WO2003069796A1 - Modem de communication a courants porteurs sur lignes d'energie electrique - Google Patents

Description

電力線搬送通信用モデム 技術分野

本発明は、 配電線を介した電力線ネットワーク.を利用して通信を行う電力線搬 送通信システムに関するものである。 背景技術

電力線を利用してデータ通信を行う電力線搬送通信システムが知られている。 この電力,線搬送通信システムでは、 柱上トランスから分配される配電線ネットヮ ーク （サブネットという） に、 複数の端末が接続される。 各端末は、 各戸ごとに 対応している。

端末と配電線とをつなぐ端末モデムの入出力ィンピーダンスは、 配電線の特性 インピーダンスに合わせるのが望ましい。ところが、電力線搬送通信システムでは、 データ通信を行うために線路が設計されていないため、 配電線の特性ィンピーダ ンスが一定値をとらないことが多い。

このような配電線に対して端末モデムを接続すると、 ィンピーダンスのミスマ ツチが生じ、 信号の反射が起こる。 さらに、 複数の端末モデムを接続すると配電 線の通過特性も変化する。 この変化に伴い、 これまで通信可能であった端末モデ ムが、 通信品質が劣化したり、 通信できなくなったりすることが生じる。

図 1は、 電力線搬送通信システム図であり、 配電線 1 3に複数の端末モデム 1 a , 1 b , 1 cが接続されている。 親局は、 通常、 インターネットなど上位のネ. ットワークにつながれていて、 光ファイバ 1 4を通して当該電力線搬送通信シス テムにつながる。 いま、親局と端末モデム 1 aとが通信しており、 この通信中に、 端末モデム 1 bが新たに通信を要求する場合を想定する。

端末モデム 1 bが接続されることにより、 配電線 1 3の通過特性が変化し、 こ の影響で親局と端末モデム 1 aとの通信品質が劣化し、 最悪の場合は、 親局と端 末モデム 1 aとが通信できなくなる。 さらに、 端末モデム 1 cが接続されると、 配電線の伝送特性はさらに複雑に変 化し、 親局と端末モデム 1 a , 1 bとの通信に影響を当たる。

抜本的な解決策は、 配電線の特性インピーダンスを規格化することであるが、 既設の配電線にこれを要求することは、 コスト等の面から現実的でない。 発明の開示

そこで、 本発明は、 接続される端末の数の多少に拘らず、 良好な通信を維持す ることのできる電力線搬送通信用モデムを実現することを目的とする。

本努明の電力線搬送通信用モデムは、 入出力インピーダンスを時間的に変化さ せることのできるインピーダンス調整手段を有し、前記インピーダンス調整手段 は、通信のために指定されたタイムスロットにおいて、入出力インピーダンスを、 通信品質が良好な状態になる値に設定することができるものである。 この発明の 前提として、 電力線搬送通信システムは、 時分割多重通信ができることが必要で ある。

前記の構成によれば、 入出力インピーダンスを時間可変にしたことにより、 指 定されたタイムスロットにおいて、 入出力インピーダンスを通信品質がもっとも よくなる値に設定することができる。 「通信品質が良好な状態」 とは、例えば入力 信号をモニターしながら、入力信号のレベルがもっとも高くなる状態、受信符号の 誤り率がもっとも低くなる状態などである。 この結果、 電力線搬送通信用モデム は、 いつも最良の状態で通信を維持することができる。

前記インピーダンス調整手段は、 指定されないタイムスロットにおいて、 入出 力インピーダンスを、 前記通信品質が良好な状態になる値よりも高い値に設定す るものであってもよい。 前記 「高い値」 に設定することにより、 電力線ネットヮ ークにつながる他の電力線搬送通信用モデムの通信に影響を与えないようにでき る。 例えば、 入出力端をスィッチで開放する、 入出力端を高い値の抵抗で終端す る、 等の措置をあげることができる。

また、 本発明の電力線搬送通信用モデムは、 入出力周波数を時間的に変化させ ることのできる周波数調整手段を有し、前記周波数調整手段は、通信のために指定 されたタイムスロットにおいて、 入出力周波数を、 指定された周波数が通過可能 に設定することができるものである。 この発明の前提として、 電力線搬送通信シ ステムは、 時分割多重通信及ぴ周波数分割多重通信ができることが必要である。 前記周波数調整手段は、 周波数調整手段の具体例として、 複数の周波数フィル ターを用いて、指定されたタイムスロットにおいて、指定された周波数を通過させ る周波数フィルターに切り換えるものであってもよい。 図面の簡単な説明

