JP4821076B2

JP4821076B2 - 電力線搬送装置

Info

Publication number: JP4821076B2
Application number: JP2001268474A
Authority: JP
Inventors: 孝雄権藤; 秀和松延; 泰輔小西; 睦彦大石; 宣貴児玉; 典明前原; 祐明春山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: JP2003078455A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線を利用してデータの伝送を行う電力線搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電力線を利用してデータの伝送を行う場合に、高信頼性を確保する目的で受信信号の大きさにより信号入力インピーダンスを変換する方法が特開平５−２７６５８２号公報に開示されている。
【０００３】
図５は上記公報に記載の遠隔制御装置を示すブロック図である。
【０００４】
図５において、５は遠隔制御装置、５０は通信インタフェースの機能を有するインタフェース部、５１は受信信号の大きさを測定する受信回路５１ａの受信信号測定回路、５２は入力インピーダンスを変換する信号入力インピーダンス変換回路、５３は送信回路である。
【０００５】
図５の遠隔制御装置５は、受信信号の大きさを測定する受信信号測定回路５１及び信号入力インピーダンス変換回路５２を備えており、受信信号があるレベル以上であると、ただちに信号入力インピーダンスを上げるように信号入力インピーダンス変換回路５２を起動させ、信号入力インピーダンスの低下により信号が減衰することを防いでいる。
【０００６】
電力搬送装置のように、一般に電力線を利用してデータ伝送を行う場合、伝送路である電力線のインピーダンス特性が一定では無く、電力線に接続される家電機器の影響で電力線のインピーダンスが下がり信号が減衰し、正常な通信が確保出来ないという問題が生じる。その為、上記公報で説明したように、受信信号レベルに応じてインピーダンスを可変にする方法が提案されている。すなわち、家電機器がオンとなれば電力線インピーダンスが低下し、不整合により受信信号レベルが低下するので、装置の入力インピーダンスを変更（低く）する必要がある。しかし、この方法においては、入力インピーダンスを低インピーダンス或いは高インピーダンスにするだけであり、これは信号帯域が狭い低速の電力線伝送では効果的であるが、広帯域が必要な高速電力線搬送では十分な効果を発揮できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の電力線搬送装置では、入力インピーダンスを低インピーダンス或いは高インピーダンスにするだけであり、広帯域が必要な高速電力線搬送では十分な効果を生じないという問題点を有していた。
【０００８】
この電力線搬送装置では、入力インピーダンスを高精度に可変にすることが要求されている。
【０００９】
本発明は、入力インピーダンスを高精度に可変にすることができ、高速で確実なデータ伝送を可能にする電力線搬送装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の電力線搬送装置は、（数１）のインピーダンス特性を有する電力線を介して送受信を行う電力線搬送装置であって、可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタを有し、かつ、可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタにより特定される（数２）の入力インピーダンス特性を有し、かつ、電力線に接続されたインピーダンス変換部と、インピーダンス変換部を介し、電力線に対して送受信を行う送受信部と、を備え、電力線の通信品質が劣化した場合に、可変抵抗及び可変コンデンサのうち少なくとも一方の値を変化させることにより、（数２）のａ２を（数１）のａ１に近づけるように、または、（数２）のｂ２を（数１）のｂ１に近づけるように、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性を制御する構成を備えている。
【００１１】
これにより、入力インピーダンスを高精度に可変にすることができ、高速で確実なデータ伝送を可能にする電力線搬送装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の電力線搬送装置は、（数１）のインピーダンス特性を有する電力線を介して送受信を行う電力線搬送装置であって、可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタを有し、かつ、可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタにより特定される（数２）の入力インピーダンス特性を有し、かつ、電力線に接続されたインピーダンス変換部と、インピーダンス変換部を介し、電力線に対して送受信を行う送受信部と、を備え、電力線の通信品質が劣化した場合に、可変抵抗及び可変コンデンサのうち少なくとも一方の値を変化させることにより、（数２）のａ２を（数１）のａ１に近づけるように、または、（数２）のｂ２を（数１）のｂ１に近づけるように、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性を制御することとしたものである。
