JPH11127092A - 電力線搬送通信システム及びこれに用いる電力線搬送通信装置、周波数相互変換器ならびに電力線特性検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数台の電力線搬送通信装置に対し、電力線
の周波数特性に合わせて、異なる搬送周波数で通信して
いても、その異なる周波数同士間の通信を行うことが可
能になるような電力線搬送通信システムを得る。 【解決手段】 通信データを狭帯域変調（位相変調、振
幅変調等）して周波数ｆ１で電力線を介して、通信を行
っている一方の電力線搬送通信装置２と、これと同様に
データを狭帯域変調（位相変調、振幅変調等）して周波
数ｆ２で電力線を介して、通信を行っている他方の電力
線搬送通信装置３との間に、周波数相互変換器１を設置
し、搬送周波数ｆ１の信号をｆ２に変換し、搬送周波数
ｆ２の信号をｆ１に変換して、通信可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力線搬送通信
装置システムとこれに用いる電力線搬送通信装置に関す
るものである。さらに、この電力線搬送通信装置システ
ムを可能にするための搬送周波数の周波数相互変換器及
び電力線特性検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、例えば特開昭６２−１０７５
３８号の公開特許公報に示された電力線搬送通信方式に
おける信号周波数選定方式を示すものである。図１１に
おいて，Ａ１は主通信装置、Ａ９は従通信装置であり、
この主通信装置Ａ１と従通信装置Ａ９を結ぶ伝送線路と
しての電力線Ａ１６からなる電力線搬送通信方式を示す
図である。

【０００３】さらに、図１１の主通信装置Ａ１におい
て、Ａ２は制御部、Ａ３は送信部、Ａ４は発振部、Ａ５
は送受信切替部、Ａ６は受信部、Ａ７は復調部、Ａ８は
受信信号強度測定部を示す。また、従通信装置Ａ９にお
いて、Ａ１０は制御部、Ａ１１は送信部、Ａ１２は発振
部、Ａ１３は送受信切替部、Ａ１４は受信部、Ａ１５は
復調部、Ａ１６は家庭内電力線、Ａ１７，Ａ１８は電源
押込みプラグ、Ａ１９，Ａ２０はコンセントを示す。こ
れらの動作の詳細については、ここでは省略する。

【０００４】この従来の電力線搬送通信方式によれば、
未知の電力線環境（インピーダンス、ノイズ、減衰な
ど）でも送信する信号周波数を上下に自動的に掃引また
は切り替えることにより、通信可能な周波数を選定し、
主局と従局を同調させることで確実な通信を確保してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電力
線搬送通信方式の信号周波数選定方式は，主通信装置Ａ
１と従通信装置Ａ９の１対１の構成では、主局と従局の
通信周波数を同調させることが可能であるが、複数台の
通信装置が設置された場合には同調させることができな
い。

【０００６】また、通信が長距離に渡り、電力線の周波
数特性が途中から変化するような場合にも、同調させる
ことができない。さらに、信号の登りと下りで電力線の
周波数特性が変化するような場合にも同調する事ができ
ない、などの問題点があった。

【０００７】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、その目的は異なる電力線の周波
数特性上で電力線搬送通信を実現する電力線搬送通信シ
ステムを得ることである。また、これを実現するための
搬送波周波数相互変換器などを得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の電力線搬送通
信システムは、それぞれの搬送周波数で電力線に信号を
重畳して通信を行う２以上の電力線搬送通信装置と、上
記電力線に接続され上記それぞれの搬送周波数の間で周
波数変換をする周波数相互変換器とを備え、上記２以上
の電力線搬送通信装置の間で通信を行うようにしたこと
を特徴とするものである。

【０００９】また、この発明の電力線搬送通信システム
は、上記電力線搬送通信装置を、１組の電力線から電力
線搬送通信用線と電源供給用線とを区別して上記電力線
に接続したことを特徴とするものである。

