(57)【要約】【課題】電力線通信における通信状態の改善を行うことができる電力線通信システムおよび方法、ならびに電力線通信用受信機および電力線通信用送信機を提供する。【解決手段】送信機Ｔｘを、例えば単相３線式の電力線部分において、伝送路３１Ａ，３１Ｂの双方に接続し、受信機Ｒｘを、伝送路３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方に接続する。送信機Ｔｘは、接続された各伝送路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を送出する。受信機Ｒｘは、送信機Ｔｘから第１の伝送路３１Ａに向けて直接送出された第１の送信信号ｓ１（ｔ）と、間接的に伝送されてきた第２の送信信号ｓ２（ｔ）とを、第１の伝送路３１Ａ上で受信する。各信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分は、各伝送経路の伝送特性に応じて適応的に最適化されている。【選択図】      図８
2004289695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムであって、
少なくとも２つの伝送路に接続されると共に、それら接続された各伝送路間で、用いる搬送波を互いに異ならせ、信号を前記各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出する送信機と、
少なくとも１の伝送路に接続されると共に、前記送信機から前記１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、前記送信機から他の伝送路に送出され、前記１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、前記少なくとも１の伝送路上で受信する少なくとも１つの受信機と
を備え、
前記第１の信号の伝送経路と前記第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路があらかじめ各搬送波ごとに選択され、各搬送波ごとに、選択された前記伝送経路に信号が伝送されるようになされている
ことを特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記選択された前記伝送経路は、各搬送波ごとの相対的に伝送特性の良くなる伝送経路である
ことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信システム。
【請求項３】
前記送信機は、
前記各伝送路に、伝送特性測定用のパイロット信号をあらかじめ複数の搬送波に含めて送信し、
前記受信機は、
前記各伝送路に送出されたパイロット信号を各搬送波ごとに比較し、その結果を前記送信機に通知するようになされている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力線通信システム。
【請求項４】
前記送信機は、前記受信機から通知された結果に基づいて、前記各伝送路に最適な搬送波を選択的に用いるようになされている
ことを特徴とする請求項３に記載の電力線通信システム。
【請求項５】
前記電力線は、前記複数の配線として第１および第２の電力供給線と１本の接地線とを有する単相３線式の電力線部分を含む
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力線通信システム。
【請求項６】
前記送信機は、前記第１の電力供給線と前記接地線とで形成された第１の伝送路と、前記第２の電力供給線と前記接地線とで形成された第２の伝送路との双方に接続され、それら接続された各伝送路に信号を送出するものであり、
前記受信機は、前記単相３線式の電力線部分において、前記第１または第２の伝送路の少なくともいずれか一方に接続されている
ことを特徴とする請求項５に記載の電力線通信システム。
【請求項７】
前記電力線は、さらに、前記単相３線式の電力線部分から分岐した少なくとも１つの単相２線式の電力線部分を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の電力線通信システム。
【請求項８】
前記送信機は、前記単相３線式の電力線部分において、前記第１の電力供給線と前記接地線とで形成された第１の伝送路と、前記第２の電力供給線と前記接地線とで形成された第２の伝送路との双方に接続され、それら接続された各伝送路に信号を送出するものであり、
前記受信機は、前記単相２線式の電力線部分によって形成された１の伝送路に接続されている
ことを特徴とする請求項７に記載の電力線通信システム。
【請求項９】
前記単相２線式の電力線部分を複数有し、
前記送信機は、前記複数の単相２線式の電力線部分によって形成された少なくとも２つの伝送路に接続され、それら接続された各伝送路に信号を送出するものであり、
前記受信機は、前記単相２線式の電力線部分によって形成された少なくとも１の伝送路に接続されている
ことを特徴とする請求項７に記載の電力線通信システム。
【請求項１０】
電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムに適用される電力線通信方法であって、
少なくとも２つの伝送路に接続された送信機から、それら接続された各伝送路間で、用いる搬送波を互いに異ならせ、信号を前記各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出するステップと、
受信機を少なくとも１の伝送路に接続すると共に、前記送信機から前記１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、前記送信機から他の伝送路に送出され、前記１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、前記受信機において前記少なくとも１の伝送路上で受信するステップと
を含み、
前記第１の信号の伝送経路と前記第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択し、各搬送波ごとに、選択された前記伝送経路に信号を伝送する
ことを特徴とする電力線通信方法。
【請求項１１】
電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムに適用される電力線通信用受信機であって、
前記複数の伝送路のうちの少なくとも１の伝送路に接続されると共に、
送信機から前記１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、前記送信機から他の伝送路に送出され、前記１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、前記少なくとも１の伝送路上で受信するようになされ、
前記第１の信号の伝送経路と前記第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択するようになされている
ことを特徴とする電力線通信用受信機。
【請求項１２】
前記送信機から前記各伝送路に送信された、伝送特性測定用のパイロット信号を各搬送波ごとに比較し、その結果を前記送信機に通知するようになされている
ことを特徴とする請求項１１に記載の電力線通信用受信機。
【請求項１３】
前記第１の信号の伝送経路と前記第２の信号の伝送経路との伝送特性に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された伝送特性に関する情報を用いて、受信した信号に対して伝送特性に応じた補正を行う補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電力線通信用受信機。
【請求項１４】
電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムに適用される電力線通信用送信機であって、
少なくとも２つの伝送路に接続されると共に、
それら接続された各伝送路間で用いる搬送波を互いに異ならせ、１の伝送路において受信されるべき信号を、前記各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出するようになされ、
かつ、あらかじめ各搬送波ごとに選択された伝送経路に信号が伝送されるよう、前記各伝送路に前記選択された搬送波を選択的に用いるようになされている
ことを特徴とする電力線通信用送信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号の伝送媒体として電力線を用いる電力線通信システム、ならびにこの電力線通信システムに適用される電力線通信方法、電力線通信用受信機および電力線通信用送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、通信ネットワークの構築手段として、有線を利用した通信システム、無線を利用した通信システムおよび電力線を利用した通信システムが知られている。このうち特に、電力線通信システムは、他の有線通信システムや無線通信システムに対して、例えば以下の優位性を持つと考えられる。
【０００３】
