JP4389741B2 - Power line communication device - Google Patents
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Description
周波数が異なる複数の搬送波毎にデータを割り当てて搬送波を変調した信号を、電力線を介して送受信する電力線通信装置に関する。 The present invention relates to a power line communication apparatus that transmits and receives a signal obtained by assigning data to each of a plurality of carrier waves having different frequencies and modulating the carrier wave via a power line.
近年、光ファイバは、都市部では配電用変圧器の近くまで布設されており、この光ファイバと配電用変圧器から各需要家までの数十〜数百メートルとの間で高速な電力線通信(PLC:Power Line Communication)を実現することによって、新たに通信線路を敷設することなく、データの高速通信が期待できるようになった。 In recent years, optical fibers have been laid near urban distribution transformers in urban areas, and high-speed power line communication between this optical fiber and tens to hundreds of meters from the distribution transformer to each customer ( By realizing PLC (Power Line Communication), high-speed data communication can be expected without newly laying a communication line.
電力線通信には、直交化周波数多重(OFDM:Orthogonal Frequency Domain Multiplex)、周波数拡散(SS:Spread Spectrum)などの変調方式が採用され、通信特性が劣る電力線上での通信を実現している。 For power line communication, modulation schemes such as Orthogonal Frequency Domain Multiplex (OFDM) and Spread Spectrum (SS) are adopted, and communication on power lines with inferior communication characteristics is realized.
しかし、電力線は各需要家に配電するために多くの箇所で分岐して敷設してあり、使用される電力ケーブルの種類も多岐に亘るため、敷設状況に応じて周波数に対する電力線のインピーダンス特性及び減衰特性は大きく異なり、送信する信号の出力が一定に保たれた場合であっても、受信する信号の入力電力は、周波数により様々に変化する。また、電力線は、電力機器又は電子機器などが多数接続されており、これら機器の種類、接続数、負荷状況などの変化に応じて、様々なレベルの雑音が電力線に発生し、それが時間的に変化する。したがって、周波数によって、又は時間によって、データ通信をすることができない場合が生じる。 However, the power line is branched and installed at many locations to distribute power to each customer, and the types of power cables used are diverse. Therefore, the impedance characteristics and attenuation of the power line with respect to frequency depend on the installation situation. The characteristics are greatly different, and even when the output of the signal to be transmitted is kept constant, the input power of the signal to be received varies depending on the frequency. In addition, many power devices or electronic devices are connected to the power line, and various levels of noise are generated in the power line according to changes in the type, number of connections, load status, etc. of these devices. To change. Therefore, data communication may not be performed depending on the frequency or time.
そこで、電力線に発生する雑音によりデータ伝送エラーが生じ、通信品質の劣化又は通信不能という問題が起こることを防止するために、搬送波毎に信号対雑音比を推定し、推定した信号対雑音比の高低に応じて搬送波の変調に割り当てるデータ量の多少を最適にするとともに、通信に使用できない搬送波を使用しないことにより、通信品質の劣化及び送信電力の無駄を改善する電力線通信装置が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1の例にあっては、搬送波毎に受信した信号の信号対雑音比を推定し、通信に使用できると判定された搬送波には、該搬送波に割り当てるデータ量が少ない場合であっても、推定した信号対雑音比に応じて、前記搬送波にデータを割り当てる。前記搬送波を使用することにより、相互変調等によって他の搬送波の周波数帯にも影響を与える場合があり、他の搬送波における信号の信号対雑音比が悪化し、他の搬送波に割り当てるデータ量が少なくなり、却って全体として通信速度が低下する場合があった。
However, in the example of
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、一の搬送波で受信した信号の受信電力と所定の閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記一の搬送波にデータを割り当てる場合に、前記一の搬送波へデータを割り当てた場合及びデータの割り当てを停止した場合夫々の通信速度を比較することにより、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御して、全体として通信速度を向上することができる電力線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and compares the received power of a signal received on one carrier with a predetermined threshold value, and assigns data to the one carrier based on the comparison result. In this case, when data is allocated to the one carrier and when data allocation is stopped, the communication speed is controlled as a whole by controlling the data allocation to the one carrier by comparing the respective communication speeds. An object of the present invention is to provide a power line communication device that can be improved.
また、本発明の他の目的は、前記一の搬送波を除く他の搬送波夫々で受信した信号の受信電力に基づいて前記閾値を設定する閾値設定手段を備えることにより、前記一の搬送波によって生じた雑音が、前記他の搬送波における信号対雑音比に影響を与えた場合であっても、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御して、全体として通信速度を向上することができる電力線通信装置を提供することにある。 Another object of the present invention is caused by the one carrier by providing threshold setting means for setting the threshold based on the received power of the signal received by each of the other carriers except the one carrier. Even when noise affects the signal-to-noise ratio in the other carrier wave, the power line communication apparatus can control the allocation of data to the one carrier wave and improve the communication speed as a whole Is to provide.
また、本発明の他の目的は、前記他の搬送波夫々が、前記一の搬送波の周波数に近接した周波数を有することにより、前記一の搬送波によって生じた雑音が、該周波数に近接する周波数の搬送波における信号対雑音比に影響を与えた場合であっても、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御して、全体として通信速度を向上することができる電力線通信装置を提供することにある。 Another object of the present invention is that each of the other carriers has a frequency close to the frequency of the one carrier, so that noise generated by the one carrier is a carrier having a frequency close to the frequency. Even when the signal-to-noise ratio is affected, it is desirable to provide a power line communication apparatus capable of controlling the allocation of data to the one carrier and improving the communication speed as a whole.
