JP3744435B2 - 電力線搬送通信用モデム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線を介した電力線ネットワークを利用して通信を行う電力線搬送通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力線を利用してデータ通信を行う電力線搬送通信システムが知られている。この電力線搬送通信システムでは、柱上トランスから分配される配電線ネットワーク（サブネットという）に、複数の端末が接続される。各端末は、各戸ごとに対応している。
端末と配電線とをつなぐ端末モデムの入出力インピーダンスは、配電線の特性インピーダンスに合わせるのが望ましい。ところが、電力線搬送通信システムでは、データ通信を行うために線路が設計されていないため、配電線の特性インピーダンスが一定値をとらないことが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような配電線に対して端末モデムを接続すると、インピーダンスのミスマッチが生じ、信号の反射が起こる。さらに、複数の端末モデムを接続すると配電線の通過特性も変化する。この変化に伴い、これまで通信可能であった端末モデムが、通信品質が劣化したり、通信できなくなったりすることが生じる。
図１は、電力線搬送通信システム図であり、配電線１３に複数の端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃが接続されている。親局は、通常、インターネットなど上位のネットワークにつながれていて、光ファイバ１４を通して当該電力線搬送通信システムにつながる。いま、親局と端末モデム１ａとが通信しており、この通信中に、端末モデム１ｂが新たに通信を要求する場合を想定する。
【０００４】
端末モデム１ｂが接続されることにより、配電線１３の通過特性が変化し、この影響で親局と端末モデム１ａとの通信品質が劣化し、最悪の場合は、親局と端末モデム１ａとが通信できなくなる。
さらに、端末モデム１ｃが接続されると、配電線の伝送特性はさらに複雑に変化し、親局と端末モデム１ａ，１ｂとの通信に影響を当たる。
抜本的な解決策は、配電線の特性インピーダンスを規格化することであるが、既設の配電線にこれを要求することは、コスト等の面から現実的でない。
【０００５】
そこで、本発明は、接続される端末の数の多少に拘らず、良好な通信を維持することのできる電力線搬送通信用モデムを実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の電力線搬送通信用モデムは、入出力周波数を時間的に変化させることのできる周波数調整手段を有し、前記周波数調整手段は、通信のために指定されたタイムスロットにおいて、入出力周波数を、指定された周波数を通過可能に、かつ指定されない周波数を通過できないように設定することができるものであり、指定されないタイムスロットにおいては、入出力インピーダンスを、マッチングのとれた状態よりも高い値にするものである（請求項１）。この発明の前提として、電力線搬送通信システムは、時分割多重通信及び周波数分割多重通信ができることが必要である。
【００１０】
この構成によれば、入出力周波数を時間可変にしたことにより、指定されたタイムスロットにおいて、入出力周波数を、指定された周波数に設定することができる。したがって、電力線搬送通信用モデムは、通信するときは、他の電力線搬送通信用モデムと競合することがないので、いつも通信品質が良好な状態になる最適な入出力インピーダンスで通信することができる。この結果、最良の状態の通信を維持することができる。
「マッチングのとれた状態」とは、通信品質が良好な状態、例えば入力信号をモニターしながら、入力信号のレベルがもっとも高くなる状態、受信符号の誤り率がもっとも低くなる状態などである。
また、指定されないタイムスロットにおいては、入出力インピーダンスを、前記マッチングのとれた状態よりも高い値にすることにより、電力線ネットワークにつながる他の電力線搬送通信用モデムの通信に影響を与えないようにできる。
【００１１】
前記周波数調整手段の具体例として、通過させる周波数の異なる複数の周波数フィルターを用いて、指定されたタイムスロットにおいて、指定された周波数を通過させる周波数フィルターに切り換えるものであってもよい（請求項２）。
また、本発明の電力線搬送通信用モデムは、通過させる周波数の異なる複数の周波数フィルターを切り替えることで、入出力周波数を時間的に変化させることのできる周波数調整手段を有し、前記周波数調整手段は、通信のために指定されたタイムスロットにおいて、指定された周波数を通過させる周波数フィルターに切り替えることができるものである（請求項３）。
前記周波数調整手段によって設定される入出力インピーダンスは、指定されないタイムスロットにおいて、通信品質が良好な状態になる値よりも高い値とすることが好ましい（請求項４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、電力線搬送通信システム図である。柱上トランス１２の２次側の配電線１３に複数の端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・が接続されている。なお、柱上トランス１２の１次側の配電線１１は通常、３相式であり、柱上トランス１２の２次側の配電線１３は単相３線式であるが、図１では、簡単のため、配電線の数をそれぞれ１本のみ描いている。
