(57)【要約】【課題】電力線を通信線として用いてデータ通信する際、前記電力線に重畳する雑音の影響を軽減して通信エラーを低減する簡易な構成の電力線搬送通信装置を提供する。【解決手段】電力線に重畳した雑音成分を学習して求めた推定雑音を前記送信部を介して前記電力線に送出するアクティブ・ノイズ・キャンセラを備える。アクティブ・ノイズ・キャンセラの動作を制御するキャンセラ制御部は、雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたときにキャンセラ・オン宣言を行って前記各電力線搬送通信装置からのデータ送信を一定時間に亘って停止させ、この期間に前記雑音成分を学習して前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定する。またキャンセラ・オン宣言の通知を行った前記キャンセラ制御部は、雑音電力が第２の規定値Ｎ２を下回ったときにキャンセラ・オフ宣言の通知を行って該アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定する。【選択図】      図１
2017098833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に接続されて該電力線を介してデータを送信する送信部と、
前記電力線を介して伝送されたデータを受信する受信部と、
前記電力線に重畳した雑音成分を学習して推定雑音を生成する適応フィルタを含み、この適応フィルタにて生成した前記推定雑音を前記送信部を介して前記電力線に送出するアクティブ・ノイズ・キャンセラと、
前記電力線に重畳した雑音電力の大きさに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラの動作を制御するキャンセラ制御部と
を具備したことを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力線搬送通信装置であって、
更に前記電力線から受信した信号の全受信電力を求めるＲＳＳＩ計算部と、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介して求められた出力信号から信号電力を求める信号電力計算部と、前記ＲＳＳＩ計算部が求めた全受信電力と前記信号電力計算部が求めた信号電力との差として雑音電力を求める雑音電力計算部とを備え、
前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力計算部が求めた前記雑音電力に応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルまたはイネーブルに制御することを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項３】
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラは、
データ送信時には前記電力線に送信する送信信号に前記適応フィルタが求めた前記推定雑音を加算して該アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する送信出力信号を生成すると共に、前記電力線に送信する前記送信信号を前記受信部による受信信号から差し引いて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する受信出力信号を求め、
データ受信時には前記受信部による受信信号を前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する受信出力信号として求めるものである請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項４】
前記送信部は、前記送信データを変調して前記電力線に送信する変調器を含み、
前記受信部は、前記電力線を介して伝送された受信信号を復調して受信データを復元する復調器を含む請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項５】
前記変調器は、バイナリ信号として与えられる送信データをスペクトラム拡散して前記電力線に送出する送信信号を生成するものであり、
前記復調器は、前記電力線を介して受信される前記スペクトラム拡散された受信信号をバイナリ信号からなる受信データとして復元するものである請求項４に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項６】
前記キャンセラ制御部は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラにおける前記雑音成分の学習を一定時間に亘って実行させた後に該アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定し、
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがイネーブルに設定されている状態において前記雑音電力が前記第１の規定値Ｎ１よりも低く定められた第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定するものである請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項７】
前記雑音電力を判定する前記第１および第２の規定値Ｎ１，Ｎ２は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルまたはディセーブルに切換える遷移条件にヒステリシス特性を持たせたものである請求項６に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項８】
電力線にそれぞれ接続されて該電力線を介して相互にデータ通信を行う請求項１に記載の複数の電力線搬送通信装置を備え、
前記各電力線搬送通信装置における前記キャンセラ制御部は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたとき、前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オン宣言の通知を行うと共に、該アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定し、
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがイネーブルに設定された前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力が第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オフ宣言の通知を行うと共に、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定することを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項９】
前記キャンセラ・オン宣言の通知を受けた前記電力線搬送通信装置のそれぞれは、当該電力線搬送通信装置が備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定した状態を維持しながら一定時間に亘ってデータ送信を停止した後、前記電力線を介するデータ通信を再開し、
前記キャンセラ・オン宣言の通知を行った前記電力線搬送通信装置は、前記複数の電力線搬送通信装置からのデータ送信が停止している期間に前記電力線に重畳した雑音成分を学習して当該電力線搬送通信装置が備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定するものである請求項８に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項１０】
前記キャンセラ・オン宣言の通知および前記キャンセラ・オフ宣言の通知を行う前記電力線搬送通信装置は、前記電力線に雑音を重畳する雑音発生源に対して前記電力線を介して最も近い距離に接続された電力線搬送通信装置である請求項９に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項１１】
電力線に接続されて該電力線を介してデータを送信する送信部と、
前記電力線を介して伝送されたデータを受信する受信部と、
前記電力線に重畳した雑音成分を学習して推定雑音を生成する適応フィルタを含み、この適応フィルタにて生成した前記推定雑音を前記受信部での受信信号から差し引いて受信データを求めるアクティブ・ノイズ・キャンセラと、
前記電力線に重畳した雑音電力の大きさに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラの動作を制御するキャンセラ制御部と
を具備したことを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力線搬送通信装置であって、
更に前記電力線から受信した信号の全受信電力を求めるＲＳＳＩ計算部と、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介して求められた出力信号から信号電力を求める信号電力計算部と、前記ＲＳＳＩ計算部が求めた全受信電力と前記信号電力計算部が求めた信号電力との差として雑音電力を求める雑音電力計算部とを備え、
前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力計算部が求めた前記雑音電力に応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルまたはイネーブルに制御することを特徴とする電力線搬送通信装置。
【請求項１３】
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラは、
前記電力線に送信する送信信号を該アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する送信出力信号として生成すると共に、前記受信部による受信信号から前記適応フィルタが求めた前記推定雑音を差し引いて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する受信出力信号を求めるものである請求項１１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項１４】
前記送信部は、前記送信データを変調して前記電力線に送信する変調器を含み、
前記受信部は、前記電力線を介して伝送された受信信号を復調して受信データを復元する復調器を含む請求項１１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項１５】
前記変調器は、バイナリ信号として与えられる送信データをスペクトラム拡散して前記電力線に送出する送信信号を生成するものであり、
前記復調器は、前記電力線を介して受信される前記スペクトラム拡散された受信信号をバイナリ信号からなる受信データとして復元するものである請求項１４に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項１６】
前記キャンセラ制御部は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラにおける前記雑音成分の学習を一定時間に亘って実行させた後に該アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定し、
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがイネーブルに設定されている状態において前記雑音電力が前記第１の規定値Ｎ１よりも低く定められた第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定するものである請求項１１に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項１７】
前記雑音電力を判定する前記第２の規定値Ｎ２は、前記第１の規定値Ｎ１よりも低く定められ、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルまたはディセーブルに切換える遷移条件にヒステリシス特性を持たせたものである請求項１６に記載の電力線搬送通信装置。
【請求項１８】
電力線にそれぞれ接続されて該電力線を介して相互にデータ通信を行う請求項１１に記載の複数の電力線搬送通信装置を備え、
前記各電力線搬送通信装置における前記キャンセラ制御部は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたとき、前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オン宣言の通知を行って前記各電力線搬送通信装置からのデータ送信を一定時間に亘って停止させ、このデータ送信の停止期間にて前記各電力線搬送通信装置において前記電力線に重畳した雑音成分をそれぞれ学習させて前記各電力線搬送通信装置が備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをそれぞれイネーブルに設定し、
前記キャンセラ・オン宣言の通知を行った前記電力線搬送通信装置における前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力が第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オフ宣言の通知を行って前記各電力線搬送通信装置がそれぞれ備える前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定することを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項１９】
