JP6017177B2 - 電力線搬送送信装置、及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は電力線搬送通信装置、及び通信システムに関し、電力線を介してシンボルを送信する電力線搬送送信装置、及び通信システムに関する。

特許文献１には、電力線搬送通信システムが開示されている。電力線の通信環境は、場所・時刻等によって様々であり、ノイズやインピーダンスが劣悪な場所もある。そのような場所では、現状のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency division Multiplexing）を用いた通信規格（例えば、G3-PLCやPRIME）では通信が困難である。よって、よりロバストな通信方式が必要である。

ロバストな通信を行う方式として、特許文献１がある。特許文献１では、時間軸上の冗長性によってロバスト性を保っている。例えば、８０シンボルを送信する際、１６種類のキャリア周波数でインタリーブして、送信する例が示されている（特許文献１の図２、図３参照）。具体的には、送信シンボルを時間軸上で並べ替えたシンボル列を複数生成している。そして、入力する複数のシンボル列をそれぞれ異なるキャリア周波数で変調している（特許文献１の段落００１９参照）。従って、周波数インタリーブの前段で時間域繰り返し信号が作成されている。

特開２００８−１７２８４９号公報

このため、それぞれの時間域繰り返し信号に対してインタリーブ処理を行う必要が生じてしまう。よって、データ処理量が多いという課題がある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、電力線搬送送信装置は、インタリーブしたシンボルをＯＦＤＭ変調して、１つの時間域ＯＦＤＭ信号を繰り返し送信する。

前記一実施の形態によれば、少ない処理量でロバストな通信を行うことができる。

実施の形態１にかかる電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 受信装置に設けられた受信アナログ回路とＯＦＤＭ復調部の詳細構成を示すブロック図である。 受信装置に設けられた時間域合成部の詳細構成を示すブロック図である。 時間域で合成されるシンボルを模式的に示すタイミングチャートである。 比較例にかかる通信システムを示すブロック図である。 実施の形態２にかかる電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態３にかかる電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態４にかかる電力線搬送通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態４にかかる電力線搬送通信システムの受信シンボルタイミングを示す図である。

実施の形態１．
（システムの全体構成）
本実施の形態にかかる電力線搬送通信システム（以下、通信システムとする）の構成について、図１を用いて説明する。通信システム１００は、送信装置１と、伝送路２０と、受信装置２とを備えている。伝送路２０は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電源（ＡＣ電源）を伝送する電力線である。送信装置１、及び受信装置２は、伝送路２０を介して接続されている。送信装置１は、変調したシンボルを伝送路２０に出力する。そして、受信装置２は、送信装置１から出力されたシンボルを、伝送路２０を介して受信する。このようにして、送信装置１と受信装置２は、伝送路２０を介したデータ通信を行う。ここでは、通信システム１００は、ＯＦＤＭ方式での通信を行っている。

（送信装置１）
送信装置１は、符号化部１１と、Ｓ／Ｐ変換部１２と、周波数・時間インタリーブ部１３と、ＯＦＤＭ変調部１４と、時間域繰り返し送信部１５、送信アナログ回路１６と、を備えている。

符号化部１１は、送信シンボルを符号化する符号化処理を行う。ここでは、送信シンボルのデータ量を、Ｎ（Ｎは自然数）としている。例えば、符号化部１１は、誤り訂正のためのチェックビット等を付加する。従って、送信シンボルのデータ量がＲ倍となり、符号化部１１から出力される送信シンボルのデータ量は、Ｒ×Ｎとなる。Ｓ／Ｐ変換部１２は、シリアルデータをパラレルデータに変換する。これにより、送信シンボルがパラレルデータに変換される。そして、Ｓ／Ｐ変換部１２は、パラレルデータとなった送信シンボルを周波数・時間インタリーブ部１３に出力する。

周波数・時間インタリーブ部１３は、送信シンボルを周波数域及び時間域でインタリーブする。すなわち、周波数・時間インタリーブ部１３は、送信シンボルのデータを周波数的に分散させる周波数インタリーブと、送信シンボルのデータを時間的に分散させる時間インタリーブとを行う。周波数インタリーブでは、送信シンボルのデータが後述するＯＦＤＭ変調のサブキャリアに割り当てられている。周波数・時間インタリーブ部１３でのデータ量は、Ｒ×Ｎとなっている。

