JP2008017102A - 電力線通信装置および電力線通信システム、ならびに、電力線通信の受信処理方法および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置のダイナミックレンジ不足による受信不良を有効に防止し、または、低減する。
【解決手段】本装置１−１は、電力線通信網からの受信信号の周波数特性を変更可能に構成されているアナログフィルタ（フィルタ部１２内の要素）と、アナログフィルタからの受信信号をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換部１３と、ディジタル信号を復調する復調部１４と、復調部１４で復調されたディジタル信号から誤り検出を行う誤り検出部１５と、誤り検出結果Ｓ１５に基づいてアナログフィルタの周波数特性を変更するために設けられているスイッチ１６とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電力線通信網を介して信号の通信を行う電力線通信装置および電力線通信システム、ならびに、電力線通信の受信処理方法および制御方法に関する。

対をなす導体、たとえば電力線を伝送線路として利用する電力線搬送通信（ＰＬＣ）では、屋内の電灯線と、これに接続されている屋外の電力の伝送線から構成される電力線通信網を信号伝送路として利用する。
その通信処理における変調および復調の方式としては、たとえば直交波周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が用いられる（たとえば特許文献１参照）。

図１に示す屋内での信号伝送を例として、通信環境を説明する。
図１において、送信点Ｐｘから受信点Ｐｒへの信号伝送を考える。ここで送信点Ｐｘおよび受信点Ｐｒは、ＰＣＬモデムや当該モデム機能を内蔵する機器の位置を表す。
送信点Ｐｘから受信点Ｐｒまでは電灯線の幹線１００と、幹線１００に対し分岐Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３で各々接続されている分岐線１０１,１０２,１０３が存在する。分岐線１０１と１０２には開放端、たとえば機器が接続されていない壁コンセントＷＳ１,ＷＳ２が接続され、分岐線１０３には装置１０４が接続されている壁コンセントＷＳ３が接続されている。

電力線通信では、一般的に、電灯線の配線長が長いと伝送速度が低下する。
また、電灯線の幹線１００につながる不図示の家電機器等（たとえば電子レンジ、充電器、ドライヤ）から発生するノイズ等によって信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が低下して伝送エラーが発生し、これによって伝送速度が低下する。
さらに宅内に複雑に配線された電灯線の幹線１００は、分電盤その他の箇所で分岐Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３が多数あり、分岐でのインピーダンスの整合がとれないことがある。また、未使用のコンセント等（壁コンセントＷＳ１,ＷＳ２）は開放端であり、インピーダンス不整合がある。このため図示のように、分岐Ｂ１,Ｂ２,Ｂ３や開放端（壁コンセントＷＳ１,ＷＳ２）で伝送信号が反射する。さらに、装置１０４からの反射も皆無ではない。

このため電力線通信では、無線通信における、いわゆるマルチパスに似た現象が発生する。このマルチパス環境下では、受信点Ｐｒにおける受信信号の周波数特性は、図２に示す例のように複雑であり、受信点Ｐｒ（図１）でのＳ／Ｎ比が低下して伝送エラーが発生し、これによって伝送速度が低下することが多い。
したがって、電力線通信の受信信号は、その信号レベルの範囲（ダイナミックレンジ）が、他の専用回線を用いた通信に比べると、予想を超えて大きくなる場合がある。

このような変動幅が大きい受信信号レベルを良好に受信処理する場合は、通常、その処理回路のダイナミックレンジを広げる対策が施される。
すなわち、想定されるレベル変動幅を扱えるように、アナログの受信信号をディジタルに変換するＡ／Ｄ変換器の量子化ビット数や演算語長を大きくする対策がとられる。
特開２０００−３３２７２３号公報

しかし、Ａ／Ｄ変換器の量子化ビット数や演算語長を大きくすることは、回路規模や回路の動作速度を大きくすることになり、これがコストアップおよび消費電力の増大につながる。
また電力線通信では、前述した複雑な通信環境によって信号レベル変動が予期しにくいことから、コストを抑制するために高性能で高価なＡ／Ｄ変換器と、性能は劣るが廉価なＡ／Ｄ変換器とを適正に配置しようとしても、その適正配置が困難である。

なお、特許文献１には無線通信のマルチパス環境下で受信電力が一定にならないことを解消することを目的として、受信電力を一定とするためにＯＦＤＭサブキャリア間の電力をほぼ一定にし、これによって受信電力が大きいサブキャリアの送信電力を下げ、受信電力が落ち込んでいる（小さい）サブキャリアの送信電力を上げて、その結果、誤り率特性の改善を行う技術が開示されている。
しかし、電力線通信ではＯＦＤＭサブキャリア間の電力をほぼ一定にすると、必要な伝送速度を確保し、低い誤り率を実現することができない場合があり、この技術を電力線通信に適用することはできない。

本発明が解決しようとする課題は、電力線通信装置のダイナミックレンジ不足による受信不良を有効に防止または低減することである。

本発明では上記課題に鑑み、誤り訂正の結果に基づいて必要な場合のみ信号のダイナミックレンジを抑圧できる処理を実行する構成としている。

すなわち、本発明に係る第１観点の電力線通信装置は、電力線通信網からの受信信号の周波数特性を変更可能に構成されているアナログフィルタと、前記アナログフィルタからの受信信号をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換部と、前記ディジタル信号を復調する復調部と、前記復調部で復調されたディジタル信号から誤り検出を行う誤り検出部と、前記誤り検出の結果に基づいて前記アナログフィルタの周波数特性を変更するために設けられているスイッチとを有する。

