(57)【要約】【課題】電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、電力線通信装置間の伝送路における伝送特性の変動が生じる場合でも伝送効率の向上を図る。【解決手段】電力線100を伝送路として電力線通信装置１，１１間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、伝送特性測定手段８１により前記電力線通信装置１，１１間の定性的に繰り返し変化する伝送特性が所定期間測定され、この伝送特性測定手段８１により測定された伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式Ａ，Ｂで前記通信を行なうことを特徴とする電力線搬送通信方式。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、伝送特性測定手段により前記電力線通信装置間の定性的に繰り返し変化する伝送特性が所定期間測定され、この伝送特性測定手段により測定された伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式で前記通信を行なうことを特徴とする電力線搬送通信方式。
【請求項２】
請求項１に記載の電力線搬送通信方式において、前記電力線通信装置間の通信開始に先立って前記伝送特性測定手段により前記電力線通信装置間の定性的に繰り返し変化する伝送特性が所定期間測定されることを特徴とする電力線搬送通信方式。
【請求項３】
請求項２に記載の電力線搬送通信方式において、前記電力線通信装置間に前記電力線を通して伝送特性測定信号が流され、この伝送特性測定信号に基づいて前記伝送特性測定手段による前記伝送特性の測定が行われることを特徴とする電力線搬送通信方式。
【請求項４】
請求項１に記載の電力線搬送通信方式において、前記伝送特性測定手段による前記電力線通信装置間の前記伝送特性の測定が定期的に行われることを特徴とする電力線搬送通信方式。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一に記載の電力線搬送通信方式において、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化が前記商用電源に同期しているかどうかチェックする機能を有し、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化が前記商用電源に同期していれば、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式で通信を行なうことを特徴とする電力線搬送通信方式。
【請求項６】
請求項１〜請求項４の何れか一に記載の電力線搬送通信方式において、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化が所定時間以上持続すれば、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式で通信を行なうことを特徴とする電力線搬送通信方式。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一に記載の電力線搬送通信方式において、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化における変化過渡期を避けて前記通信を行なうことを特徴とする電力線搬送通信方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既に敷設された電力線に搬送波を重畳する電力線搬送装置は伝送路の敷設が不要という利点はあるが、電力線は電力機器の電力供給に使用されているため、電源電圧に同期し伝送路の特性が変動することが知られている。
【０００３】
以下の特許文献１にも記載されているように、伝送路の途中にインピーダンスが低くなる電力機器が存在すると、信号が当該電力機器に吸い込まれ、電力線搬送モデムで受信する信号の振幅が小さくなり、通信エラーが生じる場合がある。
【０００４】
その対策として、特許文献１では、信号を乗せないガードインターバルを、電源電圧の正負のピーク付近に同期させる電力線搬送通信方式が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８８７７７号公報（図１及び段落番号００１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、信号を乗せないガードインターバルを、電源電圧の正負のピーク付近に同期させる方式であるが、この方式の場合は、インピーダンスが低くなる期間がガードインターバルより長い場合は、ガードインターバル近傍の信号が、インピーダンスが低くなっている電力機器に吸収され、通信エラーが生じる場合が発生する。