また、本発明の他の目的は、前記他の搬送波夫々が、前記一の搬送波を除く全ての搬送波であることにより、前記一の搬送波によって生じた雑音が、通信周波数帯域内におけるいずれかの搬送波における信号対雑音比に影響を与えた場合であっても、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御して、全体として通信速度を向上することができる電力線通信装置を提供することにある。 Another object of the present invention is that each of the other carrier waves is all the carrier waves except the one carrier wave, so that the noise generated by the one carrier wave is any carrier wave in the communication frequency band. Even when the signal-to-noise ratio is affected, it is desirable to provide a power line communication apparatus capable of controlling the allocation of data to the one carrier and improving the communication speed as a whole.
また、本発明の他の目的は、上述の発明において、受信電力に代えて信号対雑音比を用いることにより、搬送波によって生じる雑音のレベルに応じて、搬送波へのデータの割り当てを制御して、全体として通信速度を向上することができる電力線通信装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to control the allocation of data to a carrier wave according to the level of noise generated by the carrier wave by using a signal-to-noise ratio instead of the received power in the above-described invention, An object of the present invention is to provide a power line communication device capable of improving the communication speed as a whole.
第1発明に係る電力線通信装置は、ビット列からなるデータを、周波数が異なる複数の搬送波毎に割り当てて該搬送波を変調した信号を、電力線を介して送受信し、搬送波毎に受信した信号の受信電力に応じて、前記搬送波の変調に割り当てるデータのビット数を設定する電力線通信装置において、搬送波毎に割り当てられたビット数に基づいて、データの通信速度を算出する通信速度算出手段と、一の搬送波で受信した信号の受信電力と所定の閾値とを比較する受信電力比較手段と、該受信電力比較手段が比較した結果に基づいて、前記一の搬送波へのデータの割り当ての停止を制御する制御手段と、前記一の搬送波へのデータの割り当てを停止しない場合及び割り当てを停止した場合夫々に、前記通信速度算出手段が算出した通信速度を比較する通信速度比較手段とを備え、該通信速度比較手段が比較した結果に基づいて、前記制御手段は前記一の搬送波へのデータの割り当ての停止を制御するように構成してあることを特徴とする。
The power line communication apparatus according to the first aspect of the present invention is configured to transmit and receive a signal obtained by allocating data consisting of a bit string for each of a plurality of carriers having different frequencies and modulating the carrier via the power line, and receiving power of the signal received for each carrier And a communication speed calculating means for calculating a data communication speed based on the number of bits allocated to each carrier, and a single carrier Receiving power comparing means for comparing the received power of the signal received in
第2発明に係る電力線通信装置は、第1発明において、前記一の搬送波を除く他の搬送波夫々で受信した信号の受信電力に基づいて前記閾値を設定する閾値設定手段を備えたことを特徴とする。 A power line communication apparatus according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the power line communication device further comprises threshold setting means for setting the threshold based on received power of a signal received on each of the other carriers other than the one carrier. To do.
第3発明に係る電力線通信装置は、第2発明において、前記他の搬送波夫々は、前記一の搬送波の周波数に近接した周波数を有することを特徴とする。 The power line communication apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect, each of the other carrier waves has a frequency close to the frequency of the one carrier wave.
第4発明に係る電力線通信装置は、第2発明において、前記他の搬送波夫々は、前記一の搬送波を除く全ての搬送波であることを特徴とする。 The power line communication apparatus according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the second aspect, each of the other carrier waves is all the carrier waves except the one carrier wave.
第5発明に係る電力線通信装置は、第1発明乃至第4発明のいずれかにおいて、前記受信電力から信号対雑音比を算出する信号対雑音比算出手段を備え、前記受信電力に代えて、前記信号対雑音比算出手段が算出した信号対雑音比を用いることを特徴とする。 A power line communication apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes a signal-to-noise ratio calculating unit that calculates a signal-to-noise ratio from the received power according to any one of the first to fourth aspects of the invention. The signal-to-noise ratio calculated by the signal-to-noise ratio calculating means is used.
第1発明にあっては、通信速度算出手段は、搬送波毎に割り当てられたビット数に基づいて、データの通信速度を算出する。受信電力比較手段は、一の搬送波で受信した信号の受信電力と所定の閾値とを比較する。比較した結果、前記受信電力が閾値より大きい場合には、制御手段は、前記一の搬送波へデータを割り当て、前記通信速度算出手段は、前記一の搬送波へデータを割り当てた場合のデータの通信速度を算出する。前記制御手段は、さらに前記一の搬送波へのデータの割り当てを停止し、前記通信速度算出手段は、前記一の搬送波へのデータの割り当てを停止した場合のデータの通信速度を算出する。通信速度比較手段は、前記通信速度算出手段が算出した、前記一の搬送波へデータを割り当てた場合の通信速度と、割り当てを停止した場合の通信速度とを比較し、前記一の搬送波へデータを割り当てた場合の通信速度の方が小さい場合には、前記一の搬送波によって生じる相互変調等の雑音により他の搬送波の信号対雑音比を低下させているので、前記制御手段は、前記一の搬送波へのデータの割り当てを停止する。 In the first invention, the communication speed calculation means calculates the data communication speed based on the number of bits assigned to each carrier wave. The received power comparing means compares the received power of the signal received with one carrier wave with a predetermined threshold value. As a result of comparison, if the received power is greater than a threshold value, the control means assigns data to the one carrier wave, and the communication speed calculation means assigns data communication speed when the data is assigned to the one carrier wave. Is calculated. The control means further stops data assignment to the one carrier wave, and the communication speed calculation means calculates a data communication speed when assignment of data to the one carrier wave is stopped. The communication speed comparison means compares the communication speed calculated by the communication speed calculation means when the data is allocated to the one carrier and the communication speed when the allocation is stopped, and sends the data to the one carrier. When the communication speed when assigned is lower, the signal to noise ratio of the other carrier is reduced by noise such as intermodulation caused by the one carrier, so that the control means is the one carrier. Stop assigning data to.