第１に、既設の電力線を通信媒体として使用するため、新規に通信路を敷設する必要がなく、他の有線通信システムに比べて導入コストを低減できる。第２に、無線通信システムは、新規に通信路を必要としない点では電力線通信と同様であるが、建造物の構造（コンクリート構造や鉄筋構造、土壁など）、および室内における人間や什器の存在などによっては、無線電波が遮断され、通信状態が不安定になる傾向がある。これに対し、現在、欧米で実証実験が行われている高速電力線通信システムは、コンクリート構造の建物でも比較的安定した通信が行うことができ、人体や什器等の影響も少ないと考えられる。既に米国では、電力線通信の標準化団体であるＨｏｍｅＰｌｕｇによって、米Ｉｎｔｅｌｌｏｎ社の技術を元に、搬送波周波数帯域として４．５ＭＨｚ〜２１ＭＨｚを使用し、伝送速度１４Ｍｂｐｓのシステムが標準化されている。
【０００４】
一方、電力線通信の通信速度は、現状１４Ｍｂｐｓで、今後２５Ｍｂｐｓや４５Ｍｂｐｓのものが製品化予定とはいえ、他のシステムに対して伝送速度が遅い。また、電力線の配線構造が管理されていないため、配線構造による伝送特性の劣化によって誤り率特性が悪化し、通信速度が低下するという問題が指摘されている。
【０００５】
電力線通信システムでは、変復調方式として、複数の搬送波で信号を伝送するマルチキャリア方式、特に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）方式が一般に用いられている。マルチキャリア方式では、データが複数の搬送波に分散されるため、全データが欠落する確率が低く、伝送特性が劣化し易い電力線通信に適した方式となっている。
【０００６】
図２０は、ＯＦＤＭ方式における搬送波（…，Ｃｎ−１，Ｃｎ，Ｃｎ＋１，…）の周波数分布を示している。ＯＦＤＭ方式では、各搬送波（サブキャリア）に直交性を持たせることにより、各搬送波の周波数成分を相互に重なり合わせた状態にすることができ、これにより周波数利用効率を高めている。ＯＦＤＭ方式では、これら周波数の異なる複数の搬送波にデータを分散させて伝送する。
【０００７】
特許文献１には、マルチキャリア方式を用いる電力線通信において、例えばノイズの大きい周波数帯域を避け、信頼性の高くなるような搬送波のみを選択的に使用して、信号伝送の信頼性を高めるような技術が記載されている。
【０００８】
また、電力線通信において、伝送路の特性を補償し、誤り率特性を改善する方法として、ダイバーシチ技術を適用することが考えられる。無線通信の分野では、複数の送信アンテナまたは複数の受信アンテナを用いた空間ダイバーシチ技術が研究されている。なかでも、時間周波数空間符号化技術であるＳＴＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｄｉｎｇ）や、ＳＦＣ（Ｓｐａｃｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｄｉｎｇ）は、誤り率特性の改善に対して有効な手法として知られている。電力線通信にダイバーシチ技術を適用した研究としては、非特許文献１，２に記載されたものがある。
【０００９】
非特許文献２に記載の技術は、図２１（Ａ）に示したように、単相３線式の電力線における２系統の伝送路のうちの一方に送信機１１１を接続し、２系統の双方に受信機１１２Ａ，１１２Ｂを接続したものである。単相３線式の電力線は、第１および第２の電力供給線１０１Ａ，１０１Ｂと接地線（中性線）１０１Ｃとからなり、第１の電力供給線１０１Ａおよび接地線１０１Ｃのペア（第１の系統）と、第２の電力供給線１０１Ｂおよび接地線１０１Ｃのペア（第２の系統）との２系統で、それぞれ一般に１００Ｖの電圧を配電している。送信機１１１は、例えば第１の系統に接続されている。
【００１０】
この方式では、図２１（Ｂ）に示したように、第１の系統の伝送路に重畳された信号を、第１および第２の系統のそれぞれにおいて受信する。第１の受信機１１２Ａでは、送信機１１１からの送信信号１２１を、第１の系統の伝送路を介して直接受信する。一方、第２の受信機１１２Ｂでは、送信機１１１が接続されている第１の系統側から第２の系統に回り込んで伝送されてきた信号１２２を、間接的に受信する。その後、受信機１１２Ａ，１１２Ｂで受信した各信号を位相補償して加算することで、受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を改善している。
【００１１】
一般に、単相３線式電力線の異系統間（１００Ｖ系統間）には、柱上トランスの２次側巻線、単相３線式電力線の接地線１０１Ｃを含まない配線間（２００Ｖ系統）に接続された機器電源の入力コンデンサ、および異系統間の容量結合などによって、相互結合が存在する。ダイバーシチ技術を適用せず、送信機および受信機を共に１の系統にのみ接続する方式の場合、相互結合により他の系統から間接的に伝送されてきた信号も受信されることになり、伝送特性に悪影響を及ぼす。一方、図２１（Ｂ）に示した方式では、相互結合により第２の系統に回り込んで伝送されてきた信号１２２を第２の受信機１１２Ｂで受信し、積極的に活用している。
【００１２】
一方、非特許文献１には、単相３線式電力線における２つの１００Ｖ系統の伝送路のそれぞれに、送信機および受信機を接続したシステムが示されている。このシステムでは、各系統に接続された送信機から各系統に信号を送出し、それを各系統に接続された受信機で受信し、合成する。このシステムでは、図２１（Ｂ）に示したような相互結合による異系統間の信号の回り込みはないものと仮定している。すなわち、一方の１００Ｖ系統の伝送路に送出された信号は、他方の１００Ｖ系統の伝送路に伝送されることなく、一方の伝送路上でのみ受信されるものとしている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１６５３０４号公報
【非特許文献１】
Ｃ．Ｌ．Ｇｉｏｖａｎｅｌｉ，Ｊ．Ｙａｚｄａｎｉ，Ｐ．Ｆａｒｒｅｌｌ  ａｎｄ  Ｈｏｎａｒｙ“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ／Ｃｏｄｉｎｇ  Ｆｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ”６ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ−Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ２００２，ｐｐ．１０１−１０５，Ａｔｈｅｎｓ，Ｇｒｅｅｃｅ，Ｍａｒ．２００２．
【非特許文献２】
橋本直樹，秋山利男，小澤吉賢，河野隆二，今井秀樹，「低圧配電線データ伝送のための位相ダイバーシチ受信方式」，電気情報通信学会論文誌  Ｂ−Ｉ，Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｂ−Ｉ，Ｎｏ．１０，ｐｐ．６５８−６６６，Ｏｃｔ．１９９２
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の技術では、ノイズの大きい周波数帯域を避けるなどの手法を採用しているため、使用周波数帯域が狭まるなどの問題点がある。また、図２１（Ａ），（Ｂ）に示した上記非特許文献２に記載の方式は、電力線通信の欠点の１つである異系統間の信号の回り込み現象を積極的に活用して、受信ＳＮＲを改善するものであるが、ＳＴＣのような符号化処理を行うものではなく、受信ダイバーシチのみを行う技術である。一方、非特許文献１に記載の方式では、異系統間の信号の回り込み現象がないものと仮定しているので、２つの１００Ｖ系統の両方に信号を送信し、２つの１００Ｖ系統の両方で信号を受信するシステムモデルにしか適用できず、汎用性に欠ける。
【００１５】
ところで、日本の低圧配電線は、柱上トランスより分電盤までは単相３線式、分電盤より屋内の電力線は、単相３線式から分岐して形成された単相２線式となっている。この屋内の単相２線式の部分にネットワークを構築する場合、図２１（Ａ），（Ｂ）に示した方式では、異なる系統間にそれぞれ受信機を配置し、それらを電気的に相互結合する必要があるが、各系統が位置的に同一場所にあるとは限らないため、そのネットワーク構築は実用上不向きである。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電力線通信における通信状態の改善を行うことができる電力線通信システムおよび方法、ならびに電力線通信用受信機および電力線通信用送信機を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による電力線通信システムは、電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムであって、少なくとも２つの伝送路に接続されると共に、それら接続された各伝送路間で、用いる搬送波を互いに異ならせ、信号を各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出する送信機と、少なくとも１の伝送路に接続されると共に、送信機から１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、送信機から他の伝送路に送出され、１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、少なくとも１の伝送路上で受信する少なくとも１つの受信機とを備えている。そして、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路があらかじめ各搬送波ごとに選択され、各搬送波ごとに、選択された伝送経路に信号が伝送されるようになされている。
