JP2010124392A - 電力線搬送通信装置及び電力線搬送通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑える。
【解決手段】複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う電力線搬送通信装置１であって、サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、各サブキャリアの送信レベルを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は電力線搬送通信装置及び電力線搬送通信システムに関し、特に低周波数帯域を用いて通信を行う電力線搬送通信装置及び電力線搬送通信システムに関する。

近年、電力線に１０ｋＨｚ以上の高周波電流を重畳して通信を行う電力線搬送通信（ＰＬＣ，Power Line Communications）が注目されている。以前は、電力線搬送通信の周波数帯域としては１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域のみが認められていたが、２００６年１０月の電波法令改正により、屋内限定ではあるものの２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚのより高帯域を用いることが認められた。これに伴い、数十〜数百Ｍｂｐｓの高速通信が可能になったことから、特に家庭内やオフィス内での利用に注目が集まっている。

しかし実際には、電力線搬送通信の利用用途には屋外のものが多い。例えば、電気メーターの検針（データ収集）のために用いる例や、遠隔地からの機器制御に用いる例などである。このような用途では、従来通り、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域（以下、低周波数帯域という。）が用いられる。

ここで、低周波数帯域を用いる電力線搬送通信装置における法制度について、簡単に説明しておく。

電波法では低周波数帯域を用いる電力線搬送通信装置を高周波利用設備として分類し、電波法施行規則は、高周波利用設備を免許不要で利用が可能となる型式制度を規定している。その中で一般用途として使える区分は「特別搬送式デジタル伝送装置」であり、型式指定のための具体的な条件が変調方式ごとに表１のように規定されている（施規第４６条の２第四号。一部の条件のみ抜粋。）。

本発明では、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚを用いる「スペクトル拡散方式以外の変調方式」としてのＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，直交波周波数分割多重)変調方式に着目する。なお、特許文献１〜３には、ＯＦＤＭ変調方式を用いる電力線搬送通信装置の例が開示されている。

ＯＦＤＭ変調方式は、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域をフルに用い、かつサブキャリアごとの適応変調を行えるので、比較的高速かつ信頼性の高い通信を実現できるという利点を有する。一方で、現行の電波法施行規則では全サブキャリアの合計送信レベルが１００ｍＷ以下に制限されるため、従来の電力線搬送通信装置では、サブキャリアごとの送信レベルを（１００／ｎ）ｍＷ（ｎはサブキャリア数）に設定している。この（１００／ｎ）ｍＷという値は極めて小さい値であるため、現行の電波法施行規則の下でのＯＦＤＭ変調方式は、ノイズが多い環境下での通信や遠方との通信には不向きである。

話は変わるが、電力線搬送通信システムでは、周波数によって伝送路損失（インピーダンスの違いや分岐などの影響によるもの）が異なることが多い。そこで、所定の帯域幅にわたって周波数ごとの伝送路状態を測定するための技術が種々開発されている。一例を挙げると、特許文献４には、テスト用のＯＦＤＭ変調信号を用い、サブキャリアごとの伝送路損失を測定できる電力線測定器が開示されている。また、特許文献５には、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの高帯域での例ではあるが、周波数スイープ信号を用い、周波数ごとの伝送路損失を測定する方法が開示されている。この特許文献５には、測定の結果伝送中に信号レベルが低下してしまうことが判明した周波数については、低下分を補う形で送信時の出力値を上げておくことについても開示されている。
特開２００２−２８０９３９号公報 特開２００２−３４４４１７号公報 特開２００８−９８８１２号公報 特開２００７−３１８２２９号公報 特開２００３−３１８７８８号公報

ところで、電力線搬送通信システムでは狭帯域で急激な減衰が生ずることがある。ここでいう「狭帯域」とは、低周波数帯域の帯域幅に比べて十分に狭いという意味である。「十分に」とは、狭帯域で急激な減衰が生じている帯域以外の帯域を用いれば通信可能であるという意味である。

上記従来のＯＦＤＭ変調方式では、このような狭帯域減衰が生ずると減衰が生じている帯域内のサブキャリアでの通信が困難になるので、他の帯域が利用できるため通信が途切れることはないものの、全体としての通信速度が低下する。

したがって、本発明の目的の一つは、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えることのできる電力線搬送通信装置及び電力線搬送通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による電力線搬送通信装置は、複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う電力線搬送通信装置であって、前記サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、前記伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、前記各サブキャリアの送信レベルを制御することを特徴とする。

本発明によれば、合計１００ｍＷの送信レベルのうち、狭帯域減衰が生じている帯域（比較的伝送路損失が大きい帯域）内のサブキャリア分の送信レベルを、狭帯域減衰が生じていない帯域（比較的伝送路損失が小さい帯域）内のサブキャリアに回すことができる。したがって、狭帯域減衰が生じていない帯域の通信状態がより良好になり、エラーの減少や、より高速な変調方式の使用（適応制御を行う場合）が期待できるので、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えることが可能になる。