前記一の搬送波へデータを割り当てた場合の通信速度と、割り当てを停止した場合の通信速度とを比較し、前記一の搬送波へデータを割り当てた場合の通信速度の方が大きい場合には、前記制御手段は、前記一の搬送波へデータを割り当てる。また、前記一の搬送波で受信した信号の受信電力と所定の閾値とを比較した結果、前記受信電力が閾値より小さい場合には、前記制御手段は、前記一の搬送波へのデータの割り当てを停止する。 The communication speed when data is allocated to the one carrier wave is compared with the communication speed when the allocation is stopped, and when the communication speed when data is allocated to the one carrier wave is larger, The control means allocates data to the one carrier wave. Further, as a result of comparing the received power of the signal received on the one carrier wave with a predetermined threshold value, if the received power is smaller than the threshold value, the control means stops assigning data to the one carrier wave. To do.
第2発明にあっては、閾値設定手段は、一の搬送波を除く他の搬送波夫々で受信した信号の受信電力に基づいて閾値を設定する。前記一の搬送波によって生じた雑音が、前記他の搬送波の信号対雑音比を低下させた場合には、前記閾値設定手段は、より小さい閾値を設定する。また、前記一の搬送波による雑音の影響が小さく、前記他の搬送波の信号対雑音比を低下させない場合には、前記閾値設定手段は、より大きい閾値を設定する。 In the second invention, the threshold setting means sets the threshold based on the received power of the signal received on each of the other carriers other than one carrier. When the noise generated by the one carrier wave lowers the signal-to-noise ratio of the other carrier wave, the threshold value setting means sets a smaller threshold value. When the influence of noise by the one carrier is small and the signal-to-noise ratio of the other carrier is not lowered, the threshold setting means sets a larger threshold.
第3発明にあっては、閾値設定手段は、一の搬送波の周波数に近接する周波数を有する搬送波夫々で受信した信号の受信電力に基づいて閾値を設定する。前記一の搬送波によって生じる相互変調等の雑音により、前記一の搬送波の周波数に近接する周波数を有する搬送波の信号対雑音比を低下させた場合には、前記閾値設定手段は、より小さい閾値を設定する。前記一の搬送波で受信した信号の受信電力と前記閾値とを比較することにより、前記一の搬送波の周波数に近接する周波数を有する搬送波における信号対雑音比が低下した場合には、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御する。 In the third invention, the threshold setting means sets the threshold based on the received power of the signal received by each carrier having a frequency close to the frequency of one carrier. When the signal-to-noise ratio of a carrier having a frequency close to the frequency of the one carrier is reduced by noise such as intermodulation caused by the one carrier, the threshold setting means sets a smaller threshold. To do. When the signal-to-noise ratio in a carrier having a frequency close to the frequency of the one carrier is reduced by comparing the received power of the signal received on the one carrier and the threshold, the one carrier Controls the allocation of data to
第4発明にあっては、閾値設定手段は、一の搬送波を除く全ての搬送波で受信した信号の受信電力に基づいて閾値を設定する。前記一の搬送波によって生じた雑音が、前記一の搬送波を除く全ての搬送波のいずれかで信号対雑音比を低下させた場合には、前記閾値設定手段は、より小さい閾値を設定する。前記一の搬送波で受信した信号の受信電力と前記閾値とを比較することにより、前記一の搬送波を除く全ての搬送波のいずれかで信号対雑音比が低下した場合には、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御する。 In the fourth invention, the threshold value setting means sets the threshold value based on the received power of the signals received on all the carrier waves except for one carrier wave. When the noise generated by the one carrier reduces the signal-to-noise ratio in any of all the carriers except the one carrier, the threshold setting unit sets a smaller threshold. By comparing the received power of the signal received on the one carrier with the threshold value, if the signal-to-noise ratio is reduced in any one of the carriers other than the one carrier, the signal is transferred to the one carrier. Control the allocation of data.
第5発明にあっては、第1発明乃至第4発明における受信電力に代えて信号対雑音比を用いる。これにより、閾値設定手段は、搬送波の周波数帯に生じる雑音のレベルに対する信号レベルの比に基づいて閾値を設定する。 In the fifth invention, a signal-to-noise ratio is used instead of the received power in the first to fourth inventions. Thereby, the threshold setting means sets the threshold based on the ratio of the signal level to the level of noise generated in the frequency band of the carrier wave.
第1発明にあっては、一の搬送波にデータを割り当てる場合に、前記一の搬送波へデータを割り当てた場合の通信速度と、割り当てを停止した場合の通信速度とを比較し、比較した結果に基づいて、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御することにより、全体として通信速度を向上することができる。 In the first invention, when data is allocated to one carrier wave, the communication speed when the data is allocated to the one carrier wave is compared with the communication speed when the allocation is stopped, and the comparison result is obtained. Based on this, it is possible to improve the communication speed as a whole by controlling the allocation of data to the one carrier wave.
第2発明にあっては、前記一の搬送波を除く他の搬送波での信号対雑音比の低下に応じて閾値を設定することができ、前記他の搬送波の信号対雑音比に与える影響に応じて、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御することにより、全体として通信速度を向上することができる。 In the second invention, a threshold can be set according to a decrease in the signal-to-noise ratio in other carriers other than the one carrier, and according to the influence on the signal-to-noise ratio of the other carrier By controlling the allocation of data to the one carrier wave, the overall communication speed can be improved.
第3発明にあっては、一の搬送波によって生じた雑音が、前記一の搬送波の周波数に近接する周波数を有する搬送波での信号対雑音比の低下に影響を与えた場合には、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御することにより、全体として通信速度を向上することができる。 In the third aspect of the invention, when the noise generated by one carrier affects the decrease in the signal-to-noise ratio in a carrier having a frequency close to the frequency of the one carrier, By controlling the allocation of data to the carrier wave, the overall communication speed can be improved.