【００１８】
本発明による電力線通信方法は、電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムに適用される電力線通信方法であって、少なくとも２つの伝送路に接続された送信機から、それら接続された各伝送路間で、用いる搬送波を互いに異ならせ、信号を各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出するステップと、受信機を少なくとも１の伝送路に接続すると共に、送信機から１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、送信機から他の伝送路に送出され、１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、受信機において少なくとも１の伝送路上で受信するステップとを含んでいる。そして、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択し、各搬送波ごとに、選択された伝送経路に信号を伝送するようにしたものである。
【００１９】
本発明による電力線通信システムおよび方法では、電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信が行われる。送信機からは、少なくとも２つの伝送路のそれぞれに信号が送出される。受信機は、少なくとも１の伝送路に接続されると共に、送信機から１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、送信機から他の伝送路に送出され、１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、少なくとも１の伝送路上で受信する。
【００２０】
ここで、１の伝送路上に「間接的に伝送されてきた」とは、例えば、電力線を構成する複数の配線間の寄生容量（線間容量）や柱上トランスの２次側巻線などによって生ずる異なる伝送路間の相互結合によって、異なる伝送路間に信号が伝搬されてくるような現象のことをいう。
【００２１】
本発明による電力線通信システムおよび方法では、送信機が接続された各伝送路間で、用いる搬送波を互いに異ならせ、信号を各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出される。この場合において、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路があらかじめ各搬送波ごとに選択され、各搬送波ごとに、選択された伝送経路に信号が伝送される。
【００２２】
ここで、「選択された伝送経路」とは、例えば、各搬送波ごとの相対的に伝送特性の良くなる伝送経路のことである。
【００２３】
本発明による電力線通信システムにおいて、送信機は例えば、各伝送路に、伝送特性測定用のパイロット信号をあらかじめ複数の搬送波に含めて送信するようになされ、受信機は例えば、各伝送路に送出されたパイロット信号を各搬送波ごとに比較し、その結果を送信機に通知するようになされている。この場合、送信機は例えば、受信機から通知された結果に基づいて、各伝送路に最適な搬送波を選択的に用いる。
【００２４】
送信機は、各伝送路に、伝送特性測定用のパイロット信号をすべての搬送波に含めて送信するようになされていても良いし、各伝送路に、伝送特性測定用のパイロット信号を一部の搬送波について送信するようになされていても良い。
【００２５】
伝送特性測定用のパイロット信号を一部の搬送波について送信するようにした場合、受信機は、例えば、パイロット信号の送出された搬送波については、そのパイロット信号に基づいて伝送特性を測定し、他の搬送波の伝送特性については、測定された伝送特性に基づいて補間演算により推定して求めるようになされている。
【００２６】
送信機はまた、パイロット信号を、各伝送路について、時間的に別々に送出するようになされていても良いし、各伝送路間でパイロット信号に用いる搬送波を互いに異ならせ、同一時間帯に各伝送路についてのパイロット信号を送出するようになされていても良い。
【００２７】
本発明による電力線通信用受信機は、電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムに適用される電力線通信用受信機であって、複数の伝送路のうちの少なくとも１の伝送路に接続されると共に、送信機から１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、送信機から他の伝送路に送出され、１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、少なくとも１の伝送路上で受信するようになされ、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択するようになされているものである。
【００２８】
本発明による電力線通信用受信機は、送信機から各伝送路に送信された、伝送特性測定用のパイロット信号を各搬送波ごとに比較し、その結果を送信機に通知するようになされていても良い。
【００２９】
本発明による電力線通信用受信機はさらに、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路との伝送特性に関する情報を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された伝送特性に関する情報を用いて、受信した信号に対して伝送特性に応じた補正を行う補正手段とを備えていても良い。
【００３０】
本発明による電力線通信用送信機は、電力線を構成する複数の配線により形成された複数の伝送路を利用して通信を行う電力線通信システムに適用される電力線通信用送信機であって、少なくとも２つの伝送路に接続されると共に、それら接続された各伝送路間で用いる搬送波を互いに異ならせ、１の伝送路において受信されるべき信号を、各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出するようになされ、かつ、あらかじめ各搬送波ごとに選択された伝送経路に信号が伝送されるよう、各伝送路に選択された搬送波を選択的に用いるようになされているものである。
【００３１】
ここで、本発明において、電力線は、例えば、複数の配線として第１および第２の電力供給線と１本の接地線とを有する単相３線式の電力線部分を含むものである。この場合、送信機は、例えば、第１の電力供給線と接地線とで形成された第１の伝送路と第２の電力供給線と接地線とで形成された第２の伝送路との双方に接続され、それら接続された各伝送路に信号を送出する構成にすることができる。受信機は、例えば、単相３線式の電力線部分において、第１または第２の伝送路の少なくともいずれか一方に接続された構成にすることができる。
【００３２】
さらに、電力線が、単相３線式の電力線部分から分岐した少なくとも１つの単相２線式の電力線部分を含んでいても良い。この場合、例えば、送信機を、単相３線式の電力線部分に接続し、受信機を、単相２線式の電力線部分によって形成された１の伝送路に接続するような構成にすることができる。
【００３３】
また、単相２線式の電力線部分が複数ある場合、例えば、送信機を、単相２線式の電力線部分によって形成された少なくとも２つの伝送路に接続し、受信機を、単相２線式の電力線部分によって形成された少なくとも１の伝送路に接続するような構成にすることもできる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
＜電力線の構成＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムに使用される電力線の構成例を示している。本実施の形態に係る電力線通信システムは、複数の配線により構成された電力線を信号の伝送媒体として用いている。図１は、現在日本で用いられている一般的な低圧配電線方式による電力線の構成を示している。この電力線は、屋外２０に配置された柱上トランス２１から家屋１０内（屋内）の分電盤３０までは単相３線式、分電盤３０より屋内の電力線は、単相３線式から分岐して形成された単相２線式となっている。
【００３６】
柱上トランス２１は、供給されてきた電力を変圧するためのものであり、１次側巻線２１Ａおよび２次側巻線２１Ｂを含んで構成されている。柱上トランス２１は、例えば６６００Ｖの高圧を変圧し、２次側巻線２１Ｂ側に１００Ｖの低電圧を２系統生成する。柱上トランス２１の２次側巻線２１Ｂには、単相３線式電力線１１の一端が接続されている。
【００３７】
単相３線式電力線１１は、第１および第２の電力供給線１１Ａ，１１Ｂと１本の接地線１１Ｃとの３本の配線を有している。この単相３線式電力線１１では、第１の電力供給線１１Ａと第２の電力供給線１１Ｂとで接地線１１Ｃを共有し、第１の電力供給線１１Ａおよび接地線１１Ｃのペアと、第２の電力供給線１１Ｂおよび接地線１１Ｃのペアとの２系統で、それぞれ１００Ｖの電圧を配電している。また、第１および第２の電力供給線１１Ａ，１１Ｂのペアで２００Ｖの電圧を配電している。