前記キャンセラ・オン宣言の通知および前記キャンセラ・オフ宣言の通知を行う前記電力線搬送通信装置は、前記電力線に雑音を重畳する雑音発生源に対して前記電力線を介して最も近い距離に接続された電力線搬送通信装置である請求項１８記載の電力線搬送通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線に加わる雑音の影響を受けることなく前記電力線を通信線として用いて安定にデータ通信することのできる電力線搬送通信装置および電力線搬送通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線搬送通信（ＰＬＣ；Power Line Communication）は、電力線に接続された複数の電力線搬送通信装置間で前記電力線を介してデータ通信を行う通信方式であり、欧州等において種々実用化されている。
【０００３】
図９は電力線１の一般的な宅内配線の構成例を示している。前記電力線１は、宅外からの電力引込線に接続される分電盤２を介することで複数の電力系統に分電されて宅内に敷設される。なお、前記分電盤２は、アンペアブレーカ２ａ、漏電遮断器２ｂおよび分電する複数の電力系統のそれぞれに対応する複数の配線用遮断器２ｃを備えて構成される。このようにして宅内に敷設された前記電力線１には複数の配線用差込接続器（コンセント）３が設けられ、図示しない種々の電化製品は上記配線用差込接続器３にそれぞれ接続されることで前記電力線１から電力を受けて動作する。
【０００４】
前述した電力線搬送通信は、このように宅内に敷設された前記電力線１の配線用差込接続器３に、例えば図１０に示すように複数の電力線搬送通信装置、具体的には複数のＰＬＣモデム４をそれぞれ接続し、これらのＰＬＣモデム４間で前記電力線１を介してデータ通信を行うものである。
【０００５】
なお、前記各ＰＬＣモデム４は、基本的には図１１に概略構成を示すように、トランス１１を介して前記電力線１に接続されるアナログ信号処理部１２、および図示しない電力量計等の通信機器との間で通信データを受け渡しするインターフェースとしての制御処理部１３を備える。更に前記ＰＬＣモデム４は、前記制御処理部１３から送信する信号を変調して前記アナログ信号処理部１２に与える送信部１４、並びに前記アナログ信号処理部１２を介して受信した信号を復調して前記制御処理部１３に与える受信部１５を備えたディジタル信号処理部１６を備える。
【０００６】
具体的には前記ディジタル信号処理部１６における前記送信部１４は、例えば図１２に示すように前記通信機器から前記制御処理部１３を介して与えられる、例えばバイナリ信号からなる送信データをスペクトラム拡散し、前記アナログ信号処理部１２を介して前記電力線１に送信する変調器１４ａを含む。また前記ディジタル信号処理部１６における前記受信部１５は、前記電力線１から前記アナログ信号処理部１２を介して受信した入力信号、即ち、前記スペクトラム拡散されて前記電力線１を介して伝送された信号を復調してバイナリ信号を復元する復調器１５ａを含む。
【０００７】
更に前記受信部１５は、前記ＰＬＣモデム４の通信テスト機能として、例えば前記アナログ信号処理部１２を介して受信した信号の全受信電力（ＲＳＳＩ；Received Signal Strength Indication）を求めるＲＳＳＩ計算部１５ｂ、前記復調器１５ａの出力から信号電力を求める信号電力計算部１５ｃ、前記ＲＳＳＩ計算部１５ｂが求めた全受信電力と前記信号電力計算部１５ｃが求めた信号電力との差として雑音電力を求める雑音電力計算部１５ｄを備える。このように構成された通信テスト機能は、前記雑音電力計算部１５ｄが求めた雑音電力が大きいとき、前記電力線１を介するデータ通信を停止する等の通信制御を行う役割を担う。
【０００８】
なお、前記ＰＬＣモデム４の通信テスト機能として、前方符号誤り訂正符号（ＦＥＣ；Forward Error Correction）の確からしさを受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ；Signal to Noise Ratio）で判定し、その判定結果を前記前方符号誤り訂正符号を復号する際に利用することも提唱されている。
【０００９】
ところで前記電力線１は、本来的には種々の電化製品に電力を供給する役割を担うものであり、上述したように前記電力線１をデータ通信用の通信線として用いた場合、前記電化製品から前記電力線１に不本意な雑音が混入することが否めない。例えば図１０に示すように或る配線用差込接続器３を介して前記電力線１に雑音発生源（電化製品）５が接続されると、この雑音発生源５が発生した雑音が前記電力線１に混入する。ちなみに前記雑音発生源５は、前記電力線１から電力を受けて動作する、例えばＩＨ（誘導加熱）調理器や掃除機、冷蔵庫、更にはＬＥＤ照明器具等の電化製品である。
【００１０】
ここで前記電力線１を介するデータ通信における前記各ＰＬＣモデム４での受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）は、一般的にはその概念を図１３に示すように前記電力線１での伝送損失の影響を受けて、通信データを送信したＰＬＣモデム４からの伝送距離が長い程、低下する。そして前記ＰＬＣモデム４での受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）が低下する程、受信誤り率が大きくなるのでデータ通信の成功率が低下する。
【００１１】
特に前記電力線１に前記雑音発生源５が接続されている場合、図１４に示すように前記雑音発生源５からの雑音電力が前記電力線１に加わる。このように前記雑音発生源５から前記電力線１に加わる雑音電力もまた前記電力線１での伝送損失を受けるので、前記電力線１を介する前記雑音発生源５との距離が長くなる程、低下する。そしてこのようにして前記電力線１に加わった雑音電力は、前記各ＰＬＣモデム４での受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）を更に低下させる要因となり、前記複数のＰＬＣモデム４間での安定したデータ通信の妨げとなる。
【００１２】
このような雑音によるデータ通信の妨害対策として、例えば非特許文献１に紹介されるように前記電力線搬送通信装置のそれぞれに無線通信機能を持たせ、電力線搬送通信と無線通信とを併用することで通信エラーを補完することが検討されている。また特許文献１には、電力線１を介してデータ通信される搬送信号と、この搬送信号を前記電力線１を介して給電される交流電源の電圧波形の１サイクル分遅延させた信号と加減算することで、前記電力線１における交流電源の位相に同期して発生する定常的な雑音を除去することが開示される。
【００１３】
更に特許文献２には、直接スペクトラム拡散方式（ＤＳＳＳ；Direct Sequence Spread Spectrum）の特性を利用し、電力線１を介してデータ通信する信号電力を拡散符号により広帯域に拡散し、そのピーク電力を下げることで雑音の影響を軽減することが開示される。なお、特許文献２には、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を利用することも開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２４４８５８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９４９９１号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】栗山央，遊佐直樹，澤田尚志，水野忠則，峰野博史，西垣正勝，「ＰＬＣ／ＲＦ混在環境における相互補完通信ネットワークの研究」，電子情報通信学会論文誌，２０１３年３月，Ｄ  Vol.Ｊ９６-Ｄ  No.３  pp577-586
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら前記非特許文献１に開示される技術の場合には無線通信を併用することが必要なので、電力線搬送通信装置および電力線搬送通信システムの構成が徒に複雑化することが否めない。また特許文献１に開示される手法においては、前記交流電源の位相とは非同期にランダムに発生する雑音に対しては何ら効果を奏し得ない。
【００１７】
また特許文献２に開示される手法においては、拡散符号を用いて信号電力を広帯域にスペクトラム拡散して前記電力線１に送信するので、確かに前記電力線１に定常的に重畳する雑音成分に対しては有効である。しかし前述した電子機器のように前記電力線１に接続された前記雑音発生源５が、前記複数のＰＬＣモデム４間でのデータ通信とは独立に、そのオン・オフに伴って非定期に大きな雑音を一時的に発生するような場合、その雑音に対して前述したスペクトラム拡散が有効に機能しないと言う問題がある。
【００１８】
なお、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を利用する場合には、送信信号をスペクトラム拡散した後、そのスペクトラム拡散した信号が直交周波数分割多重化されるように周波数軸上で並べ直す必要があるので、前記電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム４）の構成が複雑化する。
【００１９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、電力線に重畳する雑音の影響を軽減して通信エラーを低減し得る簡易な構成の電力線搬送通信装置および電力線搬送通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した目的を達成するべく本発明に係る第１の電力線搬送通信装置は、電力線に接続されて該電力線を介してデータを送信する送信部と、前記電力線を介して伝送されたデータを受信する受信部と、前記電力線に重畳した雑音成分を学習して推定雑音を生成する適応フィルタを含み、この適応フィルタにて生成した前記推定雑音を前記送信部を介して前記電力線に送出するアクティブ・ノイズ・キャンセラと、前記電力線に重畳した雑音電力の大きさに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラの動作を制御するキャンセラ制御部とを具備したことを特徴としている。
【００２１】
ここで前記電力線搬送通信装置は、例えば、更に前記電力線から受信した信号の全受信電力を求めるＲＳＳＩ計算部と、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介して求められた出力信号から信号電力を求める信号電力計算部と、前記ＲＳＳＩ計算部が求めた全受信電力と前記信号電力計算部が求めた信号電力との差として雑音電力を求める雑音電力計算部とを備える。そして前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力計算部が求めた前記雑音電力に応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルまたはイネーブルに制御するように構成される。
【００２２】
好ましくは前記アクティブ・ノイズ・キャンセラは、
例えばデータ送信時には前記電力線に送信する送信信号に前記適応フィルタが求めた前記推定雑音を加算して該アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する送信出力信号を生成すると共に、前記電力線に送信する前記送信信号を前記受信部による受信信号から差し引いて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する受信出力信号を求め、
データ受信時には前記受信部による受信信号を前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する受信出力信号として求めるように構成される。
【００２３】
好ましくは前記送信部は、前記送信データを変調して前記電力線に送信する変調器を含み、前記受信部は、前記電力線を介して伝送された受信信号を復調して受信データを復元する復調器を含む。ちなみに前記変調器は、バイナリ信号として与えられる送信データをスペクトラム拡散して前記電力線に送出する送信信号を生成するものであり、また前記復調器は、前記電力線を介して受信される前記スペクトラム拡散された受信信号をバイナリ信号からなる受信データとして復元するものからなる。
【００２４】
そして前記キャンセラ制御部は、例えば前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラにおける前記雑音成分の学習を一定時間に亘って実行させた後に該アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定し、
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがイネーブルに設定されている状態において前記雑音電力が前記第１の規定値Ｎ１よりも低く定められた第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定するように構成される。
【００２５】
なお、前記雑音電力を判定する前記第１および第２の規定値Ｎ１，Ｎ２は、好ましくは前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルまたはディセーブルに切換える遷移条件にヒステリシス特性を持たせる役割を担う。
【００２６】
また本発明に係る第１の電力線搬送通信システムは、電力線にそれぞれ接続されて該電力線を介して相互にデータ通信を行う上述した構成の複数の電力線搬送通信装置を備えて構成され、
前記各電力線搬送通信装置における前記キャンセラ制御部は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたとき、前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オン宣言の通知を行うと共に、該アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定し、
