JP2010226230A - 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】１つのＯＦＤＭモデムにより、第１及び第２の周波数帯の一方の信号を用いる他の子機とのＯＦＤＭ通信と、第１及び第２の周波数帯の他方の信号を用いる親機とのＯＦＤＭ通信との両方を行えるようにする。
【解決手段】親機と接続する電力線にバス接続される子機のひとつとして機能する電力線搬送通信装置であって、受信部３７と復調部と制御部とを備え、受信部３７は、第１の周波数帯以外の周波数の信号を遮断する信号通路４１と、第２の周波数帯以外の周波数の信号を遮断する信号通路４２と、信号通路４１に設けられた第１のスイッチ手段４４と、信号通路４２に設けられた第２のスイッチ手段４６とを有し、リピータ子機動作時に制御部は、待ち受け時及び他の子機との通信を行う場合には第１のスイッチ手段４４をオン、第２のスイッチ手段４６をオフとし、親機との通信を行う場合には第１のスイッチ手段４１をオフ、第２のスイッチ手段４６をオンとする。
【選択図】図１０

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、特に親機と複数の子機との間で電力線搬送通信を行う電力線搬送通信システム及び該電力線搬送通信システムにおいてリピータとして用いられる電力線搬送通信装置に関する。

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（以下、低周波数帯域という。）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、従来通りの低周波数帯域を用いる電力線搬送通信システムも引き続き多用されている。具体的には、集合住宅内の各戸の電気メータの検針（データ収集）や遠隔地からの機器制御に用いる例が挙げられる。

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。）。

この低周波数帯域にて使われる変調方式として、以下の説明例示では、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)変調方式と、１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚを用いる位相変調方式（位相振幅変調方式を含む。）とする。以下、特に断らない限り、ＯＦＤＭ変調方式と言えば前者を指し、位相変調方式と言えば後者を指すことにする。

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。そのため、低周波数帯域の電力線搬送通信システムでは通常、ＯＦＤＭ変調方式による通信（以下、ＯＦＤＭ通信という。）が用いられる。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出力値が１００ｍＷ以下に制限されるため、ＯＦＤＭ通信はノイズが多い環境下での通信や遠方との通信には不利である。

位相変調方式は、ＯＦＤＭ変調方式に比べると低速な通信しかできないが、３５０ｍＷの出力を出せるので、ノイズが多い環境下での通信や遠方との通信に有効である。

低周波数帯域を用いる電力線搬送通信システムの具体的な例を挙げる。図１５（ａ）は、３階建てで各階に７つずつの部屋を有する集合住宅Ａにおいて、各戸のメータ検針を行うための電力線搬送通信システムを示している。同図に示すように、このシステムは、１階（例えば分電盤付近）に設置された親機Ｄ０と、それぞれ親機Ｄ０に接続する階ごとの電力線Ｂ１〜Ｂ３とを備え、各電力線Ｂ１〜Ｂ３には、各戸ごとの子機Ｄ１１〜Ｄ３７がバス接続されている。

図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示した電力線搬送通信システムのネットワークトポロジを示している。同図に示すように、この電力線搬送通信システムでは、論理的には親機Ｄ０と各子機Ｄ１１〜Ｄ３７とが直接接続されており、相互にＯＦＤＭ通信による直接通信を行う。

図１６は、親機Ｄ０と各子機Ｄ１１〜Ｄ３７との通信ステップを示す模式図である。同図に示すように、親機Ｄ０は各子機Ｄ１１〜Ｄ３７から直接検針データを受信し、その総通信ステップ数は４２ステップとなる。

なお、特許文献１には、電力線搬送通信装置間にリピータ（注：特許文献１では「レピータ」と称している。）を挿入することにより、電力線搬送通信システムの通信距離を延ばす技術が開示されている。

特開２００３−２２９７９３号公報

ところで、図１５（ｂ）及び図１６では、図１５（ａ）に示した電力線搬送通信システムにおいて親機と各子機とがＯＦＤＭ通信により直接通信を行う例を示したが、実際にはこのような直接通信ができない場合もある。例えば、親機と子機との距離が離れ過ぎている場合、親機と子機とがＯＦＤＭ通信によって直接通信を行うことは困難である。

そこで、図１７（ａ）に示すように、各電力線Ｂ１〜Ｂ３上にリピータＲ１〜Ｒ３を設置し、ＯＦＤＭ通信では親機Ｄ０と直接通信することができない子機については、リピータＲ１〜Ｒ３を介して親機とＯＦＤＭ通信するようにすることが考えられる。しかしながら、このようにリピータＲ１〜Ｒ３を用いることとすると、総通信ステップ数が増大してしまうという問題が発生する。以下、詳しく説明する。

図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示した電力線搬送通信システムのネットワークトポロジの例を示している。同図に示すように、この電力線搬送通信システムでは、論理的に親機Ｄ０と直接接続しているのは子機Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２３，Ｄ３１〜Ｄ３２及びリピータＲ１〜Ｒ３のみであり、その他の子機Ｄ１５〜Ｄ１７，Ｄ２４〜Ｄ２７，Ｄ３３〜Ｄ３７はリピータＲ１〜Ｒ３を介して親機Ｄ０と接続されている。

図１８は、親機Ｄ０と各子機Ｄ１１〜Ｄ３７との通信ステップを示す模式図である。同図に示すように、親機Ｄ０は子機Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２３，Ｄ３１〜Ｄ３２からは直接検針データを受信する一方、子機Ｄ１５〜Ｄ１７，Ｄ２４〜Ｄ２７，Ｄ３３〜Ｄ３７からはリピータＲ１〜Ｒ３を介して検針データを受信する。

直接通信では、１つの子機からの検針データ受信に要する通信ステップ数は２ステップである。一方、リピータを介する場合、親機Ｄ０とリピータとの通信及びリピータと子機との通信を順次行うことになるため、１つの子機からの検針データ受信に要する通信ステップ数は４ステップである。したがって、この場合の総通信ステップ数は、図１８に示すように６６ステップとなり、リピータを用いない場合（４２ステップ）の１．５倍を超える通信ステップが必要となる。

そこで最近、低周波数帯域を第１及び第２の周波数帯に分け、親機と子機及びリピータとの直接通信には第１の周波数帯を用い、リピータと子機との通信には第２の周波数帯を用いるようにすることで、総通信ステップ数を低減する技術が提案されている。この技術では、リピータが子機とＯＦＤＭ通信している間、親機は他の子機とＯＦＤＭ通信することができるので、総通信ステップ数が低減される。

しかしながら、上記のようにすると、リピータには第１の周波数帯用の第１のＯＦＤＭモデムと第２の周波数帯用の第２のＯＦＤＭモデムという２つのＯＦＤＭモデムを搭載する必要が生ずる。このことは、経済的な観点から見て好ましくない。

また、親機又は子機が通信を開始しようとする際に送信する呼び出し信号も、第１及び第２の周波数帯に分かれて送信されることになる。したがって、リピータでは第１及び第２の周波数帯の両方を受信可能にしておく必要があることになるが、そうするとリピータが呼び出し信号を復調する際、呼び出し信号の属する周波数帯でない方の周波数帯で受信される信号が干渉ノイズとなり、復調精度に影響を及ぼしてしまうという問題がある。

したがって、本発明の目的の一つは、１つのＯＦＤＭモデムにより、第１及び第２の周波数帯の一方の信号を用いる他の子機とのＯＦＤＭ通信と、第１及び第２の周波数帯の他方の信号を用いる親機とのＯＦＤＭ通信との両方を行える電力線搬送通信装置を提供することにある。

また、本発明の目的の他の一つは、リピータの呼び出し信号の復調精度を向上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、親機と接続する電力線にバス接続される子機のひとつとして機能する電力線搬送通信装置であって、前記電力線に流れる信号を受信する受信部と、前記受信部の受信信号を復調する復調部と、制御部とを備え、前記受信部は、前記電力線と前記復調部との間に設置され、第１の周波数帯以外の周波数の信号を遮断する第１の信号通路と、前記電力線と前記復調部との間に設置され、前記第１の周波数帯とは重複しない第２の周波数帯以外の周波数の信号を遮断する第２の信号通路と、前記第１の信号通路に設けられた第１のスイッチ手段と、前記第２の信号通路に設けられた第２のスイッチ手段とを有し、前記制御部は、待ち受け時及び他の子機との通信を行う場合には前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段をオフとし、前記親機との通信を行う場合には前記第１のスイッチ手段をオフ、前記第２のスイッチ手段をオンとすることを特徴とする。