【００３８】
屋内の単相２線式の電力線部分には、単相３線式電力線１１の各配線１１Ａ〜１１Ｃが分岐することにより、第１および第２の１００Ｖ系統１Ａ，１Ｂと、２００Ｖ系統１Ｃとが形成されている。各系統１Ａ，１Ｂ，１Ｃには、各種電気機器を接続するためのコンセント１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが接続されている。
【００３９】
第１の１００Ｖ系統１Ａは、単相３線式電力線１１の第１の電力供給線１１Ａから分岐した一方の電力供給線１１Ａ−１と、接地線１１Ｃから分岐した一方の接地線１１Ｃ−１とのペアにより形成されている。第２の１００Ｖ系統１Ｂは、第２の電力供給線１１Ｂから分岐した一方の電力供給線１１Ｂ−１と、接地線１１Ｃから分岐した他方の接地線１１Ｃ−２とのペアにより形成されている。２００Ｖ系統１Ｃは、第１の電力供給線１１Ａから分岐した他方の電力供給線１１Ａ−２と、第２の電力供給線１１Ｂから分岐した他方の電力供給線１１Ｂ−２とのペアにより形成されている。
【００４０】
この電力線通信システムでは、図１に示した電力線の各系統により形成された複数の伝送路３１Ａ〜３１Ｃのうち、少なくとも２つの伝送路を利用して通信が行われる。ここで、第１の伝送路３１Ａとは、実質的に単相３線式電力線１１における第１の電力供給線１１Ａおよび接地線１１Ｃのペアで形成された伝送路のことをいい、そこから分岐してつながる単相２線式電力線の第１の１００Ｖ系統１Ａの伝送路部分をも含むものである。第２の伝送路３１Ｂとは、実質的に第２の電力供給線１１Ｂおよび接地線１１Ｃのペアで形成された伝送路のことをいい、そこから分岐してつながる単相２線式電力線の第２の１００Ｖ系統１Ｂの伝送路部分をも含むものである。第３の伝送路３１Ｃとは、実質的に第１の電力供給線１１Ａおよび第２の電力供給線１１Ｂのペアで形成された伝送路のことをいい、そこから分岐してつながる単相２線式電力線の２００Ｖ系統１Ｃの伝送路部分をも含むものである。
【００４１】
＜送信機、受信機の接続形態＞
図２〜図７は、この電力線通信システムのシステム構成例を示している。この電力線通信システムは、少なくとも２つの伝送路に接続される送信機Ｔｘと、少なくとも１つの伝送路に接続される少なくとも１つの受信機Ｒｘとを備えている。送信機Ｔｘと受信機Ｒｘとの接続形態は複数考えられる。以下、各接続形態について説明する。
【００４２】
図２の接続形態は、屋外２０の単相３線式の電力線部分において、送信機Ｔｘを、第１および第２の伝送路３１Ａ，３１Ｂの双方に接続（すなわち、単相３線式電力線１１の各配線１１Ａ〜１１Ｃに送信機Ｔｘを接続）し、受信機Ｒｘを、第１および第２の伝送路３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方に接続（すなわち、接地線Ｃと電力供給線１１Ａ，１１Ｂのいずれか一方の線とに受信機Ｒｘを接続）した例である。
【００４３】
図３の接続形態は、図２の接続形態に対し、受信機Ｒｘの接続場所を、単相２線式の電力線部分にした例である。また、図５の接続形態は、送信機Ｔｘの接続場所を、分電盤３０の内部にした例であり、実質的に図３の接続形態と同様である。なお、図示していないが受信機Ｒｘについても、その接続場所を分電盤３０の内部にすることも可能である。
【００４４】
なお、図３および図５では、受信機Ｒｘが、第１の１００Ｖ系統１Ａ（第１の伝送路３１Ａ）にのみ接続されているが、他の系統１Ｂ，１Ｃ（他の伝送路３１Ｂ，３１Ｃ）にのみ接続されていても良い。また、受信機Ｒｘの数は１つに限らず、例えば図４に示したように、各系統１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれに、それぞれ独立して動作する受信機Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３が接続されていても良い。図２の接続形態についても同様であり、単相３線式の電力線部分において、第１および第２の伝送路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに、独立して動作する受信機Ｒｘが接続されていても良い。
【００４５】
図６の接続形態は、送信機Ｔｘおよび受信機Ｒｘの接続場所を共に、単相２線式の電力線部分にした例である。この場合、送信機Ｔｘは、各系統１Ａ，１Ｂ，１Ｃの少なくとも２つに接続されている。受信機Ｒｘは、送信機Ｔｘが接続された系統のうちの１つに接続されている。この接続形態の場合も、受信機Ｒｘの数は１つに限らず、複数あっても良い。
【００４６】
なお、以上の構成例では、１つの受信機Ｒｘを１つの伝送路にのみ接続するものとしたが、１つの受信機Ｒｘを複数の伝送路に接続するようにしても良い。例えば図７に示したように、受信機Ｒｘを、第１および第２の伝送路３１Ａ，３１Ｂの双方に接続（単相３線式電力線１１の各配線１１Ａ〜１１Ｃに接続）するようにしても良い。また図示しないが、受信機Ｒｘを単相２線式の電力線部分において、各系統１Ａ，１Ｂ，１Ｃの２以上に接続するような構成も可能である。
【００４７】
＜送信機、受信機の構成＞
以下の構成説明では、図２に示した接続形態を基本にして説明する。図８は、この電力線通信システムにおける送信機Ｔｘと受信機Ｒｘとの間における信号の伝送状態を示している。
【００４８】
送信機Ｔｘは、接続された第１および第２の伝送路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を送出するようになっている。ここで、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）は、例えばＯＦＤＭ信号であり、送信データを複数の搬送波（サブキャリア）に分散させたものとなっている。各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）の具体的な生成方法については後述する。
【００４９】
受信機Ｒｘは、送信機Ｔｘから第１の伝送路３１Ａに向けて直接送出された第１の送信信号ｓ１（ｔ）と、送信機Ｔｘから第２の伝送路３１Ｂに向けて送出され、第１の伝送路３１Ａ上に間接的に伝送されてきた第２の送信信号ｓ２（ｔ）とを、第１の伝送路３１Ａ上で受信するようになっている。
【００５０】
ここで、「間接的に伝送されてきた」とは、異なる伝送路間を相互結合により伝送されてきた状態を意味する。一般に、電力線の異系統間には、柱上トランス２１（図１）の２次側巻線２１Ａ、接地線１１Ｃを含まない配線間（２００Ｖ系統１Ｃ）に接続された機器電源の入力コンデンサ、および異系統間の容量結合などによって、相互結合が存在する。受信機Ｒｘは、この相互結合により第２の伝送路３１Ｂから第１の伝送路３１Ａに回り込んで伝送されてきた第２の送信信号ｓ２（ｔ）を間接的に受信するようになっている。
【００５１】
なお、第１および第２の送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）が受信機Ｒｘに到達する段階では、各信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）が第１の伝送路３１Ａ上において混合された状態となっている。受信機Ｒｘは、この混合された状態の信号ｒ１（ｔ）を受信するようになっている。
【００５２】
ところで、電力線通信においては、信号の伝送経路が異なれば、その伝送特性も異なるものとなる。図１８は、電力線における異なる伝送経路での伝送特性を測定した実験結果を示している。図１８において、横軸は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力損失（ｄＢｍ）を示している。
【００５３】
図１９（Ａ），（Ｂ）は、この伝送特性の測定に用いた回路構成を示している。図示したように、ネットワークアナライザ７１を、同軸ケーブル７４，７５およびバラン（Ｂａｌｕｎ）７２，７３を介して、単相３線電力線１１に接続して伝送特性の測定を行った。コンデンサＣ１は、２００Ｖ系統の電力線に接続される機器電源の入力コンデンサを表している。図１９（Ａ）は、単相３線電力線１１の一方の１００Ｖ系統から他方の１００Ｖ系統に、相互結合により信号が伝送されてきた場合（以下、異系統伝送という。）における伝送特性を測定するために用いた構成である。図１９（Ｂ）は、１つの系統に直接信号が伝送されてきた場合（以下、同系統伝送という。）における伝送特性を測定するために用いた構成である。図１９（Ａ）の異系統伝送による伝送特性の測定結果を図１８の破線に、図１９（Ｂ）の同系統伝送による伝送特性の測定結果を図１８の実線に示す。
【００５４】
この測定結果から、周波数によって、同系統伝送による特性の方が良い部分と、逆に、異系統伝送による特性の方が良い部分とがあることが分かる。この測定実験は、電力線の実使用環境とは異なる単純な確認実験ではあるが、電力線の伝送特性は、配線状況、家電機器の接続状況、および動作状態等によって変化するため、実使用環境においても、同系統で伝送するよりも異系統間の相互結合で伝送する方が、伝送特性が改善される場合があることが予想できる。なお、電力線伝送特性の時間変動は、商用周波数の半波に同期して変動するため、数Ｍｂｐｓ以上の高速電力線通信では低速であると考えられる。
【００５５】
