(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信用データを複数のビット列に分割するデータ分割器、このデータ分割器により分割されたデータをＱＡＭ変調し実部と虚部のデータに割り当てるＱＡＭエンコーダ、実部と虚部に割り当てられたデータのうち同じデータを同時に異なる複数の周波数成分に割り当て、この複数の周波数成分に割り当てられたデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換回路、この逆フーリエ変換回路によるパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路、このパラレル−シリアル変換回路によるシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／Ａコンバータによるアナログ信号を電力線へ送信する送信器と、
前記電力線から受信したアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータによるシリアルデータをパラレル変換するシリアル−パラレル変換回路、このシリアル−パラレル変換回路によるパラレルデータをフーリエ変換するフーリエ変換回路、このフーリエ変換回路によるデータをＱＡＭの信号として復調するＱＡＭデコーダ、このＱＡＭデコーダにより復調された分割データを結合するデータ結合器を有し、このデータ結合器によるデータを受信データとする受信器と、
を備えたことを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項２】
前記ＱＡＭエンコーダによるデータ変調において、信号点の個数を指定して伝送速度を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項３】
前記電力線搬送通信装置に配電線を用い、宅外と宅内のキャリア周波数帯域をずらすことを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項４】
送信用データを複数のビット列に分割するデータ分割器、このデータ分割器により分割されたデータを変調する変調器、この変調器により変調されたデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換回路、この逆フーリエ変換回路によるパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路、このパラレル−シリアル変換回路によるシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／Ａコンバータによるアナログ信号を電力線へ送信する送信器と、前記電力線から受信したアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータによるシリアルデータをパラレル変換するシリアル−パラレル変換回路、このシリアル−パラレル変換回路によるパラレルデータをフーリエ変換するフーリエ変換回路、このフーリエ変換回路によるデータを復調する復調器、この復調器により復調された分割データを結合するデータ結合器を有し、このデータ結合器によるデータを受信データとする受信器とを備える電力線搬送通信装置が複数個設置され、各電力線搬送通信装置を局とし、各局間で相互に通信するＮ対Ｎの通信において、
利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、各局との通信に共通的に使用できるキャリア周波数の位置を求める工程、を有することを特徴とする電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項５】
送信用データを複数のビット列に分割するデータ分割器、このデータ分割器により分割されたデータを変調する変調器、この変調器により変調されたデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換回路、この逆フーリエ変換回路によるパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路、このパラレル−シリアル変換回路によるシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／Ａコンバータによるアナログ信号を電力線へ送信する送信器と、前記電力線から受信したアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータによるシリアルデータをパラレル変換するシリアル−パラレル変換回路、このシリアル−パラレル変換回路によるパラレルデータをフーリエ変換するフーリエ変換回路、このフーリエ変換回路によるデータを復調する復調器、この復調器により復調された分割データを結合するデータ結合器を有し、このデータ結合器によるデータを受信データとする受信器とを備える電力線搬送通信装置が複数個設置され、各電力線搬送通信装置を中継局の介在する局とし、各局間で相互に通信するＮ対Ｎの通信において、
利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、最も他局と通信可能なキャリア数が多い局を中継局に設定する工程、を有することを特徴とする電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項６】
上記請求項４記載の通信制御方法と上記請求項５記載の通信制御方法を比較して、伝送速度が速くなる通信制御方法を採用することを特徴とする電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項７】
複数の周波数からなるキャリアを有し、電力線の通信環境に応じて、各局間で通信するキャリアの周波数を選択することを特徴とする請求項４記載の電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項８】
電力線の通信環境に応じて、各局間で通信するキャリアの信号点の個数を変更することを特徴とする請求項４または請求項７記載の電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項９】
各局間で通信するデータを複数のキャリアに分割することを特徴とする請求項７または請求項８記載の電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項１０】
各局の通信設定用のキャリアを有することを特徴とする請求項７〜９記載の電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項１１】
電力線搬送通信装置の電源投入時または電源投入後一定時間間隔で通信状態を調査し、周波数の選定、またはキャリアの信号点の個数を変更することを特徴とする請求項７〜１０記載の電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【請求項１２】
前記電力線搬送通信装置とは別に電力線の通信状態を調査し、周波数の選定を行う検出手段を備え、前記検出手段により電力線搬送通信装置の通信するキャリアの周波数を選定することを特徴とする請求項７〜１０記載の電力線搬送通信装置の通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力線に複数の周波数スペクトルを有する搬送波を重畳して、電力線のノイズ環境、減衰環境に応じた通信制御を行う電力線搬送通信装置およびその通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、電力線搬送装置はビルや家庭、工場などの様々な場所で電力線に接続され使用される。一方、一般の電力線には多種多様な電気機器が接続されているため、各電力線のインピーダンス、ノイズ、減衰量は接続される電気機器によって異なるものである。
【０００３】
例えば、ノイズについては、電力線にインバータ照明機器が接続された場合には、電力線に漏洩するノイズはインバータ照明機器の各製造メーカのフィルタ設計によって異なり、さらに、調光式のインバータ照明機器では調光の度合いにより、電力線に漏洩するノイズが変化する。
【０００４】
このように電力線を通信媒体とした電力線搬送通信では、専用線のような閉じた系の通信ではなく、一般に開放された系での通信であるため、様々な障害が発生する。このため、送信された信号が伝送中に減衰し、受信点まで届かない場合や、電力線上のノイズが大きく、受信点での信号レベルとノイズレベルの識別ができないため通信が行えなくなる等の通信障害が発生してしまうことがある。
そこで、この通信障害を解決するために、従来より各種提案が行われている。
【０００５】
図３２は例えば特開昭６２−１０７５３８号公報に示された従来の電力線搬送装置のシステムブロック図、図２２はこの電力線搬送装置の従通信装置の周波数自動決定動作のフローチャートである。
