JP2003218753A - 漏洩電磁界抑圧方法並びに漏洩電磁界抑圧送信方法及び装置 - Google Patents
漏洩電磁界抑圧方法並びに漏洩電磁界抑圧送信方法及び装置Info
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Abstract
法及び装置に関し、電力線の分岐点での反射波や符号間
干渉により、大きな電流が流れて大きな漏洩電界波が発
生するのを防ぐ。 【解決手段】 送信信号SDに対応した信号点を表すイ
ンパルスを、信号点発生部3−1で電力線のインパルス
応答幅分空けて発生し、反射波及び符号間の干渉を防
ぐ。その送信信号を逆高速フーリエ変換部6−1で直交
周波数分割多重し、ガードタイム付加部6−2でガード
インターバルを付加し、ゼロ点挿入部3−2で信号間に
ゼロ点を挿入し、ロールオフフィルタROF1と変調器
MODを通した後、マルチパス等化部5−1で反射波を
抑圧し、D/A変換器及びローパスフィルタLPFを通
して、送信信号を電力線の通信回線TX−lineに送
出する。マルチパス等化部5−1は分岐点で反射波を生
じる電力線の伝達関数の逆関数となるフィルタにより構
成し、反射波を抑圧する。
Description
速データ通信を行うための電力線搬送通信用モデム等に
適用され、信号送信に伴って電力線から放射される漏洩
電磁界(電磁波)を抑制し、他の受信機への妨害電波を
減少させる漏洩電磁界抑圧方法並びに漏洩電磁界抑圧送
信方法及び装置に関する。
を示す。電力線は同図に示すように、配電変電所9−1
と柱上変圧器9−3との間に配される6.6kVの高圧
配電線9−2と、柱上変圧器9−3と家屋9−6との間
に配される100V/200V低圧配電線9−4及び引
込み線9−5とから成る。
−1のアクセスノード9−11と柱上変圧器9−3内の
モデムとの間に、高圧配電線9−2と並行して光ファイ
バを設置してその間を光信号により伝送し、柱上変圧器
9−3と家屋9−6内のコンセントに差し込まれたモデ
ムとの間は、100V/200V低圧配電線9−4と引
込線9−5と屋内配線9−7とを経由して通信信号を伝
送する。
配線9−7には、多くの家電機器が接続され、該家電機
器のスイッチング電源やインバータ回路などからランダ
ムな雑音が放出され、それらの大きな雑音に埋もれて通
信品質が劣化するため、電力線搬送通信には雑音に強い
と言われるFM変調方式、FSK変調方式、PSK変調
方式又はスペクトラム拡散方式等を用いたり、或いはマ
ルチキャリア変調方式やOFDM(Orthogonal Frequen
cy Division Multiplexing)方式を導入し、雑音の多い
キャリア帯域を避けて通信を行うという技術等の適用が
試みられている。
システムは、信号送信に伴って電力線から放射される漏
洩電磁界が大きく、他の通信又は放送メディアに大きな
悪影響を与える可能性が高い。特に短波放送の受信機に
対して放送内容が聴こえなくなる程のノイズを与える可
能性があると言われている。
電力線搬送通信システムの送信レベルを低下させなけれ
ばならないが、送信レベルを低下させると家電機器のス
イッチング電源やインバータ回路などから放出される雑
音に埋もれて通信品質が著しく劣化してしまう。
そのためにマルチパスが生じ、或る周波数の送信信号は
分岐点で反射して逆相となって送信側に戻って来る。図
10はマルチパスによる反射波の生じる電力線の等価回
路を示す。同図において、10−1は柱上変圧器のモデ
ムの送信部、10−2は家屋内のモデムの受信部を示
し、柱上変圧器モデム送信部10−1と家屋内モデム受
信部10−2との間は多数の分岐点を有する電力線10
−3により接続されている。
それぞれΔt1〜Δtnの遅延時間の後に柱上変圧器モ
デム送信部10−1側の電力線に戻り合成される。そし
て、或る周波数の送信信号ではそれらの反射波と送信波
とが重なり合って電圧がゼロとなる点、即ち、インピー
ダンスがゼロとなる点が生じ、その点で大きな信号電流