本発明によれば、受信部と復調部とにより構成されるＯＦＤＭモデムが１つだけであっても、第１の周波数帯の信号を用いる配下の子機との通信と、第２の周波数帯の信号を用いる親機とのＯＦＤＭ通信との両方を行える。また、待ち受け時には第１の周波数帯の信号のみが復調部に入力されるので、干渉ノイズが低減され、呼び出し信号の復調精度が向上する。

上記電力線搬送通信装置において、前記復調部は、前記第１の周波数帯のＯＦＤＭ信号を復調する第１ＯＦＤＭ信号復調処理部と、前記第２の周波数帯のＯＦＤＭ信号を復調する第２ＯＦＤＭ信号復調処理部と、前記第１の周波数帯に属する周波数の位相変調信号を復調する位相変調信号復調処理部とを有し、前記位相変調信号復調処理部又は前記第１ＯＦＤＭ信号復調処理部を用いて、呼び出し信号の復調を行うこととしてもよい。

これによれば、第１の周波数帯のＯＦＤＭ信号及び第１の周波数帯に属する周波数の位相変調信号のいずれによっても呼び出し信号を生成することが可能になる。したがって、親機及び配下の子機からリピータとして動作する子機（以下、リピータ子機とする）に対する呼び出し信号を第１の周波数帯の信号に統一することが可能になる。つまり、親機は第１の周波数帯に属する周波数の位相変調信号により呼び出し信号を送信し、配下の子機は第１の周波数帯のＯＦＤＭ信号により呼び出し信号を送信することが可能になるので、リピータ子機の呼び出し信号の復調精度が向上する。

また、上記各電力線搬送通信装置において、前記復調部は、前記第１ＯＦＤＭ信号復調処理部と前記受信部との間に設けられ、前記第１の周波数帯のＯＦＤＭ信号の同期検出を行う第１ＯＦＤＭ信号同期検出手段と、前記第２ＯＦＤＭ信号復調処理部と前記受信部との間に設けられ、前記第２の周波数帯のＯＦＤＭ信号の同期検出を行う第２ＯＦＤＭ信号同期検出手段と、前記位相変調信号復調処理部と前記受信部との間に設けられ、前記第１の周波数帯に属する周波数の位相変調信号の同期検出を行う位相変調信号同期検出手段とをさらに有し、前記第１ＯＦＤＭ信号復調処理部は、前記第１ＯＦＤＭ信号同期検出手段により同期が検出されたことに応じて復調を開始し、前記第２ＯＦＤＭ信号復調処理部は、前記第２ＯＦＤＭ信号同期検出手段により同期が検出されたことに応じて復調を開始し、前記位相変調信号復調処理部は、前記位相変調信号同期検出手段により同期が検出されたことに応じて復調を開始することとしてもよい。これによれば、各変調方式での復調を適切に行えるようになる。

また、本発明による電力線搬送通信システムは、親機と、前記親機に接続する電力線とを備え、前記電力線にはそれぞれリピータ機能を内蔵する複数の子機がバス接続され、リピータ子機と該リピータ子機の配下の子機同士の通信は、第１の周波数帯を用いる第１のＯＦＤＭ通信により行い、前記親機と直接通信子機及びリピータ子機との直接通信は、前記第１の周波数帯とは重複しない第２の周波数帯を用いる第２のＯＦＤＭ通信により行う電力線搬送通信システムであって、前記親機がリピータ子機を呼び出す際の呼び出し信号は前記第１の周波数帯に属する周波数を用いる位相変調通信によって送信され、前記リピータ子機がその配下の子機を呼び出す際の呼び出し信号は前記第１のＯＦＤＭ通信によって送信されることを特徴とする。

これによれば、親機は位相変調通信により呼び出し信号を送信するので、表１に示すように３５０ｍＷの高出力で呼び出し信号を送信することが可能になる。また、リピータとして機能する子機は第１の周波数帯のみで呼び出し信号を待ち受ければよくなるので、干渉ノイズとなる第２の周波数帯で信号を待ち受ける必要がなくなる。以上により、リピータの呼び出し信号の復調精度が向上する。

本発明によれば、電力線搬送通信装置は、１つのＯＦＤＭモデムにより、第１の周波数帯の信号を用いる待ち受け時及びリピータ子機とその配下の子機との通信と、第２の周波数帯の信号を用いる親機と直接通信子機及びリピータ子機とのＯＦＤＭ通信との両方を行える。

（ａ）は、本発明の実施の形態による電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示した電力線搬送通信システムのネットワークトポロジを示す図である。 本発明の実施の形態による第１及び第２の周波数帯の説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号の周波数スペクトラムイメージを示す図である。 本発明の実施の形態による電力線搬送通信システム内の各子機と親機との通信状態を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態による親機の機能ブロックを示す図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態による子機の機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態による子機が備えるモデムの機能ブロックを示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態による親機と各子機との間若しくは子機間で送受信される信号のフォーマットを示す図である。 本発明の実施の形態による親機と各子機との間及び子機間での通信ステップを示す模式図である。 本発明の実施の形態による子機のモデム内に備えられる復調部の内部構成を示す図である。 本発明の実施の形態による子機のモデム内に備えられる受信部の内部構成を示す図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態による親機と子機の間及び子機間で行われる通信のシーケンスを示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示す各信号の周波数帯と、リピータ子機の受信部の通信モード設定とを示している。 本発明の実施の形態による親機の処理手順を示す図である。 本発明の実施の形態による通信品質確認用の信号のフォーマットを示す図である。 本発明の実施の形態による通信品質確認用の信号の周波数の時間変化を示す図である。 （ａ）は、本発明の背景技術による電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示した電力線搬送通信システムのネットワークトポロジを示す図である。 図１５（ａ）に示した電力線搬送通信システムにおける親機と各子機との通信ステップを示す模式図である。 （ａ）は、本発明の背景技術による電力線搬送通信システムのシステム構成を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示した電力線搬送通信システムのネットワークトポロジを示す図である。 図１７（ａ）に示した電力線搬送通信システムにおける親機と各子機との通信ステップを示す模式図である。

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（ａ）は、本実施の形態による電力線搬送通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、電力線搬送通信システム１は、親機Ｃ０と、それぞれ親機Ｃ０に接続する電力線Ｂ１〜Ｂ３とを備え、各電力線Ｂ１〜Ｂ３には、それぞれリピータ機能を内蔵する子機Ｃ１１〜Ｃ３７がバス接続されている。親機Ｃ０及び各子機Ｃ１１〜Ｃ３７はいずれも電力線搬送通信装置であり、相互に、上述したＯＦＤＭ通信又は位相変調通信による電力線搬送通信を行う。そして、図示しない端末装置（パソコン、電気メータなど）と接続されて端末装置間での通信を実現する。

電力線Ｂ１〜Ｂ３は親機Ｃ０の近辺に設けられた接続点Ｎ（例えば分電盤）で互いに接続されており、一の電力線に流れる信号は、他の電力線にも流れる。したがって、電力線Ｂ１〜Ｂ３に、同一周波数の信号を互いに独立して同時に流すことは原則としてできないが、接続点Ｎとの距離がある程度以上離れている子機が送信した信号は、接続点Ｎに到達する前に減衰してしまうため他の電力線に流れこむことはない。したがって、このような信号に限れば、電力線Ｂ１〜Ｂ３に、同一周波数の信号を互いに独立して同時に流すことが可能である。

この電力線搬送通信システム１は、具体的には、例えば図１５に示した背景技術の例と同様、３階建てで各階に７つずつの部屋を有する集合住宅Ａに設置され、各戸のメータ検針を行うために用いられる。以下の説明では、親機Ｃ０に接続される端末装置はパソコンであり、各子機に接続される端末装置は電気メータであるとし、パソコンから各電気メータの検針データの取得を行う例を取り上げる。なお、本発明が電気メータの検針データを取得する電力線搬送通信システムに限定されないのはもちろんである。

