JP2009278511A - 通信方式および電力線通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチキャリア伝送方式を採用する電力線通信方式において、伝送路上にインピーダンス変動がある場合、通信エラーが多くなり高速通信が困難になるという課題があった。
【解決手段】電力線を伝送路とする電力線通信において、送信端末が通信信号を送信する場合、伝送路のインピーダンス変動量に応じて、送信する通信信号の位相パラメータを連続する通信信号内で変更させながら送信することを特徴とする通信方式により、伝送路上にインピーダンス変動があっても通信エラーを抑え高速通信を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチキャリア伝送方式による通信方式、特に電力線を通信媒体とする電力線通信におけるマルチキャリア伝送方式による通信方式および通信装置に関する。

電力線を通信媒体とする電力線通信装置において、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を用いたマルチキャリア伝送方式を採用することにより、高速なデータ転送が可能となる。マルチキャリア伝送方式では、従来の技術として、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)ベースのＯＦＤＭやウェーブレットベースのＯＦＤＭがよく用いられている。

図７にウェーブレットベースのＯＦＤＭによる電力線通信装置の概念的構成を示す。まず、送信装置１００において、上位層から入力される送信データをシンボルマッパ１１０によってシンボルデータに変換し、各シンボルデータに従ってシンボルマッピングを行う。このシンボルマップに対して、送信信号のＰＡＰＲ(Peek to Average Power Ratio)を低減するためにサブキャリアごとに異なる位相回転を位相回転器１２０で行う。そして、直列並列変換器(Ｓ／Ｐ変換器)１３０でサブキャリアごとに実数値ｄｉ(ｉ＝１〜Ｍ)を与え、逆ウェーブレット変換器１４０で時間軸上へ逆ウェーブレット変換する。これにより、時間軸波形のサンプル値を発生させ、伝送シンボルを表すサンプル値系列を生成する。Ｄ／Ａ変換器１５０で、このサンプル値系列から時間的に連続するベースバンド・アナログ信号波形に変換して送信する。受信装置２００においては、受信信号をＡ／Ｄ変換器２１０でディジタル信号に変換し、ウェーブレット変換器２２０で位相情報が取り扱えるようにウェーブレット変換し、並列直列変換器(Ｐ／Ｓ変換器)２３０で直列データに変換し、位相回転器２４０でＰＡＰＲ低減のために位相回転させたサブキャリアの位相を元に戻し、キャリア検出器２５０では受信信号の有無を検出し、同期回路２６０では受信信号から同期タイミングを抽出し、等化器２７０では伝送路の影響をキャンセルするように受信信号を補正し、判定器２８０ではしきい値を用いて受信信号を判定する。

ところで、電力線を通信媒体とする電力線通信では、通信路に他の家電機器が多数接続されているため通信中のノイズ変動が激しい。そのため、例えば図８に示すように、通信信号の先頭部分に一般的に付加されているプリアンブルシンボル５１０と同期用シンボル５２０によって同期タイミングを抽出し伝送路特性の等化を行うだけでは、連続する通信信号を受信している間にノイズの影響により伝送路特性が変化した場合、情報用シンボル５３０のノイズ以降の部分の受信が困難になる。ここで、プリアンブルシンボル５１０は例えば全てのキャリアを正弦波の信号としたパイロットシンボルなどであり、受信装置はこの信号を受信して各キャリアの振幅や位相の特性を推定し受信パラメータを調整することにより、伝送路特性の等化(伝送特性の補償など)を行うものである。

とりわけ、インピーダンス変動による伝送路特性の変化は、高速通信を行う上で非常に大きな問題となる。交流電源の周期(１周期または半周期など)に同期して定期的に伝送路のインピーダンス特性を変化させる機器があることが知られているが、このような機器が接続された電力線を伝送路とする場合、数ミリ秒ごとに伝送路の振幅と位相の特性が変化するため、通信信号のエラー率が非常に大きくなる。従って、ＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)のように通信路のレイテンシが重要となるアプリケーションや、ＨＤ(High Definition)映像のストリーム配信のように大容量かつリアルタイム性の高い通信が必要となるアプリケーションを電力線通信に適用した場合、通信信号のエラー率が大きくなると音飛びや映像の乱れなどの現象として現れるため、大きな課題となっている。