ＯＦＤＭ変調部１４は、インタリーブされた送信シンボルのデータをＯＦＤＭ方式で変調する。ＯＦＤＭ変調では、複数のサブキャリア（マルチキャリア）を用いているため、送信シンボルのデータが並列に多重化して送信される。例えば、ＯＦＤＭ変調部１４は、送信シンボルのデータをＩＱ平面上の信号点にマッピングする。そして、マッピングした送信シンボルのデータを逆フーリエ変換する。ＯＦＤＭ変調部１４は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を行うことで、インタリーブされたサブキャリアのデータを時間軸上のデータに変換する。このようにして、ＯＦＤＭ変調部１４は送信シンボルを変調した変調信号を生成する。また、ＯＦＤＭ変調部１４は変調信号の前段にプリアンブル信号を付している。プリアンブル信号は予め定められたデータをＯＦＤＭ変調した信号である。また、プリアンブルは、ＯＦＤＭ信号ではない信号（チャープ信号など）とすることもある。プリアンブルを除いたＯＦＤＭ変調部１４でのデータ量は、Ｒ×Ｎとなっている。

時間域繰り返し送信部１５は、ＯＦＤＭ変調部１４でＯＦＤＭ変調された送信シンボルの変調信号を繰り返し送信する。例えば、時間域繰り返し送信部１５は、変調信号を１シンボル分保持するバッファ等を有している。時間域繰り返し送信部１５は、時間域繰り返し送信部１５に設けられたバッファが保持した変調信号を一定時間間隔で繰り返し送信する。ここでは、同じ送信シンボルの変調信号をＭ回（Ｍは２以上の数）繰り返し送信する。また、Ｍを２以上の整数としてもよい。このとき、繰り返しシンボル間には、ガードインターバルを挿入しないようにすることもできる。時間域繰り返し送信部１５でのデータ量は、Ｒ×Ｍ×Ｎとなる。時間域繰り返し送信部１５で繰り返し送信された変調信号は、送信アナログ回路１６のアンプで増幅されて、伝送路２０に出力される。このように、時間域繰り返し送信部１５は同じ送信シンボルをＭ回繰り返して、伝送路２０に出力する。

（受信装置２）
次に、受信装置２について説明する。受信装置２は、受信アナログ回路２１と、時間域合成部２２と、ＯＦＤＭ復調部２３と、周波数・時間デインタリーブ部２４と、Ｐ／Ｓ変換部２５と復号化部２６とを備えている。

受信アナログ回路２１は、送信装置１から送信された変調信号を、伝送路２０を介して受信する。このとき、伝送路２０には、交流電源が供給されているため、変調信号には、交流電源電圧が重畳されている。そして、受信アナログ回路２１は受信した受信信号を所定のゲインで増幅するアンプを備えている。受信信号は送信装置１においてＭ回繰り返し送信されたシンボルを含んでいる。さらに、受信信号は、シンボルの前段に付されたプリアンブルを含んでいる。そして、受信アナログ回路２１は、増幅した受信信号をＡＤ変換して、時間域合成部２２に出力する。なお、受信アナログ回路２１での処理については、後述する。

時間域合成部２２はＭ回繰り返されているシンボルを時間域で合成する。例えば、時間域合成部２２は、Ｍ回繰り返されているシンボルを平均化する。換言すると、時間域合成部２２はＭ個の繰り返しシンボルを合成して、１つの受信シンボルを生成する。なお、時間域合成部２２での処理については後述する。Ｍ回の繰り返し送信されたシンボルを１つの受信シンボルに変換している。従って、データ量が１／Ｍとなり、後段のＯＦＤＭ復調部２３で処理されるデータ量は、Ｒ×Ｎとなる。

ＯＦＤＭ復調部２３は、時間域で合成された受信シンボルの受信信号をＯＦＤＭ方式で復調する。なお、ＯＦＤＭ復調部２３での処理については後述する。周波数・時間デインタリーブ部２４は、ＯＦＤＭ復調された受信信号に含まれる受信シンボルについてデインタリーブを行う。周波数・時間デインタリーブ部２４は、周波数・時間インタリーブ部１３で行われたインタリーブと反対の手順で、デインタリーブを行う。これにより、周波数域、及び時間域で分散されていたデータが元に戻される。周波数・時間デインタリーブ部２４で処理されるデータ量は、Ｒ×Ｎとなる。

Ｐ／Ｓ変換部２５は、周波数・時間デインタリーブ部２４でデインタリーブされた受信シンボルをパラレルデータからシリアルデータに変換する。Ｐ／Ｓ変換部２５は、シリアルデータとなった受信シンボルを復号化部２６に出力する。そして、復号化部２６は、シリアルデータに変換された受信シンボルのデータを復号化する。復号化部２６は、符号化部１１での符号化と反対の手順で、受信シンボルのデータを復号化する。これにより、受信シンボルのデータ量は、Ｒ×ＮからＮに戻る。