【００１３】
親局は、通常、インターネットなど上位のネットワークにつながれていて、光ファイバー１４、Ｏ／Ｅ変換装置１５、親モデム１６を通して当該配電線１３につながっている。親モデム１６と配電線１３との接続形態を詳しく言うと、通信回線に単相３線式の電圧線及び中性線を用いるのなら、端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・は、当該電圧線及び中性線に接続される。単相３線式の両電圧線を用いるのなら、端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・は、当該両電圧線に接続される。
【００１４】
この電力線搬送通信システムでは、親局と各端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・との通信チャンネルは、データ通信用の主チャンネルと、制御用の副チャンネルとに周波数分割されている。主チャンネルは、さらに時分割多重により、通信する端末モデムの数に応じて複数のスロット（例えば通信する端末モデムの数がＮなら、Ｎスロット）に分割可能になっている。
各端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・にはインピーダンス調整回路が付属している。このインピーダンス調整回路は、モデムの入出力インピーダンスを変化させる機能を有する。
【００１５】
さらに詳しくいうと、インピーダンス調整回路は、モデムの入出力インピーダンスを無限大に近い値（以下「ハイインピーダンス」という）からそれより低い値に段階的に変化させることができる。
この入出力インピーダンスの変化は、例えば、端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃ，・・の入出力端子に並列に接続される抵抗器の抵抗値をスイッチで切り換えることにより行うことができる。変化スピードの速い可変抵抗器を使って連続的に変化させてもよい。
【００１６】
いま、親局と端末モデム１ａが通信しており、両者の通信中に端末モデム１ｂを接続することを想定する。端末モデム１ｂのユーザが端末モデム１ｂの電源を投入する時点では、端末モデム１ｂのインピーダンス調整回路は、モデムの入出力インピーダンスをハイインピーダンスにしている（初期状態）。
端末モデム１ｂは、制御用の副チャンネルを使って、親局に通信要求信号を要求して、親局から通知されるのを待つ。
【００１７】
その後、親局から時分割された1つの通信スロットが割り当てられると、端末モデム１ｂは、この割り当てスロットの期間中のみ、端末モデム１ｂの入出力インピーダンスを上記初期状態から下がったある値に設定する。割り当てスロット以外の期間では、ハイインピーダンスに設定する。前記「ある値」は、端末モデム１ｂの入出力インピーダンスを変化させて、もっともよい状態（例えば入力される信号のレベルがもっとも大きくなる状態）で通信できる入出力インピーダンスを見つけて、それに固定すればよい。このときのマッチングのとれたインピーダンスを、以下「ローインピーダンス」という。
【００１８】
なお、親局が端末モデム１ｂに通信スロットを割り当てるとき、端末モデム１ａと通信していた通信スロットの位置や幅を変更する必要がある。このときは、親局から、もともと通信をしていた端末モデム１ａに対しても通信スロット割り当て変更通知が送られる。
図２は、各端末モデムの入出力インピーダンスの時間的変化を説明するためのグラフである。端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃが通信していることを想定している。各端末モデム１ａ，１ｂ，１ｃのためにタイムスロットｔa，ｔb，ｔcが割り当てられている。端末モデム１ａは割り当てられたタイムスロットｔaの期間のみ入出力インピーダンスをローインピーダンスに設定し、割り当てられていない他の期間はハイインピーダンスに設定する。端末モデム２，３も同様である。
【００１９】
このように各端末モデムは、割り当てられた期間のみローインピーダンスにするため、他の端末モデムが親局と通信するときに支障を与えることがない。
次に、他の実施形態を説明する。
いままでの例では、親局と各端末モデムとの通信を時分割多重方式とし、端末モデム数に応じてタイムスロットを分割して割り当てていた。この方式では、端末モデム数が増えるごとに割り当てられるタイムスロット幅が短くなるので、送信できるデータの伝送速度が低下し、データの遅延が問題になることがある。
【００２０】
そこで、タイムスロットに分割するとともに、周波数を分割して割り当てる。つまり時分割多重方式と周波数分割多重方式を同時に併用する。
この実施形態では、端末モデムに、周波数調整回路を設置する。この周波数調整回路は、親局からの制御用の信号に従って、通過周波数ごとにモデムの入出力インピーダンスを変化させる機能を有する。