この課題に対して、交流電源の電圧位相とエラー率を検出する回路を具備し、電圧位相とエラー率の相関を示すデータを取得することにより、エラー率がしきい値以上となる電圧位相では通信を停止する通信装置が考えられる(例えば、特許文献１参照)。

また、パイロットシンボルを情報用シンボル内に複数回挿入、または交流電源の周期と同期して挿入することにより、伝送路特性の等化を定期的に行う通信装置が考えられる(例えば、特許文献２参照)。
特開２０００−１２４８４１号公報(第５頁、第２図等) 特開２００６−１８６７３４号公報

しかしながら、エラー率がしきい値以上となる電圧位相で通信を停止する通信方式では、インピーダンス変動による通信エラーを抑えることは出来るが、通信速度の低下は避けられないという課題があった。

パイロットシンボルを情報用シンボル内に挿入する通信方式では、パイロットシンボル自体は実際のデータ通信には寄与しないため、帯域の利用効率が低下する。また、電圧位相内のインピーダンス変動箇所とパイロットシンボル挿入箇所がずれていた場合、インピーダンス変動箇所から次のパイロットシンボル挿入箇所までのデータ通信がエラーになるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、マルチキャリア伝送方式を採用する電力線通信において、伝送路上のインピーダンス変動があっても通信速度の低下を抑えることが可能な通信方式および通信装置を提供することを目的とする。

本発明の通信方式は、電力線を伝送路とする電力線通信において、送信端末が通信信号を送信する場合、伝送路のインピーダンス変動量に応じて、送信する通信信号の位相パラメータを連続する通信信号内で変更させながら送信することを特徴とする通信方式である。かかる構成により、前記通信信号の位相パラメータが前記伝送路のインピーダンス変動量により変動することなく安定して受信されるため、通信エラーを抑えながら高速なデータ通信を行うことができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記送信端末が送信する伝送路状態推定信号を、受信端末が受信し解析することにより推定されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、素性(レベル、位相等)が既知であり前記伝送路のインピーダンス変動量を推定するのに適した信号を利用できるため、前記伝送路のインピーダンス変動量を精度良く推定することができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記送信端末が送信する通常データ通信信号を、前記受信端末が受信し解析することにより推定されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、特別な信号を送信する通信帯域を必要とせずに、前記伝送路のインピーダンス変動量の推定ができる。

また本発明の通信方式は、前記送信端末が送信する前記伝送路状態推定信号または前記通常データ通信信号が、ネットワーク内の全ての端末が受信可能な形態で送信されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、多数の通信端末が存在するネットワークにおいて、前記送信端末とそれ以外の全端末との間の各々の前記伝送路のインピーダンス変動量を効率良く推定することができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記電力線を流れる交流電源の１周期を単位とした変動量マップで生成されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、前記交流電源の１周期ごとに発生するインピーダンス変動に対して、適切に前記送信信号の位相パラメータを変更することができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記電力線を流れる交流電源の周期のＮ分の１(Ｎは整数)を単位とした変動量マップで生成されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、前記交流電源のＮ分の１周期ごとに発生するインピーダンス変動に対して、少ないデータ記憶容量で適切に前記送信信号の位相パラメータを変更することができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記電力線を流れる交流電源の周期のＮ倍(Ｎは整数)を単位とした変動量マップで生成されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、前記交流電源のＮ倍周期ごとに発生するインピーダンス変動に対して、適切に前記送信信号の位相パラメータを変更することができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記送信端末が前記受信端末に最初に通常データ通信を行う際に、これに先立って取得されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、データ通信を行う時点での最適な位相パラメータをもって通信を開始することができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記送信端末が通常データ通信を行う毎、すなわち前記送信端末が通常データ通信信号を送信し前記受信端末からのAcknowledge信号を受信する毎に、逐次取得・更新されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、データ通信開始時のオーバーヘッドを無くし、位相パラメータを漸次適切な値に修正しながら通信を行うことができる。また、動的に変動する前記伝送路のインピーダンス変動量にも漸次追従した通信を行うことができる。

