JP2006115165A

JP2006115165A - 通信装置および通信システム

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Publication number: JP2006115165A
Application number: JP2004299981A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ishikawa; 直己石川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】電力線搬送通信装置において、設置後に通信の伝送路特性が極度に悪化した場合においても安定して通信を行うこと。
【解決手段】電力線または通信線のコモンモードノイズ、平衡度、または減衰特性等の伝送路特性を測定する測定手段と、その測定結果を所定の閾値と比較して伝送路特性の良い周波数帯域を選別する選別手段と、その周波数帯域の中から最も広くかつ通信周波数帯域より広いものを１つ選択しその選択された周波数帯域に通信周波数帯域を帯域毎シフトすることで、伝送路特性の良い周波数帯域で通信を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力線または通信線を通信の伝送路として使用する通信装置に係わり、特に伝送路特性に応じて、通信周波数帯域を通信に使用可能な周波数帯域に帯域毎シフトする機能、並びにその機能を有する通信装置およびそれを使用した通信システムに関するものである。

通信装置の一形態である電力線搬送通信装置は、電力を供給することのみを目的とする既設の電力用配電線（以降電力線と称す）を通信用伝送路に流用して通信を行うものである。その為、電力線搬送通信装置は、伝送路である電力線が通信用伝送路としての配慮がなされていないことや、また電力線に接続される複数の機器から放出されるノイズの影響を受けるなどの問題があった。そこで、従来の電力線搬送通信装置では、伝送路から伝わるノイズ対策として、通信に使用する信号を元の信号より広い帯域に拡散させた上で伝送するＳＳ（ＳｐｅｃｔｒｕｍＳｐｒｅａｄ）方式や、通信に使用する１チャネルのデータを複数の周波数の搬送波に分散させ伝送させるＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式等を採用している。後者のＯＦＤＭ方式は、所定の通信周波数帯域の中でデータを複数の周波数の搬送波に分散させて通信する為、全データの欠落率が低く雑音に強い通信方式として知られている。このＯＦＤＭ方式を使用した電力線搬送通信装置においては、通信中の伝送路特性を測定し、通信周波数帯域の中で伝送路のノイズレベルが大きく使用出来ない周波数の搬送波があった場合、その搬送波を使用しないように避けて通信する制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平２００２−２８０９３９号公報（第３−４頁、第３図）

従来の電力線搬送通信装置は、以上の様に構成されていたので、通信周波数帯域の一部にノイズがある場合にはその周波数を使用せず通信を行うことが出来た。しかし、通信装置を設置した後に、通信周波数帯域の全域に渡りノイズが発生した場合にはノイズの影響を回避できず、通信状態が極度に悪化するという課題があった。その為、この装置を設置する際に、技術者が電力線の伝送路特性を測定し通信可能な周波数帯域を判定した上で、通信装置の通信周波数帯域をその周波数帯域に帯域毎シフトするように個別に調整していた。しかしながら、このような対策をしても、実際に設置した後に電力線に接続される機器の数が極端に増加したり、そのノイズレベルが極端に増加した場合には、前記問題が発生して通信状態が極めて悪化する状況が生じていた。

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたものであり、設置後に通信の伝送路特性が極度に悪化した場合においても安定して通信を行うことができる通信装置を得ることを目的とする。

本発明に係る通信装置は、電力線または通信線を伝送路として相手側と所定の通信周波数帯域により通信を行う通信制御部と、前記電力線または通信線の伝送路特性を測定する測定手段と、この測定手段により測定した伝送路特性に基づき、前記電力線または通信線を伝送路として通信に使用する周波数帯域を判定する判定手段と、この判定手段により判定した周波数帯域に前記通信周波数帯域を帯域毎シフトする制御手段とを備えたものである。

本発明は、伝送路特性に応じて通信で使用する周波数帯域を使用可能な周波数帯域に帯域毎シフトさせることにより、本装置を設置後に伝送路特性が極度に悪化した場合においても安定して通信を行う通信装置を得ることができる。

以下、本発明をＯＦＤＭ方式により電力線を介してデータの通信を行う電力線搬送通信装置に適用した場合を例に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置のブロック図である。
図１において、通信装置である電力線搬送通信装置１は通信で使用する伝送路である電力線２に接続される。この電力線２は電力線搬送通信装置１の内部配線ａを介して、伝送路特性を測定する測定手段３に接続される。この測定手段３は電力線２の伝送路特性のひとつであるコモンモードインピーダンスの周波数特性を測定するコモンモードインピーダンス測定器４、同様に平衡度を測定する平衡度測定器５、同様に減衰特性を測定する減衰特性測定器６より構成され、夫々前記内部配線ａが入力される。

前記コモンモードインピーダンス測定器４にて測定するコモンモードインピーダンスとは、電力線２とアースとの間のインピーダンスであり、この値が小さいほど通信における伝送損失が大きくなるものである。従って、この値が所定の値より小さくなった場合は通信を行うことが出来なくなる。
図８は、本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の測定手段における測定結果の一例を示す図である。図８の（ａ）はコモンモードインピーダンスの測定結果の一例を示す図であり、横軸は周波数で、縦軸は各周波数に対する電力線２のコモンモードインピーダンスである。この場合、測定値は１４ＭＨｚの周波数付近で最小値となっており、この周波数では通信の伝送損失が大きくなることが判る。