図３は、周波数調整回路の機能ブロック図である。端末モデムモデムに、インピーダンス調整回路としてのオンオフスイッチ１７ａ〜１７ｃと、周波数調整回路としての複数のバンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃとが接続されている。
【００２１】
図４は、バンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃの通過特性図である。バンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃの通過周波数ｆ1，ｆ2，ｆ3は、バンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃごとにそれぞれ異なっている。バンドパスフィルタBPFａ〜BPFｃは、設定された通過周波数に対しては、マッチングのとれたローインピーダンス端末として働くので、バンドパスフィルタを切り換えることは、インピーダンスを切り換えることと等価である。図４の縦軸の単位を「インピーダンス」としたのは、この意味である。
【００２２】
端末モデムが親局に対して通信スロット割り当てを要求すれば、親局は、周波数及びタイムスロットを特定して端末モデムに割り当てる。
図５は、各端末モデムのスイッチ制御マネージメントを図解した図である。端末モデム１ａに着目すると、タイムスロットｔaでは、端末モデム１ａは周波数ｆ3を用いる。タイムスロットｔbでは通信しない。タイムスロットｔcでは周波数ｆ2，ｆ3を用いる。端末モデム１ｂは、タイムスロットｔaでは周波数ｆ2を用い、タイムスロットｔbでは周波数ｆ3を用いる。タイムスロットｔcでは通信しない。
【００２３】
このように、各端末モデムは、割り当てられた周波数及びタイムスロットのみローインピーダンスにするため、他の端末モデムが親局と通信するときに支障を与えることがない。
この図３〜図５の実施形態は、図２の実施形態のような時間分割のみの場合と異なり、時間と周波数とで分割している。これにより、図２の実施形態と比べて使用できるチャンネル数が増えるので、送信したい信号の高速伝送が可能となり、データの遅延時間を調整できる。したがってリアルタイムを必要とする画像伝送や電話における声の遅延問題が解決できる。
【００２４】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、周波数フィルターは、指定された周波数の信号を通過させることができればよいので、バンドパスフィルタ以外にハイパスフィルターやローパスフィルタを用いてもよい。
その他、本発明の範囲内において種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力線搬送通信システム図である。
【図２】各端末モデムの入出力インピーダンスの時間的変化を説明するためのグラフである。
【図３】周波数調整回路の機能ブロック図である。
【図４】バンドパスフィルタの通過特性図である。
【図５】各端末モデムのスイッチ制御マネージメントを図解した図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ 端末モデム
１１ 配電線（一次側）
１２ 柱上トランス
１３ 配電線（二次側）
１４ 光ファイバー
１５ Ｏ／Ｅ変換装置
１６ 親モデム
１７ａ〜１７ｃ オンオフスイッチ

Claims (4)

1. 配電線を介した電力線ネットワークを利用して通信を行う電力線搬送通信システムに用いられる電力線搬送通信用モデムであって、
   入出力周波数を時間的に変化させることのできる周波数調整手段を有し、
   前記周波数調整手段は、通信のために指定されたタイムスロットにおいて、入出力周波数を、指定された周波数を通過可能に、かつ指定されない周波数を通過できないように設定することができるものであり、指定されないタイムスロットにおいては、入出力インピーダンスを、マッチングのとれた状態よりも高い値にするものであることを特徴とする電力線搬送通信用モデム。
2. 前記周波数調整手段は、通過させる周波数の異なる複数の周波数フィルターを有し、
   指定されたタイムスロットにおいて、指定された周波数を通過させる周波数フィルターに切り換えることができるものである請求項１記載の電力線搬送通信用モデム。
3. 配電線を介した電力線ネットワークを利用して通信を行う電力線搬送通信システムに用いられる電力線搬送通信用モデムであって、
   通過させる周波数の異なる複数の周波数フィルターを切り替えることで、入出力周波数を時間的に変化させることのできる周波数調整手段を有し、
   前記周波数調整手段は、通信のために指定されたタイムスロットにおいて、指定された周波数を通過させる周波数フィルターに切り替えることを特徴とする電力線搬送通信用モデム。
4. 前記周波数調整手段によって設定される入出力インピーダンスは、指定されないタイムスロットにおいて、通信品質が良好な状態になる値よりも高い値である請求項３記載の電力線搬送通信用モデム。

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