JP4299607B2 - 電力線通信用受信機 - Google Patents

Description

本発明は、配線を伝送路に利用した電力線通信に関し、特に、配線を伝送する通信信号に基づく該配線から放射された電波を受信する電力線通信用受信機に関する。

近年、通信技術の進展により様々な技術分野でネットワーク化が進んでおり、建物内の様々な機器がネットワークに接続されつつある。これら機器をネットワークに接続しこれら機器を有機的に連携運転することによって、さらに建物外のネットワークとこの建物内のネットワークとを相互接続して外部の通信端末からこれら機器に運転を指示することによって、省エネルギーや遠隔制御などに対応すると共に安全で快適な暮らしを提供しようとするものである。これら機器は、ネットワークを通じて通信信号を相互に送受信するが、通信信号の伝送方法の一つにこれら機器に電力を供給する配線を利用した電力線通信がある。この電力線通信は、既設の配線を利用することから新たな伝送路を布設する必要がないという利点がある。そして、そのために、導入に伴う初期費用がその分低廉であり、建物の美観も損ねない、という利点もある。

図６は、従来の電力線通信システムの構成を示す図である。図６において、従来の電力線通信システム１００は、電力線通信を行う電力線通信用機器１０と、受電及び電力線通信信号を送受信するために電力線通信用機器１０が接続されるコンセント１１と、コンセント１１や照明器具等の各種機器（不図示）まで主に電気を導くための屋内配線分岐線Ｌと、一般電気事業者の配電系統から電力メータ（不図示）で受電した電気を導く屋内配線母線ＬＭを各屋内配線分岐線Ｌ（例えばＬ１、Ｌ２、Ｌ２’、Ｌ３）に分岐する分電盤１２とを備えて構成される。

一般に配電系統から分電盤１２までは、１本の中性線Ｍ１（不図示）及び中性線Ｍ１と１００Ｖの電位差がある２本の電圧線Ｍ２、Ｍ３（不図示）からなる単相３線式で給電され、屋内配線母線ＬＭと屋内配線分岐線Ｌとは、分電盤１２において、中性線Ｍ１と電圧線Ｍ２との線間１００Ｖ、中性線Ｍ１と電圧線Ｍ３との線間１００Ｖ、及び、電圧線Ｍ２と電圧線Ｍ３との線間２００Ｖの３組の組み合わせのうちの何れかで接続される。コンセント１１は、一般にこれに接続される負荷の使用態様等を考慮して建築物の屋内各所に複数設けられる。図６には、部屋Ａにコンセント１１−ａ、１１−ｂ、１１−ｄの３個が設置され、部屋Ｂにコンセント１１−ｃの１個が設置される例が示されている。また、屋内配線分岐線Ｌは、一般に給電の管理区分に応じて複数布設される。図６には、分電盤１２からコンセント１１−ｄに至る屋内配線分岐線Ｌ１と、分電盤１２からコンセント１１−ａに至る屋内配線分岐線Ｌ２及び屋内配線分岐線Ｌ２から分岐してコンセント１１−ｂに至る屋内配線分岐線Ｌ２’と、分電盤１２からコンセント１１−ｃに至る屋内配線分岐線Ｌ３との３本が布設されている例が示されている。

図６では、電力線通信用機器１０−ａは、コンセント１１−ａに接続され、電力線通信用機器１０−ｂは、コンセント１１−ｂに接続され、そして、電力線通信用機器１０−ｃは、コンセント１１−ｃに接続されており、これら各電力線通信用機器１０は、各屋内配線分岐線Ｌを通信信号の伝送路として用いて相互に電力線通信を行う。

また、電力線通信に関する文献として例えば、特許文献１がある。図７は、特許文献１に記載の電力線通信システムの構成及び中継装置の構成を示す図である。図７（Ａ）は、電力線通信システムの構成を示し、図７（Ｂ）は、中継装置の構成を示す。

図７（Ａ）において、特許文献１に記載の電力線通信システム２００は、電源１０１と、電源１０１からの電気を導く電力線幹線１０３と、電力線幹線１０３からブレーカ１０２−ａを介して分岐する電力線支線１０３−ａと、電力線幹線１０３からブレーカ１０２−ｂを介して分岐する電力線支線１０３−ｂと、電力線幹線１０３に接続する端末機１０４と、電力線支線１０３−ａに接続すると共に負荷１０５−ａを制御する端末機１０４−ａと、電力線支線１０３−ａに接続すると共にセンサ１０６−ａを制御するバックアップ電源付きセンサ端末機１４１−ａと、電力線支線１０３−ｂに接続すると共に負荷１０５−ｂを制御する端末機１０４−ｂと、電力線支線１０３−ｂに接続すると共にセンサ１０６−ｂを制御するバックアップ電源付きセンサ端末機１４１−ｂと、電力線幹線１０３、電力線支線１０３−ａ及び電力線支線１０３−ｂにそれぞれ接続する中継装置１０７−ｃ、中継装置１０７−ａ及び中継装置１０７−ｂとを備えて構成される。