次に、平衡度測定器５により測定する平衡度とは、電力線の中性点と大地との間に起電力を加えた場合におけるこれらの間に生ずる電圧と電力線の端子間に生ずる電圧との比をデシベルで表したものであり、この値が小さいほど電力線２からの漏洩電波の量が多いものである。この漏洩電波の量は、法規制により基準値以下にする必要がある。従って、この値が所定の値より小さくなった場合は、結果的には通信を行うことが出来なくなる。図８の（ｂ）は平衡度測定結果の一例を示す図であり、横軸は周波数で、縦軸は各周波数に対する電力線の平衡度である。この場合、１１ＭＨｚ、１７ＭＨｚの周波数付近の値が小さくなっており、この周波数近辺において漏洩電波の量が多くなることが判る。

次に、減衰特性測定器６により測定する減衰特性とは、電力線２を伝播する信号の振幅が減衰する度合いを示すものであり、この値が大きいほど信号の伝送損失が多いものである。従って、この値が所定の値より大きくなった場合は通信を行うことが出来なくなる。
図８の（ｃ）は減衰特性測定結果の一例を示す図であり、横軸は周波数で、縦軸は各周波数に対する電力線２の減衰特性である。この場合、４ＭＨｚ、１３．５ＭＨｚの周波付近の値が大きくなっており、この周波数近辺において通信の伝送損失が大きくなることが判る。

前記コモンモードインピーダンス測定器４は、例えばある時間を測定開始時間とし、所定の周波数帯域の中で微小な時間間隔で周波数をずらしながら測定する。それにより、ある測定開始時間に対応する所定の周波数帯域内の各周波数に対応するコモンモードインピーダンス値を表すデータ列ｂ１が得られる。このデータ列ｂ１は、通信に使用可能な周波数帯域を判定する判定手段７として動作するマイコン８の入力ポートＩＮ１に入力されその内部に読込まれる。同様に、前記平衡度測定器５の測定結果である平衡度を表すデータ列ｂ２は、前記マイコンの入力ポートＩＮ２に入力され、マイコン８の内部に読込まれる。同様に、前記減衰特性測定器６の測定結果である減衰量を表すデータ列ｂ３は、前記マイコン８の入力ポートＩＮ３に入力され、マイコン８の内部に読込まれる。

前記マイコン８は、図示していない内蔵メモリまたは外部メモリに格納されたプログラムに従って判定手段７として動作する。

前記マイコン８の内部に読込まれたデータ列ｂ１〜ｂ３は、選別手段９に入力され所定の閾値と比較することで、通信に使用可能な周波数帯域と使用不可能な周波数帯域とが選別される。その選別結果は、選択手段１０に入力され、通信に使用する周波数帯域が１つ選択される。その選択結果に基づき、マイコン８の出力ポートであるＯＵＴ１から制御信号ｄ１が制御手段１１に対して出力され、同様にＯＵＴ２から制御信号ｄ２が制御手段１１に対して出力される。

制御手段１１は、クロック生成回路１３と送信用通信周波数可変フィルタ１４及び受信用通信周波数可変フィルタ１６より構成される。マイコン８から出力された制御信号ｄ１は、クロック生成回路１３に入力され、その制御信号ｄ１の値に対応した発振周波数の基本クロックｅを生成し、通信するデータを変調・復調する通信制御部１２に出力される。基本クロックｅが入力された通信制御部１２は、基本クロックｅの周波数に対応した通信周波数帯域でＯＦＤＭ方式のデータ変調・復調を行うように動作する。

通信制御部１２は、送信信号を変調する送信回路１７及び受信信号を復調する受信回路１８より構成され、送信回路１７に別途入力された送信データｆは、前記のように設定された通信周波数帯域を使用したＯＦＤＭ方式の送信信号ｇに変換される。その変換された送信信号ｇは、送信用中心周波数可変フィルタ１４に入力される。この送信用中心周波数可変フィルタ１４は、マイコンから出力された制御信号ｄ２が入力され、その制御信号ｄ２に対応した周波数を中心として、所定の幅の周波数以外の信号をカットする特性に変更される。従って、送信信号ｇは、所定の幅の周波数以外の信号をカットした信号ｈを出力する。その出力ｈは送信側と受信側とを結合すると共に伝送路インタフェースを備えた電力線結合回路１５を介して電力線２に送出される。

また、電力線２を介して送られてきた受信信号は、内部配線、及び電力線結合回路１５を介して受信用中心周波数可変フィルタ１６に入力される。受信用中心周波数可変フィルタ１６は、送信用中心周波数可変フィルタ１４と同様に、前記マイコン８の制御信号ｄ２が入力され、送信用中心周波数可変フィルタ１４と同様の特性に変更され、受信データ以外の帯域の周波数の信号をカットした信号ｋを出力する。その出力信号ｋは受信回路１８に入力され、別途クロック生成回路１３から出力された基本クロックｅの周波数に対応して、ＯＦＤＭ変調信号を復調するように制御され、受信信号を復調して受信データｍとして出力する。