次に、受信アナログ回路２１とＯＦＤＭ復調部２３での処理について図２を用いて詳細に説明する。図２は、受信アナログ回路２１とＯＦＤＭ復調部２３の構成例を示すブロック図である。

（受信アナログ回路２１）
まず、受信アナログ回路２１の構成について説明する。受信アナログ回路２１は、カプラ４４と、受信フィルタ４５と、受信アンプ４１と、ＡＤＣ(Analog Digital Converter)４２と、アクイジションＡＧＣ（Automatic Gain Control）同期部４３とを備えている。

カプラ４４は、伝送路２０と結合され、伝送路２０を伝搬する受信信号を受信する。そして、カプラ４４は、受信フィルタ４５に受信信号を出力する。カプラ４４、及び受信フィルタ４５は、ＯＦＤＭ信号と、交流電源とを分離する。受信アンプ４１は、伝送路２０を伝搬する受信信号をカプラ４４及び受信フィルタ４５を介して受信して、所定のゲインで増幅する。ＡＤＣ４２は受信アンプ４１で増幅された受信信号をＡＤ変換して、デジタルの受信信号を生成する。アクイジションＡＧＣ同期部４３は、受信アンプ４１のゲインを調整する。例えば、アクイジションＡＧＣ同期部４３はＡＤ変換された受信信号に基づいて、予め定められたプリアンブルを検出すると、受信ゲインをＡＤＣ４２の入力レベルに合わせて調整する。すなわち、アクイジションＡＧＣ同期部４３は、プリアンブルに相当するプリアンブル信号を検出すると、受信アンプ４１のゲインを調整する。

さらに、アクイジションＡＧＣ同期部４３は、プリアンブル信号とペイロードの境界を検出しフレーム同期を行う。このタイミングを、時間域合成部２２とＯＦＤＭ復調部２３のＦＦＴ部２７とに通知する。これにより、時間域合成部２２とＯＦＤＭ復調部２３とが同期して動作する。例えば、アクイジションＡＧＣ同期部４３がＡＤ変換された受信信号からプリアンブルを検出すると、その検出タイミングに応じて、時間域合成部２２での処理タイミングを調整する。これにより、繰り返しシンボルのシンボル境界が決定する。そして、時間域合成部２２が、所定のシンボル長でＭ回繰り返し送信されたシンボルに対して、時間域合成を行う。同様に、アクイジションＡＧＣ同期部４３は、プリアンブルの検出タイミングに応じて、ＦＦＴ部２７の処理を制御している。

（ＯＦＤＭ復調部２３）
ＯＦＤＭ復調部２３は、受信シンボルをフーリエ変換するＦＦＴ部２７と、デマッピングするデマッピング部２８とを備えている。例えば、ＦＦＴ部２７が時間域合成部２２で合成された受信シンボルのデータをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）して、周波数域の複素データに変換する。そして、デマッピング部２８が、周波数域複素データで示される複素平面上の点をデマッピングすることで、受信シンボルのデータを復調する。また、ＦＦＴ部２７での処理タイミングは、アクイジションＡＧＣ同期部４３によって、制御されている。これにより、時間域合成部２２で合成された１つの受信シンボルを適切なタイミングで、ＦＦＴすることができる。そして、デマッピングされた受信シンボルのデータは、上記した周波数・時間デインタリーブ部２４に出力される。

（時間域合成部２２）
次に、時間域合成部２２の処理について図３、図４を用いて説明する。図３は、時間域合成部２２の構成の一例を示すブロック図である。図４は、シンボルを時間域で合成して、受信シンボルを生成する処理を示すタイミングチャートである。図４は、１つの送信シンボルが４回繰り返し送信する例を示している。

時間域合成部２２は、シンボル波形合成部３１とノイズ検出部３２とを備えている。シンボル波形合成部３１は、Ｍ回繰り返し送信されたシンボルを平均化する。例えば、図４に示すように、４回繰り返し送信された１つ目のシンボルをそれぞれシンボルＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ１−３、Ｓ１−４とする。同様に、４回繰り返し送信された２つ目のシンボルをそれぞれシンボルＳ２−１、Ｓ２−２、Ｓ２−３、Ｓ２−４とする。例えば、シンボルＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ１−３、Ｓ１−４、及びシンボルＳ２−１、Ｓ２−２、Ｓ２−３、Ｓ２−４は、同じシンボル長になっており、連続して送信される。

