JP4351452B2 - パワーライン通信の通信制御装置及び通信制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーラインを通信媒体として用いるパワーライン通信を実現するパワーライン通信の通信制御装置及び通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術は、主に家庭内の電化製品を管理する目的で、各電化製品が電力の供給を受けるために接続しているパワーラインを通信媒体として利用するものである。一般には、家庭内の電化製品を一元的に管理する通信制御装置を設け、この通信制御装置がパワーラインを介して各電化製品に制御信号を送受して制御している。特に、家庭内の省エネ化を図るために、家庭内の電化製品の電力消費量を制御するように用いられる。例えば、各電化製品の消費電力量の総和が契約電力量を超えないよう制御するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８４６５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の技術では、以下のような問題があった。
【０００５】
即ち、パワーラインは元来通信媒体ではないため、ある電化製品から送出された制御信号が通信の途上で減衰して他の電化製品に到達しないという事態が生ずる。例えば、ある電化製品において送信側のパワーラインのインピーダンスを１０Ωに設定し、目的の電化製品までのパワーラインに他の電化製品が接続されており、且つこれらにおいて受信側のパワーラインのインピーダンスを１０Ω未満に設定されている場合、インピーダンスは分圧され、信号が減衰してしまうという問題が生ずる。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたものであり、インピーダンスの分圧による信号の減衰を防止し、パワーライン通信を円滑に行うことができるパワーライン通信の通信制御装置及び通信制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る通信制御装置は、パワーラインに信号を送出する送信手段と、前記送信手段から送出される信号に対するインピーダンスを複数設定可能なインピーダンス変更手段と、前記インピーダンス変更手段によるインピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信する受信手段と、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択するものである。
【０００８】
本発明によれば、送信した信号のインピーダンスが分圧され、信号の減衰が生じるのを防止することができるので、送出した信号を他の電化製品に確実に送り届けることができ、パワーライン通信を円滑に行うことができる。
また、パワーライン上の信号電圧値と送出した信号の電圧値との比較を信号を送出する毎に行ってインピーダンスを調整するので、目的となる電化製品の間にいくつの電化製品が接続されているか、また、中間の電化製品のインピーダンスがどの値に設定されているかを問わず、常に良好なパワーライン通信を実現することができるという効果をも奏する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る通信制御装置は、パワーラインに信号を送出する送信手段と、前記送信手段から送出される信号に対するインピーダンスを複数設定可能なインピーダンス変更手段と、前記インピーダンス変更手段によるインピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信する受信手段と、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、自己が送出した信号をフィードバックすることにより、パワーライン上に送出された信号電圧を検出し、送信側の信号電圧をパワーライン上の信号電圧と差が生じないように送信側のインピーダンスを調整するので、インピーダンスは分圧されず、信号の減衰が生じず、送出した信号を他の電化製品に確実に送り届けることができる。
【００１１】
また、各電化製品内で信号を送出する毎に調整すれば、目的となる電化製品の間にいくつの電化製品が接続されているか、また、中間の電化製品のインピーダンスがどの値に設定されているかを問わず、常に良好なパワーライン通信を実現することができる。
【００１２】
さらに、インピーダンスを可変にしたために以前通信できた相手と次に通信できなくなるという事態を回避できる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る通信制御装置は、請求項１に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、初期値として前記インピーダンス変更手段の中の最大インピーダンスを設定する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、初期値として最大インピーダンスを設定することにより、自己端末を受信側として利用する場合に通信相手がどのようなインピーダンスに設定してあっても、その通信相手からのパワーラインを介した信号の受信が可能となるので、パワーラインに接続された全ての端末からの信号の受信が可能となる。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る通信制御装置は、請求項２に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、段階的に１つずつインピーダンスを下げる構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、インピーダンスを段階的に１つずつ下げることにより、前記送信した信号の電圧値と前記フィードバックされた信号の電圧値との差分を確実に収束させるので、パワーライン通信の安定性を保障できる。また、電圧値を用いてインピーダンスを判断する場合でも、確実に最適なインピーダンスに収束させることができる。
【００１７】