図７（Ｂ）において、中継装置１０７は、無線信号を送受信するアンテナ１７１と、アンテナ１７１で受信した電波を無線信号に復調する無線復調手段１７２と、無線復調手段１７２で復調した無線信号を電力線通信用の信号に変換する無線・電力線信号変換手段１７３と、無線・電力線信号変換手段１７３の出力を電力線通信信号に変調して電力線幹線１０３又は電力線支線１０３−ａ、１０３−ｂに送信する変調手段１７４と、電力線幹線１０３又は電力線支線１０３−ａ、１０３−ｂから受信した電力線通信信号を復調する復調手段１７９と、復調手段１７９で復調した信号を無線通信用の信号に変換する電力線・無線信号変換手段１７８と、電力線・無線信号変換手段１７８の出力を変調してアンテナ１７１に出力する無線変調手段１７７と、これら無線・電力線信号変換手段１７３、電力線・無線信号変換手段１７８、変調手段１７４及び復調手段１７９を制御する制御手段１７６と、中継すべき端末機１０４又はセンサ端末機１４１のアドレス、及び、電力線通信信号を受信したことを示すフラグを記憶する記憶手段１７５とを備えて構成される。電力線通信信号を受信した際には、中継装置１０７は、記憶手段１７５にフラグを立てると共に、当該電力線通信信号の送信元アドレスが記憶手段１７５に記憶されているアドレスと一致すると常にこの電力線通信信号を無線信号に変換してアンテナ１７１より空中に放射する。一方、無線信号を受信した際には、中継装置１０７は、記憶手段１７５にフラグが立っていないと、この無線信号を電力線通信信号に変換して当該中継装置１０７が接続する電力線幹線１０３又は電力線支線１０３−ａ、１０３−ｂに送信する。

このような構成によって特許文献１に記載の電力線通信システム２００は、電力線通信用の機器である各端末機１０４及び各センサ端末機１４１が相互に電力線通信を行うが、ブレーカ１０２が遮断状態になって物理的に伝送媒体（電力線幹線１０３及び電力線支線１０３−ａ、１０３−ｂ）が切断されたために、端末機１０４と各センサ端末機１４１との間で電力線通信を行い得ない場合に、各中継装置１０７が無線中継することによって端末機１０４と各センサ端末機１４１との間の通信を可能としている。
特開平１０−２７６１２１号公報

ところで、電力線通信では、図６を見ると分かるように、電力線通信用機器１０−ａと電力線通信用機器１０−ｂとのように同一の屋内配線分岐線Ｌ２、Ｌ２’に接続されている場合には、伝送距離が比較的短いので伝送ロスや伝送中に乗るノイズの影響が少なく、また、上述の３組のうちの何れか１つの組み合わせとなり異なる組み合わせ（異相）となることもない。このため、このような状況の電力線通信用機器１０−ａと電力線通信用機器１０−ｂとは、良好に電力線通信を行うことができる。しかしながら、電力線通信用機器１０−ａと電力線通信用機器１０−ｃとのように異なる屋内配線分岐線Ｌ２、Ｌ３に接続されている場合には、屋内配線分岐線Ｌ３に送受信された通信信号は分電盤１２を介して屋内配線分岐線Ｌ２に受送信されるため、伝送距離が比較的長くなるので伝送ロスや伝送中に乗るノイズの影響が大きく、また、屋内配線分岐線Ｌ２の組み合わせと屋内配線分岐線Ｌ３の組み合わせとは異なる（異相）ことも多い。例えば、屋内配線分岐線Ｌ２の組み合わせが中性線Ｍ１と電圧線Ｍ２との組であって屋内配線分岐線Ｌ３の組み合わせが中性線Ｍ１と電圧線Ｍ３との組である場合である。このため、このような状況の電力線通信用機器１０−ａと電力線通信用機器１０−ｃとは、物理的距離が近い場所にあるにもかかわらず、良好に電力線通信を行うことができない場合があった。

特に、ビルでは、フロアが比較的広いことから、多数の屋内配線分岐線で給電されるために、そして、それら屋内配線分岐線が長くなるために、さらに、各フロアの屋内配線分岐線Ｌが屋上や地下に設置される受電設備からフロアごとに設置される分電盤を介して配線されるために、電力線通信用機器が電力線通信を良好に行うことができない場合がよりあった。

また、集合住宅等では、各戸が相互に電力線通信を行いたいという要望もあるが、従来のシステムでは、各戸は、屋内配線分岐線、分電盤、屋内配線母線、電力メータ及び配電系統を介して電力線通信を行うことになるので、上述の問題が同様に生じる。