が流れ、大きな漏洩電磁界(電磁波)を生じることにな
る。
圧器のモデムから見ると低圧配電線はインダクタに見
え、また、低圧配電線に接続された引込み線及び屋内配
線はコンデンサに見える。更に、屋内配線に接続された
各種家電機器は、雑音防止用のコンデンサをAC100
V線間に接続しているために、大きな容量性負荷を呈す
る。
見ると、その出力インピーダンスを含めてR,L,Cの
直列共振回路となる。図11の(a)は柱上変圧器のモ
デムから電力線を見た等価回路を示し、図11の(b)
は電力線に流れる信号電流の周波数特性を示す。
モデムの出力インピーダンス、Lは低圧配電線のインダ
クタ、Cは引込み線及び屋内配線等によるコンデンサを
表し、それらは直列共振回路を構成する。そのため、共
振周波数f0=1/{2π√(LC)}でインピーダン
スが最小となり、図11の(b)に示すようにこの周波
数の信号により大きな電流が流れ、大きな漏洩電磁界波
を生じる。
回線により共振周波数の異なる複数の直列共振回路が生
じる。図12は送信信号の周波数帯域で複数の共振点が
発生する様子を示し、同図の(a),(b)にそれぞれ
インピーダンス及び流れる電流の周波数に応じた変化の
様子を示している。同図に示すように幾つかの共振点で
インピーダンスが極小となり、その点で電流は極大とな
り大きな漏洩電磁界波を生じる。
て働き、例えば、共振周波数が30MHzの場合、電波
の伝播速度は3×108 [m/s]であるので、波長は
10mとなり、半波長の5mの回線長毎に図13に示す
ように最大電流/最大電圧となる節が発生する。
様に共振し、それらの共振周波数の半波長の点でそれぞ
れ大きな漏洩電磁界が生じる。家電機器には容量性の負
荷があるため、約100kHz以上の共振周波数の半波
長の各点で大きな漏洩電磁界が生じる。
等の反射波を生ずる通信回線を用いて信号を伝送する際
に、反射波や符号間干渉により大きな電流が流れて大き
な漏洩電磁界が発生するのを防ぐ漏洩電磁界抑圧方法並
びに漏洩電磁界抑圧送信方法及び装置を提供することを
目的とする。
方法は、(1)反射波のある通信線又は電力線におい
て、インパルスを送信し、該送信端に戻ってくる該イン
パルスによる反射波が十分に消滅する時間長を待って、
次のインパルスを伝送し、漏洩電磁界を最小化すること
を特徴とする。
線において、第1のインパルスを送信し、第1のインパ
ルスを送出後、直ちに第1のインパルスと180度位相
の異なる第2のインパルスを送信し、信号を伝送するこ
とを特徴とする。
は、(3)電力線を用いて信号を伝送する電力線搬送通
信において、該電力線の反射波が送信装置出力端の電力
線上で合成されないように、該電力線のインパルス応答
波形の時間間隔を空けて、次の送信データに対応したイ
ンパルス信号を伝送することを特徴とする。
る電力線搬送通信において、該電力線の反射波が送信装
置出力端の電力線上で合成される電力線に対して、該電
力線の伝達関数の逆関数となる伝達関数のフィルタを介
して信号を伝送することを特徴とする。
る電力線搬送通信において、該電力線の反射波が送信装
置出力端の電力線上で合成される電力線に対して、該電
力線のインパルス応答波形の時間間隔を空けて次の送信
データに対応したインパルス信号を伝送し、かつ、該電
力線の伝達関数の逆関数となる伝達関数のフィルタを介
して信号を伝送することを特徴とする。
ンパルス信号をナイキストレートで発生し、かつ次のイ
ンパルス信号との間にナイキスト間隔位置にゼロ点信号
を挿入して送信することを特徴とする。
は、(7)電力線を用いて信号を送信する電力線搬送通
信の送信装置において、該電力線の反射波が送信装置出
力端の電力線上で合成される電力線に対して、該電力線
のインパルス応答波形の時間間隔を空けて、次の送信デ
ータに対応したインパルス信号を伝送することを特徴と
する。
る電力線搬送通信の送信装置において、該電力線の反射
波が送信装置出力端の電力線上で合成される電力線に対
して、該電力線の伝達関数の逆関数となる伝達関数のフ