本発明の第４の態様に係る通信制御装置は、請求項３に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、前記信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン上のインピーダンスより低くなるところで最終インピーダンスを選択する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、最終的に前記信号送信時のインピーダンスの方が低くなるように、インピーダンスを設定することにより、インピーダンス変更手段で設定可能なインピーダンスの間隔に制限がある場合でも、パワーライン上のインピーダンスが分圧しないので、信号の減衰を防止し、確実に信号を相手に届かせることができる。
【００１９】
本発明の第５の態様に係る通信制御方法は、パワーラインに信号を送出し、前記送出される信号に対するインピーダンスを変更し、前記インピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信し、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択するものである。
【００２０】
本発明の第６の態様に係る通信制御方法は、請求項５に記載の通信制御方法であって、前記インピーダンスを選択する際、初期値として前記複数のインピーダンスの中の最大インピーダンスを設定するものである。
【００２１】
本発明の第７の態様に係る通信制御方法は、請求項６に記載の通信制御方法であって、段階的に１つずつインピーダンスを下げるものである。
【００２２】
本発明の第８の態様に係る通信制御方法は、請求項７に記載の通信制御方法であって、前記信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン上のインピーダンスより低くなるところで最終インピーダンスを選択するものである。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るパワーラインを用いた通信(以下、「パワーライン通信」という)の通信制御装置が適用される家庭内ネットワークの構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、家庭内ネットワークには、本実施の形態に係るパワーライン通信の通信制御装置１００が設けられている。この通信制御装置１００には、家庭内に配置された電化製品が接続されている。また、通信制御装置１００は、通信回線を介して公衆回線網(PSTN, xDSL, WLL, Cable等)１０２との間で各種データ通信を行う。
【００２６】
通信制御装置１００と各電化製品との間は、パワーライン１０３により接続されている。パワーライン１０３は、電力会社１０１からブレーカ（Ｂ）などを経由して電力供給を受けて各電化製品に電力を供給すると共に、通信制御装置１００と、室内照明１０４、エアコン１０５、室内照明１０６、テレビ１０７、テレビ１０８、洗濯機１０９、電子レンジ１１０、冷蔵庫１１１及び室内照明１１２等の電化製品との間の各種信号の送受信を行う通信路の媒体として使用される。すなわち、パワーライン１０３は、通信制御装置１００が各電化製品の集中管理を行うための家庭内ネットワークシステムの通信路を形成している。
【００２７】
上記通信制御装置１００は、パワーライン１０３の電圧へ信号を乗せて、すなわち、電力供給中のパワーライン１０３に搬送波を重ねて送信する一方、パワーライン１０３の電圧から信号を抽出して受信するモデム（以下、「パワーラインモデム」という）を有する。このパワーラインモデムを用いることにより、通信制御装置１００は、通信路としてパワーライン１０３を用いて情報の授受を行うことができる。なお、各電化製品もパワーラインモデムに相当する機能を搭載することで、本通信制御装置１００と同様に通信路としてパワーライン１０３を用いて情報の授受を行うことができる。
【００２８】
図２は、本実施の形態に係る通信制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２９】
本通信制御装置１００は、図２に示すように、装置全体の制御を行う制御手段としてのＣＰＵ２０１を備えている。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に格納された動作プログラムを読み込んで実行することで本通信制御装置１００の制御を行う。
【００３０】
ＣＰＵ２０１に上述したパワーラインモデム２０３が接続されている。パワーラインモデム２０３は、ＣＰＵ２０１から送出された信号の変調を行うと共に、パワーライン１０３を介して受信した信号の復調を行う。
【００３１】
パワーラインモデム２０３にオペアンプ（ＯＰアンプ）２０４が接続されている。パワーラインモデム２０３から受け取った信号又はパワーライン１０３に送出した信号からフィードバックされた信号の増幅を行う。
【００３２】
ＯＰアンプ２０４にハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）２０５が接続されている。ＨＰＦ２０５は、電源供給に用いられる交流電源（例えば、１００Ｖ）を除去し、パワーライン通信に用いられる周波数帯域（例えば、約１３０ＫＨｚ周辺）の信号のみを通過させる。ＨＰＦ２０５を通過した信号は、電源コネクタ（ＣＮ）２０６を介してパワーライン１０３に送出される。
【００３３】
インターフェイスを介してＣＰＵ２０１にスイッチ２０７及び表示部２０８が接続されている。スイッチ２０７は、本通信制御装置１００の電源ＯＮ／ＯＦＦを管理するものである。表示部２０８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、例えば、本通信制御装置１００の現在の状態が表示される。
【００３４】
図３は、本実施の形態に係る通信制御装置１００における信号の送受信回路の構成を説明するためのブロック図である。なお、図３において、図２と同一の構成には同一の符号を付している。
【００３５】
図３に示すように、ＯＰアンプ２０４は、送信信号用のＯＰアンプ(以下、「送信ＯＰアンプ」という)３０１、受信信号用のＯＰアンプ（以下、「受信ＯＰアンプ」という）３０２、プッシュプル回路３０３及び抵抗ボリューム３０４を備えている。