図おいて、５１は主通信装置、５２は制御部、５３は送信部、５４は発振部、５５は送受信切換部、５６は受信部、５７は復調部、５８は受信信号強度測定部、５９は従通信装置、６０は制御部、６１は送信部、６２は発振部、６３は送受信切換部、６４は受信部、６５は復調部である。６６は信号伝送路となる電力線、６７及び６８は電源挿込みプラグ、６９及び７０はコンセントである。
【０００６】
次に、動作について説明する。
まず、主通信装置５１及び従通信装置５９の駆動電力はコンセント６９、７０に挿入された電源挿込みプラグ６７、６８を通じて供給される。さらに、通信信号もこの部分を通し、電力線６６を介して送受信される。ここで、送受信切換部５５が送信側、送受信切換部６３が受信側に接続された場合について説明する。
【０００７】
通信内容である制御信号は制御対象及び通信装置の制御に必要なデータを持ち、制御部５２から発せられる。この制御信号は、発振部５４からの搬送波に送信部５３で変調・増幅を行い、高周波の通信信号となり、送受信切換部５５、電源挿込みプラグ６７、コンセント６９を介して電力線６６に出力される。この通信信号は、コンセント７０、電源挿込みプラグ６８、送受信切換部６３を介して受信部６４に入る。
【０００８】
受信部６４において、通信信号選択、増幅を行い、復調部６５にて搬送波成分を取り除き、制御信号を取り出し、制御部６０に入り、制御信号の内容にそって制御対象及び通信装置の制御が行われる。
送受信切換部５５が受信側、送受信切換部６３が送信側に接続された場合は、５２を６０、５３を６１、５４を６２、５５を６３、６７を６８、６９を７０、７０を６９、６８を６７、６３を５５、６４を５６、６５を５７、６０を５２とそれぞれ置き換えれば同様の動作で逆方向の通信を行う。
【０００９】
次に、主通信装置１の周波数自動決定動作を図３２、図３３を用いて説明する。まず、制御部５２にあるカウンタＮ及び受信信号測定部５８で測定された受信信号強度を格納するα及びαが最大の時のＮの値を格納するＮmaxをクリアする。次にＮを１つ進め、Ｎの値に対応する周波数の信号を発振部５４で発振させ、これに制御部５２より発せられるアドレス１で変調をかけ、送信部５３より送受信切換部５５を経て電力線６６に送信し、一定時間後送信を中止する。Ｎを１つ進める動作から、ここまでの動作を、送信状態とする。
【００１０】
次に受信部５６をＮの値に対応する周波数に同調させ、従通信装置５９からの信号を待つ。この状態を信号待ち受け状態とする。この時、従通信装置５９が主通信装置５１より送信されたアドレス１で変調された通信信号を受信していれば、従通信装置５９よりアドレス１で変調された信号が送信されているので、これを復調部５７にて検出し、受信信号強度測定部５８にて、この信号の強度を測定し、測定値がαより大きければαに格納し、その時のＮの値をＮmaxに格納する。
【００１１】
また、測定値がαより小さい場合には、α、Ｎmax共にそのままである。アドレス１で変調された通信信号が検出されていない場合は、一定時間経過後、受信を中止し、Ｘ≧Ｎならば、Ｎを１つ進め送信状態に戻る。Ｘ＜Ｎならば、次にαの値を判定し、α＝０であれば、エラー表示をし、通信を中止する。α＝０であれば、Ｎmaxの値に対応する周波数の信号を発振部５４で発振させ、これに制御部５２より発せられるアドレス２で変調をかけ、送信部５３より送受信切換部５５を経て電力線６６に一定時間送信する。
【００１２】
次に、受信部５６をＮmaxの値に対応する周波数に同調させる。この時、従通信装置５９が主通信装置５１より送信されたアドレス２で変調された通信信号を受信していれば、前述の様に従通信装置５９よりアドレス２で変調された通信信号が送信されているので、これを復調部５７にて検出し、通常動作に移る。アドレス２で変調された通信信号を検出されない場合は、一定時間経過後、エラー表示をし、通信を中止する。
【００１３】
以上のように、この電力線搬送装置によれば、未知の電力線環境（インピーダンス、ノイズ、減衰など）において、電力線搬送装置を使用する場合には、送信する信号周波数を高低に自動的に掃引または切り替え、通信可能な周波数を選定し、主通信装置（主局）と従通信装置（従局）を同調させることにより、通信を確保することができる。
【００１４】
また、別の従来技術として、図３４は特開昭６０−８３４４４号公報に示された電力線通信装置の構成図である。
図において、７１は電力線通信装置、７２は制御回路、７３は信号入力端子、７４は直接拡散変調器、７５は結合回路、７６は復調回路、７７は信号出力端子、７８は電力線である。
【００１５】
次に、動作について説明する。
まず、電力線７８への送信動作については、制御回路７６の出力信号が直接拡散変調器７４の信号入力端子７３に入力され、所定の拡散範囲に周波数範囲が拡大され、結合回路７５を介し電力線７８へ送信される。
電力線７８からの受信動作については、復調回路７６が結合回路７５を介して受信した直接拡散された信号を復調し、この復調されたデータを信号出力端子７７へ出力し、このデータが制御回路７２へ入力される。
【００１６】
以上のように、この電力線通信装置によれば、送信信号を周波数拡散することにより、通信を確保できるという効果がある。すなわち、１つの周波数で通信する場合に起こりうる、例えば、その通信に用いる信号帯域にノイズがあった場合や、その信号帯域が低インピーダンスであり、信号を重畳できないような電力線であった場合でも、信号が周波数軸上で拡散されているため、他の信号帯域により通信を行うことができる。
【００１７】
また、別の従来技術による信頼性向上策として、無線による通信方式として、複数搬送波による通信方式が提案されている。
図３５は、特開昭５５−７３１４７号公報に示された複数搬送波通信方法の説明図であり、図において、７９は発振器、８０は変調器群、８１は送信機アンテナ、８２は信号入力端子、８３は受信器アンテナ、８４は復調器群、８５は再生器である。
【００１８】
次に、動作について説明する。
発振器７９は複数の周波数を出力し、変調器群８０の各々の変調器へ搬送波を供給する。また、信号入力端子８２に入力された信号は変調器群８０に入力され、発振器７９からの複数の搬送波により変調された無線信号となり、送信器アンテナ８１を経て空間へ放出される。
【００１９】
この放出された無線信号は受信器アンテナ８３により受信され、復調器群８４により復調され、再生器８５に各々入力される。再生器８５では復調器群８４の信号を電圧加算し、雑音に関しては電力加算を行い合成する。
この従来の複数搬送波通信方法によれば、単一周波数雑音を避け、出力レベルを大きくすることなくＳ／Ｎを改善することが可能になる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の電力線搬送装置では、以下のような問題点があった。
まず、特開昭６２−１０７５３８号公報の信号周波数選定方式では、ノイズが時間的に変動し、過大なノイズが発生したり、減衰周波数が変化したりする場合には、主通信装置５１は送信する信号周波数を自動的に切り替えるが、主通信装置５１と従通信装置５９との間で通信周波数を同調させる手順が必要であり、電力線６６の周波数特性が頻繁に変化するような場合には、その変化のたびに、同調させる必要があり、同調している期間は一定のレスポンスでの安定した通信ができないという問題点があった。
【００２１】
また、電力線６６のノイズなどでＳ／Ｎが悪化し、通信が不可能な場合には通信装置がエラー表示をして通信を中止してしまうという問題点があった。
さらに、主通信装置５１と従通信装置５９の１対１の通信では同調が容易であるが、Ｎ対Ｎの通信では同調が困難であるという問題点もあった。
また、キャリアの周波数毎に信号の出力を変更する手段や伝送速度を変更する手段を持たないため、電力線搬送の法規制に合わせた出力ができないという問題点があった。なお、キャリアは電力線上においてデータを伝送する波形を示す。
【００２２】
また、特開昭６０−８３４４４号公報の電力線通信装置では、電力線７８を使用した通信において直接拡散によるスペクトラム拡散通信（以下、ＳＳ通信という）が行われるが、電力線７８上の周波数ゲイン特性や雑音は電力線７８に接続されている様々な電気機器の運転状況により時々刻々変化し、拡散した周波数範囲中広い範囲で信号の伝達が不能となったり、信号帯域内での大幅な位相変化、また、広い範囲に雑音が出現する場合があり、このような電力線環境においては、復調にある程度の信号帯域幅と位相の直線性が必要な直接拡散方式のＳＳ通信ではその拡散による復調利得のメリットを生かすことができず、信頼性高く通信を行うことはできないという問題点があった。
また、特定の周波数のみに出力することができないため、他の電力線搬送通信の装置を妨害することがあるという問題点もあった。
【００２３】
また、特開昭５５−７３１４７号公報の複数搬送波通信方法では、信号は搬送波の数ｎ倍となり、雑音はｎ1/2となり、見かけ上のＳ／Ｎが改善されるが、この技術を電力線通信に応用した場合、先に述べたように信号は搬送波毎に異なった位相ひずみや振幅ひずみを受けることがあり、例えば周波数によっては互いに位相が１８０度ずれることがある。すなわち、再生器８５により単純に電圧加算しただけでは却って歪みを増加することになり、通信品質が悪化するという問題点があった。
