(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力線を伝送路として用い、送信側で搬送信号を前記伝送路上の交流電圧波の１サイクル毎に所定の位置に重畳して送出し、受信側で受信した隣り合った２サイクルの交流電圧波に重畳された２つの前記搬送信号を組み合せて増幅する電力線搬送システムにおける雑音除去方法において、
送信側で、交流電圧波の１サイクル毎に搬送信号を１８０度反転させて交流電圧波に重畳し、受信側で、反転していない搬送信号とこの搬送信号から１サイクル異なる１８０度反転した搬送信号のいずれか一方から他方を減算する演算を行って雑音信号を打ち消すとともに搬送信号を増幅することを特徴とする電力線搬送システムにおける雑音除去方法。
【請求項２】
交流電圧波２サイクルを１組とした前記演算処理の複数組を組み合せて雑音の打消しとともに搬送信号の増幅を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送システムにおける雑音除去方法。
【請求項３】
交流電力線を伝送路として用い、送信側で搬送信号を前記伝送路上の交流電圧波の１サイクル毎に所定の位置に重畳して送出し、受信側で受信した隣り合った２サイクルの交流電圧波に重畳された２つの前記搬送信号を組み合せて増幅する電力線搬送システムにおける雑音除去方法において、
送信側で、交流電圧波の１サイクル毎に搬送信号を１８０度反転させて交流電圧波に重畳し、受信側で、反転していない搬送信号とこの搬送信号から１サイクル異なる１８０度反転した搬送信号のいずれか一方の搬送信号を１８０度位相反転し、該１８０度位相反転したいずれか一方の搬送信号と他方の搬送信号を加算する演算を行って雑音信号を打ち消すとともに搬送信号を増幅することを特徴とする電力線搬送システムにおける雑音除去方法。
【請求項４】
交流電圧波２サイクルを１組とした前記演算処理の複数組を組み合せて雑音の打消しとともに搬送信号の増幅を行うことを特徴とする請求項３に記載の電力線搬送システムにおける雑音除去方法。
【請求項５】
交流電力線を伝送路として用い、送信側で搬送信号を前記伝送路上の交流電圧波の１サイクル毎に所定の位置に重畳して送出し、受信側で受信した隣り合った２サイクルの交流電圧波に重畳された２つの前記搬送信号を組み合せて増幅する電力線搬送システムにおける雑音除去方法であって、送信側で、交流電圧波の１サイクル毎に搬送信号を１８０度反転させて交流電圧波に重畳し、受信側で、反転していない搬送信号とこの搬送信号から１サイクル異なる１８０度反転した搬送信号のいずれか一方から他方を減算する演算を行って雑音信号を打ち消すとともに搬送信号を増幅する電力線搬送システムにおける雑音除去方法に用いる雑音除去回路において、
電力線上の交流電圧波に重畳された搬送信号を受信する搬送信号受信手段と、該搬送信号受信手段からの搬送信号を交流電圧波の１サイクル分遅延させる信号遅延手段と、前記搬送信号受信手段からの搬送信号と前記信号遅延手段からの搬送信号を減算する信号減算手段とを有することを特徴とする雑音除去回路。
【請求項６】
交流電力線を伝送路として用い、送信側で搬送信号を前記伝送路上の交流電圧波の１サイクル毎に所定の位置に重畳して送出し、受信側で受信した隣り合った２サイクルの交流電圧波に重畳された２つの前記搬送信号を組み合せて増幅する電力線搬送システムにおける雑音除去方法であって、送信側で、交流電圧波の１サイクル毎に搬送信号を１８０度反転させて交流電圧波に重畳し、受信側で、反転していない搬送信号とこの搬送信号から１サイクル異なる１８０度反転した搬送信号のいずれか一方の搬送信号を１８０度位相反転し、該１８０度位相反転したいずれか一方の搬送信号と他方の搬送信号を加算する演算を行って雑音信号を打ち消すとともに搬送信号を増幅することを特徴とする電力線搬送システムにおける雑音除去方法に用いる雑音除去回路において、
搬送信号受信手段と、搬送信号受信手段からの搬送信号を交流電圧波の１サイクル分遅延させる信号遅延手段と、該信号遅延手段または前記搬送信号受信手段のいずれか一方からの搬送信号を１８０度反転させる信号反転手段と、前記信号反転手段からの搬送信号と前記信号遅延手段または搬送信号受信手段のいずれか他方からの搬送信号を加算する信号加算手段とを有することを特徴とする雑音除去回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線のように交流電力を供給する交流電力線を伝送路として使用する電力線搬送システムにおける雑音除去方法に関する。
