JP2011091791A - 移動体用電力線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体用電力線通信における通信精度の向上と送信電力の低減。
【解決手段】市販の自家用車の電力線網の伝送特性として、周波数に対する伝送強度を測定した。送信点はジャンクションボックスとシガレットソケットとし、受信点は後部座席ルームランプとリアハッチテールランプとした。ジャンクションボックスから後部座席ルームランプへを□で示し、ジャンクションボックスからリアハッチテールランプへを△で示し、シガレットソケットから後部座席ルームランプへを◇で示し、シガレットソケットからリアハッチテールランプへを○で示した。
この結果に基づき誤り率特性のシミュレーションを実施した。送受信点を２×２としてＭＩＭＯ伝送法（送信選択ダイバーシチ法）を適用した場合、送受信点を１つずつとして送受信共にダイバーシチを行わない場合よりも約９ｄＢの送信電力低減が見込める。
【選択図】図３

Description

本発明は移動体用電力線通信方法に関する。本発明は、バッテリーからジャンクションボックスを介して枝分かれした、複数の電力線が束となって配置されることの多い、移動体に特に有効である。

自動車等の移動体の、エンジン制御やブレーキ制御のような安全に関わる制御においては、複数のＥＣＵが通信精度の高い高速ＬＡＮを構成している。一方、例えばカーナビゲーションシステムにおいて、車両後方の画像をモニタに映写する場合は、通信精度はそれほど高くなくても良いが、車両後方のカメラで撮像された大量の画像データが、運転席のモニタ装置に比較的高速に送信される必要がある。即ち、車両の安全に関わる高速ＬＡＮとは別系統の高速通信回路網が必要とされている。

そこで、移動体のＤＣバッテリと、このＤＣバッテリで駆動される移動体の各部に配置された装置とを繋ぐ電力線を、高周波通信手段として用いることが検討されている。
この電力線通信方法としては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１には、送信機が１箇所で電力線と接続され、受信機が２箇所で電力線と接続された、電力線通信装置が開示されている。特許文献１の技術は、受信ダイバーシチを実現するものである。

特許第４１０４３９４号

特許文献１の技術は受信ダイバーシチを実現するに止まるものであり、ノイズが非常に多いことが知られる移動体用電力線通信方法としては更なる通信精度の向上が求められている。例えば、大きなダイバーシチ利得を達成するためには複数の受信線路を必要とする場合がある。また、受信ダイバーシチのみでは線路を確保できない可能性もあり、更には受信装置の回路規模が大きくなるという問題がある。
また、電力線通信においては、漏洩電磁波が周囲の機器に大きな影響を与えるので、送信電力を低減する必要もある。
本発明者らは、自動車等の電力線網において、任意の位置に設定された複数（ｍ個）の送信点と、任意の位置に設定された複数（ｎ個）の受信点と間により、ｍ×ｎ個の仮想伝送路を用いた通信が可能であることを見出した。たとえば、自動車等の移動体におけるＤＣバッテリと、このＤＣバッテリで駆動される装置とを繋ぐ電力線が、移動体内部で束（バンドル）となっており、電力線間の電磁誘導が生じうる。本発明者らはこれらのことに着目し、ＭＩＭＯ技術の適用が可能であると着想した。
即ち本願発明の目的は、移動体用電力線通信における通信精度の向上と送信電力の低減である。

請求項１に係る発明は、移動体内に設けられた送信機と受信機とを用いる通信方法であって、送信機は、複数の電力線から成る移動体内電力線網に設けられた複数個の送信点と接続され、受信機は、移動体内電力線網に設けられた複数個の受信点と接続され、
受信機において、複数個の受信点を介して受信された複数個の受信波により受信ダイバーシチを実施することを特徴とする移動体用電力線通信方法である。
ここで複数個の送信点と複数個の受信点は、電力線に適当なフィルタ等を介して高周波信号専用線が接続された箇所を言うものとする。複数個の送信点と複数個の受信点は、言わば屋外通信における複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナに相当する。
また、移動体内電力線網とは、移動体内で電源と複数個の装置を接続する、任意個の分岐及びスイッチその他を介した電力線を言う。この移動体内電力線網が、上述の通り、例えばｍ個の送信点と、例えばｎ個の受信点とにより、それらの個数の積であるｍｎ個の仮想の高周波線路が想定される。例えば、バッテリから分岐とスイッチとを介して複数個の電力線が設けられている場合に、直流的にはスイッチがオープン（オフ）であっても高周波は伝送しうる。更に、高周波は、隣り合う電力線の電磁誘導や静電誘導により他の電力線に伝送しうる。するとこのような移動体内電力線網に複数個の送信点と複数個の受信点とを設けると、送信点の個数と受信点の個数を乗じた個数の高周波線路が想定されることになる。
一般的に、線路間の高周波結合がある線路においては、ある任意の１つの送信点から各受信点への伝達関数が存在することになる。よって、例えばｍ個の送信点の全てから例えばｎ個の受信点の全てに対して伝達関数が存在する。即ちｍ個の送信信号から成るｍ次ベクトルと、ｎ行ｍ列の伝達行列の積により、ｎ個の受信信号から成るｎ次ベクトルが生成される。このｎ行ｍ列の伝達行列の各成分がわかれば、ｎ個の受信信号から成るｎ次ベクトルからｍ個の送信信号から成るｍ次ベクトルが復調できる。また、ｎ行ｍ列の伝達行列の各成分の周波数特性から、通信に用いるべきでない周波数帯域が決定できるので、通信に用いないサブキャリアを決定することもできる。

