JP2017034592A - Power line communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力線通信装置に関し、特に、AGC回路を備える電力線通信装置に関する。 The present invention relates to a power line communication device, and more particularly to a power line communication device including an AGC circuit.
電力線通信(PLC:Power Line Communication)は、50Hzまたは60Hz等の商用周波数の電流が流れる電力線を通して、数kHzから数十MHz以上の範囲の高周波信号を通信信号(以下、PLC信号とも称する。)として伝送する通信方式である。 In power line communication (PLC), a high frequency signal in a range of several kHz to several tens of MHz or more is used as a communication signal (hereinafter also referred to as a PLC signal) through a power line through which a current of commercial frequency such as 50 Hz or 60 Hz flows. This is a communication method for transmission.
電力線通信に用いられる機器の一例として、たとえば、特開2008−28904号公報(特許文献1)には、以下のような電力線通信用の信号測定器が開示されている。すなわち、信号測定器は、電力線通信のためのPLC信号が重畳される電力線に対する接続部と、この接続部から供給された電力線通信の周波数帯域内の被測定信号を抽出するフィルタ部と、このフィルタ部で抽出された前記被測定信号の信号強度を測定するパワー測定部と、この測定部で得られた測定結果を外部に表示する表示部と、前記パワー測定部で測定可能なパワーレンジに適合する信号強度となるように前記被測定信号を増幅又は低減させて当該パワー測定部に供給する強度増減手段とを備える。 As an example of equipment used for power line communication, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-28904 (Patent Document 1) discloses the following signal measuring device for power line communication. That is, the signal measuring device includes a connection unit for a power line on which a PLC signal for power line communication is superimposed, a filter unit for extracting a signal under measurement in a frequency band of power line communication supplied from the connection unit, and the filter A power measurement unit that measures the signal strength of the signal under measurement extracted by the unit, a display unit that displays the measurement results obtained by the measurement unit, and a power range that can be measured by the power measurement unit Intensity increasing / decreasing means for amplifying or reducing the signal under measurement so as to obtain the signal intensity to be supplied to the power measuring unit.
電力線通信に用いられる電力線には、たとえば、家電機器およびネットワーク端末等の種々の電気機器がコンセント経由で接続される。このため、電力線通信装置が受信するPLC信号の大きさは設置環境によって様々であり、また、PLC信号がこれらの機器に起因するノイズの影響を受けて通信性能が劣化する場合がある。 For example, various electric devices such as home appliances and network terminals are connected to the power line used for power line communication via an outlet. For this reason, the magnitude of the PLC signal received by the power line communication device varies depending on the installation environment, and the PLC signal may be affected by noise caused by these devices, and the communication performance may deteriorate.
このようなレベルの変動するPLC信号の受信処理を良好に行なうために、電力線通信装置における受信回路では、AGC回路が設けられる場合が多い。 In order to satisfactorily perform reception processing of such a PLC signal whose level varies, an AGC circuit is often provided in a receiving circuit in a power line communication apparatus.
たとえば、特許文献1に記載の信号測定器では、フィルタ部を通過した被測定信号が、パワー測定部で測定可能なパワーレンジに適合する信号強度となるように強度増減手段において増幅又は低減されて当該パワー測定部に供給される。 For example, in the signal measuring instrument described in Patent Document 1, the signal to be measured that has passed through the filter unit is amplified or reduced by the intensity increasing / decreasing means so that the signal intensity is suitable for the power range that can be measured by the power measuring unit. The power is supplied to the power measurement unit.
しかしながら、電力線通信装置においてフィルタおよびAGC回路を設けた場合でも、たとえばノイズレベルが大きいためにフィルタにおいてノイズを十分に減衰させることができない場合、ある程度の大きさのノイズがPLC信号とともにAGC回路に供給される。 However, even when a filter and an AGC circuit are provided in the power line communication device, if the noise cannot be sufficiently attenuated because of a high noise level, for example, a certain amount of noise is supplied to the AGC circuit together with the PLC signal. Is done.
そうすると、PLC信号の大きさを正しく反映したゲイン調整がAGC回路において行われず、通信品質が劣化する場合がある。 In this case, gain adjustment that correctly reflects the magnitude of the PLC signal is not performed in the AGC circuit, and communication quality may deteriorate.
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、AGC回路を備える構成において、より安定かつ良好な通信品質を実現することが可能な電力線通信装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power line communication device capable of realizing more stable and good communication quality in a configuration including an AGC circuit. is there.
(1)上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力線通信装置は、通信信号を受けるフィルタ部と、前記フィルタ部を通過した信号を受けるAGC(Auto Gain Control)回路とを備え、前記フィルタ部は、バンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの前段または後段に設けられ、前記AGC回路までの前記通信信号の伝送路に追加フィルタを設けるか否かを切り替え可能な切り替えフィルタ回路とを含む。 (1) In order to solve the above problem, a power line communication apparatus according to an aspect of the present invention includes a filter unit that receives a communication signal and an AGC (Auto Gain Control) circuit that receives a signal that has passed through the filter unit. The filter unit is provided in a preceding stage or a succeeding stage of the bandpass filter, and a switching filter circuit capable of switching whether or not an additional filter is provided in a transmission path of the communication signal to the AGC circuit; including.
