たずに同期減算を行う方法と、送受信側両方に商用周波同期回路を持ち、商用周波同期回路からパルスをもらい、このパルスに同期して減算を行う方法とが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者の方法は、商用周波数が定格周波数（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）である時には同期減算の効果を最大限に発揮できるが、一般的には負荷の状況により商用周波数は緩やかに変動しており、また、設置個所によっても異なるので、商用周波数が定格周波数よりずれた時には一定の効果は期待できない。
【０００６】
逆に、後者の方法は、送受信双方に商用周波同期回路を有し、その出力パルスにより減算周期を決定するため、商用周波同期回路の基本性能や送受信の整合に難があり、場合によっては変調方式そのものに悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
（発明の目的）
本発明の目的は、高調波雑音の除去を効果的に行うことを可能にする、同期減算を用いた配電線搬送方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、商用周波の配電線路を伝送路として使用し、送信側では商用周波に同期した単位変調区間の前半変調区間で信号を送り、後半変調区間では信号注入を休止し、受信側では前記単位変調区間の半分前との差をとる同期減算によって高調波雑音を相殺するようにした、同期減算を用いた配電線搬送方法であって、前記前半変調区間を長さ固定の信号注入区間と該信号注入区間に続く補正区間より構成し、前記後半変調区間を長さ固定の信号休止区間と該信号休止区間に続く補正区間により構成し、送信側では、前記信号休止区間及び前記２つの補正区間に信号を注入せず、前記補正区間の長さを、商用周波の１周期に応じて加減することを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の同期減算を用いた配電線搬送方法において、前記補正区間の長さの加減量を送信側より受信側に伝送し、受信側では、伝送された加減量に合わせて受信側の単位変調区間の補正区間の長さを加減することを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、請求項４記載の本発明は、請求項１記載の同期減算を用いた配電線搬送方法において、送信側では、変調信号の２次変調にスペクトラム直接拡散を施し、受信側では、受信側の単位変調区間の補正区間の長さが数通りに設定された複数の復調手段によって受信信号の復調を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態における送信部を示す図である。本実施形態は１次変調に差動位相変調を用い、２次変調にスペクトラム直接拡散を用いたものである。
【００１２】
商用周波数クロック発生回路１は、配電線接続端子２に接続され、図２に示されるように、配電線の商用周波電圧３のゼロクロス点で商用周波数クロック４を発生する。搬送波発生回路５は商用周波数クロック４に同期して図２に示される搬送波６を発生する。拡散系列発生回路７は商用周波数クロック４に同期してスペクトラム拡散用データ列を発生する。平均回路８は送信前の商用周波電圧３の所定の数サイクルにおける１サイクル長の平均を検出する。所定の数サイクルの平均をとることにより、商用周波数クロック発生回路１による誤差や、配電線のノイズによる誤差を低減している。
【００１３】
