JP2000232429A - データ伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用周波数帯域外への干渉を生ずることな
く、高速なデータ伝送速度で狭周波数帯域内で動作する
こと。 【解決手段】 各信号を伝送前にウィンドウ関数で乗算
し、あるいは、伝送前にディジタル・フィルタを通過さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデータ伝送方法に関
わり、特に電気ネットワークにおけるデータ伝送に好適
なデータ伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気ネットワークにおいては、直交周波
数分割多重方法(Orthogonal Frequency Division Multi
plex Method:ＯＦＤＭ）により、１つ又は幾つかの周波
数帯域内で、符号化データが幾つかの搬送波周波数上に
ブロック変調される。また、該電気ネットワークにおい
ては、データブロックに対応し、かつ、フーリエ逆変換
により得られる信号が、所定期間(T) の間、受信機に転
送される。受信機内では、個々の信号が信号ブロックと
して時間的に継続する。

【０００３】上記のような方法は、例えば電力線伝送技
術で使用される。この技術は、転送対象データの適当な
符号化及び変調により、ＤＣネットワーク上で、単一方
向及び双方向で受信機にそのデータを転送しようとする
ものである。

【０００４】この目的のため、ヨーロッパでは、ＣＥＮ
ＥＬＥＣ ＥＮ ５００６５というヨーロッパ標準に従
う帯域Ａ乃至Ｄが利用可能である。これらの帯域の周波
数範囲は、それぞれ９〜９５ＫＨｚ（Ａ帯域）、９５〜
１２５ＫＨｚ（Ｂ帯域）、１２５〜１４０ＫＨｚ（Ｃ帯
域）、１４０〜１４８．５ＫＨｚ（Ｄ帯域）である。米
国及び日本では、最大５００ＫＨｚまでの周波数範囲が
利用可能である。

【０００５】ほとんど全ての家屋や建築物が電気ネット
ワークに接続されているため、電力線によるデータ伝送
が望ましく、２本のワイヤ線、同軸ケーブル及び光ファ
イバーの追加設置が必要なくなる。

【０００６】セントラルヒーティング、エアコンディシ
ョニング、照明器具、又は機械等の電気機器は、例えば
スイッチ、センサ、アクチュエータにより、自動的に操
作、制御、監視可能である。

【０００７】このため、５０Ｈｚでエネルギー伝送する
ための既存の電気ネットワークが、高周波数信号の伝送
に使用される。この点に関して、異なる高周波数ごとに
異なるライン特性、ライン電圧降下、引込線、地域ごと
に多様な伝送媒体特性が問題となる。ヨーロッパ標準の
許可帯域内では、供給信号の入力インピーダンスが、周
波数低下と共に増加する。

【０００８】別の問題として、電気ネットワークに様々
なスプリアス信号が存在する結果起こるものがある。特
に、低周波数で、強く大きい帯域幅雑音が生じる。テレ
ビ、コンピュータ、無線送信機は、高い出力密度で狭帯
域幅干渉を起こす。また、パルス干渉も起こる。これ
は、電力オンと電力オフ操作が原因であり、ＫＶレンジ
のピーク電圧を有する。このような干渉スペクトラム
は、その急峻な前端と後端（立ち上がり端と立ち下がり
端）により、ＭＨｚレンジに及ぶ。

【０００９】数ＭＨｚの帯域幅を使い、数Ｍbit/s オー
ダーのデータ伝送速度を有する電気ネットワーク用伝送
方式が、目下検討されている。しかし、ヨーロッパ標準
の周波数帯域を採用する高データ伝送速度が望ましい。

【００１０】エネルギー分配ネットワーク上のテレコミ
ュニケーション（通信）に関しては、周知の直交周波数
分割多重方法（ＯＦＤＭ）により、ＡＣラインを介しデ
ータを転送する方法が知られている（インテロン社、１
９９８年、白書＃００３２、IeOFDM高速新ワイヤ無し、
改訂第2.0 、http://www.intellon.com)。このため、利
用可能周波数スペクトルが多くの狭帯域幅区域に分割さ
れ、そこで各データが搬送波周波数の位相変調により符
号化される。

【００１１】ＯＦＤＭ変調は高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）プロセッサにより生じ、その後のフーリエ逆変換に
より時間信号が得られる。この信号の最後に位置する数
マイクロ秒長の信号部分を、それの最初にコピーするこ
とにより、転送すべき信号ブロックが生成される。コピ
ーされた部分の長さは、それぞれ、伝送チャンネルにお
ける元の信号の反射期間に依存する。このコピー操作
は、元の信号ブロックによるその時間遅延反射の干渉を
避けるために行われる。このようにして得られる伝送速
度は、２ＭＨｚを超える周波数帯域において、１０Ｍbi
t/s になる。

【００１２】周知のテレコミュニケーション方法におい
て不都合と判明しているものは、まさに上記のコピー操
作である。その理由はコピー操作が接続点での不連続遷
移につながることであり、このことは、個々の信号ブロ
ックが一列に並ぶ場合も起こる。時間レンジ（時間領
域）におけるこのような不連続性は、結果として周波数
レンジ（周波数領域）での成分をもたらす。そのため、
他の搬送波周波数との重なりが起き、また許可された周
波数帯域外での干渉が起こる。更に、伝送チャンネルで
の反射期間、従って、それによるコピーすべき信号部分
の長さが変化する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
周波数帯域外への干渉を生ずることなく、高速なデータ
伝送速度で狭周波数帯域内で動作する、特に電気ネット
ワーク用のデータ伝送方法を提供することである。特
に、各国固有の標準を遵守する必要がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
直交周波数分割多重方法（ＯＦＤＭ）により、１つ又
は幾つかの個別の周波数帯域内で、符号化データが数個
の搬送周波数上にブロック変調され、また、データブロ
ックに対応し、フーリエ逆変換により得られる信号が所
定の期間（Ｔ）受信機に転送され、そして各信号が信号
ブロックとして時間的に継続する、例えば電気ネットワ
ークにおけるデータ伝送方法において、各信号が伝送前
にウィンドウ関数により乗算され、ウィンドウ関数のフ
ーリエ変換の絶対値が、各使用搬送周波数で零交差を有
し、主最大点に対して少なくとも−３０ｄＢの減衰を持
つ二次最大点を有することを特徴とする。

