JPH0391327A - 電力線データ搬送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力量計の自動検針用データ等を配電線等の電
力線を介して搬送する方式に関する。

〔従来の技術〕

周知のように、電力線に上述の自動検針、停電予告、毎
月の電力料金の通知等のデータを搬送波の形で商用周波
電圧に重ねて乗せることにより所望の個所まで搬送でき
る。

この搬送方式には、最近ではＦ　Ｓ　Ｋ　（Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙＳｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）方式が主に用いら
れ、搬送波の周波数をある中心周波数から僅かずっ上下
にずらせることによってデータの各ビットのＯまたは１
の内容を表す。また、データの送受信動作の同期を取る
ため電源位相同期方式にされることが多く、電力線上の
商用周波電圧のふつうは半周期を搬送周期としてその位
相に同期して設定し、この各搬送周期内にデータをｌビ
ットずつ搬送する。

ところが、単一の周波数帯域の搬送波を用いるだけでは
、例えばある特定の時間帯で電力線を介するその伝達が
不充分な場合がある。このため従来から、搬送波に対し
て２個の周波数帯域を割り当て、上述の各搬送周期内に
送信端から画周波数帯域で搬送波を同時に電力線に乗せ
、受信端では受信可能な周波数帯域の搬送波を検出する
いわば二重搬送方式が採用されることが多い。本発明は
かかる二重周波数帯域を用いる搬送方式に関するもので
、以下第３図および第４図を参照してその従来技術の概
要を説明する。

第３図は電力線データ搬送系の構成図であり、図では高
圧側の電力線がＬｈで、これに変圧器を介して接続され
た低圧側電力線ないし配電線がＬでそれぞれ示されてい
る。ふつうデータ搬送に用いられるのは低圧側の電力ｆ
ｉＬの方であって、これに接続された需要家ごとにマイ
クロプロセッサを内蔵する搬送端末器ＩＯが設けられ、
電力量計や表示器等の機器２０がこれに接続される。

電力線りに分布接続されたかかる複数個の搬送端末器１
０と搬送データを交信するため、搬送中継器３０がそれ
らに対するいわば中央器として設けられ同し電力線りに
接続される。この搬送中継器３０もマイクロプロセッサ
を内蔵した本質的には搬送端末器１０と同様な槽底のも
のであるが、搬送端末器ｌＯと交信する上述の役目のほ
か、他の電力線り用の搬送中継器３０とともに、データ
センタ４０内のホストコンピュータとふつう電力線とは
別に設けられる通信線Ｌｃを介して交信する役目を果た
す。

なお、上述の搬送端末器１０と搬送中継器３０はいずれ
も搬送波の送受信機能を備える。

第４図は従来の二重搬送方式を示すもので、この方式で
は同図（ｄ）に示す中心周波数ｆａおよびｆｂをそれぞ
れもつ２個の周波数帯域ＢａおよびＢｂが用いられる。

例えば、中心周波数ｆａおよびｆｂはそれぞれ６ｋｌ（
ｚおよび９ｋＨｚとされ、画周波数帯域の帯域幅はとも
に±２００Ｈｚとされる。同図（ａ）は電力線り上の商
用周波電圧Ｖａの波形を示し、ふつうはこの波形がもつ
周期の半分をデータの各ビットを搬送すべき搬送周期Ｔ
に設定する。同図（ｂ）は搬送動作の制御用に商用周波
電圧Ｖａの波形から作られたクロックパルスＣＰを示し
、例えば図のようにその９０度の位相で立ち上がり　２
７０度の位相で立ち下がる波形を有し、そのｈまたはｂ
の期間が上述の搬送周期Ｔになる。

従って、電力線りを介してデータを搬送するに当たって
は、このクロックパルスＣＰに同期して搬送波の周波数
を切り換えればよいわけであるが、二重搬送方式なので
各周波数帯域ＢａとＢｂ内のそれぞれデータ内容に対応
する周波数の搬送波が２個同時に電力ｉａＬに乗せられ
る。

例えば、同図（Ｃ）のように搬送データＤが０１１０で
あるとする。この例では各周波数帯域でビットの内容が
０の時は中心周波数の下側、１の時は一ヒ側の周波数が
それぞれ割り当てられており、同図（ｄ）に示すように
、各搬送周期Ｔ内にビット内容がＯの時にはｆａＯ＝５
８００＆とｆｂｏ＝８８００Ｈｚの２個の周波数の、１
の時にはｆａｌ＝６２００Ｈｚとｆｂｌ＝９２００Ｈｚ
の２個の周波数の搬送波がそれぞれ同時に電力線り上に
乗せられる。

