JP3650717B2 - 回線占有信号を用いる通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主局、従局を定めない通信方法であって、情報信号とは別の回線占有信号を用いる通信方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主局、従局を定めない通信においては、送信局が通信回線の占有状況を確認した後に情報信号を発信する方法が一般的であり、これによって情報信号が衝突することを回避している。通信回線の占有状況を確認する具体的な方法としては、情報信号そのもの（搬送波）を検出する方法と、情報信号とは別に回線占有信号を用意して、この回線占有信号を検出する方法が考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
情報信号そのものを検出する方法では、情報信号の通信時間以上の一定時間、通信回線を占有したい場合には、それは不可能である。
【０００４】
情報信号とは別に回線占有信号を用意して、この回線占有信号を検出する方法では、回線占有信号が別の周波数帯を使用するために、効率的ではなく、また、回線占有信号の検出回路も別に必要となるために、形状、コストの面で不利となる。
【０００５】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、回線占有信号専用の検出回路を必要とせず、コスト的に有利な、回線占有信号を用いる通信方法を提供することである。
【０００６】
本発明の第２の目的は、前記第１の目的を達成しつつ、複数の送信局が同時に回線占有信号を発信した場合でも、情報信号の衝突を回避することができる、回線占有信号を用いる通信方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、送信局が通信回線の占有状況を確認した後に情報信号を発信する通信方法において、単位変調区間を前半変調区間と後半変調区間に区分し、送信局では、前記情報信号の搬送波と同じ搬送波からなる回線占有信号を前記前半変調区間と後半変調区間に狭帯域にて伝送すると共に、前記情報信号をスペクトル拡散により広帯域にて前記前半変調区間のみに伝送し、前記後半変調区間では前記情報信号の伝送を休止し、受信局では、情報信号復調系にて、情報信号復調系にて、前記単位変調区間の半分前との差をとる同期減算によって前記回線占有信号を相殺し、回線占有信号復調系にて、前記単位変調区間の半分前を乗算する遅延乗算によって前記情報信号成分を消去するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項２記載の発明は、請求項１記載の回線占有信号を用いる通信方法において、前記回線占有信号を発信してから前記情報信号を発信するまでの間隔を、局毎に異なるように予め設定し、回線占有信号を発信した後も他局の情報信号を受信した時には情報信号の発信を中止するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、配電線などの電力線を通信回線として使用する本発明の実施の一形態を示す図である。
【００１０】
本実施形態は、図１に示されるように、電力線電圧波１の２サイクルを単位変調区間として設定し、その前半の１サイクル（前半変調区間）に情報信号２（データにより例えばＰＳＫ変調された被変調搬送波を直接スペクトラム拡散した信号）を電力線に注入し、その後半の１サイクル（後半変調区間）では情報信号２の注入を休止し、情報信号２の搬送波と同じ周波数の搬送波（スペクトラム拡散はされない）を、情報信号２とは相関のない回線占有信号３として前半と後半の両方の変調区間に注入するものである。Ｔは電力線電圧波１の１サイクルの時間であり、５０Ｈｚでは２０ｍｓ、６０Ｈｚでは１６．７ｍｓである。
【００１１】
