KR20130124903A

KR20130124903A - 전력선 반송 송신 장치 및 통신 시스템

Info

Publication number: KR20130124903A
Application number: KR1020130050529A
Authority: KR
Inventors: 오사무 이나가와; 기요시 야나기사와; 도시야 아라마끼
Original assignee: 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2013-11-15
Also published as: JP2013236155A; EP2663006A2; US9065543B2; US20130294532A1; EP2663006B1; KR102110239B1; CN107135015A; CN103391115B; US20150288420A1; JP6017177B2; CN103391115A; CN107135015B; US9344149B2; TWI596914B; TWI634757B; TW201729549A; TW201404059A; EP2663006A3

Abstract

본 발명의 과제는, 적은 처리량으로 로버스트한 통신을 행할 수 있는 전력선 반송 송신 장치 및 통신 시스템을 제공하는 것이다. 일 실시 형태에 따른 전력선 반송 송신 장치는, 전송로(20)를 통해 심볼을 송신하는 전력선 반송 송신 장치이다. 송신 장치(1)는, 심볼에 대해 인터리브를 행하는 주파수·시간 인터리브부(13)와, 주파수·시간 인터리브부(13)에서 인터리브된 심볼을 OFDM 변조하는 OFDM 변조부(14)와, OFDM 변조부(14)에서 변조된 심볼을 시간 영역에서, M회(M은 2 이상의 수) 반복 송신하는 시간 영역 반복 송신부(15)를 구비하고 있다.

Description

전력선 반송 송신 장치 및 통신 시스템 {POWER LINE CARRIER TRANSMISSION APPARATUS AND COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 전력선 반송 통신 장치 및 통신 시스템에 관한 것으로, 전력선을 통해 심볼을 송신하는 전력선 반송 송신 장치 및 통신 시스템에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 전력선 반송 통신 시스템이 개시되어 있다. 전력선의 통신 환경은, 장소·시각 등에 따라 다양하고, 노이즈나 임피던스가 열악한 장소도 있다. 그와 같은 장소에서는, 현상의 OFDM(Orthogonal Frequency division Multiplexing)을 이용한 통신 규격(예를 들면, G3-PLC나 PRIME)에서는 통신이 곤란하다. 따라서, 보다 로버스트한 통신 방식이 필요하다.

로버스트한 통신을 행하는 방식으로서, 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에서는, 시간축상의 용장성에 의해 로버스트성을 유지하고 있다. 예를 들면, 80심볼을 송신할 때, 16종류의 캐리어 주파수에서 인터리브하여, 송신하는 예가 개시되어 있다(특허문헌 1의 도 2, 도 3 참조). 구체적으로는, 송신 심볼을 시간축상에서 재배열한 심볼열을 복수 생성하고 있다. 그리고, 입력하는 복수의 심볼열을 각각 상이한 캐리어 주파수에서 변조하고 있다(특허문헌 1의 단락 0019 참조). 따라서, 주파수 인터리브의 전단에서 시간 영역 반복 신호가 작성되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2008-172849호 공보

이로 인해, 각각의 시간 영역 반복 신호에 대해 인터리브 처리를 행할 필요가 발생해 버린다. 따라서, 데이터 처리량이 많다고 하는 과제가 있다.

그 외의 과제와 새로운 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명확해질 것이다.

일 실시 형태에 따르면, 전력선 반송 송신 장치는, 인터리브한 심볼을 OFDM 변조하여, 하나의 시간 영역 OFDM 신호를 반복 송신한다.

상기 일 실시 형태에 따르면, 적은 처리량으로 로버스트한 통신을 행할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 전력선 반송 통신 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 수신 장치에 설치된 수신 아날로그 회로와 OFDM 복조부의 상세 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 수신 장치에 설치된 시간 영역 합성부의 상세 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 시간 영역에서 합성되는 심볼을 모식적으로 나타내는 타이밍차트.
도 5는 비교예에 관한 통신 시스템을 도시하는 블록도.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 전력선 반송 통신 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 7은 제3 실시 형태에 관한 전력선 반송 통신 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 8은 제4 실시 형태에 관한 전력선 반송 통신 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 9는 제4 실시 형태에 관한 전력선 반송 통신 시스템의 수신 심볼 타이밍을 나타내는 도면.

제1 실시 형태.

(시스템의 전체 구성)

본 실시 형태에 따른 전력선 반송 통신 시스템(이하, 통신 시스템이라 함)의 구성에 대해, 도 1을 이용하여 설명한다. 통신 시스템(100)은, 송신 장치(1)와, 전송로(20)와, 수신 장치(2)를 구비하고 있다. 전송로(20)는, 예를 들면 50㎐ 또는 60㎐의 교류 전원(AC 전원)을 전송하는 전력선이다. 송신 장치(1) 및 수신 장치(2)는, 전송로(20)를 통해 접속되어 있다. 송신 장치(1)는, 변조된 심볼을 전송로(20)에 출력한다. 그리고, 수신 장치(2)는, 송신 장치(1)로부터 출력된 심볼을, 전송로(20)를 통해 수신한다. 이와 같이 하여, 송신 장치(1)와 수신 장치(2)는, 전송로(20)를 통한 데이터 통신을 행한다. 여기서는, 통신 시스템(100)은, OFDM 방식에서의 통신을 행하고 있다.