また本発明の通信方式は、前記伝送路のインピーダンス変動量が、定期的に更新されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、前記送信端末からの送信状況によらず、動的に変動する前記伝送路のインピーダンス変動量に定期的に追従した通信を行うことができる。

また本発明の通信方式は、前記受信端末で推定された前記伝送路のインピーダンス変動量が、伝送路状態推定結果を示す専用の通信信号として前記送信端末に伝送されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、前記送信端末からの送信状況によらず、迅速に前記伝送路のインピーダンス変動量を送信端末に伝達できる。

また本発明の通信方式は、前記受信端末で推定された前記伝送路のインピーダンス変動量が、前記送信端末が前記受信端末に通信を行った際に、前記受信端末から前記送信端末に伝送される応答信号に併せて伝送されることを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、特別な信号を送信する通信帯域を必要とせずに、前記伝送路のインピーダンス変動量を送信端末に伝達できる。

また本発明の通信方式は、前記送信端末が送信する通信信号の位相パラメータを変更する処理において、前記伝送路のインピーダンス変動の変動期間中は、前記通常データ通信以外の通信信号を挿入することを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、前記伝送路のインピーダンス変動量が安定するまでの急激なインピーダンス変動中に通常データ通信を行う場合に比べて、この期間中の通信エラーを抑えることができる。

また本発明の通信方式は、前記通常データ通信以外の通信信号が、前記受信端末において通信信号のインピーダンス変動の影響を推定するためのパイロットシンボルであり、受信端末はこのパイロットシンボルを基に受信回路の位相パラメータを補正することを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、インピーダンス変動期間中の通信エラーをさらに抑えた高速通信ができる。

また本発明の通信方式は、前記送信端末が、送信する通信信号の位相パラメータを変更する処理において、通信信号の振幅パラメータもあわせて変更することを特徴とする通信方式であるものを含む。かかる構成により、伝送路のインピーダンス変動により振幅も大きく変化する場合でも、通信エラーを抑えた高速通信ができる。

また本発明の電力線通信端末は、電力線を伝送路とする電力線通信端末において、伝送路内のインピーダンス変動量に関する情報を取得する手段と、その情報に応じて、送信する通信信号の位相パラメータまたは位相パラメータと振幅パラメータを連続する通信信号内で変更させながら送信する手段とを持つ電力線通信端末である。

また本発明の電力線通信端末は、電力線を伝送路とする電力線通信端末において、伝送路状態推定信号あるいは通常データ通信信号を受信する手段と、その信号を解析して伝送路のインピーダンス変動量を推定する手段とを持つ電力線通信端末である。

また本発明の電力線通信端末は、前記位相パラメータを変更する処理または前記位相パラメータと前記振幅パラメータをあわせて変更する処理の有効／無効をユーザの操作により切替える手段を持つ電力線通信端末であるものを含む。

また本発明の電力線通信端末は、前記位相パラメータを変更する処理または前記位相パラメータと前記振幅パラメータをあわせて変更する処理の有効／無効状態を表示する手段を持つ電力線通信端末であるものを含む。

本発明による通信方式によれば、マルチキャリア伝送方式を採用する電力線通信において、伝送路上のインピーダンス変動があっても通信速度の低下を抑えることが可能な通信を行うことができる。

また、実際のデータ通信に寄与しない信号を挿入する必要が無いため、帯域の利用効率を低下することなく通信を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電力線通信システムの概略構成を示すブロック図である。この通信システムは、電力線を通信媒体として送信装置１０１と受信装置２０１との間でマルチキャリア伝送方式により通信を行う。ここでは、マルチキャリア伝送方式としてウェーブレットベースのＯＦＤＭを用いる場合を例にして説明する。