更に前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがイネーブルに設定された前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力が第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オフ宣言の通知を行うと共に、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定することを特徴としている。
【００２７】
ここで前記キャンセラ・オン宣言の通知を受けた前記電力線搬送通信装置のそれぞれは、当該電力線搬送通信装置が備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定した状態を維持しながら一定時間に亘ってデータ送信を停止した後、前記電力線を介するデータ通信を再開し、
前記キャンセラ・オン宣言の通知を行った前記電力線搬送通信装置は、前記複数の電力線搬送通信装置からのデータ送信が停止している期間に前記電力線に重畳した雑音成分を学習して当該電力線搬送通信装置が備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定するように構成される。ちなみに前記キャンセラ・オン宣言の通知および前記キャンセラ・オフ宣言の通知を行う前記電力線搬送通信装置は、具体的には前記電力線に雑音を重畳する雑音発生源に対して前記電力線を介して最も近い距離に接続された電力線搬送通信装置からなる。
【００２８】
また本発明に係る第２の電力線搬送通信装置は、電力線に接続されて該電力線を介してデータを送信する送信部と、前記電力線を介して伝送されたデータを受信する受信部と、
前記電力線に重畳した雑音成分を学習して推定雑音を生成する適応フィルタを含み、この適応フィルタにて生成した前記推定雑音を前記受信部での受信信号から差し引いて受信データを求めるアクティブ・ノイズ・キャンセラと、前記電力線に重畳した雑音電力の大きさに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラの動作を制御するキャンセラ制御部と
を具備したことを特徴としている。
【００２９】
この電力線搬送通信装置もまた、例えば、更に前記電力線から受信した信号の全受信電力を求めるＲＳＳＩ計算部と、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介して求められた出力信号から信号電力を求める信号電力計算部と、前記ＲＳＳＩ計算部が求めた全受信電力と前記信号電力計算部が求めた信号電力との差として雑音電力を求める雑音電力計算部とを備えて構成され、
前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力計算部が求めた前記雑音電力に応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルまたはイネーブルに制御することを特徴としている。
【００３０】
ここで前記アクティブ・ノイズ・キャンセラは、例えば前記電力線に送信する送信信号を該アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する送信出力信号として生成すると共に、前記受信部による受信信号から前記適応フィルタが求めた前記推定雑音を差し引いて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラを介する受信出力信号を求めるように構成される。
【００３１】
なお、この電力線搬送通信装置においても、前記送信部は、前記送信データを変調して前記電力線に送信する変調器を含み、前記受信部は、前記電力線を介して伝送された受信信号を復調して受信データを復元する復調器を含んで構成される。ちなみに前記変調器は、例えばバイナリ信号として与えられる送信データをスペクトラム拡散して前記電力線に送出する送信信号を生成するものであり、前記復調器は、前記電力線を介して受信される前記スペクトラム拡散された受信信号をバイナリ信号からなる受信データとして復元するように構成される。
【００３２】
なお、前記キャンセラ制御部は、好ましくは前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラにおける前記雑音成分の学習を一定時間に亘って実行させた後に該アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルに設定し、
前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがイネーブルに設定されている状態において前記雑音電力が前記第１の規定値Ｎ１よりも低く定められた第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定するように構成される。
【００３３】
ここで前記雑音電力を判定する前記第２の規定値Ｎ２は、前記第１の規定値Ｎ１よりも低く定められ、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをイネーブルまたはディセーブルに切換える遷移条件にヒステリシス特性を持たる役割を担う。
【００３４】
また本発明に係る第２の電力線搬送通信システムは、電力線にそれぞれ接続されて該電力線を介して相互にデータ通信を行う上述した構成の複数の電力線搬送通信装置を備えて構成され、
前記各電力線搬送通信装置における前記キャンセラ制御部は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラがディセーブルに設定されている状態において前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えたとき、前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オン宣言の通知を行って前記各電力線搬送通信装置からのデータ送信を一定時間に亘って停止させ、このデータ送信の停止期間にて前記各電力線搬送通信装置において前記電力線に重畳した雑音成分をそれぞれ学習させて前記各電力線搬送通信装置が備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをそれぞれイネーブルに設定し、
前記キャンセラ・オン宣言の通知を行った前記電力線搬送通信装置における前記キャンセラ制御部は、前記雑音電力が第２の規定値Ｎ２を下回ったときに前記電力線に接続された他の全ての前記電力線搬送通信装置に対してキャンセラ・オフ宣言の通知を行って前記各電力線搬送通信装置がそれぞれ備える前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定するように構成される。
【００３５】
ここで前記キャンセラ・オン宣言の通知および前記キャンセラ・オフ宣言の通知を行う前記電力線搬送通信装置は、例えば前記電力線に雑音を重畳する雑音発生源に対して前記電力線を介して最も近い距離に接続された電力線搬送通信装置からなる。
【発明の効果】
【００３６】
上記構成の電力線搬送通信装置および電力線搬送通信システムによれば、電力線に接続された、例えばＩＨ（誘導加熱）調理器や掃除機、冷蔵庫等の電化製品（雑音源）が発生した雑音が前記電力線に重畳した場合であっても、その雑音成分の影響を受けることなく前記電力線を介してデータ通信を行うことが可能となる。特に前記電力線に加わった雑音成分を適応フィルタにて学習し、この学習して求めた推定雑音を送信部から前記電力線に送出することで前記雑音成分を打ち消すアクティブ・ノイズ・キャンセラを備えると言う簡易な構成で、通信エラーを低減したデータ通信を安定に実現することができる。或いは前記電力線に加わった雑音成分を学習して求めた前記推定雑音を受信部での受信信号から差し引くアクティブ・ノイズ・キャンセラを備えると言う簡易な構成で、通信エラーを低減したデータ通信を安定に実現することができる。
【００３７】
特に雑音成分の増大を検出したときに前記電力線を介するデータ通信を一定時間に亘って停止させ、このデータ通信の停止期間に前記雑音成分を学習して求めた推定雑音を用いて前記雑音成分を打ち消すので、雑音成分に起因する通信エラーを効果的に低減することができる。そして前記雑音成分の低下が検出されたときにはキャンセラ・オフ宣言を行って前記アクティブ・ノイズ・キャンセラをディセーブルに設定するので、前記雑音成分の発生の有無に拘わることなく安定したデータ通信を確保することができる。
【００３８】
故に本発明によれば、例えば無線通信を併用して通信エラーを補う等の複雑な構成を採用することなく前記電力線を介するデータ通信を安定に行うことができる。特にスペクトラム拡散技術を用いてピーク電力を下げてデータ通信を行う場合であっても、前記電力線に一時的に加わる雑音の影響を受けることなく前記電力線を介するデータ通信を安定に行うことができる。
【００３９】
しかも雑音発生源に対して前記電力線を介する距離が最も近い位置に接続され、前記雑音発生源からの雑音の影響を最も強く受ける電力線搬送通信装置において雑音電力の変化を逸早く検出し、当該電力線搬送通信装置からキャンセラ・オン宣言およびキャンセラ・オフ宣言の通知を行うので、システム全体の動作を的確に制御することができる。従って簡易にして効果的に前記電力線を介するデータ通信での受信誤り率を低減することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）において特徴的な構成を有するディジタル信号処理部の概略構成を示す図。
【図２】図１に示すアクティブ・ノイズ・キャンセラの動作モードの遷移の様子を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）において特徴的な構成を有するディジタル信号処理部の概略構成を示す図。
【図４】本発明に係る電力線搬送通信システムにおける複数の電力線搬送通信装置間での通信シーケンスの例を示す図。
【図５】電力線搬送通信装置におけるアクティブ・ノイズ・キャンセラの状態遷移の処理手順を示す図。
【図６】図５に示す処理手順における送信処理の手順を示す図。
【図７】図５に示す処理手順における受信処理の手順を示す図。
【図８】図５に示す処理手順におけるキャンセラ・イネーブル時処理の手順を示す図。
【図９】電力線の一般的な宅内配線の構成例を示す図。
【図１０】電力線に複数の電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）を接続して構築される電力線搬送通信システムの全体的な構成例を示す図。
【図１１】電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）の基本的な構成例を示す図。
【図１２】電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）におけるディジタル信号処理部の一般的な構成例を示す図。
【図１３】電力線を介してデータ通信する複数のＰＬＣモデムでの受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）の関係を示す図。
【図１４】電力線に雑音発生源が接続されている場合の前記各ＰＬＣモデムでの受信信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る電力線搬送通信装置２０および前記電力線１に複数の電力線搬送通信装置２０を接続して構築される電力線搬送通信システム１００について説明する。なお、ここでは図９〜図１２を参照して説明した従来の電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）４の構成、および複数のＰＬＣモデム４を前記電力線１に接続して構築される従来の電力線搬送通信システムにおける各構成要素と同一部分については同一符号を付して説明する。
【００４２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る電力線搬送通信装置であるＰＬＣモデム２０の特徴的な機能を備えたディジタル信号処理部２１の概略構成図である。このＰＬＣモデム２０は、基本的には図１０に示した前記トランス１１、前記アナログ信号処理部１２、および前記制御処理部１３に加えて、図１に示すように構成されたディジタル信号処理部２１を備えて構成される。ちなみにこのディジタル信号処理部２１は、基本的には図１１に示した前記変調器１４ａ、前記復調器１５ａ、前記ＲＳＳＩ計算部１５ｂ、前記信号電力計算部１５ｃ、および雑音電力計算部１５ｄを備える。
【００４３】
特に前記ＰＬＣモデム２０における前記ディジタル信号処理部２１は、上述した構成に加えて、更にアクティブ・ノイズ・キャンセラ２２と、前記雑音電力計算部１５ｄが求めた雑音電力に応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作を制御するキャンセラ制御部２３とを備えたことを特徴としている。
【００４４】
前記キャンセラ制御部２３は、前記電力線１に重畳した雑音電力の大きさに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作モードを、例えば図２に示すようにディセーブルＡ、学習モードＢ、そしてイネーブルＣに状態遷移制御する。更に前記キャンセラ制御部２３は、当該ＰＬＣモデム２０が前記電力線１を介して通信すべき通信データがあるか否かに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作モードを、送信状態または受信状態に切換え制御する。そして前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は、上記動作モードの状態遷移制御の下で前記雑音発生源５から前記電力線１に加えられる雑音成分を除去し、これによって前記電力線１に接続された複数の前記電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０間での安定したデータ通信を実現する。
【００４５】