【０００２】
本発明は、配電線のように交流電力を供給する交流電力線を伝送路として使用する、電力線搬送システムにおいて、交流電力線上に定常的に存在する高周波サイリスタ性雑音など交流電圧波の位相に同期した雑音の除去方法の改良に関する。
【０００３】
【従来の技術】
電力会社における自動検針システムなどが想定される、配電線のように交流電力を供給する交流電力線を伝送路として使用する電力線搬送システムは、図５に示すように、搬送信号を送信する送信機３と搬送信号を受信する受信機１が、多数の負荷機器７が接続された配電線５に接続されて構成される。この電力線搬送システムは、配電線５上の交流電力波Ｖａの１サイクル毎の所定の位置に送信機３から搬送信号Ｃｎを搭載し、受信機１側では、交流電圧波Ｖａから搬送信号Ｃｎを受信して、受信した搬送信号Ｃｎを複数サイクル分加算して増幅している。
【０００４】
しかしながら、図６に示すように、交流配電線５に接続された家電機器などに代表される負荷機器７の動作に伴う雑音など様々な雑音Ｎが交流配電線５上に発生する。このような雑音には、図６（Ａ）に示すような高周波サイリスタ性雑音など交流電圧波の位相に同期して発生する定常的な雑音Ｎｃと、その他の要因によってランダムに発生する雑音Ｎｒがある。これらの雑音Ｎｃ、Ｎｒは、図６（Ｂ)に示す配電線５上の搬送信号Ｃｎとともに交流電圧波Ｖａに重畳されて受信機１側で図６(Ｃ)に示すように受信される。
【０００５】
これらの雑音Ｎの内定常的な雑音Ｎｃは、受信機１側で複数サイクル分の搬送信号Ｃｎを増幅するときに、搬送信号と同様に増幅されることとなり、受信信号を増幅してもＳ／Ｎ比は改善されず、搬送信号を受信する際の障害となる。
【０００６】
このような雑音を除去する方法として、図７に示すように、送信機１側から搬送信号Ｃｎを重畳した配電線５上の交流電圧波Ｖａから搬送信号Ｃｎを収集する搬送信号収集処理の前あるいは後に、送信機１側から搬送信号Ｃｎを送出しない状態で配電線５上の交流電圧波Ｖａに重畳された雑音Ｎを収集する雑音収集処理を行い、雑音収集処理によって得た雑音成分を用いて、雑音Ｎが重畳された搬送信号Ｃｎから雑音成分を減算して雑音を除去する雑音除去処理を実行し、搬送信号Ｃｎのみを抽出している。
【０００７】
この雑音除去方法では、搬送信号Ｃｎの送受信処理の前または後に雑音を収集する処理を実行しなければならず、通信時間が長くなるという問題、および雑音収集処理によって得られる雑音信号は、定常的な雑音のみならずランダムな雑音も雑音成分として抽出されるので、定常的な雑音Ｎｃを除去することはできるが、雑音収集処理によって得られたランダムな雑音成分Ｎｒが搬送信号に重畳される恐れがある。
【０００８】
また、交流電圧波上の雑音は定常的な雑音Ｎｃを含めて時々刻々変化するので、負荷状況によっては有効に雑音除去ができないという問題を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電力線搬送システムの雑音除去方法において、雑音収集処理を行わずに定常的な雑音除去ができる方法を提供することを第１の目的とする。
【００１０】
さらに、本発明は、時々刻々変化する雑音に対してもＳ／Ｎ比を向上させることができる有効な雑音除去方法を提供することを第２の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明は、電力線搬送システムにおいて、送信側では、交流電圧（商用電圧）波１サイクル毎の所定の位置に搬送信号の位相を反転して重畳して送出し、受信側では、交流電圧波２サイクル分で受信した隣り合った２サイクルの交流電圧波に重畳された２つの前記搬送信号を組として加減算を組み合せて増幅し、雑音を除去しながら搬送信号の増幅を行う。
【００１２】
第１の目的を達成するため、本発明は、交流電力線を通信路として使用する通信方法において、送信側で交流電圧波１サイクル毎の所定の位置に搬送信号の位相を１８０°反転させて重畳して送出し、受信側において、交流電圧波２サイクルをサイクル毎に加算することを特徴とする。
【００１３】
上記第２の目的を達成するために、本発明は、前記方法により直前のサイクルの雑音との差を取ることで、時々刻々変化する雑音を効率よく除去できる。
【００１４】
