JP2002261662A - Power line communication apparatus and method thereof - Google Patents
Power line communication apparatus and method thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インピーダンス変
動、及びノイズの干渉が大きい伝送路、特に電力線を伝
送媒体に用いた通信装置とこれを用いた通信方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission line using a power line as a transmission medium, and more particularly to a communication apparatus using a power line as a transmission medium and having a large impedance variation and noise interference.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータなどの情
報機器の普及と情報処理能力の向上により、インターネ
ットや構内LANに代表される情報ネットワークの導入
が工場やビル、及び一般家庭にも急速に拡大している。
また、画像や音などをはじめとした大量のデータを高速
に伝送するニーズも高まっている。このようなネットワ
ークを構成する伝送媒体としては専用線,電話線,有線
テレビ(CATV)回線,無線、及び電力線がある。特
に電力線は、ユーザーとなる工場,ビル,家庭などの建
屋内外に極めて高い密度で張り巡らされており、電力線
を通信媒体とすることにより、新たな通信ケーブルを敷
設することなく通信ネットワークを構築できる。また、
家庭やオフィスに設置されているコンセントに通信機器
を接続すれば、簡単に通信ネットワークを構築できるメ
リットがある。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of information devices such as personal computers and the improvement of information processing capabilities, the introduction of information networks typified by the Internet and private LAN has rapidly expanded to factories, buildings, and ordinary households. I have.
There is also a growing need to transmit large amounts of data such as images and sounds at high speed. Transmission media that make up such networks include dedicated lines, telephone lines, cable television (CATV) lines, wireless, and power lines. In particular, power lines are laid at extremely high densities inside and outside buildings, such as factories, buildings, and homes as users. By using the power lines as a communication medium, a communication network can be constructed without laying a new communication cable. . Also,
If the communication device is connected to an outlet installed at home or office, there is an advantage that a communication network can be easily constructed.
【0003】電力線の通信装置は送信側と受信側の双方
において、電力線に供給されている商用電源系(100
ボルト,50Hzまたは60Hz)と通信の信号処理系
を分離するためにトランスやコンデンサなどの交流結合
素子を用いた結合手段を介して電力線に接続する。A power line communication device has a commercial power supply system (100
(Volts, 50 Hz or 60 Hz) and a signal processing system for communication are connected to a power line via a coupling means using an AC coupling element such as a transformer or a capacitor.
【0004】伝送路である電力線のインピーダンスは、
電力線の負荷、即ちはユーザーの電気機器の使用状況に
よって異なり、インピーダンスが大きく変動する。この
インピーダンス変動により、搬送波周波数帯域のインピ
ーダンスが著しく低下した場合には、搬送波の信号レベ
ルが減衰し通信装置で受信できないことがある。この
為、搬送波周波数帯域において受信信号レベルが大きく
なるような結合手段を用いるようにしている。[0004] The impedance of the power line, which is the transmission line, is
The impedance of the power line varies greatly depending on the load on the power line, that is, the usage condition of the electric device by the user. When the impedance in the carrier frequency band is significantly reduced due to the impedance fluctuation, the signal level of the carrier wave is attenuated and the communication device may not be able to receive the signal. For this reason, coupling means for increasing the received signal level in the carrier frequency band is used.
【0005】ところで特開2000−353991号公
報には、商用電源系と通信信号処理系を分離するトラン
スの1次側と2次側の結合度を特定することにより、電
力線のインピーダンスが送信時に低く、受信時に高くし
て、電力線のインピーダンス変動による影響を抑制した
電力線通信について記載されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-353991 discloses that the impedance of a power line is reduced during transmission by specifying the degree of coupling between a primary side and a secondary side of a transformer for separating a commercial power supply system and a communication signal processing system. This document describes power line communication in which the influence of power line impedance fluctuations is suppressed by increasing the level at the time of reception.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述のように電力線通
信では、個々のユーザーごとに多用な電気機器が負荷と
して接続され、それらの使用時間帯によってもインピー
ダンスが変動する。上記の公知例では、結合手段を構成
するトランスの結合度を特定する方法、いわば静的な方
法でインピーダンス変動に対応している。しかし、上述
のように電力線を使用するユーザーの負荷は多種多様で
あり、静的な手法では対応できるインピーダンス変動幅
には限界がある。また、将来的には想定外の負荷条件と
なる電気機器が開発され使用される可能性もあり、上記
公知例では常に受信時の電力線インピーダンスを高く維
持できず、通信に必要な信号レベルが得られないことが
考えられる。As described above, in power line communication, various electric devices are connected as loads for each user, and the impedance varies depending on the time of use. In the above-mentioned known example, a method of specifying the degree of coupling of the transformer constituting the coupling means, that is, a method of responding to the impedance variation by a static method. However, as described above, the load of the user using the power line is various, and there is a limit to the impedance fluctuation width that can be handled by the static method. Further, in the future, there is a possibility that electrical equipment with unexpected load conditions may be developed and used.In the above-mentioned known example, the power line impedance at the time of reception cannot always be kept high, and the signal level required for communication cannot be obtained. It is possible that it cannot be done.
【0007】また、昨今ではインバーターやスイッチン
グ電源などを搭載した電気機器が増加しているため、こ
れらの機器が接続される電力線にはノイズが重畳し易
い。これらのノイズの性質は、電気機器の種類や製造メ
ーカーによっての様々である。通常、ノイズ対策として
フィルタを設けるが、通信周波数において通信信号レベ
ルとノイズレベルとの差が小さい場合には、ノイズと共
に通信信号を減衰させるため対策が難しい。[0007] In recent years, since the number of electric devices equipped with an inverter, a switching power supply, and the like has increased, noise tends to be superimposed on a power line to which these devices are connected. The nature of these noises varies with the type of electrical equipment and the manufacturer. Usually, a filter is provided as a noise countermeasure, but when the difference between the communication signal level and the noise level is small at the communication frequency, the countermeasure is difficult because the communication signal is attenuated together with the noise.