【００３６】
送信ＯＰアンプ３０１にプッシュプル回路３０３が接続され、このプッシュプル回路３０３の出力部に抵抗ボリューム３０４が接続されている。抵抗ボリューム３０４からの出力信号は、ＨＰＦ２０５に送出される一方、受信ＯＰアンプ３０２にフィードバックされるようになっている。このフィードバックされた信号（以下、「フィードバック信号」という）を受信ＯＰアンプ３０２、パワーラインモデム２０３を介して受け取ることにより、ＣＰＵ２０１は、送信信号の減衰を認識することが可能となる。
【００３７】
送信ＯＰアンプ３０１は、パワーラインモデム２０３から受け取った送信信号の電圧を増幅させ、受信ＯＰアンプ３０２は、パワーライン１０３を介して得た受信信号の電圧又は抵抗ボリューム３０４からフィードバックされた信号を増幅させる。プッシュプル回路３０３は、トランジスタ、ダイオード及び抵抗の組合せにより構成され、送信ＯＰアンプ３０１から受け取った送信信号の電流を増幅させる。抵抗ボリューム３０４は、送信信号に設定する出力インピーダンスを複数有し、ＣＰＵ２０１の制御の下、送信信号にいずれかのインピーダンスに設定する。
【００３８】
以下、上記構成を有する通信制御装置１００の動作について説明する。
【００３９】
図４及び図５は、本実施の形態に係る通信制御装置１００が接続される家庭内ネットワークの一例を示す図である。図４においては家庭内ネットワークの通信路として機能するパワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω以上（約１８Ω）であり、図５においてはパワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω以下（約３Ω）である場合について示している。なお、図４及び図５において、本通信制御装置１００に設定されているインピーダンスは、１０Ωであるものとする。
【００４０】
ここで、家庭内ネットワークの通信路として機能するパワーライン１０３のインピーダンスについて説明する。パワーライン１０３のインピーダンスは、接続されている電化製品のインピーダンスにより決定される。
【００４１】
例えば、図４では、蛍光灯スタンド、ラジオ、ＦＡＸ及び、ステレオの４つの電化製品が接続され、それぞれのインピーダンスが１３Ω、３４Ω、１５Ω及び１１Ωである。このパワーライン１０３のインピーダンスは、その平均値である約１８Ωに設定される。同様に、図５では、テレビ、オーブン、洗濯機及び電子レンジの４つの電化製品が接続され、それぞれのインピーダンスが１．５Ω、４Ω、２Ω及び６Ωであるため、パワーライン１０３のインピーダンスは、その平均値である約３Ωに設定される。
【００４２】
上述のように本通信制御装置１００のインピーダンスは、１０Ωに設定されている。接続されるパワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω以上である場合、通信制御装置１００からの送信信号は分圧されることがないため、減衰することはない。しかし、パワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω未満である場合、通信制御装置１００からの送信信号は分圧され減衰する。上述の例でいえば、図４に接続された場合、本通信制御装置１００からの送信信号は減衰しないが、図５に接続された場合、送信信号は減衰してしまう。
【００４３】
本実施の形態に係る通信制御装置１００は、図５に示すような家庭内ネットワークに接続された場合に、パワーライン１０３のインピーダンスを監視しながら、送信信号のインピーダンスを調整して送信信号の減衰を防止することで、円滑なパワーライン通信を実現するものである。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係る通信制御装置１００の動作を説明するためのフロー図である。ここでは、特に、図５に示す家庭内ネットワークに本通信制御装置１００が接続された場合の動作について説明する。
【００４５】
パワーライン通信を開始する際、本通信制御装置１００において、ＣＰＵ２０１は、送信信号のインピーダンスを、抵抗ボリューム３０４が有する最大インピーダンスである１０Ωを初期値として設定する（ＳＴ６０１）。これは、統計上、パワーライン１０３に接続される電化製品の平均値が約１０Ωであることに基づいている。しかし、最大インピーダンスとしては、これに限らず、家庭内ネットワークのパワーライン１０３に応じてより大きな値を採用しても良い。
【００４６】
本通信制御装置１００では、このようにパワーライン通信を開始する際、初期値として最大インピーダンスを設定することにより、本通信制御装置１００を受信側として利用する場合において、通信相手がどのようなインピーダンスに設定してあっても、その通信相手からのパワーライン１０３を介した信号の受信が可能となる。この結果、パワーライン１０３に接続された全ての電化製品からの信号の受信を可能としている。
【００４７】
初期値としてインピーダンスを１０Ωに設定した後、ＣＰＵ２０１は、送信信号（ＴＸ信号）を送出する（ＳＴ６０２）。ＴＸ信号は、パワーラインモデム２０３で変調（Ｄ／Ａ変換）され、送信ＯＰアンプ３０１で増幅された後、抵抗ボリューム３０４でインピーダンスを１０Ωに設定された後、ＨＰＦ２０５を介してパワーライン１０３に出力される。
【００４８】
また、抵抗ボリューム３０４を経て出力された信号は、フィードバック信号として受信ＯＰアンプ３０２にもフィードバックされる。受信ＯＰアンプ３０２は、このフィードバック信号を増幅し、パワーラインモデム２０３に渡す。パワーラインモデム２０３は、このフィードバック信号を復調（Ａ／Ｄ変換）し、フィードバック信号の電圧値のレベル（以下、「信号レベル」という）を得る。ＣＰＵ２０１は、このパワーラインモデム２０３が得た信号レベルを受信する（ＳＴ６０３）。
【００４９】
フィードバック信号の信号レベルを受信すると、ＣＰＵ２０１は、この信号レベルを送信信号の信号レベルと比較し（ＳＴ６０４）、受信できる許容範囲を示す信号レベル（以下、「受信許容レベル」という）以上であるかを判断する（ＳＴ６０５）。
【００５０】