【００１０】次に、この発明の電力線搬送通信装置は、
電力線に信号を重畳して通信を行う電力線搬送通信装置
において、適用する電力線の特性に合わせて、搬送周波
数を選択できるような選択手段を設けたことを特徴とす
るものである。

【００１１】また、この発明の電力線搬送通信装置は、
電力線に信号を重畳して通信を行う電力線搬送通信装置
において、１組の電力線から電力線搬送通信用線と電源
供給用線とを区別して上記電力線に接続したことを特徴
とするものである。

【００１２】また、この発明の電力線搬送通信システム
用の周波数相互変換器は、一の電力線搬送通信装置から
電力線に出力された一の周波数の搬送波を受信して、他
の搬送波周波数で通信している他の電力線搬送通信装置
の上記周波数に変換することにより相互に通信すること
を可能とするものである。。

【００１３】また、この発明の電力線搬送通信システム
用の電力線特性検出装置は、通信に利用しようとする電
力線に搬送波送信機器と搬送波受信器とを接続し、測定
した上記電力線のノイズとゲインとから最適な電力線搬
送周波数を特定することを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。なお、図中、同一の符号
はそれぞれ同一又は相当の部分を示す。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１による
電力線搬送通信システムの構成図である。図１におい
て、１は搬送波の周波数相互変換器、２は電力線搬送通
信装置であり、データを狭帯域変調（又は位相変調、振
幅変調等）して周波数「ｆ１」で電力線を介して通信を
行っている。３は他の電力線搬送通信装置であり、同様
に通信データを狭帯域変調（又は位相変調、振幅変調
等）して周波数「ｆ２」で電力線を介して通信を行って
いる。

【００１５】周波数相互変換器１は、それぞれ搬送波の
周波数ｆ１と周波数ｆ２で通信を行っている通信装置
２，３間を接続する周波数相互変換器であり、周波数ｆ
１の信号をｆ２に変換し、周波数ｆ２の信号をｆ１に変
換する装置である。

【００１６】また、４は電力線搬送通信装置を通信媒体
として他の機器を制御する制御器としての専用コントロ
ーラであり、５は電力線搬送通信装置を通信媒体として
制御される照明器である。６は同じく制御器としてのパ
ソコンであり、７は制御される水道メータである。例え
ば、図１では、専用コントローラ４で照明器５のＯＮ／
ＯＦＦや調光をしたり、パソコン６で水道メータ７の数
値を読みとったりするシステムになっている。

【００１７】また、８は電力線搬送通信装置２が接続さ
れた電力線１、９は電力線搬送通信装置３が接続された
電力線２を示し、これらは相互に接続されている。中間
には、周波数相互変換器１が接続されている。

【００１８】このようなシステム構成とすることによ
り、電力線８，９に接続された機器のインピーダンス、
ノイズ特性等によって、周波数特性の異なる電力線に対
して容易に通信を可能にすることができる。

【００１９】一般に、電力線の減衰量の周波数特性は信
号の上り下りで異なる場合もあれば、電力線に接続され
ている機器の種類や、機器の接続位置などによっても変
化する。ノイズに関しては、電力線に接続されている機
器だけではなく、電力線の周辺に設置されている機器か
らの誘導ノイズなどの外来ノイズにより、ノイズ量が変
化する。この発明の電力線搬送通信システムは、上記の
ような様々な周波数特性を持つ電力線の環境に合わせ
て、信頼性高く通信するシステム構成およびシステムを
構成する各機器を提供するものである。

【００２０】次に、本システムを構築する手順を説明す
る。図１において、電力線１（符号８）と電力線２（符
号９）は周波数特性の異なる電力線を示しており、この
電力線に電力線搬送通信装置２，３及び周波数相互変換
装置１が接続されている。

【００２１】図２はこの電力線のゲインの周波数特性で
あり、電力線１の方が電力線２に比べて減衰が小さいこ
とを示している。図３は電力線上のノイズの周波数特性
であり、周波数ｆ１の周波数では電力線１の方が電力線
２に比べてノイズが大きく、周波数ｆ２の周波数では電
力線２の方が電力線１に比べてノイズが大きいことを示
している。