送信部、受信部の両方において、図３に示されるように、商用周波電圧３の２サイクルを１単位変調区間（長さ２Ｔ）として設定し、その前半の１サイクルである前半変調区間（長さＴ）を信号注入区間９（長さＤ）と補正区間１０（商用周波数が定格周波数の時は補正区間１０の長さはｔで、この補正区間１０では信号は注入されない）から構成し、その後半の１サイクルである後半変調区間（長さＴ）を信号休止区間１１（長さＤ）と補正区間１２（商用周波数が定格周波数の時は補正区間１２の長さはｔ）とから構成する。なお、長さｔは搬送波６の中心周波数の１周期とし、長さｔの１補正区間を１スロットと呼ぶことにする。したがって、商用周波数が定格周波数である時は、補正区間１０，１２は１スロットとなる。また、スペクトラム拡散符号の場合には、長さｔを１チップ長とする。
【００１４】
商用周波数が１スロット程度低下した時は、図４の（ａ）に示されるように、補正区間１０，１２は０スロットとなり、単位変調区間の長さ２Ｔは信号注入区間９の長さＤと信号休止区間１１の長さＤの合計の長さ２Ｄとなる。また、商用周波数が定格周波数である時は、図４の（ｂ）に示されるように、補正区間１０，１２はそれぞれ１スロットとなり、単位変調区間の長さ２Ｔは信号注入区間９の長さＤと信号休止区間１１の長さＤと補正区間１０，１２の長さ２ｔの合計の長さ（２Ｄ＋２ｔ）となる。商用周波数が１スロット程度上昇した時は、図４の（ｃ）に示されるように、補正区間１０，１２はそれぞれ２スロットとなり、単位変調区間の長さ２Ｔは信号注入区間９の長さＤと信号休止区間１１の長さＤと補正区間１０，１２の長さ４ｔの合計の長さ（２Ｄ＋４ｔ）となる。
【００１５】
図１に戻り、補正区間決定回路１３は定格周波数を中心に±数スロットの補正区間１０，１２の加減を決定するものであり、平均回路８によって検出された商用周波電圧３の平均１サイクル長に単位変調区間の１／２（Ｔ）が最も近くなるような補正区間１０，１２のスロット数を決定する。乗算器１４は搬送波発生回路４よりの搬送波６と拡散系列発生回路７よりのスペクトラム拡散用データ列とを乗算して、搬送波６を直接拡散させる。搬送波制御回路１５は、商用周波数クロック発生回路１よりの商用周波数クロック４に同期して動作し、乗算器１６への出力を制御すると共に、後述する２Ｔ移相回路１７及びスイッチ１８の切換を制御する。
【００１６】
送信する信号の電文構成は、図５に示されるように、送信開始を示すガード部１９と、補正区間１０，１２のスロット数を伝送する補正値部２０と、データを伝送するデータ部２１とから成る。なお、Ｓは信号注入区間９を示し、Ｎは信号休止区間１１を示し、ｔは信号が注入されない各１スロットの補正区間１０，１２を示す。ガード部１９及び補正値部２０の単位変調区間の長さ２Ｔは、その時の商用周波数が定格周波数であるか否かに関係なしに、定格周波数の時の長さ（２Ｄ＋２ｔ）に設定される。そして、データ部２１の単位変調区間の長さ２Ｔは、その時に補正区間決定回路１３により決定されたスロット数（図５では２ｔとして例示されている）を信号注入区間９（Ｓ）及び信号休止区間１１（Ｎ）の長さ２Ｄに加えた長さ（２Ｄ＋４ｔ）に設定される。したがって、商用周波数が定格周波数より±数スロット変動した時には、補正値部２０とデータ部２１との境界で変調速度が変化することになる。
【００１７】
図５に示されるような電文構成は搬送波制御回路１５の制御動作により達成される。すなわち、ガード部１９においては、データ入力端子ＴＤよりガード信号用データが入力され、その時、搬送波制御回路１５はスイッチ１８のａ接点側を閉じるようにしている。また、搬送波制御回路１５は２Ｔ移相回路１７の遅延時限２Ｔを（２Ｄ＋２ｔ）に設定する。前半変調区間の信号注入区間Ｓでは、搬送制御回路１５は乗算器１４の出力であるスペクトラム拡散信号をそのまま通し、乗算器１６に入力させる。このスペクトラム拡散信号は排他的オア回路２２の出力と乗算器１６により乗算されることによってガード信号となり、注入回路２３により配電線接続端子２を介して配電線に注入される。前半変調区間の補正区間ｔ、後半変調区間の信号休止区間Ｎ及び補正区間ｔでは、搬送制御回路１５は乗算器１４の出力であるスペクトラム拡散信号を遮断し、配電線には信号が注入されないようにする。
【００１８】