【００１５】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
データ伝送方法において、フーリエ変換の絶対値が少な
くとも搬送波としての第２周波数毎に零交差を有するウ
ィンドウ関数が使用されることを特徴とする。

【００１６】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載のデータ伝送方法において、フーリエ変換絶対値
が、第２の二次最大点以降、主最大点に対して少なくと
も−５０ｄＢ〜−６０ｄＢの減衰を持つ二次最大点を有
するウィンドウ機能が使用されることを特徴とする。

【００１７】請求項４に係る発明は、請求項１から３の
何れか１つに記載のデータ伝送方法において、次の式で
表す関数が、ウィンドウ関数として使用され、

【数２】 ここで、ｎ＝０，．．．，ＮＦＦＴ−１であり、ＮＦＦ
Ｔは、フーリエ逆変換に使われる点の数を示し、係数ｃ
_iは、Ｉ＝２の場合、ｃ₀＝０．５０９３、ｃ₁＝−０．
４９４１、ｃ₂＝０．００５９として選ばれることを特
徴とする。

【００１８】請求項５に係る発明は、請求項１から４の
何れか１つに記載のデータ伝送方法において、データが
直交振幅変調（ＱＡＭ）により符号化されることを特徴
とする。

【００１９】請求項６に係る発明は、請求項１から５の
何れか１つに記載のデータ伝送方法において、ヨーロッ
パ標準ＣｅｎｅｌｅｃＥＮ５００６５の１つ以上の帯
域、特に前記標準の内、それぞれ９５〜１２５ｋＨｚ、
１４０〜１４８．５ｋＨｚの範囲のＢ帯域及びＤ帯域が
周波数帯域として使用されることを特徴とする。

【００２０】請求項７に係る発明は、請求項１から６の
何れか１つに記載のデータ伝送方法において、前記信号
は低電圧分配ネットワークにおいて転送されることを特
徴とする。

【００２１】請求項８に係る発明は、請求項１から７の
何れか１つに記載のデータ伝送方法において、前記信号
は周波数空間内でディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
により生成され、フーリエ逆変換により時間空間に変換
され、そこでウィンドウ関数により逓倍され、その後Ｄ
Ａ変換器により変換され、伝送体内に供給されることを
特徴とする。

【００２２】請求項９に係る発明は、請求項１から８の
何れか１つに記載のデータ伝送方法において、各信号ブ
ロックは時間的に重複して転送されることを特徴とす
る。

【００２３】請求項１０に係る発明は、請求項１から９
の何れか１つに記載のデータ伝送方法において、搬送周
波数の数が、伝送チャンネル、リターン・チャンネル及
び同期チャンネルの間に分配されることを特徴とする。

【００２４】請求項１１に係る発明は、請求項１０に記
載のデータ伝送方法において、搬送周波数が各リターン
・チャンネル及び同期チャンネルに使用されることを特
徴とする。

【００２５】請求項１２に係る発明は、請求項１から１
１の何れか１つに記載のデータ伝送方法において、信号
ブロックのデータが、例えばＢＣＨ符号化により、エラ
ー訂正されることを特徴とする。

【００２６】請求項１３に係る発明は、請求項１０に記
載のデータ伝送方法において、伝送チャンネル及びリタ
ーン・チャンネルは、それぞれ数個の異なる、或いは同
一の搬送周波数を有することを特徴とする。

【００２７】請求項１４に係る発明は、直交周波数分割
多重方法（ＯＦＤＭ）により、１つ又は幾つかの特定周
波数帯域内で、符号化データが数個の搬送周波数上にブ
ロック変調され、また、データブロックに対応し、フー
リエ逆変換により得られる信号が所定期間（Ｔ）受信機
に転送され、そして個々の信号が信号ブロックとして時
間的に継続する、例えば電気ネットワークにおけるデー
タ伝送方法において、各信号は伝送前にディジタル・フ
ィルターを通過し、ディジタル・フィルターはｋ＝−
ｍ，．．．，０，．．．，ｍ、ｃ_-k＝ｃ_k，とする奇数
の係数ｃ_kを有し、ディジタル・フィルターの伝達関数
が各使用周波数帯域境界外で、少なくとも−３０ｄＢ、
好ましくは少なくとも−５０ｄＢの減衰を有するよう
に、係数ｃ_kが選ばれることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態例を説明
する。図１は本発明の電気ネットワーク上のデータ伝送
に適当な配置を示す略図、図２は方形ウィンドウのフー
リエ・スペクトルを示す図、図３は本発明のウィンドウ
関数のフーリエ・スペクトルを示す図、図４は、本発明
のディジタル・フィルターの係数ｃ_kを示す図である。

【００２９】本発明の目的は請求項１又は１４の記載の
特徴により達成される。好適な実施例は従属請求項に記
載される。

【００３０】本発明によれば、各信号は伝送前にウィン
ドウ関数により乗算される。このようにして得られる信
号ブロックは、時間継続的に転送される。ウィンドウ関
数は、高周波数干渉成分を排除するならば、不連続をで
きるだけ避ける必要があるから、信号をマージン（余
裕）を以て切り出すべきではない。

【００３１】従って、本発明によれば、フーリエ変換の
絶対値が次のような特徴を有するウィンドウ関数を選ぶ
必要がある。つまり、各零交差が使用搬送周波数におい
て存在すること（第１の条件）、二次最大点が主最大点
（周波数０）に関して少なくとも−３０ｄＢの減衰を有
すること（第２の条件）が必要である。

【００３２】上記第１の条件により、使用される各搬送
周波数に対して直交性が保証される。つまり、このこと
は、結果的に生成される信号が、搬送周波数間に分配さ
れる調和関数の直線組合せを表し、各関数と各搬送波の
相互干渉無しに構成され、個々の搬送波成分に一意的に
分解されることを意味する。

【００３３】上記第２の条件により、搬送周波数の範囲
外では、電力スペクトルの急速な低下が保証される。こ
れにより、特に、電気ネットワークにおいて特定の周波
数範囲を使用する時、必須の標準を満たすことが可能と
なる。