【0008】上記従来例においては、ノイズの重畳につ
いては全く考慮されていない。即ち、電力線において
は、ユーザーごと、また時間帯ごとによって変動するイ
ンピーダンスとノイズが通信の妨げとなっている。In the above conventional example, no consideration is given to the superposition of noise. That is, in the power line, the impedance and the noise that fluctuate for each user and each time zone hinder communication.
【0009】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、その発明の目的は、電力線に大幅なインピーダンス
変動が発生した場合や経時的に変化するノイズが発生し
た場合にも安定した通信を可能とする電力線通信装置と
その通信方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide stable communication even when a large impedance fluctuation occurs in a power line or noise that changes with time occurs. It is an object of the present invention to provide a power line communication device and a communication method for the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的達成の為、本発
明は、電力線に複数の周波数成分からなる送信信号を出
力する変調部と前記電力線から受信信号を入力する復調
部を備えた通信装置またはこれを用いた通信方法であっ
て、(1)前記変調部から出力したテスト信号をモニタ
信号として前記復調部に入力し、該モニタ信号と前記テ
スト信号の周波数成分ごとに信号レベルを比較し、前記
モニタ信号の信号レベルが周波数成分ごとに前記テスト
信号の信号レベル以上となるように信号レベルを補正し
た送信信号を出力すること、或いは(2)電力線に重畳
した通信周波数帯域のノイズレベルを周波数成分ごとに
測定し、該ノイズレベルと前記送信信号のレベルとの比
が各周波数成分で予め定めたしきい値以上となる送信信
号を前記変調部から出力することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention provides a communication apparatus comprising a modulator for outputting a transmission signal comprising a plurality of frequency components to a power line and a demodulator for inputting a reception signal from the power line. Or a communication method using the same, wherein (1) a test signal output from the modulator is input as a monitor signal to the demodulator, and a signal level is compared for each frequency component of the monitor signal and the test signal. Outputting a transmission signal whose signal level has been corrected so that the signal level of the monitor signal is equal to or higher than the signal level of the test signal for each frequency component, or (2) reducing the noise level of the communication frequency band superimposed on the power line. Measurement is performed for each frequency component, and a transmission signal whose ratio between the noise level and the transmission signal level is equal to or greater than a predetermined threshold value for each frequency component is transmitted to the modulation unit. And outputs.
【0011】すなわち上記目的を達成するために、本発
明の一態様によれば、電力線に複数の周波数成分を有す
る送信信号を出力する変調部と上記電力線から受信信号
を入力する復調部を有する電力線通信装置であって、各
周波数成分で所定の信号レベルとしたテストデータを出
力するテストデータ発生部と、テストデータを送信信号
として上記変調部から出力し、送信信号を結合回路を介
してモニタ信号として上記復調部に入力して復調し、復
調したモニタ信号のレベルと上記テストデータの信号レ
ベルが各周波数成分等レベル以上となる補正データ出力
する比較補正部とを備え、上記変調部で補正データに基
づき送信信号の各周波数成分ごとに信号レベルを変化さ
せて送信信号を出力することを特徴とする電力線通信装
置が提供される。That is, according to one aspect of the present invention, a power line having a modulator for outputting a transmission signal having a plurality of frequency components to a power line and a demodulator for inputting a received signal from the power line. A communication device, comprising: a test data generation unit that outputs test data having a predetermined signal level at each frequency component; and a test signal output from the modulation unit as test data as a transmission signal. A demodulation unit which inputs and demodulates the demodulated signal; and a comparison / correction unit which outputs correction data in which the level of the demodulated monitor signal and the signal level of the test data are equal to or higher than the level of each frequency component. The power line communication device is characterized in that the signal level is changed for each frequency component of the transmission signal based on the transmission signal and the transmission signal is output.
【0012】また第2の態様によれば、電力線に複数の
周波数成分からなる送信信号を出力する変調部と上記電
力線から受信信号を入力する復調部を有する電力線通信
装置であって、電力線に重畳したノイズレベルを周波数
成分ごとに測定し上記送信信号が各周波数成分でノイズ
レベルより予め定めた規定レベル以上となる補正データ
を出力するノイズレベル判定部を備え、上記変調部で補
正データに基づき送信信号の各周波数成分ごとに信号レ
ベルを変化させて送信信号を出力することを特徴とする
電力線通信装置が提供される。According to a second aspect, there is provided a power line communication apparatus having a modulation unit for outputting a transmission signal including a plurality of frequency components to a power line and a demodulation unit for inputting a reception signal from the power line. A noise level determination unit that measures the noise level for each frequency component and outputs correction data in which the transmission signal is equal to or higher than a predetermined predetermined level from the noise level at each frequency component, and is transmitted based on the correction data by the modulation unit. A power line communication device characterized in that a signal level is changed for each frequency component of a signal to output a transmission signal.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。各図の番号の等しい部分は相当
部を示す。図1に、本発明による通信装置の一実施例を
示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The parts with the same numbers in each figure indicate the corresponding parts. FIG. 1 shows an embodiment of a communication device according to the present invention.