第4発明にあっては、一の搬送波によって生じた雑音が、通信周波数帯域内の搬送波での信号対雑音比の低下に影響を与えた場合には、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御することにより、全体として通信速度を向上することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when noise generated by one carrier wave affects the decrease in the signal-to-noise ratio of the carrier wave in the communication frequency band, the data is assigned to the one carrier wave. By controlling, the communication speed can be improved as a whole.
第5発明にあっては、一の搬送波で受信した信号の信号対雑音比に基づいて、前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御することにより、搬送波の周波数帯に生じる雑音レベルに応じて前記一の搬送波へのデータの割り当てを制御することができる。 In the fifth aspect of the invention, by controlling the allocation of data to the one carrier based on the signal-to-noise ratio of the signal received on the one carrier, according to the noise level generated in the frequency band of the carrier The assignment of data to the one carrier can be controlled.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は電力線搬送の概要を示す説明図である。図において、1は電柱を介して布設した中圧配電線である。中圧配電線1は、三相交流の中圧電圧(例えば、6kV)を配電する。中圧配電線1には、電柱に取り付けられた変圧器5を接続してあり、変圧器5は中圧配電線1により供給される中圧電圧を低圧電圧(例えば、200V)に変換する。変圧器5には、電力線2を接続してあり、電力線2は低圧電圧を各需要家へ供給する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of power line conveyance. In the figure,
光ファイバ6は、インターネットなどの通信網8に接続してあり、光ファイバ6には、電柱に取り付けられた光電変換装置7を接続してある。光電変換装置7は、光ファイバ6を介して伝送する光信号をデジタルの電気信号に変換する。光電変換装置7には、モデム3を接続してあり、モデム3は、光電変換装置7から入力されたデジタル信号に対して所定の処理を行い、処理後の信号を電力線2を介して各需要家のモデム4、4、…へ送信する。モデム4、4、…には、パーソナルコンピュータ9a、9a、…を接続してあり、電力線2を介して受信した信号に対して、所定の処理を行い、処理後のデータをパーソナルコンピュータ9a、9a、…へ出力する。また、電力線2には、各需要家の電気機器9b、9b、…を接続してある。
The
一方、パーソナルコンピュータ9a、9a、…は、通信網8のサーバ(図示せず)へ送信するためのデータをモデム4、4、…へ出力する。モデム4、4、…は、パーソナルコンピュータ9a、9a、…から入力されたデータに対して所定の処理を行い、処理後の信号を電力線2を介してモデム3へ送信する。モデム3は、モデム4、4、…から受信した信号に対して所定の処理を行い、処理後のデジタル信号を光電変換装置7へ出力する。光電変換装置7は、モデム3から入力されたデジタルの電気信号を光信号に変換し、変換後の光信号を光ファイバ6を介して通信網8へ伝送する。
On the other hand, the personal computers 9a, 9a,... Output data for transmission to a server (not shown) of the
図2はモデム3の構成を示すブロック図である。図において、10は誤り訂正符号部である。誤り訂正符号部10は、送信側(光電変換装置7)から入力されるビット列から構成されるデータビットに誤り訂正符号を付加してデータを符号化し、符号化したデータをバッファ11へ出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
バッファ11は、誤り訂正符号部10から入力されたデータを一旦記憶し、一定数のビット毎にシリアル・パラレル変換部12へ出力する。
The
シリアル・パラレル変換部12は、バッファ11から読み出したシリアルデータを、後述する直交振幅変調部13で使用する周波数の異なる搬送波の数(サブキャリアの数)に等しい組のパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータを直交振幅変調部13へ出力する。また、シリアル・パラレル変換部12は、後述する制御部33からの割り当て停止信号、又は割り当て信号に応じて、変換処理の停止又は開始を行う。
The serial /
図3は搬送波のスペクトルを示す説明図である。図に示すように、モデム3の通信帯域幅(例えば、10MHz)における各搬送波(各搬送波の周波数間隔は、例えば、4.8kHz)のうち、隣接する搬送波はお互いに直交関係にある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a spectrum of a carrier wave. As shown in the figure, among the respective carriers (for example, the frequency interval of each carrier is 4.8 kHz) in the communication bandwidth (for example, 10 MHz) of the
直交振幅変調部13は、シリアル・パラレル変換部12から入力された複数の組のパラレルデータ夫々を、直交する複数の搬送波夫々に分散し、分散したデータを各搬送波に割り当て、割り当てられたデータ(シンボル)に基づいて前記搬送波の振幅及び位相を変調する直交振幅変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)をし、変調信号を逆フーリエ変換部14へ出力する。
The quadrature
また、直交振幅変調部13は、後述する制御部33からの割り当て停止信号、又は割り当て信号に応じて、変調処理の停止又は開始を行う。また、直交振幅変調部13は、制御部33から入力される割り当てビット数に応じて、搬送波毎に割り当てたビット数に応じて変調処理を行う。
Further, the quadrature
逆フーリエ変換部14は、直交振幅変調部13から入力された搬送波毎の変調信号を時間領域の変調信号に変換し、変換した変調信号をパラレル・シリアル変換部15へ出力する。
The inverse