【００３４】特定期間の信号ブロックの時間範囲での結
合は、時間期間Ｔの方形ウィンドウによる信号の乗算あ
るいは逓倍に対応し、その後結果的に生じる各信号ブロ
ックは時間的に結合される。この時間範囲での乗算ある
いは逓倍は、周波数範囲でのコンボルーションに対応す
る。周波数範囲内で起こる干渉が小さいほど、時間範囲
でより広い方形ウィンドウが選ばれる。公知のインテロ
ン方法では、狭時間信号部分のコピーが結果的に広帯域
干渉を生じる。

【００３５】期間Ｔの方形ウィンドウは、値１／（２×
Ｔ）の逓倍でそれぞれ零交差を有する。その場所では、
搬送周波数は、他の搬送波情報と重なることなしに、配
置可能である。しかし、方形ウィンドウにより生成する
高周波数成分が極めてゆっくりとのみ減衰される、とい
う不都合は残る。その結果、使用周波数帯域外で前記ス
プリアス周波数が生じ、従って、標準に不一致となる。

【００３６】従って、本発明によれば、使用すべきウィ
ンドウは、搬送波数の制限を避けるため、許可周波数帯
域内で出来る限り多くの零交差を有する必要がある。ま
た、主最大点外で少なくとも−３０ｄＢというような、
強力な減衰を有する必要もある。これらの必要条件を満
たすため、減衰条件を満たすことができれば、方形ウィ
ンドウに関連する各搬送周波数の中で何れの第２の周波
数だけでも使用可能である。特に望ましいことは、第２
の二次最大点からはずっと、少なくとも−５０〜−６０
ｄＢの減衰である。

【００３７】可能なウィンドウ関数の例は、次の式で表
すことができる。

【数３】

【００３８】ここで、ＮＦＦＴは、信号生成でのフーリ
エ逆変換に使用される点の数を表す。ｎは、ｔ₀からｔ₀
＋Ｔの時間間隔に対応する、０から（ＮＦＦＴ−１）な
る数である。係数ｃ_iは、該関数のフーリエ変換が出来
るだけ速く減衰し、第２の二次最大点においてすでに少
なくとも−５０ｄＢの減衰を有するよう、選ぶことがで
きる。式中のＩをＩ＝２とすれば、これら係数は、ｃ₀
＝０．５０９３、ｃ₁＝−０．４９４１、ｃ₂＝０．００
５９と表すことができる。

【００３９】このウィンドウは図３に示すように、少な
くとも第２の搬送周波数毎に（方形ウィンドウと比較し
て）直交条件を満たす。また、減衰条件も、すでに第２
の二次最大点が−５９ｄＢに低下することで満足され
る。

【００４０】本発明のデータ伝送方法においては、ＯＦ
ＤＭ（直交周波数分割多重方法）との組合せで直交振幅
変調(Quqdrature Amplitude Modulatin:ＱＡＭ）を使用
することによりデータ変調を行うことが、好ましい。こ
こで、２、４、８、６４、１２８、２５６等の情報個数
が、２５６−ＱＡＭにおいて搬送波毎に８ビット符号化
で、位相及び・又は振幅変調により符号化することが可
能である。この点に関し、複素空間内の隣接方形上で、
等距離に情報を分配することが好ましい。方形のサイズ
は、伝送経路の位相及び振幅の不確実さにより前もって
決められる。

【００４１】本発明の方法は、特に、Ｃｅｎｅｌｅｃ標
準のＢ帯域及びＤ帯域でのデータ転送に使用可能であ
る。よって、信号は低電圧配電ネットワークで分配する
ことができる。例えば、「建物内」あるいは「建物間」
データ伝送が特に好ましい。

【００４２】周波数空間内にてディジタル信号プロセッ
サにより信号を生成し、この信号をフーリエ逆変換によ
り時間空間へ変換することが好ましい。時間空間では、
信号は本発明の時間ウィンドウにより乗算され、次い
で、ディジタル・アナログ変換器により継続的に変換さ
れる。これにより、信号は搬送波等の伝送体に供給され
得る。本方法により、極めて高速な実行可能なフーリエ
変換により高速伝送が可能となり、従って、リアルタイ
ムの通信が可能となる。

【００４３】生成された信号ブロックの最初と最後に含
まれるエネルギーはほんの僅かであり、あるいは殆どな
い。そのため、秒当たりのブロック数を増加するため
に、各信号ブロックを重ねることが可能である。このよ
うにして、ＩＳＤＮ速度に匹敵するデータ伝送速度を容
易に達成することができる。

【００４４】また、本発明の方法は、単一方向データ伝
送に加えて、搬送周波数の数を伝送チャンネルとリター
ン・チャンネルに分けることにより、双方向データ伝送
にも使用可能である。さらに、好ましくは、搬送波を保
有あるいは予約できる別の同期チャンネルを設置するこ
とである。同期チャンネルにより、長期的に大きな偏差
に繋がる小さな水晶ドリフトなしに、数カ所の局で永久
同期が可能となる。

【００４５】データ伝送の形態により、リアルタイムに
即ち（例えば、テレコミュニケーションにおけるよう
な）遅延のないデータ転送を行う必要があり、或いは、
遅延を許容して、２値化形態で、信頼性があり且つエラ
ー無しにデータ転送を行う必要がある。エラー訂正のた
めに、伝送対象の全データを、一方のビット数を制御ビ
ットとして使用する２つのパッケージ内に分配すること
ができる。このエラー訂正の点においては、ＢＣＨコー
ド（ボーズ−チョドーリ−オッケンジェム符号：巡回符
号の１つ）を使用することが好ましい。

【００４６】データ伝送速度は、伝送チャンネル及びリ
ターン・チャンネルを使うことにより増加できる。ただ
し、両チャンネルが同じ搬送周波数を有することが必要
である。このための必要条件は、低反射の伝送路であ
る。