このようにすることによって、情報信号２の搬送波と回線占有信号３とが同じ周波数帯を使用するので、受信側の復調部の構成を簡単にすることができ、コストダウンを計ることができる。また、情報信号２はスペクトラム拡散信号であり、回線占有信号３はスペクトラム拡散信号ではないので、両者を区別して復調することができる。
【００１２】
図２及び図３は、各局が有する変調部と復調部の回路例をそれぞれ示す。図２の変調部において、搬送波発生回路４は電力線電圧波１に同期した所定周波数の搬送波を発生し、拡散系列発生回路５は電力線電圧波１に同期したスペクトラム直接拡散用データ列を発生し、このデータ列は乗算器６により搬送波に乗算されて、スペクトラム拡散信号となる。搬送波制御回路７は、図１の前半変調区間では乗算器６の出力である搬送波のスペクトラム拡散信号を通し、後半変調区間では乗算器６の出力である搬送波のスペクトラム拡散信号を遮断（休止）する。
【００１３】
回線占有信号発生回路８は、回線占有禁止信号入力端子９からの回線占有禁止信号（後述）の入力がなければ、不図示の主制御回路からの指令信号の入力により情報信号２の注入に先立って狭帯域の回線占有信号３を発生し、加算器１０を経て注入回路１１に送り、注入回路１１は電力線接続端子１２に接続された電力線に注入する（電力線電圧波１上に重畳する）。情報信号注入タイミング生成回路１３は、回線占有信号３が発生された後、この局に予め割り当てられた所定ずらし時間（他の局が情報信号と判断できる程度の時間で、例えばこの局のアドレスの数値に電力線電圧波１の１サイクルの時間Ｔを乗じた時間）待って、情報信号注入スイッチ１４をオンとし、これによりデータ入力端子１５に送信すべきデジタルデータが入力し、排他的オア回路１６及び２Ｔ移相回路１７は１単位変調区間前のデジタルデータとの排他的論理和（両者のデジタルデータが同じであれば１とし、異なれば−１とする）をとり、この排他的論理和と搬送波制御回路７の出力である搬送波のスペクトラム拡散信号とが乗算器１８により乗算されて、ＰＳＫ差動位相変調が行われる。このように変調された広帯域のスペクトラム拡散信号である情報信号２は、加算器１０により狭帯域の回線占有信号３と共に注入回路１１に送られ、電力線に注入される。
【００１４】
情報信号注入タイミング生成回路１３は、回線占有信号３が発生された後、この局に予め割り当てられた所定ずらし時間が経過するまでに、他局の情報信号を受信した場合には、復調部からその情報検出信号が情報検出信号入力端子１９に入力することにより、この局に予め割り当てられた所定ずらし時間が経過した時に情報信号注入スイッチ１４がオンすることを中止し、情報信号２の注入を禁止する。情報検出信号は同時に回線占有信号発生回路８による回線占有信号の発生も中止させる。したがって、複数局が同時に回線占有信号を発信した場合でも、局毎に情報信号を発信する時間がずらされているので、最初に情報信号を発信した局以外の局は情報信号の発信を中止し、情報信号の衝突を防止する。
【００１５】
図３の復調部において、電力線接続端子２０に接続されるバンドパスフィルタ２１は、到来する情報信号２及び回線占有信号３を電力線電圧波１より分離すると共に、搬送周波数帯以外の周波数成分を除去する。同期減算回路２２はＴ移相回路２３、インバータ２４及び加算器２５から成るもので、バンドパスフィルタ２１の現在の出力より電力線電圧波１の１サイクル（１Ｔ時間）前の出力を減算する。これにより回線占有信号３は相殺されて０となり、同時に電力線電圧波１に同期した高調波雑音成分も除去される。遅延乗算回路２６は２Ｔ移相回路２７及び乗算器２８より成るもので、同期減算回路２２の現在の出力と１単位変調区間（２Ｔ時間）前の出力とを乗算することにより情報信号２を逆拡散して、復調する。ローパスフィルタ２９は遅延乗算回路２６の出力より有害な高周波成分を除去し、データ出力端子３０より出力する。データ出力端子３０よりの出力は情報検出信号として変調部の情報検出信号入力端子１９にも送られる。
【００１６】