補正値部２０においては、搬送波制御回路１５はスイッチ１８のｂ接点側を閉じるようにする。それにより、補正区間決定回路１３が補正区間を２スロットに決定していると仮定すると、このスロット数が補正値として排他的オア回路２２に入力される。また、搬送波制御回路１５は２Ｔ移相回路１７の遅延時限２Ｔを（２Ｄ＋２ｔ）に設定する。前半変調区間の信号注入区間Ｓでは、搬送制御回路１５は乗算器１４の出力であるスペクトラム拡散信号をそのまま通し、乗算器１６に入力させる。このスペクトラム拡散信号は排他的オア回路２２の出力（１単位変調区間前の値との差をとったもので、差がなければ＋１、差があれば−１）と乗算器１６により乗算されることによって補正区間のスロット数により差動位相変調された補正値変調信号となり、注入回路２３により配電線接続端子２を介して配電線に注入される。前半変調区間の補正区間ｔ、後半変調区間の信号休止区間Ｎ及び補正区間ｔでは、搬送制御回路１５は乗算器１４の出力であるスペクトラム拡散信号を遮断し、配電線には信号が注入されないようにする。
【００１９】
データ部２１においては、データ入力端子ＴＤより送信すべきデータが入力され、その時、搬送波制御回路１５はスイッチ１８のａ接点側を閉じるようにする。それにより、このデータが排他的オア回路２２に入力される。また、搬送波制御回路１５は、補正区間決定回路１３が補正区間を２スロットに決定していることに応じて２Ｔ移相回路１７の遅延時限２Ｔを（２Ｄ＋４ｔ）に設定する。前半変調区間の信号注入区間Ｓでは、搬送制御回路１５は乗算器１４の出力であるスペクトラム拡散信号をそのまま通し、乗算器１６に入力させる。このスペクトラム拡散信号は排他的オア回路２２の出力（１単位変調区間前のデータとの差をとったもので、差がなければ＋１、差があれば−１）と乗算器１６により乗算されることによってデータにより差動位相変調されたデータ変調信号となり、注入回路２３により配電線接続端子２を介して配電線に注入される。前半変調区間の補正区間２ｔ、後半変調区間の信号休止区間Ｎ及び補正区間２ｔでは、搬送制御回路１５は乗算器１４の出力であるスペクトラム拡散信号を遮断し、配電線には信号が注入されないようにする。
【００２０】
図６は、本発明の実施の一形態における受信部を示す図である。この受信部は図１の送信部から送られてくる信号を受信するものであり、送信部における商用周波数クロック発生回路１のような商用周波同期回路を備えてはいない。
【００２１】
配電線接続端子２４に接続されたバンドパスフィルタ２５は搬送波周波数帯域の受信信号のみを通し、同期減算回路２６に出力する。同期減算回路２６は、遅延時限がＤであるＤ移相回路２７、遅延時限がａｔ（ａは補正値として送信されたスロット数）であるａｔ移相回路２８、インバータ２９及び加算器３０から成るもので、バンドパスフィルタ２５の現在の出力より時限（Ｄ＋ａｔ）前、すなわち商用周波電圧３の１サイクル前の出力を減算する。これにより、（信号注入区間９＋補正区間１０）で受信される（受信信号＋高調波雑音）と、（信号休止区間１１＋補正区間１２）で受信される（高調波雑音）との差が演算されるので、高調波雑音は相殺されて０となる。遅延乗算回路３１は、遅延時限が２Ｄである２Ｄ移相回路３２、遅延時限が２ａｔ（ａは補正値として送信されたスロット数）である２ａｔ移相回路３３及び乗算器３４から成るもので、同期減算回路２６の現在の出力と１単位変調区間（２Ｔ＝２Ｄ＋２ａｔ）前の出力とを乗算することにより受信信号を逆拡散して、復調する。ローパスフィルタ３５は遅延乗算回路３１の出力より有害な高周波成分を除去し、データ出力端子３６より出力する。また、補正値検出回路３７は受信信号の補正値部２０から補正値（スロット数）を検出し、検出した補正値をａｔ移相回路２８及び２ａｔ移相回路３３に送り、それらの遅延時間ａｔ及び２ａｔにおけるａを設定することにより遅延時間を変更させる。例えば、補正値ａが２であれば、ａｔ移相回路２８の遅延時間を２ｔとし、２ａｔ移相回路３３の遅延時間を４ｔとする。
【００２２】