[송신 장치(1)]

송신 장치(1)는, 부호화부(11)와, S／P 변환부(12)와, 주파수·시간 인터리브부(13)와, OFDM 변조부(14)와, 시간 영역 반복 송신부(15), 송신 아날로그 회로(16)를 구비하고 있다.

부호화부(11)는, 송신 심볼을 부호화하는 부호화 처리를 행한다. 여기서는, 송신 심볼의 데이터량을, N(N은 자연수)으로 하고 있다. 예를 들면, 부호화부(11)는, 오류 정정을 위한 체크 비트 등을 부가한다. 따라서, 송신 심볼의 데이터량이 R배로 되고, 부호화부(11)로부터 출력되는 송신 심볼의 데이터량은, R×N으로 된다. S／P 변환부(12)는, 시리얼 데이터를 패럴렐 데이터로 변환한다. 이에 의해, 송신 심볼이 패럴렐 데이터로 변환된다. 그리고, S／P 변환부(12)는, 패럴렐 데이터로 된 송신 심볼을 주파수·시간 인터리브부(13)에 출력한다.

주파수·시간 인터리브부(13)는, 송신 심볼을 주파수 영역 및 시간 영역에서 인터리브한다. 즉, 주파수·시간 인터리브부(13)는, 송신 심볼의 데이터를 주파수적으로 분산시키는 주파수 인터리브와, 송신 심볼의 데이터를 시간적으로 분산시키는 시간 인터리브를 행한다. 주파수 인터리브에서는, 송신 심볼의 데이터가 후술하는 OFDM 변조의 서브 캐리어에 할당되어 있다. 주파수·시간 인터리브부(13)에서의 데이터량은, R×N으로 되어 있다.

OFDM 변조부(14)는, 인터리브된 송신 심볼의 데이터를 OFDM 방식으로 변조한다. OFDM 변조에서는, 복수의 서브 캐리어(멀티 캐리어)를 이용하고 있으므로, 송신 심볼의 데이터가 병렬로 다중화되어 송신된다. 예를 들면, OFDM 변조부(14)는, 송신 심볼의 데이터를 IQ 평면상의 신호점에 맵핑한다. 그리고, 맵핑한 송신 심볼의 데이터를 역 푸리에 변환한다. OFDM 변조부(14)는, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 행함으로써, 인터리브된 서브 캐리어의 데이터를 시간축상의 데이터로 변환한다. 이와 같이 하여, OFDM 변조부(14)는 송신 심볼을 변조한 변조 신호를 생성한다. 또한, OFDM 변조부(14)는 변조 신호의 전단에 프리앰블 신호를 부여하고 있다. 프리앰블 신호는 미리 정해진 데이터를 OFDM 변조한 신호이다. 또한, 프리앰블은, OFDM 신호가 아닌 신호(처프 신호 등)로 하는 경우도 있다. 프리앰블을 제외한 OFDM 변조부(14)에서의 데이터량은, R×N으로 되어 있다.

시간 영역 반복 송신부(15)는, OFDM 변조부(14)에서 OFDM 변조된 송신 심볼의 변조 신호를 반복 송신한다. 예를 들면, 시간 영역 반복 송신부(15)는, 변조 신호를 1심볼분 유지하는 버퍼 등을 갖고 있다. 시간 영역 반복 송신부(15)는, 시간 영역 반복 송신부(15)에 설치된 버퍼가 유지한 변조 신호를 일정 시간 간격으로 반복 송신한다. 여기서는, 동일한 송신 심볼의 변조 신호를 M회(M은 2 이상의 수) 반복 송신한다. 또한, M을 2 이상의 정수로 해도 된다. 이때, 반복 심볼간에는, 가드 인터벌을 삽입하지 않도록 할 수도 있다. 시간 영역 반복 송신부(15)에서의 데이터량은, R×M×N으로 된다. 시간 영역 반복 송신부(15)에서 반복 송신된 변조 신호는, 송신 아날로그 회로(16)의 앰프에서 증폭되어, 전송로(20)에 출력된다. 이와 같이, 시간 영역 반복 송신부(15)는 동일한 송신 심볼을 M회 반복하여, 전송로(20)에 출력한다.

[수신 장치(2)]

다음으로, 수신 장치(2)에 대해 설명한다. 수신 장치(2)는, 수신 아날로그 회로(21)와, 시간 영역 합성부(22)와, OFDM 복조부(23)와, 주파수·시간 디인터리브부(24)와, P／S 변환부(25)와 복호화부(26)를 구비하고 있다.

수신 아날로그 회로(21)는, 송신 장치(1)로부터 송신된 변조 신호를, 전송로(20)를 통해 수신한다. 이때, 전송로(20)에는, 교류 전원이 공급되어 있으므로, 변조 신호에는, 교류 전원 전압이 중첩되어 있다. 그리고, 수신 아날로그 회로(21)는 수신한 수신 신호를 소정의 게인으로 증폭하는 앰프를 구비하고 있다. 수신 신호는 송신 장치(1)에 있어서 M회 반복 송신된 심볼을 포함하고 있다. 또한, 수신 신호는, 심볼의 전단에 부가된 프리앰블을 포함하고 있다. 그리고, 수신 아날로그 회로(21)는, 증폭한 수신 신호를 AD 변환하여, 시간 영역 합성부(22)에 출력한다. 또한, 수신 아날로그 회로(21)에서의 처리에 대해서는, 후술한다.

