JP2000174675A - 電力線搬送通信システム - Google Patents
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
らず、時間軸上にも冗長性を持たせることにより、電源
周波数に同期した強力なインパルスノイズにも耐え得る
信頼性の高い電力線搬送通信システムを提供する。 【解決手段】 インタリーブ部11は、送信するシンボ
ルに対し、ノイズ周期と同じ長さのシンボル列をひとか
たまりとしてn種類のインタリーブ手法を用いて並べ替
えを行う。変調部12は、このn種類のシンボル列をn
個のキャリアでそれぞれ変調する。復調部22は、n個
のキャリアから振幅/位相情報をそれぞれ取り出し、複
数の振幅/位相情報列として出力する。デ・インタリー
ブ部23は、複数の振幅/位相情報列を、逆変換により
元の時間順序にそれぞれ並べ戻す。判定部24は、各振
幅/位相情報列における同一タイミングの振幅/位相情
報値からシンボル値を判定し、受信シンボル列として出
力する。
Description
ステムに関し、より特定的には、電源周波数に同期した
伝送路特性の変動やノイズの変動が見られる電力線を用
いて、デジタル通信を行うシステムに関する。
の線であってデータ通信をも考慮した線ではなく、ま
た、分岐分配や終端に関してインピーダンス整合を行っ
ていないため、データ通信に用いる伝送路としての環境
(例えば、周波数対ゲイン特性やノイズ等)は劣悪であ
る。
は、低い周波数が高い周波数に比べて比較的減衰しにく
いという傾向があるものの、減衰特性は伝送路によって
千差万別である。このため、共振によってある周波数の
信号が伝わらない現象も見られ、特性を一意に規定する
ことはできない。次に、電力線におけるノイズは、低い
周波数が高い周波数に比べて大きいという傾向がある
が、狭帯域ノイズ等を含むこともあり、これも一意に規
定できない。従って、受信地点における信号強度とノイ
ズ強度の比(S/N)は、どの周波数で最も大きいか
は、伝送路に依存するためわからない。一方、電力線に
おける歪みに関しても同様で、どこに共振点が現れるか
わからないため、歪みが比較的少ない帯域を選別して送
信することは困難である。また、上述したこれらの特性
は、静的ではない。すなわち、電力線に接続された機器
は、その動作が刻々と変化するため、動作を切り替える
たびに、負荷特性が変わることによる伝送路特性の変化
や、発生ノイズの変化等が存在する。
例を示す。図7に示すように、電力線のゲイン特性は、
周波数に依存する。また、図8に、機器のノイズ強度対
周波数特性の一例を示す。図8に示すように、機器のノ
イズ特性は、インバータノイズ等の高調波ノイズを含む
特性であることがわかる。なお、図7および図8は、あ
くまで一例であり、その他様々な周波数特性・ノイズ特
性を持つ伝送路や機器が存在することはいうまでもな
い。
図8に示した周波数帯域の減衰やノイズの発生に的確に
対抗することは困難である。これは、どの周波数帯域の
信号が共振による減衰で届かなくなるか、また、どの周
波数の信号が高調波ノイズでつぶされるかわからないた
めである。そこで、従来から、この問題に対応すべく、
スペクトラム拡散変調方式を用いて冗長性を加えること
で、問題解決を目指すさまざまな手法が提案されてい
る。特に多くの提案と工夫がされているのが、直接拡散
方式のスペクトラム拡散を用いた通信システムである。
以下、直接拡散方式のスペクトラム拡散を用いた従来の
電力線搬送通信システムについて簡単に説明する。
を用いた従来の電力線搬送通信システムの構成のブロッ
ク図を示す。図9において、従来の電力線搬送通信シス
テムは、送信装置300と受信装置400とが伝送路5
00を介して接続される構成である。送信装置300
は、変調部301と、スペクトラム拡散変調部302
と、拡散符号部303と、送信アンプ304とを備え
る。受信装置400は、受信アンプ401と、スペクト
ラム拡散復調部402と、拡散符号部403と、復調部
404とを備える。
る。送信シンボルは、変調部301に入力される。変調
部301は、入力する送信シンボルを用い、キャリアに
対し予め定めた任意の変調を施して出力する。拡散符号
部303は、変調部301からのシンボルレートよりも
高いチップレートの拡散符号を有しており、スペクトラ
ム拡散変調部302へ出力する。スペクトラム拡散変調
部302は、変調が施されたキャリアに拡散符号を乗算
して、周波数軸上にスペクトラムを拡散させる(周波数
帯域を広げる)。このスペクトラム拡散変調された送信
信号は、送信アンプ304において予め定めた振幅とな
るように増幅処理がなされた後、伝送路500を介して
受信装置400側へ送信される。
る。伝送路500を介して受信される受信信号は、受信
アンプ401において予め定めた振幅となるように増幅
処理がなされた後、スペクトラム拡散復調部402へ出
力される。拡散符号部403は、送信装置300におけ
る拡散符号部303の拡散符号と同じ拡散符号を有して
おり、スペクトラム拡散復調部402へ出力する。スペ
クトラム拡散復調部402は、受信信号に拡散符号を乗
算することで逆拡散処理を行い、広げられた周波数帯域
を元の周波数帯域まで戻す。逆拡散された受信信号は、
復調部404において復調(送信装置300における変
調部301で施した変調方式に対応する復調方式であ
る)が施され、受信シンボルとして出力される。
トラム拡散通信方式に関しては、拡散符号の同期の取り