【００２２】このような電力線の状態で、電力線１に対
して利用する周波数と電力線２に対して利用する周波数
は次のようにして選択する。すなわち、周波数ｆ１、ｆ
２に対してそれぞれ、Ｎ：ノイズレベル、ＴＸ：送出レ
ベル、ＧＡＩＮ：ゲインを、（１）式に当てはめ、結果
の値を算出する。この値を比較して、各電力線に対し、
この値の小さい方の周波数を選択する。

【００２３】 Ｎ−（ＴＸ＋ＧＡＩＮ） ・・・・・・（１） Ｎ：ノイズレベル、 ＴＸ：送出レベル ＧＡＩＮ：ゲイン

【００２４】例えば電力線１に対して、送出レベルを０
ｄＢとすると、図２及び図３から、周波数ｆ１に対して
は＋６、周波数ｆ２に対しては−１１となり、ｆ２が選
択される。同様に電力線２に対しては、周波数ｆ１に対
しては＋３、周波数ｆ２に対しては、＋２５となり、ｆ
１が選択される。このようにして、電力線の周波数特性
に従って、通信に利用する周波数を変更する、あるいは
選択する。

【００２５】図１に示した電力線搬送通信装置２，３
は、後に説明するように、複数の周波数から搬送波に利
用する周波数を選択できる周波数設定スイッチを有して
おり、これを利用して以上のような手順で周波数を選択
し、電力線上で効果的な通信を行うことができる。

【００２６】このようにして異なる電力線特性上で異な
る周波数を使って通信した場合、従来の方法ではお互い
に通信できなくなるが、この発明における周波数相互変
換器１によってそれぞれの電力線搬送通信装置２，３間
の通信を可能にすることができる。なお、周波数相互変
換器１の構成については、後述する。

【００２７】図４は、この電力線搬送通信装置２の構成
を示す図である。なお、電力線搬送通信装置３の構成も
同様であるから、電力線搬送通信装置２によって説明す
る。図４に示す電力線搬送通信装置２は、マイコン１０
で外部インタフェース１１からの情報を処理し、トラン
シーバ１２に送信データを渡す。トランシーバ１２は、
受け取ったデータを電力線搬送信号に変換して結合回路
１３を通じて電力線１（符号８）に送出する。

【００２８】またトランシーバ１２が結合回路１３を介
して電力線搬送信号を受信すると、この受信信号をデー
タに変換し、マイコン１０にこのデータを渡す。またこ
の電力線搬送通信装置２には各種設定スイッチ（ＳＷ）
１４があり、トランシーバ１２の送受信周波数などを設
定することができる。なお、１５はサージ対策部品、１
６は電源回路である。

【００２９】図５は、図４の電力線搬送通信装置２の中
の、マイコン１０とトランシーバ１２周辺の回路構成例
である。この回路構成において、送信周波数設定スイッ
チ１７は送信するときの搬送波周波数を設定するもので
あり、受信周波数設定スイッチ１８は受信する搬送波周
波数を設定するスイッチである。

【００３０】トランシーバ１２は、デジタルシグナルプ
ロセッサ（ＤＳＰ）１９、Ｄ／Ａ変換器２０、増幅器２
１で構成され、送信周波数設定スイッチ１７の値に応じ
て、送信周波数を設定し、結合回路１３を通して、電力
線搬送信号を出力する。受信側は、結合回路１３からの
受信信号を増幅器２２、Ａ／Ｄ変換器２３、デジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）１９により、受信周波数設
定スイッチ１８で指定された周波数に同期して信号を受
信する。

【００３１】図６は、周波数相互変換器１の回路構成例
である。この回路は、送信回路２４と受信回路２５から
なり、ともにマイコン２６に接続されている。送信回路
２４は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２７、
Ｄ／Ａ変換器２８、増幅器２９を備えている。受信回路
２５は、増幅器３０、Ａ／Ｄ変換器３１、デジタルシグ
ナルプロセッサ（ＤＳＰ）３２を備えている。このよう
に、送信側と受信側それぞれにデジタルシグナルプロセ
ッサ（ＤＳＰ）２７，３２を搭載する。