시간 영역 합성부(22)는 M회 반복되어 있는 심볼을 시간 영역에서 합성한다. 예를 들면, 시간 영역 합성부(22)는, M회 반복되어 있는 심볼을 평균화한다. 환언하면, 시간 영역 합성부(22)는 M개의 반복 심볼을 합성하여, 1개의 수신 심볼을 생성한다. 또한, 시간 영역 합성부(22)에서의 처리에 대해서는 후술한다. M회의 반복 송신된 심볼을 1개의 수신 심볼로 변환하고 있다. 따라서, 데이터량이 1／M으로 되어, 후단의 OFDM 복조부(23)에서 처리되는 데이터량은, R×N으로 된다.

OFDM 복조부(23)는, 시간 영역에서 합성된 수신 심볼의 수신 신호를 OFDM 방식으로 복조한다. 또한, OFDM 복조부(23)에서의 처리에 대해서는 후술한다. 주파수·시간 디인터리브부(24)는, OFDM 복조된 수신 신호에 포함되는 수신 심볼에 대해 디인터리브를 행한다. 주파수·시간 디인터리브부(24)는, 주파수·시간 인터리브부(13)에서 행해진 인터리브와 반대의 순서로, 디인터리브를 행한다. 이에 의해, 주파수 영역 및 시간 영역에서 분산되어 있었던 데이터가 원래 상태로 복귀된다. 주파수·시간 디인터리브부(24)에서 처리되는 데이터량은, R×N으로 된다.

P／S 변환부(25)는, 주파수·시간 디인터리브부(24)에서 디인터리브된 수신 심볼을 패럴렐 데이터로부터 시리얼 데이터로 변환한다. P／S 변환부(25)는, 시리얼 데이터로 된 수신 심볼을 복호화부(26)에 출력한다. 그리고, 복호화부(26)는, 시리얼 데이터로 변환된 수신 심볼의 데이터를 복호화한다. 복호화부(26)는, 부호화부(11)에서의 부호화와 반대의 순서로, 수신 심볼의 데이터를 복호화한다. 이에 의해, 수신 심볼의 데이터량은, R×N으로부터 N으로 복귀된다.

다음으로, 수신 아날로그 회로(21)와 OFDM 복조부(23)에서의 처리에 대해 도 2를 이용하여 상세하게 설명한다. 도 2는, 수신 아날로그 회로(21)와 OFDM 복조부(23)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

[수신 아날로그 회로(21)]

우선, 수신 아날로그 회로(21)의 구성에 대해 설명한다. 수신 아날로그 회로(21)는, 커플러(44)와, 수신 필터(45)와, 수신 앰프(41)와, ADC(Analog Digital Converter)(42)와, 애퀴지션 AGC(Automatic Gain Control) 동기부(43)를 구비하고 있다.

커플러(44)는, 전송로(20)와 결합되고, 전송로(20)를 전반하는 수신 신호를 수신한다. 그리고, 커플러(44)는, 수신 필터(45)에 수신 신호를 출력한다. 커플러(44) 및 수신 필터(45)는, OFDM 신호와, 교류 전원을 분리한다. 수신 앰프(41)는, 전송로(20)를 전반하는 수신 신호를 커플러(44) 및 수신 필터(45)를 통해 수신하여, 소정의 게인으로 증폭한다. ADC(42)는 수신 앰프(41)에서 증폭된 수신 신호를 AD 변환하여, 디지털의 수신 신호를 생성한다. 애퀴지션 AGC 동기부(43)는, 수신 앰프(41)의 게인을 조정한다. 예를 들면, 애퀴지션 AGC 동기부(43)는 AD 변환된 수신 신호에 기초하여, 미리 정해진 프리앰블을 검출하면, 수신 게인을 ADC(42)의 입력 레벨에 맞추어 조정한다. 즉, 애퀴지션 AGC 동기부(43)는, 프리앰블에 상당하는 프리앰블 신호를 검출하면, 수신 앰프(41)의 게인을 조정한다.

또한, 애퀴지션 AGC 동기부(43)는, 프리앰블 신호와 페이로드의 경계를 검출하고 프레임 동기를 행한다. 이 타이밍을, 시간 영역 합성부(22)와 OFDM 복조부(23)의 FFT부(27)에 통지한다. 이에 의해, 시간 영역 합성부(22)와 OFDM 복조부(23)가 동기하여 동작한다. 예를 들면, 애퀴지션 AGC 동기부(43)가 AD 변환된 수신 신호로부터 프리앰블을 검출하면, 그 검출 타이밍에 따라, 시간 영역 합성부(22)에서의 처리 타이밍을 조정한다. 이에 의해, 반복 심볼의 심볼 경계가 결정된다. 그리고, 시간 영역 합성부(22)가, 소정의 심볼 길이로 M회 반복 송신된 심볼에 대해, 시간 영역 합성을 행한다. 마찬가지로, 애퀴지션 AGC 동기부(43)는, 프리앰블의 검출 타이밍에 따라, FFT부(27)의 처리를 제어하고 있다.

[OFDM 복조부(23)]

OFDM 복조부(23)는, 수신 심볼을 푸리에 변환하는 FFT부(27)와, 디맵핑하는 디맵핑부(28)를 구비하고 있다. 예를 들면, FFT부(27)가 시간 영역 합성부(22)에서 합성된 수신 심볼의 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여, 주파수 영역의 복소 데이터로 변환한다. 그리고, 디맵핑부(28)가, 주파수 영역 복소 데이터로 나타나는 복소 평면상의 점을 디맵핑함으로써, 수신 심볼의 데이터를 복조한다. 또한, FFT부(27)에서의 처리 타이밍은, 애퀴지션 AGC 동기부(43)에 의해, 제어되어 있다. 이에 의해, 시간 영역 합성부(22)에서 합성된 1개의 수신 심볼을 적절한 타이밍에서, FFT할 수 있다. 그리고, 디맵핑된 수신 심볼의 데이터는, 상기한 주파수·시간 디인터리브부(24)에 출력된다.