ここで、親機Ｃ０及び各子機Ｃ１１〜Ｃ３７の詳細について説明するに先立ち、低周波数帯域を分割してなる第１及び第２の周波数帯について説明しておく。

電力線搬送通信システム１では、ＯＦＤＭ通信を行う際、低周波数帯域（１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ）を第１の周波数帯Ｆ_１と第２の周波数帯Ｆ_２に分割して用いる。すなわち、親機Ｃ０及び各子機Ｃ１１〜Ｃ３７は、いずれか一方の周波数帯に属するサブキャリアのみを用いて、ＯＦＤＭ信号（ＯＦＤＭ変調方式によって変調された搬送波信号）を生成する。

図２は、第１及び第２の周波数帯の説明図である。同図に示すように、第１の周波数帯Ｆ_１は１０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの周波数帯域であり、第２の周波数帯Ｆ_２は２４０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの周波数帯域である。低周波数帯域は１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚであるので、第１の周波数帯Ｆ_１は概ね低周波数帯域の下半分を占め、第２の周波数帯Ｆ_２は概ね上半分を占めていることになる。

図３の各図は、ＯＦＤＭ信号の周波数スペクトラムイメージを示している。図３（ａ）は低周波数帯域全体を用いてＯＦＤＭ通信を行う場合のＯＦＤＭ信号の周波数スペクトラムイメージであり、同図に示すように、この場合のＯＦＤＭ信号のサブキャリアは１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波数帯域の全域にわたって存在する。図３（ｂ）は第１の周波数帯Ｆ_１のみを用いるＯＦＤＭ通信（以下、第１のＯＦＤＭ通信という。）を行う場合のＯＦＤＭ信号の周波数スペクトラムイメージであり、同図に示すように、この場合のＯＦＤＭ信号のサブキャリアは１０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの範囲のみに存在する。図３（ｃ）は第２の周波数帯Ｆ_２のみを用いるＯＦＤＭ通信（以下、第２のＯＦＤＭ通信という。）を行う場合のＯＦＤＭ信号の周波数スペクトラムイメージであり、同図に示すように、この場合のＯＦＤＭ信号のサブキャリアは２４０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの範囲のみに存在する。図３（ｄ）は第１のＯＦＤＭ通信によるＯＦＤＭ信号と第２のＯＦＤＭ通信によるＯＦＤＭ信号とが混在している状態を示しており、この場合のＯＦＤＭ信号のサブキャリアは、２２０ｋＨｚ〜２４０ｋＨｚの範囲を除き、低周波数帯域の全域にわたって存在する。

ここで、以下の説明の前提を説明しておく。以下では、電力線搬送通信システム１内の各子機と親機Ｃ０との通信状態は、図４に示す通りであると仮定する。すなわち、図４に示すように、親機Ｃ０は、子機Ｃ１１〜Ｃ１４、Ｃ２１〜Ｃ２３、Ｃ３１〜Ｃ３２との間で、ＯＦＤＭ信号と位相変調信号（位相変調方式により変調された搬送波信号）の両方を送受信できる。また、子機Ｃ１５〜Ｃ１７、Ｃ２４〜Ｃ２６、Ｃ３３〜Ｃ３５との間では、ＯＦＤＭ信号は送受信できないが、位相変調信号の送受信はできる。その他の子機Ｃ２７、Ｃ３６〜Ｃ３７との間では、ＯＦＤＭ信号・位相変調信号ともに送受信できないものとする。

図１（ｂ）は、電力線搬送通信システム１のネットワークトポロジを示す図である。同図に示すように、本実施の形態では、同図に示すように、本実施の形態では、論理的に親機Ｃ０と直接接続しているのは子機Ｃ１１〜Ｃ１４，Ｃ２１〜Ｃ２３，Ｃ３１〜Ｃ３２（以下、直接通信子機と総称する。）のみである。このうち、子機Ｃ１４，Ｃ２３，Ｃ３２はリピータ（以下、リピータ子機と総称する。）として用い、各電力線上で親機Ｃ０との距離がリピータ子機よりも離れている子機Ｃ１５〜Ｃ１７，Ｃ２４〜Ｃ２７，Ｃ３３〜Ｃ３７（以下、リピータ経由通信子機と総称する。）は、リピータとしての子機Ｃ１４，Ｃ２３，Ｃ３２を介して、親機Ｃ０と接続されている。

このようなネットワークトポロジを採用しているのは、図４に示したように、リピータ経由通信子機は、距離が離れ過ぎていて親機Ｃ０とＯＦＤＭ通信による直接通信ができないためである。具体的に各子機を直接通信子機、リピータ経由通信子機のいずれとするか、またどの子機をリピータ子機として用いるかについては、親機Ｃ０の処理によってシステム立ち上げ時に自動決定される。この処理の詳細については、後にまとめて説明する。

さて、図５（ａ）は、親機Ｃ０の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、親機Ｃ０は、それぞれ電力線に接続するモデム１１及び同期信号生成器１２と、制御部１３と、バッファ１４と、端末装置としてのパソコンに接続するインタフェース１５とを有している。

モデム１１は、上記第２のＯＦＤＭ通信を行うとともに、第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数（具体的には１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚ）を用いて位相変調通信を行うモデムである。指示データ及び検針データの送受信にはＯＦＤＭ通信を用い、リピータ子機への呼び出し信号の送信には位相変調通信を用いる。具体的には、制御部１３の指示に従い、バッファ１４に記憶されるデータ又はインタフェース１５を介してパソコンから入力されるデータに基づいて第１の周波数帯Ｆ_１の搬送波周波数で位相変調し、変調方式に応じた既知の同期信号を含む所定のプリアンブルを付加した上で電力線に送出する。また、モデム１１が付加する同期信号は、搬送波信号の変調にＯＦＤＭ変調方式を用いる場合には、搬送波信号と同じ周波数帯に属するサブキャリアのみによって構成される広帯域信号である。一方、搬送波信号の変調に位相変調方式を用いる場合には、搬送波信号と同じ周波数の単一周波数信号である。電力線を流れる第１の周波数帯Ｆ_１の位相変調搬送波信号を受信して復調し、得られたデータを、制御部１３の指示に従ってバッファ１４又はインタフェース１５に出力する。

なお、ＯＦＤＭ信号は各サブキャリアの出力の合計が１００ｍＷとなるように出力調整されて送出される。一方、位相変調信号は３５０ｍＷの出力で送出される。このような出力としているのは、上掲の表１に示した法規制に従うためである。

他に、モデム１１は、信号を送信する際、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式を用いるよう構成されている。すなわち、モデム１１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。

同期信号生成器１２は、電力線を流れる信号に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、その同期信号を用いて同期を確立し、同期を確立したことを示す情報を制御部１３に通知する。この通知を受けた制御部１３は、モデム１１に復調処理を開始させる。

制御部１３は、ここまでに挙げた処理の他、親機Ｃ０の各部を制御する処理を行う。また、制御部１３は、パソコンからの指示に従って検針データの送信を指示するための指示データを生成し、モデム１１を用いて各子機に向けて送信するとともに、指示データに応じて各子機から返送されてきた検針データをモデム１１を介して受信する。

なお、親機Ｃ０が指示データを送信する順序は、予めプログラミングされる。このプログラミングの詳細については後述する。また、制御部１３は機能的に、判定部１６（判定手段）、選択部１７（選択手段）、切替部１８（切替手段）を含んでいるが、これらの処理についても後述する。

バッファ１４は、制御部１３の指示に従い、モデム１１から入力されるデータを記憶する記憶手段である。インタフェース１５はパソコンとの間でデータの入出力を行う。

図５（ｂ）は、子機Ｃ１１〜Ｃ３７の機能ブロックを示す図である。なお、本実施の形態では、いずれの子機も同様の機能ブロックを有している。図５（ｂ）に示すように、子機Ｃ１１〜Ｃ３７は、それぞれ電力線に接続するモデム２１及び同期信号生成器２３と、制御部２４と、バッファ２５と、端末装置としての電気メータに接続するインタフェース２６とを有している。

モデム２１は、上記第１及び第２のＯＦＤＭ通信を行うとともに、第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数（具体的には１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚ）を用いて位相変調通信を行う機能を備えたモデムである。リピータ子機の場合、親機Ｃ０からの呼び出し信号の受信の際には位相変調通信を用い、リピータ子機配下の子機からの信号を受信する際には第１のＯＦＤＭ通信を用いる。また、親機Ｃ０とリピータ子機もしくは直接通信子機の間で指示データ及び検針データを送受信する際には第２のＯＦＤＭ通信を用い、リピータ子機と配下の子機との間で指示データ及び検針データを送受信する際には第１のＯＦＤＭ通信を用いる。