方に関する工夫や、逆拡散のために1シンボル前の信号
を参照して歪みに対する耐性を強化し、同期回路を簡略
化することを目的とする遅延検波方式を採る等、様々な
工夫がされている。
ムは、スペクトラム拡散を用いることで周波数軸上に情
報を拡散させて送信する、すなわち、変調信号に周波数
的な冗長性を加えて送信する。従って、仮に一部の周波
数で信号が減衰したりノイズが多かったりしても、他の
周波数成分でこれをカバーし、信号を復調することを可
能としている。
た従来の電力線搬送通信システムは、スペクトラム拡散
を用いて周波数軸上でのみ冗長性を持たせている。この
ため、以下に述べるような問題を残している。
周波数帯域で発生するノイズよりも、電力線に接続され
た機器が経時的に発生するノイズが主に問題となる。そ
のノイズの時間変動の一例を、図10に示す。図10
(a),(b)のそれぞれにおいて、上側の波形がノイ
ズ波形であり、下側の波形が電源に同期したトリガ信号
である。このトリガ信号は、2クロックで電源1サイク
ル分(この例では、電源周波数が60Hzであるとす
る)である。図10を見てわかるとおり、ノイズ強度
は、電源サイクルの倍の120Hzの周期性をもつ変動
がみられる。この様に、電力線のノイズは、電源サイク
ルの倍の周波数に同期した時間軸上のノイズが一般的な
のである。
および図8に示したとおり、周波数軸上でS/Nが良い
周波数帯域と、S/Nの悪い周波数帯域とが存在する。
また、図10に示したとおり、時間軸上でも、ノイズの
大きい時刻と、ノイズの小さい時刻とが存在する。特
に、図10(b)に示したようなインパルス性のノイズ
は、広い周波数成分と強い強度を有しているため、周波
数軸上に冗長性を持たせても、この強いノイズが出てい
る時刻においては、通信が成り立たないという問題が発
生する可能性がある。つまり、上述した従来の電力線搬
送通信システムのように周波数軸上でのみ冗長性を持た
せただけでは、時間軸上のノイズに対して通信エラーの
発生が避けられないという問題を有している。
において、周波数軸上のみならず、時間軸上にも冗長性
を持たせることにより、電源周波数に同期した強力なイ
ンパルスノイズにも耐え得る信頼性の高い電力線搬送通
信システムを提供することである。
発明は、電力線を伝送路として用い、送信装置と受信装
置との間におけるシンボルの通信を行う電力線搬送通信
システムであって、送信装置は、送信するシンボルに対
し、長さがmシンボル(mは、2以上の整数)である1
番シンボル〜m番シンボルのシンボル列を1単位とし
て、当該シンボル列をn種類(nは、2以上の整数)の
並べ替え手法を用いて当該1番シンボル〜m番シンボル
の順番をそれぞれ並べ替えたn列のシンボル列を生成す
るインタリーブ手段と、インタリーブ手段が生成したn
列のシンボル列を、それぞれ対応する予め定めたキャリ
アを用いて振幅変調および/または位相変調し、変調信
号として出力する変調手段と、変調信号を予め定めた振
幅に増幅し、伝送路へ出力する送信アンプ手段とを備
え、受信装置は、伝送路を介して受信する変調信号を予
め定めた振幅に増幅して出力する受信アンプ手段と、受
信アンプ手段が出力する変調信号に対して、それぞれ対
応する予め定めた基準キャリアを用いて振幅復調および
/または位相復調を行い、n列の振幅/位相情報列を生
成する復調手段と、復調手段が生成したn列の振幅/位
相情報列を、それぞれ対応する並べ替え手法の逆変換を
行って、インタリーブ手段入力時における順番に並びを
戻し、並べ戻したn列の振幅/位相情報列として出力す
るデ・インタリーブ手段と、デ・インタリーブ手段が出
力する並べ戻したn列の振幅/位相情報列の各情報に基
づいて、1番シンボル〜m番シンボルの値をそれぞれ判
定し出力する判定手段とを備える。
装置側では、伝送路上において周波数軸と時間軸とのど
ちらにも冗長性を持つ形態でシンボルを送信し、受信装
置側では、様々な時間タイミングと周波数とで送信され
た複数の信号に基づいて元のシンボル値を判断する。こ
れにより、任意の時刻に大きなノイズが集中した場合で
も、時間軸上の冗長性によって、通信のロバスト性を保
つことができる。
であって、判定手段は、並べ戻したn列の振幅/位相情
報列それぞれの第k番目(kは、m以下の整数)に位置
する振幅情報および/または位相情報の平均値を算出
し、当該平均値に基づいてk番シンボルの値の判定を行
うことを特徴とする。
の発明において、判定手段は、各列に関し、同一シンボ
ルの位置にある情報の平均値からシンボルの値を判定す
る。従って、信頼性の高いシンボル判定を行うことがで
きる。
であって、判定手段は、並べ戻したn列の振幅/位相情
報列それぞれの第k番目に位置する振幅情報および/ま
たは位相情報の平均値を算出するにあたり、信頼性のあ
る振幅情報および/または位相情報のみを当該平均値の
算出に用ることを特徴とする。
の発明において、判定手段における判定のアルゴリズム
として、振幅/位相情報列の各情報の信頼性を判定し、
信頼性のある(信頼性が高い)情報のみを平均値算出の
材料としている。これにより、上記第2の発明の効果に
加え、さらに信頼性の高いシンボル判定を行うことがで
きる。
であって、判定手段は、信頼性の有無を、振幅情報およ
び/または位相情報の値が予め定めた範囲内に存在する
か否かによって判定することを特徴とする。
であって、判定手段は、振幅に関する信頼性の有無を、
同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の振幅の