請求項２に係る発明は、移動体内に設けられた第１の送受信機と第２の送受信機とを用いる通信方法であって、第１の送受信機から第２の送受信機へ情報を送信するために、第１の送受信機は、複数の電力線から成る移動体内電力線網に設けられた複数個の第１の接続点と接続され、第２の送受信機は、移動体内電力線網に設けられた複数個の第２の接続点と接続され、第２の送受信機は第１の送受信機に伝送特性に関する情報を送信し、第１の送受信機は第２の送受信機から送信された伝送特性に関する情報に基づき、複数個の第１の接続点に対して送信ダイバーシチを実行し、第２の送受信機において、複数個の第２の接続点を介して受信された複数個の受信波により受信ダイバーシチを実施することを特徴とする移動体用電力線通信方法である。
ここで複数個の第１及び第２の接続点は、電力線に適当なフィルタ等を介して高周波信号専用線が接続された箇所を言うものとする。複数個の第１及び第２の接続点は、各々、屋外通信における複数個の送受信アンテナに相当する。
また、移動体内電力線網とは、複数個の第１及び第２の接続点により、第１の接続点の個数と第２の接続点の個数を乗じた個数の高周波線路が想定されるものを言うものとし、その他は請求項１の移動体内電力線網と同様である。
また、伝送特性に関する情報とは、伝送路の伝達関数（減衰特性）やノイズの振幅情報などの伝送路の品質を表す情報や、これらの伝送路の品質に関する情報に基づいて、第１の送受信機が採用すべき変調方法などの通信方法に係る指令情報を意味する。例えば、第１の送受信機から、第２の送受信機において既知のデータであるサウンディングパケットを送信して、第２の送受信機において、このパケットの受信状態から伝送路の減衰特性やノイズの振幅情報などの伝送路の品質を測定することができる。そして、第２の送受信機は、この伝送路の品質に関する情報を、伝送特性に関する情報として、第１の送受信機に送信する。第１の送受信機は、この伝送特性に関する情報を受信して、適性な１又は２以上の伝送路を選択したり、データを送信するための変調方式などの通信方法を選択する。一方、伝送路に関する品質の情報を測定した第２の送受信機において、第１の送受信機が採用すべき適性な１又は２以上の伝送路や通信方法などを決定することもできる。したがって、第２の送受信機は、決定したこれらの伝送路や通信方法の指令を、伝送特性に関する情報として、第１の送受信機に送信し、第１の送受信機が、その指令に基づいて、伝送路の選択や通信方法の選択をすることができる。したがって、伝送特性に関する情報には、伝送路の伝達関数やノイズレベルなどの、直接的に、伝送特性を示す情報の他、この伝送特性により選択されるべき伝送路や変調方式などの通信方法などの伝送特性に関連する情報も含むものとする。

請求項３に係る発明は、第１の送受信機において、第２の送受信機から送信された伝送特性に関する情報に基づき、伝送路特性の監視及び判定と、送信に用いるべきサブキャリア及びその電力を決定する。ここで、伝送路特性とは、伝送路の伝達関数（周波数特性、減衰特性）やノイズレベルや、その比であるＳ／Ｎ比（Ｓ／Ｎ比の周波数特性も含む）などの伝送路の品質に関する特性を意味する。したがって、伝送路特性は、上述した伝送特性に関する情報に含まれる。また、サブキャリアは、ＯＦＤＭでの変調に使用される多数のサブキャリアの他、スペクトル拡散方式に使用されるキャリア、その他、全ての周波数分割多重方式に使用されるキャリアを含む。したがって、サブキャリアの決定は、使用する周波数帯域を決定することも含む概念である。
請求項４に係る発明は、第２の送受信機において、伝送路特性の監視及び判定と、送信に用いるべきサブキャリア及びその電力を決定して、それを伝送特性に関する情報として第１の送受信機に送信することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、スペクトル拡散方式を用いることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、直交周波数分割多重方式を用いることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、スペクトル拡散方式と直交周波数分割多重方式を切り替えて用いることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、各送信点又は各第１の接続点ごとに直交周波数分割多重方式において使用するサブキャリアを可変とする。ここで使用するサブキャリアを可変とするとは、必要に応じ、使用するサブキャリアと使用しないサブキャリアを決定することを意味する。
請求項９に係る発明は、各サブキャリアごと及び／又は各送信点ごと若しくは各第１の接続点ごとに、直交周波数分割多重方式において使用するデジタル一次変調方式を可変とする。ここでデジタル一次変調方式とは、例えばＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭを挙げることができる。これを可変とするとは、各サブキャリアごと及び／又は各送信点ごとにそれらのいずれかを選択することを意味する。

請求項１０に係る発明は、送信ダイバーシチ及び受信ダイバーシチはＭＩＭＯ技術により実現されることを特徴とする。ＭＩＭＯとはＭｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔを意味する。
請求項１１に係る発明は、ＭＩＭＯ技術は送信選択ダイバーシチ法により実現されることを特徴とする。

