(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用配電線を通した高周波信号を用いて通信する電力線搬送通信システムにおいて、
１つのトランスにつながる電力線ネットワークと、他のトランスにつながる電力線ネットワークとの間で、共通の接地線が接続されており、
当該接地線に、当該接地線を通る通信周波数帯域の高周波信号を、電力線ネットワーク相互間で遮断するためのインダクタンス素子が挿入されていることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項２】
前記インダクタンス素子は、接地線が貫通するリング状の磁性体である請求項１記載の電力線搬送通信システム。
【請求項３】
前記インダクタンス素子は、商用周波数帯域の信号を通過させる請求項１又は請求項２記載の電力線搬送通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線ネットワークを通じて通信を行う電力線搬送通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力線搬送は、電力用配電線を用いて、データを、一般家庭やオフィスなどのユーザに伝送する技術である。
図１は、電力線搬送通信システムの全体概要図である。高圧配電線５１から柱上トランス５３を通して低圧配電線（以下単に「配電線」という）５２がつながれ、それらの先に複数の需要家がつながれている。
【０００３】
このような柱上トランス単位で、配電線により構成される電力線ネットワークを「サブネット」という（これに対して、インターネットなどは、より上位のネットワークとなる）。
上位のネットワークから、光ファイバ５４（同軸ケーブルでもよい）を通して、光／電気変換装置（Ｏ／Ｅ）５５、ＰＬＴモデム（親モデムという）２が接続され、ここからサブネットが接続される。
【０００４】
各サブネットの端末となる家庭やオフィスでは、ＰＬＴモデム（子モデムという）２を通してパソコン、テレビなどの情報端末機器が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記電力線搬送通信システムにおいて、異なる柱上トランスに属する配電線間で接地線５６が共通接続されることがある。
この場合、１つのサブネットと他のサブネットとの間で高周波信号の漏洩が起こり、通信されるデータ同士が干渉しあって、通信品質が悪化することがある。
そこで、本発明は、接地線が共通接続されている電力線搬送通信システムにおいて、サブネット間での干渉を軽減し、もって通信品質の向上を図ることができる電力線搬送通信システムを実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力線搬送通信システムは、１つのトランスにつながる電力線ネットワークと、他のトランスにつながる電力線ネットワークとの間で、共通の接地線が接続されており、当該接地線に、当該接地線を通る通信周波数帯域の高周波信号を、電力線ネットワーク相互間で遮断するためのインダクタンス素子が挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、接地線を通る通信周波数帯域の信号は、インダクタンス素子により減衰を受けるので、電力線ネットワーク間での干渉が減り、通信品質の向上を実現することができる。
前記インダクタンス素子は、接地線が貫通するリング状の磁性体であってもよい。リング状の磁性体を用いれば、接地線に特別な加工をすることなく、接地線の高周波インピーダンスを高くすることができる。
前記インダクタンス素子は、通信周波数帯域の高周波信号を遮断するが、商用周波数帯域の信号を通過させるだけのインピーダンスを持つことが好ましい。
【０００８】
また前記電力線搬送通信システムは、１つのトランスにつながる電力線ネットワークと、他のトランスにつながる電力線ネットワークとの間で、通信に使用する通信周波数帯域が異なっているものであってもよい。
この構成によれば、電力線ネットワーク間で通信に使用する通信周波数帯域が異なるようにしているので、信号の相互干渉が減り、通信品質を向上させることができる。
【０００９】
通信周波数帯域を異ならせるためのキャリア変調方式としてＯＦＤＭ変調方式を採用することができる。
変復調回路の中の、フーリエ変換回路、逆フーリエ変換回路への周波数割当領域を異ならせることにより、サブネットの通信周波数帯域を異ならせることができる。
フーリエ変換回路、逆フーリエ変換回路における周波数割当を、隣接キャリアごとに交互に行うこととしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、ＯＦＤＭ変調方式を採用した場合を例にとって、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
電力線搬送通信システムの全体概要は、図１を用いて説明したとおりであるので、再度の説明を省略する。
図２は、モデム（親モデム、子モデム共通）の内部構成を示すブロック図である。以下、親モデムを想定して説明する。
【００１１】
光ファイバを通して、上位ネットワークから送信されてきたディジタル通信データは、Ｏ／Ｅ変換された後、モデム２に入る。
このモデム２を「親局」という。また、ユーザ側のモデムを「子局」という。