シンボル波形合成部３１は、合成したシンボル波形をＯＦＤＭ復調部２３に出力する。合成方法は様々な手法が考えられるが、ここでは、シンボル波形合成部３１は、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４を平均化する。なお、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４のシンボル長は同じ時間になっている。最先頭のシンボルＳ１−１の前段には、プリアンブルが付されている。上記したように、アクイジションＡＧＣ同期部４３がプリアンブルを検出したタイミングに応じて、シンボル波形合成部３１は、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４を平均化する。すなわち、アクイジションＡＧＣ同期部４３がプリアンブルを検出しているため、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４のシンボル境界をそれぞれ検出することができる。これにより、シンボル波形合成部３１が、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４を平均化して、受信シンボルＲ１に合成することができる。このように、シンボル波形合成部３１は、Ｍ回（ここでは、Ｍ＝４）繰り返し送信されたシンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４を平均化することで、１つの受信シンボルＲ１に合成している。

ここで、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４は、送信装置１側では同じ信号波形になっているが、伝送路２０等に通信環境によって、受信装置２側では異なる信号波形になっている。例えば、伝送路２０においてノイズが発生した場合、シンボルにノイズが重畳した受信信号を受信アナログ回路２１が受信する。

ノイズが重畳した場合、受信シンボルのデータが正しく復調されないおそれがある。そこで、本実施の形態では、ノイズ検出部３２によって、伝送路２０で発生したノイズを検出している。ノイズ検出部３２はノイズ検出結果をシンボル波形合成部３１に出力する。そして、シンボル波形合成部３１は、ノイズが検出されたタイミングの送信シンボルを除外して、合成する。

例えば、図４に示すように、シンボルＳ２−１〜シンボルＳ２−４のうち、シンボルＳ２−２でノイズが発生しているとする。この場合、シンボル波形合成部３１は、ノイズが重畳したシンボルＳ２−２を除いた、シンボルＳ２−１、シンボルＳ２−３、及びシンボルＳ２−４の３つを平均化する。そして、シンボル波形合成部３１は、３つのシンボルを平均化して、受信シンボルＲ２とする。シンボル波形合成部３１は、時間域において、Ｍ回（ここではＭ＝４）繰り返し送信されたシンボルのうちの一部を除外して、平均化する。そして、上記したように、平均化によって算出された受信シンボルをＯＦＤＭ復調部２３がＯＦＤＭ復調する。

例えば、ノイズ検出部３２は各シンボルの電力を算出する。ノイズが混入すると電力は大きくなる。従って、ノイズ検出部３２は、ある閾値以上の電力のシンボルを受信した場合にはノイズありと検出する。ノイズ検出部３２は、ノイズ検出結果をシンボル波形合成部３１に通知する。シンボル波形合成部３１は、ノイズありのシンボルＳ２−２は除外し平均化を行う。シンボル波形合成部３１は、Ｍ個のシンボルのうち、受信信号の電力がしきい値を越えたシンボルＳ２−２を除外して、合成する。このようにすることで、突発的に発生したノイズの影響を低減することができる。

なお、時間域合成部２２にノイズ検出部３２を設けずに、時間域合成部２２がノイズに関わらず、Ｍ回繰り返し送信された送信シンボルを合成するようにしてもよい。すなわち、ノイズの有無によらず、繰り返し送信されたＭ個のシンボル全てを平均化することも可能である。また、時間域合成部２２が、最大比合成の手法等によって、Ｍ個のシンボルを合成してもよい。

さらに、インタリーブ及びＯＦＤＭ変調を行った後に、時間域繰り返し送信部１５がＭ回繰り返し送信している。これにより、周波数・時間インタリーブ部１３、及びＯＦＤＭ変調部１４での処理量を少なくすることができる。すなわち、ＦＦＴやインタリーブでのデータ処理量を減らすことができるため、トータルでのデータ処理量を減らすことができる。これにより、処理時間を短縮することができる。

例えば、図５に示す比較例のように、データ量Ｎのシンボルに対して、符号化、Ｓ／Ｐ変換、時間域での繰り返し、周波数インタリーブ、ＯＦＤＭ変調の順番で処理したとする。符号化でのデータ量がＲ倍となり、時間域での繰り返し数をＭとすると、周波数インタリーブ、ＯＦＤＭ変調でのデータ量はＲ×Ｍ×Ｎとなる。したがって、周波数・時間インタリーブ部１３、ＯＦＤＭ変調部１４でのデータ量が図１に比べてＭ倍となってしまう。同様に、受信装置２においても、ＯＦＤＭ復調部２３と周波数・時間デインタリーブ部２４でのデータ量がＭ倍となってしまう。これは、図１に比べて、ＯＦＤＭ変調処理量がＭ倍になることを意味する。