【０００７】
しかし、例えば電源が商用電源である配電線などの電力線や工場や変電所等での電力線には各種家電機器、各種民生機器、各種メータなど各種の電力機器が使用されている関係上、実際にインピーダンスが低くなる期間は通信エリアによって異なり、例えばインピーダンスが低くなる期間がｍｓオーダで信号の長さは数百us程度となる場合も多々ある。このようにガードインターバル期間より低インピーダンスの期間が長い場合、この特許文献１の方式の適用は好ましくない。即ち、伝送路のインピーダンスが低くなる期間が長い場合には、インピーダンスが低くなる周期がたとえ商用電源に同期していたとしても、ガードインターバル期間から外れている低インピーダンスの期間に複数の信号が送信される。この期間に受信される信号の振幅は小さくなるので、信号とノイズのレベル差（ＳＮ比）が悪くなり、通信エラーが発生しやすくなる。
【０００８】
この対策としてＳＮ比が悪くなると次の通信からＳＮ比が悪くても通信可能な変調方式に変更(1024QAMから512QAMに変更等)し、受信側のＳＮ比が一定期間良好であれば、再度変調方式を戻す通信方式が考えられる。しかし、電力線を伝送路とする電力線搬送装置の場合、短期間のＳＮ比向上で変調方式を変更する通信方式とした場合には通信エラーが頻発することが多く、かかる通信エラーの頻発を回避するためには長期間（数秒〜数分）のＳＮ比を判断して変調方式を決定する通信方式（以下、「通信方式Ｙ」と言う）が考えられる。しかし、後者の通信方式Ｙの場合は、電力機器の特徴である商用電源に同期した短時間のインピーダンス低下が生じる所謂商用電源に同期したインピーダンス変動等の伝送特性の変動があると、長期間（数秒〜数分）に亘って、ＳＮ比が悪い場合に適した伝送信号量の少ない変調方式、例えば512QAM、のままとなる。つまりインピーダンスが低下が回復した期間も伝送信号量の少ない変調方式のままとなり、伝送効率向上の課題が残る。
【０００９】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、電力線通信装置間の伝送路における伝送特性の変動が生じる場合でも伝送効率の向上を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る電力線搬送通信方式は、電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、伝送特性測定手段により前記電力線通信装置間の定性的に繰り返し変化する伝送特性が所定期間測定され、この伝送特性測定手段により測定された伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式で前記通信を行なうものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、伝送特性測定手段により前記電力線通信装置間の定性的に繰り返し変化する伝送特性が所定期間測定され、この伝送特性測定手段により測定された伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式で前記通信を行なうので、伝送特性が劣化している期間における通信エラーを防止あるいは抑制でき、しかも長期間（数秒〜数分）に亘ってＳＮ比が悪い場合に適した伝送信号量の少ない変調方式のままとなるようなことがなくなり、伝送効率の向上を図ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図５により説明する。図１は電力線搬送通信方式の事例を示す構成図、図２は図１の特徴の事例および前記通信方式Ｙの課題を概念的に示す図、図３は図１の特徴の事例をより具体的な概念で示す図、図４はＳＮ比を測定する手順の事例をフローチャートで示す図、図５は変復調方式を決定する手順の事例をフローチャートで示す図である。
【００１３】
図１において、電力線通信装置Ａ（１）と電力線通信装置Ｂ（１１）との間で、商用電源等を電源とする電力線100を伝送路として通信を行う。電力線100には、家電機器、メータ（計器）、民生機器などの各種の電力機器１３が接続される。電力線100が低圧配電線の場合は、電力機器１３の多くは交直変換して得られた直流で作動する。
【００１４】
電力線通信装置Ａ（１）、電力線通信装置Ｂ（１１）、及び電力機器１３は電力線100に、コンセントとプラグ等の接続機器200を介して接続される。
【００１５】