ィルタを備え、該フィルタを介して信号を送信すること
を特徴とする。
る電力線搬送通信の送信装置において、該電力線の反射
波が送信装置出力側の電力線上で合成される電力線に対
して、該電力線のインパルス応答波形の時間間隔を空け
て次の送信データに対応したインパルス信号を発生する
信号発生部を備え、かつ、該電力線の伝達関数の逆関数
となる伝達関数のフィルタを備え、該フィルタを介して
信号を送信することを特徴とする。
ータに対応したインパルス信号をナイキストレートで発
生し、かつ次のインパルス信号との間にナイキスト間隔
位置にゼロ点信号を挿入して送出することを特徴とす
る。
置の第1の実施形態について図1を参照して説明する。
電力線は分岐回線により同図の(a)に示すような等価
回路となり、連続して送信した信号とその送信した信号
が分岐点で反射した逆相の反射波として戻ってきた信号
とが合成され、電流が極大となる点が幾つか生じる。そ
のような電力線のインパルス応答波形の幅は最大で約2
μsとなる。
MHz〜30MHzの伝送帯域で、送信データに対応し
たインパルスを2μsの間隔で同図(c)に示すように
送出する。そうすることにより、同図(d)に示すよう
に逆相の反射波の干渉が生じない。従って干渉波と重な
って電圧がゼロとなる、即ち大電流が流れるということ
がなく、漏洩電磁界を抑圧することが可能となる。
ている高帯域(例えば30Mボー)でインパルスをナイ
キスト伝送し、インパルス間にはナイキスト間隔位置に
ゼロ点を(例えば約33nsの間隔で)挿入し、そして
インパルス応答が重ならないようにインパルスの間隔を
電力線のインパルス応答波形幅(約2μs)分空けて送
信する。こうすることにより、反射波及び符号間の干渉
を抑圧し、干渉による大電流が流れることを防ぎ漏洩電
磁界を低減することができる。
インパルスを送出後、直ちに第1のインパルスと180
度位相の異なる第2のインパルスを送信して信号を伝送
することにより、反射波を低減し漏洩電磁界を抑圧する
ことができる。この漏洩電磁界抑圧の様子を図3に示
す。
1のインパルスを送信すると、同図(b)に示すように
該第1のインパルスによる反射波が戻る。そこで、同図
(c)に示すように第1のインパルスと180度位相の
異なる第2のインパルスを第1のインパルスの直後に送
信すると、該第2のインパルスによる反射波が、同図
(d)に示すように、第1のインパルスによる反射波を
反転した波形で戻る。
1のインパルスの反射波と第2のインパルスの反射波と
が互いに反転した波形であるので打ち消し合い、反射波
による漏洩電磁界を低減することができる。同図(f)
は直前のインパルスと180度位相の異なるインパルス
を連続送信したときの波形を示している。この場合で
も、連続送信したインパルスの反射波が交互に極性が反
転するため、互いに打ち消し合い、漏洩電磁界を低減す
ることができる。
空けて送信する柱上変圧器のモデムの構成例を示す。同
図において、スクランブラー(SCR・S/P)は、送
信信号(SD)のスクランブル処理を行うと共にシリア
ル信号をパラレル信号に変換し、ベクトル和分回路(G
/N・和分)に送出する。
力されたパラレル信号に対して、グレイバイナリコード
(G)であった信号をナチュラルバイナリコード(N)
に変換し、更に、受信側で位相検出するために用いるベ
クトル差分回路(差分・N/G)に対応したベクトル和
分演算を行った後、信号点発生部4−1に送出する。
単位で所定のビット数ずつ区切り、そのビット数に対応
した信号点の1つ発生する。例えば2ビットずつに区切
った場合、図5の(a)に示すように22 =4通りの信
号点の1つを発生する。
に、実部(Real)及び虚部(Imaginal)のインパルスと
して発生され、それらは反射波が十分消滅する時間長
(例えば2μs)の間隔を空けて発生される。そして、
次の送信信号との間にはゼロ点挿入部4−2によりゼロ
点信号を挿入した後、ロールオフフィルタ(ROF1)
により帯域を電力線搬送通信に許容された帯域に制限し