【0014】図1において、通信データの送受信元であ
る情報機器5a,5bは、例えばパーソナルコンピュー
タやネットワーク対応の家電品などを示す。通信装置1
0aと通信装置10bは同一の構成,機能を有している
ため、通信装置10bの詳細は省略している。情報機器
5aの送信データと受信データは通信装置10aによっ
て電力線4に送受信される。情報機器5bの送信データ
と受信データも同様に通信装置10bによって電力線4
に送受信される。通信装置10aは、信号処理回路1と
結合回路2からなる。情報機器5bからの送信データを
信号処理回路1で信号処理した送信信号を結合回路2a
を介して電力線4に出力する。結合回路2から電力線4
に出力された送信信号は、通信装置10bで受信され結
合回路(図示せず)と信号処理回路(図示せず)を経由
して受信データとして情報機器5bで入力する。一方、
情報機器5bから出力された送信データは、信号処理回
路(図示せず)と結合回路(図示せず)を介して電力線
4に出力される。この送信信号は、通信装置10aの結
合回路2で受信し受信信号として信号処理回路1で入力
し信号処理して受信データとなり情報機器5aで受信さ
れる。また、電力線4には、ある周波数帯域において通
信装置10aから見た電力線インピーダンスが低下する
ような周波数特性を有する電気機器6が電源端子6−
1,6−2を介して接続される。なお、図1においては
説明をわかりやすくするために通信装置を2台,電気機
器を1台としているが、通信装置が3台以上、電気機器
が2台以上でも同様である。In FIG. 1, information devices 5a and 5b as transmission / reception sources of communication data are, for example, personal computers and network-compatible home electric appliances. Communication device 1
0a and the communication device 10b have the same configuration and function, so the details of the communication device 10b are omitted. The transmission data and the reception data of the information device 5a are transmitted and received on the power line 4 by the communication device 10a. Similarly, the transmission data and the reception data of the information device 5b are also transmitted by the communication device 10b to the power line 4.
Is transmitted and received. The communication device 10a includes a signal processing circuit 1 and a coupling circuit 2. A transmission signal obtained by subjecting transmission data from the information device 5b to signal processing by the signal processing circuit 1 is combined into a coupling circuit 2a.
To the power line 4 via the Power line 4 from coupling circuit 2
The transmission signal output to the information device 5b is received by the communication device 10b, and is input to the information device 5b as reception data via a coupling circuit (not shown) and a signal processing circuit (not shown). on the other hand,
The transmission data output from the information device 5b is output to the power line 4 via a signal processing circuit (not shown) and a coupling circuit (not shown). The transmission signal is received by the coupling circuit 2 of the communication device 10a, input as a reception signal by the signal processing circuit 1, processed by the signal processing, becomes reception data, and is received by the information equipment 5a. The power line 4 is connected to an electric device 6 having a frequency characteristic such that the power line impedance seen from the communication device 10a in a certain frequency band is reduced.
They are connected via 1, 6-2. Although FIG. 1 shows two communication devices and one electric device for easy understanding, the same applies to three or more communication devices and two or more electric devices.
【0015】以下に通信装置10aについて具体的に説
明する。通信装置10aは、信号処理回路1と結合回路
2で構成するが、まず、結合回路2について説明する。
結合回路2は、トランス2−1,トランス2−1の電力
線4側に接続したコンデンサ2−2,2−3、およびト
ランス2−1の信号処理回路1側に接続した直流カット
用のコンデンサ2−4で構成する。コンデンサ2−2,
2−3はトランス2−1のコイルL1により、商用電源
周波数(50Hzまたは60Hz)を遮断するフィルタ
の機能を果たす。トランス2−1と信号処理回路1は、
トランス2−1の端子2−1−1から受信信号を出力
し、端子2−1−2に送信信号を入力するように接続す
る。なお、トランス2−1の端子2−1−3はグランド
レベルに接地する。Hereinafter, the communication device 10a will be specifically described. The communication device 10a includes a signal processing circuit 1 and a coupling circuit 2. First, the coupling circuit 2 will be described.
The coupling circuit 2 includes capacitors 2-2 and 2-3 connected to the power line 4 of the transformer 2-1 and the transformer 2-1 and a DC cut capacitor 2 connected to the signal processing circuit 1 of the transformer 2-1. -4. Capacitor 2-2,
2-3 functions as a filter that cuts off the commercial power frequency (50 Hz or 60 Hz) by the coil L1 of the transformer 2-1. The transformer 2-1 and the signal processing circuit 1
A connection is made so that a reception signal is output from a terminal 2-1-1 of the transformer 2-1 and a transmission signal is input to a terminal 2-1-2. The terminal 2-1-3 of the transformer 2-1 is grounded to the ground level.
【0016】トランス2−1のコイルL1,L2,L3
の巻数比は送信信号と受信信号のレベルによって決め
る。例えば、送信信号レベルを2倍にして電力線4に出
力するようにするにはコイルL3対コイルL1の巻数比
を1対2、電力線4からの受信信号レベルを等倍で受信
するにはコイルL2とコイルL3の和とコイルL1の巻
数比を1対1にする。信号処理回路1から出力する送信
信号は、結合回路2のトランス2−1のコイルL3から
L1に伝播し電力線4に出力されるが、同時にコイルL
1からコイルL2にも伝播する。コイルL1の両端には
電力線4と電気機器6,通信装置10bによって決まる
インピーダンス(電力線インピーダンスと呼ぶ)が接続
されているものと考えることができる。The coils L1, L2, L3 of the transformer 2-1
Is determined by the levels of the transmission signal and the reception signal. For example, in order to double the transmission signal level and output it to the power line 4, the ratio of the turns of the coil L3 to the coil L1 is 1: 2, and to receive the reception signal level from the power line 4 at the same magnification, the coil L2 And the turn ratio of the sum of the coil L3 and the coil L1 is 1: 1. The transmission signal output from the signal processing circuit 1 propagates from the coils L3 to L1 of the transformer 2-1 of the coupling circuit 2 and is output to the power line 4, but at the same time, the coil L
1 also propagates to the coil L2. It can be considered that both ends of the coil L1 are connected to an impedance (referred to as a power line impedance) determined by the power line 4, the electric device 6, and the communication device 10b.
【0017】電力線インピーダンスは、通信装置10b
のインピーダンスを通信周波数帯域において高い値とな
るように設計すると、電力線4と電気機器6によって決
まる。このことから、信号処理回路1が出力した送信信
号は、トランス2−1のコイルL3からコイルL1へ伝
播するときに電力線インピーダンスの影響を受けながら
コイルL2にも伝播する。即ち、信号処理回路1は、自
ら出力した送信信号に電力線インピーダンスの影響を受
けた信号を受信信号として入力できる(以下、自らの出
力信号に対する受信信号をモニタ信号と呼ぶ)。当然な
がら、この場合の送信信号とモニタ信号のレベルの関係
は、電力線インピーダンスとコイルL1,L2,L3の
巻数比によって決まる。The power line impedance is determined by the communication device 10b.