ここで前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は、概略的には、例えば図１に示すように該アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の状態（動作モード）に応じてオン・オフされる第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃと、第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃとを備える。更に前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は、第１〜第４の加算器２６ａ,２６ｂ,２６ｃ,２６ｄと適応フィルタ２７、並びに遅延器２８を備えて構成される。
【００４６】
具体的には前記第２のスイッチ２４ｂは、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記学習モードＢに設定されたときにオンされる。また前記第３のスイッチ２４ｃは、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作時にオンされ、更に前記第１のスイッチ２４ａは、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作時で、且つ送信時にオンされる。そして前記第２のスイッチ２４ｂのオンによって前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)が前記適応フィルタ２７に入力され、また前記第３のスイッチ２４ｃのオンによって前記適応フィルタ２７が出力する推定雑音｛＾Ｎn(t)｝が前記第４の加算器２６ｄに入力される。更に前記第１のスイッチ２４ａのオンによって前記変調器１４ａから出力される送信信号が前記第１の加算器２６ａにフィードバックされる。
【００４７】
また前記第１のセレクタ２５ａは、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記学習モードＢに設定された場合には前記第２の加算器２６ｂの出力信号を選択する。また前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が送信状態である場合には、前記第１のセレクタ２５ａは前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)を選択し、更に受信状態である場合には前記第３の加算器２６ｃの出力信号を選択的する。このようにして前記第１のセレクタ２５ａが選択した信号は、誤差信号ｅn(t)として前記適応フィルタ２７に与えられる。
【００４８】
更には前記第３のセレクタ２５ｃは、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が受信状態のときには前記制御処理部１３から与えられる送信データＴxに代えて前記復調器１５ａの出力データＲx［＝{＾ＳＲn(t)｝］を前記変調器１４ａに与える。また前記第２のセレクタ２５ｂは、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が受信状態のときには前記変調器１４ａの出力信号｛＾Ｓｒn(t)｝を前記第３の加算器２６ｃに与える。
【００４９】
次に前記第１〜第４の加算器２６ａ,２６ｂ,２６ｃ,２６ｄの役割と、前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃのオン・オフ、並びに前記第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃの切換えに伴う前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作について説明する。
【００５０】
先ず前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２を使用しないで前記複数の電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０間で前記電力線１を介してデータ通信する場合について説明する。この場合には、前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃおよび前記第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃを表１のように制御することで前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をディセーブルＡの状態に設定する。
【表１】
2017098833.tif 000003
【００５１】
即ち、前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃをそれぞれオフにすると共に、前記第２および第３のセレクタ２５ｂ,２５ｃをそれぞれ送信時側に設定する。これによって前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は、その機能が無効化されたディセーブルＡの状態に設定される。この結果、前記制御処理部１３から前記ディジタル信号処理部２１、具体的には前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に与えられる送信データ（バイナリ信号）Ｔxは、前記第３のセレクタ２５ｃを介して前記変調器１４ａに与えられて変調（スペクトル拡散）される。そして前記変調器１４ａにて変調（スペクトル拡散）されて生成された送信信号Ｓｔn(t)は、前記第２のセレクタ２５ｂを介して前記第４の加算器２６ｄに与えられる。この際、前記第３のスイッチ２４ｃがオフであり、前記第４の加算器２６ｄには前記適応フィルタ２７からの推定雑音｛＾Ｎn(t)｝が入力されることがないので、前記送信信号Ｓｔn(t)は前記第４の加算器２６ｄからそのまま前記アナログ信号処理部１２に与えられ、前記トランス１１を介して前記電力線１に送信される。
【００５２】
またスペクトル拡散されて前記電力線１に伝送されて、前記トランス１１を介して受信される入力信号Ｚn(t)は、前記アナログ信号処理部１２を介して前記ディジタル信号処理部２１の前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に取り込まれる。そしてスペクトル拡散されている前記入力信号Ｚn(t)は、前記第１の加算器２６ａを介して前記復調器１５ａに入力され、該復調器１５ａにて復調されてバイナリ信号に復元された後、前記受信データＲx［＝｛＾ＳＲn(t)｝］として前記制御処理部１３に出力される。この際、前記第１のスイッチ２４ａがオフに設定されているので、前記第１の加算器２６ａは前記アナログ信号処理部１２を介して取り込んだ前記入力信号Ｚn(t)をそのまま前記復調器１５ａに出力する。
【００５３】
これに対して前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記ディセーブルＡに設定されている状態において、前記電力線１から入力される信号の雑音電力が予め設定された第１の規定値Ｎ１を超えたとき、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は一定時間に亘って学習モードＢに設定される。ちなみに前記入力信号Ｚn(t)に含まれる雑音成分の電力（雑音電力）は、前記ＲＳＳＩ計算部１５ｂ、前記信号電力計算部１５ｃ、および雑音電力計算部１５ｄを介して検出される。そして前記キャンセラ制御部２３は、前記雑音電力計算部１５ｄが求めた雑音電力が予め設定された前記第１の規定値Ｎ１を超えたとき、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２を一定時間に亘って前記学習モードＢに設定する。
【００５４】
このようにして前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が学習モードＢに設定されると、前記キャンセラ制御部２３は、表２に示すように前記第２のスイッチ２４ｂをオンにすると共に、前記第１のセレクタ２５ａを前記第２の加算器２６ｂの出力信号を選択するように切換える。また前記キャンセラ制御部２３は、当該電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０からのデータ送信を停止させる。この際、後述するように前記電力線１に接続された他の電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０からのデータ送信も停止させる。
【表２】
2017098833.tif 000004
【００５５】
この結果、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記学習モードＢに設定され、前記複数のＰＬＣモデム２０間でのデータ通信が停止されるので前記アナログ信号処理部１２から前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に入力される入力信号Ｚn(t)は、前記電力線１に重畳した前記雑音発生源５からの雑音成分Ｎn(t)だけとなる。そしてこの雑音成分Ｎn(t)［＝Ｚn(t)］が前記第１の加算器２６ａを介して前記第２の加算器２６ｂに入力されると共に、前記第２のスイッチ２４ｂを介して前記適応フィルタ２７に入力される。この際、前記第１のスイッチ２４ａがオフであるので、前記第１の加算器２６ａはその入力信号である前記雑音成分Ｎn(t)［＝Ｚn(t)］を該第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)としてそのまま出力する。
【００５６】
ここで前記第２の加算器２６ｂは、前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)である前記雑音成分Ｎn(t)と、前記適応フィルタ２７にて求められた前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝との誤差信号ｅn(t)［＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］を求めている。この誤差信号ｅn(t)が前記第１のセレクタ２５ａを介して前記適応フィルタ２７に与えられる。すると前記適応フィルタ２７は、例えば前記誤差信号ｅn(t)を二乗した値が最小となるように、そのタップ係数を一定時間に亘ってアクティブに学習する。この結果、前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)、この場合には前記入力信号＝Ｎn(t)に応じて前記適応フィルタ２７が出力する前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記電力線１に重畳されて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に入力される前記雑音成分Ｎn(t)に相当したものに収束する。なお、前記雑音成分Ｎn(t)の学習は、前記雑音電力の増加を検出したＰＬＣモデム２０においてだけ実行され、他のＰＬＣモデム２０はそれぞれディセーブルＡの状態に保たれる。
【００５７】
さて前記適応フィルタ２７におけるタップ係数の学習（雑音成分Ｎn(t)の学習）が終了すると、学習されたタップ係数が前記適応フィルタ２７にセットされる。その後、前記第２のスイッチ２４ｂをオフにすると共に前記第１のセレクタ２５ａを前記学習時の選択状態から切換えることで前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記イネーブルＣの状態に設定される。そしてイネーブルＣの状態に設定された前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２においては、そのときの動作状態に応じて前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃおよび前記第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃを表３に示すように制御する。
【表３】
2017098833.tif 000005
【００５８】
ここで雑音状態とは前記電力線１を介するデータ通信が行われてなく、前記電力線１から前述した雑音成分Ｎn(t)だけが受信されている状態である。この場合には、前記適応フィルタ２７は、前述した雑音成分Ｎn(t)の学習結果に応じて、該雑音成分Ｎn(t)から推定される推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を出力する。そして前記適応フィルタ２７から出力される前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記第４の加算器２６ｄを介して極性反転されて前記アナログ信号処理部１２に出力され、該アナログ信号処理部１２から前記電力線１に送信される。
【００５９】
すると前記電力線１から入力される入力信号Ｚn(t)は、前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)に前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２から前記電力線１に送出された前記極性反転された推定雑音−｛＾Ｎn(t)｝が重畳したものなので
Ｚn(t)＝Ｎn(t)＋［−｛＾Ｎn(t)｝］＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝
となる。そして前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は前記雑音成分Ｎn(t)に相当したものなので、前記電力線１上での前記雑音成分Ｎn(t)が前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝により効果的にキャンセルされることになる。