モデム２１の基本的な機能は、第１の周波数帯Ｆ_１も用いる点を除き、上述したモデム１１の機能と同様である。すなわち、モデム２１は、制御部２４の指示に従い、バッファ２５に記憶されるデータ又はインタフェース２６を介して図示しない端末装置から入力されるデータに基づいて第１の周波数帯Ｆ_１又は第２の周波数帯Ｆ_２の搬送波信号を変調し、変調方式に応じた既知の同期信号を含む所定のプリアンブルを付加した上で電力線に送出する。また、電力線を流れる第１の周波数帯Ｆ_１又は第２の周波数帯Ｆ_２の変調搬送波信号を受信して復調し、得られたデータを、制御部２４の指示に従ってバッファ２５又はインタフェース２６に出力する。なお、信号の送信にはＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いる。

モデム２１が付加する同期信号は、搬送波信号の変調にＯＦＤＭ変調方式を用いる場合には、搬送波信号と同じ周波数帯に属するサブキャリアのみによって構成される広帯域信号である。一方、搬送波信号の変調に位相変調方式を用いる場合には、搬送波信号と同じ周波数の単一周波数信号である。

モデム２１について、より詳細に説明する。図６は、モデム２１の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、モデム２１は、制御部３１、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３２、通信部３３、変調部３４、送信部３５、マルチプレクサ３６、受信部３７、復調部３８の各機能部を有している。

制御部３１は、制御部２４から信号の送信先情報を含む各種の情報を取得し、取得した情報に基づいてモデム２１の各部を制御する。

インタフェース３２は、制御部２４やバッファ２５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３３に出力する。また、通信部３３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３３はヘッダ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３２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、送信データとして変調部３４に送出する。また、復調部３８からヘッダ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３２への出力を行う。

なお、ヘッダに応じた処理には、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３３は、他の電力線搬送通信装置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３３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。

変調部３４は、制御部３１の指示に従い、ＯＦＤＭ変調方式並びに位相変調方式の中から一の変調方式を選択する。そして、選択した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し、変調方式に応じた既知の同期信号を含む所定のプリアンブルを付加するとともに、表１に示した電波法施行規則の規定（搬送波出力）に則り変調処理に用いた通信方式に応じて信号の振幅を制御した後、送信部３５に出力する。

ここで、制御部３１は、送信信号の送信先及び内容に応じて、変調部３４が用いる変調方式及び周波数（サブキャリア）を制御する。すなわち、リピータ子機で送信信号の送信先が親機Ｃ０であり、かつ送信信号が呼び出し信号又はその応答信号である場合には、１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚの単一サブキャリアを用いて位相変調を行うよう変調部３４を制御する。また、送信信号の送信先が親機Ｃ０であり、かつ送信信号が指示データや検針データを含む信号である場合には、第２の周波数帯Ｆ_２に属するサブキャリアのみを用いてＯＦＤＭ変調を行うよう変調部３４を制御する。また、リピータ子機と配下の子機間では、送信信号の内容にかかわらず、第１の周波数帯Ｆ_１に属するサブキャリアのみを用いてＯＦＤＭ変調を行うよう変調部３４を制御する。

送信部３５は、変調部３４から入力された信号を電力線に送出可能な信号に変換してから、電力線に送出する機能を有する。具体的には、変調部３４から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するとともに、バンドパスフィルタを用いて不要な周波数帯成分を取り除き、さらに所定の増幅率で増幅して、マルチプレクサ３６を介して電力線に送出する。

受信部３７は、電力線に到来した信号を受信してデジタル信号に変換し、復調部３８に出力する機能を有する。具体的には、マルチプレクサ３６を介して受信された信号を所定の増幅率で増幅した後、サンプリングしてデジタル信号に変換し、復調部３８に出力する。

加えて、受信部３７は、２つの通信モードを切り替えながら、復調部３８への信号出力を行う機能を有する。２つの通信モードは、受信信号のうち第１の周波数帯Ｆ_１以外の周波数の信号を遮断するＦ_１モード、受信信号のうち第２の周波数帯Ｆ_２以外の信号を遮断するＦ_２モードの２つである。各通信モードのさらなる詳細については後述することにする。

復調部３８は、受信部３７から入力されるデジタル信号を、ＯＦＤＭ変調方式及び位相変調方式を用いて復調する機能を有する。復調部３８は、復調によって得た信号を通信部３３に出力する。復調部３８の詳細についても後述することにする。

図５（ｂ）に戻る。同期信号生成器２３の機能は、上述した同期信号生成器１２の機能と同様である。なお、同期信号生成器２３から同期を確立したことを示す情報の通知を受けた制御部２４は、モデム２１に復調処理を開始させる。

制御部２４は、ここまでに挙げた処理の他、子機の各部を制御する処理を行う。また、制御部２４は、親機Ｃ０又はリピータ子機から自機宛の上記指示データ（検針データを送信するよう指示するための指示データ）が受信された場合、インタフェース２６を介して電気メータにアクセスして検針データを取得し、取得した検針データを、指示データを受信したモデムを用いて返送する。

さらに、制御部２４は、自機を、親機Ｃ０と他の子機との間の通信を中継するリピータとして機能させるか否かを記憶している。リピータとして機能させる場合には、さらに配下の子機を示す情報も記憶しており、親機Ｃ０から配下の子機宛の上記指示データが受信された場合、宛先の子機に対して指示データを転送する。そして、この転送に応じて配下の子機から返送されてきた検針データを、親機Ｃ０に転送する。

バッファ２５は、制御部２４の指示に従い、モデム２１から入力されるデータを記憶する記憶手段である。インタフェース２６は電気メータとの間でデータの入出力を行う。

次に、親機Ｃ０と子機Ｃ１１〜Ｃ３７の間で行われる指示データ及び検針データの送受信について、詳しく説明する。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、親機Ｃ０と各直接通信子機との通信には、第２の周波数帯Ｆ_２を用いる。つまり、各直接通信子機は、第２のＯＦＤＭ通信により、親機Ｃ０と指示データ及び検針データの送受信を行う。一方、リピータ子機とリピータ経由通信子機との通信には、第１の周波数帯Ｆ_１を用いる。つまり、これらの子機は、第１のＯＦＤＭ通信により、相互に指示データ及び検針データの送受信を行う。

図７の各図は、親機Ｃ０と各子機との間若しくは子機間で送受信される信号のフォーマットを示す図である。なお、これらの図に示しているのはネットワークレイヤより上位のレイヤに係る部分のみであって、同期信号など、ネットワークレイヤより低いレイヤに係る部分については示していない。以下、これらの図を参照しながら、親機Ｃ０と各子機との間及び子機間での信号の送受信について説明する。

まず、図７（ａ）は、親機Ｃ０が直接通信子機（リピータ子機を除く）に指示データを送信する際に用いる信号のフォーマットである。パソコンから検針データ取得の指示を受けた親機Ｃ０は、指示データと、宛先アドレスとしての直接通信子機のアドレスと、送信元としての自機のアドレスとを含む信号を生成し、第２のＯＦＤＭ通信により電力線Ｂ１〜Ｂ３上に送出する。各子機は電力線上を流れる信号のヘッダを監視しており、自機のアドレスが付加された信号が流れてきた場合に、その信号を受信する。

図７（ｂ）は、直接通信子機（リピータ子機を除く）が親機Ｃ０に検針データを送信する際に用いる信号のフォーマットである。図７（ａ）の信号を受信した各直接通信子機は、まず電気メータから検針データを取得する。そして、検針データと、宛先アドレスとしての親機Ｃ０のアドレスと、送信元としての自機のアドレスとを含む信号を生成し、第２のＯＦＤＭ通信により電力線上に送出する。親機Ｃ０は電力線Ｂ１〜Ｂ３上を流れる信号のヘッダを監視しており、自機のアドレスが付加された信号が流れてきた場合に、その信号を受信する。以上の処理により、直接通信子機（リピータ子機を除く）からの検針データの取得が完了する。

次に、図７（ｃ）は、親機Ｃ０がリピータ子機及びリピータ経由通信子機に指示データを送信する際に用いる信号のフォーマットである。親機Ｃ０は、指示データと、宛先アドレスとしてのリピータ子機のアドレスと、送信元としての自機のアドレスとを含む信号を生成し、第２のＯＦＤＭ通信により電力線Ｂ１〜Ｂ３上に送出する。