また、上記電力線搬送通信装置において、他の電力線搬送通信装置が既知の送信レベルで送信した広帯域信号を受信し、該広帯域信号の周波数ごとの受信レベルに基づいて前記伝送路損失情報を取得することとしてもよいし、広帯域信号を既知の送信レベルで送信し、前記広帯域信号を受信した他の電力線搬送通信装置から、前記伝送路損失情報を受信することとしてもよい。これらによれば、サブキャリアごとの伝送路損失を測定できる。

なお、前記広帯域信号はＯＦＤＭ信号であってもよいし、周波数スイープ信号であってもよい。

また、上記電力線搬送通信装置において、前記複数のサブキャリアを所定帯域幅ごとにグループ化し、前記広帯域信号の受信レベルに基づいて前記グループごとの使用可否を判定し、使用否と判定したグループに属する各サブキャリアを用いずに前記並列通信を行うこととしてもよい。これによれば、減衰が多いなどの理由で使用に耐えないグループを用いないようにすることができるので、合計１００ｍＷの送信レベルをより効率よく用いることができるようになる。

また、本発明による電力線搬送通信システムは、複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う第１及び第２の電力線搬送通信装置を含む電力線搬送通信システムであって、前記第１の電力線搬送通信装置は、広帯域信号を既知の送信レベルで送信し、前記第２の電力線搬送通信装置は、前記広帯域信号を受信し、該広帯域信号の周波数ごとの受信レベルに基づいて前記サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、前記伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、前記各サブキャリアの送信レベルを制御することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面による電力線搬送通信システムは、複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う第１及び第２の電力線搬送通信装置を含む電力線搬送通信システムであって、前記第１の電力線搬送通信装置は、広帯域信号を既知の送信レベルで送信し、前記第２の電力線搬送通信装置は、前記広帯域信号を受信し、該広帯域信号の周波数ごとの受信レベルに基づいて前記サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、取得した前記伝送路損失情報を前記第１の電力線搬送通信装置に対して送信し、前記第１の電力線搬送通信装置は、前記伝送路損失情報を受信し、前記伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、前記各サブキャリアの送信レベルを制御することを特徴とする。

本発明によれば、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えることが可能になる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による電力線搬送通信装置１のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。同図に示すように、電力線搬送通信装置１は、インタフェース部５、通信部１０、選択部１１、変調部１２、送信部１３、マルチプレクサ１４、受信部１５、同期検出部１６、制御部１７、復調部１８、選択部１９、周波数特性解析部２０の各機能部を備えて構成される。

この電力線搬送通信装置１は、同様の構成を有する他の電力線搬送通信装置１とともに電力線搬送通信システムを構成する。そして、電力線搬送通信装置１間で電力線搬送通信を行う。具体的な例を挙げると、例えば家庭用電気メーターの検針に用いる場合には、電力線搬送通信装置１は電柱と各家庭のメーターとにそれぞれ設置され、その間に架設された電力線を用いて、相互に通信を行う。

インタフェース部５は、図示しないＣＰＵなどの上位装置とのインタフェースであり、上位装置から上位レイヤデータを受け取り、通信部１０に出力する。また、通信部１０から上位レイヤデータの入力を受け、上位装置に出力する。通信部１０はヘッダーを含む送受信信号の処理を行う機能部であり、例えばＤＳＰ(Digital Signal Processor)によって構成される。具体的な処理としては、インタフェース部５から送信すべき上位レイヤデータの供給を受け、パイロットデータや宛先ＭＡＣアドレスなどを含むヘッダーと誤り訂正のための冗長データとを付加し、送信データとして選択部１１に送出する。また、選択部１９からヘッダーと上位レイヤデータとを含む受信データの入力を受け、その中のヘッダーに応じた処理及び誤り訂正処理を行うとともに、上位レイヤデータのインタフェース部５への出力を行う。

なお、ヘッダーに応じた処理には、受信データに対する所定の応答データ(Acknowledge)を、上記送信データのひとつとして送信する処理が含まれる。すなわち、通信部１０は、他の電力線搬送通信装置１から信号を受信したら、その都度応答データを返送するよう構成されている。なお、応答データを含む信号を応答信号という。したがって、通信部１０は、応答データ以外の送信データを送信したにも関わらず送信してから所定時間内に応答データを受信しない場合には、正常に受信されなかったものとして、送信データの再送を行う。

また、電力線搬送通信装置１はＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式により通信を行うよう構成されている。すなわち、通信部１０は、送信を開始する前に一度受信を試み（キャリアセンス）、他の装置の送信信号が検知されなければ、送信データの送信を行う。他の装置の送信信号が検知された場合には、その送信信号の送信終了を監視し、送信終了が検知された場合に所定時間待機してから送信データの送信を行う。なお、この所定時間は待機回数の増加に応じて短くなるよう決定される。通信開始時のネゴシエーションは行われない。