本発明では好適に、前記アナログフィルタは、所定周波数以下の信号を減衰するハイパスフィルタを含む。
本発明では好適に、前記誤り検出部からの前記誤り検出結果に基づいて通信品質情報を表示することが可能な表示部を有する。
本発明では好適に、前記誤り検出部からの前記誤り検出結果に基づいて前記アナログフィルタによる周波数特性の変更を行うかを判定し、判定結果に応じて前記スイッチを制御する判定部を有する。

上記構成の第１観点の電力線通信装置は、受信処理回路、とくにアナログ−ディジタル変換器の入力ダイナミックレンジに受信信号を適合させるために、その前段にアナログフィルタを設けている。このアナログフィルタは、その周波数特性がスイッチにより変更可能であり、そのスイッチの制御を、誤り検出部の誤り検出結果に基づいて可能に構成している。
表示部を設ける場合は、表示部に通信品質情報が表示されるので、たとえば、これを見たユーザが手動でスイッチを切り換え、誤り検出が小さくなるフィルタ特性を選択する。
一方、判定部を設ける場合は、判定部が誤り検出結果に基づいてスイッチを自動で切り換え、これによって通信品質が良好なフィルタ特性が選択される。

本発明に係る第２観点の電力線通信装置は、電力線通信網からの信号を受信し、受信信号をアナログからディジタルに変換し、変換後のディジタル信号を復調する受信処理部と、前記受信処理部で復調されたディジタル信号の誤り検出を行う誤り検出部と、前記誤り検出の結果に基づいて電力抑圧の必要を判定する判定部と、前記判定部によって電力抑圧が必要と判定されたときに、送信電力抑圧の要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、前記電力線通信網から送信する送信処理部とを有する。
本発明では好適に、前記受信信号は、周波数帯域が連続する複数のサブキャリアに分散してデータを搬送するマルチキャリア変調方式の受信信号であり、前記受信処理部は、前記複数のサブキャリアの受信電力または受信信号強度を検出し、前記判定部は、前記誤り検出の結果から前記電力抑圧を必要と判定したときは、前記受信処理部からの前記受信電力または前記受信信号強度の検出結果に基づいて、送信電力を抑圧すべきサブキャリアの送信信号レベルを決定し、当該決定した送信信号レベルを前記信号生成処理部に送り、前記信号生成処理部では前記送信信号レベルを含む情報をパケット処理して前記要求信号を発生する。

本発明に係る電力線通信システムは、電力線通信網に信号を送信する第１の通信装置と、前記信号を前記電力線通信網から受信する第２の通信装置とを備え、前記第１の通信装置は、前記電力線通信網からの信号を受信し、アナログの受信信号をディジタル信号に変換し、得られたディジタル信号を復調する受信処理部と、前記受信処理部で復調されたディジタル信号から誤り検出を行う誤り検出部と、前記誤り検出の結果に基づいて電力抑圧の必要を判定する判定部と、前記判定部によって電力抑圧が必要と判定されたときに、送信電力抑圧の要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、前記電力線通信網に送信する送信処理部とを有し、前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から前記要求信号を受信したときは、当該受信した要求信号に基づいて送信電力を抑圧する送信電力制御部を有する。

上記構成の第２観点の電力線通信装置および電力線通信システムでは、第１の観点と同様に、誤り検出部の誤り検出に基づいて必要な場合のみ制御を行う。そして制御の仕方としては、受信信号を送信する際の電力抑圧が必要かを判定部が、誤り検出結果に基づいて判定する。この判定結果によって電力抑圧が必要とされた場合、送信処理部から、送信電力抑圧の要求信号が、受信信号の送信元（第２の通信装置）に発信される。
送信元（第２の通信装置）では、（送信電力制御部が）受信した要求信号に基づいて送信電力を抑圧する。送信電力が抑圧されると、それが受信元（第１の通信装置）で次に受信されるときから、その受信信号は信号レベルが全体として以前より低下する。

上記第１観点に対応する、本発明の受信処理方法は、電力線通信網からの信号を受信するステップと、前記受信した信号をアナログからディジタルに変換するステップと、前記ディジタルの受信信号を復調するステップと、前記復調後のディジタル信号から誤り検出を行うステップと、前記誤り検出の結果に基づいて、前記ディジタルへの変換ステップに入力される前記アナログの受信信号の周波数特性を変更する特性変更ステップとを含む。

上記第２観点に対応する、本発明の電力線通信の制御方法は、電力線通信網からの信号を受信するステップと、受信信号をアナログからディジタルに変換するステップと、変換後のディジタル信号を復調するステップと、前記復調されたディジタル信号から誤り検出を行うステップと、前記誤り検出の結果に基づいて電力抑圧の必要を判定するステップと、前記電力抑圧が必要と判定されたときに、送信電力抑圧の要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、変換後のアナログの前記要求信号を前記電力線通信網に送信する送信処理ステップと、前記要求信号に基づいて前記受信信号の送信元の送信電力を抑圧するステップとを含む。
本発明では好適に、前記受信信号および前記要求信号は、周波数帯域が連続する複数のサブキャリアに分散してデータを搬送するマルチキャリア変調方式の信号であり、前記複数のサブキャリアの受信電力または受信信号強度を検出するステップと、前記誤り検出の結果から前記電力抑圧を必要と判定されたときは、前記検出した前記受信電力または前記受信信号強度の検出結果に基づいて、送信電力を抑圧すべきサブキャリアの送信信号レベルを決定するステップと、当該決定した送信信号レベルを含む情報をパケット処理して前記要求信号を発生するステップとをさらに含む。