【００４７】データ伝送の別の可能性として、伝送前に
ディジタル・フィルターを通して各信号を供給すること
が上げられる。この場合、ディジタル・フィルターの伝
達関数は、許可帯域内の全ての搬送波と比べ、各使用周
波数帯域外で少なくとも−３０ｄＢの減衰を有するもの
が使用可能である。周波数帯域では、ウィンドウ技術に
おける第２周波数帯域毎に代わり、許可帯域内の全ての
搬送波が使用可能であり、よって、データ速度が２倍に
なる。

【００４８】ディジタル・フィルターは、直線位相で動
作し、即ち、対称な係数（ｃ_-k＝ｃ _k）及び奇数個（ｋ
＝−ｍ，．．．，０，．．．ｍ）の係数を有する。ディ
ジタル・フィルターの使用により信号ブロックが時間的
に長くなるため、個々の信号ブロックを時間的に直接継
続して転送すべきでない。信号ブロック間の時間間隔と
して、ブロック長の約１０％を選ぶことが有利であるこ
とが判明している。

【００４９】フィルター係数の選択にあたっては、減衰
条件、即ち使用周波数帯域外での強い減衰と、直交性条
件、即ち搬送波の相互干渉の回避を遵守すべきである。

【００５０】ウィンドウ関数を採用するデータ伝送方法
と、各信号ブロックのディジタル・フィルタリングを行
うデータ伝送方法を比較すると、以下の点に着目でき
る。

【００５１】つまり、ディジタル・フィルタリング技術
では、ウィンドウ技術より多くの計算オーバーヘッドが
要求され、更に直交性の必要条件が完全に満たされると
は限らない。他方、数で２倍の搬送周波数を使うことが
でき、伝送路における信号対雑音比が低い場合でさえ
も、信頼できるデータ伝送が実現できる。最後に、ウィ
ンドウ技術では信号ブロックを時間的に重複させること
ができるが、ディジタル・フィルタリング技術では信号
ブロックが時間的に長くなる。

【００５２】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００５３】図１は、本発明の電気ネットワーク５にお
けるデータ伝送のための配置を概略的に示す。ディジタ
ル信号プロセッサ（ＤＳＰ、以下、信号プロセッサと呼
ぶ）１により符号化及び変調されたデータが、高速サン
プリングレートのＤＡ変換器２により、トランスジュー
サ（変換器）４を介し電気ネットワーク５内に供給され
る。受信側では、受信信号が、ＡＤ変換器３によりディ
ジタル形態で、信号プロセッサ１に供給され、そこで、
信号が復調され復号化される。

【００５４】使用可能なデータは信号プロセッサ１に転
送され、そこで、データは、例えばＱＡＭ−ＯＦＤＭ方
法（２５６−ＱＡＭ）により、８ビットの精度でディジ
タル化される。変調に関しては、好ましくは、振幅及び
位相の値を複素空間における２５６値の各々に割り当
て、これらの値がそこに等距離格子点を形成するように
行う。２点間距離は伝送チャンネルの品質により与えら
れる。このことは、信号雑音が小さく、また復号化時の
割当ミスに繋がるような伝送による点ぼけを生じること
なく、伝送路に沿うチャンネル特性の変化が小さい場
合、各点間隔をより近接させて設定できることを意味す
る。このようにして、８ビットが、振幅及び位相変調に
より、１つの搬送周波数上に変調できる。

【００５５】本実施例において、データ伝送には、ヨー
ロッパＣＥＮＥＬＥＣ標準に従い、全体の帯域幅が３
８．５ｋＨｚであるＢ帯域（９５〜１２５ＫＨｚ）及び
Ｄ帯域（１４０〜１４８．５ＫＨｚ）が利用される。そ
して、使用可能な最高周波数ｆ _maxは１４８．５ｋＨｚ
であり、そのため、ＤＡ変換器２は３００ｋＨｚを越え
るサンプリング周波数で動作するよにされる。ＤＡ変換
器２の出力電圧は、周期的に生じる高周波数成分を含む
ステップ関数である。サンプリング・レートがｆａの
時、第１の高周波数成分は、周波数ｆ_a−ｆ_maxで開始す
る。しかし、このような周波数成分は、１／ｆに比例し
て減少する。従って、ＤＡ変換器２により生じるスプリ
アス周波数を低いまま保持するため、サンプリング周波
数をより高く選ぶことが好ましい。本例では、ｆ_a＝７
６８ｋＨｚを選ぶことができる。

【００５６】異なる搬送周波数に分けられた使用可能情
報は、フーリエ逆変換により、信号ブロック（時間空
間）に変換される。そこでは、フーリエ変換はＮＦＦＴ
個の点により実行される。長さは、少なくとも５１２又
は１０２４、或いはそれ以上の点であるように選ぶこと
が好ましい。本例では、ＮＦＦＴ＝４０９６である。所
定のサンプリング周波数ｆ_aにより、搬送周波数間の距
離ｄｆは、結果的にｄｆ＝ｆ_a／ＮＦＦＴとなる。距離
ｄｆの逆数は信号ブロックの長さに対応し、本例では
５．３ｍｓである。３０ｍｓまでの最大ブロック期間で
も、テレコミュニケーションではリアルタイム転送が起
こると考えられる。距離ｄｆにより離散的な周波数
群（”bins”: ビン）が定まり、方形波関数により切り
出された信号ブロックのフーリエ・スペクトルは各離散
的周波数にて、零交差を持つ。本例では、搬送波の数は
およそ２０４である。

【００５７】方形ウィンドウにより切り出される信号ブ
ロックは、実際には、特定の周波数帯域内ではデータ伝
送に使用することはできない。その理由は、図２に示す
ように、より高い周波数での電力低下が小さすぎるから
である。ヨーロッパ標準では、使用周波数帯域外では強
い電力低下が規定されている。即ち、現れるスプリアス
周波数の電力スペクトルは急激に低下する必要がある。
これは、搬送周波数の厳しい制限により、例えば、周波
数帯域の境界から十分な距離を保った搬送周波数のみ選
ぶことにより、達成できる。しかし、一方ではデータ伝
送速度が、非実際的な値まで低下してしまう。