【００３２】受信側のデジタルシグナルプロセッサ（Ｄ
ＳＰ）３２は、結合回路３３から増幅器３０、Ａ／Ｄ変
換器３１を通して受信した受信信号の搬送周波数を検知
し、その周波数と受信データをマイコン２６に伝達す
る。マイコン２６は、この周波数に従って、変換周波数
設定スイッチ３４で設定された周波数の信号で、電力線
搬送信号を出力する。

【００３３】変換周波数設定スイッチ３４は、例えば、
１００ＫＨｚスイッチと２００ＫＨｚスイッチを同時に
設定してあり、１００ＫＨｚの搬送波を受信した場合２
００ＫＨｚの搬送波を送信する。逆も同様である。

【００３４】以上説明したように、この実施の形態の電
力線搬送通信システムによれば、複数台の電力線搬送通
信装置が、電力線の周波数特性に合わせて、異なる搬送
周波数で通信していても、その異なる周波数同士間の通
信を行うことが可能になる。

【００３５】また、電力線搬送通信装置の搬送周波数
を、適用する電力線の特性に合わせて、選択できるよう
に搬送周波数の選択手段を設けたので、最適な搬送周波
数で通信することができる。

【００３６】また、電力線搬送通信装置から電力線に出
力される搬送波の周波数を、他の周波数で通信している
電力線搬送通信装置の周波数に変換することにより相互
接続を可能とする周波数相互変換器を得ることができ
る。

【００３７】実施の形態２．図７は、この発明の実施の
形態２による周波数相互変換器１の他の回路構成例であ
る。実施の形態１では、周波数相互変換器１は、搬送波
周波数を検知して変換していたが、この実施の形態２で
は、周波数変換の必要な送り先の電力線搬送通信装置を
識別する手段を備えている。すなわち、搬送波の周波数
を検知するだけでなく、送り先アドレスまで識別して、
そのアドレスに従って搬送波を変換する。

【００３８】図７は、図６の周波数相互変換器１の回路
に中継アドレススイッチ３５を設けたものであり、全て
の電力線搬送通信装置のうち、搬送周波数の変換が必要
な数装置のみ搬送波を変換する場合などに用いる。これ
により、搬送波の電力線上のトラヒックを必要十分にす
ることができ、ルータとして機能させることができる。
周波数相互変換器１は、送付元アドレスと中継アドレス
スイッチ３５を比較して、一致していれば搬送波を変換
して出力するような動作をする。

【００３９】実施の形態３．図８は、この発明の実施の
形態３による電力線特性検出装置の構成図である。実施
の形態１では、電力線搬送に利用する最適な周波数を電
力線のゲインとノイズから計算して求めたが、この実施
の形態３では、これを容易に検出する装置を示す。

【００４０】図８のように、電力線８に電力線搬送波送
信器３６を接続し、電力線９に電力線搬送波受信器３７
を接続する。そして、搬送波を送信して、図９のフロー
チャートに従って電力線の特性を計測する。

【００４１】図９に示すように、はじめに、受信器３７
で、各周波数毎のノイズ量を測定する（ステップＳ
１）。次に送信器３６と受信器３７の周波数を一致させ
て、送信器３６から所望の搬送波を送信し、送信周波数
のゲインを測定する（ステップＳ２）。

【００４２】これらの測定を終了すると、電力線搬送波
受信器３７上で、前に測定したノイズ量とゲイン量から
演算し（ステップＳ３）、通信に利用するのに最適な周
波数を受信器側に表示する（ステップＳ）。以上のよう
にすることで最適な周波数を選定することができる。

【００４３】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、電力線搬送通信に利用しようとする電力線に対し
て最適な電力線搬送周波数を特定し、選定することがで
きる。

