JPH08163077A - 通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 数１００kbps程度の電灯線データ伝送を実現
する。 【構成】 送信データ１は、畳込み符号器２で符号化さ
れ、インターリーバ３でインターリーブを施され、シリ
アルパラレル変換器４にて４ビットごとのデータに振り
分けられる。ｎ本のパラレル信号がそれぞれｎ個のスタ
ー１６ＱＡＭ変調器５-1〜５-nに入力されると、それぞ
れ異なるキャリアで変調された信号は、加え合わされた
のち、帯域通過フィルタ６を介して送信される。受信機
では、キャリア間の干渉を除去するため、変調信号の帯
域に合わせた適当な帯域通過フィルタ７で各キャリアの
信号に分離されたのち、多シンボル遅延検波復調回路８
-1〜８-nにて復調され、パラレルシリアル変換器９にお
いてシリアルデータに変換され、デインターリーバ１０
に入力され、更にビタビ復号器１１で復号されて受信デ
ータ１２として出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信システムに関し、
より詳細には、電灯線データ伝送を実現した通信システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の通信システムについて記載した公
知文献としては、例えば、特開平４−８６１３２号公
報がある。この公報に記載されている従来のスペクトル
拡散通信方式のものは、雑音の影響を軽減し、あるいは
秘話性を保持しつつ符号伝送速度を高めることには限界
があることに着目し、所定の疑似雑音符号系列を送信デ
ータで変調して送信し、受信側では前記符号列と同一の
符号列と受信信号との相関を検出することによりデータ
を復調する。このシステムを雑音の多い電灯線に使用す
ることで、ノイズの軽減や秘話性の保持を行っている。

【０００３】また、「並列組合ＳＳ通信」（朱 近康
外１名 電子情報通信学会 スペクトル拡散技術とその
応用研究会，SSTA 90-23）のものは、直交ゴールド符号
系列集合ｎ個からｒ個の拡散系列を並列に組み合わせて
同時に送信し、受信側でｎ個の拡散系列復調器のｒ個か
ら送信系列に対する信号を同時に出力する通信方式が開
示されており、１シンボルでｒ＋log₂[ｎＣｒ]ビットの
情報を送ることができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
通信システムにおいては、電灯線を使ったデータ伝送で
は、新たに通信ケーブルを敷設しなくてよいという利点
がある反面、接続機器の影響により伝送路特性が急激に
変化する場合があり、極めて劣悪な環境でのデータ通信
を実現しなくてはならない。さらに、通信路となる電灯
線の帯域が１０kHz〜４５０kHzほどに制限されているた
め、データの高速化も困難である。

【０００５】電灯線通信に用いる方式としては、直接ス
ペクトル拡散方式を用いるシステムがあるが、拡散利得
の限界から伝送速度の上限は９.６kbps程度と低速であ
る（前記文献）。また、並列組合せスペクトル拡散方
式を用いて伝送速度を６４kbpsまで高速化するシステム
（前記文献）があるが、同期がとりにくいという問題
点を有する。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、数１００kbps程度の電灯線データ伝送を実現
し、かつシステムの簡易性を持たせるために、マルチキ
ャリア伝送方式とスター１６ＱＡＭ変調方式と多シンボ
ル遅延検波による復調方式を用いた電灯線通信システム
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）既設の電灯線を通信路としてデー
タ伝送を行う電灯線通信システムにおいて、送信するシ
リアルデータを誤り訂正符号で符号化し、インターリー
ブを施した後、シリアルパラレル変換し、４ビットごと
異なる複数のキャリアに割り当て、それぞれのキャリア
をその割り当てられた４ビットでスター１６ＱＡＭ変調
して送信する送信機と、該送信機で送信されたデータを
受信し、送信に使用された各キャリアの信号ごとに分離
し、多シンボル遅延検波により各キャリアごとに４ビッ
トに復調し、復調後の信号をパラレルシリアル変換した
後、デインタリーブを施し、さらに復号化することで送
信データを復元する受信機とで構成されること、更に
は、（２）使用するキャリアの数を１５から３０の間の
いずれかに選んだことを特徴としたものである。

【０００８】

【作用】前記構成を有する本発明の通信システムは、既
設の電灯線を通信路としてデータ伝送を行う電灯線通信
システムであり、（１）送信するシリアルデータを誤り
訂正符号で符号化し、インターリーブを施した後、シリ
アルパラレル変換し、４ビットごと異なる複数のキャリ
アに割り当て、それぞれのキャリアを、その割り当てら
れた４ビットでスター１６ＱＡＭ変調して送信する送信
機と、該送信機で送信されたデータを受信し、送信に使
用された各キャリアの信号ごとに分離し、多シンボル遅
延検波により各キャリアごとに４ビットに復調し、それ
らをパラレルシリアル変換した後、デインターリーブを
施し、さらに復号化することで送信データを復元する受
信機とで構成されているので、電灯線を通信路に用いた
データ伝送において、簡易な通信システムながら、数１
００kbpsという高速な情報伝送速度が得られる。 （２）使用するキャリアの数を１５から３０の間のいず
れかに選んだので、通信システムで電灯線通信を行う
際、ビット誤り率を最小にすることができる。