【００２４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電力線のノイズや減衰量が周波数特性を持っていたり、その特性が時間的に変動した場合でも、伝送速度、信頼性、周波数利用効率が高くなるようなキャリアを選定し、信号のＳ／Ｎが悪い状態でも常に伝送局間の通信を可能にする電力線搬送通信装置とその通信制御方法を得るものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力線搬送通信装置は、送信用データを複数のビット列に分割するデータ分割器、このデータ分割器により分割されたデータをＱＡＭ変調し実部と虚部のデータに割り当てるＱＡＭエンコーダ、実部と虚部に割り当てられたデータのうち同じデータを同時に異なる複数の周波数成分に割り当て、この複数の周波数成分に割り当てられたデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換回路、この逆フーリエ変換回路によるパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路、このパラレル−シリアル変換回路によるシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／Ａコンバータによるアナログ信号を電力線へ送信する送信器と、前記電力線から受信したアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータによるシリアルデータをパラレル変換するシリアル−パラレル変換回路、このシリアル−パラレル変換回路によるパラレルデータをフーリエ変換するフーリエ変換回路、このフーリエ変換回路によるデータをＱＡＭの信号として復調するＱＡＭデコーダ、このＱＡＭデコーダにより復調された分割データを結合するデータ結合器を有し、このデータ結合器によるデータを受信データとする受信器とを備えたものである。
【００２６】
また、ＱＡＭエンコーダによるデータ変調において、信号点の個数を指定して伝送速度を切り替えるものである。
【００２７】
また、電力線搬送通信装置に配電線を用い、宅外と宅内のキャリア周波数帯域をずらすものである。
【００２８】
また、この発明に係る電力線搬送通信装置の通信制御方法は、送信用データを複数のビット列に分割するデータ分割器、このデータ分割器により分割されたデータを変調する変調器、この変調器により変調されたデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換回路、この逆フーリエ変換回路によるパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路、このパラレル−シリアル変換回路によるシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／Ａコンバータによるアナログ信号を電力線へ送信する送信器と、前記電力線から受信したアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータによるシリアルデータをパラレル変換するシリアル−パラレル変換回路、このシリアル−パラレル変換回路によるパラレルデータをフーリエ変換するフーリエ変換回路、このフーリエ変換回路によるデータを復調する復調器、この復調器により復調された分割データを結合するデータ結合器を有し、このデータ結合器によるデータを受信データとする受信器とを備える電力線搬送通信装置が複数個設置され、各電力線搬送通信装置を局とし、各局間で相互に通信するＮ対Ｎの通信において、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、各局との通信に共通的に使用できるキャリア周波数の位置を求める工程、を有するものである。
【００２９】
また、送信用データを複数のビット列に分割するデータ分割器、このデータ分割器により分割されたデータを変調する変調器、この変調器により変調されたデータを逆フーリエ変換する逆フーリエ変換回路、この逆フーリエ変換回路によるパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路、このパラレル−シリアル変換回路によるシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータを有し、このＤ／Ａコンバータによるアナログ信号を電力線へ送信する送信器と、前記電力線から受信したアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、このＡ／Ｄコンバータによるシリアルデータをパラレル変換するシリアル−パラレル変換回路、このシリアル−パラレル変換回路によるパラレルデータをフーリエ変換するフーリエ変換回路、このフーリエ変換回路によるデータを復調する復調器、この復調器により復調された分割データを結合するデータ結合器を有し、このデータ結合器によるデータを受信データとする受信器とを備える電力線搬送通信装置が複数個設置され、各電力線搬送通信装置を中継局の介在する局とし、各局間で相互に通信するＮ対Ｎの通信において、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、最も他局と通信可能なキャリア数が多い局を中継局に設定する工程、を有するものである。
【００３０】
また、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、各局との通信に共通的に使用できるキャリア周波数の位置を求める工程を有する上記通信制御方法と、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、最も他局と通信可能なキャリア数が多い局を中継局に設定する工程を有する上記通信制御方法を比較して、伝送速度が速くなる通信制御方法を採用するものである。
【００３１】
また、複数の周波数からなるキャリアを有し、電力線の通信環境に応じて、各局間で通信するキャリアの周波数を選択するものである。
【００３２】
また、電力線の通信環境に応じて、各局間で通信するキャリアの信号点の個数を変更するものである。
【００３３】
また、各局間で通信するデータを複数のキャリアに分割するものである。
【００３４】
また、各局の通信設定用のキャリアを有するものである。
【００３５】
また、電力線搬送通信装置の電源投入時または電源投入後一定時間間隔で通信状態を調査し、周波数の選定、またはキャリアの信号点の個数を変更するものである。
【００３６】
また、電力線搬送通信装置とは別に電力線の通信状態を調査し、周波数の選定を行う検出手段を備え、検出手段により電力線搬送通信装置の通信するキャリアの周波数を選定するものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である電力線搬送通信装置の全体構成図、図２はこの電力線搬送通信装置の送信器の構成をデータの流れにより説明した図、図３はこの電力線搬送通信装置の受信器の構成をデータの流れにより説明した図である。
【００３８】
図において、１１は入力データを複数のビット列に分割するデータ分割器、１２はデータ分割器１１により分割されたデータをＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）コード化するＱＡＭエンコーダであり、変調器を示す。１３はＱＡＭコードを逆フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）し、周波数軸データを時間軸データに変換する回路（以下、ＩＦＦＴという）、１４はＩＦＦＴ１３から出力されたパラレルデータをシリアル変換するパラレル−シリアル変換回路（以下、Ｐ／Ｓという）である。
【００３９】
１５はＰ／Ｓ１４のシリアルデータをアナログ変換するＤ／Ａコンバータ、１６は送信用の増幅器（以下、送信ＡＭＰという）、１７は送信用のローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）、１８は電力線結合回路、３１は電力線であり、Ｄ／Ａコンバータ１５から出力されたアナログ波形を送信ＡＭＰ１６とＬＰＦ１７により波形整形して、電力線結合回路１８を介して電力線３１へ出力する。
２８は送信ＡＭＰ１６に接続され、送信周波数を設定する送信出力コントローラ、２９はＤ／Ａコンバータ１５に接続される発信器である。
以上より、送信側の回路が構成される。
【００４０】
１９は受信用のローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）、２０は受信用の増幅器（以下、受信ＡＭＰという）、２１はサンプルホールド回路、２２はＡ／Ｄコンバータであり、電力線３１から電力線結合回路１８を介して受信したアナログ波形に対しＬＰＦ１９により高周波ノイズ成分を除去し、受信ＡＭＰ２０によりＡ／Ｄコンバータの制御範囲に入るような電圧レベルに変換し、サンプルホールド回路２１によりＡ／Ｄコンバータ２２の変換時間を保持し、Ａ／Ｄコンバータ２２へ入力する。
【００４１】