電力線通信装置Ａ（１）は、商用電源のゼロクロス点等の特性を検出する電源同期検出回路２と、送信信号と受信信号の結合を行う送受信結合回路３と、送信回路４と、電力線通信信号を受信する受信回路５と、後述の変復調部８から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換部６と、受信したアナログの電力線通信信号をデジタルに変換するA/D変換部７と、電力線通信信号の変調・復調を行う変復調部８と、外部機器１０と接続するためのインタフェース回路９とで構成される。なお、変復調部８はデジタルで処理を行うＯＦＤＭ(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)という通信方式で動作する。変復調部８には伝送特性測定手段８１が設けられている。
電力線通信装置Ｂ（１１）の内部構成は図示を省略してあるが、電力線通信装置Ａ（１）の前述の内部構成と同じである。
【００１６】
家電機器、メータ（計器）、民生機器などの電力機器１３の電源部は、整流回路１４で半波整流され、ダイオード１５の整流効果により、電圧のピーク近傍のみコンデンサ１６に電流が流れる。このコンデンサに蓄えられた電力を用いて、スイッチング電源１７で所望の電圧を生成し、内部回路１８を動作させるのが一般的である。
【００１７】
図２おいて、その（ａ）は家電機器、メータ（計器）、民生機器などの電力機器１３に流れる電流Ｉを波形で例示してあり、（ｂ）は電力線100の電圧Ｖと電圧Ｖに重畳された通信信号Ｓを波形で例示してあり、（ｃ）は受信側で測定されたＳＮ比を例示してあり、（ｄ）は本実施の形態１における変調方式を例示し、（ｅ）は前記変調方式Ｙを例示してある。
【００１８】
家電機器、メータ（計器）、民生機器などの電力機器１３の内部に流れる電流Ｉは（ａ）のように電力線100の周期Ｔの電圧Ｖのピーク電圧近傍のみに電流が流れる。つまり、電流がたくさん流れるということは、この期間ｔ１のみインピーダンスが低くなることになる。また、電圧Ｖの周期が一定周期（Ｔ／２）であるので、ピーク電圧近傍のみに電流Ｉも一定周期（Ｔ／２）となり、インピーダンスが低くなる期間ｔ１も一定周期（Ｔ／２）で発生する。
【００１９】
伝送路の途中にインピーダンスが低くなる電力機器１３が接続されると、電力機器１３のインピーダンスが低くなっているときの信号ＳLIは図２（ｂ）のように減衰してしまうので、商用電源のピーク電圧付近では、受信側に到達する信号は弱くなり、この受信側に到達する信号がは弱くなっているときのＳＮ比は悪くなって図２（ｃ）のようにSNLSとなり、受信側に到達する信号が弱くなっていない（信号ＳＨI）場合のＳＮ比は図２（ｃ）のようにSNＨSとなっている。ＳＮ比は実測の結果から以上のようになった。
【００２０】
ＯＦＤＭの通信方式では、伝送路のＳＮ比に合わせて最適な変調方式に変更を行い、通信を行うことができる。ＳＮ比が良いSNＨSの期間には伝送速度が速くたくさんの信号を伝送できる変調方式Ｂ（例えば1024QAM）で通信可能であり、ＳＮ比が悪いSNLSの期間では伝送速度が遅く伝送できる信号が少ない変調方式Ａ（例えば512QAM）で通信エラーなく正常に通信できる。
【００２１】
そこで、本実施の形態１では、伝送特性測定手段８１により、図２（ｃ）のように定性的に繰り返し変化するＳＮ比の態様、つまり、図２（ｃ）のように定性的に繰り返し変化する伝送特性が、例えば電源電圧の１周期Ｔ１期間等の所定期間測定され、このような伝送特性の定性的な繰り返し変化（ＳＮ比の定性的な繰り返し変化SNＨS、SNLS、SNＨS、SNLS、・・・）の各変化で発生する各状態（図２（ｃ）のSNＨS、SNLS、SNＨS、SNLS、・・・の各々）に符合して、図２（ｄ）のように、適正な変調方式Ｂ、Ａ、Ｂ、Ａ、・・・を変復調部８で決定し、当該決定された変調方式で、電力線通信装置Ａ（１）、電力線通信装置Ｂ（１１）間の通信が行われる。
【００２２】
なお、ＳＮ比が悪いSNLSの期間（伝送特性が劣化している期間）に信号量の多い変調方式Ｂ（例えば1024QAM）で通信を行うと通信エラーが生じる。
【００２３】
前記通信方式Ｙでは、変調方式Ｂから変調方式Ａへの変更は、変調方式Ｂのままでは通信が実施できなくなる（通信エラーが発生する）ため、瞬時に実施するが、変調方式Ａから変調方式Ｂへの変更は伝送速度が遅いだけであり、一定の長い期間（数秒〜数分）以上ＳＮ比が良い状態が継続した場合に実施するため、通信方式Ｙでは、図２（ｅ）のように変調方式はＡのままの状態が長い期間継続することになる。
【００２４】
図２（ｄ）と図２（ｅ）とを比較した場合、図２（ｄ）の通信量の方が、図２（ｅ）の通信量が遥かに多い、つまり、本実施の形態１の通信方式の方が前記通信方式Ｙより通信量が遥かに多くなり伝送効率が向上する。