【００４４】実施の形態４．図１０は、この発明の実施
の形態４による電力線搬送通信システムの他の構成の部
分図である。この実施の形態４では、電力線搬送通信装
置２において、１組の電力線から電力線搬送通信用線と
電源供給用線とを区別して接続する。すなわち、図１０
に示すように、電力線Ａ（符号３８）と電源回路２７と
を接続して電力供給用電力線とし、電力線Ｂ（符号３
９）と結合回路２４とを接続して電力線搬送通信用電力
線とし、両者を分ける構成とする。

【００４５】これにより図１０（ａ）に示すように、電
力線Ｂを電力線搬送通信専用とし、電力線Ａを電力供給
専用とすることで、電力線Ｂがブレーカなどにより切断
された場合でも、通信はできないが、電源は供給されて
いるため、制御機器４の状態を読みとることができ、通
信側が復帰したときにその状態を通信することが可能に
なる。

【００４６】また、通信に使用しようとする電力線の相
が異なる場合にも有効である。電力線Ａ側を電力供給用
とし、通信に利用したい側を電力線搬送通信用に接続す
ればよい。

【００４７】さらに、図１０（ｂ）に示すように、電力
線Ａを電力供給専用とし、無停電電源などのバッテリ装
置４０を設置し、電力線Ｂを電力線搬送通信専用とし、
電力線Ａと電力線Ｂとに分けることにより、電源供給用
の電力線がブレーカなどで切断された場合にも通信する
ことが可能になる。

【００４８】以上説明したように、この実施の形態４に
よれば、１組の電力線のうち、１本の電力線が事故など
で切断された場合にも、より容易に復旧することが可能
になる。

【００４９】次に、前述したこの発明における周波数相
互変換器１の応用について説明する。まず、この発明の
周波数相互変換器１は、外部インタフェースを装備する
ことにより、通常の電力線搬送通信装置の機能（インタ
フェースに接続された機器を制御する機能）を合わせて
持つことが可能である。

【００５０】また、単相３線の電力線等において、異な
る線間に周波数相互変換器１を接続することにより相間
結合器として機能させることも可能である。

【００５１】さらにまた、この発明の周波数相互変換器
１は、変換用周波数設定スイッチ３４を、単一周波数に
設定し、周波数相互変換器１で受信した信号をそのまま
の周波数で送信するようにすれば、長距離伝送の際の信
号中継器（リピータ）としても利用することができる。

【００５２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。この発
明によれば、電力線搬送通信システムにおいて、周波数
相互変換器を設けたので、複数の電力線搬送通信装置
が、電力線の周波数特性に合わせて、異なる搬送周波数
で通信していても、その異なる周波数同士間の通信を行
うことが可能になる。

【００５３】この発明によれば、電力線搬送通信システ
ムにおいて、さらに電力線搬送通信装置に、搬送周波数
を選択できるような選択手段を備えたので、適用する電
力線の特性に合わせて、最適な搬送周波数で通信するこ
とができる。

【００５４】この発明によれば、電力線搬送通信システ
ムにおいて、周波数相互変換器に、周波数変換の必要な
送り先の電力線搬送通信装置を識別する手段を備えたの
で、搬送周波数の変換が必要な装置に対してのみ搬送波
を変換することができる。

【００５５】この発明によれば、電力線搬送通信システ
ムにおいて、さらに電力線搬送通信装置を、電力線搬送
通信用と電源供給用とを区別して電力線に接続したの
で、１組の電力線のうち、１本の電力線が事故などで切
断された場合にも、より容易に復旧することが可能にな
る。

【００５６】この発明によれば、異なる搬送波周波数で
通信している複数の電力線搬送通信装置の周波数を互い
に変換する周波数相互変換器が得られるので、異なる搬
送周波数で通信していても、その異なる周波数同士間の
通信を行うことが可能になる。

【００５７】この発明によれば、通信に利用しようとす
る電力線に最適な電力線搬送周波数を特定する電力線特
性検出装置が得られるので、電力線搬送通信に利用しよ
うとする電力線に対して最適な電力線搬送周波数を特定
し、選定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における電力線搬送
通信システムのシステム構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における周波数に対
する電力線のゲイン特性の図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における周波数に対
する電力線のノイズ特性の図である。