次に、クロック生成回路１３から出力される基本クロックｅに応じて送信データの通信周波数帯域が設定される動作について具体的に説明する。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の送信回路１７の内部を詳細に記載したものである。図１の（ｂ）において、送信データｆは、データ変換・変調回路１７１に入力され、シリアル形式のディジタルデータから適当な長さのビットに分割される。そして例えばＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）エンコーダ等によりコード化され複数の搬送波に割当てられた信号ｐとなり、ＯＦＤＭ変調器１７２に出力される。次にこの信号ｐはＯＦＤＭ変調器１７２により逆フーリエ変換され周波数軸データから時間軸データに変換される。その結果がパラレル形式からシリアル形式に変換された信号ｑとなりＤ／Ａコンバータ１７３に出力される。前記データ変換・変調器１７１及びＯＦＤＭ変調器１７２の動作は、前記基本クロックｅに基づき行われ、所定の通信周波数帯域で動作する。つまり、この基本クロックｅを変更することにより、所望の通信周波数帯域にシフトできることとなる。次に、Ｄ／Ａコンバータ１７３に入力された信号ｑは、アナログデータである信号ｒに変換される。この信号ｒは増幅装置１７４に入力され振幅が増幅された送信用信号ｇとなり、送信用中心周波数可変フィルタ１４に入力される。

同様に、前記クロック生成回路１３から出力される基本クロックｅに応じて受信データの通信周波数帯域が設定される動作について具体的に説明する。図１の（ｃ）は、図１の（ａ）の受信回路１８の内部を詳細に記載したものである。図１の（ｃ）において受信用通信周波数可変フィルタ１６から出力された受信信号ｋは、増幅装置１８１により振幅が増幅された信号ｓとなる。この信号ｓはＡ／Ｄコンバータ１８２に入力され、アナログデータからディジタルデータである信号ｔに変換される。この信号ｔはＯＦＤＭ復調回路１８３に入力され、シリアル形式からパラレル形式に変換さる。さらに、その変換結果がフーリエ変換されることで時間軸データから周波数軸データｕに変換される。そして、この信号ｕがデータ変換・復調回路１８４に入力され、例えばＱＡＭデコーダ等により復調された後、パラレル形式のビット列からシリアル形式に変換され、受信データｍとして出力される。前記ＯＦＤＭ復調器１８３及びデータ変換・復調回路１８４は前記基本クロックｅに基づき行われ、所定の通信周波数帯域の信号となるように変換される。つまり、この基本クロックｅを変更することにより、所望の通信周波数帯域にシフトできることとなる。

以上のように、電力線搬送通信装置のハードウェアの各構成要素について説明した。実施の形態１の周波数帯域制御動作は、前記マイコン８が前記各ハードウェアを制御することにより実行されものである。次にその動作フローについて説明する。図２はその制御用ソフトウェアの最上位モジュールの動作フローチャートであり、その中でステップＳ１、ステップＳ２がメインとなるステップである。図３はステップＳ１の各ステップを４つの下位モジュールとして示した動作フローチャートである。図４から図７は、図３の各モジュールをさらに下位のモジュールとして示した動作フローチャートである。

まず、図２により前記ステップＳ１、ステップＳ２の動作を説明する。電力線搬送通信装置１の電源をＯＮすると本フローが開始され、ステップＳ１の周波数帯域制御が行われる。このステップＳ１は、図１に示す測定手段３、判定手段７、制御手段１１において行われる処理であり、測定された伝送路特性に応じてＯＦＤＭ方式の通信周波数帯域を使用可能な周波数帯域にシフトさせる制御を行うフローである。次にステップＳ２により本体の電源が入っているか否かを判定し、電源が入っている場合は再びステップＳ１の周波数帯域制御を行う。このようにして、電力線搬送通信装置１の起動後、電源がＯＦＦとなるまでステップＳ１を繰り返す。尚、本フローチャートには図示していないが、電力線搬送通信装置１の通信動作は本処理と独立して動作するものである。また、電源投入直後には必ず本フローを実行して使用する周波数帯域を設定した後に通信動作を行うものとする。

次に、図３により前記ステップＳ１の周波数制御動作について、電源投入後に、通信周波数帯域を最初に設定する動作と、通信中に通信周波数帯域をシフトする動作について、それぞれ説明する。まず、電源投入後に最初に通信周波数帯域を設定する動作について説明する。

ステップＳ１１は前述したように測定手段３において行う処理であり、通信の伝送路である電力線２の伝送路特性の測定を行う。次にステップＳ１２はマイコン８による選別手段９において行う処理であり、測定手段３の測定結果と所定の閾値とを比較することで通信可能な周波数帯域を選別する。次にステップＳ１３はマイコン８による選択手段１０において行う処理であり、選別した周波数帯域の中から後述する所定の規則に従い通信に使用する周波数帯域を１つ選択する。