平均値を計算し、振幅の平均値に対する相対振幅情報を
計算して相対振幅情報列とし、相対振幅情報の値が予め
定めた範囲内に存在するか否かによって判定することを
特徴とする。
であって、判定手段は、振幅に関する信頼性の有無を、
同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の振幅の
平均値と分散値とを計算し、振幅の平均値に対する相対
振幅情報を計算して相対振幅情報列とし、相対振幅情報
の値が分散値に所定の定数を乗じた値よりも絶対値が小
さいか否かによって判定することを特徴とする。
であって、判定手段は、振幅に関する信頼性の有無を、
同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の振幅値
が、1つ前のシンボルの振幅値との差が予め定めた値以
内であるか否かによって判定することを特徴とする。
ば、第3の発明において、判定手段で行う信頼性の有無
の典型的な判定手法を特定したものである。
る発明であって、インタリーブ手段における1番シンボ
ル〜m番シンボルのシンボル列は、電源の1/2サイク
ル時間以下の時間長であることを特徴とする。
〜第7の発明において、1単位となるシンボル列の長さ
を、電源の(整数分の1)倍のサイクル時間と同じにな
るように設定する。これにより、シンボル判定を行う上
でさらに大きな信頼性効果が得られる。
る発明であって、送信装置は、インタリーブ手段が出力
するn列のシンボル列を、それぞれ差動シンボル化して
変調手段へ出力する差動シンボル化手段をさらに備え、
復調手段は、1シンボル前の信号に対する振幅/位相情
報を出力する遅延検波方式を用いて復調を行うことを特
徴とする。
〜第8の発明において、送信装置において1つ前のシン
ボルに対する振幅/位相変化量に情報を重畳し、受信装
置において遅延検波方式を用いて復調を行う。これによ
り、上記第1〜第8の発明の効果に加え、より歪みに強
い通信が可能となり、さらに信頼性の高いシンボル判定
を行うことができる。
する発明であって、変調手段は、OFDM方式に基づい
て変調を行い、復調手段は、OFDM方式に基づいて復
調を行うことを特徴とする。
1〜第9の発明において、変復調にOFDM方式を用い
る。これにより、上記第1〜第9の発明の効果に加え、
さらにOFDM方式の利点である周波数の直交性を利用
した周波数利用効率の改善等によって効果的に特性を改
善することができるといった有用な効果を得ることがで
きる。
属する発明であって、変調手段は、各々のシンボルが、
周波数軸上における時間位置に連続性がなく分散して並
ぶように、n列のシンボル列をそれぞれ予め定めたキャ
リアで変調することを特徴とする。
1〜第10の発明において、変調手段は、同一シンボル
に関する情報が周波数軸上にも時間軸上にも連続性がな
く分散するように変調を行う。これにより、時間相関,
周波数相関が強いノイズや伝送路特性であっても、並べ
替え結果に近接時刻、近接周波数間での相関が少ないた
め、よりロバストな通信を行うことができる。
属する発明であって、インタリーブ手段に入力される送
信するシンボルが2値であることを特徴とする。
1〜第11の発明において、送信するシンボルの典型的
な形態を特定したものである。
明の第1の実施形態に係る電力線搬送通信システムの構
成を示すブロック図である。図1において、第1の実施
形態に係る電力線搬送通信システムは、送信装置10と
受信装置20とが伝送路30を介して接続される構成で
ある。送信装置10は、インタリーブ部11と、変調部
12と、送信アンプ13とを備える。受信装置20は、
受信アンプ21と、復調部22と、デ・インタリーブ部
23と、判定部24とを備える。
は、インタリーブ部11に入力される。インタリーブ部
11は、後述する予め定めた並べ替え手法を用いて、送
信シンボルを時間軸上で並べ替えたシンボル列を複数生
成する。変調部12は、予め定めた変調方式を用いて、
入力する複数のシンボル列をそれぞれ異なるキャリア周
波数で変調する。送信アンプ13は、変調部12から出
力される変調信号を入力し、予め定めた振幅となるよう
に増幅処理した後、伝送路30を介して受信装置20側
へ送信する。受信装置20において、伝送路30を介し
て受信される受信信号は、受信アンプ21に入力され
る。受信アンプ21は、入力する受信信号を予め定めた
振幅となるように増幅処理して、復調部22へ出力す
る。復調部22は、予め定めた復調方式を用いて(送信
装置10における変調部11で施した変調方式に対応す
る復調方式である)複数のキャリアの振幅/位相情報を
それぞれ取り出し、複数の振幅/位相情報列としてデ・
インタリーブ部23へ出力する。デ・インタリーブ部2
3は、復調部22から入力する複数の振幅/位相情報列
を、送信装置10のインタリーブ部11で行われた変換
の逆変換により、元の順序にそれぞれ並べ戻す。そし
て、デ・インタリーブ部23は、逆変換により元の並び
に戻された振幅/位相情報列を判定部24へ出力する。
判定部24では、各振幅/位相情報列における同一タイ
ミングの振幅/位相情報値からシンボル値を判定し、受
信シンボル列として出力する。
形態に係る電力線搬送通信システムの処理動作を、具体
的な数値の一例を示してさらに説明する。なお、通信シ
ステム上の他の条件が、電源のサイクルが60Hz、送
信されるシンボルが2値のデータ、伝送レートが28.