ここで、本通信制御装置１００は、図５に示す家庭内ネットワークに接続されている。したがって、抵抗ボリューム３０４から出力された信号は、そのパワーライン１０３のインピーダンスが３Ωであることから分圧され、フィードバック信号の信号レベルが送信信号の信号レベルよりも低くなっている。このため、ＳＴ６０５では受信許容レベル以上でないと判定される。
【００５１】
受信許容レベル以上でないと判定すると、ＣＰＵ２０１は、送信信号の信号レベルが適切な信号レベルとなるように抵抗ボリューム３０４のインピーダンスを段階的に調整する。具体的には、抵抗ボリューム３０４に対して、送信時に設定するインピーダンスを一段下げて設定するように、言い換えると、次に低いインピーダンスを設定するように指示する（ＳＴ６０６）。
【００５２】
このようにインピーダンスを段階的に１つずつ下げることにより、本通信制御装置１００からの送信信号の信号レベルと、そのフィードバック信号の信号レベルとの差分を確実に収束させることができる。これにより、パワーライン通信の安定性を保障できる。特に、本通信制御装置１００では、送信信号とフィードバック信号の電圧値を用いてインピーダンスを判断するが、この場合においてもインピーダンスを段階的に１つずつ下げることにより、確実に最適なインピーダンスに収束させることができる。
【００５３】
そして、一段低いインピーダンスに設定した送信信号に対するフィードバック信号を受信し（ＳＴ６０３）、再び信号レベルの比較を行い（ＳＴ６０４）、受信許容レベル以上であるかを判定する（ＳＴ６０５）。このようにしてフィードバック信号の信号レベルが受信許容レベル以上になるまでＳＴ６０３〜ＳＴ６０６の処理を繰り返す。
【００５４】
この処理を繰り返すにうちにフィードバック信号の信号レベルが受信許容レベル以上になったものとする。この場合、ＣＰＵ２０１は、パワーライン通信による実データの通信動作を開始する（ＳＴ６０７）。実データを通信相手の電化製品に通信し、その通信を終了すると、ＣＰＵ２０１は処理を終了する。
【００５５】
このように送信信号の信号レベルを調整することで、実データの通信動作を開始する際には、最終的に本通信制御装置１００の信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン１０３のインピーダンスよりも低くなるように、抵抗ボリューム３０４のインピーダンスが設定されている。このように最終的に信号送信時のインピーダンスの方が低くなるように、インピーダンスを設定することにより、抵抗ボリューム３０４で設定可能なインピーダンスの間隔に制限がある場合でも、パワーライン１０３上のインピーダンスが分圧しないので、信号の減衰を防止し、確実に信号を相手に届かせることができる。
【００５６】
このように本実施の形態の通信制御装置１００によれば、自己が送出した信号をフィードバックすることにより、パワーライン１０３上に送出された信号レベルを検出し、送信側の信号レベルをパワーライン１０３上の信号レベルと差が生じないように送信側のインピーダンスを調整する。これにより、本通信制御装置１００から送出した信号のインピーダンスが分圧され、信号の減衰が生じるのを防止することができ、送出した信号を他の電化製品に確実に送り届けることができる。
【００５７】
また、本実施の形態の通信制御装置１００の機能を家庭内ネットワークに接続された各電化製品内に搭載し、各電化製品内で信号を送出する毎にインピーダンスを調整するようにすれば、目的となる電化製品の間にいくつの電化製品が接続されているか、また、中間の電化製品のインピーダンスがどの値に設定されているかを問わず、常に良好なパワーライン通信を実現することができるという効果をも奏する。
【００５８】
さらに、インピーダンスを可変にしたことに起因して以前通信できた通信相手と通信ができない事態も考え得るが、本実施の形態の通信制御装置１００によれば、信号送出する毎にインピーダンスを調整する。このため、インピーダンスを可変にしたために以前通信できた相手と次に通信できなくなるという事態を確実に回避することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インピーダンスの分圧による信号の減衰を防止し、パワーライン通信を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るパワーライン通信の通信制御装置が適用される家庭内ネットワークの構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態に係る通信制御装置の構成を示すブロック図
【図３】上記実施の形態に係る通信制御装置における信号の送受信回路の構成を説明するためのブロック図
【図４】上記実施の形態に係る通信制御装置が接続される家庭内ネットワークの一例を示す図
【図５】上記実施の形態に係る通信制御装置が接続される家庭内ネットワークの一例を示す図
【図６】上記実施の形態に係る通信制御装置の動作を説明するためのフロー図
【符号の説明】
１００ 通信制御装置
２０１ ＣＰＵ
２０２ メモリ
２０３ パワーラインモデム
２０４ オペアンプ（ＯＰアンプ）
２０５ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
３０１ 送信ＯＰアンプ
３０２ 受信ＯＰアンプ
３０３ プッシュプル回路
３０４ 抵抗ボリューム
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーラインを通信媒体として用いるパワーライン通信を実現するパワーライン通信の通信制御装置及び通信制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術は、主に家庭内の電化製品を管理する目的で、各電化製品が電力の供給を受けるために接続しているパワーラインを通信媒体として利用するものである。一般には、家庭内の電化製品を一元的に管理する通信制御装置を設け、この通信制御装置がパワーラインを介して各電化製品に制御信号を送受して制御している。特に、家庭内の省エネ化を図るために、家庭内の電化製品の電力消費量を制御するように用いられる。例えば、各電化製品の消費電力量の総和が契約電力量を超えないよう制御するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８４６５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の技術では、以下のような問題があった。