移動体内電力線網に、複数個の送信点又は複数個の第１の接続点と、複数個の受信点又は複数個の第２の接続点を設けることにより、送信ダイバーシチと受信ダイバーシチを併存させることができ、更にはＭＩＭＯ技術を適用することができる。これにより、送信電力を低減しながら、誤り率特性の良い通信方法を確立することができる（請求項１、２）。こうして、電力線通信において最も大きな問題と考えられる漏洩信号量を軽減することが可能となる。

第１の送受信機から第２の送受信機にデータを伝送するにあたり、第２の送受信機での受信状況から第１の送受信機における送信方法を可変とすることで、データ速度を可変として誤り率特性を一定水準以上に保つことができる。このとき、第２の送受信機での受信状況から第１の送受信機において当該送信方法を選択しても（請求項３）、第２の送受信機において当該送信方法を選択して第１の送受信機に指令を送っても良い（請求項４）。
送信方法は、スペクトル拡散方式（ＳＳ）や直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を用いることができ、これらを切り替えても良い（請求項５、６、７）。受信状況によりＳＳとＯＦＤＭを切り替えると尚良い（請求項７）。即ち、ＳＳはＯＦＤＭよりもデータレートが小さいが、伝送特性の悪化に対して耐性が強いからである。
ＯＦＤＭを用いる場合には、各送信点又は各第１の接続点ごとに直交周波数分割多重方式において使用するサブキャリアを可変とすることで、各送信点又は各第１の接続点ごとに伝送特性の悪いサブキャリアを使用しないことが可能となる。この判定には、例えばサブキャリアごとの誤り率特性や平均受信電力を用いると良い。これにより送信電力を一定としながら伝送特性の悪化を抑制できる（請求項８）。
ＯＦＤＭを用いる場合には、各サブキャリアごと及び／又は各送信点若しくは各第１の接続点ごとに、直交周波数分割多重方式において使用するデジタル一次変調方式を可変とすると良い。即ち使用するデジタル一次変調方式が例えばＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの４通りの場合、６４ＱＡＭでの誤り率特性が十分低ければ６４ＱＡＭを用い、６４ＱＡＭでの誤り率特性が閾値よりも悪くなると、１６ＱＡＭに切り替え、１６ＱＡＭでの誤り率特性が閾値よりも悪くなると、ＱＰＳＫに切り替え、ＱＰＳＫでの誤り率特性が閾値よりも悪くなると、ＢＰＳＫに切り替える。例えば誤り率特性に替えて、サブキャリアごとの平均受信電力を用いても良い。このような切り替えにより、送信電力を一定としながら各サブキャリアごと及び／又は各送信点若しくは各第１の接続点ごとに誤り率特性を一定水準以上に保つことが可能となる（請求項９）。

本願発明は任意のＭＩＭＯ技術を適用することができ（請求項１０）、とくに送信選択ダイバーシチ法を用いると好適である（請求項１１）。これにより、送信電力を一定としながら誤り率特性を一定水準以上を保つことができる。

請求項３に係る移動体用電力線通信方法の作用の一例を示す構成図。 請求項４に係る移動体用電力線通信方法の作用の一例を示す構成図。 第１の送受信機と第２の送受信機と移動体内電力線網との接続関係を示した配線図。 ２つの送信点と２つの受信点と移動体内電力線網との関係を示した車内配置図。 自家用車の電力線網の周波数に対する伝送強度の測定結果を示すグラフ。 図３の測定結果に基づき行ったシミュレーション結果を示すグラフ図。 第１の送受信機の処理手順を示したフローチャート。 第２の送受信機の処理手順を示したフローチャート。 他の周波数分割多重化方式を示した周波数配置図。

図１．Ａは、請求項３に係る移動体用電力線通信方法の作用の一例を示す構成図、図１．Ｂは、請求項４に係る移動体用電力線通信方法の作用の一例を示す構成図である。
請求項３に係る移動体用電力線通信方法の作用は、図１．Ａのように、第２の送受信機２０から第１の送受信機１０に、既知信号（サウンディングパケット）と第２の送受信機２０のノイズ状態を送信する。次に第１の送受信機１０において伝送路特性を推定し、伝送に用いるサブキャリア及びその電力を決定する。次に第１の送受信機１０から第２の送受信機２０に、情報信号を送信する。
請求項４に係る移動体用電力線通信方法の作用は、図１．Ｂのように、第２の送受信機２０において、ノイズ状態と伝送路状態を監視し、送信に用いるサブキャリア及びその電力を決定する。次に第２の送受信機２０から第１の送受信機１０に、送信方法や使用するサブキャリア及びその電力を決定するための情報をフィードバックする。次に第１の送受信機１０は、送信方法や使用するサブキャリア及びその電力を決定して、その方式により第１の送受信機１０から第２の送受信機２０に、情報信号を送信する。