観点を変え、特許文献１の通信方式および前記通信方式Ｙと本実施の形態１の通信方式とを比較した場合、本実施の形態１の通信方式は、伝送特性が劣化している期間における通信エラーを防止あるいは抑制でき、しかも長期間（数秒〜数分）に亘ってＳＮ比が悪い場合に適した伝送信号量の少ない変調方式のままとなるようなことがなくなり、伝送効率の向上を図ることができると言える。
【００２５】
本実施の形態１について、図３によってもう少し具体的に説明する。
【００２６】
図３において、送信側では図３（ｂ）のように、通信を開始する前および一定周期で、電力線通信装置Ａ（１）および電力線通信装置Ｂ（１１）の一方から、商用電源の１周期以上の伝送特性測定信号ＳSを送出する。なお、信号の送出は連続であっても良いし、分割して送信し、合計して１周期分になるようにしても良い。
この信号を電力線通信装置Ａ（１）および電力線通信装置Ｂ（１１）の他方が受信し、受信した側は商用電源１周期Ｔ１分のＳＮ比の変化の態様を測定し把握する。
【００２７】
また、変復調部８は電源同期検出回路２からの出力により、図３（ｄ）のように商用電源電圧のゼロクロス点を検出することにより、ＳＮ比の変動がゼロクロス点０Cに同期しているかどうかをチェックし、商用電源に同期してインピーダンス等の伝送特性が変化するかチェックする。変復調部８は、商用電源に同期してインピーダンス等の特性が変化する場合は、商用電源のゼロクロス点０Cに同期させて図３（ｅ）のように、図２（ｄ）と同様に、伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化に符合した最適な変調方式で周期的に変化させる。
【００２８】
次いで、図４により前記ＳＮ比測定の手順の事例を説明する。
【００２９】
図４において、各電力線通信装置１，１１は、通信開始前に、同期の確立（ア）を図り、信号の送信期間、休止期間を認識する（ステップＳＴ４１）。ＯＦＤＭでは取り込んだ時間軸の信号をフーリエ変換により周波数領域に変換し、各周波数の信号レベルを測定する。よって、受信側で休止期間(イ)のノイズレベルを測定し（ステップＳＴ４２）、送信側から信号送出（エ）（ステップＳＴ４３）を受信側で受けて信号送出期間(ウ)の信号レベルを測定する（ステップＳＴ４４）ことにより受信側の変復調部８でＳＮ比を計算する（ステップＳＴ４５）。
【００３０】
前述の図２（ｃ）および図３（ｃ）に例示のＳＮ比の態様、つまり前記所定期間の電力線通信装置１，１１間の定性的に繰り返し変化する伝送特性は、この図４に例示の手順によるＳＮ比計算により前記伝送特性測定手段８１により得られる。
【００３１】
次いで、図５により前記変復調方式決定の手順の事例を説明する。
【００３２】
図５において、送信側は通信開始前に（カ）商用電源の１周期分の信号を送出する（ステップＳＴ５１）。受信側では（ク）この期間（商用電源の１周期分）のＳＮ比を計算する（ステップＳＴ５２）。次に、ゼロクロス検出回路から取り込んだ（ケ）電源の変化特性とＳＮ比との関係をチェックし、相関の有無をチェックする（ステップＳＴ５３）。ステップＳＴ５３でのチェック結果、電源の変化特性とＳＮ比との関係に相関がある場合には商用電源とＳＮ比との関係を送信側に通知する（ステップＳＴ５４）。この通知を受け取った送信側では以降の送信の変調方式を商用電源に合わせて変化させる（ステップＳＴ５５）。受信側でも商用電源に合わせて復調方式を変化させる（ステップＳＴ５６）ことにより最適な変調方式で通信が可能となる。
【００３３】
前述の図２（ｄ）および図３（ｅ）に例示の伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化に符合した適正な変調方式Ａ，Ｂの決定は、この図５の手順により前記変復調部８により行われる。
【００３４】
前述のように、この発明の実施の形態１は、商用電源に同期して伝送路の伝送特性が変化するような場合に、伝送特性の変化の都度、伝送路の特性が劣化した場合はそれに合わせて低速な伝送速度で伝送し、伝送路の特性が良好な場合にはそれに合わせ高速に伝送できるため、商用電源に同期して伝送路の伝送特性が変化するような場合でも、効率よく高速な伝送が可能となる。
【００３５】
換言すれば、電力線を伝送路として電力線通信装置間で通信が行われる電力線搬送通信方式において、伝送特性測定手段により前記電力線通信装置間の定性的に繰り返し変化する伝送特性が所定期間測定され、この伝送特性測定手段により測定された伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化に符合した適正な変調方式で前記通信が行なわれるので、伝送特性が劣化している期間における通信エラーを防止あるいは抑制でき、しかも長期間（数秒〜数分）に亘ってＳＮ比が悪い場合に適した伝送信号量の少ない変調方式のままとなるようなことがなくなり、伝送効率の向上を図ることができる。