本発明によれば、電力線通信装置のダイナミックレンジ不足による受信不良を有効に防止または低減することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

電力線（一般に電灯線と称する）を利用して通信を行う電力線通信は１５０[kHz]から４５０[kHz]の周波数帯を利用するものと、２[MHz]から３０[MHz]の周波数帯を利用するものがある。日本では前者の周波数帯を利用する装置のみ認可されている。
近年、後者の周波数帯を利用する通信装置が米国において認可され、日本においても現在認可に向けて利用条件の検討が行われている。後者の周波数帯を利用する通信装置は高速伝送が可能であることから、様々な用途が提案されており、今後普及が進むことが予想される。

電力線通信システムには、電灯線にＰＬＣモデムまたは当該モデムの機能を有する機器が複数接続される。各ＰＬＣモデム（モデム部）を介して、通信機能を有する機器（ＡＶ機器、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等）が複数、電灯線に接続される。これにより各機器は電灯線からの電源供給を受け、かつ、機器同士の通信、あるいは、電灯線から外部のネットワークに対する通信が可能となる。

とくに画像や音声のデータをシームレスに再生または記録する必要がある機器に対するデータ通信においては、２[MHz]から３０[MHz]の周波数帯を全て占有してデータ伝送を行う。このとき一定の伝送速度を確保可能な帯域保証型通信を行うか、送受信エラーを低減してスループットを上げる必要がある。

図３に、電力線通信の機器接続形態を示す。図３は、２つの宅内の電灯線１１１と１１２とを用いた電力線通信システムの概略を示す。
電灯線１１１の幹線から各々分岐して壁コンセントＷＳ１とＷＳ３が設けられている。
壁コンセントＷＳ１には、たとえばＰＬＣモデム等の通信装置１−１のＡＣコードが接続されている。通信装置１−１にはＬＡＮケーブル等を介して、たとえばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の機器７１が接続されている。
壁コンセントＷＳ３には、たとえばプリンタ等の通信とは無関係な他の機器７３が接続され、ここでの反射等が通信品質の低下を招く。

一方、他の宅内に敷設されている電灯線１１２の幹線から分岐して壁コンセントＷＳ２が設けられている。
壁コンセントＷＳ２には、たとえばＰＬＣモデム等の通信装置１−２のＡＣコードが接続されている。通信装置１−２にはＬＡＮケーブル等を介して、たとえばＰＣ等の機器７２が接続されている。

以下、本実施形態を、ＯＦＤＭ変調による電力線通信を例として説明する。
ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)とは、複数の直交する副搬送波の信号を多重化するディジタル変調方式であり、周波数利用効率が非常に高く、かつマルチパスに強いという特徴をもっている。
ＯＦＤＭ変調方式はマルチキャリア変調方式の一種であり、直列の符号化データを隣接間で互いに直交する多数のサブキャリア１１０（図４参照）に対応する並列の符号化データ（情報シンボル）に変換し、当該情報シンボルをマッピング処理により直交座標に割り当て、それぞれＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）によって周波数領域を時間領域に変換することによってディジタル変調波に変換した後に、各々を加算することでＯＦＤＭ信号を発生し送信する。
ＯＦＤＭ受信装置は、受信したＯＦＤＭ信号に対し送信時とは逆の処理、すなわちＦＦＴ（フーリエ変換）を施すことにより元の符号化データを得る。

ＯＦＤＭ受信の機能を有する電力線通信装置は、受信したアナログ信号を適宜増幅した後にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器(analog -to- digital converter)を備え、変換されたディジタル信号に対し上記ＦＦＴ等の復調処理を行う。

図５は、ＯＦＤＭ変調方式を用いた場合の受信信号の周波数特性を表している。
図５の場合、サブキャリア１１０の信号強度レベルは全帯域で雑音レベルを十分上回っており、本来ならば、高速な伝送が可能なはずである。
しかし、図示のように伝送周波数帯域内のレベル変動が装置内のダイナミックレンジと比較して大きい場合には、復調可能なサブキャリア数が減少し、これにより伝送速度が低下し、最悪の場合には伝送不能状態を起こす。図５では符号１１０Ａにより示すサブキャリアが、その可能性が高い。

この問題を回避するために、通常は装置のダイナミックレンジを広げる対策が施される。すなわち、想定されるレベル変動幅を扱えるよう、Ａ／Ｄ変換器の量子化ビット数や演算語長を大きくすればよい。
しかし、Ａ／Ｄ変換器の量子化ビット数や演算語長を大きくすることは、回路規模や、回路の動作速度を大きくすることになり、コストアップや消費電力の増大につながる。

本実施形態では電力線通信において、受信点における受信信号の電力（信号強度）が受信処理回路のダイナミックレンジを越えて入力されることを防止するために、受信信号レベルの抑圧が可能な技術を提供する。

サブチャネルのレベル抑圧の方法は、受信装置側で行う方法と、送信装置側で行う方法がある。
以下の第１および第２実施形態は、受信側で行うアナログフィルタを用いたレベル抑圧に関する。

《第１実施形態》
図６は、第１実施形態に関わる電力線通信装置のブロック図である。この図は、一例として、図３の通信装置１−２からの信号を通信装置１−１で受信する場合の、当該通信装置１−１の構成を示す。なお、通信装置１−２を含めシステム内における他の通信装置すべてをこのように構成することが可能である。

