(57)【要約】【課題】マルチキャリア変調を用いたデータ通信において、伝送路上にノイズが存在していても伝送レートを低減させることなく、信頼性の高い通信を確立可能な技術を提供する。【解決手段】データを送信する際、正極側電力線に重畳している信号をフーリエ変換することにより、正極側電力線に重畳しているノイズのレベル（重畳ノイズレベル）を各サブキャリアの周波数毎に検出する。そして、データを各シンボル毎にＱＰＳＫに対応したマッピングデータに変換する際、サブキャリアの振幅値と重畳ノイズレベルとの比（つまり、ＳＮ比）が目標ＳＮ比よりも大きな値となるように各サブキャリアの振幅値を設定し、データを送信する。【選択図】　図６
2004120567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに周波数の異なる複数の搬送波をそれぞれ位相変調することにより、データを伝送路を介して送信するデータ通信方法であって、
前記伝送路に重畳しているノイズのレベルを、少なくとも各搬送波の周波数毎に検出し、この検出結果に基づいて、各搬送波の振幅値を設定することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項２】
互いに周波数の異なる複数の搬送波をそれぞれ位相変調することにより、データを伝送路を介して送信するデータ通信装置であって、
前記伝送路に重畳しているノイズのレベルを、少なくとも各搬送波の周波数毎に検出するノイズレベル検出手段と、
該ノイズレベル検出手段の検出結果に基づいて、各搬送波の振幅値を設定する振幅設定手段と、
を備えることを特徴とするデータ通信装置。
【請求項３】
前記ノイズレベル検出手段は、前記伝送路を介して受信した信号をフーリエ変換し、その結果を用いることを特徴とする請求項２記載のデータ通信装置。
【請求項４】
前記振幅設定手段は、
前記ノイズのレベルと各搬送波の振幅値とを対応づけた参照テーブルを備え、該参照テーブルに基づいて、各搬送波の振幅値を設定することを特徴とする請求項２又は請求項３記載のデータ通信装置。
【請求項５】
前記搬送波の各々は、互いに直交関係にあることを特徴とする請求項２乃至請求項４いずれか記載のデータ通信装置。
【請求項６】
前記伝送路は、導体線からなることを特徴とする請求項２乃至請求項５いずれか記載のデータ通信装置。
【請求項７】
前記導体線は、移動体内に配線されていることを特徴とする請求項６記載のデータ通信装置。
【請求項８】
前記導体線は、電力の供給を行う電力線からなることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のデータ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信すべきデータの値に応じて、互いに周波数の異なる複数の搬送波をそれぞれ位相変調することにより、データを伝送路を介して送信するデータ通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電力の供給を行う電力線を伝送路に用いて通信を行う、所謂、電力線通信（ＰＬＣ）が注目されている。
そして、この電力線通信では、電力線に接続された様々な電気機器や電子機器から発せられるノイズが通信の信頼性に大きな影響を及ぼすため、電力線に重畳したノイズへの対策が不可欠であり、今日までに様々な対策が考案されている。
【０００３】
例えば、その対策の１つとして、送信すべきデータを複数のビット列に分割し、各ビット列のビットパターンに応じて、互いに周波数の異なる複数の搬送波（以下、「サブキャリア」ともいう。）をそれぞれ直交位相振幅変調（ＱＡＭ）することによりデータを送信する、所謂、マルチキャリア変調を用いた電力線通信装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この電力線通信装置では、送信したデータに大きな影響を及ぼすようなノイズが伝送路に重畳している際、このノイズの周波数帯域内のサブキャリアをデータの搬送に用いず、残りのサブキャリアのみを用いてデータの搬送を行うようにされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５６６８５号公報（第６−１２頁