次にステップＳ１４はマイコン８による選択手段１０が、制御手段１１及び通信制御部１２に対して行う処理である。前記のようにして通信周波数帯域を選択した結果を用いて、通信制御部１２が選択された周波数帯域で動作するように、その元となる基本クロックｅをクロック生成器に生成させる。また、通信信号のフィルタリングをする周波数帯域の制御を行う。それにより通信制御部１２をその選択された周波数帯域で動作させる。

次に、図３の各処理単位の動作の詳細について、図４〜図７のフローチャートをもとに、図９〜１２の波形図と、図１の電力線搬送通信装置のブロック図とを用いて説明する。
まず、図４は、図３のステップＳ１１の伝送路測定の下位モジュールの動作を示す動作フローチャートである。ステップＳ１１１は、測定手段３の一つであるコモンモードインピーダンス測定器４において行う処理であり、前述したように電力線２の所定の周波数帯域におけるコモンモードインピーダンスを測定する。次にステップＳ１１２は、測定手段３の一つである平衡度測定器５において行う処理であり、前述したように電力線２の所定の周波数帯域における平衡度を測定する。次にステップＳ１１３は、測定手段３の一つである減衰特性測定器６において行う処理であり、前述したように電力線２の所定の周波数帯域における減衰特性を測定する。

次に、図５は、図３のステップＳ１２の周波数帯域選別の下位モジュールの動作を示す動作フローチャートである。図９はこの周波数帯域の選別の処理動作を説明する為に、伝送路特性を測定した結果を簡略化した波形図である。

図５においてステップＳ１２１〜Ｓ１２４は、マイコン８による選別手段９において行う処理である。ステップＳ１２１は、コモンモードインピーダンス測定器４により測定した測定結果と所定の閾値ＴＡとを比較し、この閾値ＴＡより大きい周波数帯域を選別する。ここで前提としてコモンモードインピーダンスが、閾値ＴＡより大きい周波数帯域では電力線の伝送路特性が良く通信可能であるものとする。一方、閾値ＴＡより小さい周波数帯域では電力線の伝送路特性が悪く通信が不安定であるものとする。例えば、この測定結果が図９の（ａ）に示すような場合、閾値ＴＡより大きい周波数帯域であるＦＡ１、ＦＡ２が通信可能な周波数帯域として選別される。

次に、ステップＳ１２２は、平衡度測定器５により測定した測定結果と所定の閾値ＴＢとを比較し、この閾値ＴＢより大きい周波数帯域を選別する。ここで前提として平衡度が閾値ＴＢより大きい周波数帯域では電力線の伝送路特性が良く通信可能であるものとする。一方、閾値ＴＢより小さい周波数帯域では電力線から周囲に漏洩する電波量が多く通信が不可能であるものとする。例えば、この測定結果が図９の（ｂ）に示すような場合、閾値ＴＢより大きい周波数帯域であるＦＢ１、ＦＢ２、ＦＢ３が通信に使用可能な周波数帯域として選別される。

次に、ステップＳ１２３は、減衰特性測定器６により測定した測定結果と所定の閾値ＴＣとを比較し、この閾値ＴＣより小さい周波数帯域を選別する。ここで前提として、減衰特性が閾値ＴＣより小さい周波数帯域では伝送路特性が良く通信可能であるものとする。一方、閾値ＴＣより大きい周波数帯域では電力線の伝送路特性が悪く通信が不安定であるものとする。例えば、この測定結果が図９の（ｃ）に示すような場合、閾値ＴＣより小さい周波数帯域であるＦＣ１、ＦＣ２が通信に使用可能な周波数帯域として選別される。

次に、ステップＳ１２４は、ステップＳ１２１〜Ｓ１２３により選別した３種類の選別結果の間で、共通する周波数帯域を選定する。例えば図９（ｄ）に示すように、ステップＳ１２１〜Ｓ１２３で選別された周波数帯域がＦＡ１〜ＦＡ２、ＦＢ１〜ＦＢ３、ＦＣ１〜ＦＣ２であったとする。この場合、まず、ＦＡ１、ＦＢ１、ＦＣ１の３つの周波数帯域の中で共通する周波数帯域であるＦ１（６〜１２ＭＨｚ）が選別される。同様にＦ２（２６〜３０ＭＨｚ）、Ｆ３（３４．５〜３７．５ＭＨｚ）が選別される。

次に、図６は、図３のステップＳ１３の周波数帯域選択の下位モジュールの動作を示す動作フローチャートである。ステップＳ１３１〜Ｓ１３６は、マイコン８による選択手段１０において行う処理である。ステップＳ１３１では、前記ステップＳ１２４にて選別した周波数帯域の中から最も周波数帯域の幅が広いものを選択し、その周波数帯域をＦＳとする。例えば図１０に示すように、選択手段１０でＦ１、Ｆ２、Ｆ３が選択されていた場合、その中で最も周波数帯域の広い周波数帯域Ｆ１を選別し、この周波数帯域をＦＳとする。