一方、図１に示す構成では、ＯＦＤＭ復調部２３と周波数・時間デインタリーブ部２４でのデータ量を低減することが可能になる。また、時間域繰り返し送信部１５はバッファ等で保持した同じシンボルの変調信号を繰り返し送信するだけでよい。よって、演算が不要となり、簡易に処理することができる。また、受信装置２において、時間域合成部２２で合成した後、ＯＦＤＭ復調とデインタリーブを行っている。よって、同様に、受信装置２においても、ＯＦＤＭ復調部２３と周波数・時間デインタリーブ部２４でのデータ量を減らすことができる。このように、本実施の形態によれば、少ない処理量でロバストな通信を行うことができる。

本実施の形態では、図４に示したように、シンボル間に、ガードインターバルを設けなくすることが可能になる。つまり、１つ目のシンボルの内の最後に送信されたシンボルＳ１−４と、２つ目のシンボルの最初に送信されたシンボルＳ２−１が連続して送信される。シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４は同じ送信シンボルに基づいている。すなわち、ノイズが無い状態では、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１―４は略同じ受信信号となり、シンボルＳ２−１〜シンボルＳ２―４は略同じ受信信号となる。

また、繰り返し送信されたシンボルの一部をガードインターバルに対応させることもできる。Ｍ回繰り返し送信された始め又は終わりの部分をガードインターバルとして利用することも可能である。これにより、マルチパスによる復調特性の劣化を抑制することができる。また、繰り返しシンボル間にはガードインターバルが無いので、受信信号を有効に利用することができ、受信特性を向上することができる。また、ガードインターバルを毎シンボル付加する一般的なＯＦＤＭ変調方式に比べて伝送レートの低下を防ぐことができる。

一方、図５に示す比較例の構成では、時間域で繰り返した後に、インタリーブしている。従って、連続して送信されるシンボルが異なるシンボルとなっている。よって、一般的なＯＦＤＭ変調方式で送信するシンボル間にガードインターバルが必要である。これにより、本実施の形態に比べて伝送レートが低下してしまう。

実施の形態２．
本実施の形態にかかる通信システム１００について、図６を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１と比べて、ＯＦＤＭ復調部２３と、時間域合成部２２との配置が反対になっている。なお、ＯＦＤＭ復調部２３と、時間域合成部２２との配置以外については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

実施の形態２では、ＯＦＤＭ復調部２３がシンボルをＯＦＤＭ復調した後、時間域合成部２２が時間域でのシンボルの合成を行っている。すなわち、ＯＦＤＭ復調部２３においてＦＦＴとデマッピングとが行われた後のシンボルを、時間域合成部２２が時間域で合成している。そして、時間域合成部２２が合成した受信シンボルを、周波数・時間デインタリーブ部２４がデインタリーブする。従って、周波数・時間デインタリーブ部２４でのデータ量はＲ×Ｎとなる。

このような構成であっても、周波数・時間デインタリーブ部２４でのデータ量を減らすことができる。また、図６に示す構成は、ＦＦＴサイズに比べて使用するサブキャリアが少ない場合に有効である。例えば、ＦＦＴで周波数領域に変換した後、一部の周波数帯を用いずにマッピングする場合がある。例えば、５００本のサブキャリアの内、１００本のサブキャリアを使用して、マッピングする。このような場合、効果的にデータ量を減らすことができる。本実施の形態によれば、少ない処理でロバストな通信を行うことができる。

なお、時間域合成部２２は、ＩＱ平面上における座標の平均値を求めている。すなわち、ＯＦＤＭ復調部２３は、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４について、それぞれＩＱ平面上における座標を算出する。そして、時間域合成部２２がＩＱ平面上において、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４の座標の平均値から、受信シンボルの位置を算出する。このようにすることで、容易に、時間域でシンボルを合成することができる。

また、実施の形態１と同様に、ノイズ検出の結果に応じて、平均化に用いるシンボルを決定しても良い。すなわち、ノイズが大きいタイミングのシンボルを除外して、平均化を行ってもよい。もちろん、ノイズに関わらず、シンボルを平均化しても良い。

実施の形態３．
実施の形態１の図２で示したようにＯＦＤＭ復調部２３は、ＦＦＴ部２７とデマッピング部２８とを備えている。本実施の形態では、ＦＦＴ部２７と時間域合成部２２とデマッピング部２８とを図７に示すように配置している。すなわち、ＦＦＴ部２７でＦＦＴ処理した後、時間域合成部２２が時間域での合成を行っている。さらに時間域合成部２２が時間域での合成を行った後、デマッピング部２８がデマッピングを行っている。