図解した通信装置１−１は、受信アンプ１１、（アナログ）フィルタ部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、復調器１４、誤り検出部１５、スイッチ１６および表示部１７を有する。受信アンプ１１、（アナログ）フィルタ部１２、Ａ／Ｄ変換器１３および復調器１４、誤り検出部１５は、受信信号が入力される不図示のインターフェースと他の信号処理部との間に、この順で縦続接続されている。
ここでフィルタ特性（通過周波数特性）を変更可能なフィルタ部１２を有し、その切り換えを行うためのスイッチ１６を有すること、さらに、その切り換えのための情報を提供する手段として表示部１７を有することが、本実施形態の特徴である。

スイッチ１６はユーザ等によって操作され、その操作に応じてフィルタ部１２の特性を切り換えることができるように、フィルタ部１２に接続されている。
また表示部１７は、誤り検出部１５に接続され、その誤り検出の結果Ｓ１５を入力し、その結果から通信品質情報を発生して表示可能に構成されている。
他のブロックは既存のものであるため、ここでの説明は省略する。

つぎに、通信装置１−１の受信処理の動作について説明する。
受信信号が受信アンプ１１に入力されると、そこで増幅されてフィルタ部１２に入力される。
フィルタ部１２は、スイッチ１６の指定に基づいてフィルタの種類の選択あるいはフィルタのオンまたはオフ（有効と無効）の切り換えを行う。フィルタ部１２によって周波数特性に変更が加えられた信号は、Ａ／Ｄ変換器１３に入力される。

Ａ／Ｄ変換器１３はアナログの受信信号をディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を復調器１４に入力する。
復調器１４は、入力されるディジタルの受信信号をＦＦＴし、所定の通信方式（たとえばＰＳＫ、ＱＡＭ）等に従って復調する。
復調により得られた符号からなるデータ列は誤り検出部１５に入力され、ここで誤り検出部１５がデータ列に誤りが無いか検査する。
この誤り訂正では、たとえば誤り率、それに応じた伝送速度、パケット損失に関する情報等が得られるので、これらの情報（誤り情報）が誤り検出結果Ｓ１５として表示部１７に出力される。

表示部１７は、入力された誤り検出結果Ｓ１５から通信品質情報を求める。ここで通信品質情報とは、たとえば、内容的には誤り情報と同様であるがユーザが分かる形式変換、たとえば誤り率の数値化等がなされた後の情報をいう。
表示部１７は、通信装置１−１がＰＣの場合はそのメインディスプレイ等であり、求めた通信品質情報を表示する。
これを見たユーザは、現在の通信品質の程度を知ることができる。通信品質に満足ならスイッチ１６を操作しない。不満足ならスイッチ１６を操作して、現在のフィルタから他のフィルタ、あるいは、フィルタを使用しないという選択を行う。

フィルタの切り換えが行われると、以後の受信信号の通過周波数特性が変更され、それに応じて通常、誤り率等の通信品質情報も変化する。
この通信品質情報の報知、それに応じたユーザのスイッチ切り換えを繰り返すことにより、ユーザが満足する、あるいは満足ではないが最も品質程度のよい受信状況の選択が可能となる。

このように本実施形態では、フィルタ部１２とその通過周波数特性を切り換えるためのスイッチ１６を有することから、電力線通信装置のダイナミックレンジ不足による受信不良を有効に防止または低減することが可能である。
なお、表示部１７による通信品質表示は必ずしも必要ない。表示部１７を有していない機器に対しても本発明が適用でき、たとえば、動画像伝送の場合にはユーザが画像を見ながらスイッチを操作することで、もっとも画像品質がよいフィルタを選ぶことが可能である。

このフィルタ切り換えと受信信号レベル抑圧との関係を、図７および図８を用いて説明する。
図７はフィルタとしてローパスフィルタが選択された場合、図８はハイパスフィルタが選択された場合の、サブキャリアの信号強度を模式的に示すグラフである。これらの図において、（Ａ）はフィルタに入力されるＯＦＤＭ受信信号を、（Ｂ）はフィルタ特性を、（Ｃ）はフィルタから出力されるＯＦＤＭ信号を、それぞれ示す。
ローパスフィルタによって高い周波数領域において、またハイパスフィルタによって低い周波数領域において、ダイナミックレンジが抑圧されていることが分かる。

なお、電力線通信では商用ＡＣ電源の周波数とその倍数の周波数のノイズレベルが高いという特徴があり、フィルタ部１２はハイパスフィルタのオンとオフの制御のみでも十分な効果が得られる場合がある。ただし、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、これらの特性が違うフィルタ群、さらにフィルタなしを単独で、あるいは、幾つかを組み合わせて用いることもできる。

《第２実施形態》
図９は、第２実施形態に関わる電力線通信装置のブロック図である。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複部分は同一符号を付して説明を省略する。

図９の通信装置１−１が、図６と異なる点は、スイッチ１６を自動で制御するための判定部１８を有することである。
第１実施形態と同様に、受信信号が受信アンプ１１で増幅され、フィルタ部１２を通ってＡ／Ｄ変換器１３でディジタル信号に変換され、復調器１４で復調された後、誤り検出部１５で誤り訂正が行われる。誤り検出部１５からは誤り情報を含む誤り検出結果Ｓ１５が判定部１８に入力される。