一方、特許文献１に記載の中継装置は、ブレーカの作動状態に関わらず電力線幹線１０３又は電力線支線１０３−ａ、１０３−ｂから通信信号を受信した場合に常にその通信信号を空中に放射するため、復調手段１７９、電力線・無線信号変換手段１７８及び無線変調手段１７７から構成される無線送信手段が必要であり、さらに、常に通信信号が空中に放射されるからアンテナ１７１からも通信信号が受信されるので、フラグを立てたる処理やこのフラグに応じてアンテナ１７１から受信した通信信号を処理する制御手段も必要である。このため、中継装置１０７が複雑な回路構成となる。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、伝送ロスが大きい場合や異相となった場合やノイズが多い場合等でも、配線を伝播する通信信号を有効に利用することによって電力線通信用機器に電力線通信を行わせしめる電力線通信用受信機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る電力線通信用受信機は、電力を供給する第１配線から放射される前記第１配線を伝送する通信信号に基づく電波を受信するアンテナと、前記アンテナで受信した電波に基づく通信信号を電力に重畳して出力する出力回路と、電力を供給する第２配線に接続するためのプラグと、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力するとともに、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号のうち該電力を通過させると共に該通信信号を遮断する回路であって、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力するか、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号のうち該電力を通過させると共に該通信信号を遮断するか、を選択的に行う回路であって、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力する場合において、その通過周波数帯域を高域側に伸ばして該通信信号の周波数帯域を含む分離・通過回路と、前記プラグを介して入力される通信信号の劣化状態に応じて前記第２配線から前記通信信号の内容を得るに充分な通信信号が得られる場合には、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力させる第１制御信号を前記分離・通過回路に出力するともに前記出力回路の出力が前記分離・通過回路の出力に重畳しないようにさせる第２制御信号を前記出力回路に出力する一方、前記プラグを介して入力される通信信号の劣化状態に応じて前記第２配線から前記通信信号の内容を得るに充分な通信信号が得られない場合には、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号のうち該電力を通過させると共に該通信信号を遮断させる第３制御信号を前記分離・通過回路に出力するとともに前記出力回路の出力が前記分離・通過回路の出力に重畳するようにさせる第４制御信号を前記出力回路に出力する制御回路とを備える。

また、アンテナで受信した電波に基づく通信信号の波形が劣化している場合にも適切な通信信号を電力線通信用受信機に接続される電力線通信用機器に出力する観点から、上述の電力線通信用受信機において、前記出力回路は、前記アンテナで受信した電波から通信信号を再生する受信回路と、前記受信回路で再生した通信信号を電力に重畳して出力する結合回路とを備える。

さらに、所要強度の通信信号を電力線通信用受信機に接続される電力線通信用機器に出力する観点から、上述のこれら電力線通信用受信機において、前記出力回路は、入力を増幅する増幅器を前記結合回路の入力側にさらに備える。

また、上述のこれら電力線通信用受信機において、前記結合回路は、前記通信信号の周波数帯域を通過周波数帯域に含むバンドパスフィルタである。

このような構成の電力線通信用受信機は、第２配線から通信信号の内容を得るに充分な通信信号が得られない場合でも、第１配線から放射される第１配線を伝送する通信信号に基づく電波から通信信号を得ることができる。そして、このような構成の電力線通信用受信機は、よりＳＮ比の良好な通信信号を出力することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
図１は、第１の実施形態における電力線通信システムの一構成例を示す図である。図２は、第１の実施形態における電力線通信用受信機の構成を示すブロック図である。図３は、結合回路及び分離回路のゲイン・周波数特性を示す図である。

図１において、第１の実施形態における電力線通信システム１は、電力線通信用機器１０と、コンセント１１と、屋内配線分岐線Ｌと、分電盤１２と、電力線通信用受信機３０とを備えて構成される。

電力線通信用機器１０は、配線を伝送路として用いることによって通信信号を送受信する電力線通信用の送受信機部分を少なくとも備える機器であって、電気をエネルギー源として稼動する機器部分をさらに備えてもよい。この機器部分は、電力線通信用機器１０が提供する機能によって決定され、例えば、照明器具及び空調装置等のオフィス環境や住戸環境を調整する調整装置、監視カメラ、インターホン、住宅情報盤及び電気錠装置等の住戸設備、テレビジョン、ビデオテープレコーダ、ＤＶＤレコーダ及び洗濯機等の家庭電化製品、コンピュータ等の情報処理装置、電話機及びファクシミリ装置等の通信機器、煙センサ、温度センサ、照度センサ及び防犯センサ等のセンサ、そして、脈拍計、体温計、血中酸素濃度計及び心電図計等の医療機器等である。なお、電力線通信用機器１０が電力線通信用の送受信機部分のみを備える場合には、調整装置や住戸設備等が電力線通信を行えるようにするアダプタとしての役割を果たす。

コンセント１１は、電力線通信用機器１０や電力線通信用受信機３０が屋内配線分岐線Ｌに接続するために、プラグを差し込むプラグ差込口である。コンセント１１は、一般にこれに接続される負荷の使用態様や設置される空間の使用用途等を考慮して、住戸やビル等の建築物における屋内各所に複数設けられる。図１には、図６と同様に、部屋Ａにコンセント１１−ａ、１１−ｂ、１１−ｄの３個が設置され、部屋Ｂにコンセント１１−ｃの１個が設置される例が示されている。

屋内配線分岐線Ｌは、受電設備である電力メータ（不図示）で一般電気事業者の配電系統から受電した電気を、コンセント１１や照明器具等の各種機器（不図示）等が設置される屋内各所まで導く導体線であり、配線の一例である。屋内配線分岐線Ｌは、一般に給電の管理区分に応じて複数布設される。屋内配線分岐線Ｌは、図１には、図６と同様に、分電盤１２からコンセント１１−ｄに至る屋内配線分岐線Ｌ１と、分電盤１２からコンセント１１−ａに至る屋内配線分岐線Ｌ２及び屋内配線分岐線Ｌ２から分岐してコンセント１１−ｂに至る屋内配線分岐線Ｌ２’と、分電盤１２からコンセント１１−ｃに至る屋内配線分岐線Ｌ３との３本が布設されている例が示されている。