データは、モデム２の中で、誤り訂正符号化回路３、インターリーブ回路４で、それぞれ所定の処理を受けた後、シリアル／パラレル変換回路５で周波数軸上にパラレル変換され、ＰＳＫ（ＱＰＳＫ，ＤＰＳＫ，ＱＡＭ等を含む。以下同じ）符号化回路６により符号化され、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）回路７により時間軸上データに変更される。そしてパラレル／シリアル変換回路８でシリアル変換され、ガードインターバル挿入回路９で、ガードインターバルを挿入する操作をうけ、Ｄ／Ａ変換回路１０でＤ／Ａ変換されアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、直交変調回路１１で変調されて配電線（サブネット）に載せられる。
【００１２】
前記インターリーブ回路４でのインターリーブ処理時に、ディジタル通信データは、バッファに書き込まれ、一定数のビットごとに読み出される。この一定数のビットが逆フーリエ変換する１単位になる。
一方、配電線から受信された高周波信号は、直交復調回路２２で復調され、Ａ／Ｄ変換回路２３でディジタル信号に変換される。
ディジタル信号に変換された信号は、同期取得回路２４において同期がとられ、ガードインターバル削除処理２５され、シリアル／パラレル変換回路２６でパラレル信号に変換されてＦＦＴ回路２７により周波数軸上にフーリエ変換される。そして、ＰＳＫ復号化回路２８で復号化され、パラレル／シリアル変換回路２９でシリアル信号に変換され、デインターリーブ３０、誤り訂正３１されて、ディジタル通信データとして光ファイバーで伝送される。
【００１３】
ここで、隣り合う電力線ネットワーク間の相互干渉を防止する方策(1)(2)を説明する。
(1)インダクタンス素子の挿入
このインダクタンス素子は、配電線間で共通接続されている接地線５６の、例えば図１にＸで示した位置に挿入する。
インダクタンス素子は、接地線５６に対して、通信周波数帯域（数MHz〜数十MHz）では高インピーダンスとなり、商用周波数帯域（50,60Hz）では低インピーダンスとなる。
【００１４】
インダクタンス素子は、具体的には、リング状の磁性体を使用することができる。図３(a)は、接地線５６に挿入するリング状の磁性体４１を示す斜視図である。図３(b)にリング状磁性体４１の正面図及び側断面図を示す。
リング状磁性体４１は、図３(c)に示すように、分割可能になっていることが好ましい。接地線を切断することなく設置できるからである。
磁性体の材質は鉄、フェライト、珪素鋼鈑、センダストなどを選択することができる。特に、フェライトが透磁率が高いので好ましい。リングの内径ｄ1は接地線５６の直径より大きな値に選ぶ必要がある。一般的に使用される低圧の配電線の直径は数ｍｍ〜数十ｍｍ程度であるので、リングの内径ｄ1は１０ｍｍ以上必要と考えられる。通信周波数帯域で十分高いインピーダンスを持たせるには、リングの外径ｄ2と内径ｄ1との差は１０ｍｍ以上が望ましい。リングの断面形状に関しては、図３(b)に示す断面の寸法ｔ，ｕは、ともに５ｍｍ以上が望ましい。
【００１５】
なお、磁性体の形状は、接地線が貫通できるリング状に限らず、図３(d)に示すような四角形状の磁性体４２でもよい。
また、磁性体以外に、図３(e)に示すように、接地線５６に、導体ソレノイドコイル４３を直列に挿入してもよい。この場合、接地線５６とコイル４３からなる共振回路のカットオフ周波数は、通信周波数よりも低く、商用周波数帯域よりも高く選ぶ必要がある。
【００１６】
以下、磁性体として、リング状のフェライトコアを使用する場合の具体的な設計方針を説明する。
図３(a)に示すように、フェライトコアを接地線５６に貫通させた場合、フェライトコアのインダクタンスＬは、
Ｌ＝μＳ／ａ
で表される。ここに、μはフェライトの透磁率、Ｓはフェライトコアの断面積、ａは磁気回路長を示す。回路のインピーダンスＺは、
Ｚ＝２πｆＬ
となる。ｆは周波数である。
【００１７】
フェライトコアの内径ｄ1を１９ｍｍ，外形ｄ2を３１ｍｍ，厚さｔを１３ｍｍ，μ＝１２０とした場合、
Ｌ＝１．５×１０-7Ｈ（ヘンリー）
となる。１０MHzで
Ｚ＝１０Ω
となる。
【００１８】
このフェライトコアを挿入することにより、受信機の信号受信レベルは、フェライトコアのインピーダンスと受信機の入力インピーダンスで分圧したレベルとなる。受信機の入力インピーダンスを５０Ωとした場合、信号受信レベルを１／２にしたければ、前記フェライトコアを５つ使用すればよいことになる。信号受信レベルは１／１０以下にすることが好ましい。
(2)キャリア変調周波数帯域の分割
図４は、隣接するサブネットＡ，Ｂ間での、サブネットＡ，Ｂの通信周波数帯の割当例を示す図である。この図では、通信周波数帯を周波数の高い部分と低い部分に分けている。
【００１９】
このような周波数の割当を行う具体的方法としては、モデム２のＩＦＦＴ回路７において周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する際に、図５(a)のようにそれぞれのサブネットＡ，Ｂにおいて使用する周波数割当領域を異なるようにする。また、ＦＦＴ回路２７においても、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する際に、図５(b)のようにそれぞれのサブネットＡ，Ｂにおいて使用する周波数割当領域を異なるようにする。