て波形整形し、図5(c)に示すように送信信号が出力
される。
によって変調し、更にD/A変換回路(D/A)により
デジタル信号からアナログ信号に変換した後、ローパス
フィルタ(LPF)により電力線搬送波の周波数帯域を
含む低周波帯域の信号を抽出し、送信線路TX−lin
eに送出する。
信信号は、対向するモデムによって受信線路RX−li
neから受信され、そのバンドパスフィルタ(BPF)
により所定の周波数帯域成分のみが抽出され、A/D変
換回路(A/D)によりデジタル信号に戻される。
復調回路(DEM)によりベースバンドの信号に復調さ
れ、ロールオフフィルタ(ROF2)により波形整形さ
れ、その出力信号はVCXO(Voltage Controlled Cry
stal Oscillator :電圧制御水晶発振)型位相ロックル
ープ回路(PLL・VCXO)に送出される。
・VCXO)は、ゼロ点の位相を抽出し、該ゼロ点の位
相をA/D変換器(A/D)ヘのサンプリングタイミン
グ信号として与え、また、受信部のクロック(RX−C
LK)分配部4−3ヘ与える。
からの出力信号は、また、ゼロ点削除部4−4によりゼ
ロ点を削除した後、自動利得制御器(AGC)により所
定のレベルに利得制御した後、自動キャリア位相制御器
(CAPC)により位相合わせを行い、更に判定回路
(DEC)により受信信号の信号判定を行い、その判定
結果をベクトル差分回路(差分・N/G)に出力する。
チュラルバイナリコード(N)で送信した送信部のベク
トル和分回路(G/N・和分)と反対のベクトル差分演
算を行った後、グレイバイナリコード(G)に戻してデ
スクランブラ(P/S・DSCR)に送出する。デスク
ランブラ(P/S・DSCR)は、このパラレルグレイ
コードをシリアル信号に変換してデスクランブル処理
し、受信信号(RD)として出力する。
回路(TX−CLK)は、送信クロックをゼロ点挿入部
4−2、D/A変換器(D/A)及びその他の各送信回
路部へ分配する。また、受信部において、受信クロック
(RX−CLK)分配部4−3は、VCXO型位相ロッ
クループ回路(PLL・VCXO)から受信クロックを
抽出し、該受信クロックをゼロ点削除部4−4及びその
他の各受信回路部へ分配する。
部4−3は、VCXO型位相ロックループ回路(PLL
・VCXO)から抽出されたゼロ点の位相を示すサンプ
リングタイミング信号を通過させているだけであり、こ
の信号は単なるシンボルタイミング信号である。
を打ち消す本発明の実施形態を示す。この実施形態は、
柱上変圧器内のモデムにおいて、マルチパス等化部6−
1を介して送信信号を電力線の通信回線6−2に送出す
る。通信回線6−2は、図10で説明したように、多数
の分岐点で反射しそれぞれの遅延時間で戻って来るn個
の反射波が合成されるために、その伝達関数は、 1/(1+k1 ×Z-1+k2 ×Z-2+…+kn ×Z-n) となる。
を打ち消すために、上記伝達関数の逆関数となる伝達関
数のフィルタで構成したマルチパス等化部6−1を設け
る。即ち、該マルチパス等化部6−1のフィルタには、
その伝達関数が 1+C1 ×Z-1+C2 ×Z-2+…+Cn ×Z-n となるFIR(Finite Impulse Response )フィルタを
用いる。
反射波の最大遅延時間に対応するn個の遅延素子6−1
1と、該n個の遅延素子6−11の各出力に係数を乗じ
る乗算器6−12と、各係数を最小二乗法(LMS)に
より算出して補正する係数補正部6−13と、入力され
た送信信号と出力される送信信号とを比較しその誤差信
号を係数補正部6−13に出力する誤差算出部6−14
と、各遅延素子6−11からの出力に係数を乗じた信号
を合成して加算する合成加算部6−15とを備える。
4から出力される誤差信号が最小となるように各係数C
1 ,C2 ,…,Cn を算出して補正する。こうすること
により、K1 =C1 ,K2 =C2 ,…,Kn =Cn とな
り、マルチパス等化部6−1と電力線の通信回線6−2