２３はＡ／Ｄコンバータ２２から出力されたシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアル−パラレル変換回路（以下、Ｓ／Ｐという）、２４はパラレルデータをフーリエ変換し、時間軸データを周波数軸データに変換する回路（以下、ＦＦＴという）、２５はＦＦＴ２４による各周波数帯域毎のデータをデータ化するＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）デコーダであり、復調器を示す。２６はＱＡＭデコーダ２５により得られたデータを合成するデータ合成器である。
３０はサンプルホールド回路２１およびＦＦＴ２４に接続される発信器である。
以上より、データを受信する受信側の回路が構成される。
よって、この送受信回路から電力線搬送通信装置２７が構成される。
【００４２】
次に、図２を用いて送信器側のデータの流れについて説明する。
まず、送信したいシリアルデータをデータ分割器１１により適当な長さのビット毎に分割する。例えば、２ビットずつに分割する場合には、「００１０１１１１０１１０」というデータであれば、「００」、「１０」、「１１」、「１１」、「０１」、「１０」のように分割する。この分割したデータを４つの信号点を持つＱＡＭエンコーダ１２に入力すると、実部と虚部に分けて各データをＨ１のように割り当てることができる。なお、入力するデータは２のべき乗個とする。
【００４３】
その後、このデータをＩＦＦＴ１３により虚部のデータが発生しないようなデータ列に変更するために、Ｈ２のような形式に割り当てる。これを逆フーリエ変換することにより、実部のデータが得られる。これが時間軸波形になる。このデータをＰ／Ｓ１４によりシリアル変換し、一定のサンプリング時間でＤ／Ａコンバータ１５から出力することにより、電力線３１に重畳する伝送波形を得ることができる。そして、この伝送波形を送信ＡＭＰ１６、ＬＰＦ１７、電力線結合回路１８を介して電力線３１へ出力する。
【００４４】
次に、図３を用いて受信器側のデータの流れについて説明する。
受信器の動作は、送信器の逆の動作を行う。まず、電力線３１から電力線結合回路１８、ＬＰＦ１９、受信ＡＭＰ２０を介して受信したアナログ波形をサンプルホールド回路２１により一定のサンプリング時間でとりこみ、Ａ／Ｄコンバータ２２によりデジタル化し、Ｓ／Ｐ２３により各ビットをパラレル変換する。
【００４５】
そして、このデータにＦＦＴ２４によりフーリエ変換をかけることで、複素数のＦＦＴデータが得られる。このデータをＱＡＭデコーダ２５によりＱＡＭの信号としてデコードすることにより、受信データが得られる。最後に、データ合成器２６により分割したデータを順に並べることにより、受信データを得ることができる。
【００４６】
以上が基本的な構成・動作であるが、各家庭において、この電力線搬送通信装置２７を設置した場合には、隣家にその信号が漏洩し、隣家の機器を動作させてしまう可能性がある。そこで、これを回避するために、（１）各機器毎に個別に設定可能なコードを付加する機能を設け、同じ通信キャリアを受信しても、そのコードの差違によって受信しないようにするソフトウエア上の処理機能を付加することや、（２）既に存在しているキャリアを自動的に検知し、そのキャリア以外の通信キャリアを自動、または手動で設定すること、などを行う。
【００４７】
実施の形態２．
この実施の形態２では、キャリアの周波数毎に信号の出力を変更し、電力線搬送の法規制に合わせて出力を行う場合について説明する。図については、図１を使用する。
送信出力コントローラ２８による送信周波数に従って、送信ＡＭＰ１６に対して出力電圧レベルを設定可能とする。
【００４８】
そこで、日本の電波法の電波法施工規則４６条に規定された変調波の方式にスペクトラム拡散方式を用いる一般搬送式デジタル伝送装置または特別搬送式デジタル伝送装置の送信装置の条件は「１０ＫＨｚ〜４５０ＫＨｚの間の周波数を用いる場合には、１０ＫＨｚ幅の搬送波出力の定格値を１０ｍＷ以下とする。但し、拡散範囲が１０ＫHｚ〜２００ＫHｚの間の場合は３０ｍＷ以下とする」であるため、使用する周波数範囲が１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの間である場合は送信アンプ１６を３０ｍＷの出力モードに設定し、１０ＫＨｚ〜４５０ＫＨｚまでの場合は１０ｍＷに設定する。これにより、法規制内で最大の出力レベルで電力線３１へ信号を出力することが可能となる。
【００４９】
また、電力線３１のノイズレベルが低く、伝送エラーが発生しない場合には、出力レベルを低下させることにより、送信に必要な電力を削減することも可能になる。
さらに、今後の法律の改正等に対しても柔軟に対応することが可能になる。
【００５０】
実施の形態３．
この実施の形態３では、特定の周波数のみ出力する場合について説明する。図については、図１、図２を使用する。
ＱＡＭエンコーダ１２に対して「出力変調周波数の指定」をすることにより、データ分割器１１からＱＡＭエンコーダ１２に入力されたデータを指定した周波数のキャリアに対して出力しないように設定する。
【００５１】
例えば、Ｈ２のデータにおいて、２次トーンの部分を出力しないようにする場合には、２次トーンを出力するデータの実部（Ｒｅ）と虚部（Ｉｍ）の両方に０を挿入して、２次トーンを使用しないようにし、Ｈ２の２次トーンの部分に入るべきであったデータを３次トーン側にずらし、３次トーン側に出力する伝送波形のキャリアを選択する。これにより、出力する伝送波形のキャリアを選択することができる。
以上のように、送信したいトーンにのみデータを載せることにより、特定の周波数のみ出力することが可能になる。
【００５２】
これにより、国別の法規制によって各国毎に使用可能な周波数帯が異なる場合であっても、該当国に対応するように出力周波数を容易に変更することが可能になる。
すなわち、Ｈ２のデータに各国の法規制に対応させて使用可能な周波数を指定する国別コードを用意し、そのコードにより国別に出力周波数を変更することによって、各国法規制内の周波数に納めることができる。
【００５３】
実施の形態４．
この実施の形態４では、伝送速度を指定の速度に変更する場合について説明する。図については、図１、図２を使用する。
ＱＡＭエンコーダ１２に対して、外部からキャリアの数や信号点の個数を指定することにより、その数に合わせてエンコードの処理を変化させる。
【００５４】
例えば図２では１次トーンから４次トーンまで使っていたものを、１次トーンから２次トーンまでを使うように設定すれば、２ビットずつ６個のデータを使って３回に分けて送信するため、伝送速度は半分になる。
また、ＱＡＭ変調の信号点の数を半分にする。例えば図２では００〜１１の２ビットのデータを１度に処理できるが、０、１のみにすることにより伝送速度は半分になる。
【００５５】
以上のようにして、伝送速度を指定の速度に変更することができる。このため、各国で定められた法規制に準じて伝送速度を限定することができる。また、内部で自動的にキャリア個数や信号点個数を変更する場合でも、指定されたキャリア数や信号点の個数以上に設定しないようにするため、伝送速度の上限を設定することが可能になり、信頼性は向上する。
【００５６】
実施の形態５．
この実施の形態５では、電力線３１のノイズ対策について説明する。図については、図１、図３を使用する。
まず、電力線３１上には、家電機器、ＯＡ機器、工場の設備機器等のノイズが様々な周波数帯域に存在する。また、電力線３１上で、既に他の電力線搬送通信機器が接続され、電力線搬送通信機器による信号を出力している場合もある。そこで、電力線３１上のノイズの周波数分布をＦＦＴ２４により検知し、ＱＡＭデコーダ２５によりどの信号点付近に存在するノイズ成分（他の電力線搬送信号を含む）が大きいかを測定する。
【００５７】
他の電力線搬送装置が通信しておらず、かつノイズがない場合には、図３のＦＦＴ２４後のデータはすべて００になることから、このデータの値が００からどれだけずれるかによってノイズ量を推定することができる。このＦＦＴ２４により、あらかじめ電力線３１のノイズ状態を検出することにより、大きいノイズ成分が存在する周波数位置を避けて、信号のキャリアを出力する周波数位置を選定し、ノイズを避けて通信することが可能になる。
【００５８】
実施の形態６．
通常の通信中に受信データにエラーが発生した場合、すなわち、信号点が実際の受信ポイントとずれた場合には、送信する周波数位置をずらしながら、ノイズの影響を回避する。但し、周波数を変更するためには、他局との通信状態を保ちながら変更する必要がある。
【００５９】
図４はこの発明の実施の形態６である電力線搬送通信装置の動作を示すフローチャートであり、マスタ（親局）側とスレーブ（子局）側の間の通信手順を合わせる動作を示す。図５はこの電力線搬送通信装置による一斉同報の通信方法を示す図、図６はこの電力線搬送通信装置によるアドレス指定の通信方法を示す図、図７はこの電力線搬送通信装置の送信器のキャリア周波数の位置選定を示す図、図８はこの電力線搬送通信装置の送信器のキャリア周波数の位置選定を示す図、図９はこの電力線搬送通信装置の送信器のＱＡＭエンコーダの信号点個数の変化を示す図である。なお、マスタ側およびスレーブ側の電力線搬送通信装置の構成図は図１を使用する。