図７（ｄ）は、リピータ子機が配下のリピータ経由通信子機に指示データを転送する際に用いる信号のフォーマットである。リピータ子機は、親機Ｃ０から受信した信号の宛先アドレス及び送信元アドレスを、それぞれリピータ経由通信子機のアドレス及び自機のアドレスで書き換え、第１のＯＦＤＭ通信により電力線上に送出する。

図７（ｅ）は、リピータ経由通信子機がリピータ子機に検針データを送信する際に用いる信号のフォーマットである。図７（ｄ）の信号を受信した各リピータ経由通信子機は、まず電気メータから検針データを取得する。また、受信した信号の送信元アドレスから、検針データの宛先アドレス（すなわち、リピータ子機のアドレス）を取得する。そして、検針データと、宛先アドレスとしてのリピータ子機のアドレスと、送信元としての自機のアドレスとを含む信号を生成し、第１のＯＦＤＭ通信により電力線上に送出する。

図７（ｆ）は、リピータ子機が親機Ｃ０に検針データを送信する際に用いる信号のフォーマットである。図７（ｃ）の信号を受信したリピータ子機は、自機に接続されている電気メータから検針データを取得し、バッファ２５（図５（ｂ））に蓄積する。また、図７（ｅ）に示した信号により、配下のリピータ経由通信子機からも検針データを取得し、バッファ２５（図５（ｂ））に蓄積する。そして、リピータ子機は、すべての検針データの取得が完了したら、蓄積された検針データと、宛先アドレスとしての親機Ｃ０のアドレスと、送信元としての自機のアドレスとを含む信号を生成し、第２のＯＦＤＭ通信により電力線上に送出する。親機Ｃ０は、この信号を受信することにより、リピータ子機及びリピータ経由通信子機からの検針データの取得を完了する。

以上、親機Ｃ０と各子機との間及び子機間で行われる信号の送受信について説明した。次に、この信号送受信の具体的な手順について説明する。

図８は、親機Ｃ０と各子機との間及び子機間での通信ステップを示す模式図である。同図中の矢印は信号ａ〜ｆの送受信を示している。なお、信号ａ〜ｆは、図７（ａ）〜（ｆ）に対応している。また、以下の説明で親機Ｃ０が信号を送信する順序は、子機の数などを考慮して、総通信ステップ数が最も少なくなるように予めプログラミングされたものである。

まず初めに、信号の同時送受信について説明しておく。信号ａ〜ｃ，ｆの送受信には第２のＯＦＤＭ通信が用いられ、信号ｄ，ｅの送受信には第１のＯＦＤＭ通信が用いられることから、信号ａ〜ｃ，ｆと信号ｄ，ｅとは、電力線Ｂ１〜Ｂ３上で同時に送受信することができる。また、各リピータ子機及びその配下のリピータ経由通信子機の間で送受信される信号は、機器間の距離が十分に離れているため、他のリピータ子機及びその配下のリピータ経由通信子機の間で送受信される信号とは干渉しない。したがって、各リピータ子機及びその配下のリピータ経由通信子機の間での信号の送受信は、各電力線上で互いに独立して同時に行うことが可能である。親機Ｃ０における上記プログラミングは、これらを考慮して行われる。

さて、図８に示すように、親機Ｃ０は、まず３つのリピータ子機Ｃ３２，Ｃ２３，Ｃ１４を順次宛先として、信号ｃ（指示データを含む信号）を送信する（ステップ１〜３）。この送信は第２のＯＦＤＭ通信により行われる。

各リピータ子機Ｃ３２，Ｃ２３，Ｃ１４は、親機Ｃ０から信号ｃを受信すると直ちに、配下のリピータ経由通信子機のうちのひとつを宛先として、信号ｄ（指示データを含む信号）を第１のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ２〜４）。信号ｄを受信したリピータ経由通信子機は直ちに検針データを取得し、リピータ子機に向けて信号ｅ（検針データを含む信号）を第１のＯＦＤＭ通信により返送する（ステップ３〜５）。各リピータ子機Ｃ３２，Ｃ２３，Ｃ１４は、こうして受信した信号ｅに含まれる検針データをバッファ２５に蓄積する。各リピータ子機Ｃ３２，Ｃ２３，Ｃ１４は、以上の処理を配下のリピータ経由通信子機すべてについて繰り返す（リピータ子機Ｃ３２についてはステップ２〜１１。リピータ子機Ｃ２３についてはステップ３〜１０。リピータ子機Ｃ１４についてはステップ４〜９。）。そして、すべての配下のリピータ経由通信子機の検針データが蓄積されたら、自機の検針データも含む信号ｆを生成し、親機Ｃ０に向けて第２のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ１０〜１２）。

本実施の形態では各リピータ子機Ｃ３２，Ｃ２３，Ｃ１４の配下にそれぞれ５つ，４つ，３つのリピータ経由通信子機があるので、親機Ｃ０がリピータ子機Ｃ１４に向けて信号ｃを送信したステップ３の７ステップ後であるステップ１０で、まずリピータ子機Ｃ１４が信号ｆを親機Ｃ０に向けて第２のＯＦＤＭ通信により送信する。次に、ステップ１１，１２で、リピータ子機Ｃ２３，Ｃ３２が順次、信号ｆを親機Ｃ０に向けて第２のＯＦＤＭ通信により送信する。

ステップ４〜９でリピータ子機が上記処理を行っている間、親機Ｃ０は直接通信子機Ｃ１１〜Ｃ１３との間で第２のＯＦＤＭ通信により信号ａ，ｂの送受信を行い、これらの子機から検針データを取得する。また、親機Ｃ０は、ステップ１３以降で、残りの直接通信子機Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１との間で第２のＯＦＤＭ通信により信号ａ，ｂの送受信を行い、これらの子機から検針データを取得する。最終的に、ステップ１８が完了した時点で、すべての子機からの検針データの取得が完了する。

以上説明したように、電力線搬送通信システム１では、第１及び第２の周波数帯という重複しない２つの周波数帯を用いているので、リピータ子機がリピータ経由通信子機とＯＦＤＭ通信している間、親機は他の子機とＯＦＤＭ通信することができる。したがって、図１７に示した背景技術に比べ、総通信ステップ数が低減される。

ここから、リピータ子機が１つのＯＦＤＭモデムにより第１及び第２のＯＦＤＭ通信の両方を行えるようにするとともに、リピータ子機の呼び出し信号の復調精度を向上させるための具体的な構成について説明する。

まず、モデム２１内の復調部３８の内部構成について説明する。

図９は、復調部３８の内部構成を示す図である。同図に示すように、復調部３８の機能は同期検出部３９と復調処理部４０とに分けられ、同期検出部３９は、第１の周波数帯Ｆ_１のＯＦＤＭ信号に対応するＦ_１同期検出部７０、第２の周波数帯Ｆ_２のＯＦＤＭ信号に対応するＦ_２同期検出部７１、１１５ｋＨｚの位相変調信号に対応する１１５ｋＨｚ同期検出部７２、及び１３２ｋＨｚの位相変調信号に対応する１３２ｋＨｚ同期検出部７３を有して構成される。

また、復調処理部４０は、Ｆ_１同期検出部７０に直列接続されたスイッチ８０及びＦ_１復調処理部８１（第１ＯＦＤＭ信号復調部）と、Ｆ_２同期検出部７１に直列接続されたスイッチ８２及びＦ_２復調処理部８３（第２ＯＦＤＭ信号復調部）と、１１５ｋＨｚ同期検出部７２に直列接続されたスイッチ８４及び１１５ｋＨｚ復調処理部８５（位相変調信号復調部）と、１３２ｋＨｚ同期検出部７３に直列接続されたスイッチ８６及び１３２ｋＨｚ復調処理部８７（位相変調信号復調部）とを有して構成される。なお、Ｆ_１復調処理部８１は第１の周波数帯Ｆ_１のＯＦＤＭ信号を復調する機能を有し、Ｆ_２復調処理部８３は第２の周波数帯Ｆ_２のＯＦＤＭ信号を復調する機能を有し、１１５ｋＨｚ復調処理部８５は１１５ｋＨｚの位相変調信号を復調する機能を有し、１３２ｋＨｚ復調処理部８７は１３２ｋＨｚの位相変調信号を復調する機能を有する。