Is designed to have a high value in the communication frequency band, the impedance is determined by the power line 4 and the electric device 6. Therefore, the transmission signal output from the signal processing circuit 1 also propagates to the coil L2 while being affected by the power line impedance when propagating from the coil L3 of the transformer 2-1 to the coil L1. That is, the signal processing circuit 1 can input, as a reception signal, a signal affected by the power line impedance in a transmission signal output by itself (hereinafter, a reception signal corresponding to its own output signal is referred to as a monitor signal). Naturally, the relationship between the level of the transmission signal and the level of the monitor signal in this case is determined by the power line impedance and the turns ratio of the coils L1, L2, L3.
【0018】次に、信号処理回路1について説明する。
信号処理回路1は、ディジタル信号処理回路である。情
報機器5aの出力する送信データを送信するときには、
送信データを変調部1−1で複数の周波数成分を搬送波
として用いるような変調処理を行う。この変調処理に
は、例えば直交周波数分割多重変調(OFDM)やマル
チキャリアの位相変調などが挙げられる。変調部1−1
の出力信号は、ディジタル・アナログ変換器(D/A変
換器)1−3でアナログ信号に変換され、D/A変換器
1−3の出力信号を増幅器1−4で増幅した送信信号を
結合回路2に出力する。ここで、D/A変換器1−3と
増幅器1−4の信号レベルの基準がトランス2−1の端
子2−1−3と同一となるようにグランドに接地する。
なお、増幅器1−4はD/A変換器1−3の出力する信
号に対して周波数成分に関係なく一律にゲインをかける
ものである。Next, the signal processing circuit 1 will be described.
The signal processing circuit 1 is a digital signal processing circuit. When transmitting transmission data output from the information device 5a,
Modulation processing is performed on the transmission data by the modulator 1-1 using a plurality of frequency components as carrier waves. The modulation processing includes, for example, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and multicarrier phase modulation. Modulation section 1-1
Is converted into an analog signal by a digital / analog converter (D / A converter) 1-3, and the output signal of the D / A converter 1-3 is amplified by an amplifier 1-4 to be combined with a transmission signal. Output to the circuit 2. Here, the D / A converter 1-3 and the amplifier 1-4 are grounded so that the signal level reference is the same as the terminal 2-1-3 of the transformer 2-1.
The amplifier 1-4 applies a gain to the signal output from the D / A converter 1-3 regardless of the frequency component.
【0019】また、特定の送信データパターン(テスト
データ)を発生するテストデータ発生部1−2からは、
変調部1−1と比較補正部1−5に対してテストデータ
を出力する。変調部1−1では送信データとテストデー
タの変調処理を行うことになるが、送信データがないと
きにテストデータを変調処理する。ところで、他の通信
装置が送信した信号を受信するときには、結合回路2か
ら入力した受信信号をアナログ・ディジタル変換器(A
/D変換器)1−6でディジタル信号に変換して復調部
1−7で復調処理する。A/D変換器1−6の信号レベ
ルの基準はトランス2−1の端子2−1−3と同一とな
るようにグランドに接地する。A test data generator 1-2 for generating a specific transmission data pattern (test data) receives
Test data is output to the modulation section 1-1 and the comparison correction section 1-5. The modulation section 1-1 modulates the transmission data and the test data, but modulates the test data when there is no transmission data. When receiving a signal transmitted by another communication device, the received signal input from the coupling circuit 2 is converted into an analog-digital converter (A
/ D converter) 1-6, and converts the digital signal into a digital signal. The signal level reference of the A / D converter 1-6 is grounded so as to be the same as the terminal 2-1-3 of the transformer 2-1.
【0020】復調部1−7からは受信データを比較補正
部1−5と情報機器5aに出力する。比較補正部1−5
では、テストデータを入力した時に受信データとテスト
データのレベルを周波数成分ごとに比較し、その結果に
基づいて各周波数成分のレベルを補正する補正データを
変調部1−1に出力する。変調部1−1では、送信デー
タを変調処理するときに補正データから認識した周波数
成分ごとに信号レベルを加減して出力する。The demodulation section 1-7 outputs the received data to the comparison / correction section 1-5 and the information equipment 5a. Comparison correction section 1-5
Then, when test data is input, the levels of the received data and the test data are compared for each frequency component, and correction data for correcting the level of each frequency component is output to the modulation section 1-1 based on the result. The modulator 1-1 modulates and outputs a signal level for each frequency component recognized from the correction data when performing modulation processing on transmission data.
【0021】テストデータと補正データについて、具体
的な例である図2を用いて説明する。図2(a)はテス
トデータであり、通信周波数帯域の周波数f1〜f8に
おいて一定の信号レベルA0を設定する。テストデータ
は、変調部1−1,D/A変換器1−3,増幅器1−4
を経て送信信号として結合回路2に出力される。上述の
ように送信信号は、トランス2−1のコイルL3からL
1に伝播し、コイルL1において電力線インピーダンス
の影響を受け、コイルL2からモニタ信号として信号処
理回路1で入力する。The test data and the correction data will be described with reference to FIG. 2 which is a specific example. FIG. 2A shows test data in which a constant signal level A0 is set at frequencies f1 to f8 in the communication frequency band. The test data is supplied to the modulation unit 1-1, the D / A converter 1-3, and the amplifier 1-4.
And is output to the coupling circuit 2 as a transmission signal. As described above, the transmission signal is transmitted from coil L3 of transformer 2-1 to L3.
1 and is affected by the power line impedance in the coil L1, and is input as a monitor signal from the coil L2 by the signal processing circuit 1.