【００６０】
次に、動作について説明する。
まず、マスタ側では、エラー数が一定値以上になった場合（ステップＳ１）には、エラーの多い信号点位置を検知し（ステップＳ２）、変更する周波数位置  （トーンの位置）を仮に設定する（ステップＳ３）。その後、設定した周波数位置を変更する旨を、通常の通信に利用している周波数パターン（パターン＃１）でスレーブへ送信する（ステップＳ４）。
なお、パターンは１トーンまたは複数トーンの組からなるものである。
【００６１】
このパターン＃１を受信したスレーブでは、受信器でフーリエ変換をかける周波数位置を変更し（ステップＳ５）、この変更通知を受け取ったことをマスタへ返送する（ステップＳ６）。この返送はパターン＃１のままで返送する。そして、変更したパターンの受信待ち状態になる（ステップＳ７）。
【００６２】
マスタでは、この完了通知の有無を判別する（ステップＳ８）。そこで、完了通知を受け取った場合には次の処理（ステップＳ９）へ移るが、変更通知を受け取れなかった場合、すなわち受信待ちタイマーが切れてしまった場合には通常動作に戻る。そして、通知があった場合は、マスタの送信器のＩＦＦＴ１３へ入力するデータの位置をパターン＃２に変更し、変更したパターン＃２で、各局があらかじめ保持しているエラー確認用のデータをスレーブへ送信する（ステップＳ９）。
【００６３】
スレーブでは、変更したパターン＃２の受信の有無を判別する（ステップＳ１０）。そこで、受信器がパターン＃２を受信した場合には、エラービット数を検知する（ステップＳ１１）。また、一定の時間内にマスタからパターン＃２を受信できなかった場合には、エラービット数を１００％とする。そして、マスタへエラービット数をパターン＃１で返信する（ステップＳ１２）。
【００６４】
マスタでは、パターン＃１の受信時のエラーレート（通常通信時のエラーレート）とパターン＃２のエラーレートを比較し（ステップＳ１３）、エラー数の改善の有無を判別する（ステップＳ１４）。そこで、エラー数が改善された場合には、受信する周波数をパターン＃２にずらす（ステップＳ１５）。また、改善されない場合は、通常動作に戻す。但し、パターン＃２のエラー率を記録しておき、次にパターンを変更するときはパターン＃２以外の別のパターンに変更するようにデータベースを作成しておく（ステップＳ１６）。
【００６５】
そして、マスタでは、受信器のフーリエ変換による周波数位置をパターン＃２に変更した場合には、スレーブへ変更した旨を通知し（ステップＳ１７）、通常動作を行う。
スレーブでは、この変更した旨を受信した場合には、逆フーリエ変換による周波数位置の送信パターンをパターン＃２にずらし（ステップＳ１８）、通常動作を行う。このように、この実施の形態によれば、複数の送信キャリアのうち、エラーレートの小さい周波数の信号を送信用に選択するので、不必要な送信電力を削減して通信することができる。
【００６６】
なお、上記シーケンスについては、図５に示すようにマスタからスレーブに対して一斉同報で実施しても良く、あるいは図６に示すように個別にスレーブアドレスを指定しても良い。
また、全局がお互いに直接通信可能なＮ対Ｎで実施する場合は、アドレスの順番にマスタの機能を実行することにより、実現可能となる。
さらに、上記シーケンスは、通常の通信時のみではなく、初期のインストール時の設定として利用することも可能である。
また、パターンについては、図７に示すように各トーンに対して、連続的に配置しても良いし、図８に示すように不連続に配置しても良い。
【００６７】
また、この実施の形態６では、トーンの位置をずらしてエラー数を減少させたが、ＱＡＭエンコーダ１２の信号点配置方法を変更することによってエラー数を減少させても良い。例えば、図９に示すように信号点４つの配置から２つの配置方法へ変更しても良く、通信上の整合性は上記のシーケンスと同様の手段で実現できる。
【００６８】
また、図４のフローチャートの説明では、ＩＦＦＴ１３に入力するデータの位置や、ＦＦＴ２４で受信する位置を変更することにより、送信されるトーンの位置を変更していたが、図１の発振器Ａ２９、発振器Ｂ３０の周波数を外部からコントロールすることにより、実現しても良い。すなわち、発振器のクロックを半分にすれば、出力する周波数は半分になり、倍にすれば周波数は倍になり、この方法で、図４のパターン変更のシーケンスに当てはめることも可能である。
【００６９】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態１０である電力線搬送通信装置の送信器のキャリアを制限する手順を示すフローチャート、図１１はこの電力線搬送通信装置の送信器のキャリアを制限する場合のデータ配置例を示す図、図１２はこの電力線搬送通信装置の同じデータを複数のトーンに出力するデータ配置例を示す図である。なお、電力線搬送通信装置の構成図は図１を使用する。
【００７０】
次に動作について説明する。
まず、受信器において、受信エラーの少ない周波数位置をＦＦＴ２４によるフーリエ変換後のデータから検知する（ステップＳ２１）。そして、送信器において、逆フーリエ変換により、その周波数のみで送信するように一度に送信するビット列を制限する（ステップＳ２２）。その後、受信エラー増加の有無を判別し（ステップＳ２３）、増加が無い場合にはステップ２２へ戻り、増加がある場合には全周波数に戻して送信する（ステップＳ２４）。
【００７１】
以上のようなシーケンスにより、逆フーリエ変換にかける周波数の位置を、各トーン毎の受信エラーの割合または受信器側のＳ／Ｎの状態に従って、最適な周波数位置のみに出力することによって、電力の効率化をはかることが可能になるとともに、フーリエ変換回路、逆フーリエ変換回路で変換しなければばならない個数を少なくでき、低コストでかつ信頼性の高い電力線搬送通信ができる。また、その時の送信器のデータの配置の状態を図１１に示す。
【００７２】
また、上記実施の形態１では連続するデータを、順番に複数のトーンに割り当てることで高速な通信を可能としていたが、図１２に示すように、同じデータを同時に異なる複数の周波数に割り当てて送信することにより、より信頼性の高いデータ通信も可能になる。
【００７３】
実施の形態８．
この実施の形態８では、Ｎ対Ｎの通信において、通信用のキャリアを一元化する手段を示す。
図１３はこの発明の実施の形態８である電力線搬送通信装置のマスターとスレーブ間で利用できる周波数の本数を示す図、図１４はこの電力線搬送通信装置のスレーブ側から見た場合の利用できるキャリアの周波数番号を示す図、図１５はこの電力線搬送通信装置のトレーニングによりキャリアを推定する区間を示す図である。
【００７４】
図において、３２は仮マスタ、３３はスレーブＡ、３４はスレーブＢ、３５はスレーブＣ、３６はスレーブＤ、３７はスレーブＥである。なお、電力線搬送通信装置の構成図は図１を使用する。
【００７５】
次に、動作について説明する。
まず、図１３に示すように初期設定時のアドレス設定などにより仮マスタ３２を決める。そして、他にアドレス設定するスレーブＡ３３〜スレーブＥ３７に対して、交渉専用の信号（以下、ネゴシエーショントーンとする）を用いて、仮マスタ３２から信号を送信する旨を通知し、逆フーリエ変換により全トーンに同じ信号を載せて通信する。
【００７６】
これに対し各スレーブは、一定のスレッショルド（しきい値）を超えて受信できたトーン数を仮マスタ３２へ報告する。報告は、ネゴシエーショントーンで行う。
ここで、一定のスレッショルドを超えるかどうかについては、送信側（仮マスタ３２）から各トーンすべてに同じデータを載せて送信し、受信側（各スレーブ）ではフーリエ変換後の受信データが自分で保持しているトレーニング用のパターンの値にどれだけ近い数値かどうかにより判定する。
また、この時、報告されたトーン数によっては、ＱＡＭデコーダ２５の信号点の個数を減らす作業等による通信の信頼性を上げるための作業を行い、最初に戻り、再度、仮マスタ３２からの信号を送信し直しても良い。
【００７７】
このようにして、仮マスタ３２は、例えばスレーブＡ３３では３本、スレーブＢ３４では２本、スレーブＣ３５では１本、スレーブＤ３６では３本、スレーブＥ３７では４本というように一定のスレッショルド以上のトーン数を各スレーブ毎に把握する。これにより、１対Ｎの通信が確立できる。
【００７８】
さらに、このデータから、最もトーン数が少なかった局、図１３ではスレーブＣ３５を「キャリア調査局」とし、その旨をスレーブＣ３５にネゴシエーショントーンで指定する。
【００７９】
スレーブＣ３５はこの指定に従い、先に仮マスタ３２が各スレーブと行ったのと同じ手順で仮マスタ３２、スレーブＡ３３、スレーブＢ３４、スレーブＤ３６、スレーブＥ３７と通信を行い、仮マスタ３２および各スレーブ間で共通に利用可能なトーンの位置を求める。例えば、図１４ではスレーブＡ３３に対してパターン＃１、＃２、＃３、＃４が利用可能であり、スレーブＢ３４に対してはパターン＃１、＃３、＃４が利用可能であり、以下同様に、スレーブＤ３６に対してパターン＃１、＃３、スレーブＥ３７に対してはパターン＃１、＃２、＃３、仮マスタ３２に対してパターン＃２、＃３が利用可能であることが分かる。