、第３，５，６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような電力線通信装置では、伝送路上にノイズが存在していても信頼性の高い通信を確立できる反面、ノイズが存在していると上記通信方法に起因して、一度に送信できるデータ量（つまり、伝送レート）が低減してしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、マルチキャリア変調を用いたデータ通信において、伝送路上にノイズが存在していても伝送レートを低減させることなく、信頼性の高い通信を確立可能な技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載のデータ通信方法では、互いに周波数の異なる複数の搬送波をそれぞれ位相変調することにより、データを伝送路を介して送信する際、伝送路に重畳しているノイズのレベルを、少なくとも各搬送波の周波数毎に検出し、この検出結果に基づいて、各搬送波の振幅値を設定する。
【０００８】
このようなデータ通信方法によれば、搬送波の振幅値と検出したノイズのレベルとの比（つまり、ＳＮ比）が常に十分な大きさとなるように搬送波の振幅値を設定することにより、伝送路上に搬送波と同じ周波数のノイズが存在していても、送信したデータが伝送路上にてノイズから大きな影響を被ることを防止できる。つまり、ノイズと同じ周波数の搬送波までもデータの搬送に用いることができるため、伝送路上にノイズが生じていても伝送レートが低減することがない。
【０００９】
即ち、本発明により、マルチキャリア変調を用いたデータ通信において、伝送路上にノイズが存在しても伝送レートを低減させることなく、信頼性の高い通信を確立することができる。
尚、ノイズのレベルが小さい周波数帯域内では、送信したデータがノイズの影響を被らない程度に搬送波の振幅値を小さく設定しても良い。
【００１０】
次に、請求項２記載の発明であるデータ通信装置では、互いに周波数の異なる複数の搬送波をそれぞれ位相変調することにより、データを伝送路を介して送信する際、ノイズレベル検出手段が、伝送路に重畳しているノイズのレベルを、少なくとも各搬送波の周波数毎に検出し、振幅設定手段が、ノイズレベル検出手段の検出結果に基づいて、各搬送波の振幅値を設定する。
【００１１】
即ち、本発明は、請求項１記載の発明を実現するための装置であり、請求項１記載の発明と同様の効果を発揮する。
尚、ノイズレベル検出手段は、例えば、請求項３記載のように、伝送路を介して受信した信号をフーリエ変換し、その結果を用いるように構成しても良い。
【００１２】
又、振幅設定手段は、例えば、請求項４記載のように、ノイズのレベルと各搬送波の振幅値とを対応づけた参照テーブルを備え、この参照テーブルに基づいて、各搬送波の振幅値を設定するように構成しても良い。
ここで、搬送波の各々は、請求項５記載のように、互いに直交関係にあることが望ましい。
【００１３】
このように搬送波が設定されていれば、データ通信に用いる周波数帯域内により多くの搬送波を配置することができるため、より多くのデータを一度に送信することができる。即ち、伝送レートを向上させることができる。
尚、伝送路は、請求項６記載のように、導体線からなっていても良く、この場合、請求項７記載のように、導体線は、移動体内に配線されていても良い。
【００１４】
そして、導体線は、請求項８記載のように、電力の供給を行う電力線からなっていても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
まず、図２は、本発明に係るＥＣＵを備えた車両の電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図２に示すように、電力線通信システム１は、車両に搭載された各電装品に電力を供給するバッテリ２と、バッテリ２の正極側端子（＋１２Ｖ）と各電装品とを電気的に接続する正極側電力線３と、バッテリ２のグランド側端子（ＧＮＤ）と車体４とを電気的に接続するグランド側電力線（以下、「ＧＮＤ側電力線」という。）５と、ジャンクションボックスやリレーボックスなどからなり、正極側電力線３を車両の各部に分岐する分岐部６，７，８と、分岐部６，７の間及び分岐部７，８の間に介挿されたヒューズ９，１０と、本発明に係るＥＣＵ１１，１２などとからなっている。
