JPS6116632A

JPS6116632A - 電力線通信方式

Info

Publication number: JPS6116632A
Application number: JP59137609A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hasegawa; 聡長谷川
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1986-01-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電力線を介して複数の送受信装置が情報信号の
や）と多を行なう通信方式に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来、電力線を介した情報信号の伝送における変調方式
、配電線伝送路の場合は周波数変調方式あるいは位相変
調方式が採用式れていた。電力線の高周波特性は、送電
線、配電線を問わずコロナ雑音、負荷雑音が大きく、か
つ電力線の負荷状態により伝送特性も大きく変動する。

また、雑音。

伝送特性とも負荷状態によ）長・短時間及び瞬時的にも
変動する。信号電力は、他システムへ悪影響を及ぼさな
いように上限が定められている。このような非常に悪い
伝送路条件下で、例えば、アイトリプルイー・トランズ
アクションズ・オン・コンシューマ−・エレクトロニク
ス、パートワン。

オーガスト、１９８２．ＣＥ−２８、ナンバー３（ＩＢ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍ
ｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒ。

ｎ１ｃｓ、Ｐａｒｔ　１．Ａｕｇｕｓｔ　１９８２．Ｖ
ｏｌ、ＣＥ−２８゜ｌ６３）のミ、チェル・リー（Ｍｉ
ｔｃｈｅｌｌ　Ｌｅｅ　）著のア・ニュー中キャリア・
カレント会トランシーバーアイ’／　−（Ａ　Ｎｅｗ　
Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎａ−ｃｅｉ
ｖｅｒ　ＩＣ）に記載されているようなＦＳＫ変調によ
る従来方式では、伝送特性の平滑化は困難であシ、信号
スペクトラム密度を下げるため信号電力を下げる必要が
あった。このため信頼性の高い通信を行なうことは困難
で、特に高速データ伝送は不可能であった。

（発明の目的）本発明の目的は、上記従来方式の欠点を除去せしめ、電
力線を介した高品質で多元接続可能な高速データ伝送方
式を供給することにある。

（発明の構成）本発明によれば、複数の送受信装置及びポーリング装置
が同一電力線を介して情報信号のや夕とルを行なう電力
線通信方式において、ポーリング装置により各送受信装
置が順次ポーリングされ、ポーリングされた送受信装置
のみが送信権を得るもので、送受信装置のアドレッシン
グ方法として、固定擬似ランダム系列による変復調で、
情報データ中にアドレスを入れる方法、あるいは変復調
擬似ランダム系列を各送受信端末に予め固有に割シあて
、変復調擬似ランダム系列にてアドレッシングを行なう
方法にて通信を行なうことを特徴とするスペクトラム拡
散多元接続電力線通信方式が得られる。

（発明の原理）本発明の詳細な説明する前に、まず周波数拡散方式の概
略を説明する。

周波数拡散通信方式は狭帯域情報信号を高いクロック周
波数を有する擬似ランダム系列にて乗積変調することで
広帯域にスペクトラム拡散して送信し、受信側では受信
信号を相関検波を用いてスペクトラム逆拡散することで
復調し、ピーク電力制限下にても高い受信ＳＮ（信号対
雑音）比を得る方式である。擬似ランダム系列としては
、ｍ系列（最大炎系列）がよく用いられる。こうした周
波数拡散通信は、狭帯域雑音に強いこと、フエージング
等伝送路変動に強いこと、転置性が高いこと等により、
従来無線通信への適用がなされてきた。有線通信への適
用は、有線回線特性が無線回線に比べ良好であることか
ら、符号多重による多元接続に焦点がおかれた適用範囲
の検討がなされているＫすぎない。しかし、電力線は本
来商用電力信号の伝送を目的として高周波伝送特性に関
してはほとんど規定がない。よって、電気機器の接続状
態により前述したように大きく高周波伝送特性が変動し
、有線と言えども劣悪な高周波回線環境となる。また、
本来の電力線の目的である商用電力信号への悪影響は極
力小さく抑えねばならないし、電気機器への影響も最小
限に留めるべく、高周波信号パワーも小さくせねばなら
々い。このような劣悪な高周波回線環境にて、周波数拡
散通゛信方式が良好な伝送を行々えることは無線回線の
例により記述したが、更に商用電力信号や電気機器への
影響を最小限に抑える観点からも、スペクトラム拡散通
信では変調スペクトラムが広帯域且つ白色に拡散される
のでスペクトラム密度が低くなシ良好な特性を呈する。

