JP2009152998A - 通信装置及び電力線通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】主局と従局とが、1対複数である構成の電力線通信システムにおいて、インピーダンス不整合による影響を低減すること。
【解決手段】主局と複数の従局とが含まれる複数の通信装置を有する通信システムが提供される。主局と従局との間は電源線によりディジーチェーン接続され、主局と従局は、該電源線に信号を重畳して送信する。従局は、他の従局により送信された前記電源線に重畳された上りリンクの信号の波形整形を行い、該波形整形された信号を、自従局が接続された通信装置に送信する通信手段を有する。
【選択図】図3

Description

本発明は、車載ネットワークに関し、特に、主局と従局との間の通信方式に、電源線に信号を重畳して送信する電力線通信方式が適用される通信装置及び電力線通信システムに関する。
車載電力線通信(PLC: Power Line Communication)システムにおいて、電源重畳多重通信装置間の信号を中継する中継器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この中継器では、電源ラインに信号を遮断するフィルタが設けられる。このようにすることにより、中継器は、直流電圧はそのまま中継するとともに、信号は中継器内で再生処理を行った後、再度電力線に重畳して伝送する。このようにして、中継処理が行われる。このような中継器を用いることにより、消費電力の増大、通信品質の低下を招くことなく、車両内での長距離通信が可能となる。
特開2004−96602号公報
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
車載電子機器の増大にともない、各電子機器間を接続する信号ライン、電源ラインなどのワイヤーハーネスが増加し、その配策が問題となっている。
配線数の削減のための方法の1つとして、電源ラインに信号を重畳して機器間の通信・制御を行う電力線通信システムがある。電力線通信システムでは、電源ラインを用いて信号のやり取りを行う。このため、主局と従局との間のトポロジは1対1もしくはバス型となる。配線数の削減という観点からは、1対1よりもバス型の方が好ましい。しかし、バス型の場合、信号からみた伝送路の状況はよくない。バスの支線による分岐はインピーダンス不整合をもたらし、信号品質を劣化させるためである。例えば、図1に示すように、主局と従局との間のトポロジをバス型に構成した電力線通信システムは、1つの主局と複数の従局により構成される。図1には、1つの主局20と4つの従局10(10、10、10、10)により構成される電力線通信システムが示される。また、図1には、主局20により送信される信号波形、各分岐点において観測される信号波形及び従局10において観測される信号波形を示す。図1によれば、インピーダンス不整合による主局から従局への下りリンクの信号品質の劣化は、従局数が増加して分岐数が増加するほど顕著に表れることが分かる。その結果、インピーダンス不整合による主局から従局への下りリンクの信号品質の劣化による影響は、従局数が増加して分岐数が増加するほど顕著に表れることが分かる。
従局数が増加しても分岐による不整合の影響を受けない高品質な通信を実現するためには、分岐点の発生しないシステム構成とする必要があるが、主局と従局とが、1対複数である構成の電力線通信システムにおいて、分岐点での不整合を課題として、分岐を回避するための方法は示されていない。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、主局と従局とが、1対複数である構成の電力線通信システムにおいて、インピーダンス不整合による影響を低減することができる通信装置及び電力線通信システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、この通信装置は、
電力線通信システムにおける通信装置であって、
前記電力線通信システムは複数の通信装置を有し、該複数の通信装置には、主局と複数の従局とが含まれ、該主局と該従局との間は電源線によりディジーチェーン接続され、該主局と該従局は、該電源線に信号を重畳して送信し、
前記従局は、
他の従局により送信された前記電源線に重畳された上りリンクの信号の波形整形を行い、該波形整形された信号を、自従局が接続された通信装置に送信する通信手段
を有することを要件とする。
このように構成することにより、上りリンクの信号については、復調、誤り訂正を行わず、波形整形のみで、自従局に接続された従局又は主局に送信するため、上りリンクにおける伝送遅延時間を短縮できる。