図１において、送信装置１０１は、送信データであるビット列をシンボルマッピングするシンボルマッパ１１０と、シンボルマッピングされたデータを位相回転する位相回転器１２１と、位相回転されたデータを直列並列変換する直列並列変換器(Ｓ／Ｐ変換器)１３０と、この実数値を時間軸上へ逆ウェーブレット変換し時間軸波形のサンプル値系列を発生させる逆ウェーブレット変換器１４０と、このサンプル値系列をアナログ信号波形に変換するＤ／Ａ変換器１５０と、からなる。受信装置２０１は、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１０と、ディジタル信号をウェーブレット変換して同相信号および直交信号を生成するためのウェーブレット変換器２２０と、ウェーブレット変換で得た受信データを並列直列変換する並列直列変換器(Ｐ／Ｓ変換器)２３０と、このデータを位相回転する位相回転器２４０と、送信装置１０１から送られてくる送信信号を検出するためのキャリア検出器２５０と、受信信号に同期するための同期回路２６０と、伝送路特性により歪んだ受信信号を補正するための等化器２７０と、等化器２７０から出力される信号を使用して判定を行う判定器２８０と、伝送路上のインピーダンス変動量を解析・推定するインピーダンス変動量推定器２９０と、からなる。

ここで、位相回転器１２１には、ＰＡＰＲを低減するために各サブキャリアの位相を回転させるためのＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒ１２５と、伝送路のインピーダンス変動量に基づいて設定される位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７と、信号の位相を回転させる位相回転回路１２６が含まれる。ＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒ１２５がサブキャリア毎の位相回転パラメータを保持する１次元の情報であるのに対して、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７はサブキャリア毎と任意の単位時間毎の位相回転パラメータを保持する２次元の情報である。

このように構成された送信装置１０１と受信装置２０１の通信について、その動作を説明する。

まず、送信装置１０１の初期起動時や、送信装置１０１と受信装置２０１の間の伝送路上にインピーダンス変動が存在しない場合は、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７には全て０が設定されている。この状態で送信装置１０１から受信装置２０１へ通常のデータ通信を行う場合、シンボルマッパ１１０によってシンボルマッピングされたデータは、ＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒ１２５のみによって位相回転回路１２６で位相回転され、後段のＳ／Ｐ変換器１３０へデータが渡されることになる。

前記の通常のデータ通信のほかに、送信装置１０１は伝送路状態推定信号を受信装置２０１に送信する。伝送路状態推定信号は、例えば全キャリアを正弦波としたパイロットシンボルなどであり、伝送路状態推定信号を受信した受信装置２０１はインピーダンス変動量推定器２９０で伝送路のインピーダンス変動量を信号受信中の時間軸上の推移として推定する。受信装置２０１は、推定したインピーダンス変動量を伝送路状態推定結果を表す信号として、送信装置１０１に伝送する。

送信装置１０１は、受信装置２０１から伝送されたインピーダンス変動量のうちの位相特性に関する情報を位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７に蓄積していく。ここで、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７の時間軸上のデータ構築は、電源周期のＮ倍あるいはＮ分の１の周期(Ｎは整数)、例えば電源周期の１周期内の変更量推移マップとして実施する。蓄積の方法としては、新しいデータによる逐次上書きや相加平均などがある。

上記の処理により位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７にデータが構築されている状態で送信装置１０１から受信装置２０１へ通常のデータ通信を行う場合、シンボルマッパ１１０によってシンボルマッピングされたデータは、ＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒ１２５と、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７から送信する電源周期に対応して取得した位相パラメータを合成した値によって位相回転回路１２６で位相回転され、後段のＳ／Ｐ変換器１３０へデータが渡されることになる。

Ｓ／Ｐ変換器１３０以降の送信装置１０１での処理および受信装置２０１での処理は、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７に全て０が設定されている初期起動時と同じである。

送信装置１０１から送信される通信信号を模擬的に示したものが図２である。図２(ａ)に示す電源１周期のゼロクロス点からのオフセット時間としてｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の区間で、図２(ｂ)に示すように伝送路上のインピーダンス変動量が位相特性としてθだけ変動する場合を想定する。この場合、図２(ｃ)に示すように通信信号はｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の区間では−θだけ位相パラメータを変更する。

本実施の形態によれば、以下の効果が発揮される。

送信装置１０１の位相回転器１２１において、送信装置１０１と受信装置２０１の間の伝送路のインピーダンス変動量に基づいた位相パラメータの変更を、時間的に連続する送信信号内であらかじめ実施することにより、受信装置２０１で受信する信号の位相パラメータが一定に保たれる。これにより、伝送路のインピーダンス変動量に起因する通信エラーを低減し、高速通信を行うことができる。