【００８０】
このようにして、各局と共通に利用できるトーンの位置を求める。図１４ではパターン＃３と求められる。そこで、スレーブＣ３５は各局と共通に利用できるトーンの位置、すなわち、パターン＃３であることを仮マスタ３２へ通知する。その後、仮マスタ３２は、全局にパターン＃３を使うように指示し、パターン＃３を利用して全局間で通信することが可能になる。
【００８１】
ここでは、図１５に示すように、スレーブＡ３３とスレーブＢ３４の間、スレーブＢ３４とスレーブＤ３６の間、スレーブＤ３６とスレーブＥ３７の間はパターン＃３のスペクトルが利用可能という推定を行っている。
また、仮マスタ３２はキャリア調査局を１つだけ指定したが、複数指定しても良い。
【００８２】
さらに、この実施の形態８ではパターン＃３だけのものを示したが、複数パターンになることもあり得る。
また、図１３でマスタにトーン数が報告された時点でパターン番号を確立して、各スレーブに報告することもできる。
【００８３】
実施の形態９．
図１６はこの発明による実施の形態９である電力線搬送通信装置のマスター、スレーブ間で利用できるトーンの本数を示す図、図１７はこの電力線搬送通信装置のスレーブから見た場合の利用できるキャリアの本数を示す図、図１８はこの電力線搬送通信装置の他のスレーブから見た場合の利用できるキャリアの本数を示す図である。図において、３８は仮中継局であり、実施の形態８と同一または相当部分には同一符号を付ける。
【００８４】
次に、動作について説明する。
中継局が介在してＮ対Ｎの通信を行う場合（例えば、スレーブＡ３３からスレーブＢ３４へ通信する場合は、スレーブＡ３３、中継局、スレーブＢ３４の順に伝送される）には、実施の形態８と同しシーケンスにより、まず仮中継局３８と各スレーブ間で通信できる周波数の本数を測定することから始める。そして、最も伝送できるトーン数が多いスレーブ局を１つ以上選択する。図１６では、スレーブＡ３３とが１２本、スレーブＢ３４とが１３本、スレーブＣ３５とが１５本、スレーブＤ３６とが７本、スレーブＥ３７とが１１本であるため、スレーブＢ３４とスレーブＣ３５を選択する。
【００８５】
そして、選択されたスレーブは、仮中継局３８が実施したのと同様に各局と伝送可能なトーン数を求める。図１７はスレーブＢ３４が各局と伝送できるトーン数を調べている図であり、スレーブＡ３３とが１５本、スレーブＣ３５とが８本、スレーブＤ３６とが１１本、スレーブＥ３７とが１０本であるため、最終的に最も伝送できるトーンの数が少なかったデータ”８本”という値を仮中継局３８へ送信する。
また、図１８はスレーブＣ３５が各局と伝送できるトーン数を調べている図であり、スレーブＡ３３とが１０本、スレーブＢ３４とが１２本、スレーブＤ３６とが１２本、スレーブＥ３７とが６本であるため、最終的に最も伝送できるトーンの数が少なかったデータ”６本”という値を仮中継局３８へ送信する。
【００８６】
仮中継局３８は、自局が各スレーブと通信した中で最も少ないトーンの数”７本”と、スレーブ２から報告されたデータ”８本”と、スレーブ３から報告されたデータ”６本”を比較し、そのなかで最もトーン数を多く報告した局を、実際の通信で利用する中継局として指定する。
これにより、より高速に各スレーブ局と通信可能な中継局を選定することが可能になる。
【００８７】
実施の形態１０．
なお、実施の形態８はＮ対Ｎで各局がダイレクトに通信できるシステム形態であり、実施の形態９は伝送上、中継局を介するシステム形態であるため、上記実施の形態８と上記実施の形態９の両方を実施した場合には、実施の形態９の最も少ないトーン数の２倍と、実施の形態８の最も少ないトーン数を比較し、トーン数の多い方式の方を採用しても良い。
【００８８】
実施の形態１１．
図１９はこの発明による実施の形態１１である電力線搬送通信装置の各アドレス間の通信リンクを示す図である。
【００８９】
次に、動作について説明する。
まず、アドレス１とアドレス２間で通信トレーニングし、同様にアドレス２とアドレス３間、アドレス３とアドレス４間とアドレスの順にリンクを形成する。アドレス１はアドレス２にリンク確立用データを送信し、返事を待つ。返事があれば、アドレス１はアドレス２にデータを渡すルートが確立できる。アドレス２はアドレス３に対して送信し、順に自局がデータを渡すアドレスを設定する。
ここで、例えばアドレス１とは、アドレス１の設定を行ったスレーブを示す。
【００９０】
例えば、図１９に示すようにアドレス１からアドレス２へリンク確立用データを送信したときにアドレス２から返事がない場合は、アドレス３へリンク確立用データを送信し返事を待つ。このようにして、はじめに全局は、自局がデータを渡すアドレスを設定し、最終的にはＳ／Ｗ上に埋め込まれた台数（例えばアドレス２５５）まで実施し、これがつながらない場合はアドレス１に戻り、リンクを形成する。
【００９１】
この方法で、時間がかかる場合には、アドレス７に対して、アドレス７が最後のアドレスであることを手動で設定しても良い。このようにすることにより、アドレス７からアドレス８への通信確認、アドレス７からアドレス９への通信確認、・・・、アドレス７からアドレス２５５への通信確認という手順が不要になり、即座に通信リンクを確立できる。
よって、各アドレス間で最大のトーン数を求めることができる。
【００９２】
実施の形態１２．
上記実施の形態８では、Ｎ対Ｎの通信で、全体で通信に利用するトーンのパターンを設定するものを示したが、各局が他のそれぞれの局に対して、ネゴシエーショントーンを用いて、通信するトーン数やＱＡＭの信号点の個数を設定しても良い。これにより、各アドレス間の通信に利用するパラメータをそれぞれのアドレス間で設定するので、各アドレス間の通信速度をより早く設定することができる。
また、上記実施の形態９では、中継局３８を介して通信する方法であり、中継局３８を選定してシステムを構成する方法を示したが、あらかじめ中継局が存在するシステムで各スレーブ局との通信に対してネゴシエーショントーンを用いて、通信するトーン数やＱＡＭの信号点を設定しても良い。もちろん、これらの設定を手動で行っても良い。
【００９３】
実施の形態１３．
図２０はこの発明による実施の形態１３である電力線搬送通信装置による宅内のシステムと宅外のシステム間で通信キャリアを変更することを示す図であり、図において、３９は配電線である。
【００９４】
次に動作について説明する。
宅外の電力会社や、ガス会社などの配電線３９を利用した電力線搬送通信システムに対しては、例えば１００ＫＨｚと２００ＫＨｚの周波数で通信し、宅内のエアコンや照明を制御するシステムに対しては、３００ＫＨｚと４００ＫＨｚの周波数で通信することにより、宅内の制御と、宅外への情報伝送のキャリアを使い分ける。
【００９５】
これにより、宅外からのキャリアと宅内のキャリアが同時に同一電力線上に存在することができ、レスポンス性能が向上する。また、セキュリティ性も向上させることができる。
【００９６】
実施の形態１４．
図２１はこの発明の実施の形態１４である電力線搬送通信装置の通信手順を示す図、図２２はこの電力線搬送通信装置の送信波形の周波数成分を示す図、図２３はこの電力線搬送通信装置の送信周波数のトーンを示す図、図２４はこの電力線搬送通信装置のトーン変更の動作を示すフローチャート、図２５はこの電力線搬送通信装置の送信トーン選択時の選択基準を示す図、図２６はこの電力線搬送通信装置の送信トーンを選択するシーケンスを示す図、図２７はこの電力線搬送通信装置のトーン選定時のフレーム形態を示す図である。
【００９７】
図２８はこの電力線搬送通信装置の送信トーンを選択するシーケンスを示す図、図２９はこの電力線搬送通信装置の送信する各トーンにフレームを分割しビット配分して送信するシーケンスを示す図、図３０はこの電力線搬送通信装置の送信するトーンを通信設定専用のトーンとデータ通信用のトーンを分けたことを示す図、図３１はこの電力線搬送通信装置のトーンを手動で選定する送受信器を示す図である。
【００９８】
図において、４０、４１はそれぞれ送信器、受信器であり、電力線搬送通信装置の通信するトーンを選定する検出手段を示し、トーン選定のトレーニングに用いられる。なお、各局の電力線搬送通信装置の構成図は図１を使用する。
なお、ここで、トーンは複数の狭帯域周波数変調波で構成されるキャリアにおける特定周波数成分を示す。
【００９９】
次に、動作について説明する。
まず、図２１を用いてＮ局対Ｎ局の一般的な通信手順について説明する。局１が局２にデータを送信すると、局２が局１にＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ、受領確認を示す）を返答する。次に局３が局１にデータを送信すると、局１からＡＣＫが返答される。以下図に示すように、局４から局２へのデータ送信、局２から局４へのＡＣＫ返答、局３から局４へのデータ送信、局４から局３へのＡＣＫ返答が行われ、Ｎ局対Ｎ局の通信が行われる。
【０１００】
ここで、各局間で送信する信号の周波数成分は、図２２に示すように複数のトーンを有するものであり、通常、全てのトーンに同じフレームを割り当て、送信する。これにより、いずれかのトーンがノイズでつぶれた場合や、大きな減衰により受信感度以下のレベルになった場合でも、他のトーンを受信できるため、通信が可能となる。