本発明は、このような特徴的な処理部を備える電力線通信装置として実現できるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、本発明は、電力線通信装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、電力線通信装置を含むシステムとして実現したりすることができる。 The present invention can be realized not only as a power line communication apparatus including such a characteristic processing unit, but also as a method using such characteristic processing as a step, or as a program for causing a computer to execute such a step. You can do it. In addition, the present invention can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the power line communication device, or as a system including the power line communication device.
本発明によれば、AGC回路を備える構成において、より安定かつ良好な通信品質を実現することができる。 According to the present invention, more stable and good communication quality can be realized in a configuration including an AGC circuit.
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。 First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1)本発明の実施の形態に係る電力線通信装置は、通信信号を受けるフィルタ部と、
前記フィルタ部を通過した信号を受けるAGC(Auto Gain Control)回路とを備え、前記フィルタ部は、バンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの前段または後段に設けられ、前記AGC回路までの前記通信信号の伝送路に追加フィルタを設けるか否かを切り替え可能な切り替えフィルタ回路とを含む。
(1) A power line communication device according to an embodiment of the present invention includes a filter unit that receives a communication signal,
An AGC (Auto Gain Control) circuit that receives a signal that has passed through the filter unit, and the filter unit is provided at a preceding stage or a subsequent stage of the bandpass filter and the AGC circuit. And a switching filter circuit capable of switching whether or not to provide an additional filter in the transmission line.
このように、ノイズ除去用のフィルタを受信回路に追加し、当該フィルタの有効および無効を選択可能な構成により、通信帯域の近傍において通信信号よりも強いノイズを受ける環境下でも、受けない環境下でも、最適な通信信号をAGC回路に与えることができるため、AGC回路を安定して動作させ、通信性能の劣化を防ぐことができる。すなわち、常設のフィルタおよびAGC回路を設けた電力線通信装置において、ノイズレベルが大きいために当該フィルタにおいてノイズを十分に減衰させることができない場合でも、ノイズが通信信号とともにAGC回路に供給されることを抑制し、通信信号の大きさを正しく反映したゲイン調整をAGC回路において行なうことができる。これにより、設置環境に応じてレベルの変動する通信信号の受信処理をAGC回路を用いて良好に行ない、良好な通信品質を実現することができる。したがって、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、AGC回路を備える構成において、より安定かつ良好な通信品質を実現することができる。 In this way, a noise removal filter is added to the receiving circuit, and the configuration in which the filter can be enabled or disabled can be selected. However, since an optimal communication signal can be given to the AGC circuit, the AGC circuit can be operated stably and deterioration of communication performance can be prevented. That is, in a power line communication device provided with a permanent filter and an AGC circuit, noise is supplied to the AGC circuit together with a communication signal even if the noise cannot be sufficiently attenuated because the noise level is high. It is possible to perform gain adjustment in the AGC circuit that suppresses and correctly reflects the magnitude of the communication signal. As a result, it is possible to satisfactorily perform reception processing of a communication signal whose level varies depending on the installation environment using the AGC circuit, and to realize good communication quality. Therefore, in the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention, more stable and good communication quality can be realized in the configuration including the AGC circuit.
(2)好ましくは、前記追加フィルタは、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタである。 (2) Preferably, the additional filter is a low-pass filter or a high-pass filter.
このような構成により、バンドパスフィルタを用いる構成と比べて、簡易な回路構成で、通信帯域の信号の減衰を抑制しながら、通信帯域外に存在するノイズを効果的に減衰させることができる。 With such a configuration, noise existing outside the communication band can be effectively attenuated while suppressing the attenuation of the signal in the communication band with a simple circuit configuration compared to a configuration using a bandpass filter.
(3)好ましくは、前記切り替えフィルタ回路は、減衰傾度およびカットオフ周波数の少なくともいずれか一方が異なる複数の前記追加フィルタを含み、前記複数の追加フィルタの中から、前記伝送路に設ける追加フィルタを選択可能である。 (3) Preferably, the switching filter circuit includes a plurality of the additional filters having different at least one of an attenuation gradient and a cutoff frequency, and an additional filter provided in the transmission line is selected from the plurality of additional filters. Selectable.
このような構成により、追加フィルタとして、特性の異なる複数のフィルタを設け、各種ノイズに応じた最適なフィルタを選択することができるため、より多様な環境下において、最適な通信信号をAGC回路に与えることができる。 With such a configuration, a plurality of filters having different characteristics can be provided as additional filters, and an optimum filter corresponding to various types of noise can be selected, so that an optimum communication signal can be sent to the AGC circuit in more various environments. Can be given.