請求項１に係る発明における受信機又は請求項２に係る発明における第２の送受信機２０においては、ＭＩＭＯの他、最大比合成ダイバーシチを用いることもできる。

本実施例における第１の送受信機と第２の送受信機と移動体内電力線網との関係は、図２．Ａ及び図２．Ｂに示されている通りである。本実施例は、移動体内において実現される２×２のＭＩＭＯ通信システムである。図２．Ａに示されているように、第１の送受信機１０１の２端子は、それぞれ、移動体内電力線網１０８に対して、ジャンクションボックス１０２およびシガレット１０３との２箇所に設けられた２つの端子に接続されている。また、第２の送受信機１０４の２端子は、それぞれ、移動体内電力線網１０８に対して、ルームランプ１０５およびリアハッチテールランプ１０６との２箇所に設けられた２つの端子に接続されている。なお、本実施例では、通信方式は、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を採用している。第１の送受信機１０１は、ＲＦ変調器、ＲＦ復調器、増幅器などのアナログ回路の他、離散的フーリエ逆変換、離散的フーリエ変換などのデジタル変調、復調を行い、各回路を制御するためのコンピュータシステムを有している。また、第２の送受信機１０４も、同様に、ＲＦ復調器、ＲＦ変調器、増幅器などのアナログ回路の他、離散的フーリエ変換、離散的フーリエ逆変換などのデジタル復調、変調を行い、各回路を制御するためのコンピュータシステムを有している。

移動体内電源線網１０８は、図２．Ｂに示されている。ジャンクションボックス１０２及びシガレットソケット１０３は移動体内の前方に設置されている。そのジャンクションボックス１０２は、電力線１０８ａにより、給電するためのバッテリー１０７に接続され、電力線１０８ｂにより、シガレットソケット１０３に接続されている。後部座席ルームランプ１０５及びリアハッチテールランプ１０６は移動体内の後方に設置されている。後部座席ルームランプ１０５は、電力線１０８ｃにより、ジャンクションボックス１０２に接続され、リアハッチテールランプ１０６は、電力線１０８ｄにより、ジャンクションボックス１０２に接続されている。これらの電力線１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、ジャンクションボックス１０２、シガレットソケット１０３、バッテリー１０７、後部座席ルームランプ１０５及びリアハッチテールランプ１０６により、移動体内電力線網１０８が構成されている。もちろん、移動体内電力線網１０８には、この他に、他の機器や、他の機器を接続する電力線が含まれていても良い。また、ジャンクションボックス１０２、シガレットソケット１０３、後部座席ルームランプ１０５及びリアハッチテールランプ１０６には、第１の送受信機１０１の２端子、第２の受信機１０４の２端子を接続するための端子が設けられている。

本発明の効果を示すため、以下の測定とシミュレーションを行った。
図３は市販の自家用車の電力線網の伝送特性として、周波数に対する伝送強度を測定した結果を示すグラフ図である。送信点は運転手のダッシュボードに近い位置にある、ジャンクションボックス１０２とシガレットソケット１０３とし、受信点は後部座席ルームランプ１０５とリアハッチテールランプ１０６とした。
送信点をジャンクションボックス１０２とし、受信点を後部座席ルームランプ１０５とした場合を白抜き四角（□）で示した。
送信点をジャンクションボックス１０２とし、受信点をリアハッチテールランプ１０６とした場合を白抜き三角（△）で示した。
送信点をシガレットソケット１０３とし、受信点を後部座席ルームランプ１０５とした場合を白抜き菱形（◇）で示した。
送信点をシガレットソケット１０３とし、受信点をリアハッチテールランプ１０６とした場合を白抜き丸（○）で示した。
尚、図３のグラフにおけるこれらを白抜き四角（□）、白抜き三角（△）、白抜き菱形（◇）、白抜き丸（○）は、単に視覚的に明確に区別するために付したものであり、それらを付した位置の周波数に特別の意味を持たせるものではない。
シガレットソケット１０３、後部座席ルームランプ１０５及びリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄは、ジャンクションボックス１０２内部でスイッチや、その他の機器を介して、電力線１０８ａにより、バッテリ１０７まで繋がっている。即ち、これらの４つの送受信点の組み合わせにより仮想的に形成される伝送路は、必ずしも直接的に、即ちスイッチがオンの状態の線路だけで構成されるわけではない。
即ち、スイッチがオフでも、ジャンクションボックス１０２近傍でシガレットソケット１０３に設けた送信点からの送信信号とジャンクションボックス１０２に設けた送信点からの送信信号が、それぞれジャンクションボックス１０２付近で直接又は電磁誘導により、後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃ及びリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄに伝送される。
或いは、シガレットソケット１０３に設けた送信点からの送信信号とジャンクションボックス１０２に設けた送信点からの送信信号が、例えばスイッチオンとなっている後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃに直接伝送される。これらの２つの送信信号は、スイッチオフとなっているリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄには直接伝送されないとしても、後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃとリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄとの間に電磁誘導が生ずる区間において、後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃからリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄに伝送される。
こうして、自家用車の比較的前部にあるジャンクションボックス１０２とシガレットソケット１０３を送信点とし、比較的後部にある後部座席ルームランプ１０５とリアハッチテールランプ１０６を受信点としたことで、ジャンクションボックス１０２付近で直接又は電磁誘導により、２個の送信点のいずれからも２個の受信点のいずれへも信号が送信されうる状態となっている。すなわち、２×２の４つの異なる伝送路が構成されることになる。