8kbpsである場合を一例に挙げて説明する。
長さ80シンボルの送信シンボル列をひとかたまり(1
グループ)とし、5シンボルの長さを並び替えの単位と
してインタリーブ処理、すなわち、16種類(=80シ
ンボル/5シンボル)の並べ替え手法を用いて、長さ8
0シンボルの並べ替えられたシンボル列を16列生成す
る。ここで、80シンボルの長さを1グループとするの
は、伝送レート28.8kbpsに対して80シンボル
が120Hzの周期に相当し、電源サイクル60Hzの
倍の周期となるからである。なお、並び替えの単位とし
ての長さ5シンボルは、伝送路30の状態等によって任
意に定めることができる。
5シンボルの長さを並び替えの単位として、1番シンボ
ル〜80番シンボルを並び替えて、以下に示す16種類
の第1〜第16のシンボル列を生成する。 ◆第1のシンボル列:1番シンボル〜80番シンボル ◆第2のシンボル列:6番シンボル〜80番シンボル,
1番シンボル〜5番シンボル ◆第kのシンボル列:(5×(k−1)+1)番シンボ
ル〜80番シンボル,1番シンボル〜(5×(k−
1))番シンボル(ただし、変数kは、3〜15のすべ
ての整数) ◆第16のシンボル列:76番シンボル〜80番シンボ
ル,1番シンボル〜75番シンボル そして、インタリーブ部11は、生成した上記第1〜第
16のシンボル列を変調部12へ出力する。
ば、8QAM (8 Quadrature Amplitude moduration )
方式を用いて、入力する第1〜第16のシンボル列でそ
れぞれ異なるキャリア周波数を振幅/位相変調する。例
えば、第1のシンボル列は周波数115.2kHzのキ
ャリアを、第2のシンボル列は周波数134.4kHz
のキャリアを、第kのシンボル列は周波数(19.2×
(k+5))kHzのキャリアを、第16のシンボル列
は周波数403.2kHzのキャリアを、それぞれ8Q
AM変調する。そして、変調部12は、この変調した信
号を送信アンプ13へ出力する。
調する並べ替えられた第1〜第16のシンボル列との対
応を、図2に示す。この図2において、送信シンボル
が、周波数軸および時間軸の両方に均等に冗長性を有し
ていることがわかる。また、各キャリアと第1〜第16
のシンボル列との対応を変えれば、図3に示すようなキ
ャリアとシンボル列の対応も考えられる。図3に示す対
応の方が、同一シンボルに関する情報が時間軸にも周波
数軸にもばらばらであり、時間相関,周波数相関が強い
ノイズや伝送路特性であっても、並べ替え結果に近接時
刻、近接周波数間での相関が少ないため、よりロバスト
な通信ができる。なお、このシンボルの並べ替えの手法
としては、図2,図3において示した手法に限られず、
周波数軸と時間軸との両方に冗長性を持たせるものであ
れば、他の様々な方法を用いても同様の効果を奏するこ
とができる。ここで、近接時間でかつ近接周波数に同一
シンボルの情報が入らないような並べ替え手法であれ
ば、さらに大きな効果が得られる。
れる変調信号を入力し、予め定めた振幅となるように増
幅処理した後、伝送路30を介して受信装置20側へ送
信する。
0を介して受信される受信信号は、受信アンプ21に入
力される。受信アンプ21は、入力する受信信号を予め
定めた振幅となるように増幅処理して、復調部22へ出
力する。復調部22は、送信装置10における変調部1
1で施した変調方式に対応する復調方式、すなわちこの
例では、8QAM復調を行って、入力する受信信号から
16種類のキャリアの振幅/位相情報をそれぞれ取り出
し、16の振幅/位相情報列としてデ・インタリーブ部
23へ出力する。デ・インタリーブ部23は、復調部2
2から入力する16の振幅/位相情報列を、送信装置1
0のインタリーブ部11で行われた変換(並べ替え)の
逆変換により、元の時間順序にそれぞれ並べ戻す。そし
て、デ・インタリーブ部23は、逆変換により元の並び
に戻された16の振幅/位相情報列を判定部24へ出力
する。
出力する16の振幅/位相情報列を判定して各シンボル
値を求め、受信シンボルとして出力する。この判定部2
4で行う判定方法を、図1を再び参照して説明する。図
1において、判定部24は、位相平均計算部241と、
振幅平均計算部242と、シンボル判定部243とを備
える。
が出力する16の振幅/位相情報列は、すべてシンボル
の並び方が同じ(第1シンボル〜80番シンボルの順で
並んでいる)であるが、そのシンボル中の幾つかは、伝
送路30の特性や機器のノイズ等によってその振幅/位
相に何らかの変化があると考えられる。そこで、判定部
24は、これらの変化の発生に対して、以下に示す方法
によりシンボル値の判定を行う。
6の振幅/位相情報列のそれぞれから、同一シンボルの
位相情報を取り出す。例えば、第1シンボルに関して
は、各振幅/位相情報列から1つずつ合計16個の第1