(4)好ましくは、前記電力線通信装置は、さらに、前記AGC回路の出力信号に基づいて、前記通信信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて前記切り替えフィルタ回路の切り替えを制御する制御部を備える。 (4) Preferably, the power line communication device further calculates the magnitude of each frequency component of the communication signal based on the output signal of the AGC circuit, and switches the switching filter circuit based on the calculation result. A control unit for controlling is provided.
このような構成により、ノイズの大きさおよび周波数等を確認した上で、ノイズ環境に応じた、追加フィルタの有効化および無効化の選択、あるいは、追加フィルタの種類の選択を適切に行なうことができる。 With such a configuration, after confirming the magnitude and frequency of the noise, it is possible to appropriately select whether to enable or disable the additional filter or to select the type of additional filter according to the noise environment. it can.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated. Moreover, you may combine arbitrarily at least one part of embodiment described below.
図1は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power information collection system according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、電力情報収集システム201は、需要家装置151と、電力計測装置152とを備える。
Referring to FIG. 1, power
電力情報収集システム201は、たとえば、節電等の目的から家庭および職場等における消費電力量を測定し、測定した消費電力量を示す電力情報を収集して電力会社等のサーバへ送信する。
For example, the power
電力計測装置152は、電力線91を介してコンセントレータ153と接続され、また、電力線91を介して需要家装置151と接続されている。
The
たとえば、電力情報収集システム201が集合住宅に使用される場合、電力計測装置152は、集合住宅の各階に設けられる。また、コンセントレータ153は、たとえば集合住宅の1階に設けられる。
For example, when the power
電力情報収集システム201では、たとえば電力線通信を利用して、子機である各電力計測装置152からの電力情報が、親機であるコンセントレータ153において集約され、電力会社等のサーバである図示しないヘッドエンドへ送信される。
In the power
電力計測装置152およびコンセントレータ153は、電力線91を用いた電力線通信により、各種情報を含む信号の送受信を行なう。
The
具体的には、電力計測装置152は、スマートメータ等の通信機能付きの電力計測器であり、計測結果である電力情報をコンセントレータ153へ送信する(図1に示す「Aルート」)。
Specifically, the
コンセントレータ153は、複数の電力計測装置152に電力線91を介して接続された集約装置であり、各電力計測装置152から受信した電力情報をヘッドエンドへ送信する。
The
需要家装置151は、たとえばHEMS(Home Energy Management System)機器であり、電力線91を介して1または複数の電気機器161と接続されている。需要家装置151は、電力線91を用いた電力線通信により、宅内の1または複数の電気機器161と通信を行なう。電気機器161は、たとえば、エアコン、テレビ、または冷蔵庫である。
The
また、需要家装置151は、宅内の1または複数の電気機器162とイーサネット(登録商標)規格に従う有線通信または無線通信を行なう。電気機器162は、たとえば、スマートホン、タブレット、PC(パーソナルコンピュータ)、太陽光発電装置のパワーコンディショナ(PCS)、または電気自動車の充電スタンドである。
In addition, the
また、たとえば、電力計測装置152およびコンセントレータ153は、電力線91を介して1または複数の電気機器161と接続されている。
Further, for example, the
電力計測装置152は、計測結果である電力情報を電力線91経由で需要家装置151へ送信する(図1に示す「Bルート」)。そして、需要家装置151は、電力計測装置152から受信した電力情報をたとえば宅内におけるスマートホン、タブレットまたはPCのディスプレイに表示させる等、受信した電力情報を用いた宅内電力管理を行なう。
The
また、需要家装置151は、たとえば、インターネット等の外部ネットワーク301を介してサーバ等の他の装置と通信可能であり、宅内電力管理に関する情報を他の装置へ送信する。
Moreover, the
需要家装置151、電力計測装置152およびコンセントレータ153は、電力線91を介した電力線通信を行なうための電力線通信装置101を備える。なお、電力線通信装置101は、他の種類の装置に搭載されることも可能であり、また、単独の装置として使用されることも可能である。
The
図2は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention.