図３の測定結果から次のことがわかる。
送信点をジャンクションボックス１０２とし、受信点を後部座席ルームランプ１０５又はリアハッチテールランプ１０６とした場合は、減衰量が−３０ｄＢを越える帯域が多く、周波数によっては−４０ｄＢを越えることもあった。
送信点をシガレットソケット１０３とし、受信点を後部座席ルームランプ１０５又はリアハッチテールランプ１０６とした場合は、減衰量が−３５ｄＢを越えず、概ね−３０ｄＢ乃至−２０ｄＢの範囲にある。

図３の測定結果を元に、送信点をジャンクションボックス１０２とシガレットソケット１０３とし、受信点を後部座席ルームランプ１０５とリアハッチテールランプ１０６とした場合のＭＩＭＯ技術を用いた誤り率特性のシミュレーションを実施した。

シミュレーションの条件は次のようにした。
１次変調方式は１６ＱＡＭとした。
２次変調方式はＯＦＤＭとした。
サブキャリア数は１８０、キャリア間隔は１５６．２５ｋＨｚとした。これは現在家庭用に認可されている電力線通信（ＰＬＣ）の使用周波数帯域である２〜３０ＭＨｚ帯域の全てを使用することとしたものである。尚、帯域は正確には２〜２９．９６８７５ＭＨｚである。
誤り訂正符号は畳み込み符号とし、符号化率を１／２、拘束長を７とした。これは無線ＬＡＮ用のＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格と同様としたものである。
誤り復号法にはビタビアルゴリズムを用いた。
ＭＩＭＯ伝送法は、送信側でそれぞれのサブキャリアにおいて良好な伝送路を得ることのできる送信点を選択し、信号を送信する方法（送信選択ダイバーシチ法）を用いることとし、送受信点は２×２とした。
雑音には加法的白色ガウス雑音を想定した。

図４は、図３の測定結果に基づき上記条件で行ったシミュレーション結果を示すグラフ図である。実施例１の結果には白抜き菱形（◇）を付した。
尚、合わせて、送信点をジャンクションボックス１０２のみとし、受信点を後部座席ルームランプ１０５のみの場合（比較例１、白抜き四角（□）を付した）と後部座席ルームランプ１０５及びリアハッチテールランプ１０６とした場合（比較例２、白抜き三角（△）を付した）についても誤り率特性のシミュレーションを実施した。実施例１と比較列２は、受信側では２つの受信信号を最大比合成している。尚、比較例２においてはＭＩＭＯ（送信選択ダイバーシチ法）は用いていないことになるが、送信側は言わば送信アンテナを１本省略する（送信電力を０とする）他は実施例１と同様の構成としてシミュレーションを実施した。また、比較例１においてはダイバーシチを行っていないが、その際、受信側は言わば受信アンテナを１本省略する（受信電力を０とする）他は比較例２と同様の構成としてシミュレーションを実施した。

図４に示されるとおり、送受信点を２×２としてＭＩＭＯ伝送法（送信選択ダイバーシチ法）を適用した本実施例１（◇）は、送信Ｅ_b／Ｎ₀が３３ｄＢでＢＥＲが約１０^-3となり、送信Ｅ_b／Ｎ₀が３５ｄＢでＢＥＲが約１０^-5となった。
一方、送受信共にダイバーシチを行わない比較例１（□）においては送信Ｅ_b／Ｎ₀が３５ｄＢでＢＥＲが約１／２であり、送信Ｅ_b／Ｎ₀が４２ｄＢでＢＥＲが約１０^-3となった。
また、受信ダイバーシチのみの構成である比較例２（△）においては送信Ｅ_b／Ｎ₀が３５ｄＢでＢＥＲが約２×１０^-2であり、送信Ｅ_b／Ｎ₀が３７ｄＢでＢＥＲが約１０^-3となった。
このように、ＭＩＭＯ伝送法（送信選択ダイバーシチ法）を適用した本実施例１（◇）は、受信ダイバーシチの比較例２（△）に比較して約４ｄＢ、送受信共にダイバーシチを行わない比較例１（□）に比較して約９ｄＢの送信電力低減が見込める。
本実施例でＭＩＭＯ技術の効果が表れた理由は、自家用車の比較的前部にあるジャンクションボックス１０２とシガレットソケット１０３を送信点とし、比較的後部にある後部座席ルームランプ１０５とリアハッチテールランプ１０６を受信点としたことである。即ち、シガレットソケット１０３、後部座席ルームランプ１０５及びリアハッチテールランプ１０６への電力線はジャンクションボックス１０２内部でスイッチその他を介してバッテリ１０７まで繋がっている。ジャンクションボックス１０２近傍でシガレットソケット１０３に設けた送信点からの送信信号とジャンクションボックス１０２に設けた送信点からの送信信号が、ジャンクションボックス１０２付近で直接又は電磁誘導により、後部座席ルームランプ１０５への電力線及びリアハッチテールランプ１０６への電力線に伝送されうる。
或いは、シガレットソケット１０３に設けた送信点からの送信信号とジャンクションボックス１０２に設けた送信点からの送信信号が、例えばスイッチオンとなっている後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃに直接伝送され、スイッチオフとなっているリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄには直接伝送されないとしても、後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃとリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄとの間に電磁誘導が生ずる区間において、後部座席ルームランプ１０５への電力線１０８ｃからリアハッチテールランプ１０６への電力線１０８ｄに上記２つの送信信号が伝送されうる。
こうして、自家用車の比較的前部にあるジャンクションボックス１０２とシガレットソケット１０３を送信点とし、比較的後部にある後部座席ルームランプ１０５とリアハッチテールランプ１０６を受信点としたことで、ジャンクションボックス１０２付近で直接又は電磁誘導により、２個の送信点のいずれからも２個の受信点のいずれへも信号が送信される状態となっている。