なお、受信信号のガード部１９及び補正値部２０を受信する段階では、補正値検出回路３７は、まだ補正値を検出できないので、定格周波数時の１スロットを出力する。したがって、受信信号のガード部１９及び補正値部２０は定格周波数時の単位変調区間（補正区間１０，１２がそれぞれ１スロット）にて復調処理され、その後、データ部２１は補正値により変更された単位変調区間にて復調処理される。
【００２３】
以上のように、受信信号のデータ部２１の復調に際しては、単位変調区間が商用周波電圧３の周波数変動に追従したものとなるので、同期減算による高調波雑音の除去を効果的に行うことができる。ガード部１９は数単位変調区間から構成され、その検出はある程度曖昧に判定することが許されるが、データ部２１は１単位変調区間毎に情報が集約されており、よりノイズの影響を受けやすいため、送信された補正値による単位変調区間の変更は有効であり、さらに誤り検出処理を加えることで、十分なデータの信頼性を確保することができる。また、受信部には商用周波同期回路を必要としないので、送受信の整合を不要にすることができる。
【００２４】
以上の図１〜６の実施形態の説明では、２次変調にスペクトラム直接拡散を用いているが、１次変調のみでも良いし、１次変調も差動位相変調方式には限らない。
【００２５】
図１〜６において説明した実施形態は、図５に示されるように補正値部２０を有する電文構成を用いるものであるが、図７に示されるように、補正値部２０を有しない、ガード部３８とデータ部３９のみから成る電文構成を用いる実施形態とすることもできる。この実施形態では、送信部は図１からスイッチ１８を削除した構成のものであり、ガード部３８を送信する前に、補正区間決定回路１３は、平均回路８によって検出された商用周波電圧３の平均１サイクル長に単位変調区間の１／２（Ｔ）が最も近くなるような補正区間１０，１２のスロット数を決定する。決定されたスロット数が仮に２であったとすれば、搬送波制御回路１５は、補正区間決定回路１３が補正区間を２スロットに決定していることに応じて２Ｔ移相回路１７の遅延時限２Ｔを（２Ｄ＋４ｔ）に設定する。データ部３９の送信に際しても同様に、搬送波制御回路１５は補正区間決定回路１３が決定しているスロット数に応じて２Ｔ移相回路１７の遅延時限２Ｔをに設定する。
【００２６】
一方、受信部は、図８に示されるように、補正区間１０，１２の最大スロット数に等しい同期減算回路２６ａ〜２６ｃ、遅延乗算回路３１ａ〜３１ｃ及びローパスフィルタ３５ａ〜３５ｃの組数を有する。ローパスフィルタ３１ａ〜３１ｃの出力は加算器４０により加算され、データ出力端子３６より出力される。同期減算回路２６ａ〜２６ｃの移相回路４１ａ〜４１ｃの遅延時間はＤ，（Ｄ＋ｔ），（Ｄ＋２ｔ）にそれぞれ予め設定され、遅延乗算回路３１ａ〜３１ｃの移相回路４２ａ〜４２ｃの遅延時間も２Ｄ，２（Ｄ＋ｔ），２（Ｄ＋２ｔ）にそれぞれ予め設定されている。なお、２９ａ〜２９ｃはインバータ、３０ａ〜３０ｃは加算器、３４ａ〜３４ｃは乗算器である。
【００２７】
例えば、商用周波電圧３の周波数が定格周波数よりも低下して、１周期が１スロット分長くなった場合には、送信部における単位変調区間の１／２の長さ（Ｔ）は（Ｄ＋２ｔ）に、単位変調区間の長さ（２Ｔ）は（２Ｄ＋４ｔ）に、それぞれ設定されるので、受信部の同期減算回路２６ａと遅延乗算回路３１ａにおける演算結果は図９のようになり、遅延乗算回路３１ａにおいてはその入力信号と２Ｔ（＝Ｓ＋Ｎ）遅れの信号とではスペクトラム拡散の符号同期がとれていないため、その乗算結果は単位変調区間でローパスフィルタリングするとゼロとなる。
【００２８】
同様に、同期減算回路２６ｂと遅延乗算回路３１ｂにおける演算結果は図１０のようになり、遅延乗算回路３１ｂにおいてはその入力信号と２Ｔ（＝Ｓ＋Ｎ＋２ｔ）遅れの信号とではスペクトラム拡散の符号同期がとれていないため、その乗算結果は単位変調区間でローパスフィルタリングするとゼロとなる。
【００２９】