【図４】 この発明の実施の形態１における電力線搬送
通信装置の回路構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における電力線搬送
通信装置のトランシーバとマイコン周辺の回路構成図で
ある。

【図６】 この発明の実施の形態１における搬送周波数
相互変換器のトランシーバとマイコン周辺の回路構成図
である。

【図７】 この発明の実施の形態２における搬送周波数
相互変換器のトランシーバとマイコン周辺の回路構成図
である。

【図８】 この発明の実施の形態３における電力線の搬
送波の最適周波数を測定する電力線特性検出装置の構成
図である。

【図９】 この発明の実施の形態３における電力線の搬
送波の最適周波数を測定するフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態４における電力線搬
送通信装置システムの電力線の構成図である。

【図１１】 従来の信号周波数選定方式を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 周波数相互変換器、２，３ 電力線搬送通信装置、
８ 電力線１、９ 電力線２、１０ マイコン、１１
外部インタフェース、１２ トランシーバ、１３ 結合
回路、１４ 各種設定スイッチ、１６ 電源回路、１７
送信周波数設定スイッチ、１８ 受信周波数設定スイ
ッチ、１９ デジタルシグナルプロセッサ、２０ Ｄ／
Ａ変換器、２１，２２ 増幅器、２３ Ａ／Ｄ変換器、
２４ 送信回路、２５ 受信回路、２６ マイコン、２
７ デジタルシグナルプロセッサ、２８ Ｄ／Ａ変換
器、２９，３０ 増幅器、３１ Ａ／Ｄ変換器、３２
デジタルシグナルプロセッサ、３３ 結合回路、３４
変換周波数設定スイッチ、３５ 中継アドレススイッ
チ、３６ 電力線搬送波送信器、３７ 電力線搬送波受
信器、３８ 電力線Ａ、３９ 電力線Ｂ、４０ バッテ
リ装置。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれの搬送周波数で電力線に信号を
   重畳して通信を行う２以上の電力線搬送通信装置と、上
   記電力線に接続され上記それぞれの搬送周波数の間で周
   波数変換をする周波数相互変換器とを備え、上記２以上
   の電力線搬送通信装置の間で通信を行うようにしたこと
   を特徴とする電力線搬送通信システム。
2. 【請求項２】 上記電力線搬送通信装置は、適用する電
   力線の特性に合わせて、搬送周波数を選択できるような
   選択手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の電力線搬送通信装置システム。
3. 【請求項３】 上記周波数相互変換器は、周波数変換の
   必要な送り先の電力線搬送通信装置を識別する手段を備
   えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力線搬
   送通信装置システム。
4. 【請求項４】 上記電力線搬送通信装置は、１組の電力
   線から電力線搬送通信用線と電源供給用線とを区別して
   上記電力線に接続したことを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載の電力線搬送通信装置システム。
5. 【請求項５】 電力線に信号を重畳して通信を行う電力
   線搬送通信装置において、適用する電力線の特性に合わ
   せて、搬送周波数を選択できるような選択手段を設けた
   ことを特徴とする電力線搬送通信装置。
6. 【請求項６】 電力線に信号を重畳して通信を行う電力
   線搬送通信装置において、１組の電力線から電力線搬送
   通信用線と電源供給用線とを区別して上記電力線に接続
   したことを特徴とする電力線搬送通信装置。
7. 【請求項７】 一の電力線搬送通信装置から電力線に出
   力された一の周波数の搬送波を受信して、他の搬送波周
   波数で通信している他の電力線搬送通信装置の上記周波
   数に変換することにより相互に通信することを可能とす
   る周波数相互変換器。
8. 【請求項８】 通信に利用しようとする電力線に搬送波
   送信機器と搬送波受信器とを接続し、測定した上記電力
   線のノイズとゲインとから最適な電力線搬送周波数を特
   定することを特徴とする電力線特性検出装置。