【００１７】
尚、ＥＣＵ１１，１２は、その電源の正極が、分岐部６，７にて分岐された正極側電力線３の枝線３１，３２にそれぞれ接続され、枝線３１，３２を介してバッテリ２と電気的に接続されている一方、電源のＧＮＤが、ＧＮＤ側電力線５によって、車体４に接続されている。そして、ＥＣＵ１１，１２は、正極側電力線３から電力の供給を受けるだけでなく、正極側電力線３を介して互いにデータ通信を行い、車両を協同制御するようにされている。
【００１８】
以下、ＥＣＵ１１，１２について詳述する。但し、ＥＣＵ１１，１２における本発明とは関係ない構成要素についての説明は省略し、本発明に係る送受信部についてのみ詳述する。又、ＥＣＵ１１，１２の送受信部は全く同様に構成されているため、ここでは、ＥＣＵ１２の送受信部のみを図１に示して、その説明を行い、ＥＣＵ１１の送受信部の説明も兼ねることとする。
【００１９】
図１に示すように、ＥＣＵ１２の送受信部１２１は、ＥＣＵ１２に搭載されたＣＰＵ（図示せず）から入力されるシリアルデータを枝線３２を介してＥＣＵ１１へ送信する送信部１２２と、枝線３２を介してＥＣＵ１１からデータを受信し、ＥＣＵ１２のＣＰＵへ転送する受信部１２３と、ＣＰＵから入力される送信要求信号と受信部１２３から入力される周波数成分信号の振幅値とに基づいて、ＥＣＵ１１へのシリアルデータの送信の可否を判定し、送信を開始するタイミングを決定する制御部１２４とから構成されている。尚、送受信部１２１は、互いに直交関係を有する複数のサブキャリアを用いて、所謂、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式のデータ通信を行うようにされている。
【００２０】
ここで、送信部１２２は、２ビットを１シンボルとして、入力されたシリアルデータを各シンボル毎に直交位相変調（ＱＰＳＫ）に対応したマッピングデータに変換するマッピング部１２５と、マッピング部１２５から出力されるマッピングデータをサブキャリアと同じ数毎に逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）するＩＦＦＴ部１２６と、ＩＦＦＴ部１２６におけるＩＦＦＴ結果を直交変調する直交変調部１２７と、直交変調部１２７にて直交変調されて得たＯＦＤＭ信号を正極側電力線３に重畳する信号重畳部１２８とから構成されている。
【００２１】
但し、マッピング部１２５は、枝線３２に重畳しているノイズのレベル（以下、「重畳ノイズレベル」ともいう。）を制御部１２４から各サブキャリアの周波数毎に取り込むようにされている。そして、シンボルが取り得る各ビットパターンと、これに応じてサブキャリアに施すべき位相遷移量とを、重畳ノイズレベルに応じてサブキャリアに設定すべき振幅値と共に対応づけた参照テーブル（図３参照）を有している。尚、ここでは、重畳ノイズレベルＸは、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３（Ｎ３＞Ｎ２＞Ｎ１＞０）のいずれかの範囲に含まれることとし、サブキャリアの振幅値Ａは重畳ノイズレベルＸに応じて、Ａ１、Ａ２、Ａ３（Ａ３＞Ａ２＞Ａ１）の３段階に設定されている。但し、サブキャリアの振幅値Ａ１、Ａ２、Ａ３はそれぞれ、重畳ノイズレベルＸが取り得る値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３との比（つまり、ＳＮ比）が予め設定された目標ＳＮ比以上となるように設定されている。
【００２２】
このように構成されたマッピング部１２５は、ＣＰＵからシリアルデータを入力されると、参照テーブルに基づいて、各シンボルに対応するそれぞれのサブキャリアに施すべき位相遷移量と設定すべき振幅値とを決定し、各シンボルをこれら位相偏移量と振幅値とからなるマッピングデータに変換する（図４参照）。
【００２３】
尚、送信部１２２におけるＩＦＦＴ部１２６、直交変調部１２７、信号重畳部１２８については、公知のものを使用しているため、ここでは説明を省略する。