【０００９】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１は、本発明による通信システムの一実施例を
説明するための構成図で、図中、１は送信データ、２は
畳込み符号器、３はインターリーバ、４はＳ／Ｐ（シリ
アルパラレル変換器）、５-1〜５-nはスター１６ＱＡＭ
（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）
変調器、６はＢＰＦ（Band Pass Filter：帯域通過フィ
ルタ）、７-1〜７-nはＢＰＦ（Band Pass Filter）、８
-1〜８-nは多シンボル遅延検波復調回路、９はＰ／Ｓ
（パラレルシリアル変換器）、１０はデインターリー
バ、１１はビタビ復号器、１２は送信データである。

【００１０】誤り訂正符号としては、ブロック符号や畳
込み符号など何を用いてもよく、復号器も誤り訂正符号
に応じたものを使用すればよいが、図１の実施例では、
符号器として畳込み符号器を用い、復号器としては畳込
み符号を復号するためのビタビ復号器を用いている。

【００１１】送信データ１は、畳込み符号器２で符号化
され、冗長ビットが加えられたのち、インターリーバ３
でインターリーブを施され、シリアルパラレル変換器４
にて４ビットごとのデータに振り分けられる。マルチキ
ャリアとしてｎ本のキャリアを用いる時は、ｎ本のパラ
レル信号がそれぞれｎ個のスター１６ＱＡＭ変調器５-1
〜５-nに入力される。

【００１２】該スター１６ＱＡＭ変調器５は、１６値差
動振幅位相変調を行う変調器であり、４ビットの変調シ
ンボルのうち、３ビット（例えば最初から３ビット）を
位相差、１ビット（例えば最後の１ビット）を振幅比と
して送信する。したがって、信号点配置図は、差動符号
化８相ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）と
差動符号化２値ＡＳＫにより構成され、図２のような信
号点配置（Signal Constellation）図になる。

【００１３】ｎ個のスター１６ＱＡＭ変調器５におい
て、それぞれ異なるキャリアで変調された信号は、加え
合わされたのち、帯域通過フィルタ６によって伝送路と
なる電灯線の帯域に制限され（本実施例では１０〜４５
０kHz）送信される。この時、同時にｎシンボルのデー
タが異なる周波数のキャリアで伝送路に送信されること
になる。

【００１４】受信機では、キャリア間の干渉を除去する
ため、変調信号の帯域に合わせた適当な帯域通過フィル
タ７-1〜７-nで各キャリアの信号に分離されたのち、多
シンボル遅延検波復調回路８-1〜８-nにて復調され、４
ビットの信号として出力される。多シンボル遅延検波
は、スター１６ＱＡＭ変調信号の復調方法として一般に
使われる方式であり、差動符号化８相ＰＳＫ信号の復調
（位相部の復調）と差動符号化２値ＡＳＫ信号の復調
（振幅部の復調）を別々に行う方法である。各復調回路
からのｎ本のビット列は、パラレルシリアル変換器９に
おいてシリアルデータに変換され、デインターリーバ１
０に入力され、更にビタビ復号器１１で復号されて受信
データ１２として出力される。

【００１５】本発明の通信システムの誤り率特性につい
て説明する。伝送路の条件は、電灯線にＴＶ（テレビジ
ョン）などのサイリスタを含む機器が接続され、電源周
波数に同期して急激に伝送路特性が変化するような通信
環境である。通信システムの条件は図３に示すような設
定とした。ここで、観測シンボル数とは、多シンボル遅
延検波に必要なパラメータであり、ｎ_aは振幅部の復調
において観測するシンボルの数、ｎ_bは位相部の復調に
おいて観測するシンボルの数を表す、符号化率や拘束長
は、畳込み符号化のパラメータである。

【００１６】図５は、誤り率特性の一例を示す図であ
る。図５に示す特性は、図４のような伝送路特性のもと
での実験結果である。図４は５０サイクルの電力信号を
表すが、伝送路特性は電灯線につながる機器のオンオフ
などにより、この電力信号に同期した形で変化する。こ
の例では、区間２と区間１で伝送路特性が変化してい
る。実験に用いた伝送路特性は、接続機器がテレビの場
合の一般的な例（電子情報通信学会技術報告 SSTA 89-7
電灯線通信（データ伝送）に記載）を用いている。