さらに、別の構成では、
前記電源線を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された下りリンクの信号の復調を行う復調手段と
を有し、
前記通信手段は、前記復調手段による復調処理の結果に基づいて、該下りリンクの信号を他の従局に送信するように構成される。
このように構成することにより、通信装置内部における分岐点の数を減少させることができるため、復調手段に入力される信号の劣化を軽減できる。
さらに、別の構成では、
前記主局により供給された電源により、自従局を駆動する電源手段と、
前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を遮断する信号遮断手段と、
を有し、
前記電源手段は、前記信号遮断手段により下りリンクの信号が遮断された直流電圧により自従局を駆動するように構成される。
このように構成することにより、下りリンクの信号が遮断された直流電圧を電源手段に供給することができる。このため、通信装置内部における分岐点の数を減少させることができる。
さらに、別の構成では、
前記従局は、入力信号と出力信号との混信を防止する混信防止手段
を有するように構成される。
このように構成することにより、自従局への入力信号と、自従局からの出力信号との混信を防止できる。
この電力線通信システムは、
複数の通信装置を有する電力線通信システムであって、
前記複数の通信装置には、主局と複数の従局とが含まれ、該主局と該従局との間は電源線によりディジーチェーン接続され、該主局と該従局は、該電源線に信号を重畳して送信し、
前記従局は、
他の従局により送信された前記電源線に重畳された上りリンクの信号の波形整形を行い、該波形整形された信号を、自従局が接続された通信装置に送信する通信手段
を有することを要件とする。
このように構成することにより、上りリンクの信号については、復調、誤り訂正を行わず、波形整形のみで、自従局に接続された従局又は主局に送信するため、上りリンクにおける伝送遅延時間を短縮できる。
さらに、別の構成では、
前記従局は、
前記電源線を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を分離する分離手段と、
前記分離手段により分離された下りリンクの信号の復調を行う復調手段と
を有し、
前記通信手段は、前記復調手段による復調処理の結果に基づいて、該下りリンクの信号を他の従局に送信するように構成される。
このように構成することにより、通信装置内部における分岐点の数を減少させることができるため、復調手段に入力される下りリンクの信号の劣化を軽減できる。
さらに、別の構成では、
前記従局は、
前記主局により供給された電源により、自従局を駆動する電源手段と、
前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を遮断する信号遮断手段と、
を有し、
前記電源手段は、前記信号遮断手段により下りリンクの信号が遮断された直流電圧により自従局を駆動するように構成される。
このように構成することにより、下りリンクの信号が遮断された直流電圧を電源手段に供給することができる。このため、電力線分岐点の数を減少させることができる。
開示の通信装置及び通信システムによれば、主局と従局とが、1対複数である構成の電力線通信システムにおいて、インピーダンス不整合による影響を低減することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
(第1の実施例)
本発明の実施例に係る電力線通信システムについて、図2を参照して説明する。本実施例に係る電力線通信システムは、1つの主局200と、複数の従局100(100、100、100、100)とを有する。主局200はマスター、従局100はスレーブ又は中継器と呼ばれてもよい。また、電力線通信システムにより、車載カメラネットワークが構成されてもよい。本実施例においては、一例として、従局100が4つの場合に説明するが、2、3及び5つ以上でも適用できる。電力線通信とは、電力配線を通信回線として利用する技術である。PLC(Power Line Communication)、PLT(Power Line Telecommunication)と呼ばれてもよい。
