JP2003244037A - 電力線搬送通信用モデム - Google Patents

電力線搬送通信用モデム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】配電線を介した電力線ネットワークを利用して
時分割多重通信を行う電力線搬送通信システムにおい
て、接続される端末の数の多少に拘らず、良好な通信を
確保する。 【解決手段】通信のために指定されたタイムスロットｔ
a，ｔb，ｔcにおいて、入出力インピーダンスを、マッ
チングのとれるローインピーダンス値に設定し、指定さ
れないタイムスロットにおいて、入出力インピーダンス
を、ハイインピーダンス値に設定する。 【効果】指定されたタイムスロットにおいて、いつも最
良の状態で通信を維持することができる。指定されない
タイムスロットにおいては、入出力インピーダンスを、
ハイインピーダンス値に設定することにより、電力線ネ
ットワークにつながる他の電力線搬送通信用モデムの通
信に影響を与えないようにできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配電線を介した電
力線ネットワークを利用して通信を行う電力線搬送通信
システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力線を利用してデータ通信を行う電力
線搬送通信システムが知られている。この電力線搬送通
信システムでは、柱上トランスから分配される配電線ネ
ットワーク（サブネットという）に、複数の端末が接続
される。各端末は、各戸ごとに対応している。端末と配
電線とをつなぐ端末モデムの入出力インピーダンスは、
配電線の特性インピーダンスに合わせるのが望ましい。
ところが、電力線搬送通信システムでは、データ通信を
行うために線路が設計されていないため、配電線の特性
インピーダンスが一定値をとらないことが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような配電線に対
して端末モデムを接続すると、インピーダンスのミスマ
ッチが生じ、信号の反射が起こる。さらに、複数の端末
モデムを接続すると配電線の通過特性も変化する。この
変化に伴い、これまで通信可能であった端末モデムが、
通信品質が劣化したり、通信できなくなったりすること
が生じる。図１は、電力線搬送通信システム図であり、
配電線１３に複数の端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃが接続
されている。親局は、通常、インターネットなど上位の
ネットワークにつながれていて、光ファイバ１４を通し
て当該電力線搬送通信システムにつながる。いま、親局
と端末モデム１ａとが通信しており、この通信中に、端
末モデム１ｂが新たに通信を要求する場合を想定する。
【０００４】端末モデム１ｂが接続されることにより、
配電線１３の通過特性が変化し、この影響で親局と端末
モデム１ａとの通信品質が劣化し、最悪の場合は、親局
と端末モデム１ａとが通信できなくなる。さらに、端末
モデム１ｃが接続されると、配電線の伝送特性はさらに
複雑に変化し、親局と端末モデム１ａ，１ｂとの通信に
影響を当たる。抜本的な解決策は、配電線の特性インピ
ーダンスを規格化することであるが、既設の配電線にこ
れを要求することは、コスト等の面から現実的でない。
【０００５】そこで、本発明は、接続される端末の数の
多少に拘らず、良好な通信を維持することのできる電力
線搬送通信用モデムを実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
電力線搬送通信用モデムは、入出力インピーダンスを時
間的に変化させることのできるインピーダンス調整手段
を有し、前記インピーダンス調整手段は、通信のために
指定されたタイムスロットにおいて、入出力インピーダ
ンスを、通信品質が良好な状態になる値に設定すること
ができるものである（請求項１）。この発明の前提とし
て、電力線搬送通信システムは、時分割多重通信ができ
ることが必要である。
【０００７】前記の構成によれば、入出力インピーダン
スを時間可変にしたことにより、指定されたタイムスロ
ットにおいて、入出力インピーダンスを通信品質がもっ
ともよくなる値に設定することができる。「通信品質が
良好な状態」とは、例えば入力信号をモニターしなが
ら、入力信号のレベルがもっとも高くなる状態、受信符
号の誤り率がもっとも低くなる状態などである。この結
果、電力線搬送通信用モデムは、いつも最良の状態で通
信を維持することができる。
【０００８】前記インピーダンス調整手段は、指定され
ないタイムスロットにおいて、入出力インピーダンス
を、前記通信品質が良好な状態になる値よりも高い値に
設定するのがよい（請求項２）。前記「高い値」に設定
することにより、電力線ネットワークにつながる他の電
力線搬送通信用モデムの通信に影響を与えないようにで
きる。例えば、入出力端をスイッチで開放する、入出力
端を高い値の抵抗で終端する、等の措置をあげることが
できる。
【０００９】また、本発明の電力線搬送通信用モデム
は、入出力周波数を時間的に変化させることのできる周
波数調整手段を有し、前記周波数調整手段は、通信のた
めに指定されたタイムスロットにおいて、入出力周波数
を、指定された周波数が通過可能に設定することができ
るものである（請求項３）。この発明の前提として、電
力線搬送通信システムは、時分割多重通信及び周波数分
割多重通信ができることが必要である。
【００１０】この構成によれば、入出力周波数を時間可