なお、本実施の形態では、マルチキャリア伝送方式としてウェーブレットベースのＯＦＤＭを採用する場合を説明したが、他の変調方式(例えばＦＦＴベースのＯＦＤＭ)を採用する場合でもよい。

また、送信装置１０１がＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒによる位相回転器を持たない場合、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７と位相回転回路１２６のみを追加すればよい。

また、送信装置１０１が通信を行う相手端末が多数存在する場合、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７は、各相手端末ごとにもさらに個別に情報を持ち、３次元の情報としてもよい。

また、複数の端末が存在するネットワークの場合、前記の伝送路状態推定信号は全端末が受信できる形態(ブロードキャスト)で送信し、この信号を受信した全ての端末において送信装置１０１との間の伝送路のインピーダンス変動量を同時に推定してもよい。

また、インピーダンス変動量推定器２９０で推定されるインピーダンス変動量は、位相特性に関する変動量だけでもよい。

また、受信装置２０１から伝送される伝送路状態推定結果を表す信号は、インピーダンス変動量の位相特性に関する変動量だけでもよい。

また、送信装置１０１が伝送路状態推定信号を定期的に送信することにより、伝送路上のインピーダンス変動量の推定および位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７の更新を定期的に実施してもよい。

また、伝送路のインピーダンス変動量を推定する推定器２９０を送信装置１０１に具備してもよい。この場合、受信装置２０１には特別な装置を必要としないため、既存技術の図７で示した受信装置２００をそのまま使用することが出来る。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による電力線通信システムでは、図３に示す送信装置１０２と図１に示した受信装置２０１との間で電力線を通信媒体としてマルチキャリア伝送方式による通信を行う。なお、図３において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。また、ここでは、マルチキャリア伝送方式としてウェーブレットベースのＯＦＤＭを用いる場合を例にして説明する。

本実施の形態による送信装置１０２に特有の構成は、振幅制御器１６０である。実施の形態１の図１に示した送信装置１０１の構成においても、送信信号の振幅制御はシンボルマッパ１１０で実施することができるが、この場合、通常は所定の送信レベルマップに従って各サブキャリアの振幅値を決定するのみである。本構成では、サブキャリア毎と任意の単位時間ごとの振幅変更パラメータを保持する振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１６５に基づいて振幅制御を実施する点が異なる。

このように構成された送信装置１０２と受信装置２０１の通信について、その動作を説明する。

伝送路のインピーダンス変動量を受信装置２０１から取得するまでの処理は、実施の形態１と同様である。送信装置１０２は、受信装置２０１から受信したインピーダンス変動量の情報から位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７を構築すると同時に、振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１６５も構築する。この時、例えば位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７を電源周期の半周期内の変更量推移マップとして構築する場合、振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１６５も同様に電源周期の半周期内の変更量推移マップとして構築する。

上記の処理により位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７と振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１６５にデータが構築されている状態で送信装置１０２から受信装置２０１へ通常のデータ通信を行う場合、シンボルマッパ１１０によってシンボルマッピングされたデータは、まず、振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１６５から送信する電源周期に対応して取得した振幅パラメータによって振幅制御回路１６６で振幅制御される。次いで、ＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒ１２５と、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７から送信する電源周期に対応して取得した位相パラメータとを合成した値によって位相回転回路１２６で位相回転され、後段のＳ／Ｐ変換器１３０へデータが渡されることになる。

Ｓ／Ｐ変換器１３０以降の送信装置１０２での処理および受信装置２０１での処理は、実施の形態１に記載したものと同様である。

送信装置１０２から送信される通信信号を模擬的に示したものが図４である。図４(ａ)に示す電源半周期のゼロクロス点からのオフセット時間としてｔ０〜ｔ１の区間で、伝送路上のインピーダンス変動量が図４(ｂ)のように、位相特性としてθだけ変動し、振幅特性としてＡからＢへ変動する場合を想定する。この場合、図４(ｃ)に示すように送信信号はｔ０〜ｔ１の区間では位相パラメータを−θだけ変更し、振幅パラメータを基準値Ｃ(Ｃは任意の値)に対してＣ・Ａ／Ｂだけ変更する。