【０００５】
即ち、パワーラインは元来通信媒体ではないため、ある電化製品から送出された制御信号が通信の途上で減衰して他の電化製品に到達しないという事態が生ずる。例えば、ある電化製品において送信側のパワーラインのインピーダンスを１０Ωに設定し、目的の電化製品までのパワーラインに他の電化製品が接続されており、且つこれらにおいて受信側のパワーラインのインピーダンスを１０Ω未満に設定されている場合、インピーダンスは分圧され、信号が減衰してしまうという問題が生ずる。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたものであり、インピーダンスの分圧による信号の減衰を防止し、パワーライン通信を円滑に行うことができるパワーライン通信の通信制御装置及び通信制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る通信制御装置は、パワーラインに信号を送出する送信手段と、前記送信手段から送出される信号に対するインピーダンスを複数設定可能なインピーダンス変更手段と、前記インピーダンス変更手段によるインピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信する受信手段と、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択するものである。
【０００８】
本発明によれば、送信した信号のインピーダンスが分圧され、信号の減衰が生じるのを防止することができるので、送出した信号を他の電化製品に確実に送り届けることができ、パワーライン通信を円滑に行うことができる。
また、パワーライン上の信号電圧値と送出した信号の電圧値との比較を信号を送出する毎に行ってインピーダンスを調整するので、目的となる電化製品の間にいくつの電化製品が接続されているか、また、中間の電化製品のインピーダンスがどの値に設定されているかを問わず、常に良好なパワーライン通信を実現することができるという効果をも奏する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様に係る通信制御装置は、パワーラインに信号を送出する送信手段と、前記送信手段から送出される信号に対するインピーダンスを複数設定可能なインピーダンス変更手段と、前記インピーダンス変更手段によるインピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信する受信手段と、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、自己が送出した信号をフィードバックすることにより、パワーライン上に送出された信号電圧を検出し、送信側の信号電圧をパワーライン上の信号電圧と差が生じないように送信側のインピーダンスを調整するので、インピーダンスは分圧されず、信号の減衰が生じず、送出した信号を他の電化製品に確実に送り届けることができる。
【００１１】
また、各電化製品内で信号を送出する毎に調整すれば、目的となる電化製品の間にいくつの電化製品が接続されているか、また、中間の電化製品のインピーダンスがどの値に設定されているかを問わず、常に良好なパワーライン通信を実現することができる。
【００１２】
さらに、インピーダンスを可変にしたために以前通信できた相手と次に通信できなくなるという事態を回避できる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る通信制御装置は、請求項１に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、初期値として前記インピーダンス変更手段の中の最大インピーダンスを設定する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、初期値として最大インピーダンスを設定することにより、自己端末を受信側として利用する場合に通信相手がどのようなインピーダンスに設定してあっても、その通信相手からのパワーラインを介した信号の受信が可能となるので、パワーラインに接続された全ての端末からの信号の受信が可能となる。
【００１５】
本発明の第３の態様に係る通信制御装置は、請求項２に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、段階的に１つずつインピーダンスを下げる構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、インピーダンスを段階的に１つずつ下げることにより、前記送信した信号の電圧値と前記フィードバックされた信号の電圧値との差分を確実に収束させるので、パワーライン通信の安定性を保障できる。また、電圧値を用いてインピーダンスを判断する場合でも、確実に最適なインピーダンスに収束させることができる。
【００１７】
本発明の第４の態様に係る通信制御装置は、請求項３に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、前記信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン上のインピーダンスより低くなるところで最終インピーダンスを選択する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、最終的に前記信号送信時のインピーダンスの方が低くなるように、インピーダンスを設定することにより、インピーダンス変更手段で設定可能なインピーダンスの間隔に制限がある場合でも、パワーライン上のインピーダンスが分圧しないので、信号の減衰を防止し、確実に信号を相手に届かせることができる。
【００１９】
本発明の第５の態様に係る通信制御方法は、パワーラインに信号を送出し、前記送出される信号に対するインピーダンスを変更し、前記インピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信し、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択するものである。