パラレル・シリアル変換部15は、逆フーリエ変換部14から入力された変調信号をシリアルデータに変換し、ガードインターバル部16へ出力する。
The parallel /
ガードインターバル部16は、パラレル・シリアル変換部15から入力されたシリアルデータに対して、複数の搬送波を用いたマルチパス伝送による符号間干渉を防止するため、各搬送波の遅延時間を考慮して、シンボル長をガードインターバル分だけ長くするガードインターバルを挿入する処理をし、処理後の信号をD/A変換部17へ出力する。
The
D/A変換部17は、ガードインターバル部16から入力されたデジタル変調信号をアナログ変調信号に変換し、フィルタ18へ出力する。
The D /
フィルタ18は、D/A変換部17から入力された変調信号の高調波成分を除去し、処理後の変調信号を電力線2へ送出する。
The
一方、フィルタ20は、電力線2を介して受信した変調信号から高調波成分を除去し、処理後の信号をA/D変換部21へ出力する。
On the other hand, the
A/D変換部21は、フィルタ20から入力されたアナログの変調信号をデジタルの信号に変換し、変換後の信号をガードインターバル部22へ出力する。
The A /
ガードインターバル部22は、A/D変換部21から入力された信号からガードインターバルを除去する処理を行い、処理後の信号をシリアル・パラレル変換部23へ出力する。
The
シリアル・パラレル変換部23は、ガードインターバル部22から入力された信号をサブキャリアの数に等しい組のパラレルデータに変換し、変換したパラレルデータをフーリエ変換部24へ出力する。
The serial /
フーリエ変換部24は、シリアル・パラレル変換部23から入力された信号を、搬送波毎に周波数領域の信号に変換し、変換後の信号を直交振幅復調部25へ出力する。
The
直交振幅復調部25は、フーリエ変換部24から入力された信号に基づいて、送信されたデータを再生するための復調処理が行われ、処理後のデータをパラレル・シリアル変換部26へ出力する。
The quadrature
パラレル・シリアル変換部26は、搬送波毎に復調されたデータをシリアルデータに変換し、変換後のデータをバッファ27へ出力する。
The parallel /
バッファ27は、パラレル・シリアル変換部26から入力されたデータを、誤り訂正復号部28が読み出すまで一旦記憶する。
The
誤り訂正復号部28は、バッファ27に記憶されたデータを読み出し、読み出したデータに誤りがある場合には誤り訂正を行い、訂正後のデータを受信側(光電変換装置7)へ出力し、読み出したデータに誤りがない場合には、該データを受信側へ出力する。
The error
信号対雑音比算出部30は、フーリエ変換部24から入力された一の搬送波の信号をサンプリングし、サンプリングした全信号のベクトルの平均値に基づいて信号対雑音比SNRを算出する。また、同様の処理を他の全ての搬送波の信号に対して行い、搬送波毎の信号対雑音比SNRを算出する。
The signal-to-noise
図4は信号対雑音比SNRの算出原理を示す説明図である。信号対雑音比算出部30は、フーリエ変換部24から入力される信号から、複数の信号をサンプリングする。サンプリングした信号をI(In phase)成分と、Q(Quadrature)成分とに分解し、信号ベクトルr1、r2、…とする。サンプリングした全信号の信号ベクトルのI成分及びQ成分夫々の平均値を算出し、これを平均信号ベクトルSとする。さらに、この平均信号ベクトルSと各信号ベクトルr1、r2、…との差分を雑音ベクトルn1、n2、…とする。この雑音成分の標準偏差σは、図中の破線円のようになる。雑音成分の標準偏差σを二乗したものが雑音電力Nであることが知られており、平均信号ベクトルSと雑音電力Nとの比により、信号対雑音比SNRを算出する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the calculation principle of the signal-to-noise ratio SNR. The signal-to-noise
信号対雑音比算出部30は、搬送波毎に算出した信号対雑音比SNRを閾値設定部31及び信号対雑音比比較部32へ出力する。
The signal-to-noise
閾値設定部31は、信号対雑音比算出部30から入力された全搬送波における信号対雑音比SNRに基づいて、一の搬送波の周波数fk に近接する周波数(例えば、周波数fk を中心として、高周波数側と低周波数側夫々5つの周波数fk-5 、fk-4 、fk-3 、fk-2 、fk-1 、fk+1 、fk+2 、fk+3 、fk+4 、fk+5 )の各搬送波における信号対雑音比SNRの平均値を算出し、算出した平均値を、周波数fk の搬送波の信号対雑音比SNRk と比較する場合の閾値THk として設定する。閾値設定部31は、同様に他の全ての周波数の搬送波における信号対雑音比SNR夫々と比較する場合の閾値THを設定する。なお、信号対雑音比SNRを算出する搬送波の周波数が、帯域周波数の最小又は最大周波数である場合は、高周波数側又は低周波数側の隣接する5つの周波数の搬送波における信号対雑音比SNRから平均値を算出すればよい。
Based on the signal-to-noise ratio SNR for all carriers input from the signal-to-noise
信号対雑音比比較部32は、信号対雑音比算出部30から入力された周波数fk の搬送波の信号対雑音比SNRk と閾値THk とを比較し、比較結果を制御部33へ出力する。信号対雑音比SNRk が、閾値THk よりも大きい場合は、信号対雑音比比較部32は、割り当て確認信号を制御部33へ出力する。また、信号対雑音比SNRk が、閾値THkよりも小さい場合は、信号対雑音比比較部32は、割り当て停止信号を制御部33へ出力する。信号対雑音比比較部32は、周波数fk 以外の周波数の搬送波についても同様の処理を行う。
The signal-to-noise
また、信号対雑音比比較部32は、信号対雑音比算出部30から入力された搬送波毎の信号対雑音比SNRを制御部33へ出力する。
The signal-to-noise
制御部33は、信号対雑音比比較部32から割り当て確認信号が入力された場合、割り当て停止信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力するとともに、通信速度算出要求信号を通信速度算出部34へ出力する。さらに、制御部33は、割り当て停止信号を出力した後、後述する通信速度算出部34が通信速度算出に要する時間経過後に、割り当て信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力するとともに、通信速度算出要求を通信速度算出部34へ出力する。
When the allocation confirmation signal is input from the signal-to-noise
また、制御部33は、信号対雑音比比較部32、又は通信速度比較部35から割り当て停止信号が入力された場合、該割り当て停止信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力する。
In addition, when an allocation stop signal is input from the signal-to-noise