さらに、詳細には、本発明は、交流電力線を伝送路として用い、送信側で搬送信号を前記伝送路上の交流電圧波の１サイクル毎の所定の位置に重畳して送出し、受信側で受信した隣り合った２サイクルの交流電圧波に重畳された２つの前記搬送信号を組み合せて増幅する電力線搬送システムにおける雑音除去方法において、送信側で、交流電圧波の１サイクル毎の所定の位置に搬送信号を１８０度反転させて交流電圧波に重畳し、受信側で、反転していない搬送信号と１８０度反転した搬送信号とを演算処理して、雑音の打消しとともに搬送信号を増幅する。
【００１５】
また、本発明は、上記電力線搬送システムにおける雑音除去方法において、受信側で、反転してない搬送信号とこの搬送信号から１サイクル異なる１８０度反転した搬送信号のいずれか一方から他方を減算して搬送信号を増幅するとともに雑音を除去する。
【００１６】
さらに、本発明は、上記電力線搬送システムにおける雑音除去方法において、受信側で、反転していない搬送信号とこの搬送信号から１サイクル異なる１８０度反転した搬送信号のいずれか一方の搬送信号を１８０度位相反転し、該いずれか一方の搬送信号と他方の搬送信号を加算して搬送信号を増幅するとともに雑音を除去する。
【００１７】
本発明は、上記電力線搬送システムにおける雑音除去方法において、交流電圧波２サイクルを１組とした前記雑音除去方法を、複数組を組み合せて搬送信号を増幅するとともに雑音を除去する。
【００１８】
本発明は、上記電力線搬送システムにおける雑音除去方法に用いる雑音除去回路において、電力線上の交流電圧波から搬送信号を受信する搬送信号受信手段と、該搬送信号受信手段からの搬送信号を交流電圧波の１サイクル分遅延させる信号遅延手段と、前記搬送信号受信手段からの搬送信号と前記信号遅延手段からの搬送信号を減算する信号減算手段とを設け、搬送信号を増幅するとともに雑音を除去する。
【００１９】
本発明は、上記雑音除去回路において、搬送信号受信手段と、搬送信号受信手段からの搬送信号を交流電圧波の１サイクル分遅延させる信号遅延手段と、該信号遅延手段または前記搬送信号受信手段のいずれか一方からの搬送信号を１８０度反転させる信号反転手段と、前記信号反転手段からの搬送信号と前記信号遅延手段または搬送信号受信手段のいずれか他方からの搬送信号を加算する信号加算手段とを設け、搬送信号を増幅するとともに雑音を除去した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる雑音除去方法が適用される電力線搬送システムは、図５に示した電力線搬送システムと同様の構成を有している。
【００２１】
配電線５には家電機器などに代表される負荷機器７が接続され、これらの機器の動作に伴い、電力線上に雑音Ｎを発生させる。これにより配電線５上には送信機３からの搬送信号Ｃｎと雑音Ｎが重畳されることとなる。受信機１では交流電圧波Ｖａを１サイクル毎に取り込み、前あるいは後ろのサイクルと波形として減算することで雑音は除去され信号は加算される。
【００２２】
図１を用いて、電力線搬送システムにおいて本発明にかかる雑音除去方法を実施する受信装置１に設ける雑音除去回路１０の構成の第１の実施の形態を説明する。
【００２３】
この雑音除去回路１０は、配電線５から受信した３サイクル分の搬送信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を使用して４倍に増幅する増幅回路の例を示している。雑音除去回路１０は、搬送信号受信手段１１と、第１の信号遅延手段１２と、第２の信号遅延手段１３と、第１の信号減算手段１４と、第２の信号減算手段１５と、第３の信号減算手段１６を有して構成される。各信号遅延手段は、それぞれ入力された搬送信号を１サイクル分遅延させる。
【００２４】
搬送信号受信手段１１は、配電線５上の交流電圧波Ｖａから搬送信号Ｃｎを１サイクル毎に受信する。搬送信号Ｃｎを搭載する位置は予め定められており、この位置付近から搬送信号Ｃｎを受信することによって、ランダムな雑音Ｎｒの影響を減少させることができる。
【００２５】
第１の信号遅延手段１２は、搬送信号受信手段１１からの搬送信号Ｃｎを１サイクル分遅延させ、遅延搬送信号Ｃ１´を出力する。同様に、第２の信号遅延手段１３は、第１の信号遅延手段１２からの搬送信号Ｃｎ´をさらに１サイクル分遅延させ、遅延搬送信号Ｃｎ´´を出力する。
【００２６】
第１の信号減算手段１４は、第２の信号遅延手段１３から出力された２サイクル分遅延された搬送信号Ｃ１´´から第１の信号遅延手段１２から出力された１サイクル分遅延した搬送信号Ｃ２´を減算し、差信号Ｃ１―２を出力する。