上記の情報信号復調系とは別に、回線占有信号復調系として、１Ｔ移相回路３１及び乗算器３２より成る遅延乗算回路３３とローパスフィルタ３４と回線占有信号検出回路３５とが設けられる。遅延乗算回路３３はバンドパスフィルタ２１の現在の出力と電力線電圧波１の１サイクル（１Ｔ時間）前の出力とを乗算する。これにより、詳細については後述するが、情報信号成分はほぼ０となって消去され、回線占有信号３は２乗されたものとなる。ローパスフィルタ３４は遅延乗算回路３３の出力より有害な高周波成分を除去し、回線占有信号検出回路３４は回線占有信号３の有無を検出する。
【００１７】
回線占有禁止回路３６は、他局の回線占有信号３が検出された場合には、回線占有禁止信号を回線占有禁止信号出力端子３７より出力し、回線占有禁止信号入力端子９を経て自局の変調部の回線占有信号発生回路８へ送る。このように、他局の回線占有信号を受信している間は、回線占有信号３及び情報信号３の発信は禁止される。
【００１８】
情報信号２及び回線占有信号３の送信及び受信の状態を図４によりさらに詳細に説明する。ｋ番目の単位変調区間の情報信号をＳ_k とし、回線占有信号をＧ_2kとすると、ｋ番目の前半変調区間では情報信号はＳ_k 、回線占有信号はＧ_2kとなり、ｋ番目の後半変調区間では情報信号はなし、回線占有信号はＧ_2k+1となる。同様に、（ｋ＋１）番目の前半変調区間では情報信号はＳ_k+1 、回線占有信号はＧ_2k+2となり、（ｋ＋１）番目の後半変調区間では情報信号はなし、回線占有信号はＧ_2k+3となる。
【００１９】
一方、復調部の情報信号復調系においては、同期減算回路２２の出力は、ｋ番目の前半変調区間では情報信号は＋Ｓ_k 、回線占有信号は（−Ｇ_2k-1＋Ｇ_2k）となり、ｋ番目の後半変調区間では情報信号は−Ｓ_k 、回線占有信号は（−Ｇ_2k＋Ｇ_2k+1）となる。同様に、（ｋ＋１）番目の前半変調区間では情報信号は＋Ｓ_k+1 、回線占有信号は（−Ｇ_2k+1＋Ｇ_2k+2）となり、（ｋ＋１）番目の後半変調区間では情報信号は−Ｓ_k+1 、回線占有信号は（−Ｇ_2k+2＋Ｇ_2k+3）となる。回線占有信号については、単位変調区間が変わっても常に同じ値であり、すなわち、Ｇ_2k＝Ｇ_2k+1＝Ｇ_2k+2＝Ｇ_2k+3＝…となり、同期減算回路２２の出力には回線占有信号は相殺されて表れない。
【００２０】
そして、同期減算回路２２の出力が遅延乗算回路２６により遅延乗算（２Ｔ）されると、その出力は、ｋ番目の前半変調区間では情報信号はＳ_k-1 ・Ｓ_k 、後半変調区間では（−Ｓ_k-1 ）・（−Ｓ_k ）、（ｋ＋１）番目の前半変調区間ではＳ_k ・Ｓ_k+1 、（ｋ＋１）番目の後半変調区間では（−Ｓ_k ）・（−Ｓ_k+1 ）となって、単位変調区間毎に情報信号Ｓ_k-1 ・Ｓ_k やＳ_k ・Ｓ_k+1 を得ることができる。Ｓ_k ・Ｓ_k+1 ＝１であれば、Ｓ_k とＳ_k+1 は同じ値（１と１、または−１と−１）であるので、１単位変調区間前に受信したデジタルデータが例えば０とすると、現在の単位変調区間で受信したデジタルデータは０であり、Ｓ_k ・Ｓ_k+1 ＝−１であれば、Ｓ_k とＳ_k+1 は異なる値（１と−１、または−１と１）であるので、１単位変調区間前に受信したデジタルデータが例えば０とすると、現在の単位変調区間で受信したデジタルデータは１である。
【００２１】
復調部の回線占有信号復調系において、バンドパスフィルタ２１の出力が遅延乗算回路３３により遅延乗算（１Ｔ）されると、その出力は、ｋ番目の前半変調区間ではＧ_2k-1（Ｓ_k ＋Ｇ_2k）、後半変調区間では（Ｓ_k ＋Ｇ_2k）Ｇ_2k+1、（ｋ＋１）番目の前半変調区間ではＧ_2k+1（Ｓ_k+1 ＋Ｇ_2k+2）、（ｋ＋１）番目の後半変調区間では（Ｓ_k+1 ＋Ｇ_2k+2）Ｇ_2k+3となる。Ｇ_2k+i・Ｓ_k+j は、Ｓ_k+j がスペクトラム拡散信号であるので、拡散利得分減衰し、ほぼ０となって消去される。そして、前述したように、回線占有信号については、単位変調区間が変わっても常に同じ値であり、すなわち、Ｇ_2k＝Ｇ_2k+1＝Ｇ_2k+2＝Ｇ_2k+3＝…となるので、遅延乗算回路３３の出力により常に回線占有信号が２乗の形で得られる。