分電盤１２は、電力メータで受電した電気を複数に分配する場合に、屋内配線母線ＬＭを複数の屋内配線分岐線Ｌに接続する分岐装置である。また、必要に応じて、屋内配線母線ＬＭは、配線用遮断器（ブレーカ）を介して各屋内配線分岐線Ｌに接続される。

電力線通信用機器１０は、屋内配線分岐線Ｌから電力供給を受けると共に屋内配線分岐線Ｌを通信信号の伝送路として利用するために、通常は、電力線通信用機器１０−ｂや電力線通信用機器１０−ｃのように、コンセント１１に直接接続されるが、より確実に通信信号を受信する観点から、電力線通信用機器１０−ａのように、電力線通信用受信機３０を介してコンセント１１に接続される。

第１の実施形態における電力線通信用受信機３０は、屋内配線分岐線Ｌから放射される屋内配線分岐線Ｌを伝送する通信信号に基づく電波２０を受信すると共に、受信した電波から通信信号を再生して再生した通信信号を電力線通信用機器１０に出力する装置である。以下、電力線通信用受信機３０の構成について詳細に説明する。

図２において、電力線通信用受信機３０は、アンテナ３１と、再生出力回路３２と、電源回路３５と、コンセント３６と、分離回路３７と、プラグ３８とを備えて構成される。

プラグ３８は、屋内配線分岐線Ｌのコンセント１１に差し込む差込栓であって、屋内配線分岐線Ｌより電力を取り込むと共に屋内配線分岐線Ｌに通信信号が伝送されている場合にはこの通信信号も取り込む。プラグ３８は、分離回路３７に接続される。

分離回路３７は、プラグ３８から入力された電力及び通信信号のうち、電力を通過すると共に通信信号を遮断する回路であり、例えば、電力の周波数を含む周波数帯域を通過させると共に通信信号の周波数帯域を含む周波数帯域を遮断するローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。図３（ｂ）は、分離回路３７のゲイン・周波数特性を示す図であり、その横軸は周波数であり、縦軸はゲイン［ｄＢ］である。ＬＰＦの遮断周波数（カットオフ周波数）ｆｃは、図３（ｂ）に示すように電力の周波数ｆｐと通信信号の周波数帯域ｆｂとの間に設定される。通信信号の周波数帯域ｆｂがｆｓ１≦ｆｂ≦ｆｓ２であって電力の周波数ｆｐに対してｆｐ＜ｆｓ１の関係にある場合には、ＬＰＦの遮断周波数ｆｂは、ｆｐ＜ｆｃ＜ｆｓ１となるように設定される。即ち、ＬＰＦの通過周波数帯域Ｒ３に電力の周波数ｆｐが含まれるように設定され、通信信号の周波数帯域ｆｂがＬＰＦの遮断周波数帯域Ｒ４に含まれるように設定される。このようにＬＰＦの遮断周波数ｆｃを決定することにより、電力を通過させる共に通信信号を遮断することができる。また、分離回路３７によって、屋内配線分岐線Ｌ内の白色ガウスノイズ（ＡＷＧＮ）や高周波の狭帯域ノイズ等も遮断することができる。

ここで、電力の周波数ｆｐは、例えば、電力が商用電力の場合には、周波数５０Ｈｚ（東日本）又は６０Ｈｚ（西日本）である。信号通信の周波数帯域ｆｂは、電波法の規定によって決定され、例えば、通信速度が低速の電力線通信の場合には１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚである。

電源回路３５は、分離回路３７の出力から電力を取り込み、交流を直流に変換して再生出力回路３２に直流電源を供給する回路である。電源回路３５は、例えば、分離回路３７の出力から取り込んだ電力の電圧を所要の電圧に変換する変圧回路と、変圧回路の交流出力を整流する整流回路と、整流回路の脈流出力を直流に平滑する平滑回路とを備えて構成され、平滑回路の直流出力を負荷変動や温度変動等に対して安定化させて出力する安定化回路を必要に応じてさらに備えて構成される。変圧回路は、例えば、トランスを備えて構成され、整流回路は、例えば、ダイオードを備えた半端整流回路又は全波整流回路で構成される。平滑回路は、例えば、コンデンサを備えて構成され、安定化回路は、例えば、三端子レギュレータを備えて構成される。変圧回路の所要の電圧は、直流電源を供給する再生出力回路３２に印加すべき電圧値等に応じて決定される。

アンテナ３１は、屋内配線分岐線Ｌから放射された通信信号に基づく電波２０を受信し、受信した電波を電気に変換するエネルギー変換器であり、その出力は、再生出力回路３２に入力される。

再生出力回路３２は、アンテナ３１で受信した電波から通信信号を再生し該再生した通信信号を出力する回路であり、例えば、受信回路３２１と、増幅器（ＡＭＰ）３２２と、結合回路３２３とを備えて構成される。

受信回路３２１は、アンテナ３１の出力波形を屋内配線分岐線Ｌを伝送していた通信信号の波形に再生する回路であり、その出力は、ＡＭＰ３２２に入力される。受信回路３２１は、例えば、復調回路及び変調回路を備えて構成される。このように受信回路３２１によって通信信号を再生するので、より良好なＳＮ比で通信信号を電力線通信用機器１０に出力することができる。ＡＭＰ３２２は、受信回路３２１の出力を一定の増幅率で増幅する回路であり、その出力は、結合回路３２３に入力される。このようにＡＭＰ３２２を備えるのでアンテナ３１で受信した電波２０が微弱な場合でも所要のレベルで電力線通信用機器１０に出力することができる。