【００６０】
この際、前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)［＝Ｚn(t)＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］は前記第１のセレクタ２５ａを介して前記適応フィルタ２７に前記誤差信号ｅn(t)として与えられる。従って前記適応フィルタ２７に与えられる前記誤差信号ｅn(t)は略零（０）に保たれる。この結果、前記適応フィルタ２７は継続して前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を出力する。故に前記電力線１から前記ＰＬＣモデム２０に入力される前記入力信号Ｚn(t)は、前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)の影響を受けないものとなる。
【００６１】
一方、前記送信状態とは、当該ＰＬＣモデム２０から前述した如く前記送信データＴxを前記変調器１４ａにて変調（スペクトラム拡散）した送信信号Ｓｔn(t)を前記電力線１に送信する状態である。この送信状態においては、表３に示すように前記第１のスイッチ２４ａがオンに設定され、前記第３のセレクタ２５ｃは前記制御処理部１３から与えられるバイナリ信号からなる送信データＴｘを前記変調器１４ａに与える。そして前記変調器１４ａにて前記送信データＴｘをスペクトラム拡散して求められた送信信号Ｓｔn(t)が前記第２のセレクタ２５ｂから前記第４の加算器２６ｄを介して前記アナログ信号処理部１２に与えられる。従って前記第４の加算器２６ｄは、前記送信信号Ｓｔn(t)から前記適応フィルタ２７が生成した前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を差し引いた送信出力信号［Ｓｔn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］を生成し、この送信出力信号が前記アナログ信号処理部１２を介して前記電力線１に送信される。またこの際、前記スペクトラム拡散した前記送信信号Ｓｔn(t)は、前記第２のセレクタ２５ｂを介して前記第１の加算器２６ａに与えられる。
【００６２】
この送信状態において前記電力線１から前記第１の加算器２６ａに入力される入力信号Ｚn(t)は、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記電力線１に送信した前記出力信号［Ｓｔn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］に前記雑音発生源５からの前記雑音成分Ｎn(t)が重畳した信号［Ｓｔn(t)−｛＾Ｎn(t)｝＋Ｎn(t)］となる。この結果、前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)は、
ＺＤn(t)＝［Ｓｔn(t)−Ｎn(t)＋｛＾Ｎn(t)｝］−Ｓｔn(t)
＝０
となる。この出力信号ＺＤn(t)［＝０］が前記誤差信号ｅn(t)として前記適応フィルタ２７に与えられ、前記誤差信号ｅn(t)は略零（０）に保たれる。
【００６３】
なお、前記制御処理部１３からの前記送信データＴｘの入力がなく、これに伴って前記変調器１４ａから前記送信信号Ｓｔn(t)が出力されない場合には、当然のことながら前記電力線１には前記第４の加算器２６ｄにて極性反転された前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝だけが出力される。従ってこの場合には、前記電力線１から前記第１の加算器２６ａに与えられる入力信号Ｚn(t)は、
Ｚn(t)＝［−Ｎn(t)＋｛＾Ｎn(t)｝］＝０
となり、前記誤差信号ｅn(t)は略零（０）に保たれる。故にこの状態においては前記適応フィルタ２７は前記雑音成分Ｎn(t)に相当する前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝をそのまま継続して出力することになる。
【００６４】
これに対して前記受信状態とは、前述した如く変調（スペクトラム拡散）されて前記電力線１に送信されている通信データを受信する状態である。この受信状態においては、表３に示したように前記第２および第３のセレクタ２５ｂ,２５ｃがそれぞれ受信時側に切換えられる。この結果、前記復調器１５ａを介して復調されたバイナリ信号からなる受信データＲｘ［＝｛＾ＳＲn(t)｝］が、前記制御処理部１３からの送信データＴｘに代えて前記変調器１４ａに与えられて変調（スペクトラム拡散）される。そして前記変調器１４ａにおいて前記受信データＲｘを変調（スペクトラム拡散）した信号、即ち、前記復調器１５ａにより復調された受信データＲｘ［＝｛＾ＳＲn(t)｝］を再度変調した推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝が前記第２のセレクタ２５ｂを介して前記第３の加算器２６ｃに入力される。
【００６５】
この第３の加算器２６ｃは、前記加算器２６ａからの前記出力信号ＺＤn(t)から前記変調器１４ａにて求められた前記推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝を差し引く役割を担うものである。そしてこの第３の加算器２６ｃの出力信号は、後述するように前記第１のセレクタ２５ａを介して前記適応フィルタ２７に誤差信号ｅn(t)として与えられる。
【００６６】
ちなみに前記ＰＬＣモデム２０が受信状態であり、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２がイネーブルＣに設定されて受信状態である場合には、該アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に取り込まれる入力信号Ｚn(t)は、前記電力線１を介して伝送されてきた他のＰＬＣモデム２０からの受信信号Ｓｒn(t)に前記雑音発生源５からの雑音Ｎn(t)、および前記アナログ信号処理部１２から前記電力線１に送信された前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝がそれぞれ重畳したものとなる。
【００６７】
このとき、前記第１のスイッチ２４ａがオフなので前記第１の加算器２６ａは、前記入力信号Ｚn(t)［＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］をそのまま出力することになる。従って前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)は
ＺＤn(t)＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝＝Ｓｒn(t)
となる。そしてこの第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)［＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］は前記復調器１５ａに与えられて復調され、バイナリ信号からなる受信データＲｘ［＝｛＾ＳＲn(t)｝］として出力される。
【００６８】
ここで前記復調器１５ａにて求められる前記受信データＲｘは、概念的には前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)に含まれる前記雑音成分Ｎn(t)を前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝にて打ち消した前記受信信号Ｓｒn(t)だけを復調した信号成分｛＾ＳＲn(t)｝であると看做すことができる。そして前記変調器１４ａは、前記復調器１５ａの出力信号、即ち、前記信号成分｛＾ＳＲn(t)｝を再度変調することで、前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を用いて前記雑音成分Ｎn(t)を打ち消したとして推定される推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝を生成する。この推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝が前記第２のセレクタ２５ｂを介して前記第３の加算器２６ｃにフィードバックされる。
【００６９】
一方、前記第３の加算器２６ｃには、前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)［＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］が前記遅延器２８を介して所定時間遅延されて入力されている。なお、前記遅延器２８は、前記出力信号ＺＤn(t)を前記復調器１５ａに与えて復調した後、その出力を前記変調器１４ａにて再度変調するに要した、いわゆる前記復調器１５ａおよび前記変調器１４ａでの変復調処理の時間だけ前記出力信号ＺＤn(t)を遅延することで、前記第３の加算器２６ｃでの処理をタイミング調整する役割を担う。
【００７０】
そして前記第３の加算器２６ｃは、前記遅延器２８を介してタイミング調整して求められた前記出力信号ＺＤn(t)［＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］から、前記変調器１４ａを用いて新たに求められた前記推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝を差し引く。この結果、前記第３の加算器２６ｃは、その出力信号として
ＺＤn(t)−｛＾Ｓｒn(t)｝＝［Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］−｛＾Ｓｒn(t)｝
＝Ｓｒn(t)−｛＾Ｓｒn(t)｝＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝
を得る。この出力信号［Ｓｒn(t)−｛＾Ｓｒn(t)｝＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］が前記第１のセレクタ２５ａを介して前記適応フィルタ２７に誤差信号ｅn(t)として与えられる。
【００７１】
換言すれば前記変調器１４ａを介して求められる推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝は、前記入力信号Ｚn(t)から前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を差し引くことで前記雑音成分Ｎn(t)を打ち消した信号であると看做し得る。この結果、前記第３の加算器２６ｃの出力信号は、前記復調器１５ａに与えられる前記受信信号ＺＤn(t)から、前記変調器１４ａにて前記受信データＲｘ［＝｛＾ＳＲn(t)｝］を再度変調して求められる前記推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝を差し引いたものとなる。従って前記第３の加算器２６ｃの出力信号、即ち、このときに前記適応フィルタ２７に与えられる前記誤差信号ｅn(t)は、
ｅn(t)＝Ｓｒn(t)−｛＾Ｓｒn(t)｝＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝
となる。
【００７２】
そして前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記雑音成分Ｎn(t)を精度よく推定して求めた該雑音成分Ｎn(t)に等しいと看做し得るものである。また前記推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝は、前記入力信号Ｚn(t)から前記雑音成分Ｎn(t)に相当する推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を差し引いて求められた前記受信データＲｘ［＝｛＾ＳＲn(t)｝］を再度変調したものである。この結果、前記第３の加算器２６ｃが出力する誤差信号ｅn(t)は略零（０）となり、前記適応フィルタ２７は、前記雑音成分Ｎn(t)に相当する前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝をそのまま出力することになる。
【００７３】
この結果、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は、受信時に他のＰＬＣモデム２０から前記電力線１を介して送信された通信データを、前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)の影響を受けることなく安定に受信することが可能となる。
【００７４】
なお、上述した前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２がイネーブルＣの状態は、前記電力線１に重畳している前記雑音の電力（雑音電力）が、予め設定されている第２の規定値Ｎ２（＜Ｎ１）を下回ったときに解除される。即ち、前記雑音発生源５が動作停止し、該雑音発生源５からの前記電力線１への前記雑音成分Ｎn(t)の出力がなくなったとき、前記キャンセラ制御部２３の制御の下で前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は前述したディセーブルＡの状態に戻される。
【００７５】
即ち、図４において、前記「キャンセラ・オン宣言」のメッセージを受けた他のＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅは一定時間に亘ってデータ送信をそれぞれ停止させるだけであり、ディセーブルＡの状態を維持する。そして前記「キャンセラ・オン宣言」のメッセージを送信した前記ＰＬＣモデム２０ｄだけが前記雑音成分Ｎn(t)を一定時間に亘って学習した後、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をイネーブルＣに設定することになる。
【００７６】