図2を参照して、電力線通信装置101は、AC結合回路11と、フィルタ部12と、AGC(Auto Gain Control)回路13と、ADC(アナログデジタルコンバータ)14と、制御部15とを備える。フィルタ部12は、BPF(バンドパスフィルタ)21と、切り替えフィルタ回路22とを含む。制御部15は、たとえばDSP(デジタルシグナルプロセッサ)によって実現される。なお、AC結合回路11を除く電力線通信装置101における各構成要素の一部または全部が、1つの半導体集積回路に含まれる構成であってもよい。
Referring to FIG. 2, power
AC結合回路11は、電力線91に接続され、電力線91とBPF21とを交流結合する。
フィルタ部12は、電力線91およびAC結合回路11経由で受信したPLC信号のフィルタ処理を行なう。
The
AGC回路13は、フィルタ部12を通過したPLC信号を受けて、受けたPLC信号を増幅してADC14へ出力する。AGC回路13は、たとえば、出力信号の平均レベルがADC14の受信レベルとして最適な一定の値になるようにPLC信号の増幅におけるゲインを調整する。
The
ADC14は、AGC回路13から受けたアナログ信号であるPLC信号をデジタル信号に変換して制御部15へ出力する。
The
制御部15は、ADC14から受けたデジタル信号に対してOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式におけるIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)等の信号処理を行ない、この信号処理後のデジタル信号を用いて各種処理を行なう。
The
たとえば、制御部15は、ADC14から受けたデジタル信号に基づいて選択信号SELを生成し、生成した選択信号SELをフィルタ部12における切り替えフィルタ回路22へ出力する。
For example, the
フィルタ部12において、BPF21は、電力線91およびAC結合回路11経由で受信したPLC信号の周波数成分のうち、所定の周波数帯域外の成分を減衰させる。
In the
切り替えフィルタ回路22は、たとえばBPF21の後段に設けられ、フィルタ部12からAGC回路13までのPLC信号の伝送路に追加フィルタを設けるか否かを切り替え可能である。
The switching
図3は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置におけるAC結合回路の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an AC coupling circuit in the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention.
図3を参照して、AC結合回路11は、キャパシタ31と、トランス32とを含む。
Referring to FIG. 3,
キャパシタ31は、電力線91とトランス32の1次巻線の第1端との間に接続されている。トランス32の1次巻線の第2端は、電力線91に接続されている。トランス32の2次巻線の第1端は、BPF21に接続され、第2端は、接地電圧の供給される接地ノードに接続されている。
The
このように、キャパシタ31およびトランス32を用いる構成により、電力線91に印加されるAC100VまたはAC200V等の交流電圧のために高耐圧の部品をフィルタ部12等に用いる必要がなくなり、電力線通信装置101の製造コストを低減することができる。
As described above, the configuration using the
図4は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置における切り替えフィルタ回路の構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the switching filter circuit in the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention.
図4を参照して、切り替えフィルタ回路22は、追加フィルタ42,43と、スイッチ44,45とを含む。
Referring to FIG. 4, switching
追加フィルタ42および43は、たとえばハイパスフィルタであり、受けた信号の周波数成分のうち、所定の周波数以下の成分を減衰させる。なお、追加フィルタ42および43は、ローパスフィルタであってもよく、この場合、受けた信号の周波数成分のうち、所定の周波数以上の成分を減衰させる。
The
たとえば、切り替えフィルタ回路22は、減衰傾度およびカットオフ周波数の少なくともいずれか一方が異なる複数の追加フィルタを含む。
For example, the switching
具体的には、たとえば、追加フィルタ43は、追加フィルタ42と比べて急峻な周波数特性を有する、すなわち、追加フィルタ42と比べて大きい減衰傾度を有する。なお、追加フィルタ43は、たとえば、追加フィルタ42と比べてカットオフ周波数がPLC信号の搬送波周波数により近いフィルタであってもよい。また、追加フィルタ43は、追加フィルタ42と比べて、急峻な周波数特性を有し、かつカットオフ周波数がPLC信号の搬送波周波数により近いフィルタであってもよい。
Specifically, for example, the
追加フィルタ42,43のカットオフ周波数は、PLC通信帯域外であることが好ましい。より好ましくは、追加フィルタ42,43の通過帯域の端は、BPF21の通過帯域の端と一致するか、または当該端の外側である。
The cutoff frequency of the
スイッチ44は、BPF21と追加フィルタ42,43およびスイッチ45との間に接続され、BPF21の接続先を切り替える。より詳細には、スイッチ44は、制御部15から受けた選択信号SELに基づいて、追加フィルタ42,43およびスイッチ45のうちのいずれか1つをBPF21の接続先として選択する。
The
スイッチ45は、AGC回路13と追加フィルタ42,43およびスイッチ44との間に接続され、AGC回路13の接続先を切り替える。より詳細には、スイッチ45は、制御部15から受けた選択信号SELに基づいて、追加フィルタ42,43およびスイッチ44のうちのいずれか1つをAGC回路13の接続先として選択する。
The
図5は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置の受信信号の周波数成分の一例を概略的に示す図である。図5のグラフにおいて、縦軸は電力であり、横軸は周波数である。 FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of frequency components of a received signal of the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention. In the graph of FIG. 5, the vertical axis is power and the horizontal axis is frequency.