結合回路３２３は、ＡＭＰ３２２の出力における通信信号を分離回路３７の出力に重畳する回路であり、例えば、通信信号の周波数帯域を通過周波数帯域に含むバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の出力を分離回路３７の出力と接続することによって構成される。図３（ａ）は、結合回路のゲイン・周波数特性を示す図であり、その横軸は周波数であり、縦軸はゲイン［ｄＢ］である。図３（ａ）に示すように、ＢＰＦの低周波側遮断周波数ｆｃＬは、ｆｃＬ＜ｆｓ１となるように設定され、ＢＰＦの高周波側遮断周波数ｆｃＨは、ｆｓ２＜ｆｃＨとなるように設定される。即ち、ＢＰＦの通過周波数帯域Ｒ２に通信信号の周波数帯域ｆｂが含まれるように設定され、電力の周波数ｆｐがＢＰＦの遮断周波数帯域Ｒ１に含まれるように設定される。このようにＢＰＦの遮断周波数ｆｃＬ、ｆｃＨを設定することによって、通信信号の周波数帯域ｆｂを通過させると共に、通信信号の周波数帯域ｆｂ以外の周波数におけるノイズをカットすることができる。

なお、電源回路３５からの電力は、再生出力回路３２を上述のように構成した場合に、受信回路３２１及びＡＭＰ３２２に供給される。

コンセント３６は、電力線通信用機器１０のプラグが差し込まれる差込口である。コンセント３６には、分離回路３７から出力された電力に再生出力回路３２で再生された通信信号が重畳されて入力され、コンセント３６からこの通信信号が重畳された電力が電力線通信用機器１０に出力される。

そして、これらアンテナ３１、再生出力回路３２、電源回路３５、コンセント３６、分離回路３７及びプラグ３８の各部は、コンセント１１とデザイン上調和させると共に電力線通信用機器１０が接続し易くする観点から、テーブルタップ型の筐体に収容される。

次に、第１の実施形態の動作について説明する。
（第１の実施形態の動作）
このような構成において、電力線通信用機器１０−ｃが電力線通信用機器１０−ａに通信信号を送信すべく、電力線通信用機器１０−ｃは、コンセント１１−ｃを介して屋内配線分岐線Ｌ３に通信信号を送信する。通信信号は、屋内配線分岐線Ｌ３を分電盤１２の方向に伝送される一方、不平行な伝送線路を伝播するためアンテナ効果により、屋内配線分岐線Ｌ３から電波２０となって放射され、空中を伝播する。

屋内配線分岐線Ｌ３を伝送する通信信号は、分電盤１２を介して屋内配線母線ＬＭ、屋内配線分岐線Ｌ２及び屋内配線分岐線Ｌ１にそれぞれ分配される。また、インピーダンスに不整合が生じている等の要因がある場合には屋内配線分岐線Ｌ３に反射する。そして、屋内配線分岐線Ｌ２を伝送する通信信号は、さらに屋内配線分岐線Ｌ２’に一部が分配され、コンセント１１−ａを介して電力線通信用受信機３０に受信される。電力線通信用機器１０−ｃから屋内配線分岐線Ｌ３に送信された通信信号は、屋内配線分岐線Ｌ３、分電盤１２及び屋内配線分岐線Ｌ２による伝送ロス、屋内配線母線ＬＭや屋内配線分岐線Ｌ１、Ｌ２’への分配、及び、伝送中に乗るノイズ等によって、コンセント１１−ａを介して電力線通信用受信機３０に受信される通信信号のＳＮ比は、劣化したものとなる。あるいは、屋内配線分岐線Ｌ３の組み合わせと屋内配線分岐線Ｌ２の組み合わせとが異なって異相となる場合には、通信信号は、分電盤１２を介して屋内配線分岐線Ｌ２に伝送されない。

一方、屋内配線分岐線Ｌ３から放射された通信信号に基づく電波２０は、電力線通信用受信機３０のアンテナ３１に受信され、受信回路３２１で再生され、ＡＭＰ３２２で増幅され、結合回路３２３で分離回路３７から出力される電力に重畳される。本実施形態では、分離回路３７からは上述のように略電力成分のみが出力され、結合回路３２３からは上述のように略通信信号成分のみが出力されるので、ＳＮ比の良好な出力を得ることができる。そして、通信信号は、電力と共にコンセント３６から電力線通信用機器１０−ａに出力される。

このように本実施形態では、電力線通信用受信機３０が屋内配線分岐線Ｌから放射される通信信号に基づく電波２０を受信し、受信した通信信号を電力に再び重畳して電力線通信用機器１０に出力するので、電力線通信用機器１０間の伝送距離が長距離であったり異相であったたりした場合でも、電力線通信用機器１０間の電力線通信を確保することができる。このように本実施形態は、アンテナ効果により屋内配線分岐線Ｌより放射される通信信号に基づく通常利用されない電波２０を積極的に利用するものである。