とを合わせた全体の伝送システムの伝達関数が1とな
り、それによってインピーダンスがゼロとなる共振点が
無くなり、強い漏洩電磁界波が発生するのを防ぐことが
できる。
波を打ち消す柱上変圧器のモデムの構成例を示す。同図
の構成例は図4に示した構成例にマルチパス等化部6−
1を送信部に付加し、更に送信部に直交周波数分割多重
(OFDM)を行うための逆高速フーリエ変換部7−1
及びガードタイム付加部7−2を設け、受信部に直交周
波数分割多重の多重分離を行うための高速フーリエ変換
部7−3を設けている。
おり受信ラインからの信号と送信信号とを比較し、その
誤差信号を基にマルチパス電力線の伝達関数と逆関数の
伝達関数となるようにFIRフィルタの係数を算出し、
マルチパスの影響を除去する。
に示すように多数の直交した最小の周波数間隔の搬送波
周波数を持つディジタル変調波を同期多重した送信信号
を連続的に送信する。直交周波数分割多重(OFDM)
では、マルチキャリア変調信号となるため、シンボル期
間が単一搬送波で伝送する場合に比べて長くすることが
でき、また、ガードタイム付加部7−2により時間軸で
ガードインターバルを付加することにより、マルチパス
が加わっても符号間干渉が小さくなるため、伝送特性の
劣化が小さく、ゴーストの影響を抑制することができ
る。
ルの周波数間隔を変えずに、シンボル長を、想定される
マルチパス波の遅延時間に応じて定められるガードイン
ターバル分だけ長くすることである。受信部では、マル
チパスによるシンボル間干渉が想定されるガードインタ
ーバル部のシンボルデータを無視し、残りのシンボルデ
ータで直交周波数分割多重(OFDM)データを復調す
る。
電力線等の通信回線のインパルス応答の波形幅の間隔を
空けて送信信号の信号点を発生させ、更に送信信号のイ
ンパルスをナイキスト伝送し、インパルス間にゼロ点を
挿入することにより、反射波及び符号間の干渉が生じな
いようにインパルス間隔を空けて信号を送信すること
で、それらの干渉による大きな漏洩電磁界が発生するの
を防ぐことができる。
第1のインパルスと180度位相の異なる第2のインパ
ルスを送信して信号を伝送することにより、第1及び第
2のインパルスによる反射波が互いに逆極性となって打
ち消し合い、漏洩電磁界を抑圧することができる。
特性のマルチパス等化部を送信装置の出力側に設け、該
マルチパス等化部を介して送信信号を送出することによ
り、反射波が打ち消されて反射波との干渉による大きな
漏洩電磁界が発生するのを防ぐことができる。
実施形態の説明図である。
説明図である。
発明の実施形態の説明図である。
構成例を示す図である。
の様子を示す図である。
ある。
を打ち消すモデムの構成例を示す図である。
る。
る。
価回路を示す図である。
路を示す図である。
する様子を示す図である。
生する様子を示す図である。
線において、第1のインパルスを送信し、第1のインパ
ルスを送出後、直ちに第1のインパルスと極性が反対の
第2のインパルスを送信し、信号を伝送することを特徴
とする。
インパルスを送出後、直ちに第1のインパルスと極性が
反対の第2のインパルスを送信して信号を伝送すること
により、反射波を低減し漏洩電磁界を抑圧することがで
きる。この漏洩電磁界抑圧の様子を図3に示す。
1のインパルスを送信すると、同図(b)に示すように
該第1のインパルスによる反射波が戻る。そこで、同図
(c)に示すように第1のインパルスと極性が反対の第
2のインパルスを第1のインパルスの直後に送信する
と、該第2のインパルスによる反射波が、同図(d)に
示すように、第1のインパルスによる反射波を反転した
波形で戻る。
1のインパルスの反射波と第2のインパルスの反射波と
が互いに反転した波形であるので打ち消し合い、反射波
による漏洩電磁界を低減することができる。同図(f)
は直前のインパルスと極性が反対のインパルスを連続送
信したときの波形を示している。この場合でも、連続送
信したインパルスの反射波が交互に極性が反転するた