【００２７】
第２の信号減算手段１６は、第２の信号遅延手段１２から出力された１サイクル分遅延した搬送信号Ｃ２´から搬送信号受信手段より出力された搬送信号Ｃ３を減算し、差信号Ｃ２―３を出力する。
【００２８】
第３の信号減算手段１６は、差信号Ｃ１―２と、差信号Ｃ２―３が入力され両者の差信号Ｃ１―２―３を出力する。
【００２９】
図１に示した雑音除去回路１０の動作の態様を図２を用いて説明する。遅延搬送信号Ｃ１´´は、振幅ａの搬送信号Ｃ１に振幅ｎの雑音信号Ｎｃが重畳され２サイクル遅延した信号である。遅延搬送信号Ｃ２´は、振幅ａの搬送信号Ｃ２に振幅ｎの雑音信号Ｎｃが重畳された信号であるが、搬送信号Ｃ２が搬送信号Ｃ１から１８０度反転しているので、定常的な雑音Ｎｃは搬送信号Ｃ１の場合と相違して逆位相となって重畳されている。搬送信号Ｃ３は、振幅ａの搬送信号に振幅ｎの雑音信号Ｎｃが重畳された信号であり、搬送信号Ｃ２と１８０度反転し、搬送信号Ｃ１と同位相となっている。
【００３０】
信号減算手段１４には、２サイクル分遅延した搬送信号Ｃ１´´と該遅延搬送信号Ｃ１´´から１８０度反転するとともに１サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ２´が入力され、遅延搬送信号Ｃ１´´から遅延搬送信号Ｃ２´を減算して差信号Ｃ１―２を出力する。この差信号Ｃ１―２は、搬送信号Ｃ１と同位相の信号であり、雑音Ｎｃが打ち消され、搬送信号Ｃ１と搬送信号Ｃ２が加算された信号となっている。
【００３１】
信号減算手段１５には、１サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ２´と該搬送信号Ｃ２から１８０度反転搬送信号Ｃ３が入力され、遅延搬送信号Ｃ２´から搬送信号Ｃ３を減算して差信号Ｃ２―３を出力する。この差信号Ｃ２−３は、搬送信号Ｃ２と同位相の信号であり、雑音Ｎｃが打ち消され、搬送信号Ｃ２と搬送信号Ｃ３が加算された信号となっている。
【００３２】
信号減算手段１６には、差信号Ｃ１―２と差信号Ｃ２―３が入力され、差信号Ｃ１―２―３を出力する。差信号Ｃ１―２と差信号Ｃ２―３は互いに位相が１８０度反転しているので、その差信号Ｃ１―２―３は差信号Ｃ１―２と差信号Ｃ２―３の和となる。
【００３３】
このようにして、配電線５上の交流電圧波Ｖａに定常的に出現する雑音Ｎｃは除去されて、搬送信号Ｃｎのみを増幅することができる。また、搬送信号Ｃｎ上にランダムな雑音Ｎｒが現れた場合であっても、搬送波を積み重ねてもランダムな雑音Ｎｒは積み重ねられることはなく、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３４】
図３を用いて、本発明の第２の実施の形態を説明する。この雑音除去回路１０は、第１の実施の形態と同様に、配電線５から受信した３サイクル分の搬送信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を使用して４倍に増幅する増幅回路の例を示している。雑音除去回路１０は、搬送信号受信手段１１と、第１の信号遅延手段１２と、第２の信号遅延手段１３と、第１の信号加算手段１８と、第２の信号加算手段１９と、第３の信号加算手段２０を有して構成される。
【００３５】
搬送信号受信手段１１、第１の信号遅延手段１２、第２の信号遅延手段１３は、第１の実施の形態と同様な働きをする。
【００３６】
位相反転手段１７は、信号遅延手段１２から出力された遅延搬送信号Ｃ２´の位相を反転して、反転遅延搬送信号＊Ｃ２´を出力する。
【００３７】
第１の信号加算手段１８は、第２の信号遅延手段１３から出力された２サイクル分遅延された遅延搬送信号Ｃ１´´と位相反転手段１７から出力された１サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ２´を加算し、和信号Ｃ１＋２を出力する。
【００３８】
第２の信号加算手段１９は、位相反転手段１７から出力された１サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ２´と搬送信号受信手段１１から出力された搬送信号Ｃ３を加算し、和信号Ｃ２＋３を出力する。
【００３９】
第３の信号加算手段１６は、和信号Ｃ１＋２と、和信号Ｃ２＋３が入力され両者の和信号Ｃ１＋２＋３を出力する。