【0022】電力線インピーダンスが周波数f3,f
4,f5付近で低インピーダンスとなる特性を持つとす
ると、テストデータに対するモニタ信号を復調部1−7
で復調すると周波数f1〜f8に対する信号レベルの関
係は図2(b)のようになる。ただし、本例では説明を
わかり易くするため、コイルL1,L2,L3の夫々の
巻数比が1、増幅器1−4のゲインを1倍としている。
尚、巻数比が異なる場合には、信号レベルは巻数比に比
例し、増幅器1−4のゲインが1倍でない場合には信号
レベルをゲイン倍すれば良い。比較補正部1−5ではテ
ストデータの各周波数と信号レベルの関係(図2
(a))と、それに対するモニタ信号の各周波数と信号
レベルの関係(図2(b))を比較し、各周波数ごとに
信号レベルの増減を算出する。When the power line impedance is at frequencies f3 and f
4 and f5, the monitor signal corresponding to the test data is demodulated by the demodulator 1-7.
When demodulation is performed, the relationship of the signal level with respect to the frequencies f1 to f8 is as shown in FIG. However, in this example, in order to make the description easy to understand, the turns ratio of each of the coils L1, L2, and L3 is set to 1, and the gain of the amplifier 1-4 is set to 1.
If the turns ratio is different, the signal level is proportional to the turns ratio. If the gain of the amplifier 1-4 is not 1, the signal level may be multiplied by the gain. In the comparison and correction unit 1-5, the relationship between each frequency of the test data and the signal level (FIG. 2)
(A)) is compared with the relation between each frequency of the monitor signal and the signal level (FIG. 2B), and the increase / decrease of the signal level is calculated for each frequency.
【0023】図2(a)(b)では、周波数f3でレベ
ルC0、周波数f4でレベルC1、周波数f5でレベル
C2の減衰、他の周波数ではレベルの増減なしであるこ
とがわかる。換言すれば、変調部1−1において周波数
f3でレベルC0、周波数f4でレベルC1、周波数f
5でレベルC2を加算すれば、図2(b)の関係は図2
(a)の関係と等しくなる。これより比較補正部1−5
では、各周波数においてテストデータとモニタ信号の信
号レベルが等しくなるような補正データ、具体的には図
2(c)の情報を変調部1−1に出力する。変調部1−
1では、補正データから各周波数ごとに信号レベルを決
定し、それ以降の変調処理において各周波数ごとに信号
レベルを加減する。2 (a) and 2 (b), it can be seen that the level C0 at the frequency f3, the level C1 at the frequency f4, the level C2 at the frequency f5, and no increase or decrease at other frequencies. In other words, in the modulation section 1-1, the level C0 at the frequency f3, the level C1 at the frequency f4, and the frequency f
5 and the level C2 is added, the relationship of FIG.
(A). From this, the comparison correction section 1-5
Then, the correction data that makes the signal levels of the test data and the monitor signal equal at each frequency, specifically, the information of FIG. 2C is output to the modulation unit 1-1. Modulation unit 1-
In 1, the signal level is determined for each frequency from the correction data, and the signal level is adjusted for each frequency in the subsequent modulation processing.
【0024】尚、図2(a)に示したテストデータは各
周波数において一定の信号レベルA0としたが、一定で
なくても既知の信号レベルであれば、モニタ信号の各周
波数の信号レベルとの差が求められ、その差を補正デー
タとすれば良い。図1の実施例においては、受信信号を
直接A/D変換器1−6に入力しているが、受信信号の
信号レベルが通信周波数帯域全体で減衰することを考慮
して受信用増幅器を設ける場合には、復調部1−7の出
力する受信データには受信用増幅器のゲインがかかって
いる。このため、比較補正部1−5での比較においては
受信データに受信用増幅器のゲイン分の減衰を与える、
若しくはテストデータ発生部1−2が出力するテストデ
ータに受信用増幅器のゲインをかけて補正すれば良い。The test data shown in FIG. 2A has a constant signal level A0 at each frequency. However, if the signal level is not constant but is a known signal level, the signal level at each frequency of the monitor signal is determined. Is obtained, and the difference may be used as correction data. In the embodiment of FIG. 1, the received signal is directly input to the A / D converter 1-6, but a receiving amplifier is provided in consideration of the fact that the signal level of the received signal is attenuated over the entire communication frequency band. In this case, the reception data output from the demodulation unit 1-7 is multiplied by the gain of the reception amplifier. For this reason, in the comparison by the comparison correction unit 1-5, the received data is attenuated by the gain of the receiving amplifier.
Alternatively, the test data output from the test data generator 1-2 may be corrected by multiplying the test data by the gain of the receiving amplifier.
【0025】以上述べたように、本発明によれば、通信
周波数帯域内において周波数ごとに既知の信号レベルを
テストデータとして送信し、それに対して電力線インピ
ーダンスの影響で周波数ごとに信号レベルが変化したモ
ニタ信号を受信し、モニタ信号とテストデータとの信号
レベルの変化量から周波数ごとに信号レベルを補正する
ため、不特定多数の電気機器が電力線に接続され電力線
インピーダンスが変動しても送受信に必要な信号レベル
が得られ、安定した通信が実現できる。As described above, according to the present invention, a known signal level is transmitted as test data for each frequency within the communication frequency band, and the signal level changes for each frequency due to the influence of the power line impedance. Receives monitor signals and corrects the signal level for each frequency based on the change in signal level between the monitor signal and test data. Signal level and stable communication can be realized.
【0026】図3は本発明の第2の実施例を示したもの
である。これは電力線4に重畳したノイズを測定して、
送信データの信号レベルがノイズレベル以上になるよう
に補正する通信装置の例である。図1の通信装置と異な
るのは、テストデータ発生部と比較補正部を除外して、
受信データの有無を示す受信ステータスを復調部1−7
から変調部1−1に出力し、変調部1−1からのノイズ
測定指令によりA/D変換器1−6の出力信号をノイズ
レベル判定部1−8に入力し、判定結果をもとにした補
正データを変調部1−1に出力する構成としたことであ
り、他の構成や機能は図1と同一である。以下、具体的
に説明する。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. This measures the noise superimposed on the power line 4 and
This is an example of a communication device that corrects a signal level of transmission data to be equal to or higher than a noise level. The difference from the communication device of FIG. 1 is that the test data generation unit and the comparison correction unit are excluded,
The reception status indicating the presence / absence of reception data is indicated by a demodulation unit 1-7.