時間域合成部２２は、周波数毎にシンボルのデータを平均化して、受信シンボルを合成する。例えば、ＦＦＴ部２７がシンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４のそれぞれについて、ＦＦＴを行う。時間域合成部２２は、ＦＦＴ後のシンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４の周波数域データの平均を求める。これにより、受信シンボルの周波数域データが算出される。そして、デマッピング部２８が、平均化した周波数域データに基づいて、デマッピング部２８が受信シンボルをデマッピングする。

このような構成であっても、実施の形態２と同様に、周波数・時間デインタリーブ部２４でのデータ量を減らすことができる。さらに、デマッピング部２８でのデータ量をＲ×Ｎとすることができる。また、図７に示す構成は、ＦＦＴサイズに比べて使用するサブキャリアが少ない場合に有効である。例えば、ＦＦＴで周波数領域に変換した後、一部の周波数帯を用いずにマッピングする場合がある。例えば、５００本のサブキャリアの内、１００本のサブキャリアを使用して、マッピングする。このような場合、効果的にデータ量を減らすことができる。よって、本実施の形態によれば、少ない処理量でロバストな通信を行うことができる。
また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、ノイズ検出の結果に応じて、平均化に用いるシンボルを決定しても良い。すなわち、ノイズが大きいタイミングのシンボルを除外して、平均化を行ってもよい。もちろん、ノイズに関わらず、シンボルを平均化しても良い。

実施の形態４．
本実施の形態にかかる通信システムについて、図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態にかかる通信システム１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる通信システム１００は、実施の形態２の構成に加えて、ゼロクロス検出部５１と、ゼロクロス検出部５２と、伝送路プロファイル測定部５３とを備えている。なお、ゼロクロス検出部５１と、ゼロクロス検出部５２と、伝送路プロファイル測定部５３以外の構成については、実施の形態１又は２と同様であるため、説明を省略する。

送信装置１は、ゼロクロス検出部５１を有している。ゼロクロス検出部５１は、伝送路２０に伝送される交流電源のゼロクロス点に基づいて、交流電源の位相を検出する。そして、ゼロクロス検出部５１は、検出した位相を時間域繰り返し送信部１５に出力する。

そして、ゼロクロス検出部５１が検出した位相に応じて、時間域繰り返し送信部１５が、送信シンボルを繰り返し送信するタイミングを制御する。例えば、時間域繰り返し送信部１５は、送信シンボルの繰り返し送信周期を、交流電源の半周期のＫ倍（Ｋは自然数）とする。すなわち、送信シンボルの繰り返し送信周期が、伝送路２０の交流電源の周期のＫ／２となる。送信シンボルの繰り返し送信周期は、送信シンボルをＭ回繰り返し送信するために必要な時間であり、プリアンブル等は含まない。上記した例では、繰り返し送信周期は１つのシンボルＳ１−１のシンボル長のＭ倍となる。なお、送信装置１のゼロクロス検出部５１の代わりに、タイマー等を用いて交流電源の位相を検出してもよい。

ここで、送信シンボルの１周期を、Ｍ回の繰り返し送信のうちの１回の送信に相当する時間とする。すなわち、送信シンボルの１周期は、送信シンボルの繰り返し周期の１／Ｍとなる。上記した例では、送信シンボルの１周期が、１つのシンボルＳ１−１のシンボル長となる。交流電源の周期が送信シンボルの１周期の整数倍でない場合、最後のシンボルが交流電源の周期からずれてしまう。この場合、最後のシンボルは、シンボル途中までのデータとする。すなわち、Ｍ回繰り返し送信の最後のシンボルのシンボル長を他のシンボルのシンボル長よりも短くする。これにより、最後のシンボルが終了するタイミングを交流電源の周期に合わせることができる。また、最後のシンボルのシンボル長を短くするのではなく、最初のシンボルのシンボル長を短くても良い。このように、時間域繰り返し送信部１５は、交流電源の周期に応じて、送信シンボルの繰り返し送信周期と、送信シンボルの１周期を調整する。

受信装置２は、ゼロクロス検出部５２と伝送路プロファイル測定部５３とを備えている。ゼロクロス検出部５２は、ゼロクロス検出部５１と同様に、伝送路２０に伝送される交流電源の位相を検出する。そして、ゼロクロス検出部５２は、検出した位相を伝送路プロファイル測定部５３に出力する。