例えば、主局200及び従局100は、自動車内LANの通信プロトコルに従って通信を行う通信装置に含まれるようにしてもよい。例えば、自動車内LANの通信プロトコルとして、CAN(Controller Area Network)が適用されるようにしてもよい。各通信装置は、例えば、自動車の各部を制御する複数の車載電子機器、例えば電子制御ユニット(ECU: Electronic Control Unit)により構成されるようにしてもよい。この場合、例えば、主局200と従局100には直流電圧から電源ライン(電源線)及び接地線を介して電力が供給される。
また、電力線通信では、電源ラインに信号が重畳される。信号には、上りリンクの通信信号と下りリンクの通信信号とが含まれる。また、本実施例に係る電力線通信システムでは、主局200と従局100との間は、ディジーチェーン接続される。ディジーチェーン接続はカスケード接続と呼ばれてもよい。そして、主局200から各従局100へ、電源(直流電圧)及び通信信号が中継して伝送される。ディジーチェーン接続では、各従局100は数珠つなぎに接続される。言い換えれば、各従局100は、直列に一台ずつ順に接続される。該接続は、個別のケーブルで行われるようにしてもよい。
また、各従局100は、主局200により、電源ラインを用いて供給される直流電圧と、該電源ラインに重畳された下りリンクの通信信号とを分離する。そして、各従局100は、分離した結果得られた直流電圧は、自従局100の駆動用として使用する。また、各従局100は、電源ラインを用いて供給された直流電圧と、該電源ラインに重畳された下りリンクの通信信号とを、自従局100に接続された次の従局に伝送する。
また、各従局100は、該電源ラインに重畳された通信信号の再生処理を行い、該通信信号が自従局宛の信号である場合には、該信号による指示に従って処理を行う。また、各従局100は、該電源ラインに重畳された通信信号の再生処理を行い、該通信信号が自従局宛の信号でない場合には、該信号を電源ラインに再度重畳して、自従局100に接続された主局200又は次の従局100に伝送する。
また、各従局100は、電源ラインの入力と出力との間に、信号遮断素子を有するようにしてもよい。このように構成することにより、入力信号と出力信号との混信を低減することができる。
本実施例に係る電力線通信システムに含まれる主局200及び従局100の構成について、図3を参照して説明する。
本実施例に係る主局200の構成について説明する。
主局200は、処理部202を有する。処理部202は、各従局100に送信する下りリンクの通信信号を生成する。処理部202は、生成した下りリンクの通信信号を後述する通信部204に入力する。また、処理部202は、通信部204により入力された上りリンクの通信信号に基づいて、所定の処理を行う。
主局200は、通信部204を有する。通信部204は、処理部202により入力された下りリンクの通信信号を信号重畳/分離素子208を介して送信する。また、通信部204は、後述する信号重畳/分離素子208により入力された上りリンクの信号を処理部202に入力する。
主局200は、電源供給部206を有する。電源供給部206は、自主局200及び各従局100を駆動する直流電圧を供給する。電源供給部206は、信号重畳/分離素子208に、該直流電圧を供給する。
主局200は、信号重畳/分離素子208を有する。信号重畳/分離素子208は、通信部204により入力された下りリンクの通信信号と、電源供給部206により供給された直流電圧とを重畳し、該重畳された信号を従局100に伝送する。また、信号重畳/分離素子208は、接続された従局100により送信された上りリンクの通信信号を電源ラインから分離し、分離された上りリンクの通信信号を、通信部204を介して、処理部202に入力する。
本実施例に係る従局100の構成について説明する。本実施例に係る電力線通信システムは、複数の従局を有するが、各従局は同様の構成である。
従局100は、信号遮断手段としての信号遮断素子102を有する。信号遮断素子102は、図4に示すように、例えばインダクタ素子により構成される。信号遮断素子102は、入力された直流電圧と下りリンクの通信信号との重畳信号から下りリンクの通信信号を遮断して直流電圧を取り出し、電源部104に入力する。
従局100は、電源手段としての電源部104を有する。電源部104は、信号遮断素子102により入力された直流電圧により、自従局を駆動する。
従局100は、分離手段としての信号重畳/分離素子106を有する。信号重畳/分離素子106は、図4に示すように、例えばDCカットコンデンサにより構成される。信号重畳/分離素子106は、主局200又は他の従局により入力された直流電圧と下りリンクの通信信号との重畳信号から下りリンクの通信信号を取り出し(分離し)、該下りリンクの通信信号を、通信部108を介して、処理部110に入力する。