すると前記ＰＬＣモデム２０ｄから該ＰＬＣモデム２０ｄが前記雑音成分Ｎn(t)を学習して生成した前記推定雑音分｛＾Ｎn(t)｝が前記電力線１に送出されるので、該推定雑音分｛＾Ｎn(t)｝により前記電力線１上の前記雑音成分Ｎn(t)がキャンセルされる。従って前記ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅにおける各入力信号Ｚn(t)に含まれる前記雑音成分Ｎn(t)が前記推定雑音分｛＾Ｎn(t)｝にてそれぞれ一斉に打ち消されることになる。この結果、前記ＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅのそれぞれをイネーブルＣに設定しなくても、前記電力線１に接続された前記複数のＰＬＣモデム２０（２０ａ〜２０ｅ）間で、前記雑音成分Ｎn(t)の影響を受けることなくデータ通信を行うことが可能となる。
【００７７】
次に本発明の第２の実施形態に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）３０について図３を参照して説明する。なお、ここでは前述した図１に示す第１の実施形態に係る電力線搬送通信装置２０と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００７８】
この電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）３０は、基本的には前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の状態（動作モード）に応じてオン・オフされる第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃと、第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃとを備える。更に前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は、第１〜第４の加算器２６ａ,２６ｂ,２６ｃ,２６ｄと適応フィルタ２７、並びに遅延器２８を備えて構成される。
【００７９】
この電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）３０が前述した電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０と異なる点は、前記第１のスイッチ２４ａの役割と、前記第４の加算器２６ｄの役割である。即ち、このＰＬＣモデム３０においては前記第４の加算器２６ｄは、キャンセラ動作時に前記適応フィルタ２７が出力する推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を、前記変調器１４ａから前記第２のセレクタ２５ｂを介して出力される送信信号Ｓｔn(t)に加算するように構成される。そして前記第１のスイッチ２４ａは、キャンセラ動作時にだけオンされて前記第４の加算器２６ｄの出力信号を前記第１の加算器２６ａにフィードバックするように構成される。なお、前記変調器１４ａから前記第２のセレクタ２５ｂを介して出力される送信信号Ｓｔn(t)は、前記アナログ信号処理部１２にそのまま出力されて前記電力線１に送信される。
【００８０】
具体的には前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記ディセーブルＡに設定されている場合には、前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃおよび前記第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃは前述した表１に示すように制御される。
【００８１】
そして前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２がディセーブルＡに設定されている状態において前記電力線１からの雑音電力が高くなると、該アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２は学習モードＢに設定される。そして前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃおよび前記第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃは前述した表２に示すように制御される。
【００８２】
すると前記適応フィルタ２７は、前述した実施形態の場合と同様にして前記雑音成分Ｎn(t)を学習し、該適応フィルタ２７が出力する前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記電力線１に重畳されて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に入力される前記雑音成分Ｎn(t)に相当したものに収束する。この雑音成分Ｎn(t)の学習は、前記雑音電力の増加を検出したＰＬＣモデム３０を含む全てのＰＬＣモデム３０においてそれぞれ実行される。
【００８３】
しかる後、前記雑音成分Ｎn(t)の学習が終了すると、前記第２のスイッチ２４ｂをオフにすると共に前記第１のセレクタ２５ａを前記学習時の選択状態から切換えることで前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２が前記イネーブルＣの状態に設定される。そしてイネーブルＣの状態に設定された前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２においては、そのときの動作状態に応じて前記第１〜第３のスイッチ２４ａ,２４ｂ,２４ｃおよび前記第１〜第３のセレクタ２５ａ,２５ｂ,２５ｃを表４に示すように制御する。
【表４】
2017098833.tif 000006
【００８４】
ここで雑音状態とは前記電力線１を介するデータ通信が行われてなく、前記電力線１から前述した雑音成分Ｎn(t)だけが受信されている状態である。この場合には、前記適応フィルタ２７は、前述した雑音成分Ｎn(t)の学習結果に応じて、該雑音成分Ｎn(t)から推定される推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を出力する。そして前記適応フィルタ２７から出力される前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記第４の加算器２６ｄから前記第１のスイッチ２４ａを介して前記第１の加算器２６ａにフィードバックされる。
【００８５】
すると前記第１の加算器２６ａは前記適応フィルタ２７から出力され、前記第１のスイッチ２４ａを介してフィードバックされた前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を、前記電力線１から入力される入力信号Ｚn(t)［＝｛＾Ｎn(t)｝］から差し引く。この結果、前記第１の加算器２６ａは
ＺＤn(t)＝Ｚn(t)−｛＾Ｎn(t)｝［＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］
としてその出力信号ＺＤn(t)を求める。即ち、前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は前記雑音成分Ｎn(t)に相当したものなので、前記電力線１上での前記雑音成分Ｎn(t)が前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝により効果的にキャンセルされることになる。
【００８６】
また前記第１の加算器２６ａが求めた出力信号ＺＤn(t)［＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］は前記第１のセレクタ２５ａを介して前記適応フィルタ２７に前記誤差信号ｅn(t)として与えられる。この場合、前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は前記雑音成分Ｎn(t)から推定したものなので、前記誤差信号ｅn(t)は略零（０）に保たれる。この結果、前記適応フィルタ２７は継続して前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を出力する。故に前記電力線１から前記ＰＬＣモデム３０に入力される前記入力信号Ｚn(t)は、前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)の影響を受けないものとなる。
【００８７】
一方、前記ＰＬＣモデム３０が送信状態に設定されると、表４に示すように前記第１のスイッチ２４ａがオンに設定され、前記第３のセレクタ２５ｃは前記制御処理部１３から与えられるバイナリ信号からなる送信データＴｘを前記変調器１４ａに与える。そして前記変調器１４ａにて変調（スペクトラム変換）され、前記第２のセレクタ２５ｂを介して求められた前記送信信号Ｓｔn(t)は前記第４の加算器２６ｄに与えられる。この第４の加算器２６ｄは、前記第３のスイッチ２４ｃを介して前記適応フィルタ２７から出力された推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を前記送信信号Ｓｔn(t)に加算する役割を担う。このようにして前記第４の加算器２６ｄにて求められた出力信号［Ｓｔn(t)＋｛＾Ｎn(t)｝］が、前記第１のスイッチ２４ａを介して前記第１の加算器２６ａにフィードバックされる。この際、前記第２のセレクタ２５ｂを介して求められた前記送信信号Ｓｔn(t)は前記アナログ信号処理部１２を介して前記電力線１にそのまま出力される。
【００８８】
するとこの送信状態において前記電力線１から前記ＰＬＣモデム３０に入力されて前記第１の加算器２６ａに与えられる入力信号Ｚn(t)は、前記送信信号Ｓｔn(t)に前記雑音発生源５からの雑音成分Ｎn(t)が重畳したもの、即ち、
Ｚn(t)＝Ｓｔn(t)＋Ｎn(t)
となる。
【００８９】
そして前記第１の加算器２６ａは、前記入力信号Ｚn(t)から前記第１のスイッチ２４ａを介して与えられる前記第４の加算器２６ｄからの出力信号［Ｓｔn(t)＋｛＾Ｎn(t)｝］を差し引くので、その出力信号ＺＤn(t)は
ＺＤn(t)＝［Ｓｔn(t)＋Ｎn(t)］−［Ｓｔn(t)＋｛＾Ｎn(t)｝］
＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝
となる。
【００９０】
ここで前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前述したように前記雑音成分Ｎn(t)に相当したものなので、前記電力線１上での前記雑音成分Ｎn(t)が前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝により効果的にキャンセルされ、前記適応フィルタ２７から与えられる前記誤差信号ｅn(t)は略零（０）に保たれる。この結果、前記適応フィルタ２７は継続して前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を出力する。故に前記電力線１から前記ＰＬＣモデム３０に入力される前記入力信号Ｚn(t)は、前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)および該ＰＬＣモデム３０からの送信信号Ｓｔn(t)の影響を受けないものとなる。
【００９１】
これに対して前記ＰＬＣモデム３０が受信状態に設定されると、表４に示すように前記第１のスイッチ２４ａがオンに設定される。また前記第３のセレクタ２５ｃは前記制御処理部１３から与えられるバイナリ信号からなる送信データＴｘに代えて、前記復調器１５ａの出力信号Ｒx［｛＾ＳＲn(t)｝］を選択して前記変調器１４ａに与える。そして前記第２のセレクタ２５ｂは、前記変調器１４ａの出力信号を前記第３の加算器２６ｃにフィードバックする。この結果、前記第４の加算器２６ｄには前記変調器１４ａの出力信号が入力されなくなるので、該第４の加算器２６ｄは前記適応フィルタ２７で生成された推定雑音｛＾Ｎn(t)｝だけが入力される。そしてこの推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記第１のスイッチ２４ａを介して前記第１の加算器２６ａに与えられる。
【００９２】
そしてこの場合に前記ＰＬＣモデム３０に入力される入力信号Ｚn(t)は、他のＰＬＣモデム３０からの受信信号Ｓｒn(t)に前記雑音発生源５からの雑音成分Ｎn(t)が重畳したものとなる。従って前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)は
ＺＤn(t)＝［Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)］−｛＾Ｎn(t)｝
となる。
【００９３】
ここで前記復調器１５ａに入力される前記受信信号ＺＤn(t)［＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］を前記復調器１５ａにより復調して求められる受信データＲｘ［＝｛＾ＳＲn(t)｝］とする。この受信データＲｘは、前記変調器１４ａにて再度変調して求められる推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝として前記第２のセレクタ２５ｂを介して前記第３の加算器２６ｃに与えられる。この結果、前記第３の加算器２６ｃは、前記遅延器２８を介して入力される前記受信信号ＺＤn(t)［＝Ｓｒn(t)＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］から前記推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝を差し引いた出力信号を前記適応フィルタ２７に与える誤差信号ｅn(t)として求める。従って前記第３の加算器２６ｃの出力信号、即ち、前記適応フィルタ２７に与えられる前記誤差信号ｅn(t)は、