【００１７】このときの各キャリア（２０キャリア）に
おけるビット誤り率を示したのが図５である。区間１と
区間２において、各キャリアにおける誤り率特性が異な
ることがわかる（各キャリアの変調レートは１０ｋボー
(Baud)）。これは、区間２の３msec間と区間１の７msec
間それぞれで伝送路環境が異なり、その結果、伝送路の
周波数特性も異なってくるからである。この結果から、
単一キャリアで送信した場合、伝送路特性の変化の影響
で広帯域を必要とする高速データ伝送が難しいことがわ
かる。

【００１８】図６は、キャリア数を２０として本発明の
通信システムを用い、情報伝送速度２００kbpsおよび４
００kbpsでデータの送受信を行った場合のビット誤り率
を示す図である。この結果から、電灯線通信において、
従来のスペクトル拡散通信方式（ＳＳ方式）に比べて３
〜６倍程度情報伝送速度を上げることができる。

【００１９】このように、本発明の通信システムを用い
ることで、電灯線通信において数１００kbpsのデータ通
信が可能となり、かつ従来のＳＳ方式に比べて簡易なシ
ステム（遅延検波）での通信が可能となる。なお、前記
実験には、接続機器をＴＶとした場合の一般的な伝送路
特性を用いた結果であるが、他の方式についても同じ伝
送路特性において検討が行われており（例えば、電子情
報通信学会技術報告 SSTA 91-32 並列組合せＳＳ通信
方式を用いた電灯線音声伝送システムなど）、本発明の
方式は、それらに比較して同じＳＮＲ（ＳＮ比）および
ビット誤り率において、より高速なデータ伝送が可能で
あることが証明されている。また、伝送路特性が前記以
外のものでも、他の方式に比べて同様の効果があること
は本実施例の実験結果からも明白である。

【００２０】請求項１記載の通信システムは、伝送路の
帯域が制限されているため、同一の情報伝送速度を実現
する際に、同時に送信するキャリアの数とそれぞれのキ
ャリアでの変調レート(ボーレート)により、誤り率特性
が異なってくる。図７の条件のもとで、測定時間におけ
る平均ＳＮＲ（信号電力対雑音電力比）に対するビット
誤り率特性をキャリア数を変えたときに求めた結果を図
８に示す。さらに、平均ＳＮＲ＝４０dBのときのキャリ
ア数と復調ビット誤り率の関係を図９に示す。図８及び
図９より、本システムを電灯線通信に適用する場合、キ
ャリア数１５〜３０のいずれかに設定したとき、誤り率
特性が最も小さくなることがわかる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：本通信システムを用い
ることで、電灯線を通信路に用いたデータ伝送において
簡易なシステムながら、数１００kbpsという高速な情報
伝送速度が得られる。 （２）請求項２に対応する効果：請求項１の通信システ
ムで電灯線通信を行う際、ビット誤り率を最小にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による通信システムの一実施例を説明
するための構成図である。

【図２】 本発明におけるスター１６ＱＡＭの信号点配
置図である。

【図３】 本発明の実験における通信システムの条件を
示す図である。

【図４】 本発明の実験における伝送路特性を示す図で
ある。

【図５】 本発明における各キャリアのビット誤り率を
示す図である。

【図６】 本発明の通信システムのビット誤り率を示す
図である。

【図７】 本発明の実験における通信システムの条件を
示す図である。

【図８】 本発明における各キャリア数の復調ビット誤
り率特性を示す図である。

【図９】 本発明におけるキャリア数と復調ビット誤り
率の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…送信データ、２…畳込み符号器、３…インターリー
バ、４…Ｓ／Ｐ（シリアルパラレル変換器）、５-1〜５
-n…スター１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulat
ion：直交振幅変調）変調器、６…ＢＰＦ（Band Pass F
ilter：帯域通過フィルタ）、７-1〜７-n…ＢＰＦ（Ban
d Pass Filter）、８-1〜８-n…多シンボル遅延検波復
調回路、９…Ｐ／Ｓ（パラレルシリアル変換器）、１０
…デインターリーバ、１１…ビタビ復号器、１２…送信
データ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設の電灯線を通信路としてデータ伝送
   を行う電灯線通信システムにおいて、送信するシリアル
   データを誤り訂正符号で符号化し、インターリーブを施
   した後、シリアルパラレル変換し、４ビットごと異なる
   複数のキャリアに割り当て、それぞれのキャリアをその
   割り当てられた４ビットでスター１６ＱＡＭ変調して送
   信する送信機と、該送信機で送信されたデータを受信
   し、送信に使用された各キャリアの信号ごとに分離し、
   多シンボル遅延検波により各キャリアごとに４ビットに
   復調し、復調後の信号をパラレルシリアル変換した後、
   デインタリーブを施し、さらに復号化することで送信デ
   ータを復元する受信機とで構成されることを特徴とする
   通信システム。
2. 【請求項２】 使用するキャリアの数を１５から３０の
   間のいずれかに選んだことを特徴とする請求項１記載の
   通信システム。