[시간 영역 합성부(22)]

다음으로, 시간 영역 합성부(22)의 처리에 대해 도 3, 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은, 시간 영역 합성부(22)의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다. 도 4는, 심볼을 시간 영역에서 합성하여, 수신 심볼을 생성하는 처리를 나타내는 타이밍차트이다. 도 4는, 1개의 송신 심볼이 4회 반복 송신되는 예를 나타내고 있다.

시간 영역 합성부(22)는, 심볼 파형 합성부(31)와 노이즈 검출부(32)를 구비하고 있다. 심볼 파형 합성부(31)는, M회 반복 송신된 심볼을 평균화한다. 예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 4회 반복 송신된 첫번째의 심볼을 각각 심볼 S1-1, S1-2, S1-3, S1-4라고 한다. 마찬가지로, 4회 반복 송신된 두번째의 심볼을 각각 심볼 S2-1, S2-2, S2-3, S2-4라고 한다. 예를 들면, 심볼 S1-1, S1-2, S1-3, S1-4 및 심볼 S2-1, S2-2, S2-3, S2-4는, 동일한 심볼 길이로 되어 있고, 연속해서 송신된다.

심볼 파형 합성부(31)는, 합성한 심볼 파형을 OFDM 복조부(23)에 출력한다. 합성 방법은 다양한 방법이 생각되지만, 여기서는, 심볼 파형 합성부(31)는, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4를 평균화한다. 또한, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4의 심볼 길이는 동일한 시간으로 되어 있다. 가장 선두의 심볼 S1-1의 전단에는, 프리앰블이 부여되어 있다. 상기한 바와 같이, 애퀴지션 AGC 동기부(43)가 프리앰블을 검출한 타이밍에 응하여, 심볼 파형 합성부(31)는, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4를 평균화한다. 즉, 애퀴지션 AGC 동기부(43)가 프리앰블을 검출하고 있으므로, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4의 심볼 경계를 각각 검출할 수 있다. 이에 의해, 심볼 파형 합성부(31)가, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4를 평균화하여, 수신 심볼 R1에 합성할 수 있다. 이와 같이, 심볼 파형 합성부(31)는, M회(여기서는, M＝4) 반복 송신된 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4를 평균화함으로써, 1개의 수신 심볼 R1에 합성하고 있다.

여기서, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4는, 송신 장치(1)측에서는 동일한 신호 파형으로 되어 있지만, 전송로(20) 등에 통신 환경에 의해, 수신 장치(2)측에서는 상이한 신호 파형으로 되어 있다. 예를 들면, 전송로(20)에 있어서 노이즈가 발생한 경우, 심볼에 노이즈가 중첩된 수신 신호를 수신 아날로그 회로(21)가 수신한다.

노이즈가 중첩된 경우, 수신 심볼의 데이터가 올바르게 복조되지 않을 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 노이즈 검출부(32)에 의해, 전송로(20)에서 발생한 노이즈를 검출하고 있다. 노이즈 검출부(32)는 노이즈 검출 결과를 심볼 파형 합성부(31)에 출력한다. 그리고, 심볼 파형 합성부(31)는, 노이즈가 검출된 타이밍의 송신 심볼을 제외하고, 합성한다.

예를 들면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 심볼 S2-1 내지 심볼 S2-4 중, 심볼 S2-2에서 노이즈가 발생하고 있다고 하자. 이 경우, 심볼 파형 합성부(31)는, 노이즈가 중첩된 심볼 S2-2를 제외한, 심볼 S2-1, 심볼 S2-3 및 심볼 S2-4의 3개를 평균화한다. 그리고, 심볼 파형 합성부(31)는, 3개의 심볼을 평균화하여, 수신 심볼 R2로 한다. 심볼 파형 합성부(31)는, 시간 영역에 있어서, M회(여기서는 M＝4) 반복 송신된 심볼 중의 일부를 제외하고, 평균화한다. 그리고, 상기한 바와 같이, 평균화에 의해 산출된 수신 심볼을 OFDM 복조부(23)가 OFDM 복조한다.

예를 들면, 노이즈 검출부(32)는 각 심볼의 전력을 산출한다. 노이즈가 혼입되면 전력은 커진다. 따라서, 노이즈 검출부(32)는, 어느 임계값 이상의 전력의 심볼을 수신한 경우에는 노이즈가 있는 것으로 검출한다. 노이즈 검출부(32)는, 노이즈 검출 결과를 심볼 파형 합성부(31)에 통지한다. 심볼 파형 합성부(31)는, 노이즈가 있는 심볼 S2-2는 제외하고 평균화를 행한다. 심볼 파형 합성부(31)는, M개의 심볼 중, 수신 신호의 전력이 임계값을 초과한 심볼 S2-2를 제외하고, 합성한다. 이와 같이 함으로써, 돌발적으로 발생한 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있다.