【００３６】
なお、電力線搬送通信が適用される場所によって、当該場所固有の伝送特性があり、また、電力線搬送通信が適用される場所によっては伝送特性の変化の態様が時間帯によって異なる場合があるので、かかる場合には適応できるように、伝送特性測定手段８１による電力線通信装置１，１１間の伝送特性の測定は定期的に行われるようにしておく方が好ましい。
また、伝送特性の測定はＳＮ比の態様から行うことに代えて、電力機器に流れる電流の所定期間の態様からも行うようにしてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
前述の実施の形態１ではゼロクロス点を検出する機能を設けているが、そのようなゼロクロス点を検出する機能を付加しなくても、例えば、ＳＮ比の変動特性（伝送特性）を一定時間間隔で複数回測定することにより変動特性（伝送特性）の周期性を把握し、これに基づいて変調方式を周期的に変更することにより、商用電源に同期して変動する伝送路の特性変化があっても最適な伝送速度で通信が可能となる。つまり、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化が所定時間以上持続すれば（例えば、ＳＮ比の変動特性（伝送特性）を一定時間間隔で複数回測定すれば）、前記伝送特性の定性的な繰り返し変化の各変化で発生する各状態に符合した適正な変調方式で通信を行なう。
【００３８】
本実施の形態の方式によれば、ゼロクロス点を検出する機能の付加が不要であり、装置の低コスト化・小型化が可能となる。
【００３９】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を、その特徴の事例を概念的に示す図６によって説明する。
【００４０】
図６において、その（ａ）は電力線の電圧Ｖを例示し、（ｂ）は電力線の電圧Ｖに対応した受信側のＳＮ比の態様を例示し、（ｃ）はＳＮ比の変化時の受信側の電圧を拡大して例示し、（ｄ）は受信側のゲイン補正後の電圧を（ｃ）に対応して例示してある。
【００４１】
本実施の形態３においては、受信側で信号の減衰に合わせてゲイン補正を行うが、図６に例示のように、過渡期ＴKにはゲインが時事変化するため、ゲイン補正が正確に実施できない。このため、この期間のデータはエラーになる可能性が高い。エラーが発生すると再送制御等が必要となるため、この期間はデータを伝送しない方が伝送効率が良い場合がある。実施の形態３では、過渡期のエラー率を検出することによりエラーが多発している場合はデータ伝送を実施しないことにより更に伝送効率を上げる。
【００４２】
本実施の形態３によれば、伝送特性の定性的な繰り返し変化における変化過渡期を避けて電力線搬送通信が行われるので、伝送路特性の変化点での再送制御によるロスが軽減でき、更に伝送効率を向上できる。
【００４３】
なお、図１〜図６において、各図中、同一符合は同一又は相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、電力線搬送通信方式の事例を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、図１の特徴の事例および前記通信方式Ｙの課題を概念的に示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す図で、図１の特徴の事例をより具体的な概念で示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す図で、ＳＮ比を測定する手順の事例をフローチャートで示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す図で、変復調方式を決定する手順の事例をフローチャートで示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３を示す図で、その特徴の事例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，１１    電力線通信装置、
１３    電力機器、
８１    伝送特性測定手段、
100    電力線。
【図１】
2008288695.tif 000003
【図２】
2008288695.tif 000004
【図３】
2008288695.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008288695.tif 000007
【図６】
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