他方、同期減算回路２６ｃと遅延乗算回路３１ｃにおける演算結果は図１１のようになり、遅延乗算回路３１ｃにおいてはその入力信号と２Ｔ（＝Ｓ＋Ｎ＋４ｔ）遅れの信号とではスペクトラム拡散の符号同期がとれているため、その乗算結果は復調されたものとなる。
【００３０】
受信信号のガード部３８の復調段階において十分な復調結果が得られる同期減算回路、遅延乗算回路及びローパスフィルタの組が判明するので、データ部３９の復調処理はその組のみを継続すれば良い。
【００３１】
図７〜１１で説明した実施形態によれば、電文構成における補正値部を不要にできるので、電文構成を短くすることができる。
【００３２】
以上の図７〜１１の実施形態では、１次変調は差動位相変調方式に限らない。
【００３３】
なお、本発明において、配電線とは、電力会社の配電線に限らず、交流電力を供給するすべての電力線を包含するものである。
【００３４】
また、商用周波電圧の２サイクルを単位変調区間とするばかりではなく、２ｎサイクル（ｎは１より大きい整数）を単位変調区間としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単位変調区間の前半変調区間を長さ固定の信号注入区間と該信号注入区間に続く補正区間より構成し、後半変調区間を長さ固定の信号休止区間と該信号休止区間に続く補正区間により構成し、送信側では、前記信号休止区間及び前記２つの補正区間に信号を注入せず、前記補正区間の長さを、商用周波の１周期に応じて加減するようにしたから、高調波雑音の除去を効果的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である配電線搬送方法を実施するための送信部の一例を示すブロック図である。
【図２】配電線の商用周波電圧と図１に示される送信部における波形との関係を示す図である。
【図３】配電線の商用周波電圧と単位変調区間等との関係を示す図である。
【図４】単位変調区間と補正区間のスロット数との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の一形態にて使用される電文構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の一形態である配電線搬送方法を実施するための受信部の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の他の形態にて使用される電文構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の他の形態である配電線搬送方法を実施するための受信部の一例を示すブロック図である。
【図９】図８の第１の復調手段により復調結果を示す図である。
【図１０】図８の第２の復調手段により復調結果を示す図である。
【図１１】図８の第３の復調手段により復調結果を示す図である。
【符号の説明】
１  商用周波数クロック発生回路
２  配電線接続端子
３  商用周波電圧
４  商用周波数クロック
５  搬送波発生回路
６  搬送波
７  拡散系列発生回路
８  平均回路
９  信号注入区間
１０，１２  補正区間
１１  信号休止区間
１３  補正区間決定回路
１４，１６  乗算器
１５  搬送波制御回路
１７  ２Ｔ移相回路
１８  スイッチ
１９  ガード部
２０  補正値部
２１  データ部
２２  排他的オア回路
２３  注入回路
２４  配電線接続端子
２５  バンドパスフィルタ
２６，２６ａ〜２６ｃ  同期減算回路
２７  Ｄ移相回路
２８  ａｔ移相回路
３０  加算器
３１，３１ａ〜３１ｃ  遅延乗算回路
３３  遅延乗算回路（１Ｔ）
３２  ２Ｄ移相回路
３３  ２ａｔ移相回路
３４  乗算器
３６  データ出力端子
３７  補正値検出回路
４０  加算器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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