ｅn(t)＝Ｓｒn(t)−｛＾Ｓｒn(t)｝＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝
となる。
【００９４】
換言すれば前記変調器１４ａから出力される前記推定受信信号｛＾Ｓｒn(t)｝は、他のＰＬＣモデム３０からの受信信号Ｓｒn(t)に相当したものである。また前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝は、前記電力線１に重畳した前記雑音成分Ｎn(t)に相当したものである。従って前記適応フィルタ２７に与えられる前記誤差信号ｅn(t)は略零（０）に保たれる。この結果、前記雑音発生源５が発生した雑音の影響を受けることなしに前記複数のＰＬＣモデム３０間で前記電力線１を介するデータ通信を行うことが可能となる。
【００９５】
以上説明したように本発明に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０は、前記雑音発生源５から前記電力線１に重畳した雑音成分Ｎn(t)のレベル（雑音電力）に応じて動作制御される前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２と、電力線１での雑音電力に応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作を制御するキャンセラ制御部２３とを備えて構成される。従って本発明に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０によれば、前記電力線１に重畳した雑音成分Ｎn(t)の影響を受けることなく該電力線１を介して他の電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０との間で安定にデータ通信することが可能となる。
【００９６】
しかも電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０が上述した如く動作する前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２を備えると言う簡易な構成で、前記電力線１に不定期に重畳する雑音成分Ｎn(t)に左右されることなく前記電力線１に接続された複数の電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０間での安定したデータ通信を保証することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００９７】
次に図１に示す如く構成された電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０を例に、複数のＰＬＣモデム２０を前記電力線１にそれぞれ接続し、該電力線１を介して前記複数のＰＬＣモデム２０間で相互にデータ通信を行う本発明の実施形態に係る電力線搬送通信システム１００について説明する。
【００９８】
さて前記電力線１に重畳した雑音の影響を最も強く受ける電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０は、図１４にその概念を示したように前記電力線１を介して前記雑音発生源５に最も近い距離に接続されているＰＬＣモデム２０（４）である。従ってここでは図４に示すように前記雑音発生源５に最も近いＰＬＣモデム２０ｄにおいて前記電力線１に重畳した雑音電力を検出し、該ＰＬＣモデム２０ｄにおける前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作状態を制御すると共に、前記ＰＬＣモデム２０ｄからの後述する「キャンセラ・オン宣言」および「キャンセラ・オフ宣言」のメッセージの下で前記電力線１に接続された他のＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅにおける前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作状態を制御するものとして説明する。
【００９９】
ここで前記電力線１を介する前記複数のＰＬＣモデム２０間でのデータ通信は、例えば図４に示すように３ウェイ・ハンド・シェークによる通信ネゴシエーションの下で通信相手先への通信要求と、これに対する前記通信相手先からの応答信号ＡＣＫの返送、更にその受信確認信号の前記通信相手先への送信を行った後に実行される。この際、前記ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅにおいてそれぞれ受信される雑音電力、特に前記ＰＬＣモデム２０ｄにおいて受信される雑音電力が前述した第１の規定値Ｎ１に満たない場合、上記データ通信は前記ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅがそれぞれ備える前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をそれぞれ前記ディセーブルＡの状態に設定して実行される。
【０１００】
さて或る時点で前記電力線１に接続された前記雑音発生源５が雑音を発生し始めると、前記電力線１にそれぞれ接続されている前記ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅにて受信される雑音電力がそれぞれ大きくなる。中でも前記電力線１を介して前記雑音発生源５に最も近い位置に接続されている前記ＰＬＣモデム２０ｄにおいて受信される雑音電力が他のＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅにてそれぞれ受信される雑音電力に比較して最も大きくなる。従って雑音電力の増大を最も早く検出した前記ＰＬＣモデム２０ｄが、当該ＰＬＣモデム２０ｄが備える前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の状態を制御すると共に、前記電力線１を介するメッセージの同報送信により他のＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅがそれぞれ備える前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の状態をそれぞれ制御する。
【０１０１】
具体的には雑音電力の高まりを最も早く検出した前記ＰＬＣモデム２０ｄは、前記電力線１を介して他のＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅのそれぞれに対して「キャンセラ・オン宣言」のメッセージを出力（同報送信）し、前記電力線１に接続された全ての前記ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅからのデータ送信をそれぞれ一定時間に亘って停止させる。そして前記ＰＬＣモデム２０ｄにおいては前述したように前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に学習モードを設定し、前記電力線１に重畳されて該ＰＬＣモデム２０ｄにおいて受信される入力信号Ｚn(t)に応じて前記雑音発生源５から伝達される雑音成分Ｎn(t)を前記データ通信の停止期間内において学習させる。この際、他の２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅにおける前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２はそれぞれディセーブル状態に保たれる。
【０１０２】
なお、前記ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅが図３に示すように構成される場合には、前記「キャンセラ・オン宣言」のメッセージを受けた他の前記ＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅにおいても、前記雑音成分Ｎn(t)の学習をそれぞれ同様に実施する。この場合、前記各ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅにおいてそれぞれ受信される雑音成分Ｎn(t)の大きさ（雑音電力）は、前記電力線１を介する前記雑音発生源５からの信号伝達距離に応じてそれぞれ変わる。従って前記各ＰＬＣモデム２０ａ〜２０ｅにおいてそれぞれ学習される雑音電力は、個々に異なることは言うまでもない。
【０１０３】
そして前記ＰＬＣモデム２０ｄにおける前記雑音成分Ｎn(t)の所定時間に亘る学習が終了すると、該ＰＬＣモデム２０ｄにおける前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２がイネーブルＣの状態に設定される。そして前記電力線１を介するデータ通信を行っていた、例えば前記ＰＬＣモデム２０ｂ,２０ｅは、前述した３ウェイ・ハンド・シェークによる通信ネゴシエーションを行った後、データ通信を再開する。この際、前記ＰＬＣモデム２０ｄから出力された前記推定雑音｛＾Ｎn(t)｝により前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)がキャンセルされるので、前記ＰＬＣモデム２０ｂ,２０ｅは前記雑音発生源５が発生した雑音の影響を受けることなく継続してデータ通信を再開することが可能となる。
【０１０４】
この結果、前記複数のＰＬＣモデム２０（２０ａ〜２０ｅ）のそれぞれにおいて前記雑音発生源５が発生した雑音成分Ｎn(t)を学習して推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を生成し、各ＰＬＣモデム２０（２０ａ〜２０ｅ）がそれぞれ個別に前記雑音成分Ｎn(t)をキャンセルしてデータ通信を行うことになる。
【０１０５】
なお、前記雑音発生源５が動作停止し、該雑音発生源５からの雑音の出力がなくなった場合、特に前記電力線１を介して前記雑音発生源５に最も近い位置に接続されている前記ＰＬＣモデム２０ｄにおいて受信される前記雑音の電力が第２の規定値Ｎ２よりも下回ったことが検出されると、前記ＰＬＣモデム２０ｄは「キャンセラ・オフ宣言」のメッセージを出力（同報送信）すると共に、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をディセーブルＡの状態に遷移させる。
【０１０６】
そしてこの場合には、前記「キャンセラ・オフ宣言」のメッセージを受信した他のＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅにおいても、当該各ＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅがそれぞれ備えた前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をそれぞれディセーブルＡの状態に遷移させる。そして前記電力線１を介してデータ通信を行っていた前記ＰＬＣモデム２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,２０ｅは、前述した３ウェイ・ハンド・シェークによる通信ネゴシエーションを行った後、データ通信を再開する。
【０１０７】
次に上述したように前記電力線１を介してデータ通信を行う前記電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０での前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に対する制御処理手順について図５を参照して説明する。
【０１０８】
前記電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０の電源が投入されると、先ず、送信動作および受信動作に対する初期化、前記電力線１から検出される受信信号電力値および雑音電力値の処理化、更には前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ有効化フラグＡＮＣ-ＦＬＧ（以下、フラグＡＮＣ-ＦＬＧと略す）の初期化等を実行する＜ステップＳ１＞。なお、前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧは、本発明に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０において前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作モードを決定する上で最も重要なものであり、初期化においてオフ［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝off］に設定される。
【０１０９】
以上の初期化処理＜ステップＳ１＞の後、前記ＲＳＳＩ計算部１５ｂを起動して全受信電力を測定すると共に、前記信号電力計算部１５ｃを用いて信号電力を測定し、更に前記雑音電力計算部１５ｄを用いて前記全受信電力と前記信号電力との差として雑音電力を求める＜ステップＳ２＞。
【０１１０】
しかる後、前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧがオンであるか否か［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝on？］を判定する＜ステップＳ３＞。このフラグＡＮＣ-ＦＬＧの判定により、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２に関する前回の処理がイネーブルであったか否かが判断される。そして前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧがオンでない［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝off］ならば、前記ステップＳ２において求められた雑音電力が第１の規定値Ｎ１を超えるか否かを判定する＜ステップＳ４＞。そして前記雑音電力が第１の規定値Ｎ１に満たない場合には、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をディセーブルＡの状態に設定し、送信処理および受信処理をそれぞれ実行する＜ステップＳ１０,Ｓ２０＞。