同期検出部３９内の各同期検出部は、それぞれ対応する信号用の同期パターンを保持している。各同期検出部は、受信部３７から入力される受信信号と、保持している同期パターンとの相関値を常時算出しており、算出された相関値が所定値を上回った場合に、対応する信号との同期を検出し、同期確立処理を行う。

制御部３１は、いずれかの同期検出部で同期が検出されると、そのことに応じて、同期を検出した同期検出部に接続されているスイッチをオンとし、対応する復調部に復調を開始させる。つまり、Ｆ_１同期検出部７０が同期を検出した場合には、スイッチ８０をオンとし、Ｆ_１復調処理部８１にＯＦＤＭ変調方式による復調を開始させる。また、Ｆ_２同期検出部７１が同期を検出した場合には、スイッチ８２をオンとし、Ｆ_２復調処理部８３にＯＦＤＭ変調方式による復調を開始させる。また、１１５ｋＨｚ同期検出部７２が同期を検出した場合には、スイッチ８４をオンとし、１１５ｋＨｚ復調処理部８５に位相変調方式による復調を開始させる。また、１３２ｋＨｚ同期検出部７３が同期を検出した場合には、スイッチ８６をオンとし、１３２ｋＨｚ復調処理部８７に位相変調方式による復調を開始させる。

復調処理部４０内の各復調処理部は、復調によって得られた信号を通信部３３に出力する。

次に、受信部３７について説明する。上述したように、受信部３７は、Ｆ_１モード及びＦ_２モードという２つの通信モードを有している。電力線搬送通信システム１内の各子機では、これらの通信モードを切り替えることにより、第１及び第２の周波数帯Ｆ_１，Ｆ_２のうちの一方の周波数帯を用いて通信を行う際、干渉ノイズとなる他方の周波数帯を遮断している。以下では、初めに受信部３７の内部構成について説明し、その後、制御部３１による通信モード実現のための制御について説明する。

図１０は、受信部３７の内部構成を示す図である。同図に示すように、受信部３７は第１及び第２の信号通路４１，４２、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）４９、自動ゲイン制御部（ＡＧＣ）５０とを有している。なお、同図ではアナログ信号をデジタル信号に変換するための変換部は省略している。

第１の信号通路４１は、電力線と復調部３８との間に設置され、第１の周波数帯Ｆ_１以外の周波数の信号を遮断する機能部である。具体的には、マルチプレクサ３６より入力された信号から、第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数成分のみを取り出して通過させるバンドパスフィルタ４５を有している。また、第１の信号通路４１には、第１のスイッチ手段４４が設けられている。第１のスイッチ手段４４は、制御部３１の制御によって開閉する。

第２の信号通路４２は、電力線と復調部３８との間に設置され、第２の周波数帯Ｆ_２以外の周波数の信号を遮断する機能部である。具体的には、マルチプレクサ３６より入力された信号から、第２の周波数帯Ｆ_２に属する周波数成分のみを取り出して通過させるバンドパスフィルタ４７を有している。また、第２の信号通路４２には、第２のスイッチ手段４６が設けられている。第２のスイッチ手段４６も、制御部３１の制御によって開閉する。

ローノイズアンプ４９は、第１及び第２の信号通路４１，４２から出力された信号を所定の増幅率で増幅し、自動ゲイン制御部５０に出力する。自動ゲイン制御部５０は増幅回路を内蔵しており、復調部３８からのフィードバック信号に基づいて、復調部３８に入力される信号の振幅が一定値となるよう、増幅回路の増幅率を制御する。

さて、制御部３１による受信部３７の通信モード制御について説明する。制御部３１は、下記の表２に従って、第１及び第２のスイッチ手段４４，４６を制御することにより、Ｆ_１モード、Ｆ_２モードという２つの通信モードを実現する。

リピータ子機が呼び出し信号を待ち受ける場合、制御部３１は、第１のスイッチ手段４４をオン、第２のスイッチ手段４６をオフとすることで、受信部３７の通信モードをＦ_１モードとする。Ｆ_１モードでは第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数成分のみが復調部３８に入力されることになるので、第１の周波数帯Ｆ_１の呼び出し信号はもちろん、１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚの位相変調信号である呼び出し信号も好適に受信できるようになる。

リピータ子機や直接通信子機が親機Ｃ０との間で指示データや検針データの送受信を行う場合には、制御部３１は、第１のスイッチ手段４４をオフ、第２のスイッチ手段４６をオンとすることで、受信部３７の通信モードをＦ_２モードとする。Ｆ_２モードでは第２の周波数帯Ｆ_２に属する周波数成分のみが復調部３８に入力されることになるので、第２のＯＦＤＭ通信による親機Ｃ０との通信を好適に行えることになる。

リピータ子機とリピータ配下子機との間で指示データや検針データの送受信を行う場合には、制御部３１は、第１のスイッチ手段４４をオン、第２のスイッチ手段４６をオフとすることで、受信部３７の通信モードをＦ_１モードとする。Ｆ_１モードでは第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数成分のみが復調部３８に入力されることになるので、第１のＯＦＤＭ通信による他の子機との通信を好適に行えることになる。

次に、親機Ｃ０、子機Ｃ２１（直接通信子機）、子機Ｃ３２（リピータ子機）、子機Ｃ３７（リピータ経由通信子機）の間で行われる通信のシーケンスを例として参照しながら、制御部３１の処理についてさらに詳しく説明する。

図１１（ａ）は、上記シーケンスを示す図である。同図は、親機Ｃ０が子機Ｃ２１及びＣ３７から検針データを取得する場合のシーケンスを示している。なお、同図には、ネットワークレイヤより下位のレイヤのシーケンスを表示している。したがって、図８とは異なり、上述した応答信号（図１１では「ＡＣＫ」と表記している。）についても図の中に現れている。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す各信号の周波数帯と、リピータ子機Ｃ３２の受信部３７の通信モード設定（同図では「リピータ設定」と記す。）を示している。図１１（ｂ）の横軸は時間軸である。

初めに、図１１（ａ）に示したシーケンスについて説明する。同図に示すように、親機Ｃ０は、リピータに対して呼び出し信号を送信する（ステップＳ１）。呼び出し信号を受信した子機Ｃ３２は、親機Ｃ０に対してＡＣＫを送信する（ステップＳ２）。

親機Ｃ０は、ＡＣＫを受信したら、子機Ｃ３７のデータを要求するための信号ｃ（図７）を子機Ｃ３２に対して送信する（ステップＳ３）。子機Ｃ３２は、この信号ｃについても、親機Ｃ０に対するＡＣＫの送信を行う（ステップＳ４）。子機Ｃ３２は、受信した信号ｃに基づいて信号ｄを生成し、子機Ｃ３７に送信する（ステップＳ５）。子機Ｃ３７は検針データを含む信号ｅを返信し（ステップＳ６）、子機Ｃ３２は受信した信号ｅに基づいて信号ｆを生成して親機Ｃ０に送信する（ステップＳ７）。親機Ｃ０は、信号ｆを受信したら、子機Ｃ３２に対してＡＣＫを送信する（ステップＳ８）。

次に、図１１（ｂ）を参照して、リピータ子機Ｃ３２の受信部３７の通信モード設定について説明する。同図に示すように、ステップＳ２でＡＣＫの送信を行うまでの間、リピータ子機Ｃ３２の制御部３１は受信部３７をＦ_１モードに設定する。これは、親機Ｃ０及び他の子機の両方からの呼び出しを待機するためである。一方、ステップＳ２でＡＣＫの送信を行った後には、制御部３１は受信部３７をＦ_２モードに設定し、第２の周波数帯Ｆ_２を用いる第２のＯＦＤＭ通信によりステップＳ３〜Ｓ４の通信を行う。ステップＳ５で信号ｄの送信を行う際には、制御部３１は受信部３７をＦ_１モードに設定し、第１の周波数帯Ｆ_１を用いる第１のＯＦＤＭ通信によりステップＳ５〜Ｓ６の通信を行う。そして、ステップＳ７の信号ｆの送信を行う際には、制御部３１は受信部３７をＦ_２モードに戻し、第２の周波数帯Ｆ_２を用いる第２のＯＦＤＭ通信によりステップＳ７〜Ｓ８の通信を行う。ステップＳ８のＡＣＫの受信が完了したら、制御部３１は受信部３７をＦ_１モードに戻し、呼び出し信号の待機を再開する。