図 1は、 電力線搬送通信システム図である。

図 2は、 各端末モデムの入出力インピーダンスの時間的変化を説明するためのグ ラフである。

図 3は、 周波数調整回路の機能プロック図である。

図 4は、 バンドパスフィルタの通過特性図である。

図 5は、 各端末モデムのスィツチ制御マネージメントを図解した図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態を、 添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図 1は、 電力線搬送通信システム図である。 柱上トランス 1 2の 2次側の配電 線 1 3に複数の端末モデム 1 a， l b , 1 c， ■ 'が接続されている。 なお、 柱上 トランス 1 2の 1次側の配電線 1 1は通常、 3相式であり、 柱上トランス 1 2の 2次側の配電線 1 3は単相 3線式であるが、 図 1では、 簡単のため、 配電線の数 をそれぞれ 1本のみ描いている。

親局は、 通常、 インターネットなど上位のネットワークにつながれていて、 光 ファイバー 1 4、 OZ E変換装置 1 5、 親モデム 1 6を通して当該配電線 1 3に つながつている。 親モデム 1 6と配電線 1 3との接続形態を詳しく言うと、 通信 回,線に単相 3線式の電圧線及び中性線を用いるのなら、 端末モデム l a , 1 b， 1 c , · ·は、 当該電圧線及び中性線に接続される。 単相 3線式の両電圧線を用い るのなら、 端末モデム l a , l b , l c , · ■は、 当該両電圧線に接続される。 この電力線搬送通信システムでは、親局と各端末モデム 1 a , l b , 1 c , · ■ との通信チャンネルは、 データ通信用の主チャンネルと、 制御用の副チャンネル とに周波数分割されている。 主チャンネルは、 さらに時分割多重により、 通信す る端末モデムの数に応じて複数のスロット （例えば通信する端末モデムの数が N なら、 Nスロット） に分割可能になっている。

各端末モデム 1 a , 1 b , 1 c， · ·にはインピーダンス調整回路が付属してい る。 このインピーダンス調整回路は、 モデムの入出力インピーダンスを変化させ る機能を有する。

さらに詳しくいうと、 インピーダンス調整回路は、 モデムの入出力インピーダ ンスを無限大に近い値 （以下 「ハイインピーダンス」 という） からそれより低い 値に段階的に変ィヒさせることができる。

この入出力ィンピーダンスの変化は、例えば、端末モデム 1 a， 1 b， 1 c，■ ■ の入出力端子に並列に接続される抵抗器の抵抗値をスィツチで切り換えることに より行うことができる。 変化スピードの速い可変抵抗器を使って連続的に変化さ せてもよい。

いま、 親局と端末モデム 1 a.が通信しており、 両者の通信中に端末モデム 1 b を接続することを想定する。 端末モデム 1 bのユーザが端末モデム 1 bの電源を 投入する時点では、 端末モデム 1 bのインピーダンス調整回路は、 モデムの入出 力インピーダンスをハイインピーダンスにしている (初期状態)。

端末モデム l bは、 制御用の副チャンネルを使って、 親局に通信要求信号を要 求して、 親局から通知されるのを待つ。

その後、 親局から時分割された 1つの通信スロットが割り当てられると、 端末 モデム 1 bは、 この割り当てスロットの期間中のみ、 端末モデム 1 bの入出力ィ ンピーダンスを上記初期状態から下がったある値に設定する。 割り当てスロット 以外の期間では、 ハイインピーダンスに設定する。 前記 「ある値」 は、 端末モデ ム 1 bの入出力インピーダンスを変化させて、 もっともよい状態 （例えば入力さ れる信号のレベルがもっとも大きくなる状態） で通信できる入出力インピーダン スを見つけて、 それに固定すればよい。 このときのマッチングのとれたインピー ダンスを、 以下 「ローインピーダンス」 という。

なお、 親局が端末モデム 1 bに通信スロットを割り当てるとき、 端末モデム 1 aと通信していた通信スロットの位置や幅を変更する必要がある。このときは、親 局から、 もともと通信をしていた端末モデム 1 aに対しても通信スロット割り当 て変更通知が送られる。

図 2は、 各端末モデムの入出力ィンピーダンスの時間的変化を説明するための グラフである。端末モデム 1 a , 1 b , 1 cが通信していることを想定している。 各端末モデム l a， l b， 1 cのためにタイムスロット t a, t b, t cが割り当 てられている。 端末モデム 1 aは割り当てられたタイムスロット t aの期間のみ 入出力ィンピーダンスをローインピーダンスに設定し、 割り当てられていない他 の期間はハイインピーダンスに設定する。 端末モデム 2， 3も同様である。

このように各端末モデムは、 割り当てられた期間のみローインピーダンスにす るため、 他の端末モデムが親局と通信するときに支障を与えることがない。

次に、 他の実施形態を説明する。

いままでの例では、 親局と各端末モデムとの通信を時分割多重方式とし、 端末 モデム数に応じてタイムスロットを分割して割り当てていた。 この方式では、 端 末モデム数が増えるごとに割り当てられるタイムスロット幅が短くなるので、 送 信できるデータの伝送速度が低下し、 データの遅延が問題になることがある。 そこで、 タイムスロットに分割するとともに、 周波数を分割して割り当てる。 つまり時分割多重方式と周波数分割多重方式を同時に併用する。