또한, 시간 영역 합성부(22)에 노이즈 검출부(32)를 설치하지 않고, 시간 영역 합성부(22)가 노이즈에 상관없이, M회 반복 송신된 송신 심볼을 합성하도록 해도 된다. 즉, 노이즈의 유무에 의하지 않고, 반복 송신된 M개의 심볼 전부를 평균화하는 것도 가능하다. 또한, 시간 영역 합성부(22)가, 최대비 합성의 방법 등에 의해, M개의 심볼을 합성해도 된다.

또한, 인터리브 및 OFDM 변조를 행한 후에, 시간 영역 반복 송신부(15)가 M회 반복 송신하고 있다. 이에 의해, 주파수·시간 인터리브부(13) 및 OFDM 변조부(14)에서의 처리량을 적게 할 수 있다. 즉, FFT나 인터리브에서의 데이터 처리량을 줄일 수 있으므로, 전체 데이터 처리량을 줄일 수 있다. 이에 의해, 처리 시간을 단축할 수 있다.

예를 들면, 도 5에 도시하는 비교예와 같이, 데이터량 N의 심볼에 대해, 부호화, S／P 변환, 시간 영역에서의 반복, 주파수 인터리브, OFDM 변조의 순서로 처리하였다고 하자. 부호화에서의 데이터량이 R배로 되고, 시간 영역에서의 반복수를 M으로 하면, 주파수 인터리브, OFDM 변조에서의 데이터량은 R×M×N으로 된다. 따라서, 주파수·시간 인터리브부(13), OFDM 변조부(14)에서의 데이터량이 도 1에 비해 M배로 되어 버린다. 마찬가지로, 수신 장치(2)에 있어서도, OFDM 복조부(23)와 주파수·시간 디인터리브부(24)에서의 데이터량이 M배로 되어 버린다. 이것은, 도 1에 비해, OFDM 변조 처리량이 M배로 되는 것을 의미한다.

한편, 도 1에 도시하는 구성에서는, OFDM 복조부(23)와 주파수·시간 디인터리브부(24)에서의 데이터량을 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 시간 영역 반복 송신부(15)는 버퍼 등에서 유지한 동일한 심볼의 변조 신호를 반복 송신하는 것만으로 좋다. 따라서, 연산이 불필요해져, 간이하게 처리할 수 있다. 또한, 수신 장치(2)에 있어서, 시간 영역 합성부(22)에서 합성한 후, OFDM 복조와 디인터리브를 행하고 있다. 따라서, 마찬가지로, 수신 장치(2)에 있어서도, OFDM 복조부(23)와 주파수·시간 디인터리브부(24)에서의 데이터량을 줄일 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 적은 처리량으로 로버스트한 통신을 행할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 심볼간에, 가드 인터벌을 설정하지 않게 하는 것이 가능해진다. 즉, 첫번째의 심볼 중의 마지막으로 송신된 심볼 S1-4와, 두번째의 심볼의 처음으로 송신된 심볼 S2-1이 연속해서 송신된다. 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4는 동일한 송신 심볼에 기초하고 있다. 즉, 노이즈가 없는 상태에서는, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4는 대략 동일한 수신 신호로 되고, 심볼 S2-1 내지 심볼 S2-4는 대략 동일한 수신 신호로 된다.

또한, 반복 송신된 심볼의 일부를 가드 인터벌에 대응시킬 수도 있다. M회 반복 송신된 시작 또는 종료의 부분을 가드 인터벌로서 이용하는 것도 가능하다. 이에 의해, 멀티패스에 의한 복조 특성의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 반복 심볼간에는 가드 인터벌이 없으므로, 수신 신호를 유효하게 이용할 수 있어, 수신 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가드 인터벌을 심볼마다 부가하는 일반적인 OFDM 변조 방식에 비해 전송 레이트의 저하를 방지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시하는 비교예의 구성에서는, 시간 영역에서 반복한 후에, 인터리브하고 있다. 따라서, 연속해서 송신되는 심볼이 상이한 심볼로 되어 있다. 따라서, 일반적인 OFDM 변조 방식으로 송신하는 심볼간에 가드 인터벌이 필요하다. 이에 의해, 본 실시 형태에 비해 전송 레이트가 저하되어 버린다.

제2 실시 형태.

본 실시 형태에 따른 통신 시스템(100)에 대해, 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 비해, OFDM 복조부(23)와, 시간 영역 합성부(22)의 배치가 반대로 되어 있다. 또한, OFDM 복조부(23)와, 시간 영역 합성부(22)의 배치 이외에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

제2 실시 형태에서는, OFDM 복조부(23)가 심볼을 OFDM 복조한 후, 시간 영역 합성부(22)가 시간 영역에서의 심볼의 합성을 행하고 있다. 즉, OFDM 복조부(23)에 있어서 FFT와 디맵핑이 행해진 후의 심볼을, 시간 영역 합성부(22)가 시간 영역에서 합성하고 있다. 그리고, 시간 영역 합성부(22)가 합성한 수신 심볼을, 주파수·시간 디인터리브부(24)가 디인터리브한다. 따라서, 주파수·시간 디인터리브부(24)에서의 데이터량은 R×N으로 된다.

이와 같은 구성이어도, 주파수·시간 디인터리브부(24)에서의 데이터량을 줄일 수 있다. 또한, 도 6에 도시하는 구성은, FFT 사이즈에 비해 사용하는 서브 캐리어가 적은 경우에 유효하다. 예를 들면, FFT에 의해 주파수 영역으로 변환된 후, 일부의 주파수대를 사용하지 않고 맵핑하는 경우가 있다. 예를 들면, 500개의 서브 캐리어 중, 100개의 서브 캐리어를 사용하여, 맵핑한다. 이와 같은 경우, 효과적으로 데이터량을 줄일 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 적은 처리로 로버스트한 통신을 행할 수 있다.