変にしたことにより、指定されたタイムスロットにおい
て、入出力周波数を、指定された周波数に設定すること
ができる。したがって、電力線搬送通信用モデムは、通
信するときは、他の電力線搬送通信用モデムと競合する
ことがないので、いつも通信品質が良好な状態になる最
適な入出力インピーダンスで通信することができる。こ
の結果、最良の状態の通信を維持することができる。
【００１１】前記周波数調整手段は、周波数調整手段の
具体例として、複数の周波数フィルターを用いて、指定
されたタイムスロットにおいて、指定された周波数を通
過させる周波数フィルターに切り換えるものであっても
よい（請求項４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、電力線
搬送通信システム図である。柱上トランス１２の２次側
の配電線１３に複数の端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・
・が接続されている。なお、柱上トランス１２の１次側
の配電線１１は通常、３相式であり、柱上トランス１２
の２次側の配電線１３は単相３線式であるが、図１で
は、簡単のため、配電線の数をそれぞれ１本のみ描いて
いる。
【００１３】親局は、通常、インターネットなど上位の
ネットワークにつながれていて、光ファイバー１４、Ｏ
／Ｅ変換装置１５、親モデム１６を通して当該配電線１
３につながっている。親モデム１６と配電線１３との接
続形態を詳しく言うと、通信回線に単相３線式の電圧線
及び中性線を用いるのなら、端末モデム１ａ，１ｂ，１
ｃ，・・は、当該電圧線及び中性線に接続される。単相
３線式の両電圧線を用いるのなら、端末モデム１ａ，１
ｂ，１ｃ，・・は、当該両電圧線に接続される。
【００１４】この電力線搬送通信システムでは、親局と
各端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・との通信チャンネ
ルは、データ通信用の主チャンネルと、制御用の副チャ
ンネルとに周波数分割されている。主チャンネルは、さ
らに時分割多重により、通信する端末モデムの数に応じ
て複数のスロット（例えば通信する端末モデムの数がＮ
なら、Ｎスロット）に分割可能になっている。各端末モ
デム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・にはインピーダンス調整回
路が付属している。このインピーダンス調整回路は、モ
デムの入出力インピーダンスを変化させる機能を有す
る。
【００１５】さらに詳しくいうと、インピーダンス調整
回路は、モデムの入出力インピーダンスを無限大に近い
値（以下「ハイインピーダンス」という）からそれより
低い値に段階的に変化させることができる。この入出力
インピーダンスの変化は、例えば、端末モデム１ａ，１
ｂ，１ｃ，・・の入出力端子に並列に接続される抵抗器
の抵抗値をスイッチで切り換えることにより行うことが
できる。変化スピードの速い可変抵抗器を使って連続的
に変化させてもよい。
【００１６】いま、親局と端末モデム１ａが通信してお
り、両者の通信中に端末モデム１ｂを接続することを想
定する。端末モデム１ｂのユーザが端末モデム１ｂの電
源を投入する時点では、端末モデム１ｂのインピーダン
ス調整回路は、モデムの入出力インピーダンスをハイイ
ンピーダンスにしている（初期状態）。端末モデム１ｂ
は、制御用の副チャンネルを使って、親局に通信要求信
号を要求して、親局から通知されるのを待つ。
【００１７】その後、親局から時分割された1つの通信
スロットが割り当てられると、端末モデム１ｂは、この
割り当てスロットの期間中のみ、端末モデム１ｂの入出
力インピーダンスを上記初期状態から下がったある値に
設定する。割り当てスロット以外の期間では、ハイイン
ピーダンスに設定する。前記「ある値」は、端末モデム
１ｂの入出力インピーダンスを変化させて、もっともよ
い状態（例えば入力される信号のレベルがもっとも大き
くなる状態）で通信できる入出力インピーダンスを見つ
けて、それに固定すればよい。このときのマッチングの
とれたインピーダンスを、以下「ローインピーダンス」
という。
【００１８】なお、親局が端末モデム１ｂに通信スロッ
トを割り当てるとき、端末モデム１ａと通信していた通
信スロットの位置や幅を変更する必要がある。このとき
は、親局から、もともと通信をしていた端末モデム１ａ
に対しても通信スロット割り当て変更通知が送られる。
図２は、各端末モデムの入出力インピーダンスの時間的
変化を説明するためのグラフである。端末モデム１ａ，
１ｂ，１ｃが通信していることを想定している。各端末
モデム１ａ，１ｂ，１ｃのためにタイムスロットｔa，
ｔb，ｔcが割り当てられている。端末モデム１ａは割り
当てられたタイムスロットｔaの期間のみ入出力インピ
ーダンスをローインピーダンスに設定し、割り当てられ
ていない他の期間はハイインピーダンスに設定する。端
末モデム２，３も同様である。
【００１９】このように各端末モデムは、割り当てられ
た期間のみローインピーダンスにするため、他の端末モ
デムが親局と通信するときに支障を与えることがない。
次に、他の実施形態を説明する。いままでの例では、親
局と各端末モデムとの通信を時分割多重方式とし、端末
モデム数に応じてタイムスロットを分割して割り当てて
いた。この方式では、端末モデム数が増えるごとに割り
当てられるタイムスロット幅が短くなるので、送信でき
るデータの伝送速度が低下し、データの遅延が問題にな
ることがある。
【００２０】そこで、タイムスロットに分割するととも
