JP7175100B2 - エラーレート推定装置、及び、エラーレート推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、エラーレート推定装置、及び、エラーレート推定方法に関する。

現在、通信線と第１の電源線と第２の電源線とを含む３芯ケーブルにより複数の設備機器を相互に接続し、簡単な構成で通信と電力の供給とを実現する技術が知られている。この技術では、複数の設備機器は、第１の電源線と第２の電源線とを介して、交流電源から交流電力の供給を受ける。また、複数の設備機器は、通信線と第２の電源線とを用いたベースバンド伝送により相互に通信する。

例えば、特許文献１には、このような３芯ケーブルにより相互に接続された室外機及び室内機を備える空気調和装置が記載されている。特許文献１に記載された技術では、通信線と第１の電源線と第２の電源線との距離が非常に近くなるため、第１の電源線から通信線に誘導ノイズが誘導されることがある。このような誘導ノイズが発生すると、信号波形が歪み、ベースバンド伝送におけるエラーレートが高くなる。ここで、例えば、安定したベースバンド伝送が実現可能か否かを判断するために、エラーレートを知りたいという要望がある。

特開平１１－１９３９５０号公報

しかしながら、特許文献１には、エラーレートを推定する技術は全く記載されていない。また、例えば、３芯ケーブルの種類及び長さからエラーレートを推定する方法では、推定の精度を高めることができない可能性が高い。このため、エラーレートを精度良く推定する技術が望まれている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、エラーレートを精度良く推定するエラーレート推定装置、及び、エラーレート推定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るエラーレート推定装置は、
通信線と第１の電源線と第２の電源線とにより相互に接続され、前記第１の電源線と前記第２の電源線とを介して交流電源から交流電力の供給を受ける複数の設備機器による前記通信線と前記第２の電源線とを用いたベースバンド伝送におけるエラーレートを推定するエラーレート推定装置であって、
前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧の波形を測定する波形測定手段と、
前記波形測定手段により測定された前記電圧の波形である測定電圧波形から、前記第１の電源線から前記通信線に誘導された誘導ノイズの幅であるノイズ幅と、前記誘導ノイズが誘導された周期であるノイズ周期とを測定するノイズ測定手段と、
前記ノイズ測定手段により測定された前記ノイズ幅と前記ノイズ周期とに基づいて、前記ベースバンド伝送におけるビットエラーレートを推定するエラーレート推定手段と、
前記エラーレート推定手段により推定された前記ビットエラーレートと、前記ビットエラーレートから推定されるフレームエラーレートとのうち少なくとも一方のエラーレートを示す情報を表示する表示手段と、を備え、
前記複数の設備機器のうち送信側の設備機器は、第１の電圧と前記第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧とのうちいずれか一方の電圧を、前記通信線と前記第２の電源線との間に印加し、
前記複数の設備機器のうち受信側の設備機器は、前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との中間の電圧である閾値電圧と、の比較結果からビット判定し、
前記ノイズ測定手段は、前記測定電圧波形と、前記送信側の設備機器により前記通信線と前記第２の電源線との間に印加された電圧の波形である印加電圧波形と、の差分の波形である差分波形において、前記第１の電圧と前記閾値電圧との差分の電圧であるマージン電圧を超える振幅を有する期間をノイズ期間として、前記ノイズ期間の長さを前記ノイズ幅として測定し、前記ノイズ期間の周期を前記ノイズ周期として測定する。

本発明では、通信線と第２の電源線との間の電圧の波形から、第１の電源線から通信線に誘導された誘導ノイズの幅であるノイズ幅と、誘導ノイズが誘導された周期であるノイズ周期と、が測定され、ノイズ幅とノイズ周期とに基づいて、エラーレートが推定される。従って、本発明によれば、エラーレートを精度良く推定することができる。

本発明の実施形態１に係るエラーレート推定装置が適用される通信システムの構成を示す図 設備機器における通信機能に関わる構成を示す図 本発明の実施形態１に係るエラーレート推定装置の物理的な構成を示す図 測定電圧波形を示す図 印加電圧波形を示す図 差分波形を示す図 部分波形を示す図 本発明の実施形態１に係るエラーレート推定装置が実行するエラーレート推定処理を示すフローチャート 表示画面を示す図 本発明の実施形態２に係るエラーレート推定装置が実行するビット判定処理の説明図

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

（実施形態１）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態１に係るエラーレート推定装置１００が適用される通信システム１０００について説明する。通信システム１０００は、エラーレートの推定対象となる通信システムである。通信システム１０００は、設備機器２００と設備機器３００とケーブル５００とを備え、設備機器２００と設備機器３００とがケーブル５００を介してベースバンド伝送により相互に通信する通信システムである。本実施形態では、通信システム１０００は、室外機と室内機とが相互に通信しながら空調対象の空間の空調を実行する空調システムであるものとする。

設備機器２００は、ケーブル５００を介して設備機器３００と通信する機器である。本実施形態では、設備機器２００は、室外機であるものとする。設備機器３００は、ケーブル５００を介して設備機器２００と通信する機器である。本実施形態では、設備機器３００は、室内機であるものとする。ケーブル５００は、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３とを芯線として有する３芯ケーブルである。通信線５０１は、ベースバンド伝送における信号電圧が印加される電線である。電源線５０２は、交流電源４００における電源電位に設定される電線である。電源線５０２は、第１の電源線に対応する。電源線５０３は、交流電源４００における接地電位に設定される電線である。電源線５０３は、第２の電源線に対応する。