なお、図１１（ａ）（ｂ）にも示しているように、子機Ｃ３２と子機Ｃ３７とが通信を行っている間、親機Ｃ０は、第２の周波数帯Ｆ_２を用いる第１のＯＦＤＭ通信により、子機Ｃ２１から検針データの取得を行う（ステップＳ９〜Ｓ１０）。このように、リピータ子機がリピータ経由通信子機と通信している間、親機Ｃ０が直接通信子機と通信を行うのは、上述したように総通信ステップ数を低減するためである。

以上説明したように、電力線搬送通信システム１によれば、リピータ子機は、受信部３７と復調部３８とにより構成されるＯＦＤＭモデムが１つだけであっても、第１の周波数帯Ｆ_１の信号を用いる待ち受け時及び配下の子機とのＯＦＤＭ通信と、第２の周波数帯Ｆ_２の信号を用いる親機とのＯＦＤＭ通信との両方を行える。

また、親機Ｃ０は位相変調通信により呼び出し信号を送信するので、表１に示すように３５０ｍＷの高出力で呼び出し信号を送信することが可能になる。また、リピータ子機は第１の周波数帯Ｆ_１のみで呼び出し信号を待ち受ければよくなるので、干渉ノイズとなる第２の周波数帯Ｆ_２で信号を待ち受ける必要がなくなる。以上により、リピータ子機の呼び出し信号の復調精度が向上する。

また、電力線搬送通信システム１によれば、呼び出し信号を第１の周波数帯Ｆ_１のＯＦＤＭ信号及び第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数の位相変調信号のいずれでも生成することが可能になる。したがって、親機Ｃ０及び配下の子機からリピータ子機に対する呼び出し信号を第１の周波数帯の信号に統一することが可能になる。つまり、親機Ｃ０は第１の周波数帯Ｆ_１に属する周波数の位相変調信号により呼び出し信号を送信し、他の子機は第１の周波数帯Ｆ_１のＯＦＤＭ信号により呼び出し信号を送信することが可能になり、第１の周波数帯Ｆ_１の信号のみが復調部に入力されるので、干渉ノイズが低減され、呼び出し信号の復調精度が向上する。

最後に、各子機を直接通信子機、リピータ経由通信子機のいずれとするか、またどの子機をリピータ子機として用いるかを決定するための親機の処理について説明しておくことにする。以下では、図１に示した電力線搬送通信システム１を前提として説明する。なお、この処理は電力線搬送通信システム１の立ち上げ時に行うことが好適である。また、初期状態では、親機Ｃ０には、子機Ｃ１１〜Ｃ３７のアドレス情報が事前に設定される。また、各子機の受信部３７内の第１及び第２のスイッチ手段４４，４６はともにオンとなっている。すなわち、各子機は、第１及び第２の周波数帯Ｆ_１，Ｆ_２のいずれをも受信可能となっている。

図５（ａ）に示したように、親機Ｃ０は、判定部１６、選択部１７、切替部１８を含んでいる。このうち、まず判定部１６が、ＯＦＤＭ通信により直接通信できるか否かを子機ごとに判定する。次に、選択部１７は、判定部１６がＯＦＤＭ通信により直接通信できると判定した子機の中から、リピータとして機能させる子機を選択し、選択した子機をリピータ子機として記憶する。そして、切替部１８は、判定部１６がＯＦＤＭ通信により直接通信できないと判定した子機との通信を、リピータ子機を介する通信に切り替える。すなわち、これらの子機をリピータ経由通信子機として記憶するとともに、リピータ子機に対してリピータとして機能するよう命令する。この命令を受けたリピータ子機は、配下のリピータ経由通信子機との通信を第１のＯＦＤＭ通信に切り替える。

以下、親機Ｃ０の具体的な処理手順について詳しく説明する。

図１２は、電力線Ｂ２に接続している各子機Ｃ２１〜Ｃ２７に関する処理の手順を示している。以下、この図１２を参照しながら親機Ｃ０の処理について詳しく説明していくが、電力線Ｂ１，Ｂ３に接続している各子機に関しても、同様な手順で処理が行われる。

図１２に示すように、まず判定部１６が、子機Ｃ２１に向けて通信品質確認用の信号ｇをユニキャスト送信する（ステップ１）。

図１３は、上記信号ｇのフォーマットを示す図である。同図に示すように、通信品質確認用の信号ｇは、第２のＯＦＤＭ通信により伝送される部分、１１５ｋＨｚの位相変調通信により伝送される部分、１３２ｋＨｚの位相変調通信により伝送される部分の３つの部分信号から構成されている。各部分信号は、それぞれプリアンブルとユニキャストデータとを含んで構成され、それぞれ対応する変調方式により搬送波信号を変調するために用いられる。なお、プリアンブルには宛先の子機のアドレスが含まれ、ユニキャストデータには当該信号が通信品質確認用の信号であることを示す所定のデータが含まれる。

親機Ｃ０は、信号ｇの上記各部分信号を、順次電力線Ｂ１〜Ｂ３に送出する。図１４は、こうして送出される信号ｇの周波数の時間変化を示す図である。同図に示すように、信号ｇの送出を周波数の時間変化で見ると、第２の周波数帯Ｆ_２全体に広がる広帯域信号がまず送出され、続いて１１５ｋＨｚのみを用いる単一周波数信号が送出され、最後に１３２ｋＨｚのみを用いる単一周波数信号が送出されることになる。

図１２に戻る。子機Ｃ２１は、信号ｇの少なくとも一部が受信されると、部分信号ごとに、その受信品質を測定する。なお、受信品質には、受信レベル、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、ビットエラー数、フレームエラー数などが含まれる。

子機Ｃ２１は、図４に示したように、親機Ｃ０との間でＯＦＤＭ信号と位相変調信号の両方を送受信できる。したがって、子機Ｃ２１は、信号ｇの３つの部分信号すべてを受信し、全部分信号が受信されたことを示す情報と、各部分信号の受信品質を示す情報を含む信号ｈを生成し、親機Ｃ０に向けて第２のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ２）。

次に、判定部１６は、子機Ｃ２２に向けて通信品質確認用の信号ｇを送信する（ステップ３）。子機Ｃ２２も、子機Ｃ２１と同様に信号ｈを生成し、親機Ｃ０に向けて第２のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ４）。子機Ｃ２３についても同様である（ステップ５〜６）。

次に、判定部１６は、子機Ｃ２４に向けて通信品質確認用の信号ｇを送信する（ステップ７）。子機Ｃ２１は、図４に示したように、親機Ｃ０との間で位相変調信号のみを送受信でき、ＯＦＤＭ信号は送受信できない。したがって、子機Ｃ２４は、信号ｇの３つの部分信号のうち位相変調通信により伝送される部分信号のみを受信し、位相変調通信により伝送される部分信号のみが受信されたことを示す情報と、これらの部分信号の受信品質を示す情報を含む信号ｈ'を生成し、親機Ｃ０に向けて位相変調通信により送信する（ステップ８）。子機Ｃ２５〜Ｃ２６についても同様である（ステップ９〜１２）。

次に、判定部１６は、子機Ｃ２７に向けて通信品質確認用の信号ｇを送信する（ステップ１３）。子機Ｃ２７は、図４に示したように、親機Ｃ０との間でＯＦＤＭ信号・位相変調信号のいずれも送受信できない。したがって、子機Ｃ２７は信号ｇを受信できず、親機Ｃ０に向けて何も送信しない（ステップ１４）。判定部１６は、所定のタイミングで子機Ｃ２７からの信号が受信されないことにより、ＯＦＤＭ通信では子機Ｃ２７との直接通信ができないと判定する。

以上の処理により、判定部１６は、子機Ｃ２１〜Ｃ２３をＯＦＤＭ通信により直接通信できる子機であると判定し、子機Ｃ２４〜Ｃ２７をＯＦＤＭ通信では直接通信できない子機であると判定する。

以上説明した判定部１６の処理が完了し、ＯＦＤＭ通信で直接通信できない子機が１つでも存在していた場合、次に選択部１７が、まずリピータ子機候補を選択する。具体的には、判定部１６によりＯＦＤＭ通信により直接通信できると判定された子機Ｃ２１〜Ｃ２３の中から、通信品質の低い順に所定個の子機をリピータ子機候補として選択する。通信品質の低い順とするのは、親機Ｃ０との通信品質が低いほど、直接通信できない子機に近いと考えられるからである。ここでは、所定個を２個とすることにすると、子機Ｃ２２，Ｃ２３がリピータ子機候補として選択される。