実施の形態１との比較において、本実施の形態の特有の効果は、次の通りである。

送信装置１０２の振幅制御器１６０において、送信装置１０２と受信装置２０１の間の伝送路のインピーダンス変動量に基づいた振幅パラメータの変更を、位相パラメータの変更とともに、時間的に連続する送信信号内であらかじめ実施することにより、受信装置２０１で受信する信号の振幅パラメータと位相パラメータが一定に保たれる。これにより、伝送路のインピーダンス変動量に起因する通信エラーをさらに低減することができる。

なお、本実施の形態では、位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１２７と振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ１６５は、ともに電源周期の半周期で構築する場合を説明したが、それぞれ個別の周期で構築を行ってもよい。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における実施の形態１および実施の形態２との相違点は、送信装置１０１(または送信装置１０２、以降は送信装置１０１のみで記載する)と受信装置２０１の間の伝送路のインピーダンス変動量を推定するために、伝送路状態推定信号を送信しないことである。

本実施の形態では、送信装置１０１が受信装置２０１に送信する通常データの通信を利用して、伝送路のインピーダンス変動量の推定を実施する。すなわち、図８で示したとおり、通常のデータ通信を行う場合に通信信号の先頭部分に付加するプリアンブルシンボル５１０を用いて、受信装置２０１はこのシンボル受信期間のインピーダンス変動量を推定する。プリアンブルシンボルは例えば全キャリアを正弦波としたシンボルなどであり、受信装置２０１はインピーダンス変動量推定器２９０で伝送路のインピーダンス変動量を信号受信中の時間軸上の推移として推定する。この推定結果を、例えばデータ受信の成功を示す信号(Acknowledge)と併せて送信装置１０１に伝送する。

実施の形態１および実施の形態２との比較において、本実施の形態の特有の効果は、次の通りである。

送信装置１０１と受信装置２０１の間の伝送路のインピーダンス変動量を推定するための特別な信号を送信する通信帯域を必要としないため、通常のデータ通信のオーバーヘッドを無くすことができる。

なお、本実施の形態では、受信装置２０１で推定した伝送路のインピーダンス変動量をAcknowledge信号で送信装置１０１に伝送する場合を説明したが、伝送路状態推定結果を表す信号として送信装置１０１に伝送してもよい。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における通信方式を採用した場合の通信フレームの一部を模擬的に示す図である。

図５に示すように、本実施の形態に特有の構成は、情報用シンボル５３０に挿入される非データシンボル５４０である。この非データシンボル５４０は、送信装置が上位レイヤから与えられる送信データとは関係のないシンボルである。このシンボルを、インピーダンスが急激に変動する箇所に挿入する。

実施の形態１に本実施の形態の構成を加えた場合の通信信号を模擬的に示したものが図６である。図６(ａ)に示す電源１周期のゼロクロス点からのオフセット時間としてｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の区間で、伝送路上のインピーダンス変動量が図６(ｂ)のように、位相特性としてθだけ変動する場合を想定する。この場合、図６(ｃ)に示すように送信信号はｔ０〜ｔ１およびｔ２〜ｔ３の区間では−θだけ位相パラメータを変更する。さらに、インピーダンスが急激に変動する箇所をまたいで送信を行う場合(ｔ０、ｔ２、ｔ３)には、その前後のΔｔの間だけは非データシンボル５４０を挿入する。

ここでΔｔは、インピーダンスが変動している期間Δｔ_０と同じかそれ以上の時間としΔｔ_０を包含するように設定する。インピーダンスが変動している期間Δｔ_０は、ある時間単位ｄｔ期間中の位相変動ｄθまたは振幅変動ｄＡのいずれか、あるいは両方が、任意の閾値以下となるまでの時間を指す。