シンボルの位相情報を取り出すのである。そして、位相
平均計算部241は、第1シンボル〜80番シンボルご
とに、取り出した16個の位相情報の平均値(以下、位
相平均値という)をそれぞれ算出する。一方、振幅平均
計算部242は、並べ戻された16の振幅/位相情報列
のそれぞれから、同一シンボルの振幅情報を取り出す。
例えば、第1シンボルに関しては、各振幅/位相情報列
から1つずつ合計16個の第1シンボルの振幅情報を取
り出すのである。そして、振幅平均計算部242は、第
1シンボル〜80番シンボルごとに、取り出した16個
の振幅情報の平均値(以下、振幅平均値という)をそれ
ぞれ算出する。そして、算出された第1シンボル〜80
番シンボルの位相平均値および振幅平均値は、それぞれ
シンボル判定部243へ出力される。
241から与えられる位相平均値がどの基準位相値に近
いか、すなわちこの例では、8QAMを用いて変復調を
行っているため、位相平均値が基準位相値である0,π
/2,π,3π/4のどれに一番近い値を持っているか
を、各シンボルごとに判定する。また、シンボル判定部
243は、振幅平均計算部242から与えられる振幅平
均値がどの基準振幅値に近いか、すなわちこの例では、
8QAMを用いて変復調を行っているため、振幅平均値
が基準振幅値であるa,3a(ただし、aは、復調部2
2において予め定まる正の実数)のどちらに一番近い値
を持っているかを、各シンボルごとに判定する。そし
て、シンボル判定部243は、判定したそれぞれ位相値
および振幅値から各シンボルの最終的な値を判断し、受
信シンボル列として出力する。
係る電力線搬送通信システムによれば、送信装置10側
では、伝送路30上において周波数軸と時間軸とのどち
らにも冗長性を持つ形態でシンボルを送信し、受信装置
20側では、様々な時間タイミングと周波数とで送信さ
れた複数の信号に基づいて元のシンボル値を判断する。
これにより、任意の時刻に大きなノイズが集中した場合
でも、時間軸上の冗長性によって、通信のロバスト性を
保つことができる。
2および復調部22における変復調方式として8QAM
を用いたが、この他の変復調方式を用いても同様の効果
を奏することができる。また、上記第1の実施形態で
は、判定部24におけるシンボル値の判定に用いる情報
として振幅情報と位相情報の両方を用いたが、どちらか
一方の情報だけでシンボル値を判定してもよい。さら
に、上記第1の実施形態では、電源サイクル,伝送レー
ト,1グループとするシンボル数およびキャリア数につ
いて具体的な数値を上げて説明した。しかし、本発明は
これらの数値に限定されるものでなく、通信環境や目的
に応じて他の数値を自由に用いることができる。ここ
で、上述したように、1グループとするシンボル数を、
電源サイクルの倍の周波数サイクルと同じになるように
設定すれば、さらに大きな効果が得られる。
の実施形態に係る電力線搬送通信システムの構成を示す
ブロック図である。図4において、第2の実施形態に係
る電力線搬送通信システムは、送信装置10と受信装置
20とが伝送路30を介して接続される構成である。送
信装置10は、インタリーブ部11と、変調部12と、
送信アンプ13とを備える。受信装置20は、受信アン
プ21と、復調部22と、デ・インタリーブ部23と、
判定部24’とを備える。
電力線搬送通信システムは、上記第1の実施形態に係る
電力線搬送通信システムの判定部24を、判定部24’
に代えた構成である。なお、第2の実施形態に係る電力
線搬送通信システムにおけるその他の構成は、上記第1
の実施形態に係る電力線搬送通信システムの構成と同様
であり、当該その他の構成部分については、同一の参照
番号を付してその説明を省略する。
均計算部241と、振幅平均計算部242と、シンボル
判定部243と、信頼性判定部244とを備える。信頼
性判定部244は、位相平均計算部241および振幅平
均計算部242と同様に、並べ戻された16の振幅/位
相情報列を入力する。次に、信頼性判定部244は、こ
の入力した16の振幅/位相情報列のそれぞれの情報に
対して、位相平均値および振幅平均値の算出に用いるべ
きか否かという信頼性を判定する。そして、信頼性判定
部244は、予め定めた信頼性が得られた情報のみを位
相平均値および振幅平均値の算出に用いるように、位相
平均計算部241および振幅平均計算部242へ指示す
る。
性判定の手法には、いくつかの方法がある。以下に、そ
の一例を示す。 1.振幅情報の信頼性判定について 振幅値が小さい場合、これは信号強度が小さいことを意
味するので、対応する位相情報の信頼性が低い可能性が
ある。また、振幅値が大きい場合も、電源投入時の巨大
なサージノイズのようなものを検出したためと予想さ
れ、信頼性が低い可能性がある。従って、振幅値が所定
の範囲内に存在するか否かで、信頼性を判定することが