【００２２】
本実施形態によれば、情報信号復調系にて、常に単位変調区間の半分前との差をとることによって、回線占有信号に影響されることなく情報信号を抽出することができる。
【００２３】
また、回線占有信号復調系にて、情報信号がスペクトラム拡散されていることによって、情報信号の影響を殆ど受けることなく、回線占有信号を検出することができる。
【００２４】
本発明は、電力線を通信回線として利用する場合のみならず、通信のための専用線を通信回線として使用する場合にも適用することができる。その場合には、送信局と受信局との間で公知の方法により同期をとり、単位変調区間としては時間により設定することが必要である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明によれば、情報信号の搬送波と同じ搬送波からなる回線占有信号を、単位変調区間の前半変調区間と後半変調区間に狭帯域にて伝送すると共に、情報信号をスペクトル拡散により広帯域にて前半変調区間のみに伝送し、後半変調区間では情報信号の伝送を休止するようにしたから、回線占有信号専用の検出回路を必要とせず、コスト的に有利にすることができる。
【００２６】
また、請求項２記載の本発明によれば、回線占有信号を発信してから情報信号を発信するまでの間隔を、局毎に異なるようにしたから、複数の送信局が同時に回線占有信号を発信した場合でも、情報信号の衝突を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である電力線搬送方法における情報信号と回線占有信号の注入の区間を示す図である。
【図２】図１に示される方法を実施するための局の変調部の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示される方法を実施するための局の復調部の一例を示すブロック図である。
【図４】図２の変調部及び図３の復調部における情報信号及び回線占有信号の送信及び受信の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 電力線電圧波
２ 情報信号
３ 回線占有信号
４ 搬送波発生回路
５ 拡散系列発生回路
６，１８ 乗算器
７ 搬送波制御回路
８ 回線占有信号発生回路
１０ 加算器
１１ 注入回路
１３ 情報信号注入タイミング生成回路
１４ 情報信号注入スイッチ
１６ 排他的オア回路
１７ ２Ｔ移相回路
２１ バンドパスフィルタ
２２ 同期減算回路
２６ 遅延乗算回路（２Ｔ）
３３ 遅延乗算回路（１Ｔ）
３５ 回線占有信号検出回路
３６ 回線占有禁止回路

Claims (2)

1. 送信局が通信回線の占有状況を確認した後に情報信号を発信する通信方法において、単位変調区間を前半変調区間と後半変調区間に区分し、送信局では、前記情報信号の搬送波と同じ搬送波からなる回線占有信号を前記前半変調区間と後半変調区間に狭帯域にて伝送すると共に、前記情報信号をスペクトル拡散により広帯域にて前記前半変調区間のみに伝送し、前記後半変調区間では前記情報信号の伝送を休止し、受信局では、情報信号復調系にて、前記単位変調区間の半分前との差をとる同期減算によって前記回線占有信号を相殺し、回線占有信号復調系にて、前記単位変調区間の半分前を乗算する遅延乗算によって前記情報信号成分を消去するようにしたことを特徴とする回線占有信号を用いる通信方法。
2. 前記回線占有信号を発信してから前記情報信号を発信するまでの間隔を、局毎に異なるように予め設定し、回線占有信号を発信した後も他局の情報信号を受信した時には情報信号の発信を中止するようにしたことを特徴とする請求項１記載の回線占有信号を用いる通信方法。

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