実施の形態１乃至実施の形態３との比較において、本実施の形態の特有の効果は、次の通りである。

伝送路上のインピーダンス変動量が急激に変動する期間は、送信データとは関係のない信号(非データシンボル５４０)をはさむことによって、シンボルごとに位相パラメータまたは位相パラメータと振幅パラメータを変更してもエラーを回避できない区間での通信エラー発生を抑えることができる。

なお、非データシンボル５４０は、伝送路状態推定信号でもよい。この場合、伝送路上のインピーダンス変動量が急激な期間中の通信エラーを抑えると同時に、この期間内のインピーダンス変動量をさらに精度よく推定することができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５における電力線通信システムを説明する。

本実施の形態における電力線通信システムの送信装置は、実施の形態２で示した送信装置１０２に、機能の有効／無効を切替える手段を追加した構成である。切替え手段は、例えば送信装置１０２の外部に具備されたディップスイッチや、装置内に実装されているソフトウェア上での設定などが考えられるが、それ以外の手段であっても良い。

前記の切替え手段により、機能を無効に設定した場合、送信装置１０２は、送信する通信信号の位相パラメータと振幅パラメータをあわせて変更する処理を行わずに通信信号の送信を行う。

本実施の形態によれば、以下の効果が発揮される。

例えば通信信号に使用する振幅を一定に保つような制限があるような環境では機能を無効にし、それ以外の環境では機能を有効にすることにより、前記制限などに適宜対応した電力線通信システムを構築することが容易になる。

なお、本実施の形態における送信装置は、前記手段により設定された機能の有効／無効の状態を表示する手段を持つ構成でもよい。表示する手段は、例えば送信装置の外部に具備されたＬＥＤや、装置内に実装されているソフトウェアへのツールを介したアクセスなどが考えられるが、それ以外の手段であっても良い。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

本発明は、マルチキャリア伝送方式を採用する電力線通信方式において、伝送路上にインピーダンス変動があっても通信速度の低下を抑えることが可能であるという効果を有し、マルチキャリア伝送方式を採用して高速通信を行うための電力線通信装置に有用である。特に、ＶｏＩＰのように通信路のレイテンシが重要となるアプリケーションや、ＨＤ映像のストリーム配信のように大容量かつリアルタイム性の高い通信が必要となるアプリケーションを想定した電力線通信方式および電力線通信装置に有用である。

本発明の実施の形態１による電力線通信システムの概略構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における送信信号を模擬的に示す図 本発明の実施の形態２による送信装置の概略構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における送信信号を模擬的に示す図 本発明の実施の形態４における通信フレームの一部を模擬的に示す図 本発明の実施の形態４における送信信号および通信フレームを模擬的に示す図 マルチキャリア伝送方式におけるウェーブレットベースのＯＦＤＭによる電力線通信装置の概念的構成を示すブロック図 マルチキャリア伝送方式における通信フレームの一部を模擬的に示す図

符号の説明

１００、１０１、１０２ 送信装置
１１０ シンボルマッパ
１２０、１２１ 位相回転器
１２５ ＰＡＰＲ−Ｖｅｃｔｏｒ
１２６ 位相回転回路
１２７ 位相パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ
１３０ Ｓ／Ｐ変換器
１４０ 逆ウェーブレット変換器
１５０ Ｄ／Ａ変換器
１６０ 振幅制御器
１６５ 振幅パラメータ変更Ｖｅｃｔｏｒ
１６６ 振幅制御回路
２００、２０１ 受信装置
２１０ Ａ／Ｄ変換器
２２０ ウェーブレット変換器
２３０ Ｐ／Ｓ変換器
２４０ 位相回転器
２５０ キャリア検出器
２６０ 同期回路
２７０ 等化器
２８０ 判定器
２９０ インピーダンス変動量推定器
５１０ プリアンブルシンボル
５２０ 同期用シンボル
５３０ 情報用シンボル
５４０ 非データシンボル

Claims (19)