【００５８】従って、本発明では、ウィンドウ関数で信
号ブロックを乗算ないし逓倍することが提示され、その
フーリエ変換は使用搬送周波数において零交差を有し、
また、主最大点に対して少なくとも−３０ｄＢの減衰増
加を有する二次最大点を有する。これは、許可周波数帯
域外での最高使用搬送周波数によって、周波数に従い低
下する極めて弱い干渉が起こるだけであることを保証す
る。使用搬送周波数での零交差の必要条件は、システム
の前記直交性を保証する。

【００５９】適当なウィンドウを選ぶ場合、搬送周波数
として各第２の離散的周波数("bin": ビン）のみ使用す
ることが必要、且つ好適である。図３は、特に好適なウ
ィンドウ関数のフーリエ・スペクトルを示す図である。
以下に、ウィンドウ関数の例を示す。

【数４】

【００６０】ここで、ｎ＝０〜ＮＦＦＴ−１、Ｉ＝２
で、係数ｃ_iは、ｃ₀＝０．５０９３、ｃ₁＝−０．４９
４１、ｃ₂＝０．００５９である。

【００６１】上記の時間ウィンドウを使う場合、時間期
間における各信号ブロックの最初と最後が受けるエネル
ギーは極めて僅かであることは明らかである。従って、
データ伝送速度を上げるため、信号ブロックを重複させ
ることができる。前記ウィンドウ関数を使う場合、使用
可能搬送波を半分にすることに繋がり、データ伝送速度
は、例えば、およそ１５３ｋｂｉｔ／ｓである。このデ
ータ伝送速度は、信号ブロックの重なり率が約６％の場
合、搬送周波数がリターン・チャンネル及び同期チャン
ネルに占められて、伝送チャンネルの搬送波数が９６に
減少した場合でさえ、維持可能である。

【００６２】本発明のデータ伝送方法により、電力ネッ
トワーク上で、ＩＳＤＮデータ伝送速度が可能となる。
給電は、トランスデューサ（変換器）４により実行さ
れ、変換器４は二方向に動作し、電気ネットワークから
の電気的分離をもたらす。変換器４により、５０Ｈｚの
ライン周波数に対してフィルタリングが行われ、一方、
使用周波数帯域に対して良好な伝送特性が提供される。

【００６３】アナログ受信側上のアナログ帯域フィルタ
ーにより、周波数の下及び上に現れる電力線妨害を抑制
することが望ましい。これにより、ＡＤ変換器３のダイ
ナミック・レンジが広がり、データの安全保護性が向上
する。

【００６４】本発明のデータ伝送方法の別の実施例で
は、時間ウィンドウに代わり、ディジタル・フィルター
が使用される。このディジタル・フィルターは、各使用
周波数帯域外で、少なくとも−３０ｄＢの減衰率を有す
る。このため、二値符号化データが、シフト・レジスタ
ー内で遅延され、所定の係数列で加重される。この手順
は、時間空間のコンボルーションとして数学的に表すこ
とができ、周波数空間での乗法に対応する。

【００６５】信号位相を変化しないよう維持するため、
全体長が奇数となるよう、長さｍ（ｋ＝０，．．．，
ｍ）の対称係数ｃ_k＝ｃ_-kを有するディジタル・フィル
ターが利用される。ｍ＝３００の場合の適当な係数が図
４に示され、その詳細は、次の表に列状に示される。