できる。この所定の範囲の設定方法も、次に挙げるいく
つかの方法が考えられる。 ・絶対値で範囲を規定する手法 ・所定時間内の統計的平均値から算出した相対値で範囲
を規定する手法 ここで、相対値で範囲を規定する手法は、絶対値で範囲
を規定する方法より計算等が煩雑になるが、より確実な
信頼性判定が行える。この相対値で範囲を規定する手法
としては、例えば、同一のキャリアで送信された振幅/
位相情報列の振幅の平均値を計算し、振幅の平均値に対
する相対振幅情報を計算して、この相対振幅情報の値が
予め定めた範囲内に存在するか否かによって判定する手
法や、同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の
振幅の平均値と分散値とを計算し、振幅の平均値に対す
る相対振幅情報を計算して、この相対振幅情報の値が分
散値に所定の定数を乗じた値よりも絶対値が小さいか否
かによって判定する手法等が考えられる。また、簡易的
に相対値による判定をしたい場合は、直前シンボルとの
振幅差が著しく大きいときに信頼性が低いと判定する手
法も考えられる。
ルを意味する位相値を示す。これにノイズ等が加わるこ
とにより、示すべき位相値からずれた値となり、信頼性
が低くなってしまう。従って、位相情報についても、所
定の範囲内に存在するか否かで、信頼性を判定すること
ができる。例えば、0とπの2値の位相変調を用いた場
合を考えてみる。この場合、本来なら、各位相値は、0
またはπの近辺の位相値を持つはずであるが、ある位相
値がπ/2近辺の値を持っていたとすれば、これは極め
て信頼性の低い情報だと考えられる。従って、S/Nが
良い場合に取るべき値から所定の範囲内にあるか否かで
信頼性を判定する。
を判定した後、位相平均計算部241は、第1シンボル
〜80番シンボルごとに、信頼性判定部244の指示に
基づいて取り出した複数(16個以下)の位相平均値を
それぞれ算出する。また同様に、振幅平均計算部242
は、第1シンボル〜80番シンボルごとに、信頼性判定
部244の指示に基づいて取り出した複数(16個以
下)の振幅平均値をそれぞれ算出する。
係る電力線搬送通信システムによれば、判定部24’に
おける判定のアルゴリズムとして、振幅/位相情報列の
各情報の信頼性を判定し、信頼性の高い情報のみを位相
平均値および振幅平均値算出の材料としている。これに
より、上記第1の実施形態で述べた効果に加え、さらに
信頼性の高いシンボル判定を行うことができる。
部24’におけるシンボル値の判定に用いる情報として
振幅情報または位相情報のどちらか一方だけを用いる場
合には、信頼性判定部244で行う判定も当該一方の情
報に対する判定だけでよい。
の実施形態に係る電力線搬送通信システムの構成を示す
ブロック図である。図5において、第3の実施形態に係
る電力線搬送通信システムは、送信装置10と受信装置
20とが伝送路30を介して接続される構成である。送
信装置10は、インタリーブ部11と、差動シンボル化
部14と、変調部12と、送信アンプ13とを備える。
受信装置20は、受信アンプ21と、復調部22と、デ
・インタリーブ部23と、判定部24とを備える。
電力線搬送通信システムは、上記第1の実施形態に係る
電力線搬送通信システムの送信装置10のインタリーブ
部11と変調部12との間に、差動シンボル化部14を
加えた構成である。なお、第3の実施形態に係る電力線
搬送通信システムにおけるその他の構成は、上記第1の
実施形態に係る電力線搬送通信システムの構成と同様で
あり、当該その他の構成部分については、同一の参照番
号を付してその説明を省略する。
1は、上述した並べ替え手法を用いて、送信シンボルを
時間軸上で並べ替えたシンボル列を複数生成する。そし
て、インタリーブ部11は、生成した複数のシンボル列
を差動シンボル化部14へ出力する。差動シンボル化部
14は、入力する複数のシンボル列の各シンボルの情報
を、1つ前のシンボルとの位相差(相対位相)に対応さ
せる変換を行い、変調部12へ出力する。受信装置20
において、復調部22は、送信装置10における変調部
11で施した変調に対応する復調を行って、入力する受
信信号から複数のキャリアの振幅/位相情報を取り出す
にあたり、それぞれのキャリアが1つ前のシンボルに対
してどう変化したかの差としての振幅/位相情報列を出
力する。つまり、復調部22は、入力する受信信号に対
して、遅延検波を行うのである。
係る電力線搬送通信システムによれば、送信装置10に
おいて1つ前のシンボルに対する振幅/位相変化量に情
報を重畳し、受信装置20において遅延検波方式を用い
て復調を行う。これにより、上記第1の実施形態で述べ
た効果に加え、より歪みに強い通信が可能となり、さら
に信頼性の高いシンボル判定を行うことができる。
信装置20の構成として上記第1の実施形態で述べた判