From the A / D converter 1-6 in response to a noise measurement command from the modulation unit 1-1, and to the noise level determination unit 1-8, based on the determination result. The modified data is output to the modulation unit 1-1, and the other configurations and functions are the same as those in FIG. Hereinafter, a specific description will be given.
【0027】変調部1−1では、送信データ、及び受信
データがない任意のタイミングでノイズ測定指令を出力
する。変調部1−1では、送信データがないことはそれ
を直接入力している変調部1−1で判定することは容易
であり、受信データがないことは受信ステータスによっ
て認識する。ノイズレベル判定部1−8では、ノイズ測
定指令を入力することにより、A/D変換器1−6でデ
ィジタル信号に変換した受信信号のレベルを測定する。The modulation section 1-1 outputs a noise measurement command at an arbitrary timing when there is no transmission data and no reception data. In the modulation section 1-1, it is easy to determine that there is no transmission data in the modulation section 1-1 that directly inputs the transmission data, and it is recognized from the reception status that there is no reception data. The noise level determination unit 1-8 measures the level of the received signal converted into a digital signal by the A / D converter 1-6 by inputting a noise measurement command.
【0028】上述のようにノイズ測定指令は送信データ
と受信データがないときに変調部1−1から出力される
ので、電力線4には自らの送信データ、他の通信機器か
らの受信データは存在していない。従ってノイズレベル
判定部1−8が測定する受信信号には、電力線に重畳し
たノイズのみが存在することになり、通信周波数帯域に
おけるノイズレベルを測定することができる。As described above, the noise measurement command is output from the modulation section 1-1 when there is no transmission data and no reception data. Therefore, the transmission line itself and the reception data from other communication devices exist on the power line 4. I haven't. Therefore, only the noise superimposed on the power line exists in the reception signal measured by the noise level determination unit 1-8, and the noise level in the communication frequency band can be measured.
【0029】一般に、通信を実現するためには、信号レ
ベルとノイズレベルの比(S/Nとよばれる)がしきい
値以上でなければならないのは周知である。従って、ノ
イズレベルが高い場合には、それに応じて送受信する信
号レベルを高くしなければならない。ノイズレベル判定
部1−8では、測定したノイズレベルと予め記憶してい
る変調部1−1の信号レベルを用いて各周波数成分ごと
にS/Nを求める。In general, it is well known that in order to realize communication, the ratio between the signal level and the noise level (called S / N) must be equal to or greater than a threshold. Therefore, when the noise level is high, the level of the signal transmitted and received must be increased accordingly. The noise level determination unit 1-8 calculates the S / N for each frequency component using the measured noise level and the signal level of the modulation unit 1-1 stored in advance.
【0030】その一例を図4(a)に示す。図示したよ
うに、S0はしきい値である。図4(a)から、しきい
値S0に対して、周波数f1,f5ではz3デシベル、
周波数f2ではz2デシベル、周波数f3,f4ではz
1デシベル、周波数f6,f7ではz4デシベル、周波
数f8ではz5デシベル、各々低いことがわかる。この
ため、S/Nがしきい値S0以上となるように、信号レ
ベルを増加させるような補正データを算出し変調部1−
1に出力する。図4(b)に、同図(a)に対する補正
データを示す。変調部1−1では、補正データにもとづ
いて信号レベルを、周波数f1,f5ではz3デシベ
ル、周波数f2ではz2デシベル、周波数f3,f4で
はz1デシベル、周波数f6,f7ではz4デシベル、
周波数f8ではz5デシベル、それぞれ増加させるよう
にする。FIG. 4A shows an example. As shown, S0 is a threshold value. From FIG. 4 (a), with respect to the threshold value S0, z3 dB is obtained at the frequencies f1 and f5.
Z2 dB at frequency f2, z at frequencies f3 and f4
It can be seen that the frequency is low by 1 dB, z4 dB at frequencies f6 and f7, and z5 dB at frequency f8. Therefore, correction data for increasing the signal level is calculated such that the S / N is equal to or greater than the threshold value S0, and the modulation unit 1-
Output to 1. FIG. 4B shows correction data for FIG. The modulation unit 1-1 sets the signal level based on the correction data to z3 dB at the frequencies f1 and f5, z2 dB at the frequency f2, z1 dB at the frequencies f3 and f4, and z4 dB at the frequencies f6 and f7.
At the frequency f8, the frequency is increased by z5 dB.
【0031】また、補正データは、最もS/Nの低い周
波数成分、図4(a)では周波数f8を基準に各周波数
において一律にz5デシベル増加させてもしきい値S0
以上を満足するが、周波数f3,f4では信号レベルが
大きくなり過ぎてD/A変換器1−3の入力レンジを超
える可能性がある。この場合には、図示していないが変
調部1−1からD/A変換器1−3の入力レンジを可変
するような処理を付加すれば良い。The correction data is a frequency component having the lowest S / N. In FIG. 4A, the threshold value S0 is obtained even if z5 dB is uniformly increased at each frequency with reference to the frequency f8.
However, at the frequencies f3 and f4, the signal level may become too large and exceed the input range of the D / A converter 1-3. In this case, although not shown, a process for changing the input range of the modulator 1-1 to the D / A converter 1-3 may be added.
【0032】以上述べたように、本発明によれば、電力
線に通信装置の送信信号と受信信号が伝播されていない
ときに、電力線に重畳したノイズを測定し、測定結果を
用いて通信周波数帯域内の各周波数成分におけるS/N
がしきい値以上となるように信号レベルを増加させるた
め、経時的に変化するノイズが発生しても安定した通信
が実現できる。As described above, according to the present invention, when the transmission signal and the reception signal of the communication device are not propagated on the power line, the noise superimposed on the power line is measured, and the communication frequency band is determined using the measurement result. S / N for each frequency component in
Since the signal level is increased so that is equal to or more than the threshold value, stable communication can be realized even if noise that changes over time occurs.