なお、前述のように搬送端末器１０と搬送中継器３０は
いずれも送受信動作を行なうのでこの第４図の動作は両
者に共通で、送信端になる方が搬送波をかかる２個の周
波数で電力線りに乗せ、受信端になる方ではこれらの内
の受信しやすい周波数の搬送波を検出すればよいことに
なる。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の二重搬送方式によりデータ搬送の信頼性を
向上できるが、上述のように２個の周波数の搬送波を同
時に電力線に乗せると、それに付随して若干の問題が発
生しやすい。

へ すなわち、搬送端末器ないし搬送中継器が電力線から２
個の搬送波を受信する際、両搬送波を互いに弁別するた
めにフィルタ回路を用いる必要があり、この弁別を正確
にするにはもごのフィルタ回路のＱ値を極力上げるのが
もちろん望ましい。

とごろが、電力線にはパルス状のノイズが乗りやすく、
周知のようにノイズパルスは非常に広い周波数成分をも
つので、フィルタ回路のＱ値を上げれば上げる程ノイズ
が容易にそれを通過して誤動作が発生しやすくなる。こ
のノイズ対策のため、実用上はフィルタ回路のＱ値を最
大でも３０程度に抑える必要があり、二重搬送波の２個
の周波数間で混信が発生しやすくなるのである。

もちろん、フィルタ回路のＱ値をあまり高めなくても２
個の周波数帯域の相互間隔を広げればかかる混信は発生
しないが、データの電力線搬送に使える周波数は法規上
１０ｋＨｚ以下に制限されており、かつ隣接地域相互間
で周波数帯域を異ならせる必要があるので、広い相互間
隔で帯域を割り当てることは実際上は不可能である。

本発明はかかる問題を解決して、二重搬送波方式の利点
を生かしながら、これに用いる２個の周波数の搬送波間
に混信が発生しない電力線データ搬送方式を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、電力線上の商用周波電圧の
位相に同期してデータを搬送すべき搬送周期を設定し、
ｌ搬送周期を２個の部分搬送周期に分割し、周波数帯域
が互いに異なる搬送波を部分搬送周期ごとに互いに分離
して商用周波電圧に乗せることによって遠戚される。

なお、上記構成にいう搬送周期はふつう前述のようにデ
ータの１ビット分を搬送するための周期である。また、
この搬送周期を２等分してそれぞれを部分搬送周期とす
るのが最も実用的である。

この場合、商用周波電圧に位相同期しかつその半周期を
周期とするクロックパルスを形威し、その論理状態ない
しは状態変化に応して搬送波の送信動作や受信動作を制
御ないしは切り換えるのが、本発明方式の実施上有利で
ある。

〔作用〕

電力線を介するデータ搬送方式では、データの搬送周期
が商用周波電圧の位相に同期して設定されるので１０　
ｍｓ程度であり、この時間内に数ｋＨｚの周波数の搬送
波が波数にして１００個程度も入るので、受信側での搬
送波の検出能力から見てもまだ充分余裕がある。本発明
はこの点に着目して、前記構成のとおりこの搬送周期を
２個の部分搬送周期に分割し、送信側で周波数帯域が異
なる２個の搬送波を２個の部分搬送周期に時間的に振り
分けて電力線に乗せることにより、その受信側に２個の
搬送波が同時に到来することをなくし、従って混信が発
生し得ないようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明方式の実施例を説明する
。第１図は第４図と同し要領で本発明による電力線デー
タ搬送方式における第３図の搬送端末器１０ないしは搬
送中継器３０の動作を例示するもので、第３図および第
４図に対応する部分には同し符号が付されている。

搬送周期Ｔは従来と同様に第１図（ａ）の商用周波電圧
Ｖａの位相に同期しかつこの実施例でもその半周期に等
しく設定されるが、本発明に基づき部分搬送周期Ｔａと
Ｔｂがこの各搬送周期Ｔを２分割して設定され、この例
ではこれら画部分搬送周期の長さが互いに等しく設定さ
れる。同図（ｂ）のクロックパルスｃｐはかかる部分搬
送周期ごとに送信ないし受信する搬送波を切り換えるた
めのもので、商用周波電圧Ｖａからその’Ｉ（ｌともの
状態がそれぞれ図示のように部分搬送周期ＴａとＴｂに
対応する波形で、従って第４図の場合と異なり商用周波
電圧Ｖａの半周期と等しい繰り返えし周期で作られる。

かかるクロックパルスＣＰは例えば商用周波電圧Ｖａを
全波整流した波形を整形して得られる。

第１図（イ）は、同図（Ｃ）に示す搬送データＤが前述
の第４図（Ｃ）と同じ＜　０１１０である場合について
、電力線を介してこれを搬送する際に、搬送波の周波数
ｆが本発明に基づき部分搬送周期ＴａとＴｂごとに２個
の周波数帯域ＢａとＢｂとの間に交互に切り換えられる
様子を示す。