【００２０】
本発明の第６の態様に係る通信制御方法は、請求項５に記載の通信制御方法であって、前記インピーダンスを選択する際、初期値として前記複数のインピーダンスの中の最大インピーダンスを設定するものである。
【００２１】
本発明の第７の態様に係る通信制御方法は、請求項６に記載の通信制御方法であって、段階的に１つずつインピーダンスを下げるものである。
【００２２】
本発明の第８の態様に係る通信制御方法は、請求項７に記載の通信制御方法であって、前記信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン上のインピーダンスより低くなるところで最終インピーダンスを選択するものである。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るパワーラインを用いた通信(以下、「パワーライン通信」という)の通信制御装置が適用される家庭内ネットワークの構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、家庭内ネットワークには、本実施の形態に係るパワーライン通信の通信制御装置１００が設けられている。この通信制御装置１００には、家庭内に配置された電化製品が接続されている。また、通信制御装置１００は、通信回線を介して公衆回線網(PSTN, xDSL, WLL, Cable等)１０２との間で各種データ通信を行う。
【００２６】
通信制御装置１００と各電化製品との間は、パワーライン１０３により接続されている。パワーライン１０３は、電力会社１０１からブレーカ（Ｂ）などを経由して電力供給を受けて各電化製品に電力を供給すると共に、通信制御装置１００と、室内照明１０４、エアコン１０５、室内照明１０６、テレビ１０７、テレビ１０８、洗濯機１０９、電子レンジ１１０、冷蔵庫１１１及び室内照明１１２等の電化製品との間の各種信号の送受信を行う通信路の媒体として使用される。すなわち、パワーライン１０３は、通信制御装置１００が各電化製品の集中管理を行うための家庭内ネットワークシステムの通信路を形成している。
【００２７】
上記通信制御装置１００は、パワーライン１０３の電圧へ信号を乗せて、すなわち、電力供給中のパワーライン１０３に搬送波を重ねて送信する一方、パワーライン１０３の電圧から信号を抽出して受信するモデム（以下、「パワーラインモデム」という）を有する。このパワーラインモデムを用いることにより、通信制御装置１００は、通信路としてパワーライン１０３を用いて情報の授受を行うことができる。なお、各電化製品もパワーラインモデムに相当する機能を搭載することで、本通信制御装置１００と同様に通信路としてパワーライン１０３を用いて情報の授受を行うことができる。
【００２８】
図２は、本実施の形態に係る通信制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２９】
本通信制御装置１００は、図２に示すように、装置全体の制御を行う制御手段としてのＣＰＵ２０１を備えている。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２に格納された動作プログラムを読み込んで実行することで本通信制御装置１００の制御を行う。
【００３０】
ＣＰＵ２０１に上述したパワーラインモデム２０３が接続されている。パワーラインモデム２０３は、ＣＰＵ２０１から送出された信号の変調を行うと共に、パワーライン１０３を介して受信した信号の復調を行う。
【００３１】
パワーラインモデム２０３にオペアンプ（ＯＰアンプ）２０４が接続されている。パワーラインモデム２０３から受け取った信号又はパワーライン１０３に送出した信号からフィードバックされた信号の増幅を行う。
【００３２】
ＯＰアンプ２０４にハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）２０５が接続されている。ＨＰＦ２０５は、電源供給に用いられる交流電源（例えば、１００Ｖ）を除去し、パワーライン通信に用いられる周波数帯域（例えば、約１３０ＫＨｚ周辺）の信号のみを通過させる。ＨＰＦ２０５を通過した信号は、電源コネクタ（ＣＮ）２０６を介してパワーライン１０３に送出される。
【００３３】
インターフェイスを介してＣＰＵ２０１にスイッチ２０７及び表示部２０８が接続されている。スイッチ２０７は、本通信制御装置１００の電源ＯＮ／ＯＦＦを管理するものである。表示部２０８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、例えば、本通信制御装置１００の現在の状態が表示される。
【００３４】
図３は、本実施の形態に係る通信制御装置１００における信号の送受信回路の構成を説明するためのブロック図である。なお、図３において、図２と同一の構成には同一の符号を付している。
【００３５】
図３に示すように、ＯＰアンプ２０４は、送信信号用のＯＰアンプ(以下、「送信ＯＰアンプ」という)３０１、受信信号用のＯＰアンプ（以下、「受信ＯＰアンプ」という）３０２、プッシュプル回路３０３及び抵抗ボリューム３０４を備えている。
【００３６】
送信ＯＰアンプ３０１にプッシュプル回路３０３が接続され、このプッシュプル回路３０３の出力部に抵抗ボリューム３０４が接続されている。抵抗ボリューム３０４からの出力信号は、ＨＰＦ２０５に送出される一方、受信ＯＰアンプ３０２にフィードバックされるようになっている。このフィードバックされた信号（以下、「フィードバック信号」という）を受信ＯＰアンプ３０２、パワーラインモデム２０３を介して受け取ることにより、ＣＰＵ２０１は、送信信号の減衰を認識することが可能となる。
【００３７】
送信ＯＰアンプ３０１は、パワーラインモデム２０３から受け取った送信信号の電圧を増幅させ、受信ＯＰアンプ３０２は、パワーライン１０３を介して得た受信信号の電圧又は抵抗ボリューム３０４からフィードバックされた信号を増幅させる。プッシュプル回路３０３は、トランジスタ、ダイオード及び抵抗の組合せにより構成され、送信ＯＰアンプ３０１から受け取った送信信号の電流を増幅させる。抵抗ボリューム３０４は、送信信号に設定する出力インピーダンスを複数有し、ＣＰＵ２０１の制御の下、送信信号にいずれかのインピーダンスに設定する。
【００３８】