定部24を用いたが、上記第2の実施形態で述べた判定
部24’を用いることも勿論可能である。判定部24’
を用いた構成とした場合は、上記第2の実施形態で述べ
た効果と同様のさらに信頼性の高いシンボル判定を行う
ことができる。
所定の長さのシンボル列を、n種類(nは、正の整数)
の異なる並べ替え手法を用いて並べ替え、n種類の異な
る並びを持つシンボル列をそれぞれ周波数に割り当てて
送信することを特徴としている。従って、各シンボル列
を周波数軸上にマッピングさせる手法としてOFDM(O
rthogonal Frequency Division Multiplexing)変調を用
い、周波数軸上にマッピングされた情報を取り出す手法
としてOFDM復調を用いても、上述した第1および第
2の実施形態と同様の効果を得ることができる。以下、
このOFDM変復調を用いる電力線搬送通信システムを
説明する。
力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。
図6において、第4の実施形態に係る電力線搬送通信シ
ステムは、送信装置10と受信装置20とが伝送路30
を介して接続される構成である。送信装置10は、イン
タリーブ部11と、OFDM変調部15と、送信アンプ
13とを備える。受信装置20は、受信アンプ21と、
OFDM復調部25と、デ・インタリーブ部23と、判
定部24とを備える。
電力線搬送通信システムは、上記第1の実施形態に係る
電力線搬送通信システムの送信装置10の変調部12を
OFDM変調部15に、受信装置20の復調部22をO
FDM復調部25にそれぞれ代えた構成である。なお、
第4の実施形態に係る電力線搬送通信システムにおける
その他の構成は、上記第1の実施形態に係る電力線搬送
通信システムの構成と同様であり、当該その他の構成部
分については、同一の参照番号を付してその説明を省略
する。
5は、インタリーブ部11から入力するn種類のシンボ
ル列パラレルデータの1シンボルに対して逆FFT(Fas
t Fourier Transform)演算を行い、周波数軸上の振幅/
位相情報を時間軸データに変換する。次に、OFDM変
調部15は、時間軸データに変換した後のn種類のシン
ボル列パラレルデータをパラレル/シリアル変換し、シ
ンボルの時系列信号を得る。そして、OFDM変調部1
5は、この時系列信号をD/A変換し、送信アンプ13
へ出力する。一方、受信装置20において、OFDM復
調部25は、受信アンプ21から入力する受信信号をA
/D変換した後、1シンボルに対してシリアル/パラレ
ル変換を行って時間軸データのn種類のシンボル列パラ
レルデータを得る。そして、OFDM復調部25は、こ
の時間軸データのn種類のシンボル列パラレルデータに
対しFFT演算を用いて周波数解析を行い、周波数軸上
の振幅/位相情報を求め、このn種類のシンボル列パラ
レルデータをデ・インタリーブ部23へ出力する。
係る電力線搬送通信システムによれば、変復調にOFD
M方式を用いる。これにより、上記第1および第2の実
施形態で述べた効果に加え、さらにOFDM方式の利点
である伝送特性の劣化が少ない、また、ある特定の周波
数帯にノイズが存在する場合でも、インタリーブ等によ
って効果的に特性を改善することができるといった有用
な効果を得ることができる。
信装置20の構成として上記第1の実施形態で述べた判
定部24を用いたが、上記第2の実施形態で述べた判定
部24’を用いることも勿論可能である。判定部24’
を用いた構成とした場合は、上記第2の実施形態で述べ
た効果と同様のさらに信頼性の高いシンボル判定を行う
ことができる。
システムの構成を示すブロック図である。
示す図である。
示す図である。
システムの構成を示すブロック図である。
システムの構成を示すブロック図である。
システムの構成を示すブロック図である。
ある。
である。
の電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図であ
る。
す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 電力線を伝送路として用い、送信装置と
受信装置との間におけるシンボルの通信を行う電力線搬
送通信システムであって、 前記送信装置は、 送信するシンボルに対し、長さがmシンボル(mは、2
以上の整数)である1番シンボル〜m番シンボルのシン
ボル列を1単位として、当該シンボル列をn種類(n
は、2以上の整数)の並べ替え手法を用いて当該1番シ
ンボル〜m番シンボルの順番をそれぞれ並べ替えたn列
のシンボル列を生成するインタリーブ手段と、 前記インタリーブ手段が生成した前記n列のシンボル列
を、それぞれ対応する予め定めたキャリアを用いて振幅
変調および/または位相変調し、変調信号として出力す