또한, 시간 영역 합성부(22)는, IQ 평면상에 있어서의 좌표의 평균값을 구하고 있다. 즉, OFDM 복조부(23)는, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4에 대해, 각각 IQ 평면상에 있어서의 좌표를 산출한다. 그리고, 시간 영역 합성부(22)가 IQ 평면상에 있어서, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4의 좌표의 평균값으로부터, 수신 심볼의 위치를 산출한다. 이와 같이 함으로써, 용이하게, 시간 영역에서 심볼을 합성할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 노이즈 검출의 결과에 따라, 평균화에 이용하는 심볼을 결정해도 된다. 즉, 노이즈가 큰 타이밍의 심볼을 제외하고, 평균화를 행해도 된다. 물론, 노이즈에 상관없이, 심볼을 평균화해도 된다.

제3 실시 형태.

제1 실시 형태의 도 2에서 도시한 바와 같이 OFDM 복조부(23)는, FFT부(27)와 디맵핑부(28)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, FFT부(27)와 시간 영역 합성부(22)와 디맵핑부(28)를 도 7에 도시한 바와 같이 배치하고 있다. 즉, FFT부(27)에서 FFT 처리한 후, 시간 영역 합성부(22)가 시간 영역에서의 합성을 행하고 있다. 또한, 시간 영역 합성부(22)가 시간 영역에서의 합성을 행한 후, 디맵핑부(28)가 디맵핑를 행하고 있다.

시간 영역 합성부(22)는, 주파수마다 심볼의 데이터를 평균화하여, 수신 심볼을 합성한다. 예를 들면, FFT부(27)가 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4의 각각에 대해, FFT를 행한다. 시간 영역 합성부(22)는, FFT 후의 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4의 주파수 영역 데이터의 평균을 구한다. 이에 의해, 수신 심볼의 주파수 영역 데이터가 산출된다. 그리고, 디맵핑부(28)가, 평균화한 주파수 영역 데이터에 기초하여, 디맵핑부(28)가, 수신 심볼을 디맵핑한다.

이와 같은 구성이어도, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 주파수·시간 디인터리브부(24)에서의 데이터량을 줄일 수 있다. 또한, 디맵핑부(28)에서의 데이터량을 R×N으로 할 수 있다. 또한, 도 7에 도시하는 구성은, FFT 사이즈에 비해 사용하는 서브 캐리어가 적은 경우에 유효하다. 예를 들면, FFT로 주파수 영역으로 변환한 후, 일부의 주파수대를 사용하지 않고 맵핑하는 경우가 있다. 예를 들면, 500개의 서브 캐리어 중, 100개의 서브 캐리어를 사용하여, 맵핑한다. 이와 같은 경우, 효과적으로 데이터량을 줄일 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 적은 처리량으로 로버스트한 통신을 행할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 노이즈 검출의 결과에 따라, 평균화에 사용하는 심볼을 결정해도 된다. 즉, 노이즈가 큰 타이밍의 심볼을 제외하고, 평균화를 행해도 된다. 물론, 노이즈에 상관없이, 심볼을 평균화해도 된다.

제4 실시 형태.

본 실시 형태에 따른 통신 시스템에 대해, 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은, 본 실시 형태에 따른 통신 시스템(100)의 구성을 도시하는 블록도이다. 본 실시 형태에 따른 통신 시스템(100)은, 제2 실시 형태의 구성 외에, 제로 크로스 검출부(51)와, 제로 크로스 검출부(52)와, 전송로 프로파일 측정부(53)를 구비하고 있다. 또한, 제로 크로스 검출부(51)와, 제로 크로스 검출부(52)와, 전송로 프로파일 측정부(53) 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

송신 장치(1)는, 제로 크로스 검출부(51)를 갖고 있다. 제로 크로스 검출부(51)는, 전송로(20)에 전송되는 교류 전원의 제로 크로스 점에 기초하여, 교류 전원의 위상을 검출한다. 그리고, 제로 크로스 검출부(51)는, 검출한 위상을 시간 영역 반복 송신부(15)에 출력한다.

그리고, 제로 크로스 검출부(51)가 검출한 위상에 따라, 시간 영역 반복 송신부(15)가, 송신 심볼을 반복 송신하는 타이밍을 제어한다. 예를 들면, 시간 영역 반복 송신부(15)는, 송신 심볼의 반복 송신 주기를, 교류 전원의 반주기의 K배(K는 자연수)로 한다. 즉, 송신 심볼의 반복 송신 주기가, 전송로(20)의 교류 전원의 주기의 K／2로 된다. 송신 심볼의 반복 송신 주기는, 송신 심볼을 M회 반복 송신하기 위해 필요한 시간이며, 프리앰블 등은 포함하지 않는다. 상기한 예에서는, 반복 송신 주기는 1개의 심볼 S1-1의 심볼 길이의 M배로 된다. 또한, 송신 장치(1)의 제로 크로스 검출부(51) 대신에, 타이머 등을 이용하여 교류 전원의 위상을 검출해도 된다.