次に、上記の２×２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式による装置について具体的に説明する。第１の送受信機１０１の有するコンピュータシステムによる処理手順を図５、第２の受信機１０４の有するコンピュータシステムによる処理手順を図６を用いて説明する。まず、各伝送路の伝送路特性（伝達関数や雑音レベル）が測定される。ステップ２００において、第１の送受信機１０１からパケットデータを送信する前に、既知のデータ列が、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式により変調されて、第２の受信機１０４に送出される。

第２の受信機１０４では、ステップ３００において、この既知のデータ列が受信されるまで待機状態にある。この待機状態において、ステップ３０２において、各伝送路の雑音レベルが各周波数毎に測定される。データ列が受信されると、ステップ３０４において、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式によるデータ列を復調して、各伝送路を伝搬したデータの振幅と位相が求められる。このデータ列の送信時の振幅と位相は既知である。したがって、復調された複素データの、送信時の複素データに対する比により各伝送路の各複素伝達関数を求めることができる。ステップ３０６においては、各伝送路毎の伝達関数が求められる。すなわち、伝達関数の絶対値は、図３に示す特性として求めることができる。

次に、ステップ３０８において、既に測定されている周波数毎の雑音レベルと、伝達関数の絶対値（伝送路による減衰量）から、一定値以上のＳ／Ｎ比が得られる送信レベルと、サブキャリアの周波数が決定される。すなわち、得られた図３の特性から、送信レベルを決定すると受信レベルの周波数特性が決定され、送信レベルに対応する受信信号のＳ／Ｎ比が、各周波数毎に決定される。そして、Ｓ／Ｎ比が所定値を越えるサブキャリアの周波数が決定される。このサブキャリアの周波数の決定は、２つの送信点の、それぞれに対して、実行される。すなわち、一つの送信点に対して、受信点は２つ存在し、伝送路は２つ存在する。そこで、サブキャリアの各周波数毎に、Ｓ／Ｎ比が小さい方の伝送路のＳ／Ｎ比が所定値を越える周波数が決定されることになる。また、送信レベルを高くすれば、受信信号のＳ／Ｎは向上するが、電力損失が大きくなる。そのため、所定のＳ／Ｎ比が得られる所定数のサブキャリアが確保される範囲において、送信電力は最低値に決定される。このようにして、各送信点毎に決定されたサブキャリアの周波数群と、送信レベルとの情報は、制御情報として、ステップ３１０において、第１の送受信機１０１に向けて送信される。この場合の制御情報は、ステップ３０８において、決定された送信レベルと、サブキャリアの周波数群を用いて、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ変調して、送信すれば良い。この制御情報が、伝送特性に関する情報に該当する。制御情報を第１の送受信機１０１へ送信する場合には、最も伝送品質の高い一つの伝送路を用いて、伝送しても良い。また、制御情報の先頭に既知のデータを含めることで、第１の送受信機１０１において、伝送路の伝達関数を得ることができるので、制御情報の復調を可能とすることができる。

第１の送受信機１０１では、ステップ２０２において、この制御情報を第２の受信機１０４から、受信すると、ステップ２０４において、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ変調して、送信すべき情報であるパケットデータを第２の送受信機１０４に向けて送信する。この時、２つ存在する各送信点毎に、変調に使用するサブキャリアの周波数が、受信した制御情報から決定される。そして、各送信点毎に、第１の送受信機１０１から送信される信号レベルが、制御情報から決定される送信レベルに一致するように、増幅器の増幅度が調整されて、パケットデータが移動体内電力線網１０８に送信される。この時、ＦＦＴ演算の関係上、サブキャリアの数は、２ⁿ となるが、使用しないサブキャリアはヌルキャリアとして、演算される。

第２の送受信機１０４は、このパケットデータが受信されるまで、待機状態にある。パケットデータが受信されると、ステップ３１４において、そのパケットデータは、ステップ３０６で既に求められている各伝送路の伝達関数（伝達行列）を用いて、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式により復調される。これにより、２つの送信点から、それぞれ、独立して送信されたデータを、独立して復調することができる。伝送路の伝達関数が求められた後は、ステップ２０４において、第２の送受信機１０４から送信される制御情報に基づいて、パケットデータの送信が繰返し実行されることになる。また、第２の受信機１０４は、ステップ３１２、３１４において、一連のパケットデータが受信される毎に、受信信号の復調が実行されることになる。

また、第１の送受信機１０１にけおるステップ２００、２０２による伝送路の伝達関数を求めるための既知データの第２の送受信機１０４への送信処理、第２の受信機１０４におけるステップ３０２〜３１０での、伝送路の伝達関数を求め、制御情報を第１の送受信機１０１へ送信する処理は、伝送路の特性が変化したタイミングで、ステップ２００、ステップ３００からの割込み処理が係るようにして、実施するようにすれば良い。このようにして、各サブキャリア毎に、送信点を選択する送信選択ダイバーシチによるＭＩＭＯを実現することができる。