次にステップＳ１３２において、ＯＦＤＭ方式の通信周波数帯域をＦＴとした場合、このＦＴと前記周波数帯域ＦＳとを比較する。周波数帯域ＦＳの方の幅が広い場合、通信可能と判定して次のステップＳ１３３に進む。例えば周波数帯域ＦＴを５ＭＨｚとした場合、図１０に示す例では、周波数帯域ＦＳの周波数帯域幅は６ＭＨｚであり、周波数帯域ＦＳの方が大きいので通信可能と判定して、ステップＳ１３３に進む。次にステップＳ１３３では、周波数帯域ＦＳの中心周波数を求め、その周波数をＦＳＣとし、次のステップＳ１３４に進む。例えば図１０に示す場合、周波数帯域ＦＳは６〜１２ＭＨｚであり、その中心周波数は９ＭＨｚとなるので、通信周波数帯域の中心周波数ＦＳＣは９ＭＨｚとなる。

次にステップＳ１３４において、通信制御部１２で変調及び復調するＯＦＤＭ方式の通信周波数の中心周波数が前記中心周波数ＦＳＣとなる為に必要な基本クロック周波数ｅを算出する。そして、クロック生成回路１３がこの基本クロックｅを出力する為の制御信号ｄ１をマイコン８の内部で生成してステップＳ１３５に進む。

次にステップＳ１３５において、送信用中心周波数可変フィルタ１４及び受信用中心周波数可変フィルタ１６でフィルタリングする中心周波数がＦＳＣとなる為の制御信号ｄ２をマイコン８の内部で生成してこのルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１３２において周波数帯域ＦＳが通信周波数帯域ＦＴより小さくなった場合は、その周波数帯域が通信に使用できないと判定され、次のステップＳ１３６に進む。次のステップＳ１３６では、中心周波数ＦＳＣを０と設定し、このルーチンを終了する。

次に、図７は、図３のステップＳ１４の周波数帯域シフトの下位モジュールの動作を示す動作フローチャートである。
ステップＳ１４１は、マイコン８による選択手段１０において行う処理である。ステップＳ１４１では、前のステップＳ１３２にて動作可能な周波数帯域があると判定したか否かを調べるため、中心周波数ＦＳＣと固定値０とを比較する。中心周波数ＦＳＣが固定値０でない場合、動作可能な周波数帯域があったものと判定し、次のステップＳ１４２に進む。

次にステップＳ１４２では、前記ステップＳ１３４においてマイコン８で生成した制御信号ｄ１をマイコン８の出力ポートからクロック生成回路１３に出力させる。それにより前述したように、クロック生成回路１３において、通信制御部１２で変調及び復調するＯＦＤＭ方式の通信周波数帯域が前記ＦＳとなる為に必要な基本クロックｅが生成される。さらにこの基本クロックｅを受けた通信制御部１２は、基本クロックｅの周波数に対応した通信周波数帯域でＯＦＤＭ方式のデータ変調・復調を行うように動作する。

次にステップＳ１４３では、前記ステップＳ１３５においてマイコン８で生成した制御信号ｄ２をマイコン８の出力ポートから送信用中心周波数可変フィルタ１４及び受信用中心周波数可変フィルタ１６に出力させる。この制御信号ｄ２を受けた送信用中心周波数可変フィルタ１４及び受信用中心周波数可変フィルタ１６は、前述したようにフィルタリングする中心周波数がＦＳＣとなるように変更される。

図１１は、上記のような制御により通信周波数帯域を設定した後のＯＦＤＭ方式の搬送波を示した図である。本図は、以上のように図９及び図１０を使用して説明した場合を例にして書かれている。図１１に示されるように、通信制御部は、通信周波数帯域の中心周波数（ＦＳＣ）である９ＭＨｚを中心とし、送信周波数帯域（ＦＴ）である５ＭＨｚの帯域幅つまり６．５〜１１．５ＭＨｚの間において、下り通信用として６．５ＭＨｚ〜９ＭＨｚの帯域にて５１２本の搬送波を使用し、上り通信用として、１０．２５ＭＨｚ〜１１．５ＭＨｚの帯域にて２５６本の搬送波を使用して通信を行う。

一方、ステップ１４１にて中心ＦＳＣが０となった場合はステップＳ１４４に進む。この場合は選択すべき周波数がなく、通信不可能であることを通信制御部１２に通知する。この通知を受けた通信制御部１２は、あらかじめ設定した固定の周波数帯域を使用して通信するか、または通信を行わないものとされる。

以上のように前記ステップＳ１の周波数制御動作について、電源投入後に、通信周波数帯域を最初に設定する動作について説明した。次に、通信動作中に通信周波数帯域を別な周波数帯域にシフトする動作について説明する。例として、電力線に電子機器が同時に多数接続されたこと等により伝送路特性のひとつであるコモンモードインピーダンスのみが変化した場合について説明する。