여기서, 송신 심볼의 1주기를, M회의 반복 송신 중의 1회의 송신에 상당하는 시간으로 한다. 즉, 송신 심볼의 1주기는, 송신 심볼의 반복 주기의 1／M로 된다. 상기한 예에서는, 송신 심볼의 1주기가, 1개의 심볼 S1-1의 심볼 길이로 된다. 교류 전원의 주기가 송신 심볼의 1주기의 정수배가 아닌 경우, 마지막의 심볼이 교류 전원의 주기로부터 어긋나 버린다. 이 경우, 마지막의 심볼은, 심볼 도중까지의 데이터로 한다. 즉, M회 반복 송신의 마지막의 심볼의 심볼 길이를 다른 심볼의 심볼 길이보다도 짧게 한다. 이에 의해, 마지막의 심볼이 종료하는 타이밍을 교류 전원의 주기에 맞출 수 있다. 또한, 마지막의 심볼의 심볼 길이를 짧게 하는 것이 아니라, 처음의 심볼의 심볼 길이를 짧게 해도 된다. 이와 같이, 시간 영역 반복 송신부(15)는, 교류 전원의 주기에 따라, 송신 심볼의 반복 송신 주기와, 송신 심볼의 1주기를 조정한다.

수신 장치(2)는, 제로 크로스 검출부(52)와 전송로 프로파일 측정부(53)를 구비하고 있다. 제로 크로스 검출부(52)는, 제로 크로스 검출부(51)와 마찬가지로, 전송로(20)에 전송되는 교류 전원의 위상을 검출한다.그리고, 제로 크로스 검출부(52)는, 검출한 위상을 전송로 프로파일 측정부(53)에 출력한다.

전송로 프로파일 측정부(53)는, 전송로(20)의 프로파일을 측정한다. 프레임 수신 전에 미리 교류 전원의 반주기에서 변동하는 전송로(20)의 프로파일을 측정한다. 전송로 프로파일 측정부(53)는 측정한 전송로 프로파일에 따라, 반복 송신하고 있는 심볼 내의 심볼 경계를 결정한다. 그리고, 전송로 프로파일 측정부(53)가 결정한 심볼 경계에 따라, 시간 영역 합성부(22) 및 OFDM 복조부(23)가 처리를 행한다. 즉, 전송로 프로파일 측정부(53)가 결정한 심볼 경계의 타이밍에서, OFDM 복조 및 합성이 행해진다.

프로파일의 측정 방법의 일례로서, 교류 전원의 반주기에서, 신호가 송신되어 있지 않은 기간의 수신 신호의 절대값의 평균값으로부터 노이즈량의 변화를 추정하는 방법을 들 수 있다. 시간 영역 합성 방법은, 전송로 프로파일 결과로부터 각 심볼의 SNR(Signal Noise Ratio)을 추정하고, 최대비 합성의 방법을 취해도 된다. 이 경우, 전송로의 프로파일이 나쁜 심볼은 SNR이 낮으므로, 가중치가 작아진다.

전송로 프로파일 측정부(53)를 설치함으로써, 수신 위상을 전송 프로파일에 맞추어 조정할 수 있다. 이 때문에, 열화가 적은 심볼을 보다 많이 수신할 수 있어, 수신 특성이 향상된다. 예를 들면, 전송로(20)의 노이즈는, 전력선의 특정한 위상에서 발생하는 경우가 많다. 그 때문에, 전송로 프로파일에 따라, 심볼 경계를 결정함으로써, 수신 특성을 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 전송로(20)에 교류 전원의 특정한 위상의 노이즈가 발생한다고 가정한다. 노이즈가 발생하는 타이밍에서는, 심볼의 복조 특성이 열화되어 버린다. 도 9에 나타내는 예에서는, 교류 전원에 대해 180°의 위상마다 노이즈가 발생하고 있다. 도 9에서는, 심볼 S1-4와 심볼 S2-1의 경계 부근에 노이즈가 발생해 버리게 된다. 노이즈 발생 기간이 2개의 심볼 S1-4와 심볼 S2-1에 걸쳐져 있다. 마찬가지로, 심볼 S2-4와 심볼 S3-1의 경계 부근에 노이즈가 발생해 버리게 된다. 따라서, 4회 반복 송신된 심볼 S2-1 내지 심볼 S2-4 중, 2개의 심볼 S2-1, S2-4에 노이즈가 중첩되어 있게 된다. 환언하면, 4회 반복 송신된 심볼 S2-1 내지 심볼 S2-4에는, 전송로의 프로파일이 좋은 2개의 심볼 S2-2, 심볼 S2-3과, 전송로의 프로파일이 나쁜 2개의 심볼 S2-1, 심볼 S2-4가 포함된다. 따라서, 4개의 반복 심볼 중, 전송로(20)의 프로파일이 좋은 심볼은 2개밖에 없게 되어 버린다. 노이즈 검출부(32)가 노이즈를 검출하면, 심볼 파형 합성부(31)가, 심볼 S2-1 및 심볼 S2-4를 평균화에 사용하지 않게 되어 버린다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 전송로(20)의 프로파일이 나쁜 심볼의 수가 적어지도록, 심볼 경계를 결정하고 있다. 도 9에서는, 수신 장치(2)에 있어서의 수신 처리에 의해 결정된 심볼 경계에 기초하는 심볼을 심볼 Sa1-1 내지 심볼 Sa3-3으로서 나타내고 있다. 심볼 Sa2-1이 노이즈 발생 기간을 커버하도록, 심볼 경계를 결정한다. 즉, 노이즈 발생 기간이 복수의 심볼을 걸치지 않도록, 전송로 프로파일 측정부(53)가 심볼 경계를 결정한다. 이 경우, 심볼 Sa2-4에는 노이즈가 중첩되어 있지만, 심볼 Sa2-1 내지 심볼 Sa2-3에는 노이즈가 중첩되어 있지 않다. 따라서, 4개의 반복 심볼 중, 3개의 심볼에서 전송로(20)의 프로파일이 좋아진다. 환언하면 전송로(20)의 프로파일이 좋은 3개의 심볼을 이용하여, 복조할 수 있다. 이에 의해, 수신 특성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 프레임을 수신하였을 때, 전송로의 프로파일 결과에 기초하여 심볼 경계를 결정한다. 그리고, 전송로의 프로파일의 결과가 나쁜 심볼은 폐기하고, 좋은 심볼이 가능한 한 많이 남는 교류 전원의 위상을 결정한다. 즉, 폐기하는 심볼의 수가 가능한 한 적어지도록, 심볼 경계를 결정한다. 이때 송신 시의 심볼 경계에 맞출 필요는 없다. 이것은 반복 심볼이 동일하고 심볼간에 가드 인터벌이 없는 송신 방식을 취하고 있기 때문에 가능하다. 따라서, 간편하게 수신 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 심볼 S1-1 내지 심볼 S1-4는 동일한 송신 심볼에 기초하는 것이다. 따라서, 수신 장치(2)측에서 수신 경계를 결정한 경우라도, 수신 특성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에서는, 제2 실시 형태의 구성에 대해, 프로파일을 측정하였지만, 제1 실시 형태, 또는 제3 실시 형태의 구성에 대해, 프로파일을 측정하도록 해도 된다. 또한, 제4 실시 형태에 있어서도, 노이즈의 유무에 관계없이 평균화를 행해도 된다. 또한, 평균화가 아니라, 최대비 합성 등의 다른 합성 방법을 취하는 것도 가능하다. 또한, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태의 각각을 적절하게 조합해도 된다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이미 서술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