【００１３】
この構成により、入力インピーダンスを高精度に可変にして、電力線のインピーダンス特性と電力線搬送装置の入力インピーダンス特性との整合を取ることができるので、信号の減衰を抑えることができ、高速で確実なデータ伝送を可能にするという作用を有する。また、一義的に決めたインピーダンス特性に固定せず、電力線の状態に応じたインピーダンス特性を持たせることができるので、家庭電化機器の使用状況などにも対応できるという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の電力線搬送装置は、請求項１に記載の電力線搬送装置において、インピーダンス変換部は、可変コンデンサの値を変化させることにより、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性の傾きを制御することとしたものである。
【００１５】
この構成により、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように対応できるという作用を有する。
【００１６】
請求項３に記載の電力線搬送装置は、請求項１に記載の電力線搬送装置において、インピーダンス変換部は、可変抵抗の値を変化させることにより、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性のオフセットを行うこととしたものである。
【００１７】
この構成により、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように対応できるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の電力線搬送装置は、請求項１に記載の電力線搬送装置において、インピーダンス変換部は、可変抵抗及び可変コンデンサの値を変化させることにより、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性の傾きを制御すると共に入力インピーダンス特性のオフセットを行うこととしたものである。
【００１９】
この構成により、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように正確に対応できるという作用を有する。
【００２０】
請求項５に記載の電力線搬送装置は、請求項１に記載の電力線搬送装置において、送受信部は非通信時には受信部の入力インピーダンスを高インピーダンスにすることとしたものである。
【００２１】
この構成により、非通信時においてもに電力線通信の信号が減衰しないという作用を有する。
【００２４】
請求項６に記載の電力線搬送装置は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の電力線搬送装置において、受信信号レベルや通信品質が低下したことを報知する報知部を備えることとしたものである。
【００２５】
この構成により、性能低下をユーザが知ることができ、その情報に基づいて受信信号レベルが減衰しないように対応することができるという作用を有する。
【００２６】
請求項７に記載の電力線搬送装置は、送受信部を有し、電力線を介して送受信を行う電力線搬送装置であって、送受信部は、送信電力レベルＰが（数２）であることとしたものである。
【００２７】
この構成により、受信信号レベルの低下を送信側で高精度に抑制することができるという作用を有する。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電力線搬送装置を示す回路図である。
【００３０】
図１において、１はＬＣフィルタに抵抗器を追加したインピーダンス変換部、２は直流をカットするための結合コンデンサ、３は高周波トランス、４は送受信を行う送受信部、１１はコンデンサ、１２はインダクタ、１３は抵抗器である。インピーダンス変換回路１において、コンデンサ１１とインダクタ１２は共振回路を形成し、コンデンサ１１と抵抗器１３とでインピーダンス特性の傾きやオフセットを調整することができる。
【００３１】
ここで電力線のインピーダンスについて図２を用いて説明する。図２は、電力線のコンセントから見込んだ入力インピーダンス測定値を示すグラフであり、「電子通信学会論文誌、８６／１０、Ｖｏｌ．Ｊ６９−Ｂ、Ｎｏ．１０」に記載されているものである。この結果によると、１ＭＨｚ以下の周波数帯域では、電力線のインピーダンスはほぼ２〜３０Ωの範囲にある。１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの帯域では、電力線インピーダンスは２０〜２００Ωの範囲で変化し、周波数の上昇につれて大きくなる傾向にある。図中の○△□等の記号は、測定場所の違いを表している。電力線インピーダンス特性を表す実験式を求めると、（数３）となる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