【0033】また、図1の実施例と図3の実施例を組み
合わせて、テストデータから得た補正データを用いた信
号レベルの加減と、S/Nをしきい値レベル以上にする
信号レベルの補正を同一の信号処理回路で実現すること
ができることは言うまでもない。この場合、電力線イン
ピーダンス変動とノイズの影響を同時に補正できる。Also, the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3 are combined to adjust the signal level using the correction data obtained from the test data and to adjust the signal level to make the S / N equal to or higher than the threshold level. It goes without saying that the correction can be realized by the same signal processing circuit. In this case, the influence of the power line impedance fluctuation and the noise can be corrected simultaneously.
【0034】図5は本発明の第3の実施例を示したもの
である。図1の通信装置と異なるのは、復調部1a−7
の出力する受信データをテストデータ検出部1a−9に
入力し、受信データがテストデータであることを検出し
たときに検出信号を比較補正部1a−5で、テストデー
タ発生部1a−2から入力したテストデータと受信デー
タとを比較して、各周波数ごとに信号レベルを加減する
補正データを変調部1a−1に出力することである。他
の構成や機能は図1と同一である。FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The difference from the communication device of FIG.
Is input to the test data detector 1a-9, and when it is detected that the received data is test data, the detection signal is input from the test data generator 1a-2 by the comparison corrector 1a-5. The test data thus received is compared with the received data, and correction data for adjusting the signal level for each frequency is output to the modulator 1a-1. Other configurations and functions are the same as those in FIG.
【0035】図5の実施例では、図1の場合と同様にテ
ストデータ発生部1a−2から出力されたテストデータ
は、変調部1a−1,D/A変換器1a−3,増幅器1
a−4を経て送信信号として送信される。この送信信号
は、上述のようにモニタ信号として自らの復調部1a−
7で受信できるが、他の通信装置10bでも受信信号と
して受信できる。ここで、通信装置10bは通信装置1
0aと全く同一の構成と機能を有しているので、詳細の
説明は省略する。通信装置10bの信号処理回路1bで
受信した受信信号は、A/D変換器1b−6と復調部1
b−7を経て受信データとして出力される。この受信信
号が他の通信装置10aが送信したテストデータである
場合には、テストデータ検出部1b−9でそれを検出す
る。具体的な検出方法としては、テストデータを送信す
る通信装置においてテストデータの先頭にテストデータ
を示す特定のパターンデータ(ヘッダー)を付加し、他
の通信装置でヘッダーの有無を監視する技術が知られて
いる。In the embodiment shown in FIG. 5, the test data output from the test data generator 1a-2 is supplied to the modulator 1a-1, the D / A converter 1a-3, and the amplifier 1 as in the case of FIG.
The signal is transmitted as a transmission signal via a-4. As described above, this transmission signal is used as a monitor signal by its own demodulation unit 1a-
7, but can also be received as a received signal by the other communication device 10b. Here, the communication device 10b is the communication device 1
Since it has exactly the same configuration and function as Oa, detailed description is omitted. The received signal received by the signal processing circuit 1b of the communication device 10b is converted into an A / D converter 1b-6 and a demodulator 1b.
The data is output as received data via b-7. If the received signal is test data transmitted by another communication device 10a, the test data is detected by the test data detection unit 1b-9. As a specific detection method, a technique is known in which a communication device that transmits test data adds specific pattern data (header) indicating the test data to the head of the test data, and another communication device monitors the presence or absence of the header. Have been.
【0036】本実施例においても、テストデータ検出部
1b−9によるテストデータの検出にはヘッダーの監視
を用いることができる。比較補正部1b−5において、
テストデータ検出部1b−9からの検出信号を入力する
と、テストデータ発生部1b−2の出力するテストデー
タと受信データを比較する。テストデータ発生部1b−
2には、他の通信装置10aのテストデータ発生部1a
−2と同一のテストデータを発生させるようにしている
ため、比較補正部1b−5では図1の比較補正部1−5
と同様に補正データの変調部1b−1に出力することが
可能である。以下、変調部1b−1による信号レベルの
加減も図1と同様である。また、比較補正部1b−5の
出力する補正データを復調部1b−7に入力することに
より、復調時に周波数成分ごとに信号レベルを加減する
ような応用も容易に考えられる。Also in this embodiment, header detection can be used for test data detection by the test data detection section 1b-9. In the comparison correction unit 1b-5,
When the detection signal from the test data detection section 1b-9 is input, the test data output from the test data generation section 1b-2 is compared with the received data. Test data generator 1b-
2 includes a test data generator 1a of another communication device 10a.
Since the same test data as that of FIG. 2 is generated, the comparison and correction unit 1b-5 performs the comparison and correction unit 1-5 of FIG.
In the same manner as described above, the correction data can be output to the modulation unit 1b-1. Hereinafter, the adjustment of the signal level by the modulator 1b-1 is the same as that in FIG. Further, by inputting the correction data output from the comparison / correction unit 1b-5 to the demodulation unit 1b-7, an application in which the signal level is adjusted for each frequency component during demodulation can be easily considered.
【0037】以上述べたように、本発明によれば送信側
の通信装置から既知のテストデータを送信し、それに対
して電力線インピーダンスの影響を受けた受信信号を受
信側の通信装置で受信し、受信側の通信装置において送
信側通信装置と共通するテストデータと受信信号を比較
して信号レベルを補正するため、不特定多数の電気機器
が電力線に接続され電力線インピーダンスが変動しても
送受信に必要な信号レベルが得られ、安定した通信が実
現できる。As described above, according to the present invention, known test data is transmitted from the communication device on the transmission side, and a reception signal affected by the power line impedance is received by the communication device on the reception side. Since the receiving communication device compares the received signal with the test data common to the transmitting communication device and corrects the signal level, it is necessary for transmission and reception even if an unspecified number of electrical devices are connected to the power line and the power line impedance fluctuates. Signal level and stable communication can be realized.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、電力線に大幅なインピ
ーダンス変動が発生した場合や経時的に変化するノイズ
が発生した場合にも安定した通信を可能とする電力線通
信装置を実現できる。According to the present invention, it is possible to realize a power line communication device capable of performing stable communication even when a large impedance fluctuation occurs in a power line or when noise that changes with time occurs.