従局100は、通信手段としての通信部108を有する。通信部108は、信号重畳/分離素子106により入力された下りリンクの通信信号の波形処理を行い、処理部110に入力する。また、通信部108は、処理部110により入力された下りリンクの通信信号を信号重畳/分離素子112に入力する。また、通信部108は、入力された上りリンクの通信信号の波形整形を行い、処理部110に入力し、該処理部110により入力された誤り訂正が行われた上りリンクの通信信号を、信号重畳/分離素子106に入力する。
従局100は、復調手段としての処理部110を有する。処理部110は、入力された下りリンクの通信信号の再生を行う。処理部110は、入力された下りリンクの通信信号が自局宛の信号である場合、その信号に含まれる命令に従った処理を行う。また、処理部110は、入力された下りリンクの通信信号が自局宛の信号でない場合、その下りリンクの信号を、通信部108を介して、他の局、例えば、接続された従局へ伝送する。
従局100は、信号重畳/分離素子112を有する。信号重畳/分離素子112は、図4に示すように、例えばDCカットコンデンサにより構成される。信号重畳/分離素子112は、通信部108により入力された信号と、直流電圧とを重畳し、該重畳信号を他の接続された従局へ送信する。
従局100は、混信防止手段としての信号遮断素子114を有する。信号遮断素子114は、図4に示すように、例えばインダクタ素子により構成される。信号遮断素子114は、自従局への入力信号と、自従局からの出力信号との混信を防止する。
次に、本実施例に係る電力線通信システムにおける通信方法について説明する。本実施例では、従局100から主局200へのアップリンクにおける信号の伝送について説明する。一例として、従局100から主局200に信号が伝送される場合について説明する。他の従局から主局200に信号が伝送される場合についても同様に適用できる。
従局100の処理部110は、主局200へ送信する上りリンクの通信信号を生成する。従局100の処理部110は、生成した上りリンクの通信信号を通信部108に入力する。通信部108は処理部110により入力された上りリンクの通信信号を信号重畳/分離素子106に入力する。信号重畳/分離素子106は、通信部108により入力された上りリンクの通信信号と直流電圧とを重畳し、該重畳された信号を従局100に送信する。
従局100の信号重畳/分離素子112は、従局100により送信された上りリンクの通信信号と直流電圧とが重畳された信号から、上りリンクの通信信号を分離する。そして、信号重畳/分離素子112は、該上りリンクの通信信号を通信部108に入力する。通信部108は、入力された上りリンクの通信信号を処理部110に入力する。処理部110は、入力された上りリンクの通信信号の再生し、誤り訂正を行う。処理部110は、誤り訂正が行われた上りリンクの通信信号を通信部108に入力する。通信部108は処理部110により入力された誤り訂正が行われた上りリンクの通信信号を信号重畳/分離素子106に入力する。信号重畳/分離素子106は、通信部108により入力された訂正が行われた上りリンクの通信信号と直流電圧とを重畳し、該重畳された信号を主局200に送信する。
本実施例によれば、1つの主局と複数の従局とを有する車載ネットワークにおいて、主局と従局との間の通信方式に、電源ラインに信号を重畳する電力線通信システムを適用する。また、該電力線通信システムでは、主局と各従局との間をディジーチェーン接続する。また、該電力線通信システムでは、電源は主局から各従局へ中継して伝送され、信号は各従局で再生され、次の接続された主局又は従局へ送信される。このように構成することにより、主局と従局との間の接続及び従局と従局との間の接続は、1対1での接続になるため、分岐点は発生しない。すなわち、ネットワーク上の信号分岐点の発生を無くすことができるため、インピーダンス不整合による影響を低減することができる。言い換えれば、ネットワーク上の分岐点により発生する信号劣化を低減できる。また、従局の数の増加に伴う通信品質の劣化も低減できる。
(第2の実施例)
本発明の他の実施例に係る電力線通信システムについて説明する。本実施例に係る電力線通信システムの構成は、図2を参照して説明した構成と同様である。また、本実施例に係る主局200の構成は図3を参照して説明した構成と同様である。