る変調手段と、 前記変調信号を予め定めた振幅に増幅し、前記伝送路へ
出力する送信アンプ手段とを備え、 前記受信装置は、 前記伝送路を介して受信する変調信号を予め定めた振幅
に増幅して出力する受信アンプ手段と、 前記受信アンプ手段が出力する変調信号に対して、それ
ぞれ対応する予め定めた基準キャリアを用いて振幅復調
および/または位相復調を行い、n列の振幅/位相情報
列を生成する復調手段と、 前記復調手段が生成した前記n列の振幅/位相情報列
を、それぞれ対応する前記並べ替え手法の逆変換を行っ
て、前記インタリーブ手段入力時における順番に並びを
戻し、並べ戻したn列の振幅/位相情報列として出力す
るデ・インタリーブ手段と、 前記デ・インタリーブ手段が出力する前記並べ戻したn
列の振幅/位相情報列の各情報に基づいて、前記1番シ
ンボル〜m番シンボルの値をそれぞれ判定し出力する判
定手段とを備える、電力線搬送通信システム。 - 【請求項2】 前記判定手段は、前記並べ戻したn列の
振幅/位相情報列それぞれの第k番目(kは、m以下の
整数)に位置する振幅情報および/または位相情報の平
均値を算出し、当該平均値に基づいてk番シンボルの値
の判定を行うことを特徴とする、請求項1に記載の電力
線搬送通信システム。 - 【請求項3】 前記判定手段は、前記並べ戻したn列の
振幅/位相情報列それぞれの第k番目に位置する振幅情
報および/または位相情報の平均値を算出するにあた
り、信頼性のある振幅情報および/または位相情報のみ
を当該平均値の算出に用いることを特徴とする、請求項
2に記載の電力線搬送通信システム。 - 【請求項4】 前記判定手段は、信頼性の有無を、振幅
情報および/または位相情報の値が予め定めた範囲内に
存在するか否かによって判定することを特徴とする、請
求項3に記載の電力線搬送通信システム。 - 【請求項5】 前記判定手段は、振幅に関する信頼性の
有無を、 同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の振幅の
平均値を計算し、 前記振幅の平均値に対する相対振幅情報を計算して相対
振幅情報列とし、 前記相対振幅情報の値が予め定めた範囲内に存在するか
否かによって判定することを特徴とする、請求項4に記
載の電力線搬送通信システム。 - 【請求項6】 前記判定手段は、振幅に関する信頼性の
有無を、 同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の振幅の
平均値と分散値とを計算し、 前記振幅の平均値に対する相対振幅情報を計算して相対
振幅情報列とし、 前記相対振幅情報の値が前記分散値に所定の定数を乗じ
た値よりも絶対値が小さいか否かによって判定すること
を特徴とする、請求項4に記載の電力線搬送通信システ
ム。 - 【請求項7】 前記判定手段は、振幅に関する信頼性の
有無を、 同一のキャリアで送信された振幅/位相情報列の振幅値
が、1つ前のシンボルの振幅値との差が予め定めた値以
内であるか否かによって判定することを特徴とする、請
求項4に記載の電力線搬送通信装置。 - 【請求項8】 前記インタリーブ手段における前記1番
シンボル〜m番シンボルのシンボル列は、電源の1/2
サイクル時間以下の時間長であることを特徴とする、請
求項1〜7のいずれかに記載の電力線搬送通信システ
ム。 - 【請求項9】 前記送信装置は、前記インタリーブ手段
が出力する前記n列のシンボル列を、それぞれ差動シン
ボル化して前記変調手段へ出力する差動シンボル化手段
をさらに備え、 前記復調手段は、1シンボル前の信号に対する振幅/位
相情報を出力する遅延検波方式を用いて復調を行うこと
を特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の電力線
搬送通信システム。 - 【請求項10】 前記変調手段は、OFDM方式に基づ
いて変調を行い、 前記復調手段は、OFDM方式に基づいて復調を行うこ
とを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載電力線
搬送通信システム。 - 【請求項11】 前記変調手段は、各々のシンボルが、
周波数軸上における時間位置に連続性がなく分散して並
ぶように、前記n列のシンボル列をそれぞれ予め定めた
キャリアで変調することを特徴とする、請求項1〜10
のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。 - 【請求項12】 前記インタリーブ手段に入力される前
記送信するシンボルが2値であることを特徴とする、請
求項1〜11のいずれかに記載の電力線搬送通信システ
ム。
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