【００６６】 -5.7206581e-004 -1.8883509e-004 -1.3812248e-003 -2.4501353e-004 -1.1491986e-004 1.1924051e-003 -1.9397956e-004 8.8512726e-005 2.0450193e-003 -6.5246694e-004 3.9113510e-004 -4.9091997e-005 -1.1427863e-003 5.9976039e-004 -2.5300484e-003 -5.8692698e-004 4.0720712e-004 -2.1355571e-003 5.8269472e-004 -3.1645605e-004 1.0359616e-003 1.2625981e-003 -1.1299172e-003 3.4686463e-003 5.8538205e-004 -1.2054011e-003 2.3017076e-003 -6.9169227e-004 -1.3528925e-004 -1.3033846e-003 -1.3468396e-003 1.3545552e-003 -3.5122424e-003 -7.5528505e-004 1.8587274e-003 -2.1850732e-003 2.9639892e-004 6.7259262e-004 9.0952017e-004 8.0151216e-004 -1.2585072e-003 2.4627466e-003 3.9699620e-004 -2.1189607e-003 1.4310228e-003 -2.4808942e-004 -1.0485711e-003 -2.7456300e-004 -4.7205069e-004 8.8546085e-004 -6.5254342e-004 -1.6871675e-004 1.7906968e-003 -5.8866178e-005 1.1954296e-004 9.3185602e-004 -1.9595068e-004 4.8249418e-005 -5.6125928e-004 -1.2983829e-003 -2.6101927e-004 -1.0835291e-003 -1.5613938e-003 -3.3020368e-004 -3.4883234e-004 2.7904244e-004 -2.0472460e-005 4.5184378e-004 2.6880755e-003 3.8970417e-004 2.6345840e-004 2.7515699e-003 4.3834266e-004 -5.2915329e-004 -1.6720590e-004 6.4005096e-005 -6.6666764e-004 -3.1712000e-003 -4.2309072e-004 2.6816522e-004 -2.9545126e-003 -6.0175596e-004 1.2272745e-003 2.5905611e-004 -3.8739820e-004 9.5649248e-004 2.8301079e-003 4.6138426e-005 -3.9611280e-004 1.9674523e-003 4.2118721e-004 -1.3997825e-003 -9.6554591e-004 5.8352086e-004 -1.0289918e-003 -2.1774708e-003 4.1354023e-004 1.5662340e-004 -1.8044619e-004 -8.3048494e-005 8.2505934e-004 2.3128749e-003 -6.9646685e-004 5.3771481e-004 1.7537382e-003 -9.4469312e-004 1.1916583e-004 -1.6618783e-003 -4.9207857e-004 2.8219819e-004 -3.9116903e-003 4.5243859e-004 5.0755568e-004 -1.8681748e-003 1.1160296e-003 -1.9499312e-004 2.7500891e-003 8.7905292e-004 -1.5439576e-003 5.0320083e-003 -1.0826943e-004 -1.8485719e-003 2.3383240e-003 -9.7689600e-004 -5.3147447e-005 -2.7012508e-003 -1.0076075e-003 2.4508758e-003 -5.0632262e-003 -2.7389275e-004 2.9141738e-003 -2.6853982e-003 4.8580966e-004 3.8026469e-004 1.6806345e-003 6.8226971e-004 -2.7916392e-003 3.8149135e-003 3.4582014e-004 -3.2553461e-003 2.3947188e-003 -5.8753882e-005 -4.4836932e-004 -3.5753938e-004 -2.2054644e-004 2.6046884e-003 -1.7500720e-003 -1.7985551e-004 2.6526237e-003 -1.3548594e-003 -1.4035916e-004 -8.6796412e-005 -5.5586116e-004 -1.6534956e-004 -2.2532074e-003 -2.7455280e-004 -6.4515341e-005 -3.4765908e-003 -1.1065689e-002 6.5572114e-004 -1.0152386e-003 7.0746314e-003 1.3769471e-003 6.5120155e-004 2.2883681e-002 1.1107223e-003 -7.9285955e-004 1.7424102e-002 -1.3390026e-004 -2.3296775e-003 -6.8088693e-003 -1.1816987e-003 -2.5193695e-004 -2.5604719e-002 -1.1320028e-003 3.9964971e-003 -1.8902197e-002 -4.1494368e-004 4.9910828e-003 6.0803642e-003 -2.9049744e-005 4.4074492e-004 2.2271718e-002 -6.7042618e-005 -5.0865625e-003 1.3345950e-002 3.2018846e-004 -5.2996085e-003 -7.9739034e-003 1.4046909e-003 -8.5335508e-005 -1.5674439e-002 1.9834104e-003 4.1126968e-003 -1.7299670e-003 6.6707031e-004 2.4505713e-003 1.4515715e-002 -2.0471120e-003 -1.9603620e-003 1.0351959e-002 -3.6800139e-003 -2.1542202e-003 -1.1607475e-002 -2.2310198e-003 2.9227786e-003 -2.4939977e-002 1.4561693e-003 5.9698528e-003 -1.0296811e-002 4.2173485e-003 5.7764499e-004 2.0388998e-002 3.5902392e-003 -8.9828325e-003 3.5179737e-002 1.3674443e-004 -1.0942025e-002 1.6636875e-002 -3.2399812e-003 -1.8830792e-004 -1.9126937e-002 -4.0128055e-003 1.3507623e-002 -3.9204227e-002 -1.9552554e-003 1.4848815e-002 -2.6642377e-002 1.1734858e-003 6.4794904e-004 5.8209885e-003 3.2486644e-003 -1.5026286e-002 -3.1649699e-002 3.0845921e-003 -1.5630872e-002 3.4582266e-002 9.0191449e-004 -6.9023696e-004 1.6580750e-002 -1.8096614e-003 1.3505080e-002 -1.0701205e-002 -3.0654354e-003 1.2306193e-002 -3.4299867e-002 -1.8578166e-003 -1.0696838e-003 -4.0916315e-002 -1.0317448e-002 7.0153243e-004 -5.7111228e-003 -2.0320220e-002 2.1274065e-003 5.0357831e-003 2.2240257e-002 1.0884861e-003 7.3462861e-003 5.8449238e-002 -9.1262107e-004 -1.7374073e-003 5.3462860e-002 -1.0940983e-003 -1.0048169e-002 4.0563896e-004 1.0900254e-003 -5.8465670e-003 -6.2440440e-002 2.7491191e-003 7.0836600e-003 -7.8841479e-002 8.1375007e-004 1.3621376e-002 -2.7674439e-002 -3.6373661e-003 5.6048436e-003 5.0944518e-002 -5.5929817e-003 -8.3111476e-003 8.8338567e-002 -1.6275432e-003 -1.3134057e-002 5.0944518e-002 5.3088262e-003 -5.0698099e-003 -2.7674439e-002 8.0829991e-003 5.3332189e-003 -7.8841479e-002 3.0355823e-003 7.2692955e-003 -6.2440440e-002 -5.3823460e-003 2.3291441e-003 4.0568396e-004 -8.8342702e-003 -4.6569256e-005 5.3462860e-002 -3.9691962e-003 2.9559234e-003 