この実施形態では、 端末モデムに、 周波数調整回路を設置する。 この周波数調 整回路は、 親局からの制御用の信号に従って、 通過周波数ごとにモデムの入出力 インピーダンスを変化させる機能を有する。

図 3は、 周波数調整回路の機能ブロック図である。 端末モデムモデムに、 イン ピーダンス調整回路としてのオンオフスィッチ 1 7 a ~ l 7 cと、 周波数調整回 路としての複数のバンドパスフィルタ BPF a〜； BPF cとが接続されている。 図 4は、 バンドパスフィルタ BPF a〜： BPF cの通過特性図である。 バンドパス フィルタ BRF a〜： BPF cの通過周波数 f 1, f 2, f 3 は、 バンドパスフィルタ BPF a〜： BPF cごとにそれぞれ異なっている。バンドパスフィルタ BPF a〜： BPF cは、 設定された通過周波数に対しては、 マッチングのとれたローインピーダン ス端末として働くので、 バンドパスフィルタを切り換えることは、 インピーダン スを切り換えることと等価である。 図 4の縦軸の単位を 「インピーダンス」 とし たのは、 この意味である。

端末モデムが親局に対して通信スロット割り当てを要求すれば、 親局は、 周波 数及びタイムスロットを特定して端末モデムに割り当てる。

図 5は、 各端末モデムのスィツチ制御マネージメントを図解した図である。 端 末モデム l aに着目すると、 タイムスロット t aでは、 端末モデム 1 aは周波数 f 3を用いる。 タイムスロッ ト t bでは通信しない。 タイムスロッ ト t cでは周波 数 f 2, f 3を用いる。 端末モデム 1 bは、 タイムスロット t aでは周波数 f 2を 用い、 タイムスロッ ト t bでは周波数 f 3を用いる。 タイムスロッ ト t cでは通信 しない。

このように、 各端末モデムは、 割り当てられた周波数及ぴタイムスロッ トのみ ローインピーダンスにするため、 他の端末モデムが親局と通信するときに支障を 与えることがない。

この図 3〜図 5の実施形態は、 図 2の実施形態のような時間分割のみの場合と 異なり、 時間と周波数とで分割している。 これにより、 図 2の実施形態と比べて 使用できるチャンネル数が増えるので、送信したい信号の高速伝送が可能となり、 データの遅延時間を調整できる。したがってリアルタイムを必要とする画像伝送 や電話における声の遅延問題が解決できる。

以上で、 本発明の実施の形態を説明したが、 本発明の実施は、 前記の形態に限 定されるものではない。 例えば、 周波数フィルタ一は、 指定された周波数の信号 を通過させることができればよいので、 バンドパスフィルタ以外にハイパスフィ ルターやローパスフィルタを用いてもよい。

その他、 本発明の範囲内において種々の変更を施すことが可能である。 産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明の構成によれば、 入出力周波数を時間可変にした ことにより、 指定されたタイムスロットにおいて、 入出力周波数を、 指定された 周波数に設定することができる。 したがって、 電力線搬送通信用モデムは、 通信 するときは、 他の電力,線搬送通信用モデムと競合することがないので、 いつも通 信品質が良好な状態になる最適な入出力インピーダンスで通信することができる。 .の結果、 最良の状態の通信を維持することができる。

Claims

請求の範囲 . 配電線を介した電力線ネットワークを利用して通信を行う電力線搬送通信 システムに用いられる電力線搬送通信用モデムであって、

入出力ィンピーダンスを時間的に変化させることのできるインピーダンス調整 手段を有し、

前記インピーダンス調整手段は、 通信のために指定されたタイムスロットにお レ、て、

入出力インピーダンスを、 通信品質が良好な状態になる値に設定することがで きるもの

であることを特徴とする電力線搬送通信用モデム。

. 前記インピーダンス調整手段は、 指定されないタイムスロットにおいて、 入出力ィンピーダンスを、 前記通信品質が良好な状態になる値よりも高い値に 設定するもの

である請求項 1記載の電力線搬送通信用モデム。

. 配電線を介した電力線ネットワークを利用して通信を行う電力線搬送通信 システムに用いられる電力線搬送通信用モデムであつて、

入出力周波数を時間的に変化させることのできる周波数調整手段を有し、 前記周波数調整手段は、 通信のために指定されたタイムスロットにおいて、 入出力周波数を、 指定された周波数を通過可能に設定することができるもの であることを特徴とする電力線搬送通信用モデム。

. 前記周波数調整手段は、 複数の周波数フィルターを有し、

指定されたタイムスロットにおいて、

指定された周波数を通過させる周波数フィルターに切り換えることができる ものである請求項 3記載の電力線搬送通信用モデム。