このように送信信号において、全てのトーンに同じフレームを割り当て、データを送信することによって、周波数ダイバシティ効果によりノイズを避けて通信することができる。
【０１０１】
なお、上記の動作では周波数の異なる複数のトーンの全てに同じフレームを割り当てるものを示したが、次に周波数の異なる複数のトーンに同じフレームを割り当てずに、さらに通信の信頼性を高くする動作について説明する。
まず、図２３に示すように、周波数の異なるトーンを複数個、例えば８トーン用意し、このうち最もエラーが少なくなるような４トーンを選択し送信する。
【０１０２】
ここで、４トーンの選択する理由については、常時、８トーン全てを通信に使用しても同じ効果が得られるが、データを復調するために必要なハードウエア規模が大きくなってしまう。このため、規模拡大を少なくするために通信に利用するトーン数を削減し、８トーンのうちの４トーンを通信用トーンとする。
【０１０３】
この４トーンは電力線３１のノイズ、減衰の状況や通信エラー等の通信環境に応じて変更される。詳述すると、図２３に示すように、１〜８までの数字の付いたトーンが存在しており、このうち１〜４までの数字の付いた４つのトーンが初期に利用するトーン（以下、ベーストーンという）とする。また、このベーストーンのいくつかを含む別の４つのトーンを図２３に示すようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類のトーンの組として割り振る。なお、８つのトーンの周波数は、例えば５０ＫＨｚ間隔で配置する。
【０１０４】
そこで、この５種類のトーンの組のうち、最も通信の信頼性が高くなるトーンの組を選択し、通信する。トーンの変更シーケンスについて、図２４を用いて説明する。
まず、ベーストーンの１、２、３、４の各トーンに同じデータを載せ、通信する。各トーンには、ＱＡＭエンコーダ１２により信号点を１ｂｉｔに割り当て、ビットレートを低くし、最も信頼性の高い通信とする（ステップＳ３１）。通常は、このベーストーンで通信する。
【０１０５】
しかしながら、受信局側でベーストーンが４本未満しか受信できなかった場合には、信頼性を保持するために、なるべく受信可能なトーン数が多くなるようなトーンの組を図２５を用いて選択する。すなわち、Ａ〜Ｄのトーンの組のうち、どの組に移動すればよいかを選択する。例えば、ベーストーンのうち１のトーンだけが受信できた場合には、Ａの組を選択すると「最大３トーンまでトーン数を増加できる可能性がある」ことがわかる。また、ベーストーンのうち２および４のトーンだけが受信できた場合には、Ａ、Ｃ、Ｄのいずれかの組を選択すると、「最大３トーンまでトーン数を増加できる可能性がある」ことがわかる。
【０１０６】
このようにして、受信局側で受信可能なトーンの組を選択し、必要に応じて選択したトーンの組を全局に対して選択することにより、全体のシステムで最も安定なトーンの組を選定することが可能になる。
【０１０７】
例えば、局１〜局５の５つの局におけるトーン変更のシーケンスを図２６に示す。ベーストーンでの通信中に、受信時に一定数以上のトーン数が確保できない（ステップＳ３２）と判断した局（依頼局）が、ベーストーン内で各局が共通に受信可能なトーンを調査し、それに基づいて図２５により変更すべきトーンの組を決定し、そのトーンの組への変更を一斉同報で全局に通知する（ステップＳ３３）。
【０１０８】
各局はトーンの組の変更を行い、局（依頼局）が各局から受信器のトーンの組の変更終了の通知を受けた後、送信するトーンの組を変更し、各局へトレーニング信号を送信する。各局はトレーニング信号の受信に対し、依頼局へトレーニング返答用のデータを返送する。依頼局は受信したデータから利用可能なトーン数をカウントし、増減を調べる（ステップＳ３４）。そこで、ベーストーンよりも受信可能なトーン数が増加した場合には、そのトーンパターンで通信する（ステップＳ３５）。一方、ベーストーンよりも減った場合には、ベーストーンへ戻す指示を一斉同報する（ステップＳ３６）。
なお、フレームフォーマットは例えば図２７に示すような構成になる。
【０１０９】
次に、ステップＳ３１の後、ベーストーンの４つのトーンが全て受信可能な場合（ステップＳ３７）には、信号点の個数を２倍に増加させる（ステップＳ３８）。これにより、高速な通信が可能になる。
例えば、図２８に示すように、伝送速度の高速化が可能と判断した局が全局に対し、４トーン全ての信号点を２倍にすることを通知する。そして、依頼局がそのトレーニング用の信号を送信し（ステップＳ３８）、各局からの返答を受信できるかどうかを調べる（ステップＳ３９）。そして、受信できれば、その信号点個数で通信する。一方、ひとつでも受信できなければ、変更前のトーンに戻す指示を一斉同報する（ステップＳ３１へ戻る）。
【０１１０】
次に、ステップ３８の各トーンの信号点個数を増加した上で、データを各トーンに分散させて送信する（ステップＳ４０）。これにより、さらに高速な通信が可能になる。
例えば、図２９に示すように、伝送速度の高速化が可能と判断した局が全局に対し、４トーン全ての信号点にデータを分散することを通知する。そして、依頼局がそのトレーニング用の信号を送信し（ステップＳ４０）、各局からの返答を受信できるかどうかを調べる（ステップＳ４１）。そして、受信できれば、データを分散させて通信する（ステップＳ４２）。一方、ひとつでも受信できなければ、信号点個数の増加のみの指示を一斉同報する。
【０１１１】
ここで、新規の局を追加する場合は、既に通信を行っている局との通信の整合性を確保する必要がある。ステップＳ３９までの動作のように全トーンに同じデータを載せる場合には、ベーストーンでの通信と信号点を増加したベーストーンでの通信とを行い、他局と通信可能なトーンを探し、自局の通信トーンを設定する方法により、通信の整合性をとることが可能である。しかしながら、図２９に示すステップＳ４０以降の動作のように、伝送フレームを細分化し、各ビットを各トーンに割り振るような方法では、新規に追加した局との通信の整合性が困難になる。
【０１１２】
そこで、これを回避するためは、図３０に示すように、通信設定専用のトーンと、データ通信用のトーンを区別し、通信設定専用のトーンを利用して電力線のノイズ環境、減衰環境、伝送エラーレートに応じてどのトーンをデータ通信に利用するかを設定する。この通信設定専用のトーンは、図２３のベーストーン４本のうちの１つまたは複数のトーンを選択することで、各端末にデータ通信設定用のトーンとすることを通知する。これにより、常に最適なトーンを選択しながら通信することが可能になる。
【０１１３】
さらに、トーン選定のトレーニングについては、電話線の場合には通常データ通信する直前に実施するが、電力線搬送通信装置では電源投入時に実施し、さらに一定時間間隔でトレーニングを実施することにより、時間的な電力線のノイズ環境、減衰環境の変化に対応して、常に最適なトーン設定でレスポンスを早くして通信することが可能になる。
【０１１４】
また、通信可能なトーンの判断は、図３１に示すように、８トーン分送受信可能な専用の送受信器を用いて、送信器４０側から各トーンを送信し、受信器４１側で受けたトーンの強度と、受信器４１側のノイズレベルの差をチェックする。これにより、どのトーンが最もＳ／Ｎ比の高いトーンであるかを判定してもよい。図３１では、２、３、４、６のトーンを通信可能と判断する。
また、この送受信器の機能を有する電力線搬送モデムを電力線搬送通信装置に設け、手動でトーンを設定してもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
電力線に出力するデータを複数の異なる大きさのビット列に分割し、電力線のノイズ、減衰量の周波数特性に従って、複数の周波数のトーンに重畳するビット数を変化させることにより、周波数を高効率で利用し、伝送速度を向上させて通信することができるとともに、信頼性の高いデータ通信が可能となる。
【０１１６】
また、ＱＡＭエンコーダによるデータ変調において、信号点の個数を指定するようにしたので、伝送速度を指定の速度に変更することができる。
【０１１７】
また、電力線搬送通信装置に配電線を用い、宅外と宅内のキャリア周波数帯域をずらすので、宅外のキャリアと宅内のキャリアが同時に同一電力線上に存在することができ、レスポンス性能が向上し、また、セキュリティ性も向上させることができる。
【０１１８】
また、各電力線搬送通信装置間で相互に通信するＮ対Ｎの通信において、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、各局との通信に共通的に使用できるキャリア周波数の位置を求める工程を有するので、共通的に使用できるキャリア周波数によりＮ対Ｎの通信を確実に行うことができる。
【０１１９】
また、電力線搬送通信装置が複数個設置され、各電力線搬送通信装置を中継局の介在する局とし、各局間で相互に通信するＮ対Ｎの通信において、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、最も他局と通信可能なキャリア数が多い局を中継局に設定する工程、を有するので、最も伝送速度を大きくすることができる局を中継局に割り当てるシーケンスを保持し、中継局を介する通信システム構成で各局との通信を最も速くすることができる。