選択部１１は、制御部１７の指示に従い、変調部１２が対応している複数の変調方式の中から一の変調方式を選択する。本実施の形態では、変調部１２はＯＦＤＭ変調方式、１１５ｋＨｚの位相変調方式、１３２ｋＨｚの位相変調方式の３方式に対応しているので、これらの中から選択することになる。後述するように、変調部１２はこれらの変調方式ごとに入力端を有しており、選択部１１は、通信部１０から入力された送信データを、選択した変調方式に対応する入力端に対して出力する。

ここで、制御部１７による変調方式の決定について説明しておく。制御部１７は、通信開始時に、選択部１１に１つ目の変調方式（例えばＯＦＤＭ変調方式）を選択させる。そして、その状態で、通信部１０に送信データを送出させる。すると、送信部１３は１つ目の変調方式で変調された搬送波信号を送信することになり、受信側の電力線搬送通信装置１は、受信できた場合には応答信号を返送してくることになる。制御部１７は、この応答信号が受信部１５により受信されたか否か（すなわち、応答データが通信部１０により受信されたか否か）に応じて、選択部１１が選択する変調方式を変更する。つまり、制御部１７は、ある変調方式での通信が不可能な通信状態である場合にそれを検出し、他の変調方式に切り替えている。

変調部１２は、複数の変調方式から選択される一の変調方式を用い、送信データに基づいて搬送波信号を変調する。具体的には、ＯＦＤＭ変調方式による変調を行うＯＦＤＭ変調部１２０と、１１５ｋＨｚの位相変調方式による変調を行う位相変調部１２１と、１３２ｋＨｚの位相変調方式による変調を行う位相変調部１２２とを有し、いずれかを用いて搬送波信号の変調を行う。以下、それぞれについて詳しく説明する。

図２（ａ）はＯＦＤＭ変調部１２０の内部構成を示す図である。同図に示すように、ＯＦＤＭ変調部１２０は、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル変換）部１２６、サブキャリア変調部１２７、及びＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）部１２８を含んで構成される。このうち、Ｓ／Ｐ部１２６は送信データのシリアル入力を受け付ける入力端を有しており、この入力端を介して通信部１０から入力された送信データを、サブキャリアごとのストリームを有するパラレルデータに変換する。このように送信データを複数のサブキャリアに分散させることから、ＯＦＤＭ変調方式では複数のサブキャリアを用いた並列通信が行われることになる。

サブキャリア変調部１２７は、Ｓ／Ｐ部１２６からのデータを周波数空間及び時間空間に割り当て、且つサブキャリアごとに、所与の位相変調方式（一次変調としての位相変調方式。位相振幅変調方式を含む。）に従って複素平面にマッピングする処理を行う。例えば６４ＱＡＭを用いる場合、複素平面上の６４点のいずれかにマッピングすることになる。

ＩＦＦＴ部１２８は、二次変調としてのＯＦＤＭ変調を行う。すなわち、サブキャリア変調部１２７で決定されたサブキャリアごとの変調データを一括してＩＦＦＴ部１２８により逆フーリエ変換を行う。以上が、ＯＦＤＭ変調部１２０での変調処理である。

位相変調部１２１，１２２は、送信データのシリアル入力を受け付ける入力端をそれぞれ有しており、入力された送信データに基づいて、それぞれ１１５ｋＨｚの搬送波信号及び１３２ｋＨｚの搬送波信号を位相変調する。

変調部１２は、さらにプリアンブル付加部１２３、レベル制御部１２４、及びテスト信号生成部１２５を有する。プリアンブル付加部１２３は、ＯＦＤＭ変調部１２０又は位相変調部１２１，１２２が以上のようにして得た変調信号に既知の同期信号を含む所定のプリアンブルを付加し、レベル制御部１２４に出力する。

レベル制御部１２４は、プリアンブル付加部１２３が出力した信号の振幅を、変調処理に用いた変調方式に応じて制御する。すなわち、ＯＦＤＭ変調部１２０で変調された信号（ＯＦＤＭ信号）については、伝送路に送出されるときの各サブキャリアの振幅の合計値が１００ｍＷ又は１００ｍＷ以下になるよう、振幅を制御する。ここで、「伝送路に送出されるとき」とは、後述するＡＭＰ部１３２で増幅された後という趣旨である。一方、位相変調部１２１，１２２で変調された信号については、伝送路に送出されるときの振幅が３５０ｍＷ又は３５０ｍＷ以下になるよう、振幅を制御する。これらの数値は、上述した表１に示した電波法施行規則の規定（搬送波出力）に則ったものである。

テスト信号生成部１２５は、伝送路損失を測定するためのテスト信号を生成し、プリアンブル付加部１２３に出力する。プリアンブル付加部１２３は、このテスト信号をプリアンブルの一部として変調信号に付加する。テスト信号及びテスト信号生成部１２５の詳細については後述する。