この実施例でも周波数帯域ＢａとＢｂは中心周波数がそ
れぞれｆａ＝６ｋｌ（ｚとｆｂ＝９ｋＨｚで、帯域幅が
±２００　Ｈｚであるとし、各周波数帯域でデータＤの
ビット内容がＯの時には中心周波数の下側、■の時には
上側の周波数が割り当てられるとすると、搬送データＤ
の０または１に応して、本発明方式では図のように部分
搬送周期Ｔａ内ではｆａｏ・５８００Ｈｚまたはｆａｌ
・６２００Ｈｚの搬送波が５部分搬送周期Ｔｂ内ではｆ
ｂｏ・８８００Ｈｚまたはｆｂｌ・９２００Ｈｚの搬送
波がそれぞれ時間的に切り換えて用いられる。従って、
本発明方式では電力線上に同時に２個の周波数帯域の搬
送波が乗せられることがなく、搬送波の受信時の混信が
完全に防止される。

第２図は上のように部分搬送周期ごとに搬送波を周波数
帯域を切り換えて送受信するための構成例を第３図の電
力線りと機器２０に接続された搬送端末器１０について
示すものである。なお、同様な送受信動作を行なう搬送
中継器３０は、機器２０のかわりにデータセンタ４０が
接続される点を除いてこれと実質上同構成であってよい
。

図示のとおり、搬送端末器２０は、通例のようにＣＰＵ
ＩＩとＲＯＭ１２とＲＡＭ１３をバスで相互結合したマ
イクロプロセッサに、周波数帯域ＢａおよびＢｂに対応
して設けられカプラー１８を介して電力線りと結合され
た搬送波発生回路１６ａおよび１６ｂと搬送波検出回路
１７ａおよび１７ｂとを組み込んだもので、これらに付
属して電力線り上の商用周波電圧Ｖａを受ける電源回路
１４とこの電圧Ｖａから前述のクロックパルスＣＰを作
るクロック発生回路１５が設けられ、さらに機器２０に
対してバスと接続された通信インタフェース１９が設け
られる。なお、この搬送端末器１０がデータ搬送系内で
もつアドレスＡは例えばＲＯＭ１２内に記憶される。

搬送波発生回路１６ａ　、　１６ｂと搬送波検出回路１
７ａ。

１７ｂには第１図（ｂ）のクロックパルスＣＰのほか制
御信号ＣＳがＣＰＵＩＩから与えられ、それらの論理状
態の組み合わせにより特定の回路に動作が指令される。

例えば、クロックパルスＣＰがｈである時、制御信号Ｃ
Ｓのｈにより送信動作つまり搬送゛波発生回路１６ａの
動作が指定される。

搬送波発生回路１６ａ、　１６ｂは周波数帯域Ｂａ　、
　Ｂｂ内の中心周波数ｆａ、　ｆｂの下側と上側のいず
れの周波数の搬送波をも発生でき、マイクロプロセッサ
側から搬送すべきデータＤのビット内容をこれに与える
ことにより搬送波の周波数が指定される。例えば搬送波
発生回路１６ａが動作中のとき、ビット内容のＯにより
周波数ｆａｏの搬送波が、■により周波数ｆａｌの搬送
波がそれぞれ発生される。このようにして発生された所
定周波数の搬送波はふつうはバイパスフィルタであるカ
プラー１８を介して電力線りに乗せられる。

逆に電力線りから同様なカプラー１８を介して搬送波を
受ける搬送波検出回路１７ａ、　１７ｂは、例えばそれ
らの担当周波数帯域の中心周波数の下側周波数ｆａｏ、
　ｆｂＯおよび上側周波数ｆａｌ、　ｆｂｌにそれぞれ
同調する２個のフィルタ回路と、それらからの出力信号
の大小を比較する比較回路から構成され、この比較結果
を示す論理信号をその受信搬送波の周波数が表すビット
内容のデータＤとしてマイクロプロセッサに出力する。

これかられかるように、本発明方式では搬送波検出回路
１７ａまたは１７ｂが部分搬送周期Ｔａ内かＴｂ内かに
応じて動作状態に置かれ、かつその動作中周波数帯域Ｂ
ａまたはＢｂ内の周波数の搬送波だけを単独に受信する
ので、前述のノイズ対策のため比較的Ｑ値の低いフィル
タ回路をこれに用いても、搬送波間の混信が発生するお
それは全くない。