［変形例］
上記実施例において、以下の変更を行うことも可能である。
上記の実施例では、第２の送受信機１０４において、各送信点毎に使用するサブキャリアの周波数と送信レベルとを決定して、これらを制御情報として第１の送受信機１０１に送信している。これに対して、第２の送受信機１０４で測定されたノイズレベルと、各伝送路の伝達関数の絶対値とを、第１の送受信機１０１に送信して、第１の送受信機１０１において、各送信点毎に送信レベルと使用するサブキャリアの周波数とを決定しても良い。
また、第２の送受信機１０４から、伝送路の伝達関数を求めるための、既知のデータとノイズレベルとを第１の送受信機１０１へ送信するようにしても良い。第１の送受信機１０１では、この既知のデータを復調することで、各伝送路の伝達関数を求めることができる。これにより、各送信点毎に、使用するサブキャリアの周波数、送信レベルとを決定することができる。

また、上記実施例は、各サブキャリア毎に送信点を決定している。もちろん、複数の送信点間において、共通するサブキャリアが存在しても良い。また、上記実施例では、空間分割多重方式により、４つの伝送路を全て用いて伝送する方式である。すなわち、一つの送信点に対して、２つの伝送路を用いた伝送である。これを、２つの受信点における受信信号のうち、各サブキャリアにおいて、Ｓ／Ｎ比が大きい方の信号が、Ｓ／Ｎの基準値を越えるように、送信レベルと使用するサブキャリアを決定しても良い。この場合には、選択受信ダイバーシチにより、２つの伝送路のうち、Ｓ／Ｎ比が大きい方の伝送路が採用されることになる。また、２つの受信点における受信信号を例えば最大比合成などのダイバーシチ合成の手法により合成した後の信号に関して、各サブキャリアにおいて、Ｓ／Ｎ比が基準値を越えるように、各送信点毎に、送信レベルと使用するサブキャリアを決定しても良い。
また、２つの送信点のうち、各サブキャリアの周波数毎に、伝送品質が良好な一方の送信点を決定して、各サブキャリア毎に、何れかの送信点を選択して、選択された送信点に分割して、一つのパケットデータを送信するようにしても良い。この場合には、送信点を周波数毎に、選択する送信選択ダイバーシチとなる。この場合も、ＦＦＴに関しては、使用しないサブキャリアは、ヌルキャリアとして扱われる。
また、第２の送受信機１０４においては、各サブキャリア毎に、同一データが、２つの受信点に受信されることになるので、この２つのデータを、各サブキャリア毎に最大比合成すれば良い。
又は、２つの受信点の内で、サブキャリア毎に、受信レベルの高い方のデータを採用しても良い。また、上記の実施例では、各送信点毎に、使用するサブキャリアの周波数群を決定しているが、全ての使用するサブキャリアに対して、所定のＳ／Ｎ比が得られるように、サブキャリアの周波数群を共通に選択しても良い。

また、上記の変調方式のＭＩＭＯにおいては、各送信点毎に、異なる送信遅延時間を与える遅延ダイバーシチ法や、複数の送信点を用いて符号化を行なう時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ）を用いても良い。
受信に際しての、受信ダイバーシチ法としては、最大比合成の他、受信電力を同一の振幅と位相にそろえ合成する等利得合成や、最もＳ／Ｎ比が良好な受信点の信号のみを受信する選択合成ダイバーシチを用いても良い。

また、上記実施例では、ＯＦＤＭ方式を用いた例であるが、これを図７に示すように、異なる周波数帯域毎に、異なる変調方式を採用しても良い。例えば、図７において、ＣＤＭＡ伝送方式、シングルキャリア伝送方式では、キャリアは１本である。周波数分割多重化されているので、各帯域において使用されるキャリアを、本明細書では、サブキャリアとしている。したがって、サブキャリアは、ＯＦＤＭ方式だけではなく、周波数分割多重化された各変調方式に用いるキャリアもサブキャリアである。図７の例では、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭ、シングルキャリア伝送の方式が周波数多重化されている。各送信点毎に且つ、各周波数帯域や、各サブキャリアの周波数毎に、変調方式を変更しても良い。各送信点毎に変調方式を変更したり、同一送信点であっても周波数毎に変調方式を変更しても、周波数帯域で変調方式が分離されているので、受信側で混信が起こることは防止される。

上記実施例においては２次変調方式としてＯＦＤＭを用いたが、スペクトル拡散方式（ＳＳ）を用いても良い。この場合も、ＭＩＭＯ伝送法（例えば送信選択ダイバーシチ法）を適用した本発明の方が、受信ダイバーシチのみの場合や、送受信共にダイバーシチを行わない場合に比較して送信電力を低減させることが可能である。

上記実施例では第１の送受信機１０１の２端子を、それぞれ、ジャンクションボックス１０２の端子とシガレットソケット１０３の端子に接続し、第２の送受信機１０４の２端子を、それぞれ、後部座席ルームランプ１０５の端子とリアハッチテールランプ１０６の端子に接続する構成を示したが、主たるデータを後方から前方に送信する場合には、第１の送受信機の２端子を、それぞれ、を後部座席ルームランプ１０５の端子とリアハッチテールランプ１０６の端子に接続し、第２の送受信機１０４の２端子を、それぞれ、ジャンクションボックス１０２の端子とシガレットソケット１０３の端子に接続すれば良い。