また、電力線通信用機器１０には、通信信号が重畳された電力が供給されるので、電力線通信用機器１０は、コンセント１１にあたかも直接接続されているように見える。

次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第１の実施形態における電力線通信用受信機３０は、常にアンテナ３１から受信した通信信号を電力線通信用機器１０に出力する装置であるが、第２の実施形態における電力線通信用受信機４０は、アンテナ３１から受信した通信信号と屋内配線分岐線Ｌから受信した通信信号とを選択的に電力線通信用機器１０に出力する装置である。

図４は、第２の実施形態における電力線通信用受信機の構成を示すブロック図である。図５は、分離・通過回路のゲイン・周波数特性を示す図である。

第２の実施形態における電力線通信システムは、電力線通信用機器１０と、コンセント１１と、屋内配線分岐線Ｌと、分電盤１２と、電力線通信用受信機４０とを備えて構成される。第２の実施形態における電力線通信システムの構成は、第１の実施形態における電力線通信用受信機３０の代わりに電力線通信用受信機４０を用いる点を除き同一なのでその説明を省略する。

第２の実施形態における電力線通信用受信機４０は、屋内配線分岐線Ｌから放射される屋内配線分岐線Ｌを伝送する通信信号に基づく電波２０を受信すると共に、受信した電波から通信信号を再生した通信信号と屋内配線分岐線Ｌからの通信信号とを選択的に電力線通信用機器１０に出力する装置である。以下、電力線通信用受信機４０の構成について詳細に説明する。

図４において、第２の実施形態における電力線通信用受信機４０は、アンテナ３１と、再生出力回路３２と、電源回路３５’と、コンセント３６と、制御回路４１と、ノイズ検出回路４２と、分離・通過回路４３と、プラグ３８とを備えて構成される。第２の実施形態における電力線通信用受信機４０は、第１の実施形態における電力線通信用受信機３０に対して、電源回路３５及び分離回路３７に代えて電源回路３５’及び分離・通過回路４３をそれぞれ用い、制御回路４１及びノイズ検出回路４２をさらに備えることを除き同一なので、それら説明を省略し、相違点のみを以下に説明する。

電源回路３５’は、分離・通過回路４３の出力から電力を取り込み、交流を直流に変換して再生出力回路３２、制御回路４１及びノイズ検出回路４２に直流電源を供給すると共に、制御回路４１からの制御信号に応じて再生出力回路３２に供給する電力をオン・オフ（閉・開）する回路である。

分離・通過回路４３は、プラグ３８を介して屋内配線分岐線Ｌから入力された電力及び通信信号を制御回路４１の制御信号に応じてそのまま又は通信信号を遮断して出力する回路である。分離・通過回路４３は、例えば、制御回路４１の制御信号に応じて出力端子に接続する入力端子を切り替える２入力１出力スイッチ４３１と、プラグ３８から入力された電力及び通信信号のうち、電力を通過すると共に通信信号を遮断する分離回路４３２とを備え、２入力１出力スイッチ４３１の一方の入力端子ｃ、ｅには、プラグ３８から入力された電力及び通信信号がそのまま入力され、他方の入力端子ｄ、ｆには、プラグ３８から入力された電力及び通信信号が分離回路４３２を介して入力される。分離回路４３２のゲイン・周波数特性は、例えば、上述した図３（ｂ）に示す特性である（図５のカットオフ周波数ｆｃ１＝図３（ｂ）のカットオフ周波数ｆｃ）。このような分離・通過回路４３は、制御回路４１の制御信号に応じて出力端子ａ、ｂを入力端子ｃ、ｅにそれぞれ接続することによってプラグ３８から入力された電力及び通信信号がそのまま出力されると共に、制御回路４１の制御信号に応じて出力端子ａ、ｂを入力端子ｄ、ｆにそれぞれ接続することによってプラグ３８から入力された電力及び通信信号のうち通信信号が遮断されて電力が出力される。

ここで、分離・通過回路４３は、上述では、入力端子ｃ、ｅにはプラグ３８から入力された電力及び通信信号がそのまま入力されるように構成したが、通過周波数帯域Ｒ３を図５に一点鎖線で示すように高域側に伸ばして通信信号の周波数帯域ｆｂ（ｆｓ１≦ｆｂ≦ｆｓ２＜ｆｃ２）を含むような通過周波数帯域Ｒ５のＬＰＦを入力端子ｃ、ｅに接続するように構成してもよい。なお、ｆｃ２は、通過周波数帯域Ｒ５の場合におけるＬＰＦのカットオフ周波数である。このように構成することによって、通信信号の周波数帯域ｆｂよりも高域側にノイズが生じた場合にこのノイズをカットすることができるので、屋内配線分岐線Ｌより受信した通信信号を電力線通信用機器１０に出力する場合に、よりＳＮ比の良好な通信信号を出力することができる。

ノイズ検出回路４２は、プラグ３８と分離・通過回路４３との間に接続され、屋内配線分岐線Ｌからの通信信号のＳＮ比（signal-to-noise ratio）を検出する回路であり、検出結果は、制御回路４１に出力される。