図１の電力線搬送装置は、このような（数１）のインピーダンス特性を与える装置である。つまり、電力線搬送装置の入力インピーダンス特性と電力線のインピーダンス特性とを同様にすることで、信号の減衰を抑えることが出来る。
【００３４】
図１のインダクタ１２のインダクタンスをＬ、コンデンサ１１のキャパシタンスをＣとしたとき、（数４）におけるｆが一定になるように選択すれば良い（つまり共振曲線における右肩上りの部分を利用する）。
【００３５】
【数４】
【００３６】
一例として、抵抗器１３の抵抗値をＲとしたとき、Ｃ＝１０ｐＦ、Ｌ＝３μＨ、Ｒ＝５０Ωで、ほぼ所望のインピーダンス特性が得られる。例えば、使用帯域が５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの場合、電力線インピーダンスは約８０〜２００Ωとなる。そこで、電力線搬送装置の入力インピーダンス特性を５〜２０ＭＨｚに対応して８０〜２００Ωとしてやることで、電力線との不整合による電力損失が改善される。当然、正確な電力線のインピーダンス特性は家庭電化製品等の使用状況によって違いはあるので、（数３）の０．００５と０．６３の数値は任意の数値に変更可能である。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、インピーダンス変換部１は、入力インピーダンス特性を（数１）とすることにより、入力インピーダンスを高精度に可変にして、電力線のインピーダンス特性と電力線搬送装置の入力インピーダンス特性との整合を取ることができるので、信号の減衰を抑えることができ、高速で確実なデータ伝送を可能にする。
【００３８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２による電力線搬送装置の構成は実施の形態１と同様、図１の構成である。本実施の形態が実施の形態１と異なるところは、インピーダンス変換部１におけるインピーダンス特性の設定方法である。
【００３９】
図１の電力線搬送装置において、インピーダンス特性の傾きやオフセット、あるいは傾きおよびオフセットの両方を調節するには、実施の形態１で記した各素子の定数を、例えばＣ＝７ｐＦ、Ｌ＝３μＨ、Ｒ＝１００Ωとすれば、インピーダンス特性を約５０Ωオフセットすることができる。また、Ｃ＝７ｐＦ、Ｌ＝３μＨ、Ｒ＝５０Ωとすれば、インピーダンス特性の傾きを約１／２にすることができる。尚、各素子の定数は適宜変更可能であり、当然オフセットと傾きの両方を変えることも容易に実現可能である。
【００４０】
また、通信中には本実施の形態による電力線搬送装置のインピーダンス変化部１により上記インピーダンス特性を実現し、非通信時には送受信部４の受信部（図示せず）を信号線から切り離すことで受信部の入力インピーダンスを高インピーダンスにする、すなわち入力インピーダンスを高インピーダンスにすることができる。この高インピーダンス化は、Ｒ＝数ｋΩにすることでも実現可能である。
【００４１】
さらに、アルゴリズムは任意であるが、例えば受信信号のレベルが低いときはインピーダンス変換部１のオフセットを下げたり、または上げることにより、インピーダンス特性を受信信号レベルに応じて可変にすることができる。オフセットの上げ下げは、コンデンサ１１としてバリキャップを用い、抵抗器１３として電子ボリュームを用いることで、自動的に制御することができる。尚、パラメータとしても受信信号レベルに限らず、通信品質（例えばパケット・エラー・レート）等を比較するパラメータとしても良い。
【００４２】
さらに、何れかの家庭電化製品がオンされた場合、電力線インピーダンスの変化が起こるので、受信信号レベルや通信品質をモニタしておけば、これら受信レベル等の低下が分かり、報知部（例えば音により報知する音声出力部など）を介して報知することもできる。
【００４３】
以上のように本実施の形態によれば、インピーダンス変換部１は、入力インピーダンス特性の傾きを可変にすることにより、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように対応できる。
【００４４】
また、インピーダンス変換部１は、入力インピーダンス特性のオフセットを行うことにより、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように対応できる。
【００４５】
さらに、インピーダンス変換部１は、入力インピーダンス特性の傾きを可変にすると共に入力インピーダンス特性のオフセットを行うことにより、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように正確に対応できる。
【００４６】