【０１１１】
ちなみに上記送信処理は、例えば図６に示すようにデータ送信イベントが発生しているか否かを判定し＜ステップＳ１１＞、データ送信イベントが発生している場合には、前記制御処理部１３から与えられる送信データを前述したように変調して前記電力線１に送信する＜ステップＳ１２＞。またデータ送信イベントが発生していない場合には、そのままその送信処理を終了することによって実行される。
【０１１２】
また前記受信処理は、例えば図７に示すようにデータ受信イベントが発生しているか否かを判定し＜ステップＳ２１＞、データ受信イベントが発生している場合には、そのときに前記電力線１から得られる受信データを前述したように復調して受信する＜ステップＳ２２＞。またデータ受信イベントが発生していない場合には、そのままその受信処理を終了することによって実行される。
【０１１３】
このようにして前記送信処理＜ステップＳ１０＞と前記受信処理＜ステップＳ２０＞をそれぞれ実行した後、前記ステップＳ２の処理に戻って、その時点における前記受信信号電力と雑音電力とをそれぞれ求め、前記ステップＳ３に示す判定処理以降の後述する処理を繰り返し実行する。
【０１１４】
これに対して前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧがオンである［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝on］ならば、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２がイネーブルＣの状態に設定されていると判定する＜ステップＳ３＞。この場合には、先ず前記ステップＳ２において求められた雑音電力が第２の規定値Ｎ２に満たないか否かを判定する＜ステップＳ５＞。そして前記雑音電力が第２の規定値Ｎ２に満たない場合には、前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧをオフ［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝off］に設定すると共に、前述した「キャンセラ・オフ宣言」のメッセージを送信し、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をディセーブルＡの状態に設定する＜ステップＳ６＞。その後、前述した前記送信処理＜ステップＳ１０＞と前記受信処理＜ステップＳ２０＞をそれぞれ実行する。
【０１１５】
さて前記ステップＳ３において前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧがオンではないこと［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝off］、即ち、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２がディセーブルＡの状態であることが判定される。この判定結果を受けて前記ステップＳ４において前記雑音電力が前記第１の規定値Ｎ１を超えていることが判定されると、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の学習時間を定めるタイマＴ１がセットされる＜ステップＳ７＞。そして前記フラグＡＮＣ-ＦＬＧをオン［ＡＮＣ-ＦＬＧ＝on］に設定すると共に、前述した「キャンセラ・オン宣言」のメッセージを送信し、前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２をイネーブルに設定する＜ステップＳ８＞。
【０１１６】
しかる後、キャンセラ・イネーブル時の処理を実行する＜ステップＳ３０＞。なお、前記ステップＳ５において前記雑音電力が第２の規定値Ｎ２を超えている場合にも、前記ステップＳ３０に示すキャンセラ・イネーブル時の処理を実行する。
【０１１７】
ここで前記キャンセラ・イネーブル時の処理は、例えば図８に示すように先ず前記ステップＳ７においてセットされたタイマＴ１が０（零）に達したか否か［Ｔ１≦０？］を判定する＜ステップＳ３１＞。そして前記タイマＴ１が０（零）に達していない場合には、前記適応フィルタ２７の学習に与えられた一定時間Ｔ１が経過していないとして判定し、そのときに得られている受信信号の全てが雑音であるとみなして前記適応フィルタ２７にて雑音の特長を学習する＜ステップＳ３２＞。その後、前記タイマＴ１の値をデクリメント［Ｔ１＝Ｔ１−１］し＜ステップＳ３３＞、前記ステップＳ３１からの処理を繰り返し実行する。
【０１１８】
これに対して前記タイマＴ１が０（零）に達した場合には［Ｔ１≦０］、前記適応フィルタ２７にて前記ステップＳ３２で求めた雑音に相当する推定雑音｛＾Ｎn(t)｝を生成する＜ステップＳ３４＞。しかる後、前記データ送信のイベントが発生しているか否かを判定し＜ステップＳ３５＞、前記データ送信のイベントが発生していない場合には前記データ受信のイベントが発生しているか否かを判定する＜ステップＳ３６＞。
【０１１９】
そして前記データ送信のイベントが発生している場合には、前述したように前記変調器１４ａにて変調（スペクトラム拡散）した前記送信信号Ｓｔn(t)を送信する＜ステップＳ３７＞。そしてこのときに受信される入力信号Ｚn(t)に基づいて前述したように前記適応フィルタ２７を学習（更新）する＜ステップＳ３８＞。具体的には前記第１の加算器２６ａに入力される入力信号Ｚn(t)は、前述したように前記送信信号Ｓｔn(t)に前記雑音成分Ｎn(t)が重畳した信号［Ｓｔn(t)＋Ｎn(t)］であり、該第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)は［Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］となる。前記ステップＳ３８においては、前記出力信号ＺＤn(t)［＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］を、そのときの誤差信号ｅn(t)として前記適応フィルタ２７に入力し、該適応フィルタ２７のフィルタ係数を再度学習して更新する＜ステップＳ３８＞。
【０１２０】
また前記データ送信のイベントが発生しておらず＜ステップＳ３５＞、且つ前記データ受信のイベントも発生していない場合にも＜ステップＳ３６＞、前記ステップＳ３８の処理が実行される。この場合には、前記電力線１から雑音成分Ｎn(t)だけが入力されるので前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)は［Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］となる。前記ステップＳ３８においては、前記出力信号ＺＤn(t)［＝Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］を、そのときの誤差信号ｅn(t)として前記適応フィルタ２７に入力し、該適応フィルタ２７のフィルタ係数を再度学習して更新する＜ステップＳ３８＞。
【０１２１】
一方、前記ステップＳ３６においてデータの受信イベントが発生していることが判定された場合には、前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)を前記復調器１５ａにて復調する＜ステップＳ３９＞。この際、前記復調器１５ａにて復調されたバイナリ信号ＳＲn(t)から、例えばデータの受信誤り率等を判定する。
【０１２２】
しかる後、前記変調器１４ａを用いて前記バイナリ信号ＳＲn(t)を再度変調（スペクトラム変換）し、前記第３の加算器２６ｃの出力信号を誤差信号ｅn(t)として前記適応フィルタ２７のフィルタ係数を再度学習して更新する＜ステップＳ４０＞。ちなみに前記第３の加算器２６ｃは、前述したように前記第１の加算器２６ａの出力信号ＺＤn(t)から前記変調器１４ａにて再度変調された信号｛＾Ｓｒn(t)｝を差し引くものである。従って前記第３の加算器２６ｃの出力信号は前述したように［Ｓｒn(t)−｛＾Ｓｒn(t)｝＋Ｎn(t)−｛＾Ｎn(t)｝］として求められる。従ってこの場合には、この第３の加算器２６ｃの出力信号を用いて前記適応フィルタ２７の学習が再度実行されてその更新が実行される＜ステップＳ４０＞。
【０１２３】
以上のようにして前記データ送信イベントおよび前記データ受信イベントの有無に応じて前記適応フィルタ２７を再度学習し、そのフィルタ係数を前記雑音成分Ｎn(t)に応じて更新する。この結果、前記電力線１に重畳した雑音成分Ｎn(t)に相当する推定雑音｛＾Ｎn(t)｝が適応的に生成される＜ステップＳ３８,Ｓ４０＞。これによって図５においてステップ３０として示されるキャンセラ・イネーブル時の処理が終了する。
【０１２４】
ここで前記適応フィルタ２７において前記雑音の特長の学習に要する一定時間Ｔ１について説明を加えると、前記電力線１を介するｋＨz帯でのデータ通信（電力線搬送通信）は、例えば電波産業会（ＡＲＩＢ；Association of Radio Industries and Businesses）における標準規格ＳＴＤ−Ｔ８４の下で実行される。この標準規格によれば電力線１を介する通信帯域が１０ｋＨz〜４５０ｋＨzであるので、例えば信号の再生には最低９００ｋＨzのサンプリングが必要となる。ちなみに雑音の周波数帯域も信号の周波数帯域と同じなので、雑音成分を求める場合にも最低９００ｋＨzのサンプリングが必要となる。
【０１２５】
従って、例えば８倍長の信号を２倍のオーパタンプリングで実行するものとすると前記適応フィルタ２７に必要なタップ数は１６タップとなる。そして前記適応フィルタ２７のタップを一巡するに要する時間は、例えば
［１／（９００ｋＨz×２倍）］×１６タップ＝８.９μｓｅｃ
として求められる。そして前記適応フィルタ２７の学習にタップ係数の更新を１００周に亘って実行することが必要であるとすれば、前記一定時間Ｔ１として［８.９μｓｅｃ×１００回］、つまり略１ｍｓｅｃが必要となる。故に前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の学習時間としては略１ｍｓｅｃを見込めば十分である。
【０１２６】
また前記標準規格における信号電力は１０ｄＢｍ／ｋＨzとして規定されている。従って前述した如くアクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作モードを変更する上での前記第１および第２の規定値Ｎ１,Ｎ２については、例えば信号に対してＮ１＝−５ｄＢｍ／ｋＨz，Ｎ２＝−１５ｄＢｍ／ｋＨz程度に設定すれば十分である。
【０１２７】
以上、本発明の実施形態に係る電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）２０,３０および電力線搬送通信システム１００について説明したように、本発明によれば前記電力線搬送通信装置２０がアクティブ・ノイズ・キャンセラ２２を備えると言う簡易な構成で前記電力線１に重畳する雑音を効果的にキャンセルすることができる。しかも前記電力線１に重畳する雑音電力の大きさに応じて前記アクティブ・ノイズ・キャンセラ２２の動作モードをディセーブルＡの状態、学習モードＢ、そしてイネーブルＣの状態に遷移させる。従って前記電力線１に重畳する不本意な雑音の影響を受けることなく、該電力線１に接続された複数の電力線搬送通信装置２０間で安定にデータ通信を行なうことが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【０１２８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば電力線１を介する通信データに対する変調方式については、従来より提唱されている種々の方式を適宜採用することができる。また適応フィルタ２７についても、ＬＭＳ（Least Means Square）アルゴリズムや正規化ＬＭＳ（ＮＬＭＳ；Normalized Least Means Square）アルゴリズム、更には最小二乗アルゴリズム（ＲＬＳ；Recursive Least Square）等を採用したものを適宜採用することができる。更には前述した雑音電力の監視を前記ＳＮＲに基づいて実行することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  電力線
４  ＰＬＣモデム（電力線搬送通信装置）
５  雑音発生源
１２  アナログ信号処理部
１３  制御処理部
１４  送信部
１４ａ  変調器
１５  受信部
１５ａ  復調器
１５ｂ  ＲＳＳＩ計算部
１５ｃ  信号電力計算部
１５ｄ  雑音電力計算部
１６  ディジタル信号処理部
２０,３０  電力線搬送通信装置（ＰＬＣモデム）
２１  ディジタル信号処理部
２２  アクティブ・ノイズ・キャンセラ
２３  キャンセラ制御部
２４ａ,２４ｂ,２４ｃ  スイッチ
２５ａ,２５ｂ,２５ｃ  セレクタ
２６ａ,２６ｂ,２６ｃ,２６ｄ  加算器
２７  適応フィルタ
２８  遅延器
１００  電力線搬送通信システム
【図１】
2017098833.tif 000007
【図２】
2017098833.tif 000008
【図３】
2017098833.tif 000009
【図４】
2017098833.tif 000010
【図５】
2017098833.tif 000011
【図６】
2017098833.tif 000012
【図７】
2017098833.tif 000013
【図８】
2017098833.tif 000014
【図９】
2017098833.tif 000015
【図１０】
2017098833.tif 000016
【図１１】
2017098833.tif 000017
【図１２】
2017098833.tif 000018
【図１３】
2017098833.tif 000019
【図１４】
2017098833.tif 000020