図１２は伝送路特性が変わった場合の通信周波数帯域のシフト方法を説明する為の図であり、図９に示す伝送路特性が変化した後の動作に対応している。電力線搬送通信装置１は、電源が入っている間は常に図３に示すステップＳ１の周波数帯域制御を行っている。それにより、図３のステップＳ１１における伝送路測定が行われる。その結果、コモンモードインピーダンスのみが、図１２の（ａ）から、図１２の（ｂ）に示す特性に変化したとする。この場合、ステップＳ１２１により、コモンモードインピーダンスの特性により選別される周波数帯域は、図１２の（ａ）のＦＡ１から図１２の（ｂ）のＦＡ１に変更される。それに伴い、ステップＳ１２４の共通する周波数帯域の選別結果は図１２の（ｃ）の様になる。それにより、閾値と比較して選別したＦＡ１、ＦＢ１、ＦＣ１において共通する周波数帯域であるＦ１の周波数帯域は、前回の周波数帯域選択結果の周波数帯域Ｆ１に比べて狭くなる。その為、ステップＳ１３１の周波数帯域選択において、別の周波数帯域であるＦ２が選択され、ステップＳ１３３において、新たに周波数帯域Ｆ２が選択された周波数帯域であるＦＳとなる。その結果、ステップＳ１４の周波数帯域のシフトにより、図１２の（ｄ）に示されるようにＯＦＤＭ方式の通信周波数帯域が新しい周波数帯域ＦＳ（Ｆ２）にシフトされる。それにより、通信制御部１２により新しい通信周波数帯域によりＯＦＤＭ方式の変調・復調動作が行なわれる。

以上のように、実施の形態１の電力線搬送通信装置１は、伝送路特性に応じてＯＦＤＭ方式の通信周波数帯域を通信に使用可能な周波数帯域にシフトさせる。それにより、本装置を電力線などに設置した場合においても、伝送路特性が極度に悪化した場合においても安定して通信を行えるという効果が得られる。また前記シフト制御は、人手による調整を介さずにソフトウェア的に容易に実行できるという効果も得られる。また、電力線の伝送路特性として３種類の測定器を用いている為、所定の周波数帯域が通信に使用できるか否かの判定の精度を高められるという効果が得られる。

実施の形態１では、電力線搬送通信装置１の伝送路として電力線を用いた例を示したが、この伝送路として、家庭内のアンテナ配線や電話線その他通信専用配線を使用してもよい。また、判定手段としてマイコン８を使用しているが、マイコン以外の制御機器により制御を行っても良い。また、通信方式としてＯＦＤＭ方式を使用した通信制御部について示したが、この通信方式に限るものではない。

実施の形態２．
実施の形態１では、測定手段として、コモンモードインピーダンス測定器４、平衡度測定器５、減衰特性測定器６をすべて使用した例を示したが、これらの測定器のうちのいずれか１つ、または２つのみを使用してもよい。この場合の周波数帯域制御の処理ステップＳ１は、実施の形態１の動作において３つの測定器のうちのいずれか２つまたは１つを使用しなかった場合の動作と同様である。以下に、具体的に実施の形態１の動作と異なるステップＳ１１の伝送路測定と、Ｓ１２の周波数帯域選別について説明する。

まず、ステップＳ１１では、その下位モジュールであるＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１３のうち、使用する測定手段のモジュールのみ動作する。例えば、平衡度測定器５、減衰特性測定器６の２つの測定器のみ用いる場合、Ｓ１１１のコモンモードインピーダンス測定は実行せず、Ｓ１１２とＳ１１３のみを実行する。

次にステップＳ１２では、その下位モジュールであるＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３のうち、前記使用した測定手段の測定結果を選別するモジュールのみ動作する。例えば、平衡度測定器５、減衰特性測定器６の２つの測定器のみ用いる場合、Ｓ１２１のコモンモードインピーダンス測定結果の周波数帯域を選別するモジュールは実行されず、Ｓ１２２とＳ１２３のみを実行する。そして、Ｓ１２４において、Ｓ１２２とＳ１２３の２つの選別結果から共通な周波数帯域を選別する。前記例では、いずれか２つの測定器を使用する例を示したが、１つの測定器を使用する場合も前記説明と同様の考え方で動作する。また、前記以外の動作は、実施の形態１の動作と同様である。

以上のように、通信に使用できるか否かの判定精度は若干下がるが、少ない機器構成により、低コストで通信装置を構成出来るという効果が得られる。

実施の形態３．
次に、本発明の電力線搬送通信装置１を使用して通信ネットワークを構築した場合の電力線搬送通信装置１により相互に行われる通信制御方法について説明する。図１３は、本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置１を使用して構築したネットワーク構成を示す図である。図において、インターネットのプロバイダサーバ２１はインターネット網２２に接続される。このインターネット網２２は光ファイバーケーブルで構成される光ネットワーク２３と接続される。この光ネットワーク２３は光ファイバーケーブルを介して、光ネットワーク２３からのデータを後述する中圧電力線に伝送する通信装置である中圧ノード２４に接続される。そして、この中圧ノード２４は電力線である一般商業用の中圧電力線２５と接続される。

前記中圧ノード２４は、光−電気信号変換器２６により、光を媒体とする信号から電気信号を媒体とする電気信号形式の信号に変換される。この変換後の電気信号は、通信装置である中圧用電力線搬送通信装置２７に入力され中電圧の送信電力に重畳される。この重畳された信号は、トランス２８を介して前記中圧電力線２５に伝送される。それにより、プロバイダサーバ２１のデータは、インターネット網２２、光ネットワーク２３、及び中圧ノード２４を介して中圧電力線２５に伝送される。逆に、中圧電力線から送られるデータは、プロバイダサーバ２１まで前記の逆の経路で伝送される。