判定部１８は、入力した誤り情報を基に、フィルタ部１２を制御する制御信号Ｓ１８を発生し、これをフィルタ部１２のフィルタ切り換えを行うスイッチ１６に出力する。スイッチ１６は、入力した制御信号Ｓ１８に応じてフィルタの種類、その有効と無効を切り換える。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、選択されたフィルタ特性に応じてＯＦＤＭ信号の一部のサブキャリアに対し、その信号レベルが抑圧される。
本実施形態では、判定部１８が誤り率等の誤り情報に基づいてフィルタ部１２内のフィルタを順次切り替え、その都度、誤り情報の変化をモニタして最適なフィルタ（またはフィルタなし）を選択する。
このとき、制御速度を高めるために、後述するように受信品質の程度、サブキャリアの電力差（信号レベル差）の大小に応じてフィルタ変更の必要を判断してもよい。また、抑圧すべきサブキャリアの候補を選択し、あるいは、ＰＳＫ、ＱＡＭなどの変調方式の違いに応じて所望のＳ／Ｎ比がとれるかの高度な判断を行ってもよい。これらの判断を行ってから必要な場合のみ最適なフィルタに切り換えると、制御速度が高く、好ましい。

つぎに、以上の第１または第２実施形態に適用可能なフィルタ部１２の内部構成を説明する。

図１０に、フィルタ部１２の第１構成例を示す。
図１０に示す構成のフィルタ部１２は、３つのフィルタ部１２１,１２３,１２５と、３つの選択器１２２,１２４,１２６と、デコーダ１２７とを有する。受信信号の入力側から出力側に順に、フィルタ部１２１、選択器１２２、フィルタ部１２３、選択器１２４、フィルタ部１２５、選択器１２６が縦続接続されている。
選択器１２２,１２４,１２６は、それぞれ２つの入力の一方（第１入力ＩＮ１）を上記縦続接続のために用い、他の入力（第２入力ＩＮ２）に対しては、従前のフィルタをスキップ可能に１つ前の選択器の出力が接続されている。デコーダ１２７は、図９の判定部１８からの制御信号Ｓ１８を入力して、これをデコードし、３本または２ビットのデコード出力を選択器１２２,１２４,１２６の制御端子に入力可能な構成となっている。

図１０の構成では、制御信号Ｓ１８をデコーダ１２７がデコードし、そのデコード出力Ｓ１２７を３つの選択器１２２,１２４,１２６に出力する。これらの選択器はデコード出力に応じて第２入力ＩＮ２（フィルタスキップのための入力）の有効と無効を制御する。第２入力ＩＮ２が有効化されると、第１入力ＩＮ１と出力との接続から、第２入力ＩＮ２と出力との接続に切り換える。
以上の構成では、任意の１つのフィルタを適用する、「フィルタなし」を選択する、あるいは、複数のフィルタを多重に適用することが可能となる。

図１１の構成では、３つのフィルタ部１２１,１２３,１２５の各出力と、受信信号が直接入力される「フィルタなし」の入力との４入力、１出力の選択器１２８を備える。選択器１２８は、デコーダ１２７からのデコード出力Ｓ１２７により一の入力を有効とする。
以上の構成では、任意の１つのフィルタを適用する、あるいは、「フィルタなし」の選択が可能である。

なお、図１０と図１１を組み合わせた、すなわち図１１の選択器１２８の入力に図１０のような縦続接続した多重フィルタを設けることもできる。
なお、図１０（または図１１）において選択器１２２,１２４,１２６（または選択器１２８）と、デコーダ１２７が、図９のスイッチ１６の機能を持つ部分であり、その場合、図９でスイッチ１６は省略可能である。ただし、この場合、本発明の「スイッチ」をフィルタ部１２が兼用する。

《第３実施形態》
本実施形態は送信側で信号レベルの抑圧が可能な場合に関する。
図１２に受信側の装置（図３の通信装置１−１）、図１３に送信側の装置（図３の通信装置１−２）のブロック図を示す。
本実施形態における通信装置１−１と通信装置１−２はブロックとしては同じものを有する。本実施形態では、受信側の通信装置１−１（図１２）で通信品質を観測して送信側の通信装置１−２（図１３）にフィードバックし、送信側の通信装置１−２が送信信号の各サブキャリアの出力レベルを調整することで信号レベルの抑圧を実行する。図１２は受信側の処理を、図１３は送信側の処理を説明するための信号または情報の経路を示している。

まず、装置構成を図１２の通信装置１−１において説明する。
通信装置１−１は、受信アンプ１１、復調器１４、誤り検出部１５、判定部１８、パケット処理部１９、制御部２０、変調部２１および送信アンプ２２を有する。受信アンプ１１と復調器１４および誤り検出部１５は、第１および第２実施形態と、その基本的な機能は同じである。
受信アンプ１１、復調器１４および誤り検出部１５が、パケット処理部１９の入力に対して、この順で処理が可能に接続されている。

本実施形態における判定部１８は、誤り検出部１５からの誤り情報から通信品質情報を求めることが可能に構成されている。また判定部１８には復調器１４が接続されている。本実施形態の復調器１４は受信信号の復調を行う基本的な機能に加えて、ＯＦＤＭ復調信号から各サブキャリアの受信電力Ｓｐ検出する機能を有し、これを判定部１８に出力可能に構成されている。
判定部１８は、この受信電力Ｓｐと通信品質情報とに基づいて送信側の電力抑圧の必要を判定する。判定の結果、送信電力抑圧が必要ならば、判定部１８は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアのうち信号レベルを抑圧すべきサブキャリアの特定と、その信号レベルを決定する機能を持つ。以下、このサブキャリアの特定と、その信号レベルの情報を「サブキャリアのレベル制御情報」という。