尚、図３の測定結果から、次のことも言える。
即ち、受信電力が例えば図３の◇印のように全周波数帯域で閾値以上であれば、第１の送受信機１０１から第２の送受信機１０４への送信時の２次変調方式をＯＦＤＭとし、且つ全ての一次変調方式を例えば６４ＱＡＭとする。
一部又は全文のサブキャリアについて受信電力が悪化した場合、当該一部又は全文のサブキャリアについては順次一次変調方式を例えば６４ＱＡＭから１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫと切り替える。更には使用できないサブキャリアを設定する。又は、誤り訂正符号のビット長を可変としておき、受信電力が悪化した場合に冗長量を増加させる。
更に、使用できないサブキャリア数が一定数を超えた場合は、第１の送受信機から受信機への送信時の２次変調方式をＯＦＤＭからＳＳに切り替える。
例えば図３の□印のような伝送特性が悪い場合にこれらを実行すると良い。
以上は、公知の適応変調技術等により実行可能である。

本発明では移動体内電力線網に設けられた複数個の送信点と複数個の受信点に、送信機、受信機を接続し（請求項１）、或いは移動体内電力線網に設けられた複数個の第１及び第２の接続点に、第１の送受信機、第２の送受信機を接続するものである。しかし、変形例として、主たるデータの受信側である受信機（請求項１）の端子は、この移動体内電力伝送網に、直接接続されている必要はない。すなわち、受信機（請求項１）の端子、又は第２の送受信機（請求項２）の端子の全て又は一部は、高周波信号の移動体内電力線網内の伝達経路と十分な電磁誘導を生ずる伝送線路に接続されたり、電磁結合されていれば良い。この時、当該移動体内電力線網内の伝達経路とその外部の伝送線路とは、直接的に電磁誘導を生じても良く、移動体を構成する任意の金属部分を介して電磁誘導を生じても良い。

移動体各部のデジタルモニタ画像を、例えば運転手のカーナビゲーションモニタに映写する場合に好適である。

１０，１０１：第１の送受信機
２０，１０４：第２の送受信機
１０２：ジャンクションボックス
１０３：シガレットソケット
１０５：後部座席ルームランプ
１０６：リアハッチテールランプ
１０７：バッテリ
１０８：移動体内電力線網
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ：電力線

Claims (11)

1. 移動体内に設けられた送信機と受信機とを用いる通信方法であって、
   前記送信機は、複数の電力線から成る移動体内電力線網に設けられた複数個の送信点と接続され、
   前記受信機は、前記移動体内電力線網に設けられた複数個の受信点と接続され、
   前記受信機において、前記複数個の受信点を介して受信された複数個の受信波により受信ダイバーシチを実施することを特徴とする移動体用電力線通信方法。
2. 移動体内に設けられた第１の送受信機と第２の送受信機とを用いる通信方法であって、
   前記第１の送受信機から前記第２の送受信機へ情報を送信するために、
   前記第１の送受信機は、複数の電力線から成る移動体内電力線網に設けられた複数個の第１の接続点と接続され、
   前記第２の送受信機は、前記移動体内電力線網に設けられた複数個の第２の接続点と接続され、
   前記第２の送受信機は前記第１の送受信機に伝送特性に関する情報を送信し、
   前記第１の送受信機は前記第２の送受信機から送信された前記伝送特性に関する情報に基づき、前記複数個の送信点に対して送信ダイバーシチを実行し、
   前記第２の送受信機において、前記複数個の第２の接続点を介して受信された複数個の受信波により受信ダイバーシチを実施することを特徴とする移動体用電力線通信方法。
3. 前記第１の送受信機において、前記第２の送受信機から送信された前記伝送特性に関する情報に基づき、伝送路特性の監視及び判定と、送信に用いるべきサブキャリア及びその電力を決定することを特徴とする請求項２に記載の移動体用電力線通信方法。
4. 前記第２の送受信機において、伝送路特性の監視及び判定と、送信に用いるべきサブキャリア及びその電力を決定して、それを前記伝送特性に関する情報として前記第１の送受信機に送信することを特徴とする請求項２に記載の移動体用電力線通信方法。
5. スペクトル拡散方式を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の移動体用電力線通信方法。
6. 直交周波数分割多重方式を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の移動体用電力線通信方法。
7. スペクトル拡散方式と直交周波数分割多重方式を切り替えて用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の移動体用電力線通信方法。
8. 各送信点又は各第１の接続点ごとに直交周波数分割多重方式において使用するサブキャリアを可変とすることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の移動体用電力線通信方法。
9. 各サブキャリアごと及び／又は各送信点若しくは各第１の接続点ごとに直交周波数分割多重方式において使用するデジタル一次変調方式を可変とすることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の移動体用電力線通信方法。
10. 前記送信ダイバーシチ及び前記受信ダイバーシチはＭＩＭＯ技術により実現されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の移動体用電力線通信方法。
11. 前記ＭＩＭＯ技術は送信選択ダイバーシチ法により実現されることを特徴とする請求項１０に記載の移動体用電力線通信方法。

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