5.8449238e-002 3.9988673e-003 3.4460166e-003 2.2240257e-002 7.1475487e-003 -4.7767276e-003 -2.0320220e-002 3.3844692e-003 -1.4357897e-002 -4.0916315e-002 -2.0730409e-003 1.3505080e-002 -3.4299867e-002 -1.0701205e-002 -6.9023696e-004 -1.8096614e-003 1.6580750e-002 -1.5630872e-002 9.0191449e-004 3.4582266e-002 -1.5026286e-002 3.0845921e-003 3.1649699e-002 6.4794904e-004 3.2486644e-003 5.8209885e-003 1.4848815e-002 1.1734858e-003 -2.6642377e-002 1.3507623e-002 -1.9552554e-003 -3.9204227e-002 -1.8830792e-004 -4.0128055e-003 -1.9126937e-002 -1.0942025e-002 -3.2399812e-003 1.6636875e-002 -8.9828325e-003 1.3674443e-004 3.5179737e-002 5.7764499e-004 3.5902392e-003 2.0388998e-002 5.9695528e-003 4.2173485e-003 -1.0296811e-002 2.9227786e-003 1.4561693e-003 -2.4939977e-002 -2.1542202e-003 -2.2310198e-003 -1.1607475e-002 -1.9603620e-003 -3.6800139e-003 1.0351959e-002 2.4505713e-003 -2.0471120e-003 1.4515715e-002 4.1126968e-003 6.6707031e-004 -1.7299670e-003 -8.5335508e-005 1.9834104e-003 -1.5674439e-002 -5.2996085e-003 1.4046909e-003 -7.9739034e-003 -5.0865625e-003 3.2018846e-004 1.3345950e-002 4.4074492e-004 -6.7042618e-005 2.2271718e-002 4.9910828e-003 -2.9049744e-005 6.0803642e-003 3.9964971e-003 -4.1494368e-004 -1.8902197e-002 -2.5193695e-004 -1.1320028e-003 -2.5604719e-002 -2.3296775e-003 -1.1816987e-003 -6.8088693e-003 -7.9285955e-004 -1.3390026e-004 1.7424102e-002 6.5120155e-004 1.1107223e-003 2.2883681e-002 -1.0152356e-003 1.3769471e-003 7.0476314e-003 -3.4765908e-003 6.5572114e-004 -1.1065689e-002 -2.0730409e-003 -6.4515341e-005 -1.4357897e-002 3.3844692e-003 -2.7455280e-004 -4.7767276e-003 7.1475487e-003 -5.5586116e-004 3.4460166e-003 3.9988673e-003 -1.3548594e-003 2.9559234e-003 -3.9691962e-003 -1.7500720e-003 -4.6569256e-005 -8.3342702e-003 -3.5753938e-003 2.3291441e-003 -5.3823460e-003 2.3947188e-003 7.2692955e-003 3.0355823e-003 3.8149135e-003 5.3332189e-003 8.0829991e-003 1.6806345e-003 -5.0698099e-003 5.3088262e-003 -2.6853982e-003 -1.3134057e-002 -1.6275432e-003 -5.0632262e-003 -8.3111476e-003 -5.5929817e-003 -2.7012508e-003 5.6048436e-003 -3.6373661e-003 2.3383240e-003 1.3621376e-002 8.1375007e-004 5.0320083e-003 7.0836600e-003 2.7491191e-003 2.7500891e-003 -5.8465670e-002 1.0900254e-003 -1.8681748e-003 -1.0048169e-002 -1.0940933e-003 -3.9116903e-003 -1.7374073e-003 -9.1262107e-004 -1.6618783e-003 7.3462861e-003 1.0884861e-003 1.7537382e-003 5.0357831e-003 2.1274065e-003 2.3128749e-003 -5.7111228e-003 7.2153243e-004 -1.8044619e-004 -1.0317448e-002 1.8578166e-003 -2.1774708e-003 -1.0696838e-003 3.0654354e-003 -9.6554591e-004 1.2306193e-002 9.5649248e-004 1.9674523e-003 2.8301079e-003 1.2272745e-003 -3.8739820e-004 2.5905611e-004 2.6816522e-004 -6.0175596e-004 -2.9545126e-003 -6.6666764e-004 -4.2309072e-004 -3.1712000e-003 -5.2915829e-004 6.4005096e-005 -1.6720590e-004 2.6345840e-004 4.3834266e-004 2.7515699e-003 4.5184378e-004 3.8970417e-004 2.6880755e-003 -3.4888234e-004 -2.0472460e-005 2.7904244e-004 -1.0835291e-003 -3.3020368e-004 -1.5613939e-003 -5.6125928e-004 -2.6101927e-004 -1.2983829e-003 9.3185602e-004 4.8294918e-005 -1.9595068e-004 1.7906968e-003 1.1954296e-004 -5.8866178e-005 8.8546085e-004 -1.6871675e-004 -6.5254342e-004 -1.0485711e-003 -4.7205069e-004 -2.7456300e-004 -2.1189607e-003 -2.4808942e-004 1.4310228e-003 -1.2585072e-003 3.9699620e-004 2.4627466e-003 6.7259262e-004 8.0151216e-004 9.0952017e-004 1.8587274e-003 2.9639892e-004 -2.1850732e-003 1.3548552e-003 -7.5528505e-004 -3.5122424e-003 -1.3528925e-004 -1.3468396e-003 -1.3033846e-003 -1.2054011e-003 -6.9169227e-004 2.3017076e-003 -1.1299172e-003 5.8568205e-004 3.4686463e-003 -3.1645605e-004 1.2625981e-003 1.0359616e-003 4.0720712e-004 5.8269472e-004 -2.1355571e-003 5.9976039e-004 -5.8692698e-004 -2.5300484e-003 3.9113510e-004 -1.1427863e-003 -4.9091997e-005 8.8512726e-005 -6.5246694e-004 2.0450193e-003 -1.1491986e-004 -1.9397956e-004 1.1924051e-003 -1.8883509e-004 -2.4501353e-004 -1.3812248e-003 -1.6534956e-004 -5.7206581e-004 -2.2532074e-003 -1.4035916e-004 -8.6796412e-005 -1.7985551e-004 2.6526237e-003 -2.2054644e-004 2.6046884e-003 -5.8753882e-005 -4.4836932e-004 3.4582014e-004 -3.2553461e-003 6.8226971e-004 -2.7916382e-003 4.8580966e-004 3.8026469e-004 -2.7389275e-004 2.9141738e-003 -1.0076075e-003 2.4508758e-003 -9.7689600e-004 -5.3147447e-005 -1.0826943e-004 -1.8485719e-003 8.7905292e-004 -1.5439576e-003 1.1160296e-003 -1.9499312e-004 4.5243859e-004 5.0755568e-004 -4.9207857e-004 2.8313819e-004 -9.4469312e-004 1.1916883e-004 -6.9646685e-004 5.3771481e-004 -8.3048494e-005 8.2505934e-004 4.1354023e-004 1.5662340e-004 5.8352086e-004 -1.0289918e-003 4.2118721e-004 -1.3997825e-003 4.6138426e-005 -3.9611280e-004