伝送路プロファイル測定部５３は、伝送路２０のプロファイルを測定する。フレーム受信前に予め交流電源の半周期で変動する伝送路２０のプロファイルを測定する。伝送路プロファイル測定部５３は測定した伝送路プロファイルに応じて、繰り返し送信しているシンボル内のシンボル境界を決定する。そして、伝送路プロファイル測定部５３が決定したシンボル境界に応じて、時間域合成部２２、及びＯＦＤＭ復調部２３が処理を行う。すなわち、伝送路プロファイル測定部５３が決定したシンボル境界のタイミングで、ＯＦＤＭ復調及び合成が行われる。

プロファイルの測定方法の一例として、交流電源の半周期で、信号が送信されていない期間の受信信号の絶対値の平均値からノイズ量の変化を推定する方法が挙げられる。時間域合成方法は、伝送路プロファイル結果から各シンボルのＳＮＲ（Signal Noise Ratio）を推定し、最大比合成の手法をとっても良い。この場合、伝送路のプロファイルが悪いシンボルはＳＮＲが低いため、重みが小さくなる。

伝送路プロファイル測定部５３を設けることで、受信位相を伝送プロファイルに合わせて調整することができる。このため、劣化の少ないシンボルをより多く受信することができ、受信特性が向上する。例えば、伝送路２０のノイズは、電力線の特定の位相で発生することが多い。そのため、伝送路プロファイルに応じて、シンボル境界を決定することで、受信特性を向上することができる。

例えば、図９に示すように、伝送路２０に交流電源の特定の位相のノイズが発生すると仮定する。ノイズが発生するタイミングでは、シンボルの復調特性が劣化してしまう。図９に示す例では、交流電源に対して１８０°の位相毎にノイズが発生している。図９では、シンボルＳ１−４とシンボルＳ２−１の境界付近にノイズが発生してしまうことになる。ノイズ発生期間が２つのシンボルＳ１−４とシンボルＳ２−１にまたがっている。同様に、シンボルＳ２−４とシンボルＳ３−１の境界付近にノイズが発生してしまうことになる。従って、４回繰り返し送信されたシンボルＳ２−１〜シンボルＳ２−４のうち、２つのシンボルＳ２−１、Ｓ２−４にノイズが重畳していることになる。換言すると、４回繰り返し送信されたシンボルＳ２−１〜シンボルＳ２−４には、伝送路のプロファイルが良い２つのシンボルＳ２−２、シンボルＳ２−３と、伝送路のプロファイルが悪い２つのシンボルＳ２−１、シンボルＳ２−４とが含まれる。従って、４つの繰り返しシンボルのうち、伝送路２０のプロファイルが良いシンボルは２つしかなくなってしまう。ノイズ検出部３２がノイズを検出すると、シンボル波形合成部３１が、シンボルＳ２−１及びシンボルＳ２−４を平均化に使用しなくなってしまう。

そこで、本実施の形態では、伝送路２０のプロファイルが悪いシンボルの数が少なくなるように、シンボル境界を決定している。図９では、受信装置２における受信処理で決定されたシンボル境界に基づくシンボルをシンボルＳａ１−１〜シンボルＳａ３−３として示している。シンボルＳａ２−１がノイズ発生期間をカバーするように、シンボル境界を決定する。すなわち、ノイズ発生期間が複数のシンボルを跨がないように、伝送路プロファイル測定部５３がシンボル境界を決定する。この場合、シンボルＳａ２−４にはノイズが重畳しているが、シンボルＳａ２−１〜シンボルＳａ２−３にはノイズが重畳していない。よって、４つの繰り返しシンボルのうち、３つのシンボルで伝送路２０のプロファイルが良くなる。換言すると伝送路２０のプロファイルのよい３つのシンボルを利用して、復調することができる。これにより、受信特性を向上することができる。

このように、フレームを受信したとき、伝送路のプロファイル結果に基づきシンボル境界を決定する。そして、伝送路のプロファイルの結果が悪いシンボルは廃棄し、良いシンボルが出来るだけ多く残るような交流電源の位相を決定する。すなわち、廃棄するシンボルの数ができるだけ少なくなるように、シンボル境界を決定する。このとき送信時のシンボル境界に合わせる必要は無い。これは繰り返しシンボルが同じでシンボル間にガードインターバルが無い送信方式をとっているため可能である。よって、簡便に受信特性を向上することができる。また、シンボルＳ１−１〜シンボルＳ１−４は同じ送信シンボルに基づくものである。よって、受信装置２側で受信境界を決定した場合でも、受信特性の低下を防ぐことができる。