なお、変調部１２の処理はデジタル処理で行われており、変調部１２が出力する信号はデジタル値で示される振幅を有するデジタル信号である。

送信部１３は、変調部１２から入力された信号を、伝送路に送出可能な信号に変換するための構成を有している。

図２（ｂ）は送信部１３の内部構成を示す図である。同図に示すように、送信部１３は、変調部１２から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ（デジタル／アナログ変換）部１３０と、Ｄ／Ａ部１３０の出力信号から不要な高周波成分を取り除くＬＰＦ（ローパスフィルタ）部１３１と、ＬＰＦ部１３１を通過した信号を所定の増幅率で増幅するＡＭＰ（増幅）部１３２とを含んで構成される。ＡＭＰ部１３２から出力された信号はマルチプレクサ１４を介して伝送路に送出される。

ここで、以上のようにして伝送路に送出される信号の信号フォーマットについて、まとめておく。

図３は、伝送路に送出される信号の信号フォーマットの例を示す図である。同図に示すように、送出される信号は、通信部１０によって生成されたヘッダー、誤り訂正用の冗長データ、及び上位レイヤデータ（以上、送信データ。）に基づいて変調された搬送波信号（以下、データ信号と称する。）と、プリアンブル付加部１２３によって付加されたプリアンブルとから構成される。ヘッダーには、所定のパイロットデータや宛先ＭＡＣアドレス（宛先である電力線搬送通信装置１のＭＡＣアドレス）、自局ＭＡＣアドレスなどが含まれる。なお、宛先ＭＡＣアドレスとして、所定のブロードキャストアドレスを含めることも可能である。この場合、受信し得るすべての電力線搬送通信装置１が図３に示した信号を受信し、応答信号を返送することになる。

なお、上述したようにサブキャリア変調部１２７や位相変調部１２１，１２２は位相変調を行うが、一口に位相変調といっても、伝送速度の異なる各種の変調方式がある。例えば、ＢＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどである。これらのうちいずれを用いるかについては、予め決定されていることとしてもよいが、所謂適応制御を行うことで、伝送路状態に応じて適応的に決定することとしてもよい。この場合、上位レイヤデータ部分は適応的に決定される変調方式により変調する一方で、ヘッダー部分は伝送路状態が比較的悪い場合にも通信可能な既定の変調方式（例えばＢＰＳＫ）を用いて変調することとし、上位レイヤデータ部分の変調方式を示す情報（変調方式情報）をヘッダーに含めるようにすることが好ましい。これにより、受信側の電力線搬送通信装置１は、初めにヘッダー部分を復調し、その中の変調方式情報を参照することで、上位レイヤデータ部分の変調方式を取得することができるようになる。

受信部１５は、伝送路に到来した信号を受信し、復調部１８の処理に供するためのデジタル信号に変換するための構成を有している。

図２（ｃ）は受信部１５の内部構成を示す図である。同図に示すように、受信部１５は、マルチプレクサ１４を介して受信された信号から不要な高周波成分を取り除くＬＰＦ（ローパスフィルタ）部１５０と、ＬＰＦ部１５０を通過した信号を増幅するＡＭＰ（増幅）部１５１と、増幅後の信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、復調部１８に出力するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル変換）部１５２とを含んで構成される。

同期検出部１６は、受信部１５から出力されたデジタル信号に上述した既知の同期信号が含まれているか否かを監視する。含まれていることが検出された場合、受信信号との同期を確立し、同期を確立したことを示す情報を制御部１７及び周波数特性解析部２０に通知する。この通知を受けた制御部１７は、復調部１８に復調処理を開始させる。周波数特性解析部２０については後述する。

復調部１８は、受信部１５から入力されるデジタル信号を、複数の変調方式を用いて復調する。具体的には、ＯＦＤＭ変調方式による受信信号の復調を行うＯＦＤＭ復調部１８０と、１１５ｋＨｚの位相変調方式による受信信号の復調を行う位相復調部１８１と、１３２ｋＨｚの位相変調方式による受信信号の復調を行う位相復調部１８２とを有し、これらにより並行して受信信号の復調を行う。以下、それぞれについて詳しく説明する。

図２（ｄ）はＯＦＤＭ復調部１８０の内部構成を示す図である。同図に示すように、ＯＦＤＭ復調部１８０は、ＦＦＴ（フーリエ変換）部１８３、サブキャリア復調部１８４、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル変換）部１８５を含み、受信信号がＯＦＤＭ変調されていると仮定してＯＦＤＭ復調を行う。すなわち、ＦＦＴ部１８３は、受信信号をフーリエ変換してサブキャリアごとの信号を取得し、サブキャリア復調部１８４に出力する。サブキャリア復調部１８４は、上述したようにして決められる位相変調方式に従って、サブキャリアごとに信号のデマッピングを行い、サブキャリアごとのストリームからなるパラレルデータを取得し、Ｐ／Ｓ部１８５に出力する。Ｐ／Ｓ部１８５は、サブキャリア復調部１８４から入力されるパラレルデータをシリアルデータに変換し、選択部１９に出力する。