このように伝送特性には、伝送経路による周波数依存性がある。そこで、本システムでは、各伝送経路における各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択し、各搬送波ごとに、選択された伝送経路に信号が伝送されるようにしている。選択された伝送経路とは、例えば、相対的に伝送特性の良くなる各搬送波ごとの伝送経路のことである。具体的には、後述するように、送信機Ｔｘ側において、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）に伝送特性測定用のパイロット信号を含めて送信しておき、受信機Ｒｘ側では、そのパイロット信号を評価することにより、各伝送経路の各搬送波ごとの伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）を測定する。そして、求められた伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）（をフーリエ変換したデータＨ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ））を各搬送波ごとに比較することにより、相対的に伝送特性の良くなる伝送路を各搬送波ごとに求め、その結果を送信機Ｔｘに通知するようになっている。送信機Ｔｘは、受信機Ｒｘから通知された結果に基づいて、相対的に伝送特性の良くなる伝送路で信号が伝送されるよう、各伝送路に最適な搬送波を選択的に用いるようになっている。
【００５６】
また、本システムにおいては、受信機Ｒｘは、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）の伝送経路についての伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）に関する情報をあらかじめ記憶しておき、その情報に基づいて、受信信号ｒ１（ｔ）に対して伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）のフーリエ変換後のデータＨ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）に応じた信号補正（位相補償）を行う機能を有している。
【００５７】
なお、電力線における伝送特性は、通常、常に一定ではなく電力線に接続された電気機器などの影響により変化する。このため、受信機Ｒｘは、各伝送路で用いる搬送波の選択・判定処理、および信号補正処理に用いる伝送特性Ｈ１１，Ｈ２１を所定の間隔で測定し、定期的に見直すようになっている。
【００５８】
図９は、受信機Ｒｘが、第１の電力供給線１１Ａおよび第２の電力供給線１１Ｂのペアで形成された第３の伝送路３１Ｃ（２００Ｖ系統１Ｃ）に接続されている場合における信号の伝送状態を示している。
【００５９】
この構成も、受信機Ｒｘの接続形態が異なるのみで、基本的には図８に示したものと同様であるが、この場合には図８に示した構成と比べて、送信機Ｔｘからの送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）が、図示したように、それぞれ２つの伝送経路で直接的または間接的に受信機Ｒｘに伝送される。受信機Ｒｘは、それらの伝送経路で伝送された送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を、第３の伝送路３１Ｃ上で混合された状態で受信するようになっている。この場合、図８に示した構成に比べて、信号の伝送経路が増えているので、受信機Ｒｘでは、伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）に加えて、伝送特性ｈ１２（ｔ），ｈ２２（ｔ）についても測定し、ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）のフーリエ変換後のデータＨ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）、および、ｈ１２（ｔ），ｈ２２（ｔ）のフーリエ変換後のデータＨ１２（ｆ），Ｈ２２（ｆ）を用いて、搬送波の選択・判定処理および信号補正処理に用いるようになっている。
【００６０】
図１０は、送信機Ｔｘの回路構成例である。送信機Ｔｘは、送信データ（実データ）ｄｋを変調する変調部４１と、変調部４１からの出力データＸｋに伝送特性測定用のパイロット信号（パイロットシンボル）を挿入するパイロット信号挿入部４２とを有している。変調部４１からの出力データＸｋは、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ等の変調後のデータである。各データｄｋ，Ｘｋの内容については、後述する。
【００６１】
送信機Ｔｘはさらに、マッパ４３と、逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）回路４４Ａ，４４Ｂと、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）コンバータ４８Ａ，４８Ｂと、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）カプラ４５Ａ，４５Ｂとを有している。マッパ４３は、パイロット信号挿入部４２を介して入力されたデータＸｋを、各伝送路３１Ａ，３１Ｂに送出する信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）に対応した２系統の信号にマッピングするものである。このマッピングの手法については、後述する。ＩＦＦＴ回路４４Ａ，４４Ｂは、マッパ４３からの出力データχ１ｋ，χ２ｋに対してＩＦＦＴ処理を行い、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）となるＯＦＤＭベースバンド信号を生成するものである。Ｐ／Ｓコンバータ４８Ａ，４８Ｂは、ＩＦＦＴ回路４４Ａ，４４Ｂからの出力に並直列変換を施すためのものである。ＰＬＣカプラ４５Ａ，４５Ｂは、ＯＦＤＭベースバンド信号からなる送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を、電力線に重畳し、各伝送路３１Ａ，３１Ｂに送出するためのものである。ＰＬＣカプラ４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ第１の電力供給線１１Ａおよび接地線１１Ｃと、第２の電力供給線１１Ｂおよび接地線１１Ｃとに接続されている。
【００６２】
送信機Ｔｘはさらに、通知信号復調部４６と、マッパコントローラ４７とを有している。通知信号復調部４６は、受信機Ｒｘからの通知信号を復調するものである。通知信号は、受信機Ｒｘにおいて生成されるものであり、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分（選択）を指示する配分情報（選択情報）を含んでいる。なお、図では通知信号復調部４６がＰＬＣカプラ４５Ｂ側に接続されているが、ＰＬＣカプラ４５Ａに接続されていても良い。マッパコントローラ４７は、通知された配分情報に基づいて、マッパ４３におけるマッピングの内容を制御し、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分を最適化するようになっている。
【００６３】
図１１は、受信機Ｒｘの回路構成例である。受信機Ｒｘは、ＰＬＣカプラ５１と、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）コンバータ５６と、高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）回路５２と、補正部６０と、パイロット信号除去部５４と、復調部５５とを有している。
【００６４】
ＰＬＣカプラ５１は、第１の電力供給線１１Ａおよび接地線１１Ｃに接続されている。ＰＬＣカプラ５１は、第１の伝送路３１Ａ上に伝送されてきたＯＦＤＭベースバンド信号からなる受信信号ｒ１（ｔ）を、電力線上から取り出すためのものである。Ｓ／Ｐコンバータ５６は、ＰＬＣカプラ５１からの出力に並直列変換を施すためのものである。ＦＦＴ回路５２は、受信信号ｒ１（ｔ）であるＯＦＤＭベースバンド信号に対してＦＦＴ処理を行い、周波数空間にマッピングし直すためのものである。補正部６０は、ＦＦＴ回路５２からの出力データＲｋに伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）に応じた補正処理を行うためのものである。パイロット信号除去部５４は、補正部６０からの出力データＸｋに含まれるパイロット信号を除去するためのものである。復調部５５は、パイロット信号が除去されたデータＸｋを、元の送信データ（実データ）ｄｋに復調するためのものである。
【００６５】