パケット処理部１９は、誤り検出部１５で訂正されたデータ列を入力し、パケット処理して他の機器（たとえば図３の機器７１）に送るためのパケットデータを構築する。あるいは、通信装置１−１が機器に内蔵されている場合、そのアプリケーションに適合したパケット処理を行う。
パケット処理部１９は判定部１８から情報の入力が可能になっている。これは、パケット処理部１９が、判定部１８が発生したサブキャリアのレベル制御情報を含む送信電力抑圧の要求信号を発生するためである。この要求信号Ｓｒは、制御部２０の制御を受けたパケット処理部１９にて発生し、要求信号Ｓｒ制御部２０を介して変調部２１に送ることができるようにパケット処理部１９が構成されている。
変調部２１は、この要求信号ＳｒをＩＦＦＴ等によりＯＦＤＭ伝送信号に変換し、所定の変調方式にしたがって変調し、アナログ信号に変換して送信アンプ２２に送ることが可能に構成されている。

つぎに受信側の動作を、図１２を参照して説明する。
受信信号が受信アンプ１１に入力されると、そこで増幅された信号が復調器１４に入力される。復調器１４では受信信号をアナログからディジタルに変換した後に、ディジタル信号をＦＦＴし、所定の通信方式（たとえばＰＳＫ、ＱＡＭ等）に従って復調する。また復調器１４ではＯＦＤＭの各サブキャリアの受信電力が測定され、判定部１８へ出力される。

復調により得られた符号からなるデータ列は復調器１４から誤り検出部１５に入力され、ここで誤り検出部１５がデータ列に誤りが無いか検査する。
この誤り検出では、たとえば誤り率、それに応じた伝送速度、パケット損失に関する情報等が得られるので、これらの情報（誤り情報）が誤り検出結果Ｓ１５として判定部１８に出力される。

判定部１８では通信品質情報とＯＦＤＭ各サブキャリアの受信電力Ｓｐから送信信号の各サブキャリアの送信レベルを決定し、送信側に伝えるためのデータを構成し、パケット処理部１９に出力する。
パケット処理部１９では送信パケットが構成されて送信電力抑圧の要求信号Ｓｒが発生し、これが制御部２０を経由して変調部２１に出力される。
要求信号Ｓｒは変調部２１で変調されてＯＦＤＭ伝送信号を発生し、これがアナログ信号に変換された後、送信アンプ２２で増幅され出力される。

つぎに、送信側の通信装置１−２の動作を、図１３を用いて説明する。
通信装置１−２が要求信号Ｓｒを含む何らかの信号を受信すると、その受信信号は受信アンプ１１で増幅され、その出力が復調器１４に入力される。
復調器１４では受信信号が復調され出力される。復調されたデータは誤り検出部１５に入力される。
誤り検出部１５ではデータ列に誤りが無いか検査し、検査されたデータがパケット処理部１９に出力される。

パケット処理部１９では受信パケットのチェックが行われ、送信サブキャリアのレベル制御情報の入っているパケット、すなわち要求信号Ｓｒとして送られてきたパケットであれば、これを制御部２０へ出力する。
制御部２０では受信したデータから送信する際の各サブキャリアの信号レベルを求め、変調部２１を制御する。
変調部２１では制御部２０によって指定された送信レベルに各サブキャリアのレベルを調整して送信信号を発生し、これを電力線通信網に送信する。

なお第３実施形態では、図１２と図１３において、受信アンプ１１と復調器１４が本発明の「受信処理部」に含まれ、変調部２１と送信アンプ２２が「送信処理部」に含まれ、また、制御部２０と変調部２１とが本発明の「送信電力制御部」に相当する。

以上の制御を経て、送信電力の抑圧（特定サブキャリアの信号レベル抑圧）が行われると、それを受信した通信装置１−１では、たとえば図８の中域のサブキャリア１１０Ｅの信号レベルが抑圧され、全てのサブキャリアのピークが装置内のダイナミックレンジ、たとえば図１２の復調器１４内に設けられているＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジに収まることから通信品質が改善される。

図１４（Ａ）および図１５（Ａ）に送信スペクトルを示す。また、図１４（Ａ）の送信スペクトルにより送信した信号の受信スペクトルを図１４（Ｂ）に、図１５（Ａ）の送信スペクトルにより送信した信号の受信スペクトルを図１５（Ｂ）に示す。
ここで図１４が本発明適用前、図１５が本発明適用後を示すものである。

図１４（Ａ）に示すフラットなスペクトルでＯＦＤＭ信号を送信すると、図１４（Ｂ）に示すように周波数特性の変動が大きな受信スペクトルとなる場合があり、この場合、受信信号のダイナミックレンジが装置のダイナミックレンジを超えて大きくなる。
この様な場合、図１４（Ｂ）に示すＯＦＤＭ信号の受信スペクトルは低域と高域の双方で信号レベルが高いので、送信電力を高域と低域で抑圧する。

すると、図１５（Ａ）に示すように、本発明適用後の送信スペクトルは高域と低域のレベルを落としたものとなり、この送信スペクトルを用いてＯＦＤＭ信号を送信すると、図１５（Ｂ）の受信スペクトルが得られる。
本発明の適用によって得られた図１５（Ｂ）のＯＦＤＭ信号の受信スペクトルでは、低域のサブキャリア１１０Ｃの信号レベルと高域のサブキャリア１１０Ｄの信号レベルがともに抑圧される。その結果、全てのサブキャリアのピークが装置内のダイナミックレンジ、たとえば図６のＡ／Ｄ変換器１３の入力ダイナミックレンジに収まることから通信品質が改善される。