【００４０】
図３に示した雑音除去回路１０の動作の態様を図４を用いて説明する。搬送信号Ｃ１は、振幅ａの搬送信号Ｃ１に振幅ｎの雑音信号Ｎｃが重畳された信号である。搬送信号Ｃ２は、振幅ａの搬送信号Ｃ１に振幅ｎの雑音信号Ｎｃが重畳された信号であるが、搬送信号Ｃ２が搬送信号Ｃ１から１８０度反転しているので、定常的な雑音Ｎｃは搬送信号Ｃ１の場合と相違して逆位相となって重畳されている。搬送信号Ｃ３は、振幅ａの搬送信号Ｃ３に振幅ｎの雑音信号Ｎｃが重畳された信号であり、搬送信号Ｃ２と１８０度反転し、搬送信号Ｃ１と同位相となっている。
【００４１】
信号加算手段１８には、２サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ１´´と１サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ２´をさらに１８０度反転した反転遅延搬送信号＊Ｃ２´が入力され、遅延搬送信号Ｃ１´´と反転遅延搬送信号＊Ｃ２´を加算して和信号Ｃ１＋２を出力する。この和信号Ｃ１＋２は、搬送信号Ｃ１と同位相の信号であり、雑音Ｎｃが打ち消され、搬送信号Ｃ１と搬送信号Ｃ２が加算された信号となっている。
【００４２】
信号加算手段１９には、１サイクル分遅延した遅延搬送信号Ｃ２´をさらに１８０度反転した反転遅延搬送信号＊Ｃ２´と搬送信号Ｃ３が入力され、反転遅延搬送信号＊Ｃ２´と搬送信号Ｃ３を加算して和信号Ｃ２＋３を出力する。この和信号Ｃ２＋３は、搬送信号Ｃ３と同位相の信号であり、雑音Ｎｃが打ち消され、搬送信号Ｃ２と搬送信号Ｃ３が加算された信号となっている。
【００４３】
信号加算手段２０には、和信号Ｃ１＋２と和信号Ｃ２＋３が入力され、和信号Ｃ１＋２＋３を出力する。和信号Ｃ１＋２と和信号Ｃ２＋３は互いに同位相であるので、その和信号Ｃ１＋２＋３は和信号Ｃ１＋２と和信号Ｃ２＋３の和となる。
【００４４】
このようにして、この実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、配電線５上の交流電圧波Ｖａに定常的に出現する雑音Ｎｃは除去されて、搬送信号Ｃｎのみを増幅することができる。また、搬送信号Ｃｎ上にランダムな雑音Ｎｒが現れた場合であっても、搬送波を積み重ねてもランダムな雑音Ｎｒは積み重ねられることはなく、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００４５】
以上のように、本発明によれば、送信機３から配電線５上の交流電圧波Ｖａの所定の位置に重畳される搬送信号Ｃｎは、それぞれ交流電圧波１サイクル毎に反転させた（１８０度回転させた）位相となっており、受信機１では、１サイクル毎に搬送信号Ｃｎを取り込み、前後のサイクルの搬送信号Ｃｎを雑音成分を打ち消しかつ搬送信号成分を加算するように演算処理するので、雑音成分を除去しつつ搬送信号を増幅することができる。したがって、交流電圧波Ｖａに同期した雑音Ｎｃは、サイクル毎の演算で消去され、ランダムな雑音Ｎｒは繰り返しの演算で平均化され低減して、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。さらに、この動作を繰り返すことで搬送信号のさらなる増幅を行うことができる。すなわち、２サイクルで２倍、３サイクルで４倍、４サイクルで８倍の増幅が可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、雑音収集処理を行うことなく、雑音を除去しながら搬送信号をリアルタイムに増幅することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかるに雑音除去回路の構成を説明するブロック図。
【図２】  図１に示した雑音処理回路の雑音除去処理の態様を説明する波形図。
【図３】  本発明の第２の実施の形態にかかる雑音除去回路の構成を説明するブロック図。
【図４】  図３に示した雑音処理回路の雑音除去処理の態様を説明する波形図。
【図５】  電力線搬送システムの構成を説明するブロック図。
【図６】  搬送信号と雑音の関係を説明する波形図。
【図７】  従来の雑音除去処理方法を説明する図。
【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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