補正部６０は、乗算回路５３と、伝送特性評価部６１と、特性記憶部６２と、共役複素数生成部６３とを含んでいる。伝送特性評価部６１は、ＦＦＴ回路５２からの出力データＲｋからパイロット信号を抽出し、伝送特性ｈ１１（ｔ），ｈ２１（ｔ）をフーリエ変換したデータＨ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）を、伝送特性として求めるものである。伝送特性評価部６１は、例えばあらかじめ送信前のパイロット信号に関するデータを記憶しておき、そのデータと電力線を介して伝送されてきたパイロット信号とを比較することにより、伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）を測定・評価するようになっている。特性記憶部６２は、算出された伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）のデータを記憶するためのものである。共役複素数生成部６３は、伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）の共役複素数を取ったデータを生成するものである。乗算回路５３は、伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）の共役複素数を取ったデータとＦＦＴ回路５２からの出力データＲｋとを乗算して出力するものである。
【００６６】
受信機Ｒｘはさらに、通知信号生成部６４と、通知信号変調部６５とを有している。通知信号生成部６４は、送信機Ｔｘに送信する通知信号を生成するものである。通知信号には、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分を指示する配分情報が含まれている。通知信号生成部６４は、特性記憶部６２に記憶された伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）に基づいて、相対的に伝送特性の良くなる伝送経路を各搬送波ごとに求め、各搬送波ごとに、相対的に伝送特性の良くなる伝送経路で送信データが伝送されるよう、最適な搬送波の配分を決定するようになっている。通知信号変調部６５は、通知信号生成部６４により生成された通知信号を変調し、ＰＬＣカプラ５１を介して送信機Ｔｘに送信するようになっている。
【００６７】
＜システムの動作＞
次に、以上のように構成された電力線通信システムの動作を説明する。
【００６８】
この電力線通信システムでは、図１に示した電力線により形成された複数の伝送路３１Ａ〜３１Ｃのうち、少なくとも２つの伝送路に送信機Ｔｘが接続される。また、受信機Ｒｘが少なくとも１つの伝送路に接続される。送信機Ｔｘと受信機Ｒｘとの接続形態には、上述したように種々のものがある（図２〜図７参照）。以下では、図２，図８に示した接続形態を基本にして動作説明を行う。
【００６９】
送信機Ｔｘでは、接続された第１および第２の伝送路３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を送出する。以下、信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）の生成動作を、図１０の回路に対応させて説明する。送信機Ｔｘでは、例えばビットレートＲの入力データをＮビットずつまとめて送信する。ここで、ｋ番目のシンボル時刻に対応する送信データを、
【数１】
2004289695.tif 000003
とする。ｄｋは、ベクトルデータである。
【００７０】
この送信データは、変調部４１において、例えばＭＴＣＭ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｔｒｅｌｌｉｓ  Ｃｏｄｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）符号化により符号化率１／Ｑで符号化され、符号化データ
【数２】
2004289695.tif 000004
となる。Ｘｋは、ベクトルデータである。
【００７１】
符号化時には、伝送効率を低下させないために、２Ｑ値の多値位相変調が行われるものとする。従って、符号化データＸｋの各要素は、各ＩＱ平面上の信号点
【数３】
2004289695.tif 000005
の１つをとる。
【００７２】
Ｎ次元ベクトルの符号化データＸｋは、マッパ４３において各伝送路３１Ａ，３１Ｂに送出する信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）に対応した２系統の信号にマッピングされる。マッピングは、例えば次の式（Ａ）に従って行われる。
【００７３】
【数４】
2004289695.tif 000006
【００７４】
ただし、Ａｍは、式（１）に示したようにＮ×Ｎの正方行列である。これにより、次の２系統のデータχ１ｋ，χ２ｋが生成される。
【数５】
2004289695.tif 000007
【００７５】
【数６】
2004289695.tif 000008
【００７６】
マッパ４３からの出力データχ１ｋ，χ２ｋは、ＩＦＦＴ回路４４Ａ，４４ＢおよびＰ／Ｓコンバータ４８Ａ，４８Ｂを経て、ＩＦＦＴ処理、並直列変換、および周波数変換され、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）となるＯＦＤＭベースバンド信号が生成される、これらの信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）が、ＰＬＣカプラ４５Ａ，４５Ｂにより電力線に重畳され、各伝送路３１Ａ，３１Ｂに送出される。
【００７７】
ここで、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）は、ＯＦＤＭベースバンド信号で構成されており、複数の搬送波（サブキャリア）を含んでいる。本システムでは、各伝送路間で用いる搬送波を互いに異ならせる。すなわち、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で異なる周波数の搬送波を用いる。そして、これらの各搬送波にデータを分割して搬送する。
【００７８】
各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分は、受信機Ｒｘから通知された配分情報に従って行われる。以下、図１４を参照して、送信機Ｔｘにおける搬送波の配分の最適化処理について説明する。
【００７９】
送信機Ｔｘでは、第１および第２の送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）にパイロット信号を含めて送信する（ステップＳ１，Ｓ２）。パイロット信号は、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を構成するすべての搬送波に含めて送信するようにしても良いし、一部の搬送波にのみパイロット信号を挿入するようにしても良い。すべての搬送波についてパイロット信号を送信した場合には、受信機Ｒｘ側で、各伝送経路の伝送特性を、各搬送波ごとに直接測定して求めることができる。また、一部の搬送波についてパイロット信号を送信した場合には、直接測定できない伝送特性については、受信機Ｒｘ側で例えば、直接測定された伝送特性から補間演算を行って求めることができる。このほかにもパイロット信号の送信方法としては、複数の方法が考えられる。例えば以下の２つの送信方法がある。
【００８０】
（パイロット信号の送信方法１）
図１２は、パイロット信号の第１の送信方法における搬送波の構成を模式的に示している。この方法では、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）につきそれぞれ、ＯＦＤＭベースバンド信号で用いられる一連の搬送波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…で、パイロット信号を送信する。この場合、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を同時に送信してしまうと、受信機Ｒｘ側では、受信信号ｒ１（ｔ）に含まれるパイロット信号がいずれの信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）からのものか判断が困難となるので、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を、別々の時間帯に送信する。すなわちこの方法では、パイロット信号が、各伝送路について時間的に別々に送出される。
【００８１】
各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）に、一連の搬送波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…を割り振る方法は、マッパ４３で用いる行列式Ａｍとして、例えば以下の式（２−１），（２−２）を用いることにより実現される。このマッピング後の出力は、χ１ｋ＝χ２ｋとなる。
【００８２】
【数７】
2004289695.tif 000009
【００８３】
（パイロット信号の送信方法２）