以下、上記構成を有する通信制御装置１００の動作について説明する。
【００３９】
図４及び図５は、本実施の形態に係る通信制御装置１００が接続される家庭内ネットワークの一例を示す図である。図４においては家庭内ネットワークの通信路として機能するパワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω以上（約１８Ω）であり、図５においてはパワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω以下（約３Ω）である場合について示している。なお、図４及び図５において、本通信制御装置１００に設定されているインピーダンスは、１０Ωであるものとする。
【００４０】
ここで、家庭内ネットワークの通信路として機能するパワーライン１０３のインピーダンスについて説明する。パワーライン１０３のインピーダンスは、接続されている電化製品のインピーダンスにより決定される。
【００４１】
例えば、図４では、蛍光灯スタンド、ラジオ、ＦＡＸ及び、ステレオの４つの電化製品が接続され、それぞれのインピーダンスが１３Ω、３４Ω、１５Ω及び１１Ωである。このパワーライン１０３のインピーダンスは、その平均値である約１８Ωに設定される。同様に、図５では、テレビ、オーブン、洗濯機及び電子レンジの４つの電化製品が接続され、それぞれのインピーダンスが１．５Ω、４Ω、２Ω及び６Ωであるため、パワーライン１０３のインピーダンスは、その平均値である約３Ωに設定される。
【００４２】
上述のように本通信制御装置１００のインピーダンスは、１０Ωに設定されている。接続されるパワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω以上である場合、通信制御装置１００からの送信信号は分圧されることがないため、減衰することはない。しかし、パワーライン１０３のインピーダンスが１０Ω未満である場合、通信制御装置１００からの送信信号は分圧され減衰する。上述の例でいえば、図４に接続された場合、本通信制御装置１００からの送信信号は減衰しないが、図５に接続された場合、送信信号は減衰してしまう。
【００４３】
本実施の形態に係る通信制御装置１００は、図５に示すような家庭内ネットワークに接続された場合に、パワーライン１０３のインピーダンスを監視しながら、送信信号のインピーダンスを調整して送信信号の減衰を防止することで、円滑なパワーライン通信を実現するものである。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係る通信制御装置１００の動作を説明するためのフロー図である。ここでは、特に、図５に示す家庭内ネットワークに本通信制御装置１００が接続された場合の動作について説明する。
【００４５】
パワーライン通信を開始する際、本通信制御装置１００において、ＣＰＵ２０１は、送信信号のインピーダンスを、抵抗ボリューム３０４が有する最大インピーダンスである１０Ωを初期値として設定する（ＳＴ６０１）。これは、統計上、パワーライン１０３に接続される電化製品の平均値が約１０Ωであることに基づいている。しかし、最大インピーダンスとしては、これに限らず、家庭内ネットワークのパワーライン１０３に応じてより大きな値を採用しても良い。
【００４６】
本通信制御装置１００では、このようにパワーライン通信を開始する際、初期値として最大インピーダンスを設定することにより、本通信制御装置１００を受信側として利用する場合において、通信相手がどのようなインピーダンスに設定してあっても、その通信相手からのパワーライン１０３を介した信号の受信が可能となる。この結果、パワーライン１０３に接続された全ての電化製品からの信号の受信を可能としている。
【００４７】
初期値としてインピーダンスを１０Ωに設定した後、ＣＰＵ２０１は、送信信号（ＴＸ信号）を送出する（ＳＴ６０２）。ＴＸ信号は、パワーラインモデム２０３で変調（Ｄ／Ａ変換）され、送信ＯＰアンプ３０１で増幅された後、抵抗ボリューム３０４でインピーダンスを１０Ωに設定された後、ＨＰＦ２０５を介してパワーライン１０３に出力される。
【００４８】
また、抵抗ボリューム３０４を経て出力された信号は、フィードバック信号として受信ＯＰアンプ３０２にもフィードバックされる。受信ＯＰアンプ３０２は、このフィードバック信号を増幅し、パワーラインモデム２０３に渡す。パワーラインモデム２０３は、このフィードバック信号を復調（Ａ／Ｄ変換）し、フィードバック信号の電圧値のレベル（以下、「信号レベル」という）を得る。ＣＰＵ２０１は、このパワーラインモデム２０３が得た信号レベルを受信する（ＳＴ６０３）。
【００４９】
フィードバック信号の信号レベルを受信すると、ＣＰＵ２０１は、この信号レベルを送信信号の信号レベルと比較し（ＳＴ６０４）、受信できる許容範囲を示す信号レベル（以下、「受信許容レベル」という）以上であるかを判断する（ＳＴ６０５）。
【００５０】
ここで、本通信制御装置１００は、図５に示す家庭内ネットワークに接続されている。したがって、抵抗ボリューム３０４から出力された信号は、そのパワーライン１０３のインピーダンスが３Ωであることから分圧され、フィードバック信号の信号レベルが送信信号の信号レベルよりも低くなっている。このため、ＳＴ６０５では受信許容レベル以上でないと判定される。
【００５１】
受信許容レベル以上でないと判定すると、ＣＰＵ２０１は、送信信号の信号レベルが適切な信号レベルとなるように抵抗ボリューム３０４のインピーダンスを段階的に調整する。具体的には、抵抗ボリューム３０４に対して、送信時に設定するインピーダンスを一段下げて設定するように、言い換えると、次に低いインピーダンスを設定するように指示する（ＳＴ６０６）。
【００５２】
このようにインピーダンスを段階的に１つずつ下げることにより、本通信制御装置１００からの送信信号の信号レベルと、そのフィードバック信号の信号レベルとの差分を確実に収束させることができる。これにより、パワーライン通信の安定性を保障できる。特に、本通信制御装置１００では、送信信号とフィードバック信号の電圧値を用いてインピーダンスを判断するが、この場合においてもインピーダンスを段階的に１つずつ下げることにより、確実に最適なインピーダンスに収束させることができる。
【００５３】