位相復調部１８１，１８２は、入力されたデジタル信号がそれぞれ１１５ｋＨｚの搬送波信号及び１３２ｋＨｚの搬送波信号の変調信号であると仮定して位相復調を行い、選択部１９に出力する。

選択部１９は、復調部１８から入力される各復調データ（ＯＦＤＭ復調部１８０、位相復調部１８１，１８２でそれぞれ復調により得られたデータ）に上記パイロットデータが含まれているか否かを判定する。そして、パイロットデータが含まれている復調データを選択し、通信部１０に出力すると同時に判定結果を制御部１７に伝える。この選択を行うようにすることで、３つの変調方式のいずれで変調された搬送波信号であっても、好適に受信することが可能になっている。

なお、上位レイヤデータ部分の復調制御を行う場合、選択部１９はヘッダーに含まれる変調方式を示す情報を取得し、サブキャリア復調部１８４又は位相復調部１８１，１８２に出力する。これにより、サブキャリア復調部１８４、位相復調部１８１，１８２は搬送波信号を好適に復調できるようになる。

また、上記例では、ＯＦＤＭ復調部１８０及び位相復調部１８１，１８２が並行して復調を行っているが、受信信号の変調方式に応じた一の復調部のみが復調を行うようにすることも可能である。この場合、送信側の電力線搬送通信装置１は、送信信号内のプリアンブルに、搬送波信号の変調方式を示す情報を含める。受信側の同期検出部１６はこの情報を読み出すことにより搬送波信号の変調方式を検出し、制御部１７に出力する。制御部１７は、入力された変調方式に基づく復調方式の指定を復調部１８及び選択部１９に出力する。復調部１８は、入力された変調方式に応じた復調部のみを動作させて復調を行う。選択部１９は、入力された変調方式に応じた復調部からの出力を選択する。

さて、ここから、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えるための処理について説明する。この処理は、主としてテスト信号生成部１２５、制御部１７、及び周波数特性解析部２０が行うものである。

初めに、電力線搬送通信装置１間の処理シーケンスを参照しながら、処理の概要について説明する。

図４は、電力線搬送通信装置１間の処理シーケンスを示す図である。同図に示す装置１Ａ，１Ｂは、それぞれ電力線搬送通信装置１である。ここでは、装置１Ａが送信する信号に関して、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えるための処理を例として説明する。

まず、装置１Ａは、テスト信号を含むプリアンブルを有する信号を、装置１Ｂに対して送信する（ステップＳ１）。テスト信号の詳細については後述するが、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波数帯域に等しい帯域幅を有する広帯域信号である。

テスト信号を受信した装置１Ｂは、テスト信号の周波数特性を解析し、周波数ごとの受信レベルに基づいてサブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得する（ステップＳ２）。そして、取得した伝送路損失情報を含む応答信号を送信する（ステップＳ３）。

応答信号を受信した装置１Ａは、その中に含まれる伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、各サブキャリアの送信レベルを制御する。具体的には、サブキャリアごとの重み付けを算出する（ステップＳ４）。これ以降、装置１Ａが装置１Ｂに対して送信するデータ信号は、重み付けに従う送信レベルで送信されることになる（ステップＳ５）。

以上が、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えるための処理の概要である。次に、テスト信号、伝送路損失情報、及び重み付けの詳細について説明する。

まず、図５（ａ）は、テスト信号の具体的な例を示す図である。同図に示す例では、テスト信号は、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波数帯域内に分散する３６本のサブキャリアからなる所定時間長のＯＦＤＭ信号であり、それぞれが既知のデータにより変調されている。

テスト信号生成部１２５は、以上のようなテスト信号を生成し、プリアンブル付加部１２３に出力する。プリアンブル付加部１２３は、入力されたテスト信号をプリアンブルの一部として送信信号に付加する（図３参照。）。なお、各サブキャリアの送信レベルは既知の送信レベル（送信側と受信側が共通に把握している値）に設定する。例えば、表１に示した電波法施行規則の規定（搬送波出力）に則り、所定値（１００／ｎ）ｍＷ（ｎはサブキャリア数）に設定することが好ましい。

次に、図５（ｂ）は、テスト信号のサブキャリアごとの受信レベルの具体的な例を示す図である。同図に示す例は、図５（ａ）のテスト信号に対応している。同図に示すように、受信レベルはサブキャリアによって極端に低い値となってしまうことがある。この原因は、主として伝送路のインピーダンスが影響しているものと考えられる。