制御回路４１は、ノイズ検出回路４２の検出結果に基づいて制御信号を電源回路３５’及び分離・通過回路４３に出力する回路であり、例えば、ＮＡＮＤ回路等を備えて構成した論理回路やマイクロプロセッサ等を備えたマイクロコンピュータである。制御回路４１は、例えば、屋内配線分岐線Ｌから受信した通信信号のＳＮ比が所要の誤り率以下を満たすＳＮ比以上である場合には、分離・通過回路４３からプラグ３８から入力された電力及び通信信号を出力させる第１の制御信号を分離・通過回路４３に出力すると共に、再生出力回路３２の出力が分離・通過回路４３の出力に重畳させない第２の制御信号を出力する。一方、屋内配線分岐線Ｌから受信した通信信号のＳＮ比が所要の誤り率以下を満たすＳＮ比未満である場合には、分離・通過回路４３からプラグ３８から入力された電力及び通信信号のうち通信信号を遮断する第３の制御信号を分離・通過回路４３に出力すると共に、再生出力回路３２の出力が分離・通過回路４３の出力に重畳するようにする電源回路３５’に第４の制御信号を出力する。

再生出力回路３２の出力が分離・通過回路４３の出力に重畳するか否かの許否は、本実施形態では、制御回路４１が電源回路３５’に制御信号を出力し、この制御信号に応じて電源回路３５’の再生出力回路３２への電力供給をオン・オフすることによって行う。このように構成することによって屋内配線分岐線Ｌからの通信信号を利用する場合には、再生出力回路３２で消費する電力をカットすることができ、節電することができる。

なお、再生出力回路３２の出力が分離・通過回路４３の出力に重畳するか否かの許否は、受信回路３２１又はＡＭＰ３２２の一方に供給される電力をオン・オフすることによって行ってもよい。あるいは、再生出力回路３２の出力が分離・通過回路４３の出力に重畳するか否かの許否は、アンテナ３１と再生出力回路３２との間に、受信回路３２１とＡＭＰ３２２との間に、ＡＭＰ３２２と結合回路３２３との間に、又は、再生出力回路３２の出力側に、スイッチを設けて該スイッチを制御回路４１がオン・オフすることによって行ってもよい。

次に、本実施形態の動作について説明する。
（第２の実施形態の動作）
このような構成において、電力線通信用機器１０−ｃが電力線通信用機器１０−ａに通信信号を送信すべく、電力線通信用機器１０−ｃは、コンセント１１−ｃを介して屋内配線分岐線Ｌ３に通信信号を送信する。通信信号は、屋内配線分岐線Ｌ３を分電盤１２の方向に伝送される一方、屋内配線分岐線Ｌ３から電波２０となって放射され、空間を伝播する。

この場合では、電力線通信用機器１０−ｃから屋内配線分岐線Ｌ３に送信された通信信号は、第１の実施形態で説明したように、屋内配線分岐線Ｌ３、分電盤１２及び屋内配線分岐線Ｌ２による伝送ロス、屋内配線母線ＬＭや屋内配線分岐線Ｌ１、Ｌ２’への分配、及び、伝送中に乗るノイズ等によって、コンセント１１−ａを介して電力線通信用受信機３０に受信される通信信号のＳＮ比は、劣化したものとなる。このため、電力線通信用受信機４０の制御回路４１は、分離・通過回路４３に第３の制御信号を出力すると共に、電源回路３５’に第４の制御信号を出力する。そして、屋内配線分岐線Ｌ３から放射された通信信号に基づく電波２０は、電力線通信用受信機４０のアンテナ３１に受信され、再生出力回路３２で分離・通過回路４３から出力される電力に重畳される。そして、通信信号は、電力と共にコンセント３６から電力線通信用機器１０−ａに出力される。

このため、電力線通信用機器１０間の伝送距離が長距離であったり異相であったたりした場合でも、電力線通信用機器１０間の電力線通信を確保することができる。

一方、電力線通信用機器１０−ｂが電力線通信用機器１０−ａに通信信号を送信すべく、電力線通信用機器１０−ｂは、コンセント１１−ｂを介して屋内配線分岐線Ｌ２’に通信信号を送信する。通信信号は、屋内配線分岐線Ｌ２’を分電盤１２の方向に伝送される一方、屋内配線分岐線Ｌ２’から電波２０となって放射される。

この場合では、電力線通信用機器１０−ｂから屋内配線分岐線Ｌ２’に送信された通信信号は、屋内配線分岐線Ｌ２’、屋内配線分岐線Ｌ２、コンセント１１−ａを介して電力線通信用受信機４０に受信される。このため、伝送距離が比較的短く、分電盤１２を介することもなく、また、異相となることもない。そのため、コンセント１１−ａを介して電力線通信用受信機４０に受信された通信信号のＳＮ比は、所要の誤り率以下を満たすＳＮ比以上となる。従って、電力線通信用受信機４０の制御回路４１は、分離・通過回路４３に第１の制御信号を出力すると共に、電源回路３５’に第２の制御信号を出力する。このため、電力線通信用受信機４０は、プラグ３８から入力された電力及び通信信号を分離・通過回路４３を介してコンセント３６から電力線通信用機器１０−ａに出力する。そして、再生出力回路３２の電力供給をカットする。このため、電力線通信用受信機４０の消費電力を抑制することができる。また、屋内配線分岐線Ｌ３から放射された通信信号に基づく電波２０は、電力線通信用受信機４０のアンテナ３１に受信されるが、再生出力回路３２が駆動していないので、分離・通過回路４３から出力される電力に重畳されることもない。