【００２０】
一般にサブネットでは、配電線の分岐の形態、分岐長、外来ノイズにより、周波数−減衰量特性が一様ではない。これは、減衰が大きな周波数帯、ノイズの多い周波数帯が、サブネットによってそれぞれ異なるからである。
そこで、減衰が大きな周波数帯、ノイズの多い周波数帯（つまりＳＮ比の悪い周波数帯）には、キャリアに割り付けるビット数を多くし、減衰が小さな周波数帯、ノイズの少ない周波数帯（つまりＳＮ比のよい周波数帯）には、キャリアに割り付けるビット数を少なくする。これにより、通信容量、通信品質を確保することができる。
【００２１】
さらに、次のような方策も考えられる。図６(a)は、２つのサブネットＡ，Ｂでの単位長あたりの減衰量のグラフであり、横軸に周波数をとっている。サブネットＡの減衰量は、低周波数側で大きく、サブネットＢの減衰量は、高周波数側で大きい。そこで、図６(b)に示すように、サブネットＡに対しては、減衰量の小さな高周波数側を割当て、サブネットＢに対しては、減衰量の小さな低周波数側を割当てている。
【００２２】
２つのサブネットＡ，Ｂで、減衰量特性が一様でなく、かつ、両者とも近似している場合がある。図７(a)は、２つのサブネットＡ，Ｂで単位長あたりの減衰量が、ともに低周波側で多くなる特性を示す。この場合、一方を低周波側、他方を高周波側に割り当てると、図７(b)に示すように、低周波側のサブネットＡの受信キャリア強度が低下して、ほとんど通信ができない状態になることがある。このようなときには、図８(a)、(b)に示すように、２つのサブネットＡ，Ｂに交互にキャリアを割り当てることが好ましい。交互に割り当てることによって、受信キャリア強度の低下が一部で済むので、通信品質が極端に低下しない。キャリアの減衰の影響は、誤り訂正、周波数インターリーブなどの方策により救済可能である。
【００２３】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変更を施すことが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、共通接地線にインダクタンス素子を設けることにより、電力線ネットワークの分離が可能となり、漏洩の防止、通信品質の向上を実現することができる。また、サブネット間で通信周波数帯域を異ならせても、同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力線搬送通信システムの全体概要図である。
【図２】モデム（親モデム、子モデム共通）の内部構成を示すブロック図である。
【図３】  (a)は、接地線に挿入されたリング状の磁性体を示す斜視図であり、(b)は、リング状磁性体の正面図及び側断面図を示す。 (c)は分割可能なリング状磁性体の正面図である。(d)は、接地線に挿入された四角形状の磁性体を示す斜視図、(e)は、接地線に、導体からなるソレノイドコイルを直列に挿入した状態を示す斜視図である。
【図４】隣接するサブネット間での、通信周波数帯の割当例を示す図である。
【図５】  (a)はＩＦＦＴ回路において周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する際に、周波数をサブネットごとに割り当てる例を示す図、(b)はＦＦＴ回路において、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する際に、周波数をサブネットごとに割り当てる例を示す図である。
【図６】  (a)は、２つのサブネットＡ，Ｂでの単位長あたりの減衰量のグラフであり、(b)は、サブネットＢに対して、減衰量の小さな低周波数側を割当て、サブネットＡに対しては、減衰量の小さな高周波数側を割当てた図である。
【図７】  (a)は、２つのサブネットＡ，Ｂで単位長あたりの減衰量が、ともに低周波側で多くなる特性を示すグラフであり、(b)は一方を低周波側、他方を高周波側に割り当てた図である。
【図８】  (a)はＩＦＦＴ回路において周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する際に、２つのサブネットごとに周波数を交互に割り当てる例を示す図、 (b)は割当特性を示すグラフである。
【符号の説明】
２  モデム
３  誤り訂正符号化回路
４  インターリーブ回路
５  シリアル／パラレル変換回路
６  ＰＳＫ符号化回路
７  ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）回路
８  パラレル／シリアル変換回路
９  ガードインターバル挿入回路
１０  Ｄ／Ａ変換回路
１１  直交変調回路
２２  直交復調回路
２３  Ａ／Ｄ変換回路
２４  同期取得回路
２５  ガードインターバル削除回路
２６  シリアル／パラレル変換回路
２７  ＦＦＴ回路
２８  ＰＳＫ復号化回路
２９  パラレル／シリアル変換回路
３０  デインターリーブ回路
３１  誤り訂正回路
５１  高圧配電線
５２  低圧配電線（配電線）
５３  柱上トランス
５４  光ファイバ（Ｏ／Ｅ）
５５  光／電気変換装置
５６  接地線
【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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