【００６７】上記使用のディジタル・フィルターによ
り、各離散的周波数（ビン）を搬送周波数として採用す
ることが可能となり、直交性をできるだけ良好に維持す
ることが可能となる。ディジタル・フィルターの特性に
より、許可周波数帯域外の周波数に対して、データ伝送
における減衰必要条件を十分に満たすことができる。

【００６８】フィルタリングは、結果的に信号ブロック
の時間拡大に繋がることから、時間ウィンドウとは対照
的に如何なる重複も不可能であるが、信号ブロック間の
時間分離は必要である。この時間分離長さは、ブロック
期間のおよそ１０％に相当する。

【００６９】ディジタル・フィルターの使用は、伝送チ
ャンネルの信号対雑音比が低い場合、特に効果的であ
る。

【００７０】転送対象の信号ブロック上に、それぞれウ
ィンドウ関数及びディジタル・フィルターを適用する本
発明のデータ伝送によれば、電気ネットワークを伝送チ
ャンネルとして使う場合、ＩＳＤＮのデータ伝送速度が
可能となり、一方では、ヨーロッパ基準を維持できる。

【００７１】

【発明の効果】本発明のデータ伝送方法によれば、使用
周波数帯域外への干渉を生ずることなく、高速なデータ
伝送速度で狭周波数帯域内で動作することできる。従っ
て、特に電力ネットワーク用のデータ伝送方法として有
用であり、また、各国固有の標準を遵守するすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例として、本発明の電気ネットワーク
上のデータ伝送に適当な構成を示す図。

【図２】方形ウィンドウのフーリエ・スペクトラムを示
す図。

【図３】本発明のウィンドウ関数のフーリエ・スペクト
ラムを示す図。

【図４】本発明のディジタルフィルタの係数ｃ_k を示す
図。

【符号の説明】

１ ディジタル信号プロセッサ ２ ＤＡ変換器 ３ ＡＤ変換器 ４ トランスデューサ ５ 電力ネットワーク

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交周波数分割多重方法（ＯＦＤＭ）に
   より、１つ又は幾つかの個別の周波数帯域内で、符号化
   データが数個の搬送周波数上にブロック変調され、ま
   た、データブロックに対応し、フーリエ逆変換により得
   られる信号が所定の期間（Ｔ）受信機に転送され、そし
   て各信号が信号ブロックとして時間的に継続する、例え
   ば電気ネットワークにおけるデータ伝送方法であり、 各信号が伝送前にウィンドウ関数により乗算され、ウィ
   ンドウ関数のフーリエ変換の絶対値が、各使用搬送周波
   数で零交差を有し、主最大点に対して少なくとも−３０
   ｄＢの減衰を持つ二次最大点を有することを特徴とする
   データ伝送方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のデータ伝送方法におい
   て、フーリエ変換の絶対値が少なくとも搬送波としての
   第２周波数毎に零交差を有するウィンドウ関数が使用さ
   れることを特徴とするデータ伝送方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のデータ伝送方法
   において、フーリエ変換絶対値が、第２の二次最大点以
   降、主最大点に対して少なくとも−５０ｄＢ〜−６０ｄ
   Ｂの減衰を持つ二次最大点を有するウィンドウ機能が使
   用されることを特徴とするデータ伝送方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１つに記載のデ
   ータ伝送方法において、次の式で表す関数が、ウィンド
   ウ関数として使用され、 【数１】 ここで、ｎ＝０，．．．，ＮＦＦＴ−１であり、ＮＦＦ
   Ｔは、フーリエ逆変換に使われる点の数を示し、係数ｃ
   _iは、Ｉ＝２の場合、ｃ₀＝０．５０９３、ｃ₁＝−０．
   ４９４１、ｃ₂＝０．００５９として選ばれることを特
   徴とするデータ伝送方法。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１つに記載のデ
   ータ伝送方法において、データが直交振幅変調（ＱＡ
   Ｍ）により符号化されることを特徴とするデータ伝送方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１から５の何れか１つに記載のデ
   ータ伝送方法において、ヨーロッパ標準（Ｃｅｎｅｌｅ
   ｃＥＮ５００６５）の１つ以上の帯域、特に前記標準の
   内、それぞれ９５〜１２５ｋＨｚ、１４０〜１４８．５
   ｋＨｚの範囲のＢ帯域及びＤ帯域が周波数帯域として使
   用されることを特徴とするデータ伝送方法。
7. 【請求項７】 請求項１から６の何れか１つに記載のデ
   ータ伝送方法において、前記信号は低電圧分配ネットワ
   ークにおいて転送されることを特徴とするデータ伝送方
   法。
8. 【請求項８】 請求項１から７の何れか１つに記載のデ
   ータ伝送方法において、前記信号は周波数空間内でディ
   ジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により生成され、フー
   リエ逆変換により時間空間に変換され、そこでウィンド
   ウ関数により逓倍され、その後ＤＡ変換器により変換さ
   れ、伝送体内に供給されることを特徴とするデータ伝送
   方法。
9. 【請求項９】 請求項１から８の何れか１つに記載のデ
   ータ伝送方法において、各信号ブロックは時間的に重複
   して転送されることを特徴とするデータ伝送方法。
10. 【請求項１０】 請求項１から９の何れか１つに記載の
    データ伝送方法において、搬送周波数の数が、伝送チャ
    ンネル、リターン・チャンネル及び同期チャンネルの間
    に分配されることを特徴とするデータ伝送方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のデータ伝送方法に
    おいて、搬送周波数が各リターン・チャンネル及び同期
    チャンネルに使用されることを特徴とするデータ伝送方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１の何れか１つに記載
    のデータ伝送方法において、信号ブロックのデータが、
    例えばＢＣＨ符号化により、エラー訂正されることを特
    徴とするデータ伝送方法。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載のデータ伝送方法に
    おいて、伝送チャンネル及びリターン・チャンネルは、
    それぞれ数個の異なる、或いは同一の搬送周波数を有す
    ることを特徴とするデータ伝送方法。
14. 【請求項１４】 直交周波数分割多重方法（ＯＦＤＭ）
    により、１つ又は幾つかの特定周波数帯域内で、符号化
    データが数個の搬送周波数上にブロック変調され、ま
    た、データブロックに対応し、フーリエ逆変換により得
    られる信号が所定期間（Ｔ）受信機に転送され、そして
    個々の信号が信号ブロックとして時間的に継続する、例
    えば電気ネットワークにおけるデータ伝送方法におい
    て、 各信号は伝送前にディジタル・フィルターを通過し、デ
    ィジタル・フィルターはｋ＝−ｍ，．．．，
    ０，．．．，ｍ、ｃ_-k＝ｃ_k，とする奇数の係数ｃ_kを有
    し、ディジタル・フィルターの伝達関数が各使用周波数
    帯域境界外で、少なくとも−３０ｄＢ、好ましくは少な
    くとも−５０ｄＢの減衰を有するように、係数ｃ_kが選
    ばれることを特徴とするデータ伝送方法。