1. 電力線を伝送路とする電力線通信において、
   送信端末が通信信号を送信する場合、伝送路のインピーダンス変動量に応じて、送信する通信信号の位相パラメータを連続する通信信号内で変更させながら送信する、
   ことを特徴とする通信方式。
2. 請求項１において、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記送信端末が送信する伝送路状態推定信号を受信端末が受信し解析することにより推定される、
   ことを特徴とする通信方式。
3. 請求項１において、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記送信端末が送信する通常データ通信信号を前記受信端末が受信し解析することにより推定される、
   ことを特徴とする通信方式。
4. 請求項２または３において、
   前記送信端末が送信する前記伝送路状態推定信号または前記通常データ通信信号は、
   ネットワーク内の全ての端末が受信可能な形態で送信される、
   ことを特徴とする通信方式。
5. 請求項１から４のいずれか１つにおいて、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記電力線を流れる交流電源の１周期を単位とした変動量マップで生成される、
   ことを特徴とする通信方式。
6. 請求項１から４のいずれか１つにおいて、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記電力線を流れる交流電源の周期のＮ分の１(Ｎは整数)を単位とした変動量マップで生成される、
   ことを特徴とする通信方式。
7. 請求項１から４のいずれか１つにおいて、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記電力線を流れる交流電源の周期のＮ倍(Ｎは整数)を単位とした変動量マップで生成される、
   ことを特徴とする通信方式。
8. 請求項１から７のいずれか１つにおいて、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記送信端末が前記受信端末に最初に通常データ通信を行う際に、これに先立って取得される、
   ことを特徴とする通信方式。
9. 請求項１から７のいずれか１つにおいて、
   前記伝送路のインピーダンス変動量は、
   前記送信端末が通常データ通信を行う毎に、逐次取得・更新される、
   ことを特徴とする通信方式。
10. 請求項１から７のいずれか１つにおいて、
    前記伝送路のインピーダンス変動量は、
    定期的に更新される、
    ことを特徴とする通信方式。
11. 請求項１から１０のいずれか１つにおいて、
    前記受信端末で推定された前記伝送路のインピーダンス変動量は、
    伝送路状態推定結果を示す専用の通信信号として前記送信端末に伝送される、
    ことを特徴とする通信方式。
12. 請求項１から１０のいずれか１つにおいて、
    前記受信端末で推定された前記伝送路のインピーダンス変動量は、
    前記送信端末が前記受信端末に通信を行った際に、前記受信端末から前記送信端末に伝送される応答信号に併せて伝送される、
    ことを特徴とする通信方式。
13. 請求項１から１２のいずれか１つにおいて、
    前記送信端末が、送信する通信信号の位相パラメータを変更する処理において、
    前記伝送路のインピーダンス変動の変動期間中は、前記通常データ通信以外の通信信号を挿入する、
    ことを特徴とする通信方式。
14. 請求項１３において、
    前記通常データ通信以外の通信信号が、
    前記受信端末において通信信号のインピーダンス変動の影響を推定するためのパイロットシンボルであり、
    前記受信端末はこのパイロットシンボルを基に受信回路の位相パラメータを補正する、
    ことを特徴とする通信方式。
15. 請求項１から１４のいずれか１つにおいて、
    前記送信端末が、送信する通信信号の位相パラメータを変更する処理において、
    前記通信信号の振幅パラメータもあわせて変更する、
    ことを特徴とする通信方式。
16. 電力線を伝送路とする電力線通信端末において、
    伝送路内のインピーダンス変動量に関する情報を取得する手段と、
    その情報に応じて、送信する通信信号の位相パラメータまたは位相パラメータと振幅パラメータを連続する通信信号内で変更させながら送信する手段と、
    を備えることを特徴とする電力線通信端末。
17. 電力線を伝送路とする電力線通信端末において、
    伝送路状態推定信号あるいは通常データ通信信号を受信する手段と、
    その信号を解析して伝送路のインピーダンス変動量を推定する手段と、
    を備えることを特徴とする電力線通信端末。
18. 請求項１６において、
    前記位相パラメータを変更する処理または前記位相パラメータと前記振幅パラメータをあわせて変更する処理の有効／無効をユーザの操作により切替える手段、
    をさらに備えることを特徴とする電力線通信端末。
19. 請求項１６または１８において、
    前記位相パラメータを変更する処理または前記位相パラメータと前記振幅パラメータをあわせて変更する処理の有効／無効状態を表示する手段、
    をさらに備えることを特徴とする電力線通信端末。

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