また、制御部33は、通信速度比較部35から割り当て信号が入力された場合、該割り当て信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力する。
In addition, when an allocation signal is input from the communication
また、制御部33は、信号対雑音比比較部32から入力された搬送波毎の信号対雑音比SNRに基づいて、予め設定された割り当てビット数を直交振幅変調部13へ出力する。
In addition, the control unit 33 outputs a preset number of assigned bits to the quadrature
通信速度算出部34は、制御部33から割り当て停止信号、及び割り当て信号夫々が入力された場合に、所定時間の間にパラレル・シリアル変換部15から出力されるデータのビット数を計数し、一の搬送波にデータを割り当てた場合と、割り当てない場合における通信速度を算出し、算出した通信速度結果を通信速度比較部35へ出力する。
When the allocation stop signal and the allocation signal are input from the control unit 33, the communication
通信速度比較部35は、通信速度算出部34から入力された通信速度夫々を比較し、一の搬送波にデータを割り当てた場合の通信速度が、前記一の搬送波にデータを割り当てない場合の通信速度より大きい場合には、割り当て信号を制御部33へ出力する。また、通信速度比較部35は、一の搬送波にデータを割り当てた場合の通信速度が、前記一の搬送波にデータを割り当てない場合の通信速度より小さい場合には、割り当て停止信号を制御部33へ出力する。
The communication
なお、モデム4もモデム3と同様の構成を有するので、説明は省略する。
Since the
次に、モデム3の動作について説明する。電力線2を介して受信された信号は、フィルタ20、A/D変換部21、ガードインターバル部22、シリアル・パラレル変換部23、及びフーリエ変換部24夫々における処理を経て、信号対雑音比算出部30へ出力される。
Next, the operation of the
信号対雑音比算出部30は、通信帯域内の周波数fk を含む全ての周波数の搬送波について、信号対雑音比SNRを算出し、算出した信号対雑音比SNRを閾値設定部31、及び信号対雑音比比較部32へ出力する。
The signal-to-noise
閾値設定部31は、信号対雑音比算出部30から入力された各搬送波の信号対雑音比SNRの中から、周波数fk に近接する周波数(例えば、周波数fk を中心として、高周波数側と低周波数側夫々5つの周波数fk-5 、fk-4 、fk-3 、fk-2 、fk-1 、fk+1 、fk+2 、fk+3 、fk+4 、fk+5 )の各搬送波における信号対雑音比SNRの平均値を算出し、算出した平均値を、周波数fk の搬送波の信号対雑音比SNRk と比較する場合の閾値THk として設定する。
The threshold
これにより、周波数fk の搬送波によって生じる相互変調等の雑音による他の近接する周波数の搬送波の信号の信号対雑音比SNRへの影響を閾値THk に反映する。すなわち、雑音の影響が大きく、信号対雑音比SNRが小さくなった場合は、閾値THk は小さくなり、雑音の影響が小さく、信号対雑音比SNRが大きくなった場合は、閾値THk は大きくなる。 Accordingly, reflecting the influence of by the noise of the intermodulation like caused by the carrier frequency f k to the signal-to-noise ratio SNR of the carrier signal of the other adjacent frequency to the threshold TH k. That is, when the influence of noise is large and the signal-to-noise ratio SNR is small, the threshold TH k is small, and when the influence of noise is small and the signal-to-noise ratio SNR is large, the threshold TH k is large. Become.
図5は相互変調の例を示す説明図である。一の搬送波の周波数帯に、例えば異なる二つの周波数f1、f2を有する信号が入力した場合、入力した信号間で、モデム3内の高周波増幅器などの非直線性などにより発生した高調波との間で相互変調を生じ、fs=(m+1)f1−mf2又はfs=(m+1)f2−mf1で定まる不必要な周波数成分(図中、破線部)が発生し、他の周波数の搬送波の信号に影響を与える場合がある。ここで、mは自然数である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of intermodulation. For example, when a signal having two different frequencies f1 and f2 is input in the frequency band of one carrier wave, between the input signals and harmonics generated by non-linearity such as a high-frequency amplifier in the
これにより、周波数fk の搬送波に隣接する周波数帯域に雑音が生じた場合に、周波数fk に近接する周波数の各搬送波の信号と同じ周波数に雑音が生じ、近接する周波数の各搬送波における信号の信号対雑音比SNRが低下したときは、閾値THk はより小さい値になり、周波数fk の搬送波の信号対雑音比SNRk が、閾値THk より大きくなる可能性が高くなり、周波数fk の搬送波にデータを割り当てるか否かを確認する可能性を高くする。 As a result, when noise is generated in a frequency band adjacent to the carrier wave having the frequency f k , noise is generated in the same frequency as the signal of each carrier wave having a frequency close to the frequency f k . When the signal-to-noise ratio SNR decreases, the threshold value TH k becomes smaller, and the signal-to-noise ratio SNR k of the carrier wave having the frequency f k is more likely to be larger than the threshold value TH k , and the frequency f k is increased. The possibility of confirming whether or not to allocate data to a certain carrier wave is increased.