図１３は、パイロット信号の第２の送信方法における搬送波の構成を模式的に示している。上述の第１の送信方法では、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を別々の時間に送信する必要があるが、この第２の送信方法では、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）間でパイロット信号を含める搬送波を互いに異ならせることにより、同一時間帯に各伝送路についてのパイロット信号を送出することができる。例えば、第１の送信信号ｓ１（ｔ）では、ＯＦＤＭベースバンド信号で用いられる一連の搬送波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…のうち、奇数番目の搬送波Ｃ１，Ｃ３，…を用い、第２の送信信号ｓ２（ｔ）では、偶数番目の搬送波Ｃ２，Ｃ４，…を用いる。そして、これらの各搬送波にパイロット信号を含めて送信する。なお、搬送波の分け方は、これに限らず他の分け方であっても良い。
【００８４】
各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）の搬送波を奇数、偶数に割り振る方法は、マッパ４３で用いる行列式Ａｍとして、例えば以下の式（３−１），（３−２）を用いることにより実現される。このマッピング後の出力データχ１ｋ，χ２ｋは互いに異なるものとなる。
【００８５】
【数８】
2004289695.tif 000010
【００８６】
この送信方法において、同一時間に各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を送信した場合、受信機Ｒｘでは、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を、第１の伝送路３１Ａ上ですべての搬送波が合成された状態で受信する。これにより、ＯＦＤＭベースバンド信号の一連の搬送波Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…が受信されるが、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いられている搬送波が異なっているので、受信信号ｒ１（ｔ）に含まれるパイロット信号がいずれの信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）からのものであるかの判断は容易である。
【００８７】
受信機Ｒｘでは、以上のようにして送信されたパイロット信号に基づいて、配分情報を生成し、通知信号として送信機Ｔｘに送信する。送信機Ｔｘでは、受信機Ｒｘから通知された配分情報を受信する（ステップＳ３）。より具体的には、通知信号を、ＰＬＣカプラ４５ＡまたはＰＬＣカプラ４５Ｂを介して通知信号復調部４６が受信し、復調処理を行って配分情報を取得する。取得した配分情報は、マッパコントローラ４７に送信される。マッパコントローラ４７では、その配分情報に基づいて、マッパ４３を制御し、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）に用いる搬送波の配分が最適化されるよう変更する（ステップＳ４）。マッパ４３の制御は、マッパ４３で用いる行列式Ａｍを配分情報に応じて適応的に変化させることにより行われる。
【００８８】
このように変更された搬送波の配分で、実際の送信データを送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）として送信する（ステップＳ５）。電力線における伝送特性は、通常、常に一定ではなく電力線に接続された電気機器などの影響により変化する。このため、受信機Ｒｘ側において、各伝送特性を所定の間隔で測定し直すことが好ましい。送信機Ｔｘ側では、各伝送特性測定用のパイロット信号を所定間隔で送信する。送信間隔は、例えば実際の送信データの送信パケット数により決定する。すなわち、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）として、実際の送信データのパケットが所定数送信されたか否か判定（ステップＳ６）し、送信パケットが所定数に達していなければ（ステップＳ６；Ｎ）、ステップＳ５により実際の送信データをそのままの配分で送信する。送信パケットが所定数に達した場合（ステップＳ６；Ｙ）には、ステップＳ１に戻り、パイロット信号を再び送信し直す。
【００８９】
次に、受信機Ｒｘの受信動作を、図１１の回路に対応させて説明する。受信機Ｒｘでは、ＯＦＤＭベースバンド信号からなる第１および第２の送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）を、第１の伝送路３１Ａ上において混合された状態で受信する。ＰＬＣカプラ５１は、その混合された状態の信号を、受信信号ｒ１（ｔ）として、電力線上から取り出す。受信信号ｒ１（ｔ）は、Ｓ／Ｐコンバータ５６を経て、ＦＦＴ回路５２に出力される。ＦＦＴ回路５２では、受信信号ｒ１（ｔ）であるＯＦＤＭベースバンド信号に対してＦＦＴ処理を行い、周波数空間にマッピングし直す。補正部６０では、ＦＦＴ回路５２からの出力データＲｋに伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）に応じた補正処理を行って出力する。パイロット信号除去部５４では、補正部６０からの出力データｘｋ（推定値）に含まれるパイロット信号を除去する。復調部５５では、パイロット信号が除去されたデータｘｋを、元の送信データ（実データ）ｄｋ（推定値）に復調する。受信機Ｒｘではまた、送信機Ｔｘへの搬送波の配分情報の通知処理を行う。
【００９０】
図１５を参照して、搬送波の配分情報の通知処理および補正部６０で行われる信号補正処理について説明する。補正部６０では、まず、第１の送信信号ｓ１（ｔ）に含まれるパイロット信号を受信し（ステップＳ１１）、第１の送信信号ｓ１（ｔ）の伝送経路についての伝送特性Ｈ１１（ｆ）を測定、記憶する（ステップＳ１２）。なお、図９に示した構成の場合には、伝送特性Ｈ１２（ｆ）についても求めて記憶する。伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ１２（ｆ）の測定と推定は、伝送特性評価部６１が行う。伝送特性評価部６１は、例えばあらかじめ送信前のパイロット信号に関するデータを記憶しておき、そのデータと受信したパイロット信号とを比較することにより、特性の測定・評価を行う。伝送特性評価部６１は、算出した伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ１２（ｆ）を特性記憶部６２に送信し、記憶させる。同様にして、補正部６０では、第２の送信信号ｓ２（ｔ）に含まれるパイロット信号を受信し（ステップＳ１３）、第２の送信信号ｓ２（ｔ）の伝送経路についての伝送特性Ｈ２１（ｆ）を測定、記憶する（ステップＳ１４）。なお、図９に示した構成の場合には、伝送特性Ｈ２２（ｆ）についても求めて特性記憶部６２に記憶する。
【００９１】
伝送特性評価部６１では、すべての搬送波についてのパイロット信号を取得できた場合には、各伝送経路の伝送特性を、各搬送波ごとに直接測定して求める。また、一部の搬送波についてのみパイロット信号を取得した場合には、直接測定できない伝送特性については、例えば直接測定された伝送特性から補間演算を行って求める。
【００９２】
通知信号生成部６４では、伝送特性評価部６１で測定され、特性記憶部６２に記憶された伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）に基づいて、相対的に伝送特性の良くなる伝送路を各搬送波ごとに求め、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分を決定する（ステップＳ１５）。これは例えば、各伝送路についての伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）の値の絶対値｜Ｈ１１（ｆ）｜，｜Ｈ２１（ｆ）｜を、搬送波単位で比較（図９に示した構成の場合には、｜Ｈ１２（ｆ）｜，｜Ｈ２２（ｆ）｜についても比較）することにより行われる。通知信号生成部６４は、求めた配分情報を含む通知信号を通知信号変調部６５に出力する。通知信号変調部６５では、その通知信号を変調し、ＰＬＣカプラ５１を介して送信機Ｔｘに送信する（ステップＳ１６）。
【００９３】
一方、補正部６０では、伝送特性評価部６１で測定され、特性記憶部６２に記憶された伝送特性Ｈ１１（ｆ），Ｈ２１（ｆ）に基づいて、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）の実データを補正する。これは、共役複素数生成部６３において、各伝送特性の共役複素数を取ったデータを生成し、そのデータを乗算回路５３において、ＦＦＴ回路５２からの出力データＲｋに乗算することにより行われる。
【００９４】
補正部６０ではまた、送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）として、所定数のパケットを受信したか否か判定する（ステップＳ１７）。判定は、伝送特性評価部６１において行われる。受信パケットが所定数に達していなければ（ステップＳ１７；Ｎ）、特性記憶部６２に記憶されている各伝送特性を再び用いて補正処理を行う。受信パケットが所定数に達した場合（ステップＳ１７；Ｙ）には、ステップＳ１１に戻り、補正処理および配分情報の生成に用いるための伝送特性を再び測定し直す。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態に係る電力線通信システムによれば、電力線により形成された複数の伝送路３１Ａ〜３１Ｃのうち、少なくとも２つの伝送路に送信機Ｔｘを接続すると共に、それらの伝送路のそれぞれに送信信号を送出し、それらの送信信号を、異系統間の信号の回り込み現象を積極的に活用して、少なくとも１の伝送路に接続された受信機Ｒｘにおいて直接的および間接的に受信するようにしたので、送受信ダイバーシチが可能となり、電力線通信における通信状態の改善を行うことができる。また、本通信システムは、必ずしも異なる系統間にそれぞれ受信機を配置し、それらを電気的に相互結合するような構成（図２１（Ａ），（Ｂ））にする必要はないため、ネットワーク構築も容易となる。