設備機器２００と設備機器３００とは、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３とにより相互に接続される。設備機器２００と設備機器３００とは、電源線５０２と電源線５０３とを介して交流電源４００から交流電力の供給を受ける。設備機器２００と設備機器３００とは、通信線５０１と電源線５０３とを用いてベースバンド伝送により相互に通信する。

交流電源４００は、電源線５０２と電源線５０３とを介して、設備機器２００と設備機器３００とに交流電力を供給する。この交流電力における交流電圧の実効値は、例えば、１００Ｖ又は２００Ｖである。また、この交流電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。交流電源４００は、例えば、電力会社により提供される商用電源である。

ここで、図２を参照して、設備機器２００における通信機能に関わる構成について簡単に説明する。なお、設備機器３００における通信機能に関わる構成は、基本的に、設備機器２００における通信機能に関わる構成と同様であるため、説明を省略する。図２に示すように、設備機器２００は、通信機能に関わる構成として、交流負荷２０１と、直流電源２０２と、通信モジュール２０３とを備える。

交流負荷２０１は、電源線５０２と電源線５０３とを介して供給される交流電力を動力源とする負荷である。交流負荷２０１は、例えば、冷媒を圧縮する圧縮機、又は、空気を送風する送風機である。直流電源２０２は、電源線５０２と電源線５０３とを介して供給される交流電力を直流電力に変換し、直流の電源電圧であるＶｃｃを生成する電源である。Ｖｃｃは、例えば、２４Ｖ、１２Ｖ、又は、５Ｖである。直流電源２０２は、例えば、整流回路と平滑回路と変圧回路とを備える。

通信モジュール２０３は、直流電源２０２により生成された直流の電源電圧を用いて、通信相手の通信モジュールと通信する。通信モジュール２０３は、送信回路２０４と受信回路２０５とを備える。送信回路２０４は、送信対象のフレームを構成するビットパターンに従って、通信線５０１と電源線５０３との間に印加する電圧を切り替えることにより、送信対象のフレームを送信する回路である。受信回路２０５は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧を測定することにより、受信対象のフレームを構成するビットパターンを特定し、受信対象のフレームを受信する回路である。

本実施形態では、ベースバンド伝送における伝送路符号としてＮＲＺ（Non Return to Zero）を用いるＮＲＺ方式を採用するものとする。ＮＲＺ方式では、１ビット分の符号を表す期間（以下、適宜「１ビット期間」という。）は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧は、Ｖ１（Ｖ）又は０（Ｖ）に維持される。なお、本実施形態では、電源線５０３は接地電位に設定されるため、通信線５０１は、Ｖ１（Ｖ）の電位又は接地電位に設定される。また、本実施形態では、通信速度は、６２５ｂｐｓ（bit per second）であるものとする。

次に、エラーレート推定装置１００について説明する。まず、図３を参照して、エラーレート推定装置１００の物理的な構成について説明する。エラーレート推定装置１００は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、フラッシュメモリ１４、ＲＴＣ（Real Time Clock）１５、タッチスクリーン１６、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器１７、通信インターフェース１８を備える。エラーレート推定装置１００が備える各構成要素は、バスを介して相互に接続される。

ＣＰＵ１１は、エラーレート推定装置１００の全体の動作を制御する。なお、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムに従って動作し、ＲＡＭ１３をワークエリアとして使用する。ＲＯＭ１２には、エラーレート推定装置１００の全体の動作を制御するためのプログラム及びデータが記憶される。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１のワークエリアとして機能する。つまり、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３にプログラム及びデータを一時的に書き込み、これらのプログラム及びデータを適宜参照する。

フラッシュメモリ１４は、各種の情報を記憶する不揮発性メモリである。ＲＴＣ１５は、計時用のデバイスである。ＲＴＣ１５は、例えば、電池を内蔵し、エラーレート推定装置１００の電源がオフの間も計時を継続する。ＲＴＣ１５は、例えば、水晶発振子を備える発振回路を備える。

タッチスクリーン１６は、ユーザによりなされたタッチ操作を検知し、検知の結果を示す信号をＣＰＵ１１に供給する。また、タッチスクリーン１６は、ＣＰＵ１１などから供給された画像信号に基づく画像を表示する。このように、タッチスクリーン１６は、エラーレート推定装置１００のユーザインターフェースとして機能する。

Ａ／Ｄ変換器１７は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。通信インターフェース１８は、エラーレート推定装置１００を通信ネットワークに接続するためのインターフェースである。エラーレート推定装置１００は、通信ネットワークを介して通信ネットワークに接続された各種の装置と通信することが可能である。通信インターフェース１８は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）などのＬＡＮ（Local Area Network）インターフェースを備える。

次に、図１を参照して、エラーレート推定装置１００の機能について説明する。エラーレート推定装置１００は、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３とにより相互に接続された設備機器２００及び設備機器３００による通信線５０１と電源線５０３とを用いたベースバンド伝送におけるエラーレートを推定する。エラーレート推定装置１００は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧の波形に基づいて、ビットエラーレートを推定し、更に、ビットエラーレートに基づいて、フレームエラーレートを推定する。ビットエラーレートは、１ビットの符号が誤って伝送される確率である。フレームエラーレートは、１つのフレームが備える複数ビットの符号のうち少なくとも１つの符号が誤って伝送される確率である。以下、適宜、ビットエラーレートとフレームエラーレートとを総称する場合、単に、エラーレートという。

通信システム１０００では、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３とが１つのケーブル５００にまとめられ、交流電力の供給に用いられる電源線５０２及び電源線５０３のうち電源線５０３が通信線５０１とともに通信に用いられる。このため、通信システム１０００では、電力供給と通信とに用いられる電線の総数が少なく、簡単な構成で電力供給と通信とが実現される。

しかしながら、通信システム１０００では、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３との距離が非常に近い。このため、例えば、電源線５０２と電源線５０３との間に印加された交流電圧により、電源線５０２から通信線５０１に誘導ノイズが誘導される可能性が高い。この誘導ノイズの影響により、通信線５０１の電位が変動し、その結果、エラーレートが上昇する可能性がある。一方、エラーレートが高すぎる場合、何らかの対策を講じることが望ましい。そこで、エラーレート推定装置１００は、エラーレートを推定し、何らかの対策を講じるべきか否かを判断する材料として、エラーレートを示す情報を表示する。

図１に示すように、エラーレート推定装置１００は、機能的には、波形測定部１０１と、ノイズ測定部１０３とエラーレート推定部１０４とを備える制御部１０２と、記憶部１０５と、操作受付部１０６と、表示部１０７と、通信部１０８と、を備える。波形測定部１０１は、例えば、波形測定手段に対応する。ノイズ測定部１０３は、例えば、ノイズ測定手段に対応する。エラーレート推定部１０４は、例えば、エラーレート推定手段に対応する。

波形測定部１０１は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧の波形を測定する。波形測定部１０１は、例えば、通信線５０１と電源線５０３とに接続されたプローブから供給される電圧信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングすることにより、上記電圧の波形を測定する。この電圧の波形を、以下、適宜、「測定電圧波形」という。測定電圧波形を示す情報は、波形測定部１０１から制御部１０２に供給され、制御部１０２により記憶部１０５に保存される。波形測定部１０１の機能は、例えば、Ａ／Ｄ変換器１７の機能により実現される。

制御部１０２は、エラーレート推定装置１００の全体を制御する。また、制御部１０２は、エラーレート推定処理における演算量の多い処理を実行する。制御部１０２の機能は、例えば、ＣＰＵ１１とＲＯＭ１２とＲＡＭ１３とが協働することにより実現される。

ノイズ測定部１０３は、測定電圧波形から、ノイズ幅とノイズ周期とを測定する。このノイズ幅は、電源線５０２から通信線５０１に誘導された誘導ノイズの幅である。このノイズ周期は、この誘導ノイズが誘導された周期である。なお、電源線５０２と電源線５０３とに接続される交流電源４００が商用電源である場合、商用電源の周期に対応する周期で、誘導ノイズが発生すると考えられる。典型的には、交流電圧における正のピークと負のピークとにおいて、誘導ノイズが発生すると考えられる。この場合、ノイズ周期は、交流電源４００の周期の半分の値となる。

ただし、通信システム１０００が設置された環境、通信モジュール２０３の種類、ケーブル５００の種類、及び、ケーブル５００の長さなどの条件によっては、交流電圧における正のピークと負のピークとのうちの一方のピークのみで誘導ノイズが発生したり、１つのピークに対して２つ以上の誘導ノイズが発生したり、交流電源４００の周期の整数倍の周期で誘導ノイズが発生したりする可能性も考えられる。そこで、エラーレート推定装置１００が、交流電源４００の周期を特定可能な場合であっても、上記条件に応じたノイズ周期を測定することが望ましい。

また、ノイズ幅は、通信システム１０００が設置された環境、通信モジュール２０３の種類、ケーブル５００の種類、及び、ケーブル５００の長さなどの条件に依存すると考えられる。そこで、エラーレート推定装置１００は、上記条件に応じたノイズ幅を測定する。一方、上記条件が変わらなければ、ノイズ周期とノイズ幅とが変わらない可能性が高い。このため、測定されたノイズ周期と測定されたノイズ幅とに基づいて推定されたエラーレートは、上記条件が変わらなければ有効であると考えられる。

なお、ノイズ周期にばらつきがある場合、例えば、測定された複数のノイズ周期の平均値を採用することができる。また、ノイズ幅にばらつきがある場合、例えば、測定された複数のノイズ幅の平均値を採用することができる。ノイズ測定部１０３の機能は、例えば、ＣＰＵ１１とＲＯＭ１２とＲＡＭ１３とが協働することにより実現される。

エラーレート推定部１０４は、ノイズ測定部１０３により推定されたノイズ幅とノイズ周期とに基づいて、エラーレートを推定する。なお、基本的に、ノイズ周期が短いほどエラーレートが高くなり、ノイズ幅が広いほどエラーレートが高くなると考えられる。また、基本的に、ノイズ幅は、誘導ノイズ全体のうち、ビット判定に影響を及ぼす程度の振幅を有する部分の幅である。エラーレート推定部１０４の機能は、例えば、ＣＰＵ１１とＲＯＭ１２とＲＡＭ１３とが協働することにより実現される。

記憶部１０５は、エラーレート推定処理に関する各種の情報を記憶する。例えば、記憶部１０５は、通信システム１０００において採用されているビット判定方法を示す情報、通信システム１０００により送受信されるフレームのビットパターン及び送信タイミングを示す情報、通信速度を示す情報、及び、エラーレートを示す情報を記憶する。記憶部１０５の機能は、例えば、フラッシュメモリ１４の機能により実現される。

操作受付部１０６は、エラーレート推定処理に関する各種の操作をユーザから受け付ける。例えば、操作受付部１０６は、エラーレート推定処理の開始を指示する操作、通信システム１０００において採用されているビット判定方法を指定する操作、通信システム１０００により送受信されるフレームのビットパターン及び送信タイミングを指定する操作、通信速度を指定する操作、及び、エラーレートを示す情報の表示を指示する操作を、ユーザから受け付ける。操作受付部１０６の機能は、例えば、タッチスクリーン１６の機能により実現される。

表示部１０７は、エラーレート推定処理に関する各種の情報を表示する。例えば、表示部１０７は、エラーレート推定部１０４により推定されたエラーレートを示す情報を表示する。また、表示部１０７は、操作受付部１０６により各種の操作を受け付けるための画面を表示する。表示部１０７の機能は、例えば、ＣＰＵ１１とタッチスクリーン１６とが協働することにより実現される。

通信部１０８は、エラーレート推定処理に関する各種の情報を、通信ネットワークに接続された各種の装置との間で、送受信する。例えば、通信部１０８は、ビット判定方法を示す情報、送受信されるフレームのビットパターン及び送信タイミングを示す情報、及び、通信速度を示す情報を、設備機器２００、設備機器３００、又は、設備機器２００と設備機器３００とを制御する制御装置から受信する。また、例えば、通信部１０８は、エラーレートを示す情報を、通信ネットワークに接続された表示装置に送信する。通信部１０８の機能は、例えば、ＣＰＵ１１と通信インターフェース１８とが協働することにより実現される。

ここで、エラーレート推定部１０４は、ノイズ幅と、ノイズ周期と、ベースバンド伝送において採用されるビット判定方法と、に基づいて、ベースバンド伝送におけるビットエラーレートを推定する。また、エラーレート推定部１０４は、ビットエラーレートと、フレーム長と、に基づいて、フレームエラーレートを推定する。フレーム長は、１フレームに含まれるビット数である。例えば、エラーレート推定部１０４は、以下に示す式（１）に基づいて、フレームエラーレートを算出する。なお、ＦＥＲはフレームエラーレートを表し、ＢＥＲはビットエラーレートを表し、Ｎはフレーム長を表す。
ＦＥＲ＝１－（１－ＢＥＲ）＾Ｎ・・・（１）

表示部１０７は、ビットエラーレートとフレームエラーレートとのうち少なくとも一方のエラーレートを示す情報を表示する。つまり、表示部１０７は、ビットエラーレートのみを示す情報を表示してもよいし、フレームエラーレートのみを示す情報を表示してもよいし、ビットエラーレートとフレームエラーレートとの双方を示す情報を表示してもよい。また、表示部１０７は、フレーム長毎にフレームエラーレートを示す情報を表示してもよい。

ここで、設備機器２００と設備機器３００とのうち送信側の設備機器は、第１の電圧と第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧とのうちいずれか一方の電圧を、通信線５０１と電源線５０３との間に印加する。第１の電圧は、例えば、５Ｖである。第２の電圧は、例えば、０Ｖである。設備機器２００と設備機器３００とのうち受信側の設備機器は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧と、閾値電圧との比較結果からビット判定する。閾値電圧は、第１の電圧と第２の電圧との中間の電圧である。閾値電圧は、例えば、２．５Ｖである。例えば、受信側の設備機器は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧が閾値電圧を超える場合、ビットが‘１’であると判定し、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧が閾値電圧を超えない場合、ビットが‘０’であると判定する。

ノイズ測定部１０３は、差分波形において、マージン電圧を超える振幅を有する期間をノイズ期間に設定する。そして、ノイズ測定部１０３は、このノイズ期間の長さをノイズ幅として測定し、このノイズ期間の周期をノイズ周期として測定する。差分波形は、測定電圧波形と印加電圧波形との差分の波形である。印加電圧波形は、送信側の設備機器により通信線５０１と電源線５０３との間に印加された電圧の波形である。マージン電圧は、第１の電圧と閾値電圧との差分の電圧であり、第２の電圧と閾値電圧との差分の電圧でもある。例えば、第１の電圧が５Ｖであり、第２の電圧が０Ｖであり、閾値電圧が２．５Ｖである場合、マージン電圧は２．５Ｖである。

図４と図５と図６とを参照して、測定電圧波形と印加電圧波形と差分波形とについて説明する。まず、図５に示すように、印加電圧波形は、送信するビットパターンに従って１ビット期間毎に第１の電圧又は第２の電圧を有する波形である。Ｔｂｉｔは、１ビット期間を表す。Ｖｔｈは、閾値電圧を表す。Ｖ１は、第１の電圧である５Ｖを表す。０Ｖは、第２の電圧を表す。図５には、印加電圧波形が、‘０’、‘１’、‘０’、‘１’、‘１’、‘０’、‘１’という７ビットのビットパターン通りに電圧が印加された様子が示されている。なお、図５において、下向きの矢印は、受信側の設備機器においてビットレベルを判定する位置（以下、適宜「判定位置」という。）を示している。本実施形態では、図５に示すように、１ビット当たり１回だけビットレベルを判定する例について説明する。なお、判定位置は、１ビット期間における中心であるものとする。受信側の設備機器は、例えば、フレームの最初のビットであるスタートビットの検出位置から、判定位置を特定することができる。

なお、エラーレート推定装置１００は、送信側の設備機器が送信するフレームのビットパターンを特定することができれば、印加電圧波形を特定することができる。例えば、記憶部１０５にこのビットパターンを示す情報が記憶されている場合、エラーレート推定装置１００は、このビットパターンを示す情報に基づいて、印加電圧波形を特定することができる。或いは、エラーレート推定装置１００は、測定電圧波形から印加電圧波形を推定してもよい。つまり、誘導ノイズの波形は、基本的に、正方向又は負の方向に山なりの形状であり、印加電圧波形のように矩形状の波形ではなく、ある程度推定可能な形状であると推定されるためである。

また、エラーレート推定装置１００は、アイドル状態を検出し、アイドル状態において測定電圧波形を取得してもよい。この場合、印加電圧波形は、０Ｖの電圧が継続した電圧波形となる。なお、アイドル状態は、設備機器２００及び設備機器３００のいずれもフレームを送信していない状態であり、設備機器２００及び設備機器３００により通信線５０１と電源線５０３との間に電圧が印加されていない状態である。

図４に示すように、測定電圧波形は、印加電圧波形に、誘導ノイズの電圧の波形であるノイズ波形を加算した波形である。本実施形態では、２つの電圧波形の時間軸を合わせて各電圧波形に含まれる電圧を加算して１つの電圧波形を得ることを、２つの電圧波形を加算するという。また、２つの電圧波形の時間軸を合わせて各電圧波形に含まれる電圧を減算して１つの電圧波形を得ることを、２つの電圧波形の差分をとるという。

図４に、Ｂｉｔ３と表記された１ビット期間において正の誘導ノイズが誘導され、Ｂｉｔ６と表記された１ビット期間において負の誘導ノイズが誘導された例を示す。ここで、Ｂｉｔ３と表記された１ビット期間では、送信側の設備機器により通信線５０１と電源線５０３との間に印加された電圧は０Ｖである。また、Ｂｉｔ３と表記された１ビット期間における判定位置における正の誘導ノイズの振幅が、マージン電圧であるＶｍよりも大きいＶ２である。この場合、Ｂｉｔ３と表記された１ビット期間における判定位置における測定電圧波形上の電圧は、閾値電圧であるＶｔｈよりも大きいＶ２となる。従って、受信側の設備機器は、Ｂｉｔ３と表記された１ビット期間におけるビット判定において、符号が‘１’であると誤判定する。

一方、Ｂｉｔ６と表記された１ビット期間では、送信側の設備機器により通信線５０１と電源線５０３との間に印加された電圧は０Ｖである。また、Ｂｉｔ６と表記された１ビット期間における判定位置における負の誘導ノイズの振幅が、マージン電圧であるＶｍよりも大きいＶ３である。この場合、Ｂｉｔ６と表記された１ビット期間における判定位置における測定電圧波形上の電圧は、－Ｖｔｈよりも小さい－Ｖ３となる。しかしながら、－Ｖ３がＶｔｈよりも小さい電圧であることにかわりはないため、受信側の設備機器は、Ｂｉｔ６と表記された１ビット期間におけるビット判定において、符号が‘０’であると正しく判定する。

このように、判定位置における誘導ノイズの振幅がマージン電圧よりも大きい場合、誤判定されるか否かは、符号の値と誘導ノイズの正負との関係による。具体的には、符号が‘１’で誘導ノイズが正である場合、及び、符号が‘０’で誘導ノイズが負である場合、誤判定されない。一方、符号が‘１’で誘導ノイズが負である場合、及び、符号が‘０’で誘導ノイズが正である場合、誤判定される。本実施形態では、正の誘導ノイズが発生する確率と負の誘導ノイズが発生する確率とが同じであり、符号が‘１’である確率と符号が‘０’である確率とが同じであるものとみなし、判定位置における誘導ノイズの振幅がマージン電圧よりも大きい場合、５０％の確率で誤判定されるものとみなす。一方、判定位置における誘導ノイズの振幅がマージン電圧よりも小さい場合、誤判定されない。

図６に示すように、差分波形は、測定電圧波形と印加電圧波形との差分の波形であり、誘導ノイズの電圧の波形である。差分波形において、マージン電圧であるＶｍを超える振幅を有する期間であるＰｎ１及びＰｎ２がノイズ期間である。Ｐｎ１は、ｔ１からｔ２までの期間である。Ｐｎ２は、ｔ３からｔ４までの期間である。そして、Ｐｎ１及びＰｎ２の長さがノイズ幅として求められる。なお、Ｐｎ１の長さとＰｎ２の長さとが異なる場合、Ｐｎ１の長さとＰｎ２の長さとの平均値がノイズ幅として求められる。また、Ｐｎ１の中心からＰｎ２の中心までの長さであるＴｎがノイズ周期として求められる。なお、３つ以上のノイズ期間が検出された場合、隣接するノイズ期間の中心間の長さの平均値をノイズ周期として採用することができる。

ここで、上述したように、受信側の設備機器は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧と閾値電圧とを１つのビットに対して１回比較し、１回の比較結果からビット判定する。エラーレート推定部１０４は、部分波形の先頭から部分波形の末尾に至るまで、判定位置を予め定められたシフト量だけシフトさせながら、判定位置がノイズ期間と重なるか否かを判定したときに、判定位置とノイズ期間とが重なると判定される割合の半分の割合を、ビットエラーレートとして推定する。部分波形は、差分波形のうちノイズ周期分の波形である。

図７に部分波形を示す。ここでは、差分波形のうちｔ１からｔ３までの期間の波形を部分波形として採用する。ただし、部分波形は、差分波形から抽出されるノイズ周期分の波形であればよい。例えば、部分波形は、差分波形のうちｔ２からｔ４までの期間の波形でもよい。図７に示すように、部分波形には１つのノイズ期間が含まれる。そして、判定位置がノイズ期間と重なる場合、５０％の確率で誤判定される。一方、判定位置がノイズ期間と重ならない場合、誤判定されない。

なお、差分波形は、部分波形の繰り返しであることが予想される。従って、１つの部分波形において、判定位置をシフトしながら判定位置とノイズ期間とが重なるか否かを判定することにより、ビットエラーレートを見積もることが可能である。例えば、シフト量をノイズ周期の１／１０００にした場合、１０００個の判定位置において判定位置とノイズ期間とが重なるか否かを判定し、１０００回分の判定結果が得られる。ここで、例えば、１０００回の判定のうち４回だけ、判定位置とノイズ期間とが重なると判定されるものとする。この場合、４個の判定位置のうち５０％の判定位置、つまり、２個の判定位置において、誤判定されると推定される。従って、この場合、ビットエラーレートは、０．００２と推定される。

次に、図８に示すフローチャートを参照して、エラーレート推定装置１００が実行するエラーレート推定処理について説明する。エラーレート推定処理は、エラーレート推定装置１００の電源が投入されると開始される。

まず、エラーレート推定装置１００は、通信関連情報を取得する（ステップＳ１０１）。例えば、エラーレート推定装置１００は、操作受付部１０６を介して、ユーザから通信関連情報を取得する。あるいは、エラーレート推定装置１００は、通信部１０８を介して、通信ネットワークに接続された各種の装置から通信関連情報を取得する。通信関連情報は、例えば、設備機器２００又は設備機器３００が送信するフレームのビットパターン及び送信タイミングを示す情報、通信速度を示す情報、又は、ビット判定方法を示す情報である。ビット判定方法は、例えば、１つのビットに対して設けられる判定位置の個数である。ななお、判定位置の個数が複数である場合、例えば、多数決判定により、ビットの符号が判定される。

エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０１の処理を完了すると、電圧波形を測定する（ステップＳ１０２）。例えば、エラーレート推定装置１００は、波形測定部１０１を制御して、電圧波形を測定する。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０２の処理を完了すると、電圧波形を測定した期間がアイドル状態であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。エラーレート推定装置１００は、測定電圧波形に基づいて、アイドル状態であるか否かを判別することができる。

エラーレート推定装置１００は、アイドル状態であると判別すると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、アイドル状態における印加電圧波形を特定する（ステップＳ１０４）。この印加電圧波形は、０Ｖの電圧が継続した電圧波形である。エラーレート推定装置１００は、アイドル状態でないと判別すると（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ビットパターンを特定する（ステップＳ１０５）。なお、印加電圧波形は、基本的に、矩形波の組み合わせであり、誘導ノイズの電圧波形は、基本的に、矩形ではない。従って、エラーレート推定装置１００は、測定電圧波形から、印加電圧波形と誘導ノイズの電圧波形とを分離することは可能である。なお、誘導ノイズの電圧波形は、差分波形である。

エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０５の処理を完了すると、ビットパターンから印加電圧波形を特定する（ステップＳ１０６）。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０４の処理又はステップＳ１０６の処理を完了すると、差分波形を特定する（ステップＳ１０７）。

エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０７の処理を完了すると、ノイズ期間を特定する（ステップＳ１０８）。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０８の処理を完了すると、ノイズ幅を特定する（ステップＳ１０９）。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１０９の処理を完了すると、ノイズ周期を特定する（ステップＳ１１０）。

エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１１０の処理を完了すると、ビットエラーレートを推定する（ステップＳ１１１）。例えば、エラーレート推定装置１００は、差分波形から抽出された部分波形と、ノイズ幅と、ノイズ周期とに基づいて、ビットエラーレートを推定する。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１１１の処理を完了すると、上述した式（１）を用いて、フレームエラーレートを推定する（ステップＳ１１２）。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１１２の処理を完了すると、エラーレートを表示する（ステップＳ１１３）。

図９に、エラーレートを示す情報を表示する画面である表示画面８００を示す。表示画面８００は、ビットエラーレートとフレームエラーレートとを示す情報を提示する画面である。表示画面８００は、フレーム長毎にフレームエラーレートを示す情報を提示する画面であってもよい。エラーレート推定装置１００は、ステップＳ１１３の処理を完了すると、エラーレート推定処理を完了する。

以上説明したように、本実施形態では、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧の波形から、電源線５０２から通信線５０１に誘導された誘導ノイズの幅であるノイズ幅と、誘導ノイズが誘導された周期であるノイズ周期と、が測定され、ノイズ幅とノイズ周期とに基づいて、エラーレートが推定される。従って、本実施形態によれば、エラーレートを精度良く推定することができる。

（実施形態２）
実施形態１では、ビット判定のための比較が１ビットに対して１回である例について説明した。本発明においては、ビット判定のための比較が１ビットに対して複数回であってもよい。本実施形態では、ビット判定のための比較が１ビットに対して３回である例について説明する。なお、エラーレート推定装置１００における判定回数は、設備機器２００及び設備機器３００における判定回数と同じであれば、エラーレートの推定精度の向上が期待できる。

本実施形態では、受信側の設備機器は、通信線５０１と電源線５０３との間の電圧と閾値電圧とを１つのビットに対して複数回比較し、複数回の比較結果を用いた多数決判定によりビット判定する。

ここで、エラーレート推定部１０４は、部分波形の先頭から部分波形の末尾に至るまで、複数の判定位置を予め定められたシフト量だけシフトさせながら、複数の判定位置のうち過半数の判定位置がノイズ期間と重なるか否かを判定したときに、過半数の判定位置がノイズ期間と重なると判定される割合の半分の割合を、ビットエラーレートとして推定する。

図１０に、１つのビットに対する判定位置として、ｔ１１で示される判定位置と、ｔ１２で示される判定位置と、ｔ１３で示される判定位置との３つの判定位置が設定された例を示す。なお、図１０では、部分波形を簡略化し、ｔ１からｔ２までの期間がノイズ期間であり、ｔ２からｔ３までの期間が非ノイズ期間であることを模式的に示している。

ｔ１１で示される判定位置とｔ１２で示される判定位置とはノイズ期間と重なり、ｔ１３で示される判定位置はノイズ期間と重ならない。従って、図１０に示す判定位置群では、過半数の判定位置がノイズ期間と重なると判定される。以後、判定位置群を、予め定められたシフト量だけシフトして、同様に多数決判定される。例えば、シフト量がノイズ周期の１／１０００である場合、１０００回の多数決判定がなされる。そして、過半数の判定位置がノイズ期間と重なると判定された割合の半分の割合が、ビットエラーレートとして推定される。

なお、エラーレート推定装置１００における判定位置の個数及び間隔は、設備機器２００及び設備機器３００における判定位置の間隔及び間隔と同じであることが好適である。このように、エラーレート推定装置１００と設備機器２００と設備機器３００とで、ビットの判定条件を合わせることにより、ビットエラーレートの推定精度が高まることが期待できる。

（変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。本発明において、上記実施形態において説明した構成、機能、動作のどの部分を採用するのかは任意である。また、本発明において、上述した構成、機能、動作のほか、更なる構成、機能、動作が採用されてもよい。

例えば、実施形態１では、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３とが１つの３芯ケーブル５００に含まれる例について説明した。本発明は、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３とが別々のケーブルに含まれている場合にも適用可能である。かかる構成においても、通信線５０１と電源線５０２と電源線５０３との距離が近ければ、電源線５０２から通信線５０１に誘導ノイズが誘導されることがあるためである。

実施形態１では、通信システム１０００が空調システムであり、設備機器２００が室外機であり、設備機器３００が室内機である例について説明した。本発明において、通信システム１０００は、空調システムに限定されないことは勿論である。例えば、通信システム１０００が照明システムであり、設備機器２００が照明制御装置であり、設備機器３００が照明装置であってもよい。

本発明に係るエラーレート推定装置１００の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータ又は情報端末装置に適用することで、当該パーソナルコンピュータ等を本発明に係るエラーレート推定装置１００として機能させることも可能である。また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネットなどの通信ネットワークを介して配布してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、複数の設備機器が通信線と一対の電源線とで相互に接続された通信システムに適用可能である。

１１ ＣＰＵ、１２ ＲＯＭ、１３ ＲＡＭ、１４ フラッシュメモリ、１５ ＲＴＣ、１６ タッチスクリーン、１７ Ａ／Ｄ変換器、１８ 通信インターフェース、１００ エラーレート推定装置、１０１ 波形測定部、１０２ 制御部、１０３ ノイズ測定部、１０４ エラーレート推定部、１０５ 記憶部、１０６ 操作受付部、１０７ 表示部、１０８ 通信部、２００，３００ 設備機器、２０１ 交流負荷、２０２ 直流電源、２０３ 通信モジュール、２０４ 送信回路、２０５ 受信回路、４００ 交流電源、５００ ケーブル、５０１ 通信線、５０２，５０３ 電源線、８００ 表示画面、１０００ 通信システム

Claims (5)

1. 通信線と第１の電源線と第２の電源線とにより相互に接続され、前記第１の電源線と前記第２の電源線とを介して交流電源から交流電力の供給を受ける複数の設備機器による前記通信線と前記第２の電源線とを用いたベースバンド伝送におけるエラーレートを推定するエラーレート推定装置であって、
   前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧の波形を測定する波形測定手段と、
   前記波形測定手段により測定された前記電圧の波形である測定電圧波形から、前記第１の電源線から前記通信線に誘導された誘導ノイズの幅であるノイズ幅と、前記誘導ノイズが誘導された周期であるノイズ周期とを測定するノイズ測定手段と、
   前記ノイズ測定手段により測定された前記ノイズ幅と前記ノイズ周期とに基づいて、前記ベースバンド伝送におけるビットエラーレートを推定するエラーレート推定手段と、
   前記エラーレート推定手段により推定された前記ビットエラーレートと、前記ビットエラーレートから推定されるフレームエラーレートとのうち少なくとも一方のエラーレートを示す情報を表示する表示手段と、を備え、
   前記複数の設備機器のうち送信側の設備機器は、第１の電圧と前記第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧とのうちいずれか一方の電圧を、前記通信線と前記第２の電源線との間に印加し、
   前記複数の設備機器のうち受信側の設備機器は、前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との中間の電圧である閾値電圧と、の比較結果からビット判定し、
   前記ノイズ測定手段は、前記測定電圧波形と、前記送信側の設備機器により前記通信線と前記第２の電源線との間に印加された電圧の波形である印加電圧波形と、の差分の波形である差分波形において、前記第１の電圧と前記閾値電圧との差分の電圧であるマージン電圧を超える振幅を有する期間をノイズ期間として、前記ノイズ期間の長さを前記ノイズ幅として測定し、前記ノイズ期間の周期を前記ノイズ周期として測定する、
   エラーレート推定装置。
2. 前記エラーレート推定手段は、前記ビットエラーレートと、１フレームに含まれるビット数であるフレーム長と、に基づいて、前記フレームエラーレートを推定する、
   請求項１に記載のエラーレート推定装置。
3. 前記受信側の設備機器は、前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧と前記閾値電圧とを１つのビットに対して１回比較し、１回の比較結果からビット判定し、
   前記エラーレート推定手段は、前記差分波形のうち前記ノイズ周期分の波形である部分波形の先頭から前記部分波形の末尾に至るまで、判定位置を予め定められたシフト量だけシフトさせながら、前記判定位置が前記ノイズ期間と重なるか否かを判定したときに、前記判定位置と前記ノイズ期間とが重なると判定される割合の半分の割合を、前記ビットエラーレートとして推定する、
   請求項１又は２に記載のエラーレート推定装置。
4. 前記受信側の設備機器は、前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧と前記閾値電圧とを１つのビットに対して複数回比較し、複数回の比較結果を用いた多数決判定によりビット判定し、
   前記エラーレート推定手段は、前記差分波形のうち前記ノイズ周期分の波形である部分波形の先頭から前記部分波形の末尾に至るまで、複数の判定位置を予め定められたシフト量だけシフトさせながら、前記複数の判定位置のうち過半数の判定位置が前記ノイズ期間と重なるか否かを判定したときに、前記過半数の判定位置が前記ノイズ期間と重なると判定される割合の半分の割合を、前記ビットエラーレートとして推定する、
   請求項１又は２に記載のエラーレート推定装置。
5. 通信線と第１の電源線と第２の電源線とにより相互に接続され、前記第１の電源線と前記第２の電源線とを介して交流電源から交流電力の供給を受ける複数の設備機器による前記通信線と前記第２の電源線とを用いたベースバンド伝送におけるエラーレートを推定するエラーレート推定方法であって、
   前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧の波形を測定し、
   測定された前記電圧の波形である測定電圧波形から、前記第１の電源線から前記通信線に誘導された誘導ノイズの幅であるノイズ幅と、前記誘導ノイズが誘導された周期であるノイズ周期とを測定し、
   測定された前記ノイズ幅と前記ノイズ周期とに基づいて、前記ベースバンド伝送におけるビットエラーレートを推定し、
   前記複数の設備機器のうち送信側の設備機器は、第１の電圧と前記第１の電圧よりも低い電圧である第２の電圧とのうちいずれか一方の電圧を、前記通信線と前記第２の電源線との間に印加し、
   前記複数の設備機器のうち受信側の設備機器は、前記通信線と前記第２の電源線との間の電圧と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との中間の電圧である閾値電圧と、の比較結果からビット判定し、
   前記測定電圧波形と、前記送信側の設備機器により前記通信線と前記第２の電源線との間に印加された電圧の波形である印加電圧波形と、の差分の波形である差分波形において、前記第１の電圧と前記閾値電圧との差分の電圧であるマージン電圧を超える振幅を有する期間をノイズ期間として、前記ノイズ期間の長さを前記ノイズ幅として測定し、前記ノイズ期間の周期を前記ノイズ周期として測定する、
   エラーレート推定方法。

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