信号対雑音比比較部32は、信号対雑音比算出部30から入力された周波数fk の搬送波の信号の信号対雑音比SNRk と閾値設定部31から読み出した閾値THk とを比較する。比較した結果、信号対雑音比SNRk が、閾値THk よりも大きい場合は、信号対雑音比比較部32は、割り当て確認信号を制御部33へ出力する。
The signal-to-noise
また、信号対雑音比比較部32は、信号対雑音比算出部30から入力された搬送波毎の信号対雑音比SNRを制御部33へ出力する。
The signal-to-noise
制御部33は、信号対雑音比比較部32から入力された搬送波毎の信号対雑音比SNRに基づいて、予め設定された割り当てビット数を直交振幅変調部13へ出力する。
The control unit 33 outputs a preset number of assigned bits to the quadrature
図6は信号対雑音比SNRに対する割り当てビット数の関係を示す説明図である。図に示すように、各搬送波における受信信号の信号対雑音比SNRが大きくなるにつれて、前記搬送波に割り当てるビット数を多くする。また、雑音の影響により信号対雑音比SNRが小さくなると、搬送波に割り当てるビット数を少なくする。これにより、データ伝送エラーを少なくし、通信品質を向上させる。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship of the number of allocated bits to the signal-to-noise ratio SNR. As shown in the figure, as the signal-to-noise ratio SNR of the received signal in each carrier increases, the number of bits allocated to the carrier is increased. Further, when the signal-to-noise ratio SNR is reduced due to the influence of noise, the number of bits allocated to the carrier is reduced. This reduces data transmission errors and improves communication quality.
制御部33は、信号対雑音比比較部32から割り当て確認信号が入力された場合、周波数fk の搬送波に対する割り当て停止信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力するとともに、通信速度算出要求信号を通信速度算出部34へ出力する。さらに、制御部33は、割り当て停止信号を出力した後、通信速度算出部34が通信速度算出に要する時間経過後に、周波数fk の搬送波に対する割り当て信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力するとともに、通信速度算出要求を通信速度算出部34へ出力する。
When the allocation confirmation signal is input from the signal-to-noise
通信速度算出部34は、制御部33から周波数fk の搬送波に対する割り当て停止信号、及び割り当て信号夫々が入力された場合に、所定時間の間にパラレル・シリアル変換部15から出力されるデータのビット数を計数し、周波数fk の搬送波にデータを割り当てた場合と、割り当てない場合における通信速度を算出し、算出した通信速度結果を通信速度比較部35へ出力する。
The communication
通信速度比較部35は、通信速度算出部34から入力された通信速度夫々を比較し、周波数fk の搬送波にデータを割り当てた場合の通信速度が、周波数fk の搬送波にデータを割り当てない場合の通信速度より大きい場合には、周波数fk の搬送波に対する割り当て信号を制御部33へ出力する。また、通信速度比較部35は、周波数fk の搬送波にデータを割り当てた場合の通信速度が、周波数fk の搬送波にデータを割り当てない場合の通信速度より小さい場合には、周波数fk の搬送波に対する割り当て停止信号を制御部33へ出力する。
Communication
図7は通信速度比較の例を示す説明図である。図に示すように、周波数fk の搬送波にデータを割り当てた場合は、周波数fk の搬送波での通信速度は「4」、周波数fk-5 、fk-4 、fk-3 、fk-2 、fk-1 、fk+1 、fk+2 、fk+3 、fk+4 、fk+5 夫々の搬送波での通信速度は、「10」、「10」、「10」、「10」、「7」、「6」、「9」、「10」、「10」、「10」であり、通信速度の合計は「96」となる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of communication speed comparison. As shown, when the allocated data to the carrier frequency f k, the communication speed of the carrier wave of the frequency f k is "4", the
一方、周波数fk の搬送波にデータを割り当てない場合は、周波数fk の搬送波での通信速度は「0」、周波数fk-5 、fk-4 、fk-3 、fk-2 、fk-1 、fk+1 、fk+2 、fk+3 、fk+4 、fk+5 夫々の搬送波での通信速度、「10」、「10」、「10」、「10」、「10」、「10」、「10」、「10」、「10」、「10」であり、通信速度の合計は「100」となる。
On the other hand, if the data non-allocation to the carrier of the frequency f k, the communication speed is "0" in carrier frequency f k, the
周波数fk の搬送波にデータを割り当てた場合は、周波数fk の搬送波によって生じた相互変調等の雑音が、他の周波数の搬送波の信号対雑音比を低下させ、割り当てられるビット数が低下する。また、周波数fk の搬送波にデータを割り当てない場合は、該搬送波を使用しないので、周波数fk の搬送波によって生じる雑音がなくなり、他の周波数の搬送波における信号の信号対雑音比SNRを増加して、割り当てられるビット数が増加し、全体として通信速度が向上する。 If allocated data to the carrier frequency f k, the noise of the intermodulation etc. caused by the carrier frequency f k is reduces the carrier signal-to-noise ratio of the other frequencies, the number of allocated bits is decreased. Further, when data is not assigned to the carrier wave of frequency f k, the carrier wave is not used, so noise generated by the carrier wave of frequency f k is eliminated, and the signal-to-noise ratio SNR of the signal in the carrier wave of other frequency is increased. As a result, the number of allocated bits increases, and the overall communication speed is improved.
一方、信号対雑音比比較部32は、信号対雑音比算出部30から入力された周波数fk の搬送波の信号の信号対雑音比SNRk と閾値設定部31から読み出した閾値THk とを比較した結果、信号対雑音比SNRk が、閾値THk よりも小さい場合は、信号対雑音比比較部32は、割り当て信号を制御部33へ出力する。
On the other hand, the signal-to-noise
制御部33は、通信速度比較部35から割り当て信号が入力された場合、該割り当て信号をシリアル・パラレル変換部12、及び直交振幅変調部13へ出力する。
When the allocation signal is input from the communication
周波数fk の搬送波について、上述の処理が終了した場合は、モデム3は、他の周波数の搬送波についても同様の処理を行う。これにより、モデム3の通信帯域内のすべての搬送波について、最も良好な通信速度を得ることが可能になる。
When the above-described processing is completed for the carrier wave of frequency f k , the
上述のように、本実施の形態にあっては、一の搬送波で受信した信号の信号対雑音比SNRと、前記一の搬送波に生じた雑音の影響を反映した閾値THとを比較し、信号対雑音比SNRが閾値THより大きい場合には、前記一の搬送波にデータを割り当てた場合と、割り当てない場合について通信速度を算出し、算出した通信速度を比較することにより、前記一の搬送波にデータを割り付けるか否かを制御して、全体として通信速度を向上することができる。 As described above, in the present embodiment, the signal-to-noise ratio SNR of the signal received on one carrier is compared with the threshold value TH that reflects the influence of noise generated on the one carrier. When the noise-to-noise ratio SNR is larger than the threshold value TH, the communication speed is calculated for the case where data is assigned to the one carrier and the case where the data is not assigned, and the calculated communication speed is compared. It is possible to improve communication speed as a whole by controlling whether or not data is allocated.