《第４実施形態》
本実施形態は、上述した第１から第３の何れの実施形態にも適用可能な電力線通信の主に受信側の制御方法に関する。ここでは説明の便宜上、第３実施形態の場合を前提とした説明を行う。すなわち図１２の判定部１８が行う判断および処理を中心とした説明を行う。
なお、第２実施形態では図９の判定部１８がこの判断等を行い、これによりフィルタ選択の適正化が図られる。
一方、第１実施形態では、本実施形態の判断等を行うために判定部を追加するとよい。第１実施形態ではフィルタ選択についてはユーザ選択に委ねられるが、本実施形態の方法を用いて、その判断材料を提供するために電力差、Ｓ／Ｎ比等の情報を追加的に表示部１７に表示させることが可能となる。

図１６は、本実施形態の制御方法の手順を示すフローチャートである。
信号受信が開始されると（ステップＳＴ０）、復調器１４から受信電力Ｓｐの情報、誤り検出部１５からは誤り情報が判定部１８に出力される。

判定部１８は、たとえば最初に、誤り検出部１５からの情報を基に受信品質を判断し（ステップＳＴ１）、送信電力抑圧の可否判定を行う。その判断基準としては、誤り率、伝送速度、パケット消失の何れかまたは複数を組み合わせて用いる。
受信品質が十分な場合には、送信電力抑圧を要求するための処理を行わず、フローが終了する（ステップＳＴ２）。

受信品質が不十分な場合、判定部１８は、復調器１４から得られる受信電力Ｓｐに基づいて、サブキャリア間の受信電力差が大きいかどうか判定します。
受信電力差が大きくない（所定の基準差未満）場合には何もせずフローが終了する（ステップＳＴ４）。この判断基準は、受信処理回路のダイナミックレンジ、とくに復調器１４内のＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジ範囲を参照して、この範囲を超えるレベルの信号を検出するための基準として適切となるように、その値が予め設定されている。

受信電力差が大きい（所定の基準差以上）場合には、判定部１８が、電力を抑圧するサブキャリアの候補を抽出する（ステップＳＴ５）。この抽出では、上記基準を参照して、この参照値を超えるサブキャリアを候補とする方法、その他の方法が採用できる。
続くステップＳＴ６では、判定部１８（または制御部２０）が、抑圧される後に予想される電力で、現在の変調方式で十分なＳ／Ｎ比がとれるかを予測する。
この予測が「Ｎｏ」すなわち電力抑圧を行うと現在の変調方式ではＳ／Ｎ比が不十分であると判断した場合は、何もせずフローを終了する（ステップＳＴ７）。

Ｓ／Ｎ比が十分な場合は、ステップＳＴ８にて電力抑圧のための手続きを行う。つまり、第３実施形態の場合は、要求信号Ｓｒをパケット処理部１９で生成させて、これを変調部２１、送信アンプ２２を経由して電力線通信網に送出する。また、第１または第２実施形態では、電力抑圧が可能なフィルタ選択（またはフィルタなしでも十分な場合は「フィルタなし」を選択）を実行する。
その後、フローが終了し（ステップＳＴ９）、つぎの新たな信号受信、または、誤り訂正率の大きな変動があるまで待機状態となる。新たな信号受信または誤り訂正率の大きな変動があると、処理フローがステップＳＴ０から再開される。

以上述べてきた本発明の第１〜第４実施形態では、受信側で、各サブキャリアの信号レベルをＡ／Ｄ変換する前にアナログフィルタによってサブキャリアのレベルを調整して、伝送帯域内の各サブキャリアのレベル差を小さくすることで復調できない帯域を少なくできる。
あるいは、受信側で各サブキャリアのレベルを観測し、サブキャリアのレベル差が大きいために通信不良が生じていると判断される場合に、サブキャリアのレベル調整情報を送信側に送信し、送信側がこの情報をもとに各サブキャリの送信レベルを調整することで受信点における伝送帯域内のレベル変動幅を小さくすることで復調できない帯域を少なくする。

以上より、受信点において各サブキャリアの信号レベル差が大きいために生じる伝送速度の低下、伝送不良を軽減することが可能となる。

屋内での信号伝送を例として、電力線通信環境を説明するための図である。 受信点における受信信号の周波数特性例を示すグラフである。 本実施形態における電力線通信の機器接続形態を示す図である。 ＯＦＤＭサブキャリアの説明図である。 レベル変動が大きいＯＦＤＭ受信信号の説明図である。 第１実施形態に関わる電力線通信装置のブロック図である。 ローパスフィルタ前後のサブキャリアの信号強度とフィルタ特性の説明図である。 ハイパスフィルタ前後のサブキャリアの信号強度とフィルタ特性の説明図である。 第２実施形態に関わる電力線通信装置のブロック図である。 フィルタ部の第１構成例を示すブロック図である。 フィルタ部の第２構成例を示すブロック図である。 第３実施形態に関わる受信側装置のブロック図である。 第３実施形態に関わる送信側装置のブロック図である。 低域および高域がレベル抑圧されたＯＦＤＭ信号の波形図である。 中域がレベル抑圧されたＯＦＤＭ信号の波形図である。 第４実施形態に関わる制御のフローチャートである。

符号の説明

１−１,１−２…通信装置、１１…受信アンプ、１２…フィルタ部、１２１,１２３,１２５…フィルタ、１２２,１２４,１２６,１２８…選択器、１２７…デコーダ、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…復調器、１５…誤り検出部、１６…スイッチ、１７…表示部、１８…判定部、１９…パケット処理部、２０…制御部、２１…変調部、２２…送信アンプ、７１,７２…機器、１１０…サブキャリア、１１１…電灯線、Ｓ１５…誤り検出結果、Ｓ１８…制御信号、Ｓｐ…受信電力、Ｓｒ…要求信号