そして、一段低いインピーダンスに設定した送信信号に対するフィードバック信号を受信し（ＳＴ６０３）、再び信号レベルの比較を行い（ＳＴ６０４）、受信許容レベル以上であるかを判定する（ＳＴ６０５）。このようにしてフィードバック信号の信号レベルが受信許容レベル以上になるまでＳＴ６０３〜ＳＴ６０６の処理を繰り返す。
【００５４】
この処理を繰り返すにうちにフィードバック信号の信号レベルが受信許容レベル以上になったものとする。この場合、ＣＰＵ２０１は、パワーライン通信による実データの通信動作を開始する（ＳＴ６０７）。実データを通信相手の電化製品に通信し、その通信を終了すると、ＣＰＵ２０１は処理を終了する。
【００５５】
このように送信信号の信号レベルを調整することで、実データの通信動作を開始する際には、最終的に本通信制御装置１００の信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン１０３のインピーダンスよりも低くなるように、抵抗ボリューム３０４のインピーダンスが設定されている。このように最終的に信号送信時のインピーダンスの方が低くなるように、インピーダンスを設定することにより、抵抗ボリューム３０４で設定可能なインピーダンスの間隔に制限がある場合でも、パワーライン１０３上のインピーダンスが分圧しないので、信号の減衰を防止し、確実に信号を相手に届かせることができる。
【００５６】
このように本実施の形態の通信制御装置１００によれば、自己が送出した信号をフィードバックすることにより、パワーライン１０３上に送出された信号レベルを検出し、送信側の信号レベルをパワーライン１０３上の信号レベルと差が生じないように送信側のインピーダンスを調整する。これにより、本通信制御装置１００から送出した信号のインピーダンスが分圧され、信号の減衰が生じるのを防止することができ、送出した信号を他の電化製品に確実に送り届けることができる。
【００５７】
また、本実施の形態の通信制御装置１００の機能を家庭内ネットワークに接続された各電化製品内に搭載し、各電化製品内で信号を送出する毎にインピーダンスを調整するようにすれば、目的となる電化製品の間にいくつの電化製品が接続されているか、また、中間の電化製品のインピーダンスがどの値に設定されているかを問わず、常に良好なパワーライン通信を実現することができるという効果をも奏する。
【００５８】
さらに、インピーダンスを可変にしたことに起因して以前通信できた通信相手と通信ができない事態も考え得るが、本実施の形態の通信制御装置１００によれば、信号送出する毎にインピーダンスを調整する。このため、インピーダンスを可変にしたために以前通信できた相手と次に通信できなくなるという事態を確実に回避することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インピーダンスの分圧による信号の減衰を防止し、パワーライン通信を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るパワーライン通信の通信制御装置が適用される家庭内ネットワークの構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態に係る通信制御装置の構成を示すブロック図
【図３】上記実施の形態に係る通信制御装置における信号の送受信回路の構成を説明するためのブロック図
【図４】上記実施の形態に係る通信制御装置が接続される家庭内ネットワークの一例を示す図
【図５】上記実施の形態に係る通信制御装置が接続される家庭内ネットワークの一例を示す図
【図６】上記実施の形態に係る通信制御装置の動作を説明するためのフロー図
【符号の説明】
１００ 通信制御装置
２０１ ＣＰＵ
２０２ メモリ
２０３ パワーラインモデム
２０４ オペアンプ（ＯＰアンプ）
２０５ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
３０１ 送信ＯＰアンプ
３０２ 受信ＯＰアンプ
３０３ プッシュプル回路
３０４ 抵抗ボリューム
Claims (8)
- パワーラインに信号を送出する送信手段と、前記送信手段から送出される信号に対するインピーダンスを複数設定可能なインピーダンス変更手段と、前記インピーダンス変更手段によるインピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信する受信手段と、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択する制御手段と、を具備することを特徴とする通信制御装置。
- 請求項１に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、初期値として前記インピーダンス変更手段の中の最大インピーダンスを設定する通信制御装置。
- 請求項２に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、段階的に１つずつインピーダンスを下げる通信制御装置。
- 請求項３に記載の通信制御装置であって、前記制御手段は、前記信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン上のインピーダンスより低くなるところで最終インピーダンスを選択する通信制御装置。
- パワーラインに信号を送出し、前記送出される信号に対するインピーダンスを変更し、前記インピーダンス変更後であって、前記パワーラインに送出する前のフィードバック信号を受信し、前記フィードバック信号の電圧値と、前記送信手段が送出する信号の電圧値とを比較し、差分が受信許容電圧の範囲内になるように前記インピーダンスを選択することを特徴とする通信制御方法。
- 請求項５に記載の通信制御方法であって、前記インピーダンスを選択する際、初期値として前記複数のインピーダンスの中の最大インピーダンスを設定する通信制御方法。
- 請求項６に記載の通信制御方法であって、段階的に１つずつインピーダンスを下げる通信制御方法。
- 請求項７に記載の通信制御方法であって、前記信号送信時のインピーダンスの方がパワーライン上のインピーダンスより低くなるところで最終インピーダンスを選択する通信制御方法。
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