さらに、送受信部４は非通信時には受信部の入力インピーダンスを高インピーダンスにすることにより、非通信時においてもに電力線通信の信号が減衰しないようにすることができる。
【００４７】
さらに、インピーダンス変換部１は、入力インピーダンス特性を受信信号レベルに応じて可変にすることにより、一義的に決めたインピーダンス特性に固定せず、電力線の状態に応じたインピーダンス特性を持たせることができるので、家庭電化機器の使用状況などにも対応できる。
【００４８】
さらに、受信信号レベルや通信品質が低下したことを報知する報知部を備えたことにより、性能低下をユーザが知ることができ、その情報に基づいて受信信号レベルが減衰しないように対応することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３による電力線搬送装置（ＯＦＤＭ方式の電力線搬送装置）の送信部の一部を示す構成図である。ＯＦＤＭ伝送方式は、マルチキャリア変調方式の一種であり、送信信号は多数（数十〜数千）のデジタル変調波（搬送波１〜ｋ）を加え合わせたものである。各キャリアの変調方式としては、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等が用いられる。
【００５０】
図３において、３１は逆フーリエ変換回路、３２は入力シンボル系列、３３は出力シンボル系列である。
【００５１】
このように構成された電力線搬送装置について、その動作を説明する。
【００５２】
図３において、入力シンボル系列３２は、２値の送信データをある一定のビット数ごとのデータブロックに区切り、各データブロックをそれぞれ１個の複素数値に変換（データブロックが２ビットで構成されていればＱＰＳＫに相当する変換）し、これらの複素数値を各搬送波周波数毎に配置した形で供給される。逆フーリエ変換回路３１は、この入力シンボル系列３２を逆フーリエ変換し、周波数軸上の信号（入力シンボル系列３２）を時間軸上へ変換する。出力シンボル系列３３はこの時間軸波形であり、これを並直列変換およびＤ／Ａ変換することにより、ベースバンド時系列となる。従って、入力シンボル系列３２を構成する各搬送波周波数毎の複素数値に対して、（数５）なる傾斜特性を持たせれば良いので、（数６）で示す複素関数の絶対値を（数７）に示すような値として入力シンボル系列３２を構成すればよい。
【００５３】
【数５】
【００５４】
【数６】
【００５５】
【数７】
【００５６】
たとえば、図３において、ｆ０に入力される複素数値の絶対値は（数８）となる。
【００５７】
【数８】
【００５８】
図４は、本発明の実施の形態３における送信電力スペクトラムを示すグラフである。図４において、各サブキャリアは、周波数が高くなるにしたがって、曲線４１で示すように、（数５）なる傾斜特性を持つ。電力線のインピーダンス特性は高周波域程、信号の減衰量が大きくなるが、その減衰量に応じて送信電力レベルを大きくしており受信信号レベルの減衰を抑えることが出来る。
【００５９】
以上のように本実施の形態によれば、送受信部は送信電力レベルＰが（数２）であることにより、受信信号レベルの低下を送信側で高精度に抑制することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の電力線搬送装置によれば、（数１）のインピーダンス特性を有する電力線を介して送受信を行う電力線搬送装置であって、可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタを有し、かつ、可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタにより特定される（数２）の入力インピーダンス特性を有し、かつ、電力線に接続されたインピーダンス変換部と、インピーダンス変換部を介し、電力線に対して送受信を行う送受信部と、を備え、電力線の通信品質が劣化した場合に、可変抵抗及び可変コンデンサのうち少なくとも一方の値を変化させることにより、（数２）のａ２を（数１）のａ１に近づけるように、または、（数２）のｂ２を（数１）のｂ１に近づけるように、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性を制御することにより、入力インピーダンスを高精度に可変にして、電力線のインピーダンス特性と電力線搬送装置の入力インピーダンス特性との整合を取ることができるので、信号の減衰を抑えることができ、高速で確実なデータ伝送を可能にするという有利な効果が得られる。また、一義的に決めたインピーダンス特性に固定せず、電力線の状態に応じたインピーダンス特性を持たせることができるので、家庭電化機器の使用状況などにも対応できるという有利な効果が得られる。
【００６１】
請求項２に記載の電力線搬送装置によれば、請求項１に記載の電力線搬送装置において、インピーダンス変換部は、可変コンデンサの値を変化させることにより、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性の傾きを制御することにより、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように対応できるという有利な効果が得られる。