伝送路損失情報の取得は、周波数特性解析部２０によって行われる。周波数特性解析部２０は、同期検出部１６によって受信信号との同期が確立されると、受信信号内のテスト信号部分を取り出し、サブキャリアごとの受信レベルを解析し、伝送路損失情報として取得する。周波数特性解析部２０が取得した伝送路損失情報は、制御部１７及び通信部１０を介して、テスト信号の送信元の電力線搬送通信装置１に対して送信される。

次に、図５（ｃ）は、重み付けの具体的な例を示す図である。同図に示す例は図５（ｂ）の伝送路損失情報に対応しており、伝送路損失情報を点線で示している。重み付けの算出は制御部１７によって行われる。

制御部１７は、他の電力線搬送通信装置１から伝送路損失情報を受信すると、その伝送路損失情報に基づいて、サブキャリアごとの送信レベルの重み付けを算出する。一例を挙げると、伝送路損失情報により示される受信レベルが所定の閾値以上であるか否かにより、重み付けを２段階に制御する。すなわち、所定の閾値以上である場合には重み付けを大きくし、そうでない場合には重み付けを小さくする。

このような重み付けを行うことにより、図５（ｃ）に示したように、合計１００ｍＷの送信レベルのうち、重み付けの低いサブキャリア分の送信レベルを、重み付けの高いサブキャリアに回すことができる。つまり、重み付けの高いサブキャリアの送信レベルを（１００／ｎ）ｍＷ超とすることができるようになる。

レベル制御部１２４は、制御部１７からデータ信号の送信先の電力線搬送通信装置１ごとに重み付けを受け取って記憶する。そして、プリアンブル付加部１２３から信号が入力されると、データ信号部分の振幅を重み付けに従って制御する。この制御の結果、図５（ｃ）に示した送信レベルが得られる。

以上説明したように、電力線搬送通信装置１によれば、重み付けの低いサブキャリア分の送信レベルを、重み付けの高いサブキャリアに回すことができる。したがって、重み付けの高いサブキャリアの送信レベルを（１００／ｎ）ｍＷ超とすることができるので、これらのサブキャリアの通信状態がより良好になり、エラーの減少や、より高速な変調方式の使用（適応制御を行う場合）が期待できる。結果として、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下が抑えられることになる。

なお、上記例では、装置１Ａが送信する信号の送信レベルを制御するために装置１Ａがテスト信号を送信する例について説明したが、装置１Ｂが同様のテスト信号を送信することによっても、本発明を実現することが可能である。以下、詳しく説明する。

図６は、電力線搬送通信装置１間の処理シーケンスの変形例を示す図である。ここでも、図４と同様に、装置１Ａが送信する信号に関して、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えるための処理を例として説明する。

まず、装置１Ｂの制御部１７は、通信部１０を介して、テスト信号を含むプリアンブルを有する信号を送信する（ステップＳ１０）。

テスト信号を受信した装置１Ａの周波数特性解析部２０は、テスト信号の周波数特性を解析し、周波数ごとの受信レベルに基づいてサブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得する（ステップＳ１１）。そして、装置１Ａの制御部１７は、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、各サブキャリアの送信レベルを制御する。具体的には、サブキャリアごとの重み付けを算出する（ステップＳ１２）。これ以降、装置１Ａが装置１Ｂに対して送信するデータ信号は、重み付けに従う送信レベルで送信されることになる（ステップＳ１３）。

以上のように、装置１Ｂがテスト信号を送信することによっても、本発明は実現できる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、テスト信号として周波数スイープ信号を用いる点を除き、第１の実施の形態と同様である。電力線搬送通信装置１のシステム構成及び機能ブロックも、図１と同様である。以下、相違点を中心に具体的に説明する。

図７は、テスト信号の具体的な例を示す図である。図７（ａ）は、周波数軸と時間軸からなる空間にテスト信号を描画したものである。また、図７（ｂ）は、テスト信号の送信レベルを対周波数で示している。

図７（ａ）に示すように、テスト信号は、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波数帯域を低域側から高域側に向かって３回スイープする周波数スイープ信号である。また、テスト信号の送信レベルは、全周波数にわたって一定値１００ｍＷとしている（図７（ｂ））。なお、周波数スイープ信号は広帯域信号であるが、複数周波数の信号を一斉に送信するものではないので、電波法施行規則上、このように１００ｍＷの送信レベルとすることができる。

テスト信号を受信した後の処理は、第１の実施の形態と同様である。すなわち、周波数特性解析部２０は、テスト信号の周波数特性を解析して伝送路損失情報（図７（ｃ））を取得する。そして、この伝送路損失情報に基づいて、サブキャリアごとの重み付けの算出が行われる。

以上説明したように、テスト信号として周波数スイープ信号を用いても、狭帯域減衰が生じた場合の通信速度の低下を抑えることが可能になる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、第１又は第２の実施の形態に加えて、サブキャリアを所定帯域幅ごとにグループ化し、ノイズが多いなどの理由で使用に耐えないグループを使用しないようにする。電力線搬送通信装置１のシステム構成及び機能ブロックは、図１と同様である。以下、本実施の形態特有の処理を中心に、具体的に説明する。