に、周波数を分割して割り当てる。つまり時分割多重方
式と周波数分割多重方式を同時に併用する。この実施形
態では、端末モデムに、周波数調整回路を設置する。こ
の周波数調整回路は、親局からの制御用の信号に従っ
て、通過周波数ごとにモデムの入出力インピーダンスを
変化させる機能を有する。図３は、周波数調整回路の機
能ブロック図である。端末モデムモデムに、インピーダ
ンス調整回路としてのオンオフスイッチ１７ａ〜１７ｃ
と、周波数調整回路としての複数のバンドパスフィルタ
BPFａ〜BPFｃとが接続されている。
【００２１】図４は、バンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃ
の通過特性図である。バンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃ
の通過周波数ｆ1，ｆ2，ｆ3は、バンドパスフィルタBPF
ａ〜BPFｃごとにそれぞれ異なっている。バンドパスフ
ィルタBPFａ〜BPFｃは、設定された通過周波数に対して
は、マッチングのとれたローインピーダンス端末として
働くので、バンドパスフィルタを切り換えることは、イ
ンピーダンスを切り換えることと等価である。図４の縦
軸の単位を「インピーダンス」としたのは、この意味で
ある。
【００２２】端末モデムが親局に対して通信スロット割
り当てを要求すれば、親局は、周波数及びタイムスロッ
トを特定して端末モデムに割り当てる。図５は、各端末
モデムのスイッチ制御マネージメントを図解した図であ
る。端末モデム１ａに着目すると、タイムスロットｔa
では、端末モデム１ａは周波数ｆ3を用いる。タイムス
ロットｔbでは通信しない。タイムスロットｔcでは周波
数ｆ2，ｆ3を用いる。端末モデム１ｂは、タイムスロッ
トｔaでは周波数ｆ2を用い、タイムスロットｔbでは周
波数ｆ3を用いる。タイムスロットｔcでは通信しない。
【００２３】このように、各端末モデムは、割り当てら
れた周波数及びタイムスロットのみローインピーダンス
にするため、他の端末モデムが親局と通信するときに支
障を与えることがない。この図３〜図５の実施形態は、
図２の実施形態のような時間分割のみの場合と異なり、
時間と周波数とで分割している。これにより、図２の実
施形態と比べて使用できるチャンネル数が増えるので、
送信したい信号の高速伝送が可能となり、データの遅延
時間を調整できる。したがってリアルタイムを必要とす
る画像伝送や電話における声の遅延問題が解決できる。
【００２４】以上で、本発明の実施の形態を説明した
が、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものでは
ない。例えば、周波数フィルターは、指定された周波数
の信号を通過させることができればよいので、バンドパ
スフィルタ以外にハイパスフィルターやローパスフィル
タを用いてもよい。その他、本発明の範囲内において種
々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力線搬送通信システム図である。
【図２】各端末モデムの入出力インピーダンスの時間的
変化を説明するためのグラフである。
【図３】周波数調整回路の機能ブロック図である。
【図４】バンドパスフィルタの通過特性図である。
【図５】各端末モデムのスイッチ制御マネージメントを
図解した図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ 端末モデム １１ 配電線（一次側） １２ 柱上トランス １３ 配電線（二次側） １４ 光ファイバー １５ Ｏ／Ｅ変換装置 １６ 親モデム １７ａ〜１７ｃ オンオフスイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】配電線を介した電力線ネットワークを利用
    して通信を行う電力線搬送通信システムに用いられる電
    力線搬送通信用モデムであって、 入出力インピーダンスを時間的に変化させることのでき
    るインピーダンス調整手段を有し、前記インピーダンス
    調整手段は、通信のために指定されたタイムスロットに
    おいて、入出力インピーダンスを、通信品質が良好な状
    態になる値に設定することができるものであることを特
    徴とする電力線搬送通信用モデム。
  2. 【請求項２】前記インピーダンス調整手段は、指定され
    ないタイムスロットにおいて、入出力インピーダンス
    を、前記通信品質が良好な状態になる値よりも高い値に
    設定するものである請求項１記載の電力線搬送通信用モ
    デム。
  3. 【請求項３】配電線を介した電力線ネットワークを利用
    して通信を行う電力線搬送通信システムに用いられる電
    力線搬送通信用モデムであって、 入出力周波数を時間的に変化させることのできる周波数
    調整手段を有し、前記周波数調整手段は、通信のために
    指定されたタイムスロットにおいて、入出力周波数を、
    指定された周波数を通過可能に設定することができるも
    のであることを特徴とする電力線搬送通信用モデム。
  4. 【請求項４】前記周波数調整手段は、複数の周波数フィ
    ルターを有し、指定されたタイムスロットにおいて、指
    定された周波数を通過させる周波数フィルターに切り換
    えることができるものである請求項３記載の電力線搬送
    通信用モデム。
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