上述の実施の形態においては、閾値設定部31は、一の周波数fk に近接する周波数の搬送波における信号の信号対雑音比SNRの平均値を算出し、算出した平均値を、周波数fk の搬送波の信号対雑音比SNRk と比較する場合の閾値THk として設定する構成であったが、これに限られるものではない。例えば、近接する周波数の搬送波に代えて、通信帯域内のすべての搬送波における信号の信号対雑音比SNRの平均値を算出して閾値THk を設定する構成でもよい。これにより、通信帯域内に生じる雑音の影響を反映することができる。
In the above-described embodiment, the
上述の実施の形態においては、閾値設定部31は、一の周波数fk に近接する周波数における10の搬送波における信号の信号対雑音比SNRの平均値を算出する構成であったが、平均値を算出する搬送波の数はこれに限られない。
In the above-described embodiment, the
上述の実施の形態においては、搬送波における信号の信号対雑音比SNRの平均値を算出する構成であったが、これに限られるものではない。例えば、信号対雑音比SNRの最大値及び最小値の和の1/2を算出する構成でもよい。 In the above-described embodiment, the average value of the signal-to-noise ratio SNR of the signal in the carrier wave is calculated. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration may be used in which ½ of the sum of the maximum value and the minimum value of the signal-to-noise ratio SNR is calculated.
上述の実施の形態においては、搬送波における信号の信号対雑音比SNRを用いる構成であったが、これに限らず、信号対雑音比SNRに代えて信号レベルを用いる構成でもよい。 In the above-described embodiment, the signal-to-noise ratio SNR of the signal in the carrier wave is used. However, the present invention is not limited to this, and the signal level may be used instead of the signal-to-noise ratio SNR.
上述の実施の形態においては、直交振幅変調を用いる構成であったが、これに限られない。例えば、位相変調(PSK:Phase Shift Keying)、振幅変調(ASK:Amplitude Shift Keying)などを用いる構成でもよい。 In the above-described embodiment, the configuration uses quadrature amplitude modulation, but the present invention is not limited to this. For example, a configuration using phase modulation (PSK: Phase Shift Keying), amplitude modulation (ASK: Amplitude Shift Keying), or the like may be used.
上述の実施の形態においては、一の周波数の搬送波の信号の信号対雑音比SNRが、閾値THよりも大きい場合に、信号対雑音比比較部32は、割り当て確認信号を制御部33へ出力する構成であったが、これに限らず、一の周波数の搬送波の信号の信号対雑音比SNRが、閾値THよりも小さい場合に、信号対雑音比比較部32は、割り当て確認信号を制御部33へ出力する構成であってもよい。
In the above-described embodiment, when the signal-to-noise ratio SNR of the carrier wave signal of one frequency is larger than the threshold value TH, the signal-to-noise
上述の実施の形態においては、通信速度を算出して、算出した通信速度を比較する構成であったが、これに限らず、通信速度に代えて、ビット伝送エラー率などの通信品質を算出して比較する構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the communication speed is calculated and the calculated communication speed is compared. However, the present invention is not limited to this, and communication quality such as a bit transmission error rate is calculated instead of the communication speed. May be configured to compare.
2 電力線
3、4 モデム
12 シリアル・パラレル変換部
13 直交振幅変調部
15 パラレル・シリアル変換部
24 フーリエ変換部
30 信号対雑音比算出部
31 閾値設定部
32 信号対雑音比比較部
33 制御部
34 通信速度算出部
35 通信速度比較部
2
DESCRIPTION OF
Claims (5)
搬送波毎に割り当てられたビット数に基づいて、データの通信速度を算出する通信速度算出手段と、
一の搬送波で受信した信号の受信電力と所定の閾値とを比較する受信電力比較手段と、
該受信電力比較手段が比較した結果に基づいて、前記一の搬送波へのデータの割り当ての停止を制御する制御手段と、
前記一の搬送波へのデータの割り当てを停止しない場合及び割り当てを停止した場合夫々に、前記通信速度算出手段が算出した通信速度を比較する通信速度比較手段と
を備え、
該通信速度比較手段が比較した結果に基づいて、前記制御手段は前記一の搬送波へのデータの割り当ての停止を制御するように構成してあることを特徴とする電力線通信装置。 Data consisting of bit strings is assigned to each of a plurality of carriers having different frequencies, and a signal obtained by modulating the carrier is transmitted / received via a power line, and assigned to the modulation of the carrier according to the received power of the signal received for each carrier. In the power line communication device that sets the number of bits of data,
A communication speed calculating means for calculating a data communication speed based on the number of bits allocated to each carrier;
Received power comparison means for comparing the received power of a signal received on one carrier with a predetermined threshold;
Control means for controlling stop of allocation of data to the one carrier wave based on the result of comparison by the received power comparing means;
A communication speed comparison means for comparing the communication speed calculated by the communication speed calculation means in each of the cases where the assignment of data to the one carrier is not stopped and the assignment is stopped,
The power line communication apparatus according to claim 1, wherein the control unit is configured to control stop of data allocation to the one carrier wave based on a result of comparison by the communication speed comparison unit.
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