【００６２】
請求項３に記載の電力線搬送装置によれば、請求項１に記載の電力線搬送装置において、インピーダンス変換部は、可変抵抗の値を変化させることにより、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性のオフセットを行うことにより、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように対応できるという有利な効果が得られる。
【００６３】
請求項４に記載の電力線搬送装置によれば、請求項１に記載の電力線搬送装置において、インピーダンス変換部は、可変抵抗及び可変コンデンサの値を変化させることにより、インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性の傾きを制御すると共に入力インピーダンス特性のオフセットを行うことにより、電力線インピーダンスが（数１）からずれている場合でも整合を取るように正確に対応できるという有利な効果が得られる。
【００６４】
請求項５に記載の電力線搬送装置によれば、請求項１に記載の電力線搬送装置において、送受信部は非通信時には受信部の入力インピーダンスを高インピーダンスにすることにより、非通信時においてもに電力線通信の信号が減衰しないという有利な効果が得られる。
【００６６】
請求項６に記載の電力線搬送装置によれば、請求項１乃至５のいずれか１に記載の電力線搬送装置において、受信信号レベルや通信品質が低下したことを報知する報知部を備えることにより、性能低下をユーザが知ることができ、その情報に基づいて受信信号レベルが減衰しないように対応することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による電力線搬送装置を示す回路図
【図２】電力線のコンセントから見込んだ入力インピーダンス測定値を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態３による電力線搬送装置の送信部の一部を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態３における送信電力スペクトラムを示すグラフ
【図５】公報に記載の遠隔制御装置を示すブロック図
【符号の説明】
１インピーダンス変換部
２結合コンデンサ
３高周波トランス
１１コンデンサ
１２インダクタ
１３抵抗器
３１逆フーリエ変換回路
３２入力シンボル系列
３３出力シンボル系列

Claims

（数１）のインピーダンス特性を有する電力線を介して送受信を行う電力線搬送装置であって、
可変抵抗、可変コンデンサ及びインダクタを有し、かつ、前記可変抵抗、前記可変コンデンサ及び前記インダクタにより特定される（数２）の入力インピーダンス特性を有し、かつ、前記電力線に接続されたインピーダンス変換部と、
前記インピーダンス変換部を介し、前記電力線に対して送受信を行う送受信部と、を備え、
前記電力線の通信品質が劣化した場合に、前記可変抵抗及び前記可変コンデンサのうち少なくとも一方の値を変化させることにより、（数２）のａ２を（数１）のａ１に近づけるように、または、（数２）のｂ２を（数１）のｂ１に近づけるように、前記インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性を制御することを特徴とする電力線搬送装置。
前記インピーダンス変換部は、前記可変コンデンサの値を変化させることにより、前記インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性の傾きを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送装置。
前記インピーダンス変換部は、前記可変抵抗の値を変化させることにより、前記インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性のオフセットを行うことを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送装置。
前記インピーダンス変換部は、前記可変抵抗及び前記可変コンデンサの値を変化させることにより、前記インピーダンス変換部の入力インピーダンス特性の傾きを制御すると共に入力インピーダンス特性のオフセットを行うことを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送装置。
前記送受信部は非通信時には受信部の入力インピーダンスを高インピーダンスにすることを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送装置。
受信信号レベルや通信品質が低下したことを報知する報知部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の電力線搬送装置。