本実施の形態による制御部１７は、ＯＦＤＭ変調方式で用いるサブキャリアを所定帯域幅ごとにグループ化し、テスト信号の受信レベルに基づいてグループごとの使用可否を判定する。そして、使用否と判定したグループに属する各サブキャリアを用いずにＯＦＤＭ変調方式による通信を行うよう、変調部１２を制御する。

制御部１７による上記判定には、グループごとの累積ヒストグラムを用いる。以下、この点について、詳しく説明する。

まず、図８は、グループ化の例を示す図である。なお、図８に示したテスト信号は、第１の実施の形態で用いたものと同様のＯＦＤＭ信号であるが、より実際に近いものを示している。同図に示す例では、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波数帯域を１１０ｋＨｚずつグループ化し、４つのグループＺ_１〜Ｚ_４としている。各グループの帯域幅は、狭帯域減衰の帯域幅と同じ程度になるように設定する。

次に、周波数特性解析部２０は、サブキャリアごとの受信レベルを用いて、グループごとのヒストグラムを生成する。

図９は、周波数特性解析部２０が生成するヒストグラムの例を示す図である。図９（ａ）〜図９（ｄ）はそれぞれ、図８のグループＺ_１〜Ｚ_４に対応している。図９に示すように、このヒストグラムは、受信レベルごとの出現回数を示すものである。

制御部１７は、テスト信号の受信レベルの参照値、及び受信レベルが参照値以上となった回数の閾値を記憶している。制御部１７は、グループごとにヒストグラムを参照し、受信レベルが参照値以上となった回数を取得する。そして、累積回数が上記閾値に達していないグループについて、使用否と判定する。

図９の例で、例えば参照値を（５０／ｎ）ｍＷ、閾値を２５回とする。図９に示した矢印内の数値は、受信レベルが（５０／ｎ）ｍＷ以上となった回数を示している。この回数が閾値の２５回に達しているのは、グループＺ_１（図９（ａ）），Ｚ_２（図９（ｂ））の２グループのみである。したがって、制御部１７は、グループＺ_３，Ｚ_４は使用否と判定する。

判定処理を終えた制御部１７は、使用否と判定したグループに属するサブキャリアを用いないよう、変調部１２に指示する。この指示を受けた変調部１２のＯＦＤＭ変調部１２０は、指示されたサブキャリアには送信データを割り当てずに、ＯＦＤＭ変調を行う。

また、制御部１７は、各サブキャリアの送信レベルの重み付けを決定し、変調部１２に通知する。この場合において、制御部１７は、送信データを割り当てないサブキャリアの重みを０として、重み付けを算出する。

レベル制御部１２４は、制御部１７が算出した重みづけにしたがって各サブキャリアの送信レベルを算出し、算出した送信レベルとなるようプリアンブル付加部１２３から入力される信号の振幅を制御する。その結果、全サブキャリアの合計送信レベルは１００ｍＷとなり、合計１００ｍＷの送信レベルを効率よく使えることになる。

以上説明したように、本実施の形態による電力線搬送通信装置１によれば、ノイズが多いなどの理由で使用に耐えないグループを用いないようにすることができるので、合計１００ｍＷの送信レベルをより効率よく用いることができるようになる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について、第１〜第３の実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。

例えば、上記各実施の形態では、テスト信号生成部１２５がテスト信号を生成するとして説明したが、テスト信号を生成するための一部の機能をテスト信号生成部１２５の外部に設けてもよい。例えば、ＯＦＤＭ信号でテスト信号を構成する場合、ＯＦＤＭ信号の生成はＯＦＤＭ変調部１２０で行うこととしてもよい。また、レベル制御部１２４で行っている各サブキャリアもしくはサブキャリアグループの送信出力制御を、ＯＦＤＭ変調部１２０と協働、もしくはＯＦＤＭ変調部１２０のみで行うようにしてもよい。

また、上記第３の実施の形態では累積ヒストグラムを用いたが、グループごとの使用可否の判定には、他にも例えば移動平均線を用いることも可能である。

図１０は、図５（ｂ）に示したテスト信号の受信レベルの移動平均線（この例では３サブキャリアごと）を示している。このような移動平均線を算出し、例えば移動平均線の最小値が所定閾値を下回るグループを使用否と判定することによっても、好適にグループごとの使用可否を判定することが可能である。

また、上記各実施の形態では、「複数のサブキャリアを用いる並列通信」の例としてＯＦＤＭ変調方式による通信を取り上げたが、他の「複数のサブキャリアを用いる並列通信」にも本発明を適用することが可能であり、特に全サブキャリアの合計送信レベルに上限が設けられている場合に本発明は有用である。