一方、前記光ネットワーク２３は光ファイバーケーブルを介して、光ネットワーク２３からのデータを後述する低圧電力線に伝送する低圧ノード２９に接続される。そして、この低圧ノード２９は電力線である一般商業用の低圧電力線３０と接続される。前記低圧ノード２９は、光−電気信号変換器３１により、光を媒体とする信号から、電気信号を媒体とする電気信号形式の信号に変換される。この変換後の電気信号は、通信装置である低圧用電力線搬送通信装置３２に入力され、低電圧の電力に重畳される。この重畳された信号は、トランス３３を介して前記低圧電力線３０に伝送される。

前記低圧電力線３０には、低圧電力線に重畳された信号を一般の住宅３４に中継する為の中継機３５が接続される。この中継機３５は、トランス３６を介して通信装置である低圧用電力線搬送通信装置３７に接続される。この低圧用電力線搬送通信装置３７は、電力線である宅内電力線３８及び３９を介して夫々一般住宅３４内にある通信装置である宅内用電力線搬送通信装置４０及び宅内用電力線搬送通信装置４１と接続され、前記低圧電力線３８及び低圧電力線３９に重畳される信号が、宅内用電力線搬送通信装置４０及び宅内用電力線搬送通信装置４１に伝送される。前記宅内用電力線搬送通信装置４０及び宅内用電力線搬送通信装置４１は、図示されないパソコンやインターネット電話等と接続される。

以上のように、前記パソコンやインターネット電話から送られたデータは、宅内用電力線搬送通信装置４０及び宅内用電力線搬送通信装置４１により夫々前記宅内電力線３８及び宅内電力線３９、前記中継機３５、低圧電力線３０、低圧ノード２９、光ネットワーク２３、及びインターネット網２２を介してプロバイダサーバ２１に伝送される。逆に、プロバイダサーバ２１から送られるデータは、逆の経路をたどって前記宅内３４のパソコンやインターネット電話に伝送される。

前記中圧用電力線搬送通信装置２７、低圧用電力線搬送通信装置３２、低圧用電力線搬送通信装置３７、宅内用電力線搬送通信装置４０及び宅内用電力線搬送通信装置４１は、実施の形態１で説明した電力線搬送通信装置１である。前記中継機３５は例えば一般家庭用の電力メーター内部等に格納される。また、前記低電圧は例えば交流１００Ｖで、中電圧は交流２００Ｖとする。

次に動作について説明する。図１３において、例えば、宅内用電力線搬送通信装置４０とプロバイダサーバ２１との間で所定の通信周波数帯域を使用してＯＦＤＭ方式による通信中に、宅内電力線３８の伝送路特性が悪化した場合、宅内用電力線搬送通信装置４０（以降局１と称す）、低圧用電力線搬送通信装置３７（以降局２と称す）、宅内用電力線搬送通信装置４１（以降局３と称す）、低圧用電力線搬送通信装置３２（以降局４と称す）における動作について図１４の通信手順のフロー図を使用して説明する。

前記状態において局１と局２との間の通信状態が悪化する為、この間で通信のリトライを繰り返しするなどして通信が出来ない場合が生ずる。そこで、局１は、実施の形態１で説明した動作により、使用可能な別の通信周波数帯域を判定する。そして、現在使用している周波数帯域を使用して、第１の制御情報すなわち、使用可能な別の通信周波数帯域がどの帯域であるかの情報、及びこの情報の受信先の局を示す制御情報Ｄ１を、夫々局２、局３、及び局４に伝送する（図１４の（１））。この情報の送信は、同時に複数の局宛に送る同報送信でもよい。この時にはすでに通信状態が悪くなっているが、リトライを複数回繰り返す、または、別系統の通信経路を持つなどして、前記制御情報を伝送する。

次に、前記制御情報を受信した局２、局３、及び局４は、この制御情報を復号し、各装置において前記別の通信周波数帯域が使用可能であるかを調べ、使用可能と判定された場合は、各局が第２の制御情報、すなわち前記通信周波数帯域が使用可能である旨、及びこの情報を送信した局を示す制御情報Ｄ２を夫々局１に送信する（図１４（２））。この情報の送信は、同時に複数の局宛に送る同報送信でもよい。局１は、前記局２〜４より制御情報Ｄ２をすべて受けた場合、すべての局が前記通信周波数帯域が使用可能であると判断する。そして、第３の制御情報すなわち、前記通信周波数帯域にシフトさせる制御情報、及びこの情報の受信先の局を示す制御情報Ｄ３を夫々局２、局３、及び局４に送信する（図１４（３））。前記制御情報を受信した各局は、通信周波数帯域を前記通信周波数帯域にシフトさせる。同様に局１も前記通信周波数帯域にシフトさせる。