図5を参照して、電力線通信装置101の受信する信号には、PLC信号である主信号Sの他に、たとえば、電力線91に接続された電気機器161等に起因するノイズN1,N2と、線路暗ノイズN3とが含まれる。
Referring to FIG. 5, signals received by power
たとえば、主信号Sの周波数帯域は、PLC通信帯域である周波数f2からf3までの範囲である。ノイズN1は、PLC通信帯域の低周波側の近傍である周波数f1からf2までの範囲に存在しており、ノイズN2は、PLC通信帯域の高周波側の近傍である周波数f3からf4までの範囲に存在している。特に、ノイズN1は、たとえば、インバータ家電である電気機器161の稼働時に主に確認される。BPF21の通過帯域は、周波数f1からf4までの範囲である。
For example, the frequency band of the main signal S is a range from frequencies f2 to f3, which is a PLC communication band. The noise N1 exists in the range from the frequency f1 to f2 near the low frequency side of the PLC communication band, and the noise N2 falls in the range from the frequency f3 to f4 near the high frequency side of the PLC communication band. Existing. In particular, the noise N1 is mainly confirmed at the time of operation of the
周波数f1,f2,f3,f4は、たとえば、それぞれ10kHz,150kHz,400kHz,550kHzである。 The frequencies f1, f2, f3, and f4 are, for example, 10 kHz, 150 kHz, 400 kHz, and 550 kHz, respectively.
ノイズN1,N2は、主信号Sと比べてレベルが大きく、また、PLC通信帯域の近傍に存在するので、BPF21の通過帯域に含まれており、BPF21において減衰させることは困難である。また、ノイズN1,N2は、BPF21の通過帯域が図5に示す通過帯域よりも狭い場合でも、BPF21の通過帯域の境界付近に存在することになるため、BPF21において十分に減衰させることは困難である。このような場合、電力線通信装置101は、PLC信号を良好に受信することが困難である。
Since the noises N1 and N2 are higher in level than the main signal S and are present in the vicinity of the PLC communication band, the noises N1 and N2 are included in the pass band of the
そこで、制御部15は、AGC回路13の出力信号に基づいて、PLC信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて切り替えフィルタ回路22の切り替えを制御する。
Therefore, the
より詳細には、制御部15は、ADC14から受けたデジタル信号に対するIFFTの演算結果から、PLC信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて選択信号SELを生成する。制御部15は、生成した選択信号SELをフィルタ部12における切り替えフィルタ回路22へ出力する。
More specifically, the
具体的には、制御部15は、切り替えフィルタ回路22が追加フィルタを選択していない状態、すなわちBPF21とAGC回路13とが追加フィルタ無しで接続されている状態において、上記IFFTの演算結果から、PLC通信帯域外のレベルが大きいと判断すると、追加フィルタ42を選択するための選択信号SELを切り替えフィルタ回路22へ出力する。
Specifically, in a state where the switching
切り替えフィルタ回路22は、制御部15から受けた選択信号SELに従い、追加フィルタ42を選択する。より詳細には、切り替えフィルタ回路22において、スイッチ44は、制御部15から選択信号SELを受けて、追加フィルタ42をBPF21と接続する。また、スイッチ45は、制御部15から選択信号SELを受けて、追加フィルタ42をAGC回路13と接続する。
The switching
一方、ノイズN1,N2が存在しないか、またはレベルが小さい場合には、主信号Sが線路暗ノイズN3よりもある程度大きいことから、電力線通信装置101は、追加フィルタをPLC信号の伝送路に設けることなく、PLC信号を良好に受信することができる。
On the other hand, when the noises N1 and N2 are not present or the level is low, the main signal S is somewhat larger than the line dark noise N3, so the power
制御部15は、切り替えフィルタ回路22が追加フィルタ42を選択している状態において、上記IFFTの演算結果から、PLC通信帯域外のレベルが小さいと判断すると、追加フィルタを無効化するための選択信号SELを切り替えフィルタ回路22へ出力する。
When the
切り替えフィルタ回路22は、制御部15から受けた選択信号SELに従い、BPF21とAGC回路13とを追加フィルタ無しで接続する。より詳細には、切り替えフィルタ回路22において、スイッチ44は、制御部15から選択信号SELを受けて、BPF21とスイッチ45とを接続する。また、スイッチ45は、制御部15から選択信号SELを受けて、スイッチ44とAGC回路13とを接続する。
The switching
なお、電力線通信装置101は、たとえば、初期設定において、追加フィルタを無効化して電力線通信を行なう。より詳細には、制御部15は、初期設定において、切り替えフィルタ回路22において追加フィルタを無選択とする制御を行なう。
Note that, for example, the power
そして、制御部15は、ADC14から受けたデジタル信号に基づいて、S/N比、パケット損失率、および通信可否等のPLC信号の通信品質を監視し、通信品質が良好であると判断した場合には、切り替えフィルタ回路22において引き続き追加フィルタを無選択とする制御を行なう。この通信品質の監視は、たとえば、各装置における電力線通信装置101間で品質測定用のパケットを含むPLC信号を送受信することで行ってもよいし、通常の通信用のパケットを含むPLC信号を用いて行ってもよい。
Then, the
ここで、一般に、理想的なフィルタを製作することは困難であり、フィルタは、通常、理想的なフィルタと比べてその通過帯域における周波数成分も少し減衰することになるため、常時使用していると、本来減衰させたくないPLC信号が常に減衰することになり、通信品質が劣化する原因となる。特に、フィルタのカットオフ周波数がPLC信号の搬送波周波数に近いほど、また、フィルタの周波数特性が急峻なほど、PLC信号の減衰度合いが大きくなる。 Here, in general, it is difficult to produce an ideal filter, and the filter is normally used because the frequency component in its passband is also slightly attenuated as compared with an ideal filter. Then, the PLC signal that is not originally attenuated is always attenuated, which causes the communication quality to deteriorate. In particular, the closer the filter cutoff frequency is to the carrier frequency of the PLC signal, and the steeper the frequency characteristics of the filter, the greater the degree of attenuation of the PLC signal.