選択部１７は、選択したリピータ子機候補のうちのひとつである子機Ｃ２２に対して、子機Ｃ２４〜Ｃ２７の存在確認を行うよう命令するための命令信号ｉを送信する（ステップ１５）。子機Ｃ２２の制御部２４（図５（ｂ））は、この命令信号ｉを受信すると、上述した判定部１６の処理と同様に、子機Ｃ２４〜Ｃ２７に向けて通信品質確認用の信号ｇを順次第１のＯＦＤＭ通信により送信し、各子機からの応答信号（信号ｈ又は信号ｈ'）をバッファ２５に蓄積する（ステップ１６〜２３）。そして、すべての子機に対する処理が完了したら、バッファ２５に蓄積した各応答信号を含む信号ｊを生成し、親機Ｃ０に向けて第２のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ２４）。

選択部１７は、選択したリピータ子機候補のうちの他のひとつである子機Ｃ２３に対しても、子機Ｃ２２と同様に、子機Ｃ２４〜Ｃ２７の存在確認を行わせる（ステップ２５〜３４）。

選択部１７は、各リピータ子機候補Ｃ２２，Ｃ２３から受信した信号ｊに基づき、どちらの子機が、子機Ｃ２４〜Ｃ２７との通信状態がより良好であるかを判定する。そして、より良好であると判定した子機を、リピータ子機として選択する。なお、図１の例では、子機Ｃ２３の方が子機Ｃ２４〜Ｃ２７との距離が近いので、子機Ｃ２３がリピータ子機として選択される。

選択部１７がリピータ子機を選択したら、次に切替部１８が、リピータ子機Ｃ２３に対して、リピータとして機能するよう命令するための命令信号ｋを第２のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ３５）。この命令信号ｋには、配下のリピータ経由通信子機となる子機Ｃ２４〜Ｃ２７を示す情報が含まれる。

リピータ子機Ｃ２３の制御部２４（図５（ｂ））は、この命令信号ｋを受信すると、自機がリピータ子機となることを記憶し、リピータとしての動作を開始するとともに、配下のリピータ経由通信子機Ｃ２４〜Ｃ２７に対して、次からは第１のＯＦＤＭ通信により通信を行うよう命令するための命令信号ｌを送信する。各リピータ経由通信子機Ｃ２４〜Ｃ２７の制御部２４は、この命令信号ｌを受信すると、受信部３７をＦ_１モードとして子機Ｃ２３からの信号の待機を開始するとともに、所定の応答信号ｍをリピータ子機Ｃ２３に対して第１のＯＦＤＭ通信により返送する（ステップ３６〜４３）。

リピータ子機Ｃ２３は、子機Ｃ２４〜Ｃ２７のすべてについて応答信号ｍの受信を完了すると、親機Ｃ０に対してネットワーク構築完了通知のための信号ｎを第２のＯＦＤＭ通信により送信する（ステップ４４）。親機Ｃ０は、この信号ｎを受信することにより子機Ｃ２３がリピータとして機能し始めたことを認識し、子機Ｃ２３をリピータとして用いる運用モードを開始する。具体的には、検針データの取得の際、子機Ｃ２４〜Ｃ２７には指示データを送らないこととし、子機Ｃ２４〜Ｃ２７の検針データはリピータ子機Ｃ２３から受信する。なお、子機Ｃ２３は、信号ｎを送信した後、受信部３７をＦ_１モードとして待ち受け状態に入る。

以上説明したように、電力線搬送通信システム１によれば、リピータ子機を介して通信を行うリピータ経由通信子機と直接通信する直接通信子機とを、システム構築後に人手を介さずに分類することが可能になる。また、親機Ｃ０は、リピータ子機を適切に選択できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、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。

１ 電力線搬送通信システム
１１，２１ モデム
１２，２３ 同期信号生成器
１３，２４，３１ 制御部
１４，２５ バッファ
１５，２６，３２ インタフェース
１６ 判定部
１７ 選択部
１８ 切替部
３３ 通信部
３４ 変調部
３５ 送信部
３６ マルチプレクサ
３７ 受信部
３８ 復調部
３９ 同期検出部
４０ 復調処理部
４１ 第１の信号通路
４２ 第２の信号通路
４４ 第１のスイッチ手段
４５，４７ バンドパスフィルタ
４６ 第２のスイッチ手段
４９ ローノイズアンプ
５０ 自動ゲイン制御部
７０ Ｆ_１同期検出部
７１ Ｆ_２同期検出部
７２ １１５ｋＨｚ同期検出部
７３ １３２ｋＨｚ同期検出部
８０，８２，８４，８６ スイッチ
８１ Ｆ_１復調処理部
８３ Ｆ_２復調処理部
８５ １１５ｋＨｚ復調処理部
８７ １３２ｋＨｚ復調処理部
Ｂ１〜Ｂ３ 電力線
Ｃ０ 親機
Ｃ１１〜Ｃ１７，Ｃ２１〜Ｃ２７，Ｃ３１〜Ｃ３７ 子機

Claims (4)

1. 親機と接続する電力線にバス接続される子機のひとつとして機能する電力線搬送通信装置であって、
   前記電力線に流れる信号を受信する受信部と、
   前記受信部の受信信号を復調する復調部と、
   制御部とを備え、
   前記受信部は、
   前記電力線と前記復調部との間に設置され、第１の周波数帯以外の周波数の信号を遮断する第１の信号通路と、
   前記電力線と前記復調部との間に設置され、前記第１の周波数帯とは重複しない第２の周波数帯以外の周波数の信号を遮断する第２の信号通路と、
   前記第１の信号通路に設けられた第１のスイッチ手段と、
   前記第２の信号通路に設けられた第２のスイッチ手段とを有し、
   前記制御部は、リピータ子機動作時には待ち受け時及び他の子機との通信を行う場合には前記第１のスイッチ手段をオン、前記第２のスイッチ手段をオフとし、前記親機との通信を行う場合には前記第１のスイッチ手段をオフ、前記第２のスイッチ手段をオンとすることを特徴とする請求項２に記載の電力線搬送通信装置。
2. 前記復調部は、
   前記第１の周波数帯のＯＦＤＭ信号を復調する第１ＯＦＤＭ信号復調処理部と、
   前記第２の周波数帯のＯＦＤＭ信号を復調する第２ＯＦＤＭ信号復調処理部と、
   前記第１の周波数帯に属する周波数の位相変調信号を復調する位相変調信号復調処理部とを有し、
   前記位相変調信号復調処理部を用いて、呼び出し信号の復調を行う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. 前記復調部は、
   前記第１ＯＦＤＭ信号復調処理部と前記受信部との間に設けられ、前記第１の周波数帯のＯＦＤＭ信号の同期検出を行う第１ＯＦＤＭ信号同期検出手段と、
   前記第２ＯＦＤＭ信号復調処理部と前記受信部との間に設けられ、前記第２の周波数帯のＯＦＤＭ信号の同期検出を行う第２ＯＦＤＭ信号同期検出手段と、
   前記位相変調信号復調処理部と前記受信部との間に設けられ、前記第１の周波数帯に属する周波数の位相変調信号の同期検出を行う位相変調信号同期検出手段とをさらに有し、
   前記第１ＯＦＤＭ信号復調処理部は、前記第１ＯＦＤＭ信号同期検出手段により同期が検出されたことに応じて復調を開始し、
   前記第２ＯＦＤＭ信号復調処理部は、前記第２ＯＦＤＭ信号同期検出手段により同期が検出されたことに応じて復調を開始し、
   前記位相変調信号復調処理部は、前記位相変調信号同期検出手段により同期が検出されたことに応じて復調を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力線搬送通信装置。
4. 親機と、前記親機に接続する電力線とを備え、前記電力線にはそれぞれリピータ機能を内蔵する複数の子機がバス接続され、
   リピータ子機とその配下の子機との子機同士の通信は、第１の周波数帯を用いる第１のＯＦＤＭ通信により行い、前記親機と直接通信子機及び前記リピータ子機との直接通信は、前記第１の周波数帯とは重複しない第２の周波数帯を用いる第２のＯＦＤＭ通信により行う電力線搬送通信システムであって、
   前記親機がリピータ子機を呼び出す際の呼び出し信号は前記第１の周波数帯に属する周波数を用いる位相変調通信によって送信されることを特徴とする電力線搬送通信システム。

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