め、互いに打ち消し合い、漏洩電磁界を低減することが
できる。
第1のインパルスと極性が反対の第2のインパルスを送
信して信号を伝送することにより、第1及び第2のイン
パルスによる反射波が互いに逆極性となって打ち消し合
い、漏洩電磁界を抑圧することができる。
施形態の説明図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 反射波のある通信線又は電力線におい
て、インパルスを送信し、該送信端に戻ってくる該イン
パルスによる反射波が十分に消滅する時間長を待って、
次のインパルスを伝送し、漏洩電磁界を最小化すること
を特徴とした漏洩電磁界抑圧方法。 - 【請求項2】 反射波のある通信線又は電力線におい
て、第1のインパルスを送信し、第1のインパルスを送
出後、直ちに第1のインパルスと180度位相の異なる
第2のインパルスを送信し、信号を伝送することを特徴
とした漏洩電磁界抑圧方法。 - 【請求項3】 電力線を用いて信号を伝送する電力線搬
送通信において、該電力線の反射波が送信装置出力端の
電力線上で合成されないように、該電力線のインパルス
応答波形の時間間隔を空けて、次の送信データに対応し
たインパルス信号を伝送することを特徴とする電力線搬
送通信における漏洩電磁界抑圧送信方法。 - 【請求項4】 電力線を用いて信号を伝送する電力線搬
送通信において、該電力線の反射波が送信装置出力端の
電力線上で合成される電力線に対して、該電力線の伝達
関数の逆関数となる伝達関数のフィルタを介して信号を
伝送することを特徴とする電力線搬送通信における漏洩
電磁界抑圧送信方法。 - 【請求項5】 電力線を用いて信号を伝送する電力線搬
送通信において、該電力線の反射波が送信装置出力端の
電力線上で合成される電力線に対して、該電力線のイン
パルス応答波形の時間間隔を空けて次の送信データに対
応したインパルス信号を伝送し、かつ、該電力線の伝達
関数の逆関数となる伝達関数のフィルタを介して信号を
伝送することを特徴とする電力線搬送通信における漏洩
電磁界抑圧送信方法。 - 【請求項6】 前記送信データに対応したインパルス信
号をナイキストレートで発生し、かつ次のインパルス信
号との間にナイキスト間隔位置にゼロ点信号を挿入して
送信することを特徴とする請求項3又は5に記載の電力
線搬送通信における漏洩電磁界抑圧送信方法。 - 【請求項7】 電力線を用いて信号を送信する電力線搬
送通信の送信装置において、該電力線の反射波が送信装
置出力端の電力線上で合成される電力線に対して、該電
力線のインパルス応答波形の時間間隔を空けて、次の送
信データに対応したインパルス信号を伝送することを特
徴とする電力線搬送通信における漏洩電磁界抑圧送信装
置。 - 【請求項8】 電力線を用いて信号を送信する電力線搬
送通信の送信装置において、該電力線の反射波が送信装
置出力端の電力線上で合成される電力線に対して、該電
力線の伝達関数の逆関数となる伝達関数のフィルタを備
え、該フィルタを介して信号を送信することを特徴とす
る電力線搬送通信における漏洩電磁界抑圧送信装置。 - 【請求項9】 電力線を用いて信号を送信する電力線搬
送通信の送信装置において、該電力線の反射波が送信装
置出力側の電力線上で合成される電力線に対して、該電
力線のインパルス応答波形の時間間隔を空けて次の送信
データに対応したインパルス信号を発生する信号発生部
を備え、かつ、該電力線の伝達関数の逆関数となる伝達
関数のフィルタを備え、該フィルタを介して信号を送信
することを特徴とする電力線搬送通信における漏洩電磁
界抑圧送信装置。 - 【請求項10】 前記信号発生部は、送信データに対応
したインパルス信号をナイキストレートで発生し、かつ
次のインパルス信号との間にナイキスト間隔位置にゼロ
点信号を挿入して送出することを特徴とする請求項7又
は9に記載の電力線搬送通信における漏洩電磁界抑圧送
信装置。
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