本実施例に係る従局100は、図3を参照して説明した従局100において、通信部108に入力される通信信号の分岐数を減少させたものである。すなわち、従局100の内部における分岐数を減少させる。具体的には、図5に示すように、電源部104に供給される直流電圧は、信号遮断素子102と信号遮断素子114との間の点から分岐して取り出される。信号遮断素子102と信号遮断素子114との間の電源ラインは、信号は重畳されない。すなわち、自従局以外の主局200又は従局100により入力された下りリンクの通信信号と直流電力とが重畳された重畳信号は、分岐手段としての分岐点Cにより分岐され、分岐された重畳信号は信号重畳/分離素子106及び信号遮断素子102に入力される。信号重畳/分離素子106は、入力された重畳信号に対して、下りリンクの通信信号を直流電力から分離する。そして、信号重畳/分離素子106は、分離した下りリンクの通信信号を通信部108に入力する。一方、信号遮断素子102は、入力された重畳信号から、下りリンクの通信信号を遮断する。下りリンクの通信信号が遮断された信号は電源部104に入力(供給)される。
上述した第1の実施例に係る電力線通信システムでは、図4に示すように、信号が重畳される電源ラインを分岐して、電源部104に供給される。すなわち、従局100は、自従局以外の主局200又は従局100により入力された下りリンクの通信信号と直流電力とが重畳された重畳信号は、分岐点Aにより分岐される。分岐された重畳信号の一方は信号遮断素子102に入力され、分岐された重畳信号の他方は、さらに分岐点Bにより分岐され、信号重畳/分離素子106に入力される。信号重畳/分離素子106は、入力された重畳信号に対して、下りリンクの通信信号を直流電力から分離する。そして、信号重畳/分離素子106は、分離した下りリンクの通信信号を通信部108に入力する。
このように、第1の実施例に係る従局100では、通信部108には、分岐点A及びBの2回分岐された通信信号が入力される。しかし、本実施例に係る従局100では、通信部108には、分岐点Cの1回分岐された信号が入力される。通信信号は、分岐されることにより、その信号が劣化する。本実施例に係る従局では、分岐点を減少させたことにより、分岐による信号劣化を軽減することができる。
(第3の実施例)
本発明の他の実施例に係る電力線通信システムについて説明する。本実施例に係る電力線通信システムの構成は、図2を参照して説明した構成と同様である。また、本実施例に係る主局200の構成は図3を参照して説明した構成と同様である。
本実施例に係る従局100は、図6に示すように、図3を参照して説明した従局100において、通信部108は、他の従局から送信された上りリンクの通信信号に対し、波形整形を行い、接続された主局200又は従局に送信する。すなわち、通信部108は、他の従局から送信された通信信号を処理部110に入力しない。言い換えれば、本実施例に係る従局100は、他の従局により送信された上りリンクの通信信号の波形整形を行い、接続された主局200又は従局100に送信する。ここで、波形整形には、信号の増幅が含まれる。
上述した実施例に係る電力線通信システムでは、図6の破線で示すように、各従局100は、他の従局により送信された上りリンクの通信信号の復調及び誤り訂正を行い、主局200又は従局100に送信する場合について説明した。すなわち、図7に示すように、上りリンクの信号であっても、処理部110により復調・誤り訂正が行われる。
本実施例に係る電力線通信システムでは、図6の実線で示すように、各従局は、他の従局により送信された上りリンクの通信信号の波形整形を行い、主局200又は従局100に送信する。すなわち、図7に示すように、上りリンクの信号に対しては、処理部110により復調・誤り訂正が行われず、通信部108により増幅が行われるだけで、主局200又は従局100に送信される。
主局200から従局100へ信号が送信される下りリンクでは、各従局は自従局宛の信号か否かを判断するために、主局200により送信された下りリンクの通信信号を各従局で復調する必要がある。しかし、従局100から主局200へ信号が送信される上りリンクでは、各従局200から送信された信号は、全て主局200宛の信号であるため、該信号を中継する従局では、信号の復調を行う必要はなく、波形整形を行うだけでよい。
本実施例によれば、各従局において復調処理が行われないため、上りリンクにおける伝送遅延を低減できる。
説明の便宜上、発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明されるが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてよい。
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