これに対して、電力線通信装置101では、上記のように追加フィルタを無効化する構成により、追加フィルタの使用を必要最低限とし、ノイズレベルが小さく良好な通信環境において、通信性能が劣化することを防ぐことができる。
On the other hand, in the power
一方、制御部15は、ADC14から受けたデジタル信号に基づいて、パケット損失率および通信可否等のPLC信号の通信品質を監視し、通信品質が悪いと判断した場合には、IFFTの演算結果から、PLC信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて選択信号SELを生成する。
On the other hand, the
具体的には、制御部15は、IFFTの演算結果から、たとえば、主信号Sよりも大きいレベルの信号が存在する周波数を確認し、当該信号がPLC通信帯域外に存在する場合、当該信号はBPF21では十分に減衰しきれないノイズであることから、切り替えフィルタ回路22において追加フィルタ42を選択させる制御を行なう。
Specifically, the
一方、主信号Sよりも大きいレベルの信号がPLC通信帯域外に存在しない場合には、ノイズレベルは小さいがPLC信号のレベルも小さい電力線通信装置101の受信性能の限界等、他の要因である可能性がある。この場合、制御部15は、切り替えフィルタ回路22において追加フィルタ42を無選択とする制御を行なう。
On the other hand, when a signal having a level larger than the main signal S does not exist outside the PLC communication band, it is another factor such as a limit of reception performance of the power
また、たとえば、切り替えフィルタ回路22は、追加フィルタ42,43の中から、伝送路に設ける追加フィルタを選択可能である。
Further, for example, the switching
具体的には、制御部15は、切り替えフィルタ回路22において追加フィルタ42を選択させる制御を行った後、再びPLC信号の通信品質を確認する。
Specifically, the
制御部15は、PLC信号の通信品質が悪いと判断した場合には、切り替えフィルタ回路22において追加フィルタ43を選択させる制御を行なう。
When it is determined that the communication quality of the PLC signal is poor, the
また、制御部15は、たとえば、追加フィルタ42を選択した場合における通信品質と追加フィルタ43を選択した場合における通信品質とを比較し、追加フィルタ42,43のうち、通信品質が良い方の追加フィルタを選択してもよい。さらに、制御部15は、追加フィルタを無効化した場合における通信品質が最も良い場合には、追加フィルタ42,43を選択せずに追加フィルタを無効化してもよい。
In addition, for example, the
なお、追加フィルタ42,43は、ハイパスフィルタまたはローパスフィルタに限らず、他の種類のフィルタであってもよく、たとえば、バンドパスフィルタであってもよいし、ノッチフィルタであってもよい。すなわち、フィルタの種類を適宜選択することで、様々なノイズの低減効果を得ることができる。また、追加フィルタ42,43をバンドパスフィルタとする場合でも、通過帯域外の信号の減衰度合いを大きくすることができるため、PLC通信帯域外のノイズをより減衰させることができる。
The
但し、追加フィルタ42,43は、PLC通信帯域の信号が減衰されにくくするために、バンドパスフィルタよりもハイパスフィルタまたはローパスフィルタであることが好ましい。
However, the
また、追加フィルタ42,43は、それぞれ異なる種類のフィルタ、たとえば、それぞれハイパスフィルタおよびローパスフィルタとすることも可能である。
Further, the
また、PLC通信帯域よりも高周波の領域は、電力線へ放出されるノイズが規制される帯域である場合が多いため、当該領域と比べて、PLC通信帯域よりも低周波の領域において、主信号Sよりもレベルの大きいノイズが発生する可能性が高い。 In addition, since the high frequency region than the PLC communication band is often a band in which noise emitted to the power line is regulated, the main signal S is lower in the lower frequency region than the PLC communication band. There is a high possibility that noise with a higher level than that will occur.