【０１２０】
また、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、各局との通信に共通的に使用できるキャリア周波数の位置を求める工程を有する上記通信制御方法と、利用可能なキャリアの数を数える工程、利用可能なキャリアの少ない局を指定する工程、指定された局が他局と通信し、最も他局と通信可能なキャリア数が多い局を中継局に設定する工程を有する上記通信制御方法を比較して、伝送速度が速くなる通信制御方法を採用するので、より最適な通信形態を選定することができる。
【０１２１】
また、複数の周波数からなるキャリアを有し、電力線の通信環境に応じて、各局間で通信するキャリアの周波数を選択するので、より安定した通信状態で通信することができ、また受信可能なトーンを残し、他のトーンでの通信の可否を検討でき、常に通常の通信を確保しつつ、最適なトーンを設定することができる。
【０１２２】
また、電力線の通信環境に応じて、各局間で通信するキャリアの信号点の個数を変更するので、通信速度を大きくできる。
【０１２３】
また、各局間で通信するデータを複数のキャリアに分割するので、通信速度をより大きくことができる。
【０１２４】
また、各局の通信設定用のキャリアを有するので、データ通信用のトーンとは別に通信設定専用のトーンを用い、新規に追加した局の通信設定を行うことができる。
【０１２５】
また、電力線搬送通信装置の電源投入前、電源投入時または電源投入後一定時間間隔で通信状態を調査し、周波数の選定、またはキャリアの信号点の個数を変更するので、通信時には最適なトーンで通信することができる。
【０１２６】
また、電力線搬送通信装置とは別に電力線の通信状態を調査し、周波数の選定を行う検出手段を備え、前記検出手段により電力線搬送通信装置の通信するキャリアの周波数を選定するので、あらかじめ手動で電力線搬送通信装置のモデム機能を設定することが可能になり、電力線搬送通信装置に設定機能を持たせ、自動で設定する場合に比べ、電力線搬送通信装置のソフトウエアの構成を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置の全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置の送信器の説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置の受信器の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態６を示す電力線搬送通信装置のマスタ側とスレーブ側の間の通信手順を合わせる動作のフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態６を示す電力線搬送通信装置の一斉同報の通信方法を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態６を示す電力線搬送通信装置のアドレス指定の通信方法を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態６を示す電力線搬送通信装置の送信器のキャリア周波数の位置選定を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態６を示す電力線搬送通信装置の送信器のキャリア周波数の位置選定を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態６を示す電力線搬送通信装置のＱＡＭエンコーダの信号点個数の変化を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態７を示す電力線搬送通信装置の送信器のキャリアを制限する手順を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態７を示す電力線搬送通信装置の送信器のキャリアを制限する場合のデータ配置例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態７を示す電力線搬送通信装置の同じキャリアを複数のトーンに出力するデータ配置例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態８を示す電力線搬送通信装置のマスターとスレーブ間で利用できる周波数の本数を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態８を示す電力線搬送通信装置のスレーブから見た場合の利用できるキャリアの周波数番号を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態８を示す電力線搬送通信装置のトレーニングによりキャリアを推定する区間を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態８を示す電力線搬送通信装置のマスター、スレーブ間で利用できる周波数の本数を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態８を示す電力線搬送通信装置のスレーブから見た場合の利用できるキャリアの本数を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態８を示す電力線搬送通信装置の他のスレーブから見場合の利用できるキャリアの本数を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態１１を示す電力線搬送通信装置の各アドレス間の通信リンクを示す図である。
【図２０】この発明に実施の形態１３を示す電力線搬送通信装置の宅内のシステムと宅外のシステムで通信キャリアを変更することを示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の通信手順を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信波形の周波数成分を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信周波数のトーンを示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置のトーン変更の動作を示すフローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信トーン選択時の選択基準を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信トーンを選択するシーケンスを示す図である。
【図２７】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置のトーン選定時のフレーム形態を示す図である。
【図２８】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信トーンを選択するシーケンスを示す図である。
【図２９】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信する各トーンにフレームを分割しビット配分して送信するシーケンスを示す図である。
【図３０】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置の送信するトーンを通信設定専用のトーンとデータ通信用のトーンを分けたことを示す図である。
【図３１】この発明の実施の形態１４を示す電力線搬送通信装置のトーンを手動で選定する送受信器を示す図である。
【図３２】従来の電力線搬送装置のシステムブロック図である。
【図３３】従来の電力線搬送装置の周波数自動決定動作のフローチャートである。
【図３４】従来の電力線搬送装置の構成図である。
【図３５】従来の複数搬送波通信方法の説明図である。
【符号の説明】
１１  データ分割器、  １２  ＱＡＭエンコーダ、  １３  逆フーリエ変換回路、  １４  パラレル−シリアル変換回路、  １５  Ｄ／Ａコンバータ、  １６  送信用増幅器、  ２２  Ａ／Ｄコンバータ、  ２３  シリアル−パラレル変換回路、  ２４  フーリエ変換回路、  ２５  ＱＡＭデコーダ、  ２６  データ合成器、  ２７  電力線搬送通信装置、  ２８  送信出力コントローラ、  ２９  発信器Ａ、  ３０  発信器Ｂ、  ３１  電力線、  ３２  仮マスタ、  ３３  スレーブＡ、  ３４  スレーブＢ、  ３５  スレーブＣ、  ３６  スレーブＤ、  ３７  スレーブＥ、  ３８  仮中継局、  ３９  配電線、  ４０  送信器、  ４１  受信器。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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