電力線通信システムの一例を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る電力線通信システムの一例を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る主局及び従局を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例に係る従局を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例に係る従局を示す部分ブロック図である。 本発明の一実施例に係る電力線通信システムの一例を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る従局における処理を示す説明図である。
符号の説明
10(10、10、10、10) 従局
20 主局
100(100、100、100、100) 従局
102 信号遮断素子
104 電源部
106 信号重畳/分離素子
108 通信部
110 処理部
112 信号重畳/分離素子
114 信号遮断素子
200 主局
202 処理部
204 通信部
206 電源供給部
208 信号重畳/分離素子

Claims (7)

  1. 電力線通信システムにおける通信装置であって、
    前記電力線通信システムは複数の通信装置を有し、該複数の通信装置には、主局と複数の従局とが含まれ、該主局と該従局との間は電源線によりディジーチェーン接続され、該主局と該従局は、該電源線に信号を重畳して送信し、
    前記従局は、
    他の従局により送信された前記電源線に重畳された上りリンクの信号の波形整形を行い、該波形整形された信号を、自従局が接続された通信装置に送信する通信手段
    を有することを特徴とする通信装置。
  2. 請求項1に記載の通信装置において、
    前記電源線を分岐する分岐手段と、
    前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された信号を分離する分離手段と、
    前記分離手段により分離された下りリンクの信号の復調を行う復調手段と
    を有し、
    前記通信手段は、前記復調手段による復調処理の結果に基づいて、該下りリンクの信号を他の従局に送信することを特徴とする通信装置。
  3. 請求項2に記載の通信装置において、
    前記主局により供給された電源により、自従局を駆動する電源手段と、
    前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を遮断する信号遮断手段と、
    を有し、
    前記電源手段は、前記信号遮断手段により下りリンクの信号が遮断された直流電圧により自従局を駆動することを特徴とする通信装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の通信装置において、
    前記従局は、入力信号と出力信号との混信を防止する混信防止手段
    を有することを特徴とする通信装置。
  5. 複数の通信装置を有する電力線通信システムであって、
    前記複数の通信装置には、主局と複数の従局とが含まれ、該主局と該従局との間は電源線によりディジーチェーン接続され、該主局と該従局は、該電源線に信号を重畳して送信し、
    前記従局は、
    他の従局により送信された前記電源線に重畳された上りリンクの信号の波形整形を行い、該波形整形された信号を、自従局が接続された通信装置に送信する通信手段
    を有することを特徴とする電力線通信システム。
  6. 請求項5に記載の電力線通信システムにおいて、
    前記従局は、
    前記電源線を分岐する分岐手段と、
    前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を分離する分離手段と、
    前記分離手段により分離された下りリンクの信号の復調を行う復調手段と
    を有し、
    前記通信手段は、前記復調手段による復調処理の結果に基づいて、該下りリンクの信号を他の従局に送信することを特徴とする電力線通信システム。
  7. 請求項6に記載の電力線通信システムにおいて、
    前記従局は、
    前記主局により供給された電源により、自従局を駆動する電源手段と、
    前記分岐手段により分岐された前記電源線に重畳された下りリンクの信号を遮断する信号遮断手段と、
    を有し、
    前記電源手段は、前記信号遮断手段により下りリンクの信号が遮断された直流電圧により自従局を駆動することを特徴とする電力線通信システム。
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