1 : 송신 장치
2 : 수신 장치
11 : 부호화부
12 : S／P 변환부
13 : 주파수·시간 인터리브부
14 : OFDM 변조부
15 : 시간 영역 반복 송신부
16 : 송신 아날로그 회로
20 : 전송로
21 : 수신 아날로그 회로
22 : 시간 영역 합성부
23 : OFDM 복조부
24 : 주파수·시간 디인터리브부
25 : P／S 변환부
26 : 복호화부
27 : FFT부
28 : 디맵핑부
31 : 심볼 파형 합성부
32 : 노이즈 검출부
41 : 수신 앰프
42 : ADC
43 : 애퀴지션 AGC 동기부
44 : 커플러
45 : 수신 필터
51 : 제로 크로스 검출부
52 : 제로 크로스 검출부
53 : 전송로 프로파일 측정부
100 : 통신 시스템

Claims

전력선을 통해 심볼을 송신하는 전력선 반송 송신 장치로서,
상기 심볼에 대해 인터리브를 행하는 인터리브부와,
상기 인터리브부에서 인터리브된 심볼을 OFDM 변조하는 변조부와,
상기 변조부에서 변조된 심볼을 시간 영역에서, M회(M은 2 이상의 수) 반복 송신하는 송신부를 구비한 전력선 반송 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 M회의 반복 송신의 M개의 심볼에 가드 인터벌을 부가하지 않고 송신을 행하는 전력선 반송 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 반복 송신의 주기가, 상기 전력선의 교류 전원의 주기의 K／2(K는 자연수)로 되어 있는 전력선 반송 송신 장치.
제1항에 기재된 전력선 반송 송신 장치와,
전력선을 통해, 상기 전력선 반송 장치로부터 송신된 심볼을 수신하는 수신 장치를 구비한 통신 시스템으로서,
상기 수신 장치가,
상기 송신부를 통해 반복 송신된 심볼을, 시간 영역에서 합성하는 합성부와,
상기 합성부에서 합성된 심볼에 대해 디인터리브를 행하는 디인터리브부를 구비한 통신 시스템.
제4항에 있어서,
상기 합성부가, M개의 심볼 중, 수신 신호의 전력이 임계값을 초과한 심볼을 제외하고, 합성하는 통신 시스템.
제4항에 있어서,
상기 심볼의 반복 송신 주기를, 상기 전력선의 교류 전원의 주기의 K／2(K는 자연수)로 하고,
상기 교류 전원의 반주기의 주기에서 상기 전력선의 전송로의 프로파일을 측정하고,
측정한 프로파일에 따라, 수신 심볼의 경계를 결정하는 통신 시스템.
제4항에 있어서,
상기 수신 장치가, 상기 합성부에서 합성된 심볼에 대해, OFDM 복조를 행하는 OFDM 복조부를 더 구비하는 통신 시스템.
제7항에 있어서,
상기 OFDM 복조부에서 복조한 심볼에 대해, 상기 디인터리브부가 디인터리브를 행하는 통신 시스템.
제4항에 있어서,
상기 수신 장치가, 수신 신호를 OFDM 복조하여, 상기 합성부에 출력하는 OFDM 복조부를 더 구비하는 통신 시스템.
제4항에 있어서,
상기 수신 장치가,
상기 송신부를 통해 송신된 신호를 푸리에 변환하여, 상기 합성부에 출력하는 푸리에 변환부와,
상기 합성부에서 합성된 심볼을 디맵핑하는 디맵핑부를 더 구비하는 통신 시스템.