このため、電力線通信を用いるシステムでは、追加フィルタ42,43は、ローパスフィルタよりもハイパスフィルタであることが好ましい。
For this reason, in the system using power line communication, it is preferable that the
また、追加フィルタ42,43は、BPF21の通過帯域の少なくとも一部を通過帯域として含む構成であればよい。たとえば、前述のように電力線通信においてOFDMが採用される場合、PLC通信帯域における各サブキャリアを選択的に用いることにより、追加フィルタを伝送路に設けても良好な通信を行なうことが可能である。
Further, the
また、制御部15は、AGC回路13の出力信号に基づいて、PLC信号の品質を判断し、当該品質が所定条件を満たす場合に切り替えフィルタ回路22における切り替え制御を行なう構成であってもよい。
The
より詳細には、制御部15は、ADC14から受けたデジタル信号に基づいて、パケット損失率および通信可否等のPLC信号の通信品質を監視し、通信品質が良好であると判断した場合には、切り替えフィルタ回路22において追加フィルタを無選択とする制御を行ない、通信品質が悪いと判断した場合には、上記のように、IFFTの演算結果から、PLC信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて選択信号SELを生成する。
More specifically, the
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、切り替えフィルタ回路22は、BPF21の後段に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。切り替えフィルタ回路22は、AGC回路13の前段に設けられる構成であればよく、たとえば、BPF21の前段に設けられる構成であってもよい。
Moreover, in the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention, the switching
ところで、電力線通信装置においてフィルタおよびAGC回路を設けた場合でも、たとえばノイズレベルが大きいためにフィルタにおいてノイズを十分に減衰させることができない場合、ある程度の大きさのノイズがPLC信号とともにAGC回路に供給される。そうすると、PLC信号の大きさを正しく反映したゲイン調整がAGC回路において行われず、通信品質が劣化する場合がある。 By the way, even when a filter and an AGC circuit are provided in the power line communication device, for example, when the noise cannot be sufficiently attenuated in the filter due to a high noise level, a certain amount of noise is supplied to the AGC circuit together with the PLC signal. Is done. In this case, gain adjustment that correctly reflects the magnitude of the PLC signal is not performed in the AGC circuit, and communication quality may deteriorate.
すなわち、電力線通信装置の受信するPLC信号よりも強いノイズがたとえばPLC信号の搬送波近傍に存在することにより、AGC回路の動作が、PLC信号よりも当該ノイズに律速され、出力信号を最適な強度に調整することができず、PLC信号の復調に失敗する可能性が高くなり、その結果、通信性能が劣化してしまう。 That is, noise that is stronger than the PLC signal received by the power line communication device exists in the vicinity of the carrier wave of the PLC signal, for example, so that the operation of the AGC circuit is rate-controlled by the noise rather than the PLC signal and It cannot be adjusted, and there is a high possibility that the demodulation of the PLC signal will fail, and as a result, the communication performance deteriorates.
これに対して、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置は、フィルタ部12は、PLC信号を受ける。AGC回路13は、フィルタ部12を通過した信号を受ける。そして、フィルタ部12において、切り替えフィルタ回路22は、BPF21の前段または後段に設けられ、AGC回路13までのPLC信号の伝送路に追加フィルタを設けるか否かを切り替え可能である。
In contrast, in the power line communication device according to the embodiment of the present invention,
このように、ノイズ除去用のフィルタを受信回路に追加し、当該フィルタの有効および無効を選択可能な構成により、PLC通信帯域の近傍においてPLC信号よりも強いノイズを受ける環境下でも、受けない環境下でも、最適なPLC信号をAGC回路13に与えることができるため、AGC回路13を安定して動作させ、通信性能の劣化を防ぐことができる。
In this way, a noise removal filter is added to the reception circuit, and the configuration in which the filter can be enabled or disabled can be selected, and even in an environment where noise stronger than the PLC signal is received in the vicinity of the PLC communication band Even under this condition, an optimal PLC signal can be supplied to the
すなわち、常設のフィルタおよびAGC回路を設けた電力線通信装置において、ノイズレベルが大きいために当該フィルタにおいてノイズを十分に減衰させることができない場合でも、ノイズがPLC信号とともにAGC回路に供給されることを抑制し、PLC信号の大きさを正しく反映したゲイン調整をAGC回路13において行なうことができる。これにより、設置環境に応じてレベルの変動するPLC信号の受信処理をAGC回路13を用いて良好に行ない、良好な通信品質を実現することができる。
That is, in a power line communication device provided with a permanent filter and an AGC circuit, even if the noise cannot be sufficiently attenuated in the filter because the noise level is large, the noise is supplied to the AGC circuit together with the PLC signal. It is possible to perform gain adjustment in the
したがって、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、AGC回路を備える構成において、より安定かつ良好な通信品質を実現することができる。 Therefore, in the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention, more stable and good communication quality can be realized in the configuration including the AGC circuit.
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、追加フィルタは、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタである。 In the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention, the additional filter is a low-pass filter or a high-pass filter.