このように第２の実施形態における電力線通信用受信機４０は、アンテナ３１から受信した通信信号と屋内配線分岐線Ｌから受信した通信信号とを屋内配線分岐線Ｌから受信した通信信号のＳＮ比に応じて選択的に電力線通信用機器１０に出力することができる。

なお、上述の第１及び第２の実施形態では、屋内配線母線ＬＭを分電盤で複数の屋内配線分岐線Ｌに分岐する屋内配線系統の例を示したが、屋内配線母線を配電盤で複数の屋内配線幹線に分岐しさらに各屋内配線幹線を分電盤で複数の屋内配線分岐線にそれぞれ分岐する等の屋内配線母線を複数の分岐装置で多段に分岐する屋内配線系統でもよい。特に、このような多段の屋内配線系統の場合には、送信側の電力線通信用機器が接続するコンセントと受信側の電力線通信用機器が接続するコンセントとが長距離となり易く、また異系統となり易い。このため、本発明の電力線通信用受信機を用いることによってより確実に電力線通信信号の受信を行うことができる。

また、上述の第１及び第２の実施形態において、アンテナ３１の出力波形が電力線通信用機器１０で通信信号の波形を再生するに充分な形状である場合には、受信回路３２１を省略することができる。そして、上述の第１及び第２の実施形態において、アンテナ３１の出力が電力線通信用機器１０で通信信号を受信するに充分なパワーである場合には、ＡＭＰ３２２を省略することができる。

さらに、第２の実施形態における分離・通過回路４３は、２入力１出力スイッチ４３１によって電力及び通信信号の通過又は通信信号の遮断を切り替えるように構成したが、抵抗Ｒ及びコンデンサＣ、コイルＬ及びコンデンサＣ、又は、抵抗Ｒ、コイルＬ及びコンデンサＣで構成した１次のＬＰＦを多段に縦続接続することで高次のＬＰＦを構成すると共に縦続接続の途中にスイッチを設けることによって分離・通過回路４３を構成してもよい。このような分離・通過回路４３は、当該スイッチを制御回路４１の制御信号でオン・オフすることで縦続接続する段数を変えることができ、抵抗ＲやコイルＬやコンデンサＣの値をその構成に応じて適切に設定することによって遮断周波数を図５に示すｆｃ１又はｆｃ２に切り替えることができる。これによって分離・通過回路４３は、電力、又は、電力及び通信信号を選択的に出力することができる。

第１の実施形態における電力線通信システムの一構成例を示す図である。 第１の実施形態における電力線通信用受信機の構成を示すブロック図である。 結合回路及び分離回路のゲイン・周波数特性を示す図である。 第２の実施形態における電力線通信用受信機の構成を示すブロック図である。 分離通過回路のゲイン・周波数特性を示す図である。 従来の電力線通信システムの構成を示す図である。 特許文献１に記載の電力線通信システムの構成及び中継装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 電力線通信用機器
３０、４０ 電力線通信用受信機
３１ アンテナ
３２ 再生出力回路
３５、３５’ 電源回路
３６ コンセント
３７、４３２ 分離回路
３８ プラグ
４３ 分離・通過回路
３２１ 受信回路
３２２ 増幅器
３２３ 結合回路
４３１ ２入力１出力スイッチ

Claims (4)

1. 電力を供給する第１配線から放射される前記第１配線を伝送する通信信号に基づく電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電波に基づく通信信号を電力に重畳して出力する出力回路と、
   電力を供給する第２配線に接続するためのプラグと、
   前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力するとともに、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号のうち該電力を通過させると共に該通信信号を遮断する回路であって、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力するか、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号のうち該電力を通過させると共に該通信信号を遮断するか、を選択的に行う回路であって、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力する場合において、その通過周波数帯域を高域側に伸ばして該通信信号の周波数帯域を含む分離・通過回路と、
   前記プラグを介して入力される通信信号の劣化状態に応じて前記第２配線から前記通信信号の内容を得るに充分な通信信号が得られる場合には、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号をそのまま出力させる第１制御信号を前記分離・通過回路に出力するともに前記出力回路の出力が前記分離・通過回路の出力に重畳しないようにさせる第２制御信号を前記出力回路に出力する一方、前記プラグを介して入力される通信信号の劣化状態に応じて前記第２配線から前記通信信号の内容を得るに充分な通信信号が得られない場合には、前記プラグを介して前記第２配線より入力される電力及び通信信号のうち該電力を通過させると共に該通信信号を遮断させる第３制御信号を前記分離・通過回路に出力するとともに前記出力回路の出力が前記分離・通過回路の出力に重畳するようにさせる第４制御信号を前記出力回路に出力する制御回路とを備えること
   を特徴とする電力線通信用受信機。
2. 前記出力回路は、前記アンテナで受信した電波から通信信号を再生する受信回路と、前記受信回路で再生した通信信号を電力に重畳して出力する結合回路とを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の電力線通信用受信機。
3. 前記出力回路は、入力を増幅する増幅器を前記結合回路の入力側にさらに備えること
   を特徴とする請求項２に記載の電力線通信用受信機。
4. 前記結合回路は、前記通信信号の周波数帯域を通過周波数帯域に含むバンドパスフィルタであること
   を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電力線通信用受信機。

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