次に、受信部１２３は、枝線３２に重畳している信号を抽出する信号抽出部１２９と、信号抽出部１２９にて抽出された抽出信号を直交復調する直交復調部１３０と、直交復調部１３０にて復調された復調信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施すことにより、復調信号を周波数成分毎に分割して、上述の周波数成分信号を生成するＦＦＴ部１３１と、ＦＦＴ部１３１にて生成された周波数成分信号の各々が有する位相遷移量からＱＰＳＫに対応するビットパターンをデマッピングして、周波数成分信号をシリアルデータに変換し、ＣＰＵへ転送するデマッピング部１３２とから構成されている。但し、ＦＦＴ部１３１は、少なくとも、送信部１２２における各サブキャリアと同じ周波数毎に周波数成分信号を生成するようにされている。
【００２４】
このように構成された受信部１２３は、常時、枝線３２に重畳している信号を抽出して、周波数成分信号とシリアルデータとを生成し、これらを制御部１２４及びＣＰＵへそれぞれ供給する。但し、ＣＰＵは、当該ＣＰＵが送信したシリアルデータを受信部１２３から受信してしまうことを防止するため、シリアルデータの送信時には、受信部１２３からのシリアルデータの受信を停止するようにされている。
【００２５】
そして、制御部１２４は、周波数成分信号の振幅値のレベルを判定するための閾値が予め３段階設定されており、ＣＰＵから送信要求信号を受信した際に、これら閾値を用いて、各周波数成分信号の振幅値のレベルを４段階で判定するようにされている。
【００２６】
尚、これら閾値は、ＥＣＵ１１からのデータの有無を判定するための受信判定閾値と、これよりも小さな値からなり、周波数成分信号の振幅値のレベルが重畳ノイズレベルＸの値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３のいずれに相当するかを判定するための２つのレベル判定閾値とからなっている。そして、各周波数成分信号の振幅値のレベルがいずれも受信判定閾値より小さい場合に、ＥＣＵ１１からデータが送信されてきていないと判定し、ＥＣＵ１２のＣＰＵに対してシリアルデータの送信を許可する送信許可信号を発行するようにされている。又、これと同時に、各周波数成分信号の振幅値のレベルを重畳ノイズレベルとして、マッピング部１２５へ供給するようにされている。
【００２７】
ここで、制御部１２４が行う処理の流れを図５に示すフローチャートに沿って説明する。
図５に示すように、制御部１２４は、ＣＰＵから送信要求信号を受信すると（Ｙｅｓ：Ｓ１００）、ＦＦＴ部１３１から各周波数成分信号の振幅値を取り込み（Ｓ１１０）、そのレベルを判定する（Ｓ１２０）。ここで、各周波数成分信号の振幅値のレベルがいずれも、受信判定閾値よりも小さいと判定すると（Ｙｅｓ：Ｓ１３０）、ＣＰＵに対して送信許可信号を発行すると共に、各周波数成分信号の振幅値のレベルをマッピング部１２５へ供給する（Ｓ１４０）。尚、この時、送信許可信号を受信したＣＰＵは、シリアルデータの送信を開始する一方、受信部１２３からのシリアルデータの受信を停止する。そして、送信部１２２は、マッピング部１２５にて各サブキャリアの振幅値を重畳ノイズレベルに応じた大きさに設定し、シリアルデータを重畳させたサブキャリア群からなるＯＦＤＭ信号を枝線３２へ重畳する。
【００２８】
このようにして、ＣＰＵからのシリアルデータの送信が終了し、送信要求信号の受信を終了すると（Ｙｅｓ：Ｓ１５０）、制御部１２４は、送信許可信号の発行を停止して（Ｓ１６０）、処理をＳ１００へ戻す。
尚、Ｓ１５０にて送信要求信号の受信終了を確認できない場合には、送信要求信号の受信終了を確認するまでＳ１４０及びＳ１５０を繰り返して送信許可信号及び各周波数成分信号の振幅値のレベルを供給し続ける。そして、送信要求信号の受信終了を確認した時点で、処理をＳ１６０へ移行し、続いて、Ｓ１００へ戻す。
【００２９】
又、Ｓ１００及びＳ１３０にて、送信要求信号を受信していなかったり、いずれかの周波数成分信号の振幅値のレベルが、受信判定閾値よりも大きい場合には、処理をＳ１００に戻す。
以上のように構成された送受信部を有するＥＣＵ１１，１２によれば、各サブキャリアの周波数毎に検出した重畳ノイズレベルに応じて、常に目標ＳＮ比を確保できるように各サブキャリアの振幅値が設定される（図６（ａ），（ｂ）参照）。
【００３０】