【００９６】
また、本実施の形態に係る電力線通信システムによれば、伝送特性に伝送経路による周波数依存性があることを考慮して、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択し、各搬送波ごとに、選択された伝送経路に信号が伝送されるよう、具体的には、相対的に伝送特性の良くなる伝送経路を各搬送波ごとに求め、各搬送波ごとに、相対的に伝送特性の良くなる伝送経路で送信データが伝送されるよう、各送信信号ｓ１（ｔ），ｓ２（ｔ）で用いる搬送波の配分（選択）を、伝送特性に応じて適応的に最適化するようにしたので、全周波数帯に亘って良好な通信性能を得ることができ、従来に比べ通信状態の改善を行うことができる。
【００９７】
本実施の形態に係る電力線通信システムによれば、時間周波数空間符号化技術を適用した２送信点１受信点（ここで、送信点は、無線通信における送信アンテナ、受信点は受信アンテナにあたる。）の送受信ダイバーシチが可能となる。
【００９８】
図１７は、単相３線式電力線に本実施の形態に係る電力線通信システムの送受信ダイバーシチ技術を適用した場合（２送信点１受信点）における誤り率特性を、従来の電力線通信システムと比較して示したものである。ここでいう従来の電力線通信システムとは、単相２線式電力線を用いた非ダイバーシチ送受信システム（１送信点１受信点）のことである。図１６には、この誤り率特性の測定条件を示す。図１７において、縦軸は誤り率を示し、横軸はＳ／Ｎ比（信号対雑音比）（ｄＢ）を示す。
【００９９】
図１７の結果から分かるように、送受信ダイバーシチ技術を適用した２送信点１受信点の場合の方が、１送信点１受信点の非ダイバーシチ送受信システムの場合よりも、誤り率特性が改善されている。伝送特性のディップは、インターリーブすることによって分散されるが、送信ダイバーシチ技術を用いない場合、分散後もディップ部分にあたるデータが規則的に配列されると考えられる。一方、送信ダイバーシチ技術を用いたシステムでは、伝送路は２つ存在し、それぞれ異なった周波数帯にディップが存在する。これをインターリーブした場合、送信ダイバーシチ技術を用いない場合と比較して、ディップ部分にあたるデータが不規則に配置され、ランダム性が増すため、特性が改善するものと思われる。
【０１００】
なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されず、さらに種々の変形実施が可能である。例えば、信号の伝送媒体として用いる電力線の構成は図１に示した単相３線式、および単相２線式に限らず、複数の伝送路を形成可能なものであれば、他の構成であっても構わない。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力線通信システムおよび方法によれば、送信機が接続された各伝送路間で、用いる搬送波を互いに異ならせ、信号を各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出させる場合において、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択し、各搬送波ごとに、選択された伝送経路に信号が伝送されるようにしたので、各送信信号に用いる搬送波の配分（選択）を、伝送特性に応じて適応的に最適化することが可能となり、全周波数帯に亘って良好な通信性能を得ることができる。これにより、従来に比べて電力線通信における通信状態の改善を行うことができる。
【０１０２】
また、本発明の電力線通信用受信機によれば、複数の伝送路のうちの少なくとも１の伝送路に接続されると共に、送信機から１の伝送路に向けて直接送出された第１の信号と、送信機から他の伝送路に送出され、１の伝送路上に間接的に伝送されてきた第２の信号とを、少なくとも１の伝送路上で受信するようになされ、第１の信号の伝送経路と第２の信号の伝送経路とにおける各搬送波ごとの伝送特性に基づいて、伝送経路をあらかじめ各搬送波ごとに選択するようになされているので、送信機に対して搬送波の配分（選択）の最適化を行わせることが可能となり、全周波数帯に亘って良好な通信性能を得ることができる。これにより、電力線通信における通信状態の改善に寄与することができる。
【０１０３】
また、本発明の電力線通信用送信機によれば、少なくとも２つの伝送路に接続されると共に、それら接続された各伝送路間で用いる搬送波を互いに異ならせ、１の伝送路において受信されるべき信号を、各伝送路に複数の搬送波に分散させて送出するようになされ、かつ、あらかじめ各搬送波ごとに選択された伝送経路に信号が伝送されるよう、各伝送路に選択された搬送波を選択的に用いるようになされているので、各送信信号に用いる搬送波の配分（選択）を、伝送特性に応じて適応的に最適化することが可能となり、全周波数帯に亘って良好な通信性能を得ることができる。これにより、従来に比べて電力線通信における通信状態の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムに使用される電力線の構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムの第１の構成例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムの第２の構成例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムの第３の構成例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムの第４の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムの第５の構成例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムの第６の構成例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムにおける送信機と受信機との間の信号の伝送状態についての説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムにおける送信機と受信機との間の信号の伝送状態についての他の説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムにおける送信機の回路構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムにおける受信機の回路構成を示すブロック図である。
【図１２】パイロット信号の送信に用いられる搬送波の構成についての説明図である。
【図１３】パイロット信号の送信に用いられる搬送波の他の構成についての説明図である。
【図１４】送信機における搬送波の配分を最適化するためのパイロット信号の送信処理を説明するための流れ図である。
【図１５】受信機における配分情報の通知処理および信号補正処理を説明するための流れ図である。
【図１６】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムにおける誤り率特性の測定に用いた条件を示す図である。
【図１７】本発明の一実施の形態に係る電力線通信システムにおける誤り率特性を、従来のシステムと比較して示した特性図である。
【図１８】電力線における伝送特性を測定した結果を示す特性図である。
【図１９】伝送特性の測定に用いた回路を示す説明図である。
【図２０】ＯＦＤＭ方式おける搬送波の分布を示す説明図である。
【図２１】従来の電力線通信技術の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｒｘ…受信機，Ｔｘ…送信機，１Ａ…第１の１００Ｖ系統，１Ｂ…第２の１００Ｖ系統，１Ｃ…２００Ｖ系統，１０…家屋，１１…単相３線式電力線，１１Ａ，１１Ｂ…電力供給線，１１Ｃ…接地線（中性線），２０…屋外，２１…柱上トランス，２１Ａ…１次側巻線，２１Ｂ…２次側巻線，３０…分電盤，３１Ａ…第１の伝送路，３１Ｂ…第２の伝送路，３１Ｃ…第３の伝送路，４１…変調部，４２…パイロット信号挿入部，４３…マッパ，４４Ａ，４４Ｂ…ＩＦＦＴ回路，４５Ａ，４５Ｂ，４６…通知信号復調部，４７…マッパコントローラ，５０…補正部，５１…ＰＬＣカプラ，４８Ａ，４８Ｂ…Ｐ／Ｓコンバータ，５２…ＦＦＴ回路，５３…乗算回路，５４…パイロット信号除去部，５５…復調部，５６…Ｓ／Ｐコンバータ，６１…伝送特性評価部，６２…特性記憶部，６３…共役複素数生成部，６４…通知信号生成部，６５…通知信号変調部。
【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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