本発明の第１〜第３の実施の形態による電力線搬送通信装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態による電力線搬送通信装置の各機能ブロックの内部構成を示す図である。（ａ）はＯＦＤＭ変調部の内部構成、（ｂ）は送信部の内部構成、（ｃ）は受信部の内部構成、（ｄ）はＯＦＤＭ復調部の内部構成をそれぞれ示している。 本発明の第１〜第３の実施の形態において伝送路に送出される信号の信号フォーマットを示す図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態による電力線搬送通信装置間の処理シーケンスを示す図である。 （ａ）は、本発明の第１及び第３の実施の形態によるテスト信号の具体的な例を示す図である。（ｂ）は、本発明の第１及び第３の実施の形態によるテスト信号のサブキャリアごとの受信レベル、すなわち伝送路損失情報の具体的な例を示す図である。（ｃ）は、本発明の第１及び第３の実施の形態による重み付けの具体的な例を示す図である。 本発明の第１〜第３の実施の形態の変形例による電力線搬送通信装置間の処理シーケンスを示す図である。 （ａ）は、周波数軸と時間軸からなる空間に本発明の第２の実施の形態によるテスト信号を描画した図である。（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態によるテスト信号の送信レベルを対周波数で示す図である。 本発明の第３の実施の形態によるグループ化の例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による周波数特性解析部が生成する累積ヒストグラムの例を示す図である。 図５（ｂ）に示したテスト信号の受信レベルの移動平均線を示す図である。

符号の説明

１ 電力線搬送通信装置
５ インタフェース部
１０ 通信部
１１ 選択部
１２ 変調部
１３ 送信部
１４ マルチプレクサ
１５ 受信部
１６ 同期検出部
１７ 制御部
１８ 復調部
１９ 選択部
２０ 周波数特性解析部
１２０ ＯＦＤＭ変調部
１２１，１２２ 位相変調部
１２３ プリアンブル付加部
１２４ レベル制御部
１２５ テスト信号生成部
１２６ Ｓ／Ｐ部
１２７ サブキャリア変調部
１２８ ＩＦＦＴ部
１３０ Ｄ／Ａ部
１３１ ＬＰＦ部
１３２ ＡＭＰ部
１５０ ＬＰＦ部
１５１ ＡＭＰ部
１５２ Ａ／Ｄ部
１８０ ＯＦＤＭ復調部
１８１，１８２ 位相復調部
１８３ ＦＦＴ部
１８４ サブキャリア復調部
１８５ Ｐ／Ｓ部

Claims (8)

1. 複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う電力線搬送通信装置であって、
   前記サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、
   前記伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、前記各サブキャリアの送信レベルを制御することを特徴とする電力線搬送通信装置。
2. 他の電力線搬送通信装置が既知の送信レベルで送信した広帯域信号を受信し、該広帯域信号の周波数ごとの受信レベルに基づいて前記伝送路損失情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
3. 広帯域信号を既知の送信レベルで送信し、
   前記広帯域信号を受信した他の電力線搬送通信装置から、前記伝送路損失情報を受信することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信装置。
4. 前記広帯域信号はＯＦＤＭ信号であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力線搬送通信装置。
5. 前記広帯域信号は周波数スイープ信号であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力線搬送通信装置。
6. 前記複数のサブキャリアを所定帯域幅ごとにグループ化し、前記広帯域信号の受信レベルに基づいて前記グループごとの使用可否を判定し、使用否と判定したグループに属する各サブキャリアを用いずに前記並列通信を行うことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の電力線搬送通信装置。
7. 複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う第１及び第２の電力線搬送通信装置を含む電力線搬送通信システムであって、
   前記第１の電力線搬送通信装置は、広帯域信号を既知の送信レベルで送信し、
   前記第２の電力線搬送通信装置は、
   前記広帯域信号を受信し、該広帯域信号の周波数ごとの受信レベルに基づいて前記サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、
   前記伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、前記各サブキャリアの送信レベルを制御する
   ことを特徴とする電力線搬送通信システム。
8. 複数のサブキャリアを用いて並列通信を行う第１及び第２の電力線搬送通信装置を含む電力線搬送通信システムであって、
   前記第１の電力線搬送通信装置は、広帯域信号を既知の送信レベルで送信し、
   前記第２の電力線搬送通信装置は、
   前記広帯域信号を受信し、該広帯域信号の周波数ごとの受信レベルに基づいて前記サブキャリアごとの伝送路損失を示す伝送路損失情報を取得し、
   取得した前記伝送路損失情報を前記第１の電力線搬送通信装置に対して送信し、
   前記第１の電力線搬送通信装置は、
   前記伝送路損失情報を受信し、
   前記伝送路損失情報により比較的伝送路損失が小さいことが示されるサブキャリアの送信レベルが、該伝送路損失情報により比較的伝送路損失が大きいことが示されるサブキャリアの送信レベルに比べて大きくなるよう、前記各サブキャリアの送信レベルを制御する
   ことを特徴とする電力線搬送通信システム。

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