Claims (12)

1. 電力線通信網からの受信信号の周波数特性を変更可能に構成されているアナログフィルタと、
   前記アナログフィルタからの受信信号をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換部と、
   前記ディジタル信号を復調する復調部と、
   前記復調部で復調されたディジタル信号から誤り検出を行う誤り検出部と、
   前記誤り検出の結果に基づいて前記アナログフィルタの周波数特性を変更するために設けられているスイッチと
   を有する電力線通信装置。
2. 前記アナログフィルタは、所定周波数以下の信号を減衰するハイパスフィルタを含む
   請求項１に記載の電力線通信装置。
3. 前記誤り検出部からの前記誤り検出結果に基づいて通信品質情報を表示することが可能な表示部を
   有する請求項１に記載の電力線通信装置。
4. 前記誤り検出部からの前記誤り検出結果に基づいて前記アナログフィルタによる周波数特性の変更を行うかを判定し、判定結果に応じて前記スイッチを制御する判定部を
   有する請求項１に記載の電力線通信装置。
5. 電力線通信網からの信号を受信し、受信信号をアナログからディジタルに変換し、変換後のディジタル信号を復調する受信処理部と、
   前記受信処理部で復調されたディジタル信号の誤り検出を行う誤り検出部と、
   前記誤り検出の結果に基づいて電力抑圧の必要を判定する判定部と、
   前記判定部によって電力抑圧が必要と判定されたときに、送信電力抑圧の要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、前記電力線通信網から送信する送信処理部と
   を有する電力線通信装置。
6. 前記誤り検出部は、前記誤り検出の結果から通信品質情報を発生して、前記判定部に出力し、
   前記判定部は、前記通信品質情報から受信品質の低下が認められる場合に前記電力抑圧を必要と判定する
   請求項５に記載の電力線通信装置。
7. 前記判定部により前記電力抑圧を必要と判定されたときに、当該判定に応じて前記送信電力の要求信号を発生する信号生成処理部を有し、
   前記送信処理部は、前記信号生成処理部からの前記要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、前記電力線通信網から送信する
   請求項６に記載の電力線通信装置。
8. 前記受信信号は、周波数帯域が連続する複数のサブキャリアに分散してデータを搬送するマルチキャリア変調方式の受信信号であり、
   前記受信処理部は、前記複数のサブキャリアの受信電力または受信信号強度を検出し、
   前記判定部は、前記誤り検出の結果から前記電力抑圧を必要と判定したときは、前記受信処理部からの前記受信電力または前記受信信号強度の検出結果に基づいて、送信電力を抑圧すべきサブキャリアの送信信号レベルを決定し、当該決定した送信信号レベルを前記信号生成処理部に送り、
   前記信号生成処理部では前記送信信号レベルを含む情報をパケット処理して前記要求信号を発生する
   請求項７に記載の電力線通信装置。
9. 電力線通信網に信号を送信する第１の通信装置と、前記信号を前記電力線通信網から受信する第２の通信装置とを備え、
   前記第１の通信装置は、
   前記電力線通信網からの信号を受信し、アナログの受信信号をディジタル信号に変換し、得られたディジタル信号を復調する受信処理部と、
   前記受信処理部で復調されたディジタル信号から誤り検出を行う誤り検出部と、
   前記誤り検出の結果に基づいて電力抑圧の必要を判定する判定部と、
   前記判定部によって電力抑圧が必要と判定されたときに、送信電力抑圧の要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、前記電力線通信網に送信する送信処理部と
   を有し、
   前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置から前記要求信号を受信したときは、当該受信した要求信号に基づいて送信電力を抑圧する送信電力制御部を有する
   電力線通信システム。
10. 電力線通信網からの信号を受信するステップと、
    前記受信した信号をアナログからディジタルに変換するステップと、
    前記ディジタルの受信信号を復調するステップと、
    前記復調後のディジタル信号から誤り検出を行うステップと、
    前記誤り検出の結果に基づいて、前記ディジタルへの変換ステップに入力される前記アナログの受信信号の周波数特性を変更する特性変更ステップと
    を含む電力線通信の受信処理方法。
11. 電力線通信網からの信号を受信するステップと、
    受信信号をアナログからディジタルに変換するステップと、
    変換後のディジタル信号を復調するステップと、
    前記復調されたディジタル信号から誤り検出を行うステップと、
    前記誤り検出の結果に基づいて電力抑圧の必要を判定するステップと、
    前記電力抑圧が必要と判定されたときに、送信電力抑圧の要求信号を変調し、アナログ信号に変換し、変換後のアナログの前記要求信号を前記電力線通信網に送信する送信処理ステップと、
    前記要求信号に基づいて前記受信信号の送信元の送信電力を抑圧するステップと
    を含む電力線通信の制御方法。
12. 前記受信信号および前記要求信号は、周波数帯域が連続する複数のサブキャリアに分散してデータを搬送するマルチキャリア変調方式の信号であり、
    前記複数のサブキャリアの受信電力または受信信号強度を検出するステップと、
    前記誤り検出の結果から前記電力抑圧を必要と判定されたときは、前記検出した前記受信電力または前記受信信号強度の検出結果に基づいて、送信電力を抑圧すべきサブキャリアの送信信号レベルを決定するステップと、
    当該決定した送信信号レベルを含む情報をパケット処理して前記要求信号を発生するステップと
    をさらに含む請求項１１に記載の電力線通信の制御方法。
    

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