なお、第２図の搬送端末器１０では、ＣＰＵＩＩからの
制御信号ＣＳは常時はｂで搬送波検出回路Ｌ７ａと１７
ｂを交互に受′信状態にしながら搬送中継器３０からの
照会データの受信待ち状態にあり、照会の到来時それが
自己のアドレスＡに合致したときにのみ回答動作に入る
。この動作に当たっては、まず通信イ、ンタフェース１
９を介して機器２０から積算使用電力量等のデータを読
み込んでＲＡＭ１２内に記憶させた後に制御信号ＣＳを
％の送信指定状態に置き、ついでＲＡＭ１２からデータ
を１ビツトずつ搬送波発生回路１６ａと１６ｂに与える
ことにより、それらから交互に電力線りを介してデータ
を搬送中継器３０に二重搬送さ一已る。

また、搬送波中継器３０側については、その構成は前述
のように第２図とほぼ同じであってよく、ＲＯＭ１２内
に格納して置くソフトウェアは若干異なるものの、上述
に準じた搬送波の送受信動作を行なわせることでよい。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明による電力線データ搬送方式では、
電力線上の商用周波電圧の位相に同期してデータを搬送
すべき搬送周期を設定し、１搬送周期を２個の部分搬送
周期に分割し、周波数帯域が互いに異なる搬送波を部分
搬送周期ごとに互いに分離して電力線に乗せることによ
り、次の効果を得ることができる。

（ａ）２個の周波数帯域の搬送波が部分搬送周期ごとに
互いに時間的にずらせて交互に電力線に乗せられるので
、受信側に２個の周波数の搬送波が同時に到来すること
がなく、従って混信が発生するおそれが全くない。本発
明方式の試験結果では、搬送波の受信時のＳ／Ｎ比が少
なくとも２０％以上改善されることが確かめられている
。

（ｂ）搬送波の混信のおそれがないので、搬送波の検出
用フィルタ回路のＱ値を従来よりも下げて、電力線から
侵入しやすいパルス状ノイズによる誤動作の危険を減少
させ、かつ高価につきやすいフィルタ回路に例えばアク
ティブフィルタを用いることにより合理化することがで
きる。フィルタ回路のＱ値は従来は搬送波の受信時のＳ
／Ｎ比を上げる必要から４０以上にする必要があったが
、本発明方式の実施により３０程度ないしはそれより若
干低めにすることができる。

なお、本発明方式においても、電力線を介する搬送波の
伝達を確実にする二重搬送波方式の利点はもちろんその
まま維持される。

このように本発明は、二重搬送波間の混信をなくしかつ
ノイズによる妨害問題を軽減して、データ搬送の信頼性
を一層向上するとともに、電力線に沿って多数個設置さ
れる搬送端末器の槽底を合理化できる著効を奏し得るも
ので、電力線データ搬送方式の本格的な実用化ないしは
一層の普及に貢献することが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までが本発明に関し、第１図は本発明
による電力線データ搬送方式の動作例を示す波形図およ
び搬送波の周波数帯域の切り換え線図、第２図は本発明
の実施に適する搬送端末器の構成回路図、第３図は本発
明の実施対象としての電力線データ搬送系の系統図であ
る。第４図は従来の電力線データ搬送方式の第１図に対
応する波形図および搬送波の周波数帯域の切り換え線図
である。図において、 １０：搬送端末器、１１：ＣＰＵ、１２：　ＲＯＭ、　
１３：ＲＡＭ、１４：電源回路、１５：クロックパルス
発生回路、１６ａ、１６ｂ　：搬送波発生回路、１７ａ
、　１７ｂ　：搬送波検出回路、１８；カプラー、１９
：通信インタフェース、２０：機器、３０：搬送中継器
、４０：データセンタ、Ａ：搬送端末器のアドレス、Ｂ
ａ、Ｂｂ：搬送波の周波数帯域、ＣＰ：クロックパルス
、Ｃ３：制御信号、Ｄ：搬送されるデータ、ｆａ、ｆｂ
：周波数帯域の中心周波数、ｆａｏ、　ｆａｌ、ｆｂｏ
、ｆｂｌ　：搬送波の周波数、Ｌ：電力線ないしは配電
線、Ｌｈ：高圧倒電力線、 Ｔ　： 搬送周期、 Ｔａ、Ｔｂ： 部分搬送周期、 ｖａ　： 商用周波電圧、 である。 ０コ 心 ％ −Ｃ＼ 勺５ 壱 す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力線上の商用周波電圧の位相に同期してデータを搬送
   すべき搬送周期を設定し、１搬送周期を２個の部分搬送
   周期に分割し、周波数帯域が互いに異なる搬送波を部分
   搬送周期ごとに互いに分離して商用周波電圧に乗せるこ
   とにより、２個の周波数帯域の搬送波によりデータを電
   力線を介して二重搬送することを特徴とする電力線デー
   タ搬送方式。