このような構成により、BPF21を用いる構成と比べて、簡易な回路構成で、PLC通信帯域の信号の減衰を抑制しながら、PLC通信帯域外に存在するノイズを効果的に減衰させることができる。
With such a configuration, noise existing outside the PLC communication band can be effectively attenuated while suppressing the attenuation of the signal in the PLC communication band with a simple circuit configuration compared to the configuration using the
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、切り替えフィルタ回路22は、減衰傾度およびカットオフ周波数の少なくともいずれか一方が異なる複数の追加フィルタを含み、当該複数の追加フィルタの中から、伝送路に設ける追加フィルタを選択可能である。
Further, in the power line communication device according to the embodiment of the present invention, the switching
このような構成により、追加フィルタとして、特性の異なる複数のフィルタを設け、各種ノイズに応じた最適なフィルタを選択することができるため、より多様な環境下において、最適なPLC信号をAGC回路13に与えることができる。
With such a configuration, a plurality of filters having different characteristics can be provided as additional filters, and an optimal filter corresponding to various types of noise can be selected. Therefore, an optimal PLC signal can be sent to the
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、制御部15は、AGC回路13の出力信号に基づいて、PLC信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて切り替えフィルタ回路22の切り替えを制御する。
In the power line communication apparatus according to the embodiment of the present invention, the
このような構成により、ノイズの大きさおよび周波数等を確認した上で、ノイズ環境に応じた、追加フィルタの有効化および無効化の選択、あるいは、追加フィルタの種類の選択を適切に行なうことができる。 With such a configuration, after confirming the magnitude and frequency of the noise, it is possible to appropriately select whether to enable or disable the additional filter or to select the type of additional filter according to the noise environment. it can.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。 The above description includes the following features.
[付記1]
電力線通信装置であって、
通信信号を受けるフィルタ部と、
前記フィルタ部を通過した信号を受けるAGC(Auto Gain Control)回路とを備え、
前記フィルタ部は、
バンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの前段または後段に設けられ、前記フィルタ部から前記AGC回路までの前記通信信号の伝送路に追加フィルタを設けるか否かを切り替え可能な切り替えフィルタ回路とを含み、
前記電力線通信装置は、さらに、前記AGC回路の出力信号に基づいて、前記通信信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて前記切り替えフィルタ回路の切り替えを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記AGC回路の出力信号に基づいて、前記通信信号の品質を判断し、前記品質が所定条件を満たす場合に前記追加フィルタの切り替えを行なう、電力線通信装置。
[Appendix 1]
A power line communication device,
A filter unit for receiving communication signals;
An AGC (Auto Gain Control) circuit that receives a signal that has passed through the filter unit;
The filter unit is
A bandpass filter,
A switching filter circuit that is provided before or after the band-pass filter, and that can switch whether or not to provide an additional filter in the transmission path of the communication signal from the filter unit to the AGC circuit,
The power line communication device further includes a control unit that calculates the magnitude of each frequency component of the communication signal based on the output signal of the AGC circuit and controls switching of the switching filter circuit based on the calculation result. ,
The control unit determines a quality of the communication signal based on an output signal of the AGC circuit, and switches the additional filter when the quality satisfies a predetermined condition.
11 AC結合回路
12 フィルタ部
13 AGC回路
14 ADC
15 制御部
21 BPF
22 切り替えフィルタ回路
31 キャパシタ
32 トランス
42,43 追加フィルタ
44,45 スイッチ
91 電力線
101 電力線通信装置
151 需要家装置
152 電力計測装置
201 電力情報収集システム
11
15
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記フィルタ部を通過した信号を受けるAGC(Auto Gain Control)回路とを備え、
前記フィルタ部は、
バンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタの前段または後段に設けられ、前記AGC回路までの前記通信信号の伝送路に追加フィルタを設けるか否かを切り替え可能な切り替えフィルタ回路とを含む、電力線通信装置。 A filter unit for receiving communication signals;
An AGC (Auto Gain Control) circuit that receives a signal that has passed through the filter unit;
The filter unit is
A bandpass filter,
A power line communication apparatus, comprising: a switching filter circuit that is provided before or after the band-pass filter and is capable of switching whether or not an additional filter is provided in a transmission path of the communication signal to the AGC circuit.
前記AGC回路の出力信号に基づいて、前記通信信号の各周波数成分の大きさを算出し、算出結果に基づいて前記切り替えフィルタ回路の切り替えを制御する制御部を備える、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力線通信装置。 The power line communication device further includes:
The control part which calculates the magnitude | size of each frequency component of the said communication signal based on the output signal of the said AGC circuit, and controls switching of the said switching filter circuit based on a calculation result is provided. The power line communication apparatus according to any one of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015155095A JP2017034592A (en) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | Power line communication device |
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WO2021261014A1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-12-30 | 日立Astemo株式会社 | Signal transmission device, and signal transmission system |
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