これにより、常に振幅値が一定のサブキャリアを用いてデータ通信を行う上述の従来装置のように、重畳ノイズレベルとの比が目標ＳＮ比に到達しないサブキャリアが生じ（図７（ａ），（ｂ）参照）、これらをデータの搬送に用いることができずに伝送レートが低減することを防止できる。
【００３１】
従って、ノイズと同じ周波数のサブキャリアまでもデータの搬送に用いることができるため、本実施形態のＥＣＵ１１，１２により、マルチキャリア変調を用いたデータ通信において、伝送路上にノイズが存在していても伝送レートを低減させることなく、信頼性の高い通信を確立することができる。
【００３２】
又、本実施形態のＥＣＵ１１，１２では、各サブキャリアが互いに直交関係にあり、データ通信に用いる周波数帯域内により多くのサブキャリアを配置しているため、より多くのデータを一度に送信することができる。即ち、伝送レートを向上させることができる。
【００３３】
尚、ここで、本実施形態では、ＦＦＴ部１２１が、本発明のノイズレベル検出手段に相当し、マッピング部１２５が、本発明の振幅設定手段に相当する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、サブキャリアの振幅値や重畳ノイズレベルを３段階に設定していたが、２段階もしくは４段階以上に設定しても良い。尚、２段階設定する場合には、ＥＣＵ１１，１２の制御部にレベル判定閾値を１つ設定し、４段階以上設定する場合には、レベル判定閾値を３つ以上設定する。
【００３５】
又、上記実施形態では、ＥＣＵ１１，１２のマッピング部における位相変調にＱＰＳＫを用いていたが、ＢＰＳＫ（２相位相変調）や、８−ＰＳＫ（８相位相変調）、１６−ＰＳＫ（１６相位相変調）などの振幅変調を伴わない他の位相変調を用いても良い。
【００３６】
又、上記実施形態では、互いに直交関係を有するサブキャリアをそれぞれ位相変調してデータを搬送するＯＦＤＭ変調方式を用いたが、互いに直交関係を有していない複数のサブキャリアを位相変調してデータの搬送を行うような他のマルチキャリア変調方式を用いても良い。
【００３７】
又、上記実施形態では、本発明を電力線通信に適用したが、データのみを伝送するデータ線など、他の用途の導体線をデータの伝送路に用いた有線通信や、或いは無線通信に本発明を適用しても良い。
又、上記実施形態では、本発明を車両に搭載されたＥＣＵに適用したが、航空機や船舶などの他の移動体に搭載された電子装置に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＣＵ１２の送受信部１２１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るＥＣＵを備えた車両の電力線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】参照テーブルの概要を示す概念図である。
【図４】マッピング部１２５の処理の概要を示す説明図である。
【図５】制御部１２４が行う処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、ＥＣＵ１１，１２におけるサブキャリアの振幅値と重畳ノイズレベルとの一例を示したグラフである。（ｂ）は、ＥＣＵ１１，１２におけるサブキャリアの振幅値と重畳ノイズレベルとの一例をＳＮ比で示したグラフである。
【図７】（ａ）は、従来装置におけるサブキャリアの振幅値と重畳ノイズレベルとの一例を示したグラフである。（ｂ）は、従来装置におけるサブキャリアの振幅値と重畳ノイズレベルとの一例をＳＮ比で示したグラフである。
【符号の説明】
１…電力線通信システム、　２…バッテリ、　３…正極側電力線、　４…車体、　５…ＧＮＤ側電力線、　６，７，８…分岐部、　９，１０…ヒューズ、　１１，１２…ＥＣＵ、　３１，３２…枝線、　１２１…送受信部、　１２２…送信部、　１２３…受信部、　１２４…制御部、　１２５…マッピング部、　１２６…ＩＦＦＴ部、　１２７…直交変調部、　１２８…信号重畳部、　１２９…信号抽出部、　１３０…直交復調部、　１３１…ＦＦＴ部、　１３２…デマッピング部。
【図１】
2004120567.tif 000003
【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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