なお、実施の形態４では、実施の形態２の構成に対して、プルファイルを測定したが、実施の形態１、又は３の構成に対して、プロファイルを測定するようにしてもよい。また、実施の形態４においても、ノイズの有無にかかわらず平均化を行っても良い。また平均化ではなく、最大比合成などの別の合成方法を取ることも可能である。さらに、実施の形態１〜４のそれぞれを適宜組み合わせてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 送信装置
２ 受信装置
１１ 符号化部
１２ Ｓ／Ｐ変換部
１３ 周波数・時間インタリーブ部
１４ ＯＦＤＭ変調部
１５ 時間域繰り返し送信部
１６ 送信アナログ回路
２０ 伝送路
２１ 受信アナログ回路
２２ 時間域合成部
２３ ＯＦＤＭ復調部
２４ 周波数・時間デインタリーブ部
２５ Ｐ／Ｓ変換部
２６ 復号化部
２７ ＦＦＴ部
２８ デマッピング部
３１ シンボル波形合成部
３２ ノイズ検出部
４１ 受信アンプ
４２ ＡＤＣ
４３ アクイジションＡＧＣ同期部
４４ カプラ
４５ 受信フィルタ
５１ ゼロクロス検出部
５２ ゼロクロス検出部
５３ 伝送路プロファイル測定部
１００ 通信システム

Claims (10)

1. 電力線を介してシンボルを送信する電力線搬送送信装置であって、
   前記シンボルに対してインタリーブを行うインタリーブ部と、
   前記インタリーブ部でインタリーブされたシンボルをＯＦＤＭ変調する変調部と、
   前記変調部で変調されたシンボルを時間域で、Ｍ回（Ｍは２以上の数）繰り返し送信する送信部と、を備え、
   前記繰り返し送信の周期が、前記電力線の交流電源の周期のＫ／２（Ｋは自然数）となっている、
   電力線搬送送信装置。
2. 前記Ｍ回の繰り返し送信のＭ個のシンボルにガードインターバルを付加せずに送信を行う請求項１に記載の電力線搬送送信装置。
3. 請求項１に記載の電力線搬送送信装置と、
   電力線を介して、前記電力線搬送装置から送信されたシンボルを受信する受信装置と、を備えた通信システムであって、
   前記受信装置が、
   前記送信部を介して繰り返し送信されたシンボルを、時間域で合成する合成部と、
   前記合成部で合成されたシンボルに対してデインタリーブを行うデインタリーブ部と、を備えた通信システム。
4. 前記合成部が、Ｍ個のシンボルのうち、受信信号の電力がしきい値を越えたシンボルを除外して、合成する請求項３に記載の通信システム。
5. 前記交流電源の半周期の周期で前記電力線の伝送路のプロファイルを測定し、
   測定したプロファイルに応じて、受信シンボルの境界を決定する請求項３に記載の通信システム。
6. 前記受信装置が、前記合成部で合成されたシンボルに対して、ＯＦＤＭ復調を行うＯＦＤＭ復調部をさらに備える請求項３に記載の通信システム。
7. 前記ＯＦＤＭ復調部で復調したシンボルに対して、前記デインタリーブ部がデインタリーブを行う請求項６に記載の通信システム。
8. 前記受信装置が、受信信号をＯＦＤＭ復調して、前記合成部に出力するＯＦＤＭ復調部をさらに備える請求項３に記載の通信システム。
9. 前記受信装置が、
   前記送信部を介して送信された信号をフーリエ変換して、前記合成部に出力するフーリエ変換部と、
   前記合成部で合成されたシンボルをデマッピングするデマッピング部と、をさらに備える請求項３に記載の通信システム。
10. 電力線を介してシンボルを送信する電力線搬送送信装置と、
    電力線を介して、前記電力線搬送送信装置から送信されたシンボルを受信する受信装置と、を備えた通信システムであって、
    前記電力線搬送送信装置が、
    前記シンボルに対してインタリーブを行うインタリーブ部と、
    前記インタリーブ部でインタリーブされたシンボルをＯＦＤＭ変調する変調部と、
    前記変調部で変調されたシンボルを時間域で、Ｍ回（Ｍは２以上の数）繰り返し送信する送信部と、を備え、
    前記受信装置が、
    前記送信部を介して繰り返し送信されたシンボルを、時間域で合成する合成部と、
    前記合成部で合成されたシンボルに対してデインタリーブを行うデインタリーブ部と、を備え、
    前記合成部は、Ｍ個のシンボルのうち、受信信号の電力がしきい値を越えたシンボルを除外して、合成する、
    通信システム。

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