以上のように、電力線搬送通信装置を用いた通信ネットワークにおいて、伝送路の特性が変化して通信に使用する周波数帯域が使用出来なくなった場合においても、通信で使用可能な新たな周波数帯域にシフトする為の制御情報を相互に通信することで、ネットワークの各端末をノイズの影響の無い新たな周波数帯域にシフト出来、安定した通信が行えるという効果が得られる。

尚、実施の形態３で示したネットワーク構成は一例であり、このネットワーク構成に限定されるものではない。また、前記図１４において説明した例では、局が４つの場合を示して説明したが、４つ以外の場合においても同様の制御を行う。

本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置のブロック図である。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の通信周波数帯域の制御動作を説明する動作フローチャートである。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の通信周波数帯域の制御動作を説明する動作フローチャートである。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の通信周波数帯域の制御動作を説明する動作フローチャートである。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の通信周波数帯域の制御動作を説明する動作フローチャートである。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の通信周波数帯域の制御動作を説明する動作フローチャートである。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の通信周波数帯域の制御動作を説明する動作フローチャートである。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の測定手段おける測定結果の一例を示す図である。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の選別手段における通信に使用する周波数帯域の選別方法を説明する為の図である。本発明の実施の形態１における電力線搬送通信装置の選択手段における通信に使用する周波数帯域の選択方法を説明する為の図である。本発明の実施の形態１における通信周波数帯域における搬送波について説明する為の図である。本発明の実施の形態１における伝送路特性が変わった場合の通信周波数帯域のシフト方法を説明する為の図である。本発明の実施の形態３におけるネットワーク構成を示す図である。本発明の実施の形態３における通信手順フローを説明する通信手順フロー図である。

符号の説明

１電力線搬送通信装置、２電力線、３測定手段、４コモンモードインピーダンス測定器、５平衡度測定器、６減衰特性測定器、７判定手段、８マイコン、９選別手段、１０選択手段、１１制御手段、１２通信制御部、１３クロック生成回路、１４送信用通信周波数可変フィルタ、１５電力線結合回路、１６受信用中心周波数可変フィルタ、１７送信回路、１８受信回路、２１プロバイダサーバ、２４中圧ノード、２５中圧電力線、２７中圧用電力線搬送通信装置、２９低圧ノード、３０低圧電力線、３２低圧用電力線搬送通信装置、３７低圧用電力線搬送通信装置、３８宅内電力線、３９宅内電力線、４０宅内用電力線搬送通信装置、４１宅内用電力線搬送通信装置、１７２ＯＦＤＭ変調回路、１８３ＯＦＤＭ復調回路

Claims

電力線または通信線を伝送路として相手側と所定の通信周波数帯域により通信を行う通信制御部と、
前記電力線または通信線の伝送路特性を測定する測定手段と、
この測定手段により測定した伝送路特性に基づき、前記電力線または通信線を伝送路として通信に使用する周波数帯域を判定する判定手段と、
この判定手段により判定した周波数帯域に前記通信周波数帯域を帯域毎シフトする制御手段と
を備えたことを特徴とする通信装置。
通信制御部は、所定の通信周波数帯域のマルチキャリアによる直行周波数分割多重方式による通信を行い、
制御手段は判定された周波数帯域の中心周波数に基づき、前記周波数帯域に前記通信周波数帯域を帯域毎シフトするようにした
請求項１項記載の通信装置。
測定手段は、伝送路のコモンモードノイズ、平衡度、または減衰特性のうち少なくともいずれか１つを伝送路特性として測定するようにした
請求項１または２項記載の通信装置。
判定手段は、測定した伝送路特性を閾値と比較することにより伝送路特性毎に周波数帯域を選別し、
選別した前記周波数帯域から通信周波数帯域を選択することを特徴とする
請求項１記載の通信装置。
判定手段は、測定手段による複数種類の測定結果の間で共通する周波数帯域の中から最も広く、かつ通信周波数帯域より広い周波数帯域を選択するようにした
請求項４記載の通信装置。
制御手段は、通信制御部の基本クロックを生成する周波数制御手段、及び信号を通過させる中心周波数が可変である中心周波数可変フィルタであることを特徴とする
請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
請求項１記載の通信装置が複数台設けられ、前記通信装置は相手側と電力線または通信線を介して接続され相互に通信を行う通信ネットワークを備え、
前記通信装置のうちいずれかが通信に使用可能な周波数帯域を新たに判定した場合に、前記判定をした通信装置が他のすべての通信装置に対し前記新たに判定した周波数帯域を示す第１の制御情報を送信する工程と、
前記第１の制御情報を受信した他のすべての通信装置が、前記新たに判定した周波数帯域が通信に使用可能か否かを判定する工程と、
前記他のすべての通信装置が、前記第１の制御情報を送信した通信装置に対して前記判定結果含む第２の制御情報を送信する工程と、
前記第２の制御情報を受信した前記通信装置が、受信したすべての第２の制御情報の判定結果が通信可能であることを示す場合、前記他の通信機に対して前記新たな周波数帯域にシフトさせる為の第３の制御情報を送信する工程と、
前記他の通信装置が前記第３の制御情報を受信した場合、前記新たな周波数帯域に通信周波数帯域をシフトする工程と
を有することを特徴とする通信システム。