【図1】本発明の通信装置の第1の実施例におけるブロ
ック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a communication apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施例におけるテストデータと補正デー
タの例を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of test data and correction data in the first embodiment.
【図3】本発明の通信装置の第2の実施例におけるブロ
ック構成図である。FIG. 3 is a block diagram of a communication apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図4】第2の実施例における信号レベル/ノイズレベ
ル比と補正データの例を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of a signal level / noise level ratio and correction data in the second embodiment.
【図5】本発明の通信装置の第3の実施例におけるブロ
ック構成図である。FIG. 5 is a block diagram of a communication apparatus according to a third embodiment of the present invention.
1…信号処理回路、2…結合回路、1−1…変調、1−
2…テストデータ発生部、1−5…比較補正部、1−7
…復調部、1−8…ノイズレベル判定部、1a−5,1
b−5…テストデータ検出部、4…電力線、10a,1
0b…通信装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal processing circuit, 2 ... Coupling circuit, 1-1 ... Modulation, 1-
2 ... test data generator, 1-5 ... comparator / corrector, 1-7
... Demodulator, 1-8. Noise level determiner, 1a-5, 1
b-5: Test data detection unit, 4: Power line, 10a, 1
0b: Communication device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有田 節男 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 山田 泉 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 菅原 拓也 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Fターム(参考) 5K038 AA07 CC09 DD21 EE02 EE08 5K046 AA03 BA05 BB05 CC02 CC05 CC09 CC17 DD01 DD14 DD25 PS03 PS33 PS52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Setsuo Arita 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Power & Electric Development Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Izumi Yamada Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-2-1, Hitachi, Ltd. Electricity and Electricity Development Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Takuya Sugawara 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi, Ltd. Electric Power and Electricity Development Laboratory Reference) 5K038 AA07 CC09 DD21 EE02 EE08 5K046 AA03 BA05 BB05 CC02 CC05 CC09 CC17 DD01 DD14 DD25 PS03 PS33 PS52
Claims (4)
号を出力する変調部と前記電力線から受信信号を入力す
る復調部を備えたものであって、前記変調部から出力し
たテスト信号をモニタ信号として前記復調部に入力し、
該モニタ信号と前記テスト信号の周波数成分ごとに信号
レベルを比較し、前記モニタ信号の信号レベルが周波数
成分ごとに前記テスト信号の信号レベル以上となるよう
に信号レベルを補正した送信信号を出力する手段を備え
てなることを特徴とする電力線通信装置。A modulation section for outputting a transmission signal composed of a plurality of frequency components to a power line; and a demodulation section for inputting a reception signal from the power line, wherein a test signal output from the modulation section is monitored by a monitor signal. As input to the demodulation unit,
A signal level is compared for each frequency component of the monitor signal and the test signal, and a transmission signal whose signal level is corrected such that the signal level of the monitor signal is equal to or higher than the signal level of the test signal for each frequency component is output. A power line communication device characterized by comprising means.
号を出力する変調部と前記電力線から受信信号を入力す
る復調部を備えたものであって、電力線に重畳した通信
周波数帯域のノイズレベルを周波数成分ごとに測定し、
該ノイズレベルと前記送信信号のレベルとの比が各周波
数成分で予め定めたしきい値以上となる送信信号を前記
変調部から出力する手段を備えてなることを特徴とする
電力線通信装置。And a demodulation section for outputting a transmission signal comprising a plurality of frequency components to the power line, and a demodulation section for inputting a reception signal from the power line, wherein a noise level of a communication frequency band superimposed on the power line is reduced. Measure for each frequency component,
A power line communication device, comprising: means for outputting, from the modulation unit, a transmission signal in which a ratio between the noise level and the level of the transmission signal is equal to or greater than a predetermined threshold value for each frequency component.
号を出力する変調部と前記電力線から受信信号を入力す
る復調部を備えてなる電力線通信装置の前記変調部から
出力したテスト信号をモニタ信号として前記復調部に入
力し、該モニタ信号と前記テスト信号の周波数成分ごと
に信号レベルを比較し、前記モニタ信号の信号レベルが
周波数成分ごとに前記テスト信号の信号レベル以上とな
るように信号レベルを補正した送信信号を出力すること
を特徴とする電力線通信方法。3. A test signal output from the modulation unit of the power line communication device, comprising: a modulation unit that outputs a transmission signal including a plurality of frequency components to a power line; and a demodulation unit that inputs a reception signal from the power line. And the signal level is compared for each frequency component of the monitor signal and the test signal, and the signal level of the monitor signal is higher than the signal level of the test signal for each frequency component. A power line communication method, comprising: outputting a transmission signal in which the transmission signal is corrected.
号を出力する変調部と前記電力線から受信信号を入力す
る復調部を備えてなる電力線通信装置を用い、前記電力
線に重畳した通信周波数帯域のノイズレベルを周波数成
分ごとに測定し、該ノイズレベルと前記送信信号のレベ
ルとの比が各周波数成分で予め定めたしきい値以上とな
る送信信号を前記変調部から出力することを特徴とする
電力線通信方法。4. A power line communication apparatus comprising: a modulation unit that outputs a transmission signal including a plurality of frequency components to a power line; and a demodulation unit that inputs a reception signal from the power line. A noise level is measured for each frequency component, and a transmission signal whose ratio between the noise level and the level of the transmission signal is equal to or greater than a predetermined threshold value for each frequency component is output from the modulation unit. Power line communication method.
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