以上のように考えると、電力線伝送にスペクトラム拡散
通信方式を適用することで非常に有用且つ従来方式では
得られなかった新規な効果が得られることがわかる。

第４図はスペクトラム拡散通信方式における変調過程を
示すものである。スペクトラム拡散通信方式における変
調過程は、第４図（＆）に示す狭帯域情報信号を、第４
図Φ）に−例として示す高いクロ、り周波数にて生成さ
れる擬似ランダム系列にて乗積変調し、広帯域にスペク
トラムを拡散するものである。第４図（ｅ）にスペクト
ラム拡散変調された信号波形の一例を示す。第２図には
、スペクトラム拡散変調過程の信号の周波数スペクトラ
ムの例を示す。第２図（ｊＬ）は狭帯域情報信号のスペ
クトラムの一例であシ、第２図申〕は擬似ランダム系列
のスペクトラムの一例であ）、第２図（Ｃ）はスペクト
ラム拡散変調信号の一例である。なお、第２図（Ｃ）は
変調信号スペクトラムのメインロープのみを示している
。第２図（ｃ）にての拡散されたスペクトラム中の部分
スペクトラム２００（１）〜２００（Ｎ）には狭帯域情
報信号の信号成分が均等に分散され入っている。ここで
、Ｎは擬似ランダム系列の周期長を示す。復調過程では
、受信信号を変調側と同じ擬似ランダム系列によシ相関
検波を行ない第２図（ｅ）のスペクトラムを有する拡散
信号から第２図（ａ）のスペクトラムを有する狭帯域情
報信号を得ることができる。

前述の狭帯域情報信号が均等に拡散される性質は、特に
電力線を用いた通信には大きな効果を発揮する。電力線
の伝送特性は、負荷状態によシ大きく変動し、複数の零
点を生じる可能性もある。

第３図（ａ）に、ある負荷状態における電力線の伝送特
性例を示す。第３図（ａ）の特性は、ｆ、の周波数位置
に伝送零点が生じた例である。いま、従来方式。

である振幅変調２周波数変調２位相変調のいずれＫよっ
ても、ｆｌの周波数が中心周波数であるならば、受信信
号パワーは極端に小さくなシ、伝送品質は大きく劣化す
る。一方、本発明におけるスペクトラム拡散電力線通信
方式によると、前述の狭帯域情報信号が均等に拡散され
る性質からｆｌの周波数近傍の信号パワーが失われるだ
けで、はとんど全ての信号パワーが受信されることにな
る。この効果は、擬似ランダム系列の周期長Ｎが大きく
なるにつれ顕著なものとなる。第３図の）　、　（Ｃ）
に従来方式による信号スペクトラムと第３図（＆）の伝
送路を通して復調された復調スペクトラム例、第３図（
ｄ）　、　（ｅ）に本発明の方式による信号スペクトラ
ムと第３図（ａ）の伝送路を通して復調された復調信号
スペクトラム例を示す。第３図（ｅ）　、　（ｅ）にて
点線は送信情報信号スペクトラム例である。また、電力
線の伝送特性は、負荷状態の変化に伴ない、時間的にも
大きく変動する。即ち、伝送零点の位置が時間的に変動
するわけである。このような状５兄で従来方式によると
時間的に受信信号パワーが大きく変動しく中心周波数近
傍に零点が存在する時刻で、受信信号パワーが急激に劣
化する。）安定した通信が不可能となることは明らかで
ある。一方、本発明のスペクトラム拡散電力線通信方式
では、時間的に伝送特性、特に伝送零点が変動してもは
とんど受信信号パワーは変化せず、安定した通信が可能
となる。さらに１本発明の方式では、復調過程にて電力
線の雑音が白色化されるので、特に周波数選択性のある
雑音に対して耐力がある通信が可能となる。また、ポー
リング局を設け、電力線に接続されている各送受信装置
を順次ポーリングして送信権を与えていくことで、複数
の送受信装置を同一の電力線に収容することができ、シ
ステム運用上の柔軟性が大きく増す。ポーリングとは、
送信権、即ち電力線の使用権を与えるための制御である
。ポーリングするためのポーリング信号もまたスペクト
ラム拡散方式にて変調されるものである。

ポーリング局と各送受信装置間及び各送受信装置間の変
復調擬似ランダム系列の同期は、第１に゛ポーリング信
号及び送信終了信号あるいは情報データ信号をスペクト
ラム拡散変調して送出するに先立ち同期用の擬似ランダ
ム系列を送出して受信側がこの同期用擬似ランダム系列
を用いて同期を確立する手法が考えられる。この手法で
は、情報データを送出中も同期用擬似ランダム系列は変
調信号に重畳させて電力線に送出している。第２に同期
用擬似ランダム系列をポーリング局が常に電力線に流し
ておき、各送受信装置がこの同期用擬似ランダム系列に
同期して送受信を行なう方式が考えられる。第１の方式
は送受信を行なう２装置間でのみ同期が確立された手法
で、第２の方式は全ての送受信装置が常に同期状態にあ
る手法である。電力線の総延長が短かい場合は第２の方
式が有利であシ、電力線の総延長が長い場合は第１の方
式が有利となる。

以上のように、従来方式では不可能であった高速データ
伝送が本発明の方式では可能となる。本発明のスペクト
ラム拡散多元接続電力線通信方式は、負荷状態による伝
送特性の変動の影響を最小限に留めるため、信号を拡散
し危険分散を行なうことで安定表高い通信品質を確保し
、ポーリング局が各送受信端末に対し順次ポーリングを
かけることで複数の送受信装置間で電力線を共有する柔
軟なシステムが得られ、その効果は多大である。

（実施例）以下、本発明を実現する実施例を参照しながら説明する
。第１図は、本発明の電力線通信システムを示す図であ
る。図において、１００は電力線を示し、１０１はポー
リング装置を示し、１０２　（１１〜１０２　（Ｋ）は
送受信装置を示す。また１０３（１）〜１０１０３（は
端末を示す。１０１のポーリング装置及び１０２（１）
〜１０２　（Ｋ）の送受信装置は１００の電力線に変動
的に接続されており、該送受信装置間の通信を行なうた
め１０１のポーリング装置は各送受信装置を順次スペク
トラム拡散されたポーリング信号にてポーリングする。

ポーリングされた送受信装置はもし送信すべき情報デー
タが存在すれば情報データをスペクトラム拡散変調して
電力線に送出し、送出が終了すると終了信号をボーリ゛
ング装置に対して送出しポーリング装置は終了信号を受
けると次の送受信装置にポーリングをかける。ポーリン
グされた送受信装置に送信すべき情報データが存在しな
ければ直ちに終了信号をポーリング装置にかえす。

第５図は本発明を実現するポーリング装置の第１の構成
例を示すプロ、り図である。５００は電力線と送受信装
置を結合するための結合回路であり、信号線５５０はコ
ンセントを介して電力線に接続される。５００の結合回
路では低周波商用電力と高周波スペクトラム拡散信号と
を分離し、低周波商用電力は信号線５５３ｔ−介して電
気機器の電源に供給される。５００の結合回路にて分離
された高周波スペクトラム拡散信号は、信号１１１５５
１に出力され自動利得制御増幅器５０１に入力される。

５０１の自動利得制御増幅器は、電力線の損失変動を補
償するに十分なダイナミックレンジを有してお勺、一定
の電力を有する高周波スペクトラム拡散信号が信号線５
５４に出力される。信号線５５４の信号から、同期信号
抽出回路５０３にて同期用擬似ランダム系列のクロック
成分及び復調用擬似ランダム系列のフレーム信号が抽出
され信号線５５５に出力される。５０４の復調用擬似ラ
ンダム系列発生器には、信号線５５５からのクロック信
号及びフレーム信号が入力され、信号線５５６に電力線
を通って該ポーリング装置に入力されてきた高周波スペ
クトラム拡散信号の変調擬似ランダム系列と同じ擬似ラ
ンダム系列が信号線５５６に出力される。擬似ランダム
系列発生器は、シフトレジスタと排他的論理和ゲートを
用いて容易に構成することができる。信号線５５４の信
号と信号線５５６の信号は５０５の乗算器にて掛は算が
行なわれ、信号線５５７に出力される。信号線５５７の
信号は５０６の低域通過フィルタにて復調低域情報デー
タが得られ、信号線５５８に出力される。５０７の識別
回路では信号線５５８からの復調低域情報データからポ
ーリング終了信号と、アドレス情報を読みとシ、現在ポ
ーリング中の送受信装置からのポーリング装置あての情
報であると、信号線５５９に次のポーリング要求を出力
する。５０８のポーリング信号発生。

器では、信号線５５９からポーリング要求があると信号
線５６０にボーリング信号とポーリングする送受信装置
のアドレス情報を信号線５６０に出力すると共に、信号
線５６１を介して５１１の同期信号発生器を駆動する。

ポーリング信号送出後は５０８のポーリング信号発生器
は信号線５６１を介して５１１の同期信号発生器の動作
を停止きせる。５０９の変調擬似ランダム系列発生器は
、信号線５６３からのクロック信号により動作し、信号
線５６２に変調用擬似ランダム信号を出力する。信号線
５６０と信号線５６２の信号は５１０の乗算器にて乗算
がなされ、信号線５６４に出力てれる。５１１の同期信
号発生器は信号線５６３からのクロ、り信号により、同
期用擬似ランダム系列を発生し信号線５６５に出力する
。信号線５６４の信号と信号線５６５の信号は５１２の
加算器にて加算され信号線５６６に出力される。信号線
５６６の信号は、増幅器５０２により増幅され、信号線
５５２に出力後５００の結合回路を介して、電源線に出
力される。

第６図は、本発明に用いられるポーリング装置の第２の
構成例を示すプロ、り図である。第６図は、第５図の実
施例とほぼ同じ構成であるので、第５図とは異なる部分
のみの説明を行なう。５０８のポーリング信号発生器で
は、信号線５５９からポーリング要求があると信号線５
６０にボーリング信号を送出すると共に信号線５６１′
Ｊｋ介して５１１の同期信号発生器を駆動すると共に、
６００のポーリングアドレス発生器を駆動する。６００
のポーリングアドレス発生器では、信号線５６１から駆
動信号が入力されると１次にポーリングする送受信装置
のアドレスを信号線６５０に出力する。５０９の変調用
擬似ランダム系列発生器は、信号線６５０からのアドレ
ス情報を、発生する擬似ランダム系列の初期値として用
いる。即ち、本方式は、変復調ｍ系列そのものがアドレ
ス情報を示しているので情報データ中にアドレス情報（
ポーリングされる送受信装置ｆ：識別するための情報）
を挿入する必要はない。これは、このポーリング装置あ
てのアドレスの擬似ランダム系列で叢調嘔れていない信
号は、信号線５５７に出てこないからである。

第７図は、前記ポーリング装置の第１の構成例とともに
用いられる送受信装置の一例を示すブロック図である。

本ブロック図において、第５図と同じ構成の部分は、第
５図の説明と同じであるので省略する。５０６の低域通
過フィルタの出力である信号線５５８の信号は、７００
の識別回路に入力される。７００の識別回路では、信号
線５５８より入力される復調情報データのアドレス情報
から、この送受信装置あての情報データならば、信号線
７５５を介して、この送受信装置に接続されている端末
に復調情報データを供給する。また、７００の識別回路
では、信号線５５８よ少入力される復調情報データよシ
、この送受信装置に対するボーリング信号であることを
識別すると信号線７５０に起動信号を送出する。信号線
７５０の起動信号は、７０１０制御回路に入力されると
共に、この送受信装置に接続されている端末にも知らさ
れる６７０１の制御回路では、７５０の起動信号が入力
２され且つ信号線７５３の端末からの送信要求信号があ
ると信号線７５２を介して５１１の同期信号発生器を駆
動する。その後、信号線７５４からの相手側送受信装置
のアドレス情報及び端末からの送信データをスペクトラ
ム拡散変調して電源線に送出する。送信データの送出が
終了す７−≠１−　あるいは信号線７５０からの起動信
号が入力されたとき、信号線７５３からの送信要求１号
がない場合は、７０１の制御回路は信号＄７５２を介し
て５１１の同期信号発生器を駆動すると共に、信号線７
５１にボーリング装置のアドレスと自送受信装置のアド
レス及びポーリング終了信号を送出し、この信号はスペ
クトラム拡散変調されて電源線に送出される。ポーリン
グ終了信号が送出し終わると、７０１０制御回路は信号
＃７５２を介して５１１の同期信号発生器の動作を停止
させる。

第８図は、前記ボーリング装置の第２の構成例とともに
用いられる送受信装置の一例を示すプロ、り図である。

本プロ、り図において、第５図。

第７図と同じ構成の部分は、第５図及び第７図の説明と
同じであるので省略する。５０６の低域通゛過フィルタ
の出力である信号線５５８の信号は、８００の識別回路
に入力される。本方式の装置識別アドレスが変調用の擬
似ランダム系列を変えることによシ為嘔れるので、信号
線５５８には、この送受信装置あての信号の場合は変復
調用の擬似ランダム系列が一致するので大きな信号が得
られるがこの送受信装置以外の装置あての信号に対して
は変復調用擬似ランダム系列が異なるので信号が出ない
。８００の識別回路では、信号線５５８から入力される
復調情報データより、ポーリング信号であることを識別
すると、信号線７５０に起動信号を送出する。また、８
００の識別回路では、復調情報データがポーリング信号
でなくこの送受信装置に接続されている端末に対するデ
ータの場合は信号線７５５を介して端末にデータを送る
。８０１の制御回路では、７５０の起動信号が入力され
且つ信号線７５３の端末からの送信要求１号があると信
号線７５２ｔ−介して５１１の同期信号発生器を駆動、
する。端末からは送信要求が生ずると、信号線７５３に
送信要求信号を出すと共に信号Ｍ８５０に送信相手先ア
ドレスを８０１の制御回路に入力する。

制御回路では、信号線８５１を介して送信相手先アドレ
スを８０２のアドレス発生器に入力する。８０２のアド
レス発生器では信号線８５１からの送信相手先アドレス
と一対一に対応した５０９の変ｖＩ４１１１似ランダム
系列発生器の初期値を信号線８５２に出力する。端末か
らの送信データの送出が終了するか、あるｂは信号線７
５０からの起動信号が入力されたとき、信号線７５３か
らの送信要求信号がない場合は、８０１０制御回路は、
信号線７５２を介して５１１の同期信号発生器を駆動す
ると共に、信号線７５１にポーリング終了信号を送出し
、信号線８５１にボーリング装置のアドレスを送出する
。

（発明の効果）以上のようにして、ポーリングによシ複数の送受信装置
を収容するスペクトラム拡散多元接続電力線通信が可能
となる。スペクトラム拡散通信方式による多元接続電力
線通信方式は、伝送特性の変動に強い点、周波数選択性
の雑音に強い点、また変調信号スペクトラムが広帯域に
拡散されスペークトラム密度が低くなるので、他機器に
与える悪影響を大幅に軽減できる点等の特長を有してお
り、従来方式では実現不可能であった安定な電力線高速
データ伝送に適用可能でその効果は絶大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発８Ａが用いられるシステムの構成例を示す
図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）はスペクト
ラム拡散変調過程の信号のスペクトラムを示す図、第３
図（ａ）〜（ｅｉ）は電力線の伝送特性例及び本方式、
従来方式の信号スペクトラムを示す図、第４図（ａ）　
、　（ｂ）　。（ｅ）はスペクトラム拡散通信方式における変調過程を
示すタイミングチャート、第５図は本発明に用いられる
ボーリング装置の第１の構成例を示すブロック図、第６
図は本発明に用いられるボーリング装置の第２の構成例
を示すブロック図、第７図は本発明に用いられる送受信
装置の第１の構成例を示すプロ、り図であり、第８図は
本発明に用いられる送受信装置の第２の構成例を示すブ
ロック図である。図において、１００・・・電力線、１０１・・・ポーリ
ング装置、１０２（１）〜１０２（Ｋ）・・送受信装置
。１０３（１）〜１０３　（Ｍ）・・・端末、５００・・
・結合器。５０１・・・自動利得制御増幅器、５０２・・・増幅器
。５０３・・・同期信号抽出回路、５０４．５０９・・・
擬似うンダム系列発生器、５０５，５１０・・・乗算器
、５０６・・・低域通過フィルタ、５０７，７００，８
００・・・識別回路、５０８・・・ポーリング信号発生
器、５１１・・・同期信号発生器、５１２・・・加算器
、６００・・・・ポーリングアドレス発生器、７０１，
８０１・・・制御回路、８０２・・・アドレス発生器を
それぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の送受信装置及びポーリング装置が同一電力
線を介して情報信号のやりとりを行なう電力線通信方式
であって、ポーリング装置側においては、ポーリング信
号とポーリングする送受信装置のアドレスを擬似ランダ
ム系列Ｐ＿Ｄにてスペクトラム拡散変調して電力線に送
出することで各送受信装置を順次ポーリングし、該ポー
リングされた送受信装置側においては前記ポーリング信
号を受信した時点で送信要求が生起していれば相手方送
受信装置のアドレス情報と情報データを前記擬似ランダ
ム系列Ｐ＿Ｄにてスペクトラム拡散変調して電力線に送
出し、通信が終了するとポーリング終了信号とポーリン
グ装置のアドレスとを前記Ｐ＿Ｄにてスペクトラム拡散
変調して電力線を介して送り返し、送信要求が生起して
いなければ直ちに終了信号とポーリング装置のアドレス
とを前記Ｐ＿Ｄにてスペクトラム拡散変調して電力線に
送出し、ポーリング装置及び前記相手側送受信装置の受
信側においては電力線からの入力信号を高域通過フィル
タにより商用電力と高周波スペクトラム拡散信号に分離
し、分離された該高周波スペクトラム拡散信号を送信側
と同じ擬似ランダム系列Ｐ＿Ｄにてスペクトラム逆拡散
復調することでアドレス情報データあるいはポーリング
信号を得、アドレス情報から自送受信装置あての信号な
らば信号を受けとり通信を行なうことを特徴とする電力
線通信方式。
（２）複数の送受信装置及び送受信装置が同一電力線を
介して情報信号のやりとりを行なう電力線通信方式であ
って、ポーリング装置側においては基準となる擬似ラン
ダム系列をポーリングする送受信装置に固有に割りあて
られた擬似ランダム系列にてポーリング信号をスペクト
ラム拡散変調して電力線に送出することで順次各送受信
装置をポーリングし、該ポーリングされた送受信装置側
においては送信要求が生起していれば相手方送受信装置
に固有に割りあてられた擬似ランダム系列にて情報デー
タをスペクトラム拡散変調して電力線に送出し、通信が
終了すると終了信号をポーリング装置に割りあてられた
固有の擬似ランダム系列にてスペクトラム拡散変調して
電力線を介して送り返し、前記ポーリングされた送受信
装置側において送信要求が生起していなければ直ちに終
了信号をポーリング装置に割りあてられた固有の擬似ラ
ンダム系列にてスペクトラム拡散変調して電力線を介し
て送り返し、ポーリング装置及び前記相手側送受信装置
の受信側においては、電力線からの入力信号をフィルタ
により商用電力と高周波スペクトラム拡散信号に分離し
、分離された該高周波スペクトラム拡散信号を自送受信
装置に割りあてられた擬似ランダム系列にてスペクトラ
ム逆拡